- 功率
- 共4824题
绵阳规划建设一新机场,请你帮助设计飞机跑道.设计的飞机质量m=5×104kg,起飞速度是80m/s.
(1)若起飞加速滑行过程中飞机发动机实际功率保持额定功率P=8000kW,飞机在起飞前瞬间加速度a1=0.4m/s2,求飞机在起飞前瞬间受到的阻力大小?
(2)若飞机在起飞加速滑行过程中牵引力恒为F=8×104N,受到的平均阻力为f=2×104N.如果允许飞机在达到起飞速度的瞬间可能因故而停止起飞,立即关闭发动机后且能以大小为4m/s2的恒定加速度减速而停下,为确保飞机不滑出跑道,则跑道的长度至少多长?
正确答案
解:(1)F==
=1×105N;
牛顿第二定律得:F-f=ma;
解得:f=F-ma=1×105-5×104×0.4=8×104N
(2)飞机从静止开始做匀加速运动到到离开地面升空过程中滑行的距离为x1,
牛顿第二定律得:a1==
m/s2=1.2m/s2
x1==
=
m
飞机匀减速直线运动的位移x2,x2==
m=800m
以跑道的至少长度x=x1+x2=800m+m=3467m
答:(1)机在起飞前瞬间受到的阻力为8×104N;
(2)为确保飞机不滑出跑道,则跑道的长度至少为3467m.
解析
解:(1)F==
=1×105N;
牛顿第二定律得:F-f=ma;
解得:f=F-ma=1×105-5×104×0.4=8×104N
(2)飞机从静止开始做匀加速运动到到离开地面升空过程中滑行的距离为x1,
牛顿第二定律得:a1==
m/s2=1.2m/s2
x1==
=
m
飞机匀减速直线运动的位移x2,x2==
m=800m
以跑道的至少长度x=x1+x2=800m+m=3467m
答:(1)机在起飞前瞬间受到的阻力为8×104N;
(2)为确保飞机不滑出跑道,则跑道的长度至少为3467m.
如图所示,水平传送带两端点A、B间的距离为L,传送带开始时处于静止状态.把一个小物体放到右端的A点,某人用恒定的水平力F使小物体以速度v1匀速滑到左端的B点,拉力F所做的功为W1、功率为P1.随后让传送带以v2的速度匀速运动,此人仍然用相同的水平力恒定F拉物体,使它以相对传送带为v1的速度匀速从A滑行到B,这一过程中,拉力F所做的功为W2、功率为P2.则W1______ W2,P1______ P2(两空都选填“>”,“<”,“=”)
正确答案
解:设AB的长度为L,拉力大小为F,滑动摩擦力大小为f.
当传送带不运动时,拉力做功W1=FL,物体从A运动到B的时间为:t1=,
摩擦而产生的热量为:Q1=fL.
当传送带运动时,拉力做功W2=FL,物体从A运动到B的时间为:t2=<t1,
摩擦而产生的热量为:Q2=fv1t2.
拉力做功功率为:P1=,P2=
比较可知:W1=W2,P1<P2.
故答案为:=,<
解析
解:设AB的长度为L,拉力大小为F,滑动摩擦力大小为f.
当传送带不运动时,拉力做功W1=FL,物体从A运动到B的时间为:t1=,
摩擦而产生的热量为:Q1=fL.
当传送带运动时,拉力做功W2=FL,物体从A运动到B的时间为:t2=<t1,
摩擦而产生的热量为:Q2=fv1t2.
拉力做功功率为:P1=,P2=
比较可知:W1=W2,P1<P2.
故答案为:=,<
质量为m=0.4kg的小物块静止放在水平地面上,现用水平向右的外力F=10N推物体,若物块与地面间动摩擦因数µ=0.2,问
(1)小物块2s末的速度多大?
(2)2s末外力F的即时功率多大?
(3)若2s末撤去外力,物体还要经过多长时间才能停下来?
正确答案
解:(1)由牛顿第二定律可得:F-μmg=ma
代入数据解得a=0.5m/s2
由速度公式v=at可得:v=0.5×2m/s=1m/s
(2)有功率的计算公式P=Fv可得:P=10×1W=10W
(3)撤去外力后,由牛顿第二定律可得:μmg=ma1
解得:a1=μg=0.2×10m/s2=2m/s2
由速度公式v=at可得:t1==0.5s.
答:(1)小物块2s末的速度为1m/s;
(2)2s末外力F的即时功率为10W;
(3)物体还要经过0.5s时间才能停下来.
解析
解:(1)由牛顿第二定律可得:F-μmg=ma
代入数据解得a=0.5m/s2
由速度公式v=at可得:v=0.5×2m/s=1m/s
(2)有功率的计算公式P=Fv可得:P=10×1W=10W
(3)撤去外力后,由牛顿第二定律可得:μmg=ma1
解得:a1=μg=0.2×10m/s2=2m/s2
由速度公式v=at可得:t1==0.5s.
答:(1)小物块2s末的速度为1m/s;
(2)2s末外力F的即时功率为10W;
(3)物体还要经过0.5s时间才能停下来.
汽车发动机的功率为60kW,汽车的质量为4×103kg.汽车在足够长的水平路面从静止以0.6m/s2的加速度做匀加速直线运动,已知汽车在行驶中所受路面阻力恒定为重力的0.1倍,g取10m/s2,求:
(1)汽车在水平路面能达到的最大速度vm1;
(2)汽车在水平路面做匀加速运动能维持多长时间?
(3)在10s末汽车的瞬时功率多大?20s末汽车的瞬时功率又是多少呢?
正确答案
解:(1)当牵引力和阻力相等时,汽车达到最大速度,有:
.
(2)设经时间t,汽车匀加速达到额定功率,由牛顿第二定律得:F-f=ma,
由运动学规律有:v=at,
而P=Fv,
代入数据联立解得:t=15.625s.
(3)当t=10s时,汽车仍在匀加速运动阶段,有:
v=at=0.6×10m/s=6m/s
F=f+ma0.1×4×104+0.6×4×103=6.4×103N
P=Fv=6.4×103×6W=38.4kW
当t=20s时,汽车已经达到额定功率60kW
答:(1)汽车在水平路面能达到的最大速度为15m/s;
(2)汽车在水平路面做匀加速运动能维持15.625s时间;
(3)在10s末汽车的瞬时功率为38.4kW,20s末汽车的瞬时功率又是60kW.
解析
解:(1)当牵引力和阻力相等时,汽车达到最大速度,有:
.
(2)设经时间t,汽车匀加速达到额定功率,由牛顿第二定律得:F-f=ma,
由运动学规律有:v=at,
而P=Fv,
代入数据联立解得:t=15.625s.
(3)当t=10s时,汽车仍在匀加速运动阶段,有:
v=at=0.6×10m/s=6m/s
F=f+ma0.1×4×104+0.6×4×103=6.4×103N
P=Fv=6.4×103×6W=38.4kW
当t=20s时,汽车已经达到额定功率60kW
答:(1)汽车在水平路面能达到的最大速度为15m/s;
(2)汽车在水平路面做匀加速运动能维持15.625s时间;
(3)在10s末汽车的瞬时功率为38.4kW,20s末汽车的瞬时功率又是60kW.
一种氢气燃料的汽车,质量为m=2.0×103kg,发动机的额定输出功率为80kW,行驶在平直公路上时所受阻力恒为车重的0.1倍.若汽车从静止开始先匀加速启动,加速度的大小为a=1.0m/s2.达到额定输出功率后,汽车保持功率不变又加速行驶了一段距离,直到获得最大速度后才匀速行驶.(g=10m/s2)试求:
(1)汽车的最大行驶速度;
(2)当汽车的速度为32m/s时的加速度;
(3)汽车匀加速运动的时间.
正确答案
解:(1)当牵引力等于阻力时,速度最大.根据P=Fvm=fvm
得:
(2)当汽车的速度为32m/s时的牵引力为:F=
由牛顿第二定律得:F-f=ma
(5)由牛顿第二定律得:F′-f=ma′
解得:F′=2000+2000=4000N,
匀加速运动的最终速度为:v,
汽车从静止到匀加速启动阶段结束所用时间:.
答:(1)汽车的最大行驶速度40m/s;
(2)当汽车的速度为32m/s时的加速度0.25m/s2;
(3)汽车匀加速运动的时间为20s.
解析
解:(1)当牵引力等于阻力时,速度最大.根据P=Fvm=fvm
得:
(2)当汽车的速度为32m/s时的牵引力为:F=
由牛顿第二定律得:F-f=ma
(5)由牛顿第二定律得:F′-f=ma′
解得:F′=2000+2000=4000N,
匀加速运动的最终速度为:v,
汽车从静止到匀加速启动阶段结束所用时间:.
答:(1)汽车的最大行驶速度40m/s;
(2)当汽车的速度为32m/s时的加速度0.25m/s2;
(3)汽车匀加速运动的时间为20s.
如图所示是一种清洗车辆用的手持喷水枪.设枪口截面积为0.6cm2,喷出水的速度为20m/s(水的密度为1×103kg/m3).当它工作时,估计水枪的功率约为( )
正确答案
解析
解:ts时间内喷水质量为m=ρSvt=1000×0.00006×20tkg=1.2tkg,
水枪在时间ts内做功为W=
故水枪的功率为P=,故接近于A,故A正确;
故选:A
超级大回转(Super Giant Slalom),是高山滑雪的比赛项目之一,1988年被列入现代奥运会正式比赛项目.已知某超级大回转场地起点与终点竖直高度差h=720m,运动员从曲道的顶端由静止开始滑下,经t=200s到达雪道底端时的速度v=30m/s.已知人和滑雪板的总质量m=80kg.下滑过程中通过的路程s=2.7×103m,取g=10m/s2,求下滑过程中
(1)重力对人和滑雪板做的功及平均功率
(2)人和滑雪板受到平均阻力的大小.
正确答案
解:(1)重力做功的大小W=mgh=800×720J=5.76×105J,
则平均功率.
(2)根据动能定理得,,
代入数据解得f=200N.
答:(1)重力对人和滑雪板做的功为5.76×105J,平均功率为2.88×103W
(2)人和滑雪板受到平均阻力的大小为200N.
解析
解:(1)重力做功的大小W=mgh=800×720J=5.76×105J,
则平均功率.
(2)根据动能定理得,,
代入数据解得f=200N.
答:(1)重力对人和滑雪板做的功为5.76×105J,平均功率为2.88×103W
(2)人和滑雪板受到平均阻力的大小为200N.
汽车发动机的额定功率为60KW,汽车的质量为5×103kg,汽车在水平路面上行驶时,阻力是车重的0.1倍,g=10m/s2.汽车保持额定功率不变,从静止启动后:
①汽车所能达到的最大速度是多大?
②当汽车的加速度为2m/s2时速度多大?
③当汽车的速度为6m/s时加速度多大?
正确答案
解:(1)当汽车的牵引力减小到等于阻力时,汽车的速度达到最大.
根据P=Fv=fv得最大速度为:
v=
(2)由牛顿第二定律可知:
F′-f=ma
即为:F=f+ma=0.1mg+ma=0.1×5000×10+5000×2N=15000N
由P=F′v′可知:
(3)当汽车的速度为v=6m/s时,汽车的牵引力为:F=
根据牛顿第二定律得:a=2=1m/s2
答:(1)汽车所能达到的最大速度为12m/s.
(2)当汽车的加速度为2m/s2时的速度为4m/s.
(3)当汽车的速度为6m/s时的加速度为1m/s2
解析
解:(1)当汽车的牵引力减小到等于阻力时,汽车的速度达到最大.
根据P=Fv=fv得最大速度为:
v=
(2)由牛顿第二定律可知:
F′-f=ma
即为:F=f+ma=0.1mg+ma=0.1×5000×10+5000×2N=15000N
由P=F′v′可知:
(3)当汽车的速度为v=6m/s时,汽车的牵引力为:F=
根据牛顿第二定律得:a=2=1m/s2
答:(1)汽车所能达到的最大速度为12m/s.
(2)当汽车的加速度为2m/s2时的速度为4m/s.
(3)当汽车的速度为6m/s时的加速度为1m/s2
一列火车由机车牵引沿水平轨道行使,经过时间t,其速度由0增大到v.已知列车总质量为M机车功率P保持不变,列车所受阻力f为恒力.这段时间内列车通过的路程______.
正确答案
解析
解:在整个运动过程中有动能定理得
pt-fx=
x=
故答案为:
如图甲所示,一电动机通过光滑定滑轮与倾角为30°的光滑斜面上的物体相连,启动电动机后,物体沿斜面上升,在0~3s时间内物体运动的v-t图象如图乙所示(除t1~2s时间段图象为曲线外,其余时间段图象均为直线),其中v1=3m/s,v2=6m/s,t3时刻后电动机的输出功率P=60W保持不变(重力加速度g取10m/s2).求:
(1)物体的质量为m;
(2)自0时刻起,物体做匀加速运动的时间t;
(3)0~3s内电动机输出的机械能.
正确答案
解:(1)第3s物体处于平衡状态,细线的拉力为:
F1=mgsin30°
又P=F1v2
联立解得:
m=2kg
(2)t1时刻,有:
P=F2v1
0-t1时间内,由牛顿第二定律,有:
F2-mgsin30°=ma
根据速度公式,有:
v1=at1
联立解得:
t1=0.6s
(3)0-t1物体的位移:
x=
0-3s电动机输出的机械能为:
E=mgxsin30°+
联立解得:E=162J
答:(1)物体的质量为m为2kg;
(2)自0时刻起,物体做匀加速运动的时间t为0.6s;
(3)0~3s内电动机输出的机械能为162J.
解析
解:(1)第3s物体处于平衡状态,细线的拉力为:
F1=mgsin30°
又P=F1v2
联立解得:
m=2kg
(2)t1时刻,有:
P=F2v1
0-t1时间内,由牛顿第二定律,有:
F2-mgsin30°=ma
根据速度公式,有:
v1=at1
联立解得:
t1=0.6s
(3)0-t1物体的位移:
x=
0-3s电动机输出的机械能为:
E=mgxsin30°+
联立解得:E=162J
答:(1)物体的质量为m为2kg;
(2)自0时刻起,物体做匀加速运动的时间t为0.6s;
(3)0~3s内电动机输出的机械能为162J.
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