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光滑水平轨道右端处平滑连接着一个在竖直面内、半径为的光滑半圆轨道,在距离为的点,...

光滑水平轨道右端处平滑连接着一个在竖直面内、半径为的光滑半圆轨道,在距离点,用水平恒力(未知)将质量为的物块(可视为质点)从静止开始推到处,且物块到处时立即撤去恒力,物块沿半圆轨道运动到轨道最高点处后,又正好落回点。已知重力加速度为

(1)求水平恒力对物块所做的功与物块在光滑水平轨道运动的位移的关系。

(2)取何值时,完成上述运动水平恒力对物块所做的功最少,功的最小值为多少?

 

(1);(2)当时,恒力F做的功最少,为 【解析】 (1)物块从半圆弧轨道的C处做平抛运动又回到A点,设物块在C点的速度为,物块从C点运动到A点所用的时间为。在水平方向 竖直方向上 解得 对物块从A到C由动能定理有 解得 (2)要使力F做的功最少,确定的取值,由 可知只要物块在C点速度最小,则就最少。若物块恰好能通过C点,其在C点最小速度为,由牛顿第二定律有 则 有 解得 故当时,最少,最小值为。  
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电动机通过一绳子吊起质量为的物体,绳的拉力不能超过,电动机的功率不能超过,要将此物体由静止开始用最快的方式吊高90 m(已知此物体在被吊高接近90 m时,已以最大速度匀速上升),所需时间为多少?

 

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质量为m的小球在竖直向上的恒力F作用下由静止开始向上做匀加速运动,经时间t运动到P点;撤去F又经时间t小球回到出发点,速度大小为v。不计空气阻力,重力加速度为g,则下列判断正确的是(   )

A.撤去力F时小球的动能为

B.小球上升的最大高度为

C.拉力F所做的功为

D.拉力F的最大功率为

 

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有一辆新型电动汽车,总质量为1 000 kg.行驶中,该车速度在14~20 m/s范围内保持恒定功率20 kW不变.一位同学坐在驾驶员旁边观察车内里程表和速度表,记录了该车在位移120~400 m范围内做直线运动时的一组数据如下表,设汽车在上述范围内受到的阻力大小不变,则(  )

s/m

120

160

200

240

280

320

360

400

v/(m·s1)

14.5

16.5

18.0

19.0

19.7

20.0

20.0

20.0

 

 

A.该汽车受到的阻力为1 000 N

B.位移120~320 m过程牵引力所做的功约为9.5×104 J

C.位移120~320 m过程经历时间约为14.75 s

D.该车速度在14~20 m/s范围内可能做匀加速直线运动

 

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质量为2kg的物体,在水平恒定拉力的作用下以某一速度在粗糙的水平面上做匀速直线运动,当运动一段时间后拉力逐渐减小,且当拉力减小到零时,物体刚好停止运动。如图所示为拉力随位移变化的关系图像,取,则据此可以求得(  )

A.物体与水平面间的动摩擦因数为

B.物体匀速运动时的速度为

C.合外力对物体所做的功为

D.摩擦力对物体所做的功为

 

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如图所示,质量均为m两个物块AB,用劲度系数为k的轻弹簧连接,处于静止状态.现用一竖直向上的恒力F拉物块A,使A竖直向上运动,直到物块B刚要离开地面.重力加速度大小为g,下列说法错误的是(     )

 

A.物块B刚要离开地面,物块A的加速度为

B.在此过程中,物块A的重力势能增加

C.在此过程中,弹簧弹性势能的增量为0

D.物块B刚要离开地面,物块A的速度为

 

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