已知,物体质量 m=100 g=100/1000 kg=1/10 kg。物体的动能 K=20 J。设物体的速度为 v。则动能 K=1/2mv²,或 1/2mv²=20,或 1/2×1/10×v²=20,或 v²=400,或 v=√400,或 v=20 m/s。
已知,石头的质量 m=10 kg。梯子的高度 h=5 m。重力加速度 g=9.8 m/s²。因此,石头的势能 =mgh =10 kg × 9.8 m/s² × 5 m =490 焦耳。我们知道,石头的势能转化为动能。因此,石头的动能 K=490 焦耳。
已知,动能 K=1/2mv²。在这里我们可以看到,速度加倍比质量加倍的影响更大。
已知,质量 m=4 kg,施加的力 F=16 N,时间 =10 s。因此,加速度 a=F/m=16 N/4 kg=4 m/s²。使用运动方程 v=u+at,或 v=0+4×10,或 v=40 m/s。因此,物体的动能 K=1/2mv² =1/2×4×(40)² =2×1600 =3200 焦耳。
已知:汽车的质量 m=500 kg,垂直高度 h=4 m。因此,所做的功 W=mgh =500×9.8×4 =19600 焦耳。因此,起重机所做的功是 19600 焦耳。
已知,施加的力 F=10 N,位移 d=2 m,角度 θ=60°。因此,所做的功 W=Fdcosθ =10 N×2 m×cos60° =20×1/2 =10 焦耳。
已知质量 m=40 kg,台阶数 =50,每级台阶的高度 =10 cm=10/100 m=1/10 m,爬升的总高度 =台阶数×每级台阶的高度 =50×1/10 =5 m,男孩爬升所用的时间 t=5 秒。加速度 g=10 m/s²。因此 (i)。男孩所做的功 W=mgh,或 W=40×10×1/10,或 W=40 焦耳。(ii)。产生的功率 =所做的功/时间 =40/5 =8 瓦特
这里,质量 m=10 kg,提升煤炭所需的时间 t=1 小时=60×60=3600 秒,高度 h=360 m。提升煤炭所用的能量 W=mgh =10×10×360 =360000 焦耳。因此,使用的功率 P=W/t =360000/3600 =100 瓦特。
人的质量 m=50 kg。人爬的台阶数 =30。每级台阶的高度 h=20 cm=20/100 m=1/5 m。人爬台阶所需的时间 t=10 秒。人爬升的总高度 h=台阶数×每级台阶的高度 =30×1/5 =6 m。人爬楼梯所做的功 W=mgh =50×10×6 =3000 焦耳。因此,爬楼梯所用的功率 P=所做的功/时间 =3000 焦耳/10 秒 =300 瓦特。
已知,初速度 u=0,质量 m=10 kg,移动距离 =高度 h=50 cm=50/100 m=1/2 m,加速度 g=10 m/s²。使用运动方程 v²=u²+2gh,我们有 v²=0+2×10×1/2,或 v²=10 m²/s²,因此 v = √10 m/s。因此动能 K=1/2mv²,或 K=1/2×10×10=50 焦耳。因此,(i) 粒子的动能是 50 焦耳,(ii) 粒子刚到达地面时的速度是 √10 m/s。
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