重力做负功方向向上还是向下

首页 > 政策法规 > 作者:YD1662023-12-20 06:13:56

重力做负功方向向上还是向下,(1)

功和功率

1.如图,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑,在小环下滑的过程中,大圆环对它的作用力(  )

重力做负功方向向上还是向下,(2)

A.一直不做功B.一直做正功

C.始终指向大圆环圆心 D.始终背离大圆环圆心

2.一滑块在水平地面上沿直线滑行,t=0时速率为1 m/s。从此刻开始在与速度平行的方向上对其施加一水平作用力F,力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图甲、乙所示,则(两图取同一正方向,重力加速度g=10 m/s2)(  )

重力做负功方向向上还是向下,(3)

A.滑块的质量为0.5 kg

B.滑块与水平地面间的动摩擦因数为0.5

C.第1 s内摩擦力对滑块做功为-1 J

D.第2 s内力F的平均功率为1.5 W

1.用起重机将质量为m的物体匀速吊起一段距离,那么作用在物体上的各力做功情况应是下列说法中的哪一种(  )

A.重力做正功,拉力做负功,合力做功为零

B.重力做负功,拉力做正功,合力做正功

C.重力做负功,拉力做正功,合力做功为零

D.重力不做功,拉力做正功,合力做正功

2.如图所示,两个物体与水平地面间的动摩擦因数相等,它们的质量也相等。在甲图中用力F1拉物体,在乙图中用力F2推物体,夹角均为α,两个物体都做匀速直线运动,通过相同的位移。设F1和F2对物体所做的功分别为W1和W2,物体克服摩擦力做的功分别为W3和W4,下列判断正确的是(  )

A.F1=F2B.W1=W2

C.W3=W4 D.W1-W3=W2-W4

3.(多选)关于功率公式P=和P=Fv的说法正确的是(  )

A.由P=知,只要知道W和t就可求出任意时刻的功率

B.由P=Fv既能求某一时刻的瞬时功率,也可以求平均功率

C.由P=Fv知,随着汽车速度增大,它的功率也可以无限制增大

D.由P=Fv知,当汽车发动机功率一定时,牵引力与速度成反比

4.我国自主研制的绞吸挖泥船“天鲲号”达到世界先进水平。若某段工作时间内,“天鲲号”的泥泵输出功率恒为1×104 kW,排泥量为1.4 m3/s,排泥管的横截面积为0.7 m2,则泥泵对排泥管内泥浆的推力为(  )

A.5×106 NB.2×107 NC.2×109 N D.5×109 N

5.(多选)机动车以恒定的功率在水平路面上以速度v匀速行驶,若行驶过程中功率突然变为原来的一半,且以后保持不变,整个过程中机动车受到的阻力不变,以下说法正确的是(  )

A.功率改变时,牵引力也立即变为原来的一半

B.功率改变后的一小段时间内,牵引力逐渐减小

C.功率改变后的一小段时间内,加速度逐渐增大

D.经过一段时间后,机动车会以速度匀速运动

6.用长为l、不可伸长的细线把质量为m的小球悬挂于O点,将小球拉至悬线偏离竖直方向α角后放手,运动t时间后停在最低点。则在时间t内(  )

A.小球重力做功为mgl(1-cosα)

重力做负功方向向上还是向下,(4)

B.空气阻力做功为-mglcosα

C.小球所受合力做功为mglsinα

D.细线拉力做功的功率为

7.(多选)如图,某质点沿直线运动的v-t图像为余弦曲线,从图中可以判断(  )

重力做负功方向向上还是向下,(5)

A.在0~t1时间内,合力逐渐减小

B.0~t2时间内,合力做正功

C.在t1~t2时间内,合力的功率先增大后减小

D.在t2~t4时间内,合力做的总功为零

8.某次顶竿表演结束后,演员A(视为质点)自竿顶由静止开始滑下,如图甲所示。演员A滑到竿底时速度正好为零,然后屈腿跳到水平地面上,演员A的质量为50 kg,长竹竿质量为5 kg,A下滑的过程中速度随时间变化的图像如图乙所示。重力加速度取10 m/s2,则t=5 s时,演员A所受重力的功率为(  )

A.50 W B.500 W C.55 W D.550 W

9.汽车在限速为40 km/h的道路上匀速行驶,驾驶员发现前方斑马线上有行人,于是减速礼让,汽车到达斑马线处时行人已通过斑马线,驾驶员便加速前进,监控系统绘制出该汽车的速度v随时间t变化的图像如图所示,下列说法正确的是(  )

A.减速前该车已超速

B.汽车在加速阶段的加速度大小为3 m/s2

C.驾驶员开始减速时距斑马线18 m

D.汽车在加速阶段发动机的输出功率保持不变

10.一辆小汽车在水平路面上由静止启动,在前5 s内做匀加速直线运动,5 s末达到额定功率,之后保持额定功率继续运动,其v­t图像如图所示。已知汽车的质量为m=1×103 kg,汽车受到地面的阻力为车重的,则下列说法正确的是(  )

A.汽车在前5 s内的牵引力为5×102 N

B.汽车速度为25 m/s时的加速度为5 m/s2

C.汽车的额定功率为100 kW

D.汽车的最大速度为80 m/s

11.一辆汽车在平直公路上以恒定功率P0匀速行驶,行驶的速度为v0。由于前方出现险情,汽车要减速慢行,驾驶员在t1时刻将发动机的功率减半,以P0的恒定功率行驶到t2时刻通过险情区之后,驾驶员立即将功率增大到P0,以恒定功率P0继续向前行驶到t3时刻,整个过程汽车所受阻力恒为f,则在0~t3这段时间内,汽车的速度随时间变化的关系图像可能是(  )

12.我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919首飞成功后,拉开了全面试验试飞的新征程。假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动,当位移x=1.6×103 m时才能达到起飞所要求的速度v=80 m/s。已知飞机质量m=7.0×104 kg,滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1倍,重力加速度取g=10 m/s2。求飞机滑跑过程中

(1)加速度a的大小;

(2)牵引力的平均功率P。

13.如图所示,质量为m=1 kg的滑块A放在质量为M=2 kg的长木板B上,B放在水平地面上,A与B之间、B与地面之间的动摩擦因数均为μ=0.1,B的长度为L=2.5 m,A的大小不计。A、B之间由一绕过光滑轻质动滑轮的柔软轻绳相连,开始时A位于B的最左端,滑轮位于B的右端。给滑轮施加一水平恒力F=20 N,滑轮两侧与A、B相连的绳子保持水平,重力加速度g取10 m/s2。求:

(1)A在B上滑行的时间;

(2)A从B的最左端滑到最右端过程中水平恒力F做的功。

答案与解析

1.【答案】A

【解析】由于大圆环是光滑的,因此小环下滑的过程中,大圆环对小环的作用力方向始终与速度方向垂直,因此作用力不做功,A项正确,B项错误;小环刚下滑时,大圆环对小环的作用力背离大圆环的圆心,滑到大圆环圆心以下的位置时,大圆环对小环的作用力指向大圆环的圆心,C、D项错误。

2.【答案】D

【解析】滑块运动的加速度大小a==1 m/s2,由题图知,第1 s内有Ff+F=ma,第2 s内有F′-Ff=ma,则Ff+1=3-Ff,故Ff=1 N,m=2 kg,又由Ff=μmg可得动摩擦因数μ=0.05,故A、B错误;第1 s内的位移大小为x=×1×1 m=0.5 m,根据功的公式可得第1 s内摩擦力对滑块做功为-0.5 J,故C错误;根据v­t图像可知,第2秒内的平均速度大小= m/s=0.5 m/s,所以第2 s内力F的平均功率P=F′=3×0.5 W=1.5 W,故D正确。

1.【答案】C

【解析】物体匀速上升,重力方向与位移方向相反,重力做负功,拉力竖直向上,拉力方向与位移方向相同,拉力做正功,物体做匀速直线运动,处于平衡状态,所受合力为零,则合力做功为零;故A、B、D错误,C正确。

2.【答案】D

【解析】因两物体均做匀速运动,故有:F1cosα=μ(mg-F1sinα)=f1,F2cosα=μ(mg+F2sinα)=f2,故有:F1<F2。W1=F1scosα,W2=F2scosα,W1<W2,又W3=f1s,W4=f2s,因f1<f2,故有W3<W4,选项A、B、C均错误;因两物体匀速运动,合外力的功为零,故有W1-W3=W2-W4=0,选项D正确。

3.【答案】BD

【解析】P=只适用于求平均功率,P=Fv虽是由前者推导得出,但可以用于求平均功率和瞬时功率,故A错误,B正确。汽车运行时不能长时间超过额定功率,故随着汽车速度的增大,它的功率并不能无限制的增大,故C错误。当功率一定时,速度越大,牵引力越小;速度越小,牵引力越大,故牵引力与速度成反比,故D正确。

4.【答案】A

【解析】设泥泵排泥的流量为Q,t时间内排泥的长度为:x===t=2t,输出的功:W=Pt,排泥的功:W=Fx,输出的功都用于排泥,联立解得:F=5×106 N,故A正确,B、C、D错误。

5.【答案】AD

【解析】设汽车的牵引力为F,阻力为Ff,开始时汽车的速度为v1,则有F=Ff,当汽车突然减小油门,使汽车的功率减小为,汽车那一瞬间的速度不变仍为v1,由P=Fv知汽车牵引力会突然变为原来的一半,则汽车做减速运动;同时由于速度降低,功率不变,牵引力逐步增大,加速度大小a=逐渐减小,直到和阻力相等,后以的速度做匀速运动,故选项A、D正确,B、C错误。

6.【答案】A

【解析】小球从开始运动到停止的过程中,下降的高度为:h=l(1-cosα),所以小球的重力做功:WG=mgh=mgl(1-cosα),故A正确;在小球运动的整个过程中,重力和空气阻力对小球做功,根据动能定理得:WG+Wf=0-0,所以空气阻力做功Wf=-WG=-mgl(1-cosα),故B错误;小球受到的合外力做功等于小球动能的变化,所以W合=0-0=0,故C错误;由于细线的拉力始终与运动的方向垂直,所以细线的拉力不做功,细线的拉力的功率为0,故D错误。

7.【答案】CD

【解析】v-t图线斜率表示加速度,在0~t1时间内,加速度增大,由牛顿第二定律可知,合力增大,故A错误;由动能定理知0~t2时间内,动能增量为0,即外力做功为0,故B错误;t1时刻,F最大,v=0,F的功率为0。t2时刻F=0,速度最大,F的功率为0,t1~t2时间内,外力的功率先增后减,故C正确;由动能定理知t2~t4时间内,动能增量为0,即外力做功为0,故D正确。

8.【答案】B

【解析】由v-t图像可知,4~6 s内A向下减速,加速度为a2= m/s2=1 m/s2,t=5 s时,A的速度大小为v5=2-a2Δt=2 m/s-1×1 m/s=1 m/s,故演员A所受重力的功率为PG=mAgv5=50×10×1 W=500 W,故B正确。

9.【答案】B

【解析】由图像可知,汽车减速前的行驶速度为v0=10 m/s=36 km/h,未超速,故A错误;汽车在加速阶段的加速度大小为:a== m/s2=3 m/s2,故B正确;由速度时间图像不能精确求解汽车开始减速时距斑马线的距离,故C错误;加速阶段,汽车做匀加速直线运动,由牛顿第二定律F-f=ma知,牵引力F恒定,速度增加,据P=Fv知,功率P增加,故D错误。

10.【答案】C

【解析】前5 s内的加速度a== m/s2=4 m/s2,根据牛顿第二定律得F-f=ma,解得牵引力F=f+ma=0.1×1×104 N+1×103×4 N=5×103 N,故A错误;额定功率P=Fv=5 000×20 W=100 000 W=100 kW,故C正确;当汽车的速度是25 m/s时,牵引力F′== N=4 000 N,汽车的加速度a′==m/s2=3 m/s2,故B错误;当牵引力与阻力相等时,汽车的速度最大,最大速度vm=== N=100 m/s,故D错误。

11.【答案】B

【解析】在0~t1时间内,汽车以功率P0、速度v0匀速行驶时,牵引力与阻力平衡,v­t图线应为一段横线;t1~t2时间内,汽车的功率减为P0的瞬间,汽车速度仍为v0,汽车的牵引力突然减小到原来的一半,阻力f没有变化,汽车的牵引力小于阻力,汽车开始做减速运动,速度减小,由牛顿第二定律得f-=ma1,可知汽车的加速度逐渐减小,即v­t图线的斜率逐渐减小,汽车做加速度逐渐减小的减速运动,当汽车速度v降至时,汽车牵引力再次等于阻力,汽车再次做匀速直线运动;t2~t3时间内,汽车的功率恢复到P0的瞬间,汽车速度为v0,汽车的牵引力大于阻力,汽车开始做加速运动,速度增大,由牛顿第二定律得-f=ma2,可知汽车的加速度逐渐减小,即v­t图线的斜率逐渐减小,汽车做加速度逐渐减小的加速运动,当汽车速度v升至v0时,汽车牵引力等于阻力,汽车再次做速度为v0的匀速直线运动,选项B正确。

12.【解析】(1)飞机做初速度为零的匀加速直线运动,有v2=2ax①

代入数据解得a=2 m/s2。②

(2)飞机受到的阻力F阻=0.1mg③

设发动机的牵引力为F,根据牛顿第二定律有F-F阻=ma④

飞机滑跑过程中的平均速度=⑤

所以牵引力的平均功率P=F⑥

联立②③④⑤⑥式得P=8.4×106 W。⑦

13.【解析】(1)设绳中张力大小为T,则分别对A、B分析,根据牛顿第二定律有

T-μmg=ma1

T+μmg-μ(m+M)g=Ma2

其中T=

根据运动学规律有x1=a1t2,x2=a2t2

而由位移关系得x1-x2=L

联立解得t=1 s。

(2)此过程中滑轮的位移x=x2+

F做的功W=Fx

联立解得W=65 J 。


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