物理:动能

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例子问题

问题20:工作、能量和力量

一个5公斤重的球被绑在一根10米长的绳子上。球以水平角度固定,并以钟摆的方式自由下落。假设没有空气阻力。

球在最低点时的速度是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

如果我们用能量守恒定律,这个问题就容易多了。因为没有摩擦力,当球通过摆弧时,所有的势能都转化为动能。因此,挥杆底部的速度可以用下面的等式来确定。

因为在摆动底部的势能是零(相对于起始点),在顶部的速度是零,我们可以简化方程。

由于弦长10米,我们知道最低点在起点以下10米。

例子问题1:动能

两个孩子在白雪覆盖的小山上玩雪橇。萨姆重50公斤,他的雪橇重10公斤。萨莉重40公斤,她的雪橇重12公斤。当他们到达时,他们用靴子爬上山。在50米的半山腰上,莎莉滑了一跤,滚回了山脚下。萨姆继续往上爬,最后莎莉和他一起爬到了山顶。

然后他们决定用雪橇下山,但在谁先走的问题上意见不一。

场景1:

萨姆先下山,声称他会达到更高的速度。萨姆说,如果萨莉先走,他们可能会相撞。

场景2:

莎莉先下山,声称她会经历更小的摩擦,从而达到更高的速度。莎莉说,如果萨姆先走,他们可能会相撞。

场景3:

萨姆和莎莉无法达成一致意见,他们用一根绳子把自己系住,一起下去了。

如果山是无摩擦的,莎莉和萨姆都以最大速度到达山底后,谁损失的势能更多?

可能的答案:

山姆,因为他的质量更大

萨莉,因为她走得快

莎莉,因为她经历的摩擦较少

它们失去了等量的势能

山姆,因为他走得比较慢

正确答案:

山姆,因为他的质量更大

解释

当他们到达山脚下时,萨姆和莎莉都把所有的势能转化成了动能。我们测量了50m处的势能,所以一旦它们失去50m,势能为0,而动能达到最大值。因为山姆有更大的质量,他有更多的势能转化为动能。

例子问题2:动能

两个孩子在白雪覆盖的小山上玩雪橇。萨姆重50公斤,他的雪橇重10公斤。萨莉重40公斤,她的雪橇重12公斤。当他们到达时,他们用靴子爬上山。在50米的半山腰上,莎莉滑了一跤,滚回了山脚下。萨姆继续往上爬,最后莎莉和他一起爬到了山顶。

然后他们决定用雪橇下山,但在谁先走的问题上意见不一。

场景1:

萨姆先下山,声称他会达到更高的速度。萨姆说,如果萨莉先走,他们可能会相撞。

场景2:

莎莉先下山,声称她会经历更小的摩擦,从而达到更高的速度。莎莉说,如果萨姆先走,他们可能会相撞。

场景3:

萨姆和莎莉无法达成一致意见,他们用一根绳子把自己系住,一起下去了。

在一个与问题中相同的无摩擦小山的底部达到最大速度后,山姆展开了一个降落伞。萨姆停下来之前降落伞要消耗多少能量?

可能的答案:

30000 kj

300 j

30 j

30 kj

300 kj

正确答案:

30 kj

解释

降落伞必须消耗山姆在山脚下的所有动能,因为没有摩擦力使他减速。它有30kJ的能量,根据等式PE = mgh。

PE = 60kg * 10m/s2* 50米= 30000 j = KE在山脚下

示例问题3:动能

a加速a需要多少能量块从静止到最终速度为?

可能的答案:

正确答案:

解释

从能量的角度来看,物体开始时动能和势能都为零。最后,物体的势能仍然为零,但动能不为零。假设没有摩擦力,所有加到物体上的能量都转化为动能。

利用速度的变化量,我们可以解出移动物体所消耗的能量。

已知质量和速度的变化量,就能求出动能的变化量。

示例问题4:动能

a的动能是多少子弹速度?

可能的答案:

正确答案:

解释

动能由公式给出:

我们得到了子弹的质量和速度,我们就可以根据这个公式计算动能。

功通常用牛顿-米来表示,但能量通常用焦耳来表示,尽管单位是相等的。

问题21:工作、能量和力量

两个孩子在结冰的湖面上玩耍。孩子1重50公斤,孩子2重38公斤。孩子1有一个重10公斤的背包,孩子2有一个重5公斤的背包。

整个下午,他们碰撞了很多次。下面描述四次碰撞。

碰撞1:

孩子1从坡道的顶部出发,下山后,在前进的过程中到达湖面然后滑入一个静止的小孩2。它们在碰撞后仍然连在一起。

碰撞2:

孩子1和孩子2向同一个方向滑动。2号孩子,在移动,滑入儿童1,移动在

碰撞3:

两个孩子在向相反的方向旅行时相撞了每一个。

碰撞4:

两个孩子从彼此的背上推开,开始向完全相反的方向移动。儿童2移动的速度是

在碰撞1中,想象孩子2不在冰上。1号孩子要在湖面上耗散多少能量才能停下来?忽略风的阻力。

可能的答案:

正确答案:

解释

1号孩子在到达湖面后所拥有的动能就是她在完全停止之前消散到湖面上的能量。

例子问题1:动能

0.1千克的弹丸运动的动能是多少?

可能的答案:

正确答案:

解释

我们可以用以下公式来计算动能:

利用给定的质量和速度值来求解:

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