AP物理B:功,能量和动力

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例子问题

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问题181:美联社物理1

一个球开始卷起以速度倾斜.利用能量守恒定律,找出当球从底部移动到最大高度时,重力对球做了多少功。

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可能的答案:

正确答案:

解释

这个问题涉及的能量是动能和势能。能量守恒表明初始能量等于最终能量。

选择斜面的底部为零高度,球开始时的动能和势能为零。当球达到最大高度时,它的速度为零(动能为零)。这简化了我们的能量方程。

隔离高度变量并使用给定值来求解最大高度。

这是垂直高度。重力所做的功是力和距离的乘积。

负号表示重力向下作用(负方向)。

问题1:理解能量守恒

一个球以速度向上抛.利用能量守恒定律找出球的最大高度。

可能的答案:

没有足够的信息来解决

正确答案:

解释

我们可以用一个运动学方程来解决这个问题,但我们应该用能量守恒来解决。能量守恒说系统的初始总能量等于它的最终总能量。在我们的例子中,系统是一块初始速度为.选择石头在零高度被扔出去的瞬间,石头只有最初的动能。

在最大高度时,速度为零(没有动能),球只有势能。

根据能量守恒,我们知道初始能量和最终能量相等。

利用这个,我们可以解出高度。

问题21:美联社物理1

向上抛球,达到最大高度.球的初速度是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

这个问题可以用能量守恒或线性运动方程来解决。

当所有的初始动能都转化为势能时,球达到最大高度。由此,我们使用以下关系:

质量从方程中消掉了,我们可以分离出速度变量。

我们得到了最终高度和重力加速度,这就能求出初始速度。

问题1:理解能量守恒

一块石头从高处落下.岩石在撞击地面之前的速度是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

我们可以用能量守恒定律来解决这个问题。岩石一开始有势能,但没有动能。当岩石到达地面时,它没有势能,全部是动能。通过能量守恒:

把方程代入势能和动能。

我们可以从每一项中消去质量,分离出最终的速度变量。

最后,使用给定的高度和重力加速度值来求解最终速度。

问题1:理解能量守恒

一个块体仅受垂直引力场的影响,从静止状态垂直下落到弹簧常数为的垂直长弹簧上.它直接向下压缩弹簧。如果物体移动到在它接触弹簧的那一刻,它从释放点到弹簧压缩到最大时静止的总垂直距离是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

以弹簧的上端为“零”。由于弹簧力和重力都是守恒力,物体下落时的总能量是守恒的。知道弹簧上端的速度,就可以计算出物体在那一点的动能。

动能等于它在最大高度处的势能;因为它从静止状态下落,开始时没有动能。动能也等于物体在最大弹簧压缩时的最大弹簧势能(此时物体再次暂时静止,因此动能为零)。

现在我们需要看看弹簧势能。

所以总的垂直距离是用一个附加的秋天弹簧压缩的最终距离为

问题1:功、能、力

科学家发明了一种无摩擦表面,使任何物体在滑动时都不会因摩擦而损失能量。如果一个球在真空中从这种无摩擦材料制成的碗的侧面滚下,它的能量会发生什么变化?

可能的答案:

势能和动能都会逐渐减小,最终为零

当球向上滚动时,内能会减少

只有动能会改变

能量不会有变化

动能和势能都会不断变化

正确答案:

动能和势能都会不断变化

解释

所描述的碗基本上是一个永动机装置。当一个球从碗的一边滚下来时,它会聚集动能。当球向另一侧卷起时,动能转化为势能,直到球达到最大高度。在这一点,势能转换回动能。这个过程将无限重复,只要没有能量损失到外部环境。

在现实中,这台机器不可能存在。虽然无摩擦的表面可以防止能量以热的形式损失,真空可以防止空气阻力,但这些条件在现实世界中是无法满足的。

然而,在给定的情况下,总能量永远不会减少。最大势能总是相同的,这意味着球总是达到相同的最大高度,最大动能总是相同的,这意味着球总是达到相同的最大速度。由于没有能量损失,动能和势能相互之间将不断变化,但总机械能将永远保持不变。

问题1:功、能、力

一个球直接向上发射,飞行时间为6秒。在轨迹上什么时候,球的动能和势能相等?

可能的答案:

正确答案:

解释

这个问题可以用能量守恒定律来解决。最初,球的位移为0,但初始速度不为0。我们可以说,初始能量等于总动能。

在弹道的峰值高度,速度将为零,球将有一个最大的位移。我们可以说这一点的能量等于总势能。

最后,当球落地时,它的位移将再次为零,并且它将被加速(由于重力),以恢复与初始投掷时相同的速度。

由于能量守恒,这些项都相等。势能增大,动能减小,反之亦然。为了解决这个问题,我们需要知道什么时候势能等于总能量的一半。

在高度的一半,势能占总能量的一半。必然的,另一半是动能,两个值相等。

移动一半高度的时间等于整个飞行时间除以4,因为加速度保持不变。在它的运动轨迹中,这个高度会出现两次:向上运动时和向下运动时。第二个时间点等于这个间隔的三倍。

在这两个时刻,动能和势能会有相等的值。

问题1:理解能量守恒

一个橡皮球是从高处释放出来的并允许反复弹跳。每次球触地,10%的球的动能在碰撞中损失。这个球能达到的最大高度是多少四次落地?

可能的答案:

正确答案:

解释

每次球反弹,10%的动能就会损失。这意味着,在与地面碰撞后,球在飞行的顶部有之前势能的90%。为了求四次反弹后的总能量,我们把初始势能乘以

初始势能为:

用我们的指数表达式计算四次反弹后剩余的能量。

基于能量守恒,我们可以计算出,用剩余的动能,球运动的高度

问题21:美联社物理1

一个购物车正在行进在一个颠簸的停车场。小车上的持续摩擦力是.马车走了多远才完全停下来?

可能的答案:

正确答案:

解释

我们可以利用功和能量来解决这个问题。首先,用购物车的初始速度,求出购物车的初始动能:

最终的动能将为零,因为小车将完全停止。功等于机械能的变化(这里是动能)。

功也可以写成作用于一定距离上的力的乘积。在这种情况下,恒定的力是摩擦。

用功和摩擦力的计算值来解出距离。记住摩擦力是负的,因为它与运动方向相反。

第51题:牛顿力学

如果一个球以水平速度运动垂直速度是,它的动能是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

我们知道而且.首先,利用勾股定理计算平动速度。

我们可以用它来求总动能。

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