1、关于功率,下列说法正确的是( B )
A 功率是描述力做功多少的物理量 B功率是描述力做功快慢的物理量
C做功时间长,功率一定小 D力做功多,功率一定大
4、汽车等交通工具的动力学分析:(设汽车受到的摩擦阻力大小保持恒定)
当保持功率恒定时,由P=Fv可以看出,F与v成反比,牵引力是变力,汽车作变加速运动,根据牛顿定律F-f=ma(f为汽车受到的阻力),随着速度的变大,将导致 减小(对应的加速度也相应减小),但只要有加速度,汽车的速度将进一步增大,导致牵引力进一步减小,直至牵引力F等于阻力f,汽车作匀速直线运动,此时的最大速度为 ,汽车在不同的输出功率下能够达到的最大速度是不同的,其中的最大值对应汽车以最大输出功率(一般认为等于额定功率)。要提高汽车在给定路面上的最大速度值,应选用额定功率 的发动机。
当牵引力F不变时,根据牛顿定律F-f=ma,汽车作匀变速运动,P与v成正比,当瞬时功率达到最大功率时,汽车的功率将保持不变,汽车改作 运动,直至达到最大速度。
[范例精析]
例1 一个质量为m的物体,在几个与水平面平行的力作用下静止在水平面上,在t=0时刻,将其中的一个力从F增大到3F,其他力不变,则在t=t1时刻,该力的功率为多大?
解析 由于仅一个力大小变化,则其改变量即为物体受到的合外力,应用牛顿定律算出加速度,并应用匀变速运动速度公式求出此时的瞬时速度,在根据瞬时功率的定义式就可以求出此力的功率。P=Fvcosα=3F×2Ft/m=6F2t/m
拓展 涉及功率的计算时一定要区分平均功率和瞬时功率,因为这两种功率的计算公式不同,审题时必须十分仔细。
一质量为m的木块静止在光滑的水平地面上,从t=0开始,将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上,在t=t1时刻力F的功率和这段时间内的功率分别为多大?
例2 汽车的质量为m=6.0×103kg,额定功率为Pm=90Kw,沿水平道路行驶时,阻力恒为重力的0.05倍(取g=10m/s2)。求:
(1)汽车沿水平道路匀速行驶的最大速度;
(2)设汽车由静止起匀加速行驶,加速度为a=0.5m/s2,求汽车维持这一加速度运动的最长时间。
解析 (1)汽车匀速运动时F-0.05mg=0┄┄①
汽车的额定功率Pm=Fvm┄┄②
代入数据得vm=30m/s。
汽车匀加速行驶时,动力学方程为F-0.05mg=ma┄┄③
汽车的瞬时功率为P=Fv┄┄④
汽车的瞬时速度为v=at┄┄⑤
要求瞬时功率小于或等于额定功率P≤Pm┄┄⑥
代入数据得t≤30s┄┄⑦.
拓展 有些同学计算匀加速运动可维持的时间时,用汽车在水平路面上的最大速度除以加加速度,得到时间为60s,这种做法是认为汽车可以一直以匀加速达到最大速度,显然是错误的。在用公式P=Fv时,必须结合具体的物理过程作细致的分析,应弄清是什么物理量保持恒定,例如在匀加速运动中,是牵引力F保持恒定;而在达到额定功率后,是汽车的功率保持恒定。本题中汽车的速度-时间图象如图所示,图中V1=at=15m/s。
[能力训练]
3、P=W/t是功率的定义式,它普遍适用,不管是恒力做功,还是变力做功,不管是机械功还是电功等它都适用。但由它求得的一般是 功率。公式P=Fvcosα,式中α为F与v 的夹角。v为物体的对地速度。当v为平均速度时,求得的功率为 功率,当v为瞬时速度时,求得的功率为 功率。
[要点导学]
1、功率是表示 的物理量,功率是 量,在国际单位制中功率的单位是 。
16、如图,小球在大小不变的拉力F的作用下,在水平槽内做圆周运动。如果圆半径为R,拉力F的方向恒与小球瞬时速度方向一致,则在小球运动一周过程中,拉力F所做的功多大?2πFR
15、某人利用如图所示的装置,用100N的恒力F作用于不计质量的细绳的一端,将物体从水平面上的A点移到B点。已知α1=30°,α2=37°,h=1.5m,不计滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦,求绳的拉力对物体所做的功?50J
14、关于作用力和反作用力做功的关系,下列说法正确的是( D )
A、当作用力做正功时,反作用力一定做负功
B、当作用力不做功时,反作用力也不做功
C、作用力和反作用力所做的功大小一定相等,一正一负
D、作用力做正功时,反作用力也可以做正功
13、下列说法正确的是(D )
A、有力有位移,该力一定做功
B、有加速度的物体一定有力对它做功
C、静摩擦力一定不做功,滑动摩擦力一定做负功
D、静摩擦力和滑动摩擦力都可能做正功
12、如图所示,物体质量为2kg,光滑的定滑轮质量不计,滑轮两侧保持绳竖直,若拉着绳使物体上升2m,则拉力做功为 J;若竖直向上拉力为50N,使物体上升2m ,拉力做功 J,重力对物体做功 J。40,200,-40
11、重为400N的物体放在水平地面上,与地面的滑动摩擦因数为μ=0.2,在大小为F=500N,方向与水平面成α=37°斜向上的拉力作用下前进l=10m。在此过程中力F做功为 J,摩擦力做功为 J,重力做功 J,合力所做的功为 J。4000,-200,0,3800
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