(14分)如图甲所示是一打桩机的简易模型。质量m=1kg的物体在拉力F作用下从与钉子接触处由静止开始运动,上升一段高度后撤去F,到最高点后自由下落,撞击钉子,将钉子打入一定

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动能定理/2022-11-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

(14分)如图甲所示是一打桩机的简易模型。质量m=1kg的物体在拉力F作用下从与钉子接触处由静止开始运动,上升一段高度后撤去F,到最高点后自由下落,撞击钉子,将钉子打入一定深度。物体上升过程中,机械能E与上升高度h的关系图象如图乙所示。不计所有摩擦,g取10m/s2。求:

(1)物体上升到1m高度处的速度;
(2)物体上升1 m后再经多长时间才撞击钉子(结果可保留根号);
(3)物体上升到0.25m高度处拉力F的瞬时功率。

◎ 答案

(1)2m/s (2) t=s (3)12W

◎ 解析


试题分析:⑴设物体上升到h1=1m处的速度为v1,由图乙知  (2分)
解得  v1=2m/s    (1分)⑵解法一:由图乙知,物体上升到h1=1m后机械能守恒,即撤去拉力F,物体仅在重力作用下先匀减速上升,至最高点后再自由下落.设向上减速时间为t1,自由下落时间为t2
对减速上升阶段有     解得  t1=0.2s    1分
减速上升距离  =0.2m    1分
自由下落阶段有   1分  解得 s   1分
即有 t=t1+t2=s     1分
解法二:物体自h1=1m后的运动是匀减速直线运动,设经t时间落到钉子上,则有    3分
解得  t=s     2分
(3)对F作用下物体的运动过程,根据功能量关系有 1分
由图象可得,物体上升h1=1m的过程中所受拉力F=12N      1分
物体向上做匀加速直线运动,设上升至h2=0.25m时的速度为v2,加速度为a。根据牛顿第二定律 有      1分
根据运动学公式有            1分
瞬时功率     P=Fv2    1分
解得         P=12W     1分

◎ 知识点

    专家分析,试题“(14分)如图甲所示是一打桩机的简易模型。质量m=1kg的物体在拉力F作用下从与钉子接触处由静止开始运动,上升一段高度后撤去F,到最高点后自由下落,撞击钉子,将钉子打入一定…”主要考查了你对  【动能定理】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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