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3.人骑自行车上坡,坡长l=200m,坡高h=10m,人和车的总质量为M=10kg,人蹬车时车受到的牵引力为F=100N.若在坡底时车的速度为v0=10m/s,到坡顶时的速度为4m/s,求:上坡过程中人克服阻力做了多少功?(重力加速度g取10m/s2

分析 人和自行车整体上坡过程中,受重力、支持力、牵引力和阻力,根据速度位移公式求出加速度,由牛顿第二定律求出阻力大小,再由功的公式求解即可人克服阻力做的功.

解答 解: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×$\frac{1}{20}$-f=-100×0.21
解得阻力大小为:f=71N.
所以克服阻力做的功为:W=fs=71×200=14200 J=1.42×104J
答:上坡过程中人克服阻力做了1.42×104J的功.

点评 本题结合自行车上坡考查了多个知识点,要明确在已知运动情况,求受力情况时,加速度是桥梁.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.本题也可以根据动能定理求解.

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