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[理化生]41功和能功率
【解析】 人对绳的拉力大小虽然始终等于物体的重力,但方向却时刻在变,而已知的位移s又是人沿水平方向走的距离,所以无法利用W=Fscosα直接求拉力做的功.若转换一下研究对象则不难发现:人对绳的拉力的功与绳对物体的拉力的功相等,而绳对物体的拉力是恒力.这种转换研究对象的办法也是求变力做功的有效途径之一. 【答案】 732 J 【案例4】(2011·海南高考)一质量为1 kg的质点静止于光滑水平面上,从t=0时起,第1秒内受到2 N的水平外力作用,第2秒内受到同方向的1 N的外力作用.下列判断正确的是( ) A.0~2 s内外力的平均功率是 W B.第2 s内外力所做的功是 J C.第2 s末外力的瞬时功率最大 D.第1 s内与第2 s内质点动能增加量的比值是 【解析】由题意质点所受的水平外力即为合力,则知质点在这2秒内的加速度分别为a1=2 m/s2、a2=1 m/s2,则质点在第1 s末与第2 s末的速度分别为v1=2 m/s、v2=3 m/s,每一秒内质点动能的增加量分别为ΔEk1= =2 J、 ΔEk2= =2.5 J,D正确.再由动能定理可知第2 s内与0~2 s内外力所做功分别为W2=ΔEk2=2.5 J、 W= -0=4.5 J, 则在0~2 s内外力的平均功率P= =2.25 W,A正确,B错误.由P=Fv知质点在第1 s末与第2 s末的瞬时功率分别为P1=4 W、P2=3 W,故C错误. 【答案】A、D 【即时巩固4】 如图所示,重物的质量为1 kg,动滑轮质量不计,竖直向上拉动细绳,使重物从静止开始以5 m/s2的加速度上升,则拉力F在1 s内对物体做的功为多大?拉力F在1 s末的瞬时功率是多大?(g取10 m/s2) 考点四 机动车辆起动的两种方式 1.机车以恒定功率起动的运动过程 2.机车以恒定加速度起动的运动过程 【案例5】 (2009·四川理综)图示为修建高层建筑常用的塔式起重机.在起重机将质量m=5×103 kg的重物竖直吊起的过程中,重物由静止开始向上做匀加速直线运动,加速度a=0.2 m/s2,当起重机输出功率达到其允许的最大值时,保持该功率直到重物做vm=1.02 m/s的匀速运动.g取10 m/s2,不计额外功.求: (1)起重机允许输出的最大功率. (2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率. 【解析】 (1)设起重机允许输出的最大功率为P0,重物达到最大速度时拉力F0等于重力. P0=F0vm. ① F0=mg. ② 代入数据,有:P0=5.1×104 W. ③ (2)匀加速运动结束时,起重机达到允许输出的最大功率,设此时重物受到的拉力为F,速度为v1,匀加速运动经历时间为t1,有: P0=Fv1, ④ F-mg=ma, ⑤ v1=at1. ⑥ 由③④⑤⑥,代入数据,得:t1=5 s. ⑦ t=2 s时,重物处于匀加速运动阶段,设此时速度为v2,输出功率为P,则v2=at, ⑧ P=Fv2. ⑨ 由⑤⑧⑨,代入数据,得:P=2.04×104 W. 【答案】 (1)5.1×104 W (2)2.04×104 W 【即时巩固5】 质量为m=5×103 kg的汽车在水平公路上行驶,阻力是车重的10%.让车保持额定功率为60 kW从静止开始起动. (1)若以额定功率起动,求汽车达到的最大速度vm及汽车车速v1=2 m/s时的加速度. (2)若汽车以v=6 m/s的速度匀速行驶,求汽车的实际功率.(g取10 m/s2) (2)由P=Fv得: P=F阻v=μmgv=0.1×5×103×10×6 W =3×104 W=30 kW. 【答案】 (1)12 m/s 5 m/s2 (2)30 kW 1.举例说明功是能量转化的量度,理解功和功率. 2.通过实验,探究恒力做功与物体动能变化的关系.理解动能和动能定理,会用动能定理解释生活和生产中的现象. 3.理解重力势能,知道重力势能的变化与重力做功的关系. 4.通过实验,验证机械能守恒定律,理解机械能守恒定律.会利用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题. 5.了解自然界中存在多种形式的能量,知道能量守恒是最基本、最普遍的自然规律之一. 6.通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性,认识提高效率的重要性.了解能源与人类生存和社会发展的关系.知道可持续发展的重要意义. 本部分涉及的内容是动力学内容的深化,其中动能定理、机械能守恒定律及功能关系是高考考查的热点和重点.这部分内容除单
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