题目
一物体在外力 f = 4x + 5 (N)的作用下,从 x = 0 移到 x = 5 m 的位置时,外力对物体所做的功为 () A. 25 JB. 75 JC. 50 JD. 100 J
一物体在外力 f = 4x + 5 (N)的作用下,从 x = 0 移到 x = 5 m 的位置时,外力对物体所做的功为 ()
- A. 25 J
- B. 75 J
- C. 50 J
- D. 100 J
题目解答
答案
B
解析
考查要点:本题主要考查变力做功的计算方法,需要掌握变力做功的积分公式。
解题核心思路:
当力是变量时,功的计算公式为 $W = \int_{x_1}^{x_2} F(x) \, dx$。本题中,力随位置变化为 $F(x) = 4x + 5$,需通过积分计算从 $x=0$ 到 $x=5$ 的功。
破题关键点:
- 正确写出积分表达式,明确积分上下限。
- 正确计算定积分,注意代数运算的准确性。
步骤1:写出变力做功的积分公式
根据变力做功公式:
$W = \int_{0}^{5} (4x + 5) \, dx$
步骤2:分项积分
将积分拆分为两部分:
$\int (4x) \, dx + \int 5 \, dx$
步骤3:逐项计算积分
- 第一项积分:
$\int 4x \, dx = 2x^2$ - 第二项积分:
$\int 5 \, dx = 5x$
步骤4:合并结果并代入上下限
总积分结果为:
$2x^2 + 5x \Big|_{0}^{5}$
代入上限 $x=5$:
$2(5)^2 + 5(5) = 2 \cdot 25 + 25 = 50 + 25 = 75$
代入下限 $x=0$:
$2(0)^2 + 5(0) = 0$
步骤5:计算定积分值
$W = 75 - 0 = 75 \, \text{J}$