②變力功的求解問題和變力作用的過程問題:變力作用過程是應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)公式難以求解的問題.變力的功也是功的計算式難以解決的問題.都可以應(yīng)用動能定理來解決. 【查看更多】

 

題目列表(包括答案和解析)

精英家教網(wǎng)大風(fēng)可能給人們的生產(chǎn)和生活帶來一些危害，同時風(fēng)能也是可以開發(fā)利用的清潔能源．
（1）據(jù)北京市氣象臺監(jiān)測顯示，2012年3月23日北京刮起了今年以來最大的風(fēng)，其短時風(fēng)力達(dá)到近十級．在海淀區(qū)某公路旁停放的一輛小轎車被大風(fēng)吹倒的數(shù)字信息亭砸中，如圖甲所示．已知該信息亭形狀為長方體，其高度為h，底面是邊長為l的正方形，信息亭所受的重力為G，重心位于其幾何中心．
①求大風(fēng)吹倒信息亭的過程中，至少需要對信息亭做多少功；
②若已知空氣密度為ρ，大風(fēng)的風(fēng)速大小恒為v，方向垂直于正常直立的信息亭的豎直表面，大風(fēng)中運(yùn)動的空氣與信息亭表面作用后速度變?yōu)榱悖笮畔⑼ふＶ绷r，大風(fēng)給它的對時間的平均作用力為多大．
（2）風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)能的一種方式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以將風(fēng)能（氣流的動能）轉(zhuǎn)化為電能，其主要部件如圖乙所示．已知某風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片正面迎風(fēng)時的有效受風(fēng)面積為S，運(yùn)動的空氣與受風(fēng)面作用后速度變?yōu)榱�，風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率和空氣密度均保持不變．當(dāng)風(fēng)速為v且風(fēng)向與風(fēng)力發(fā)電機(jī)受風(fēng)面垂直時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的電功率為P．求在同樣的風(fēng)向條件下，風(fēng)速為
v2
時這臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的電功率．
利用風(fēng)能發(fā)電時由于風(fēng)速、風(fēng)向不穩(wěn)定，會造成風(fēng)力發(fā)電輸出的電壓和功率不穩(wěn)定．請你提出一條合理性建議，解決這一問題．

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大風(fēng)可能給人們的生產(chǎn)和生活帶來一些危害，同時風(fēng)能也是可以開發(fā)利用的清潔能源．
（1）據(jù)北京市氣象臺監(jiān)測顯示，2012年3月23日北京刮起了今年以來最大的風(fēng)，其短時風(fēng)力達(dá)到近十級．在海淀區(qū)某公路旁停放的一輛小轎車被大風(fēng)吹倒的數(shù)字信息亭砸中，如圖甲所示．已知該信息亭形狀為長方體，其高度為h，底面是邊長為l的正方形，信息亭所受的重力為G，重心位于其幾何中心．
①求大風(fēng)吹倒信息亭的過程中，至少需要對信息亭做多少功；
②若已知空氣密度為ρ，大風(fēng)的風(fēng)速大小恒為v，方向垂直于正常直立的信息亭的豎直表面，大風(fēng)中運(yùn)動的空氣與信息亭表面作用后速度變?yōu)榱悖笮畔⑼ふＶ绷r，大風(fēng)給它的對時間的平均作用力為多大．
（2）風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)能的一種方式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以將風(fēng)能（氣流的動能）轉(zhuǎn)化為電能，其主要部件如圖乙所示．已知某風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片正面迎風(fēng)時的有效受風(fēng)面積為S，運(yùn)動的空氣與受風(fēng)面作用后速度變?yōu)榱悖L(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率和空氣密度均保持不變．當(dāng)風(fēng)速為v且風(fēng)向與風(fēng)力發(fā)電機(jī)受風(fēng)面垂直時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的電功率為P．求在同樣的風(fēng)向條件下，風(fēng)速為時這臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的電功率．
利用風(fēng)能發(fā)電時由于風(fēng)速、風(fēng)向不穩(wěn)定，會造成風(fēng)力發(fā)電輸出的電壓和功率不穩(wěn)定．請你提出一條合理性建議，解決這一問題．

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（1）電磁打點(diǎn)計時器是一種計時的儀器，使用時要注意調(diào)節(jié)好振針的高度，如果振針的位置過低，打出的紙帶的點(diǎn)跡是______，還會對紙帶產(chǎn)生______，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較大的影響．利用打點(diǎn)計時器和如圖1的其他器材可以開展多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)探究，其主要步驟如下：
a、按裝置安裝好器材并連好電路
b、接通電源，釋放紙帶，讓重錘由靜止開始自由下落
c、關(guān)閉電源，取出紙帶．更換紙帶，重復(fù)步驟b，打出幾條紙帶
d、選擇一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶，數(shù)據(jù)如圖2（相鄰計數(shù)點(diǎn)的時間為T），進(jìn)行數(shù)據(jù)處理．
①若是探究重力做功和物體動能的變化的關(guān)系．需求出重錘運(yùn)動到各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度，試表示在B點(diǎn)時重錘運(yùn)動的瞬時速度VB=______．
②若是測量重力加速度g．為減少實(shí)驗(yàn)的偶然誤差，采用逐差法處理數(shù)據(jù)，則加速度大小可以表示為g=______．
③如果求出的加速度值與當(dāng)?shù)刂亓铀俣裙J(rèn)的值g′有較大差距，說明實(shí)驗(yàn)過程存在較大的阻力，若要測出阻力的大小，則還需測量的物理量是______．試用這些物理量和紙帶上的數(shù)據(jù)符號表示出重錘在下落的過程中受到的平均阻力大小F=______．

（2）某實(shí)驗(yàn)小組要測量一電源的電動勢E（約3V）和內(nèi)阻r（約1Ω），現(xiàn)有下列器材：
a、電壓表V（3V和15V兩個量程） 
b、電阻箱R（0～999.9Ω）
c、定值電阻R=10Ω              
d、開關(guān)和導(dǎo)線．
其實(shí)驗(yàn)的實(shí)物連接圖如圖3所示，請就下列問題作答：
①根據(jù)實(shí)物連接圖畫出實(shí)驗(yàn)電路圖
②主要的實(shí)驗(yàn)步驟如下
a、閉合電鍵，將電阻箱的阻值調(diào)到R1，讀得電壓表的讀數(shù)U1
b、將電阻箱的阻值調(diào)到R2，讀得電壓表的讀數(shù)U2
c、由方程組U1=和U2=解出E和r
若考慮實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，請指出上述步驟有何不妥之處：______
③若采用線性圖象處理數(shù)據(jù)，請寫出與線性圖象對應(yīng)的坐標(biāo)軸表示的物理量（用字母符號表示）y軸：______，x軸：______．

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（18分。6+12=18）
（1）某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的裝置來驗(yàn)證“加速度與力的關(guān)系”.把打點(diǎn)計時器固定在長木板上，把紙帶穿過打點(diǎn)計時器連在小車的左端.將數(shù)字測力計固定在小車上，小車放在長木板上.在數(shù)字測力計的右側(cè)拴有一細(xì)線，細(xì)線跨過固定在木板邊緣的定滑輪與一重物相連，在重物的牽引下，小車在木板上加速運(yùn)動，數(shù)字測力計可以直接顯示細(xì)線拉力的大小.

①采用數(shù)顯測力計測量細(xì)線拉力與用重物重力代替拉力的方法相比     （填選項(xiàng)前的字母）
A．可以不用平衡摩擦力
B．直接測量小車（包括測力計）所受的拉力， 可以減少誤差
C．利用此實(shí)驗(yàn)裝置不用測量重物的質(zhì)量
D．重物的質(zhì)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車和數(shù)顯測力計的總質(zhì)量
②下圖是某同學(xué)在此實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶，其中兩相鄰計數(shù)點(diǎn)間有四個點(diǎn)未畫出.已知打點(diǎn)計時器使用的交流電源的頻率為50HZ，則小車運(yùn)動的加速度a=_______m/s2.

③保持小車和數(shù)字測力計的總質(zhì)量一定，改變鉤碼的質(zhì)量，測出相應(yīng)的加速度．采用圖象法處理數(shù)據(jù)．請同學(xué)們根據(jù)測量數(shù)據(jù)做出a—F圖象.
 
(2).實(shí)驗(yàn)桌上有下列儀器

A．待測電源（電動勢約3V，內(nèi)阻約7Ω）；
B．直流電流表（量程0～0.6～3A，0.6A擋的內(nèi)阻約0.5Ω，3A擋的內(nèi)阻約0.1Ω；）
C．直流電壓表（量程0～3～15V，3V擋的內(nèi)阻約5kΩ，15V擋內(nèi)阻約25kΩ）；
D．滑動變阻器（阻值范圍為0～15Ω，允許最大電流為1A）；
E．滑動變阻器（阻值范圍為0～1000Ω，允許最大電流為0.2A）；
F．開關(guān)、導(dǎo)線若干；
G．小燈泡“4V  0.4A”。
請你解答下列問題：
①利用給出的器材測量電源的電動勢和內(nèi)阻，要求測量有盡可能高的精度且便于調(diào)節(jié)，應(yīng)選擇的滑動變阻器是________（填代號）。
②請將圖甲中的實(shí)物連接成實(shí)驗(yàn)電路圖；
③某同學(xué)根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，作出U-I圖象如圖乙中圖線a所示，由此可知電源的電動勢E=_______V，內(nèi)阻r=_________Ω；
④若要利用給出的器材通過實(shí)驗(yàn)描繪出小燈泡的伏安特性曲線，要求測量多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并畫出實(shí)驗(yàn)原理電路圖；
⑤將（4）步中得到的數(shù)據(jù)在同一U-I坐標(biāo)系內(nèi)描點(diǎn)作圖，得到如圖乙所示的圖線b，如果將此小燈泡與上述電源組成閉合回路，此時小燈泡的實(shí)際功率為____________W。

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（18分。6+12=18）

（1）某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的裝置來驗(yàn)證“加速度與力的關(guān)系”.把打點(diǎn)計時器固定在長木板上，把紙帶穿過打點(diǎn)計時器連在小車的左端.將數(shù)字測力計固定在小車上，小車放在長木板上.在數(shù)字測力計的右側(cè)拴有一細(xì)線，細(xì)線跨過固定在木板邊緣的定滑輪與一重物相連，在重物的牽引下，小車在木板上加速運(yùn)動，數(shù)字測力計可以直接顯示細(xì)線拉力的大小.

①采用數(shù)顯測力計測量細(xì)線拉力與用重物重力代替拉力的方法相比     （填選項(xiàng)前的字母）

A．可以不用平衡摩擦力

B．直接測量小車（包括測力計）所受的拉力， 可以減少誤差

C．利用此實(shí)驗(yàn)裝置不用測量重物的質(zhì)量

D．重物的質(zhì)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車和數(shù)顯測力計的總質(zhì)量

②下圖是某同學(xué)在此實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶，其中兩相鄰計數(shù)點(diǎn)間有四個點(diǎn)未畫出.已知打點(diǎn)計時器使用的交流電源的頻率為50HZ，則小車運(yùn)動的加速度a=_______m/s2.

③保持小車和數(shù)字測力計的總質(zhì)量一定，改變鉤碼的質(zhì)量，測出相應(yīng)的加速度．采用圖象法處理數(shù)據(jù)．請同學(xué)們根據(jù)測量數(shù)據(jù)做出a—F圖象.

 

(2).實(shí)驗(yàn)桌上有下列儀器

A．待測電源（電動勢約3V，內(nèi)阻約7Ω）；

B．直流電流表（量程0～0.6～3A，0.6A擋的內(nèi)阻約0.5Ω，3A擋的內(nèi)阻約0.1Ω；）

C．直流電壓表（量程0～3～15V，3V擋的內(nèi)阻約5kΩ，15V擋內(nèi)阻約25kΩ）；

D．滑動變阻器（阻值范圍為0～15Ω，允許最大電流為1A）；

E．滑動變阻器（阻值范圍為0～1000Ω，允許最大電流為0.2A）；

F．開關(guān)、導(dǎo)線若干；

G．小燈泡“4V  0.4A”。

請你解答下列問題：

①利用給出的器材測量電源的電動勢和內(nèi)阻，要求測量有盡可能高的精度且便于調(diào)節(jié)，應(yīng)選擇的滑動變阻器是________（填代號）。

②請將圖甲中的實(shí)物連接成實(shí)驗(yàn)電路圖；

③某同學(xué)根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，作出U-I圖象如圖乙中圖線a所示，由此可知電源的電動勢E=_______V，內(nèi)阻r=_________Ω；

④若要利用給出的器材通過實(shí)驗(yàn)描繪出小燈泡的伏安特性曲線，要求測量多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并畫出實(shí)驗(yàn)原理電路圖；

⑤將（4）步中得到的數(shù)據(jù)在同一U-I坐標(biāo)系內(nèi)描點(diǎn)作圖，得到如圖乙所示的圖線b，如果將此小燈泡與上述電源組成閉合回路，此時小燈泡的實(shí)際功率為____________W。

 

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1.D   2.AD    3.BD    4.D    5.  C    6.AD    7.B    8.AD    9.AD  10.B

11.  100J     75J            12.  15N 

13. 解：設(shè)卡車運(yùn)動的速度為v0，剎車后至停止運(yùn)動，由動能定理：-μmgs=0-。得v==12m/s=43.2km/h。因?yàn)関0＞v規(guī)，所以該卡車違章了。

14. 解：當(dāng)人向右勻速前進(jìn)的過程中，繩子與豎直

方向的夾角由0°逐漸增大，人的拉力就發(fā)生了變化，

故無法用W=Fscosθ計算拉力所做的功，而在這個過

程中，人的拉力對物體做的功使物體的動能發(fā)生了變

化，故可以用動能定理來計算拉力做的功。

當(dāng)人在滑輪的正下方時，物體的初速度為零，

當(dāng)人水平向右勻速前進(jìn)s 時物體的速度為v1 ，由圖

1可知： v1= v0sina　　　　　　　

⑴根據(jù)動能定理，人的拉力對物體所做的功

W=m v12/2－0

⑵由⑴、⑵兩式得W=ms2 v12/2(s2+h2)

15. 解：（1）對AB段應(yīng)用動能定理：mgR+Wf=

所以：Wf=-mgR=-20×10-3×10×1=-0.11J

（2）對BC段應(yīng)用動能定理：Wf=0-=-=-0.09J。又因Wf=μmgBCcos1800=-0.09，得：μ=0.153。

 

16. 解：在此過程中，B的重力勢能的增量為，A、B動能增量為，恒力F所做的功為，用表示A克服摩擦力所做的功，根據(jù)功能關(guān)系有：

       解得：

17. 解：（1）兒童從A點(diǎn)滑到E點(diǎn)的過程中，重力做功W=mgh

兒童由靜止開始滑下最后停在E點(diǎn)，在整個過程中克服摩擦力做功W1，由動能定理得，

=0，則克服摩擦力做功為W1=mgh

   （2）設(shè)斜槽AB與水平面的夾角為，兒童在斜槽上受重力mg、支持力N1和滑動摩擦

力f1，，兒童在水平槽上受重力mg、支持力N2和滑動摩擦力f2，

，兒童從A點(diǎn)由靜止滑下，最后停在E點(diǎn).

由動能定理得，

解得，它與角無關(guān).

   （3）兒童沿滑梯滑下的過程中，通過B點(diǎn)的速度最大，顯然，傾角越大，通過B點(diǎn)的速度越大，設(shè)傾角為時有最大速度v，由動能定理得，

解得最大傾角

18. 解：（1）根據(jù)牛頓第二定律有：

設(shè)勻加速的末速度為，則有：、

代入數(shù)值，聯(lián)立解得：勻加速的時間為：

（2）當(dāng)達(dá)到最大速度時，有：

解得：汽車的最大速度為：

（3）汽車勻加速運(yùn)動的位移為：

在后一階段牽引力對汽車做正功，重力和阻力做負(fù)功，根據(jù)動能定理有：

又有

代入數(shù)值，聯(lián)立求解得：

所以汽車總的運(yùn)動時間為：

 


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