人骑自行车上坡,坡长200m,坡高10m.人和车的质量共100kg,人蹬车的牵引力为100N,若在坡底时自行车的速度为10m/s,到坡顶时速度为4m/s.(g取10m/s2)求:(1)上坡过程中人克服阻力做多少功?(2)人若不蹬车,以10m/s的初速度冲上坡,能在坡上行驶多远?

问题描述:

人骑自行车上坡,坡长200m,坡高10m.人和车的质量共100kg,人蹬车的牵引力为100N,若在坡底时自行车的速度为10m/s,到坡顶时速度为4m/s.(g取10m/s2)求:
(1)上坡过程中人克服阻力做多少功?
(2)人若不蹬车,以10m/s的初速度冲上坡,能在坡上行驶多远?

(1)由vt2-v02=2as1,可解得:a=-0.21m/s2
设阻力为f,则有:F-mgsinθ-f=ma
代入数据解得:100-1000×

1
20
-f=100×0.21
解得:f=71N.
所以克服阻力做的功为:W=fs=71×200=14200 J
(2)由动能定理得:
1
2
mv2=mgh+fs=mgssinθ+fs,
解得:s=41.3m;
答:(1)人克服阻力所做的功为14200J;车能在坡上行驶41.3m
答案解析:(1)由运动学公式可求得物体的加速度,由牛顿第二定律可求得物体受到的阻力;则由功的公式求得阻力的功;
(2)由动能定理可求得人在坡上行驶的距离.
考试点:动能定理的应用;匀变速直线运动的位移与时间的关系;牛顿第二定律;功的计算.
知识点:本题结合自行车上坡考查了多个知识点,但难度不大,只要认真分析,明确物体的运动过程,正确应用物理学规律即可求解.