例8 如图3-13,质量分别为m和
A.B球的重力势能减少,动能增加,B球和地球组成的系统机械能守恒
B.A球的重力势能增加,动能也增加,A球和地球组成的系统机械能不守恒。
C.A球、B球和地球组成的系统机械能守恒
D.A球、B球和地球组成的系统机械不守恒
【错解】B球下摆过程中受重力、杆的拉力作用。拉力不做功,只有重力做功,所以B球重力势能减少,动能增加,机械能守恒,A正确。
同样道理A球机械能守恒,B错误,因为A,B系统外力只有重力做功,系统机械能守恒。故C选项正确。
【错解原因】 B球摆到最低位置过程中,重力势能减少动能确实增加,但不能由此确定机械能守恒。错解中认为杆施的力沿杆方向,这是造成错解的直接原因。杆施力的方向并不总指向沿杆的方向,本题中就是如此。杆对A,B球既有沿杆的法向力,也有与杆垂直的切向力。所以杆对A,B球施的力都做功,A球、B球的机械能都不守恒。但A+B整体机械能守恒。
【分析解答】B球从水平位置下摆到最低点过程中,受重力和杆的作用力,杆的作用力方向待定。下摆过程中重力势能减少动能增加,但机械能是否守恒不确定。A球在B下摆过程中,重力势能增加,动能增加,机械能增加。由于A+B系统只有重力做功,系统机械能守恒,A球机械能增加,B球机械能定减少。所以B,C选项正确。
【评析】发动机的输出功率P恒定时,据P=F?V可知v变化,F就会发生变化。牵动ΣF,a变化。应对上述物理量随时间变化的规律有个定性的认识。下面通过图象给出定性规律。(见图3-12所示)
【错解原因】以上错解的原因是对P=F?v的公式不理解,在P一定的情况下,随着v的变化,F是变化的。在中学阶段用功的定义式求功要求F是恒力。
【分析解答】以列车为研究对象,列车水平方向受牵引力和阻力。设列车通过路程为s。据动能定理
例7 一列火车由机车牵引沿水平轨道行使,经过时间t,其速度由0增大到v。已知列车总质量为M,机车功率P保持不变,列车所受阻力f为恒力。求:这段时间内列车通过的路程。
【错解】以列车为研究对象,水平方向受牵引力和阻力f。
据P=F?V可知牵引力
F=P/v ①
设列车通过路程为s,据动能定理有
故C选项正确。
【评析】求解功率问题首先应注意求解的是瞬时值还是平均值。如果求瞬时值应注意普遍式P=Fv?cosθ(θ为F,v的夹角)当F,v有夹角时,应注意从图中标明。
F、v夹角θ为90°-α
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