AP物理C电:功,能量和动力

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例子问题

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例子问题1:工作、能量和动力

一个25公斤重的孩子爬上了树。他要做多少工作才能爬上这棵三米高的树?

可能的答案:

正确答案:

解释:

作用在孩子身上的力是重力和孩子自己提供的向上的力。选择向上的方向为正,牛顿第二定律应用于这个孩子,给出了下面的方程。

为了计算孩子爬上三米树所做的功,我们使用下面的功方程。

例子问题2:工作、能量和动力

水平向放置在水平面上的盒子施加27牛的力。当箱子移动时,表面施加2N的摩擦力。如果它总共移动了370米,在箱子上做了多少功?

可能的答案:

正确答案:

解释:

盒子上的合力是施加的力减去摩擦力,因为摩擦力的运动方向是相反的。

因此,合力为:

功的公式是:

代入合力和距离,我们发现对盒子做的功为:

例子问题1:工作、能量和动力

用53牛的力将物体推过粗糙的表面。粗糙表面对物体施加3.47N的摩擦力。如果物体被推了7.9米,对物体做了多少功?

可能的答案:

正确答案:

解释:

功的定义是:

这个物体受到的合力是:

我们可以用给定的值来计算这一项:

距离是已知的。替换这些值:

问题4:工作、能量和动力

重力:当粒子受到外力时作用于粒子的力之一

M由

这个力对粒子做了多少功?

可能的答案:

正确答案:

解释:

功的方程由,在那里是力和就是距离。功和力都给出了,但是是以矢量的形式。在这种情况下,我们要做力和距离的点积。

在做点积的时候,记住这些规则

每一个点积都等于0。

例子问题1:工作、能量和动力

骑自行车时,最大输出功率为500W。当你接近一个山丘,你换到一个档位,施加扭矩转动齿轮。假设你产生最大功率输出的50%,齿轮的角速度是多少,以弧度/秒为单位?

可能的答案:

正确答案:

解释:

功率是通过计算单位时间内的功输出来确定的。在这种情况下,功率将是扭矩和角速度的乘积:

我们已知扭矩和输出功率的值,使我们能够求解角速度。请记住,输出功率将是最大功率的50%。

例子问题6:工作、能量和动力

起重机吊起一个重达50公斤的板条箱。板条箱以恒定速度上升10秒,并垂直向上移动20米。在这段时间内,给起重机提供了什么动力?

可能的答案:

正确答案:

解释:

对于这个问题,我们可以将功率计算为力和速度的乘积:

首先,我们需要找出速度:

我们的力将等于板条箱的重量

现在,我们可以解出幂:

示例问题7:工作、能量和动力

一个人正在把箱子搬上他们新家的楼梯。他们有两个一模一样的箱子,大小和质量都一样。第一个箱子很容易搬上楼。当移动第二个箱子时,人更累,移动得更慢。哪一种说法准确地描述了两次试炼之间的功和力?

可能的答案:

增加工作;功率下降

减少工作;权力保持不变

增加工作;功率增加

功不变;功率下降

功不变;功率增加

正确答案:

功不变;功率下降

解释:

因为两个箱子的质量相同,移动的距离也相同,所以在两个箱子之间所做的功是一样的。工作不依赖于时间:

然而,当拿着第二个盒子时,这个人移动得更慢。整体时间增加,导致功率下降。

例8:工作、能量和动力

在15秒内将25公斤重的箱子举起5.76米需要多大的力量?

可能的答案:

正确答案:

解释:

权力的定义是:

为了克服重力,必须对箱子做功以使它抬起。如果我们能找到物体上的重力,我们就能计算出合力。地球表面附近任何物体的引力是:

功的定义是:

我们可以用重力代替合力,得到如下公式:

将其代入我们的功率方程,我们会发现:

代入给定的值和常数,我们发现:

例子问题1:能源

一个0.8公斤重的球从150米高的悬崖上落下。利用能量守恒求出球在撞击悬崖底部前的垂直速度。

可能的答案:

正确答案:

解释:

能量守恒方程是

球从静止开始.从150米的高度开始,所以.当球到达底部时,高度为0,因此,而且.能量守恒方程可以调整如下。

解出v。

例子问题1:工作、能量和动力

从休息开始,一名滑板运动员沿着25号公路滑行o22米长的斜坡。利用能量守恒,计算滑板者到达底部时的速度。忽略摩擦。

可能的答案:

正确答案:

解释:

能量守恒定律表明

滑板者从休息开始;因此,而且.在斜坡的底部而且

解出v。

使用三角函数,

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