- 功率
- 共4824题
额定功率为80kW的汽车,在平直公路上行驶的最大速率为20m/s汽车的质量为2t,若汽车从静止开始做匀加速度直线运动,加速度大小为2m/s2,运动过程中的阻力不变,求:
(1)汽车受到阻力大小;
(2)汽车做匀加速运动的时间;
(3)在匀加速过程中汽车牵引力做的功.
正确答案
解:(1)已知汽车的额定功率Pe=80kW,在公路上行驶时的最大速度vmax=20m/s,由汽车牵引力等于阻力时,汽车的速度最大,根据P=Fv=fv可得:
汽车所受阻力=
=4×103N
(2)根据牛顿第二定律知,F-f=ma
得汽车以a=2m/s2加速运动时的牵引力F=f+ma=4×103+2×103×2N=8×103N
再根据P=Fv可得汽车做匀加速运动的最大速度
根据匀加速运动的速度时间关系得汽车做匀加速运动的时间t==
s=5s
汽车做匀加速运动的位移为:
(3)在汽车匀加速运动25m的过程中汽车的速度由0增加到10m/s,
根据动能定理有:
代入数据可得:WF==2×105J
答:①汽车所受阻力为4×103N;
②汽车做匀加速运动的过程可以维持5s;
③汽车做匀加速直线运动过程中,汽车发动机做了2×105J的功.
解析
解:(1)已知汽车的额定功率Pe=80kW,在公路上行驶时的最大速度vmax=20m/s,由汽车牵引力等于阻力时,汽车的速度最大,根据P=Fv=fv可得:
汽车所受阻力=
=4×103N
(2)根据牛顿第二定律知,F-f=ma
得汽车以a=2m/s2加速运动时的牵引力F=f+ma=4×103+2×103×2N=8×103N
再根据P=Fv可得汽车做匀加速运动的最大速度
根据匀加速运动的速度时间关系得汽车做匀加速运动的时间t==
s=5s
汽车做匀加速运动的位移为:
(3)在汽车匀加速运动25m的过程中汽车的速度由0增加到10m/s,
根据动能定理有:
代入数据可得:WF==2×105J
答:①汽车所受阻力为4×103N;
②汽车做匀加速运动的过程可以维持5s;
③汽车做匀加速直线运动过程中,汽车发动机做了2×105J的功.
一辆电动车,蓄电池充满后可向电动机提供E0=4.5×106J的能量,已知车辆总质量M=150kg,行驶时所需克服的阻力F阻是车辆总重力的0.05倍.
(1)若这辆车的电动机的效率η=80%,则这辆车充一次电能行驶的最大距离是多少?(g取10m/s2)
(2)若电动车蓄电池的电动势E1=24V,工作时的电流强度I=20A,设电动车电路中总电阻为R,蓄电池工作时有20%的能量在R上转化为内能.求R的大小.
正确答案
解:(1)当匀速行驶时,F=F阻,
由题意得电动车克服阻力所做的功等于蓄电池充满后用于行车有效的能量.
ηE0=F阻xmax所以xmax==
m=4.8×104m=48km
(2)蓄电池工作时有20%的能量在R上转化为内能.
由能量关系PR=η′E1I
又因为PR=I2R,
所以R==0.24Ω
答案:(1)这辆车充一次电能行驶的最大距离是48km
(2)R的大小是0.24Ω.
解析
解:(1)当匀速行驶时,F=F阻,
由题意得电动车克服阻力所做的功等于蓄电池充满后用于行车有效的能量.
ηE0=F阻xmax所以xmax==
m=4.8×104m=48km
(2)蓄电池工作时有20%的能量在R上转化为内能.
由能量关系PR=η′E1I
又因为PR=I2R,
所以R==0.24Ω
答案:(1)这辆车充一次电能行驶的最大距离是48km
(2)R的大小是0.24Ω.
为提高警惕保卫祖国,我国某海军进行了登陆演练.如图所示,假设一艘战舰因吨位巨大,只能停锚在离海岸登陆点s=1.1km处.登陆队员需要从较高的军舰甲板上,利用绳索下滑到登陆快艇上再进行登陆接近目标,若绳索两端固定好后,绳索可以近似看成与竖直方向的夹角θ=37°的斜面.队员A由静止开始匀加速滑到某最大速度,再以大小相等的加速度匀减速滑至快艇,速度刚好为零.已知军舰甲板到快艇的竖直高度H=20m,在队员A开始下滑时,队员B在甲板上同时开始向快艇平抛救生圈,救生圈刚好落到快艇上如图位置,已知队员A由静止滑至快艇的时间是救生圈平抛时间的2倍.重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.(人、救生圈和快艇均可视为质点,忽略空气阻力).问:
(1)救生圈被抛出时的初速度v0是多大?
(2)队员A在何处速度最大?最大速度vm是多大?
(3)若快艇额定功率为P=5kW,载人后连同装备总质量为 M=100kg,从静止开始以额定功率向登陆点加速靠近,离登陆点s1=0.1km时刚好能达到最大速度v′m=10m/s,然后减速靠岸,设快艇在水中受到的阻力恒定,求快艇加速运动的时间t′.
正确答案
解:(1)设救生圈做平抛运动的时间为t,有:H=
Htanθ=v0t
解得:v0=7.5m/s,t=2s
(2)由几何关系,得绳索长为:
设人下滑时间为t0,由题意知:t0=2t0=4s
因加速过程与减速过程的加速度大小相等,所以甲在绳索中点处速度最大.
由
得.
(3)加速过程有:
加速到匀速时速度为:
代入数据解得:t′=101s
答:(1)救生圈被抛出时的初速度v0是7.5m/s;
(2)队员甲甲在绳索中点处速度最大,最大速度vm是12.5m/s;
(3)快艇加速运动的时间t′为101s.
解析
解:(1)设救生圈做平抛运动的时间为t,有:H=
Htanθ=v0t
解得:v0=7.5m/s,t=2s
(2)由几何关系,得绳索长为:
设人下滑时间为t0,由题意知:t0=2t0=4s
因加速过程与减速过程的加速度大小相等,所以甲在绳索中点处速度最大.
由
得.
(3)加速过程有:
加速到匀速时速度为:
代入数据解得:t′=101s
答:(1)救生圈被抛出时的初速度v0是7.5m/s;
(2)队员甲甲在绳索中点处速度最大,最大速度vm是12.5m/s;
(3)快艇加速运动的时间t′为101s.
质量为1kg的物块从斜面底端以10m/s的速度滑上斜面,已知斜面的倾斜角为37°,物块与斜面间的动摩擦因数为0.5,已知在整个过程中,斜面都静止不动,且斜面足够长.求:
(1)从物块滑上斜面到离开斜面的过程中,物块所受各力对物块做的功及合力物块做的功;
(2)下滑过程重力做功的平均功率与回到斜面底端时重力的瞬时功率.
正确答案
解:(1)在上滑过程中,由牛顿第二定律可知
mgsin37°+μmgcos37°=ma
a=gsin37°+μgcos37°=10×0.6+0.5×10×0.8m/s2=10m/s2
上滑的位移为x=
在整个过程中下降的高度为h=0
WG=mgh=0
支持力始终与位移垂直,故做功为WN=0
磨擦力做功为Wf=-2μmgxcos37°=-2×0.5×1×10×5×0.8J=-40J
合力做功为W合=WG+WN+Wf=-40J
(2)下滑过程中物体的加速度为
mgsin37°-μmgcos37°=ma
a=gsin37°+μgcos37°=10×0.6-0.5×10×0.8m/s2=2m/s2,
下滑到斜面底端时的时间为x=
t=
下滑到底端是速度为v=at=m/s
重力的平均功率为P=
重力瞬时功率为P=mgvsin37°=1×10×W=
W
答:(1)从物块滑上斜面到离开斜面的过程中,重力,支持力,摩擦力做功分别为0,0,-40J及合力物块做的功为-40J;
(2)下滑过程重力做功的平均功率与回到斜面底端时重力的瞬时功率为W,
.
解析
解:(1)在上滑过程中,由牛顿第二定律可知
mgsin37°+μmgcos37°=ma
a=gsin37°+μgcos37°=10×0.6+0.5×10×0.8m/s2=10m/s2
上滑的位移为x=
在整个过程中下降的高度为h=0
WG=mgh=0
支持力始终与位移垂直,故做功为WN=0
磨擦力做功为Wf=-2μmgxcos37°=-2×0.5×1×10×5×0.8J=-40J
合力做功为W合=WG+WN+Wf=-40J
(2)下滑过程中物体的加速度为
mgsin37°-μmgcos37°=ma
a=gsin37°+μgcos37°=10×0.6-0.5×10×0.8m/s2=2m/s2,
下滑到斜面底端时的时间为x=
t=
下滑到底端是速度为v=at=m/s
重力的平均功率为P=
重力瞬时功率为P=mgvsin37°=1×10×W=
W
答:(1)从物块滑上斜面到离开斜面的过程中,重力,支持力,摩擦力做功分别为0,0,-40J及合力物块做的功为-40J;
(2)下滑过程重力做功的平均功率与回到斜面底端时重力的瞬时功率为W,
.
质量为m的汽车在平直公路上行驶,阻力F保持不变.当它以速度v、加速度a加速前进时,发动机的实际功率正好等于额定功率P,从此时开始,发动机始终在额定功率下工作.
(1)汽车的加速度变化情况是______,速度变化情况是______.
(2)如果公路足够长,汽车最后的速度v=______.
正确答案
逐渐减小
逐渐增大
解析
解:(1)当达到额定功率之后,由F-f=ma,P=Fv可知,速度继续增大,牵引力减小,加速度将逐渐减小,
(2)当牵引力等于阻力时,速度达到最大,为vm=,之后将做匀速运动
故答案为:(1)逐渐减小;逐渐增大(2)
质量为m=2kg的物体,在大小为40N的水平恒力F作用下,从静止开始在水平面上匀加速前进,已知物体与水平地面的动摩擦因数μ=0.2,求拉力在2s末做功的瞬时功率?(g取10m/s2)
正确答案
解:根据牛顿第二定律得:F=ma
解得:a==18 m/s2
在2s末时物体的速度为:v=at=2×18=36m/s
所以拉力的瞬时功率为:P=Fv=40×36=1440W
答:拉力在2s末做功的瞬时功率为1440W.
解析
解:根据牛顿第二定律得:F=ma
解得:a==18 m/s2
在2s末时物体的速度为:v=at=2×18=36m/s
所以拉力的瞬时功率为:P=Fv=40×36=1440W
答:拉力在2s末做功的瞬时功率为1440W.
自由下落的物体,在第ls内、第2s内、第3s内,重力的平均功率之比为( )
正确答案
解析
解:物体做自由落体运动,在第ls内、第2s内、第3s内它们的位移之比为1:3:5;
则平均速度为,由于时间相等,则平均速度之比等于位移之比,即为1:3:5;
则平均功率为 P=mg;因此在第ls内、第2s内、第3s内,重力的平均功率之比为1:3:5;
故C正确,ABD错误;
故选:C.
一个质量为100g的小球,从高45m处自由下落,则下落过程中,重力对小球做功______J;重力对小球做功的平均功率是______W;落地时重力的瞬时功率是______W.
正确答案
45
15
30
解析
解:重力做功为:W=mgh=0.1×10×45J=45J
则重力的平均功率为:P=
瞬时功率为:P=mgv=mg=
故答案为:45,15,30
(2015秋•德阳月考)一个修建高层建筑的塔式起重机在起吊重物过程中,它的输出功率随时间变化的图象如图所示,P0为起重机的额定功率,当t=0时,质量为m的重物在地面由静止被竖起吊起,已知t1时刻重物恰好达到最大速度,重力加速度为g,不计空气阻力,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、起重机的输出功率不变,根据P=Fv知,v增大,F减小,加速度减小,即重物做加速度减小的加速运动,当加速度减小到零,做匀速直线运动.可知0-t1做变加速运动,t1~t2做匀速运动,故A错误.
B、当F=mg时,重物达到的速度最大,则最大速度,故B错误.
C、当重物速度达到最大速度一半时,有:,根据牛顿第二定律得,加速度a=
,故C正确.
D、根据动能定理得,,解得重物上升的高度h=
,故D错误.
故选:C.
如图所示,是高一的某同学完成体育测试“引体向上”项目的情景,该同学在这次测试中一分钟完成了20个“引体向上”,若该同学质量约为50kg,每次“引体向上”重心上升约0.5m,则王亮同学在本次测试中做功的平均功率接近( )
正确答案
解析
解:将身体向上拉起一次所做的功:
W=Gh=500N×0.5m=250J;
他1min内做的总功:
W总=nW=20×250J=5000J,
平均功率:P==
=83W;故B最接近;
故选:B
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