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马拉着质量m=2000kg的车在水平路面上匀速前进了100m,马车的速度为2.5m/s,车在运动中受到的阻力为F=2000N,马对车做了多少功?其功率是多少?重力做功是多少?

答案:
解析:

  答:马对车做了2×105J的功,其功率为5×103W,重力没有做功.

  分析  本题是有关马拉着一定质量的车匀速前进一段距离,在阻力一定的情况下,欲求马做的功及其功率以及重力所做的功的问题.应用匀速直线运动,重力、平衡力知识及功和功率的公式便可求解.

  本题的研究对象是车,它共受四个力的作用.重力G、地面对车的支持力N、拉力F及阻力f.如图所示,其中竖直方向的G与N是一对平衡力,由于竖直方向上没有移动距离.故G、N对车没有做功;水平方向的F与f是一对平衡力(匀速),因拉力F使车前进了一段距离100m,所以拉力F克服阻力f对车做了功.显然W=F·s,知道了拉力做的功,欲求拉力的功率:由P知,只要求出时间t即可,而t=,其中s,v均已知,问题得解.其思维过程可表示为:P,t=,W=F·s=f·s.解题过程则是先求t,再求P

  已知:m=2000kg,s=100m,f=2000N,v=2.5m/s.

  求:W、P、W

  解:(1)拉力做的功:

     W=F·s=f·s=2000N×100m

       =2×105(J).

    (2)拉力的功率:

     t=

     =40s.

     P=

      =5×103W.

    (3)重力做的功:

     W=G·h,(因h=0),

     W=0.

  评注  ①当物体同时受几个力的作用时,情况复杂,解题之前,应明确研究对象,进行受力分析,画出受力示意图及运动过程示意图,并标明物体在哪个方向移动了距离.②本题已知F及v求P,可直接用P=F·v求解.③解题时应注意物理术语的含意,抓住关键的字词.如本题“匀速”,隐含了马车在水平方向受到的力是平衡力.又如物理中所说的“光滑表面”是指无摩擦或不考虑摩擦的情况.


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5×104
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750
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