8.1 功与功率(课件 学案 练习)高中物理人教版(2019)必修 第二册

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8.1 功与功率(课件 学案 练习)高中物理人教版(2019)必修 第二册

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第八章
课时1 功与功率
机械能守恒定律
核心 目标 1.理解功的概念,掌握功的计算式,知道功是标量,理解正功、负功的含义,知道总功是各个力做功的代数和.
2.理解功率的概念,知道瞬时功率P=Fv,会分析功率不变时,牵引力与速度之间的关系.
目标导学 各个击破
功的理解与计算
考向
1
1.计算恒力做功应注意的问题
(1) 计算功时应分析是哪个力对哪个物体在哪段________过程中做的功.
(2) 力F与位移l应互相________,l应是力F作用过程中的位移.
(3) 某力对物体做的功跟这个力、物体的位移以及力与位移间的夹角有关,跟物体的运动情况无关,跟物体是否还受其他力以及其他力是否做功均无关.
(4) 功有正负,正负由力与位移的夹角α决定.正功对应动力做功,负功对应阻力做功.
位移
对应
2.计算恒力做功的步骤
(1) 找出该力的大小.
(2) 找出物体相对于地面的位移.
(3) 找出该力与位移间的夹角.
(4) 代入功的公式W=Flcos α.
3.求合力做功的方法
(1) W=W1+W2+W3+……(各个力做功的代数和,任何情况下均成立)
(2) W=F合lcos α(对恒力做功成立)
   滑板运动是青少年喜爱的一项运动,一块滑板由板面、滑板支架和四个轮子等部分组成.一位练习者踩着滑板在水平地面上向右减速滑行,若练习者的脚受到的摩擦力为Ff1,脚对滑板的摩擦力为Ff2,下列说法中正确的是 (  )
A.Ff1做正功,Ff2做负功
B.Ff1做负功,Ff2做正功
C.Ff1、Ff2均做正功
D.因为是静摩擦力,Ff1、Ff2都不做功
1
B
解析:由题意可知练习者和滑板一起向右减速滑行,即加速度方向向左,由牛顿第二定律可知,练习者的脚受到的摩擦力Ff1方向向左,由牛顿第三定律可知,滑板受到脚的摩擦力Ff2方向向右,人和滑板一起向右运动,根据力与位移的方向关系以及功的概念可知,练习者的脚受到的摩擦力Ff1做负功,脚对滑板的摩擦力Ff2做正功,故A、C、D错误,B正确.
   如图所示,一位质量m=50 kg的滑雪运动员从高度h=15 m的斜坡顶端自由滑下(初速度为零).斜坡的倾角θ=37°,滑雪板与雪面间动摩擦因数μ=0.2,则运动员滑至坡底的过程中:
(1) 重力和摩擦力所做的功分别是多少?
答案:(1) 7 500 J -2 000 J 
2
解析:(1) 重力做的功为WG=mgh
代入数据得WG=7 500 J
摩擦力做功为Wf=-μmgcos θ·
代入数据得Wf=-2 000 J
(2) 合力做了多少功?(不计空气阻力,取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
答案:(2) 5 500 J
解析:(2) 物体受重力、摩擦力、支持力,支持力不做功,所以合力做的功为W合=WG+Wf=7 500-2 000 J=5 500 J
功率的理解与计算
考向
2
1.平均功率的计算
(1) 利用P=.
(2) 利用P=Fcos α,其中为物体运动的____________.
2.瞬时功率的计算
(1) 利用公式P=Fvcos α,其中v为瞬时速度.
(2) 利用公式P=FvF,其中vF为物体的速度在力F方向上的分速度.
(3) 利用公式P=Fvv,其中Fv为物体受的外力在速度v方向上的分力.
平均速度
   如图所示,把两个相同的小球从离地面相同高度处以相同大小的初速度v分别沿竖直向上方向和竖直向下方向抛出,不计空气阻力.下列说法中错误的是 (  )
A.两小球落地时速度相同
B.两小球落地时的重力瞬时功率相同
C.从小球抛出到落地,重力对两小球做的功相等
D.从小球抛出到落地,重力对两小球做功的平均功率
相等
3
D
解析:由运动学规律得,两小球落地时的速度大小相等,方向相同,A正确;由于两小球落地时速度相同,故重力的瞬时功率相同,B正确;由W=mgh得,从开始运动至落地,重力对两小球做的功相等,C正确;从抛出至落地,重力对两小球做的功相等,但是两小球运动的时间不同,故重力对两小球做功的平均功率不相等,D错误.
   如图所示,某人推着木箱从静止开始沿着笔直的跑道匀加速前进,2 s内木箱的位移为2 m.人对木箱的推力大小为70 N,与地面的夹角θ=37°,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:
(1) 2 s内,推力对木箱所做的功W.
答案:(1) 112 J 
4
解析:(1) 根据功的定义可知W=Fscos θ=112 J
(2) 2 s内,推力的平均功率.
答案:(2) 56 W 
解析:(2) 平均功率=56 W
(3) 2 s末,推力的瞬时功率P.
答案:(3) 112 W
解析:(3) 根据匀变速直线运动规律可知s=·t
解得2 s末木箱的速度为v=2 m/s
则推力的瞬时功率为P=Fvcos θ=112 W
求解功率的步骤
1.首先明确求哪个力的功率,即求某个力的功率,还是求物体所受合力的功率.
2.若求平均功率,应该明确求哪段时间内的平均功率,然后根据公式P=或P=F求解.
3.若求瞬时功率,需要明确是哪一时刻或哪一位置,再确定该时刻或该位置的速度,应用公式P=Fv进行求解.如果F、v不同向,成夹角α,应用公式P=Fv cos α进行计算.尤其应该注意F与v的同时性.
P=Fv中三个量的制约关系
考向
3
定值 各量间的关系 应用
P一定 F与v成反比 汽车上坡时,要增大牵引力,应换低速挡减小速度
v一定 F与P成正比 汽车上坡时,若速度不变,应加大油门,增大输出功率,获得较大牵引力
F一定 v与P成正比 汽车在平直高速路上,加大油门增大输出功率,可以提高速度
   高铁在高速行驶时,受到的阻力f与速度v的关系为f=kv2(k为常量).若某高铁以160 km/h的速度匀速行驶时机车的输出功率为P,则该高铁以320 km/h的速度匀速行驶时机车的输出功率为 (  )
A.8P B.4P
C.2P D.P
5
解析:当高铁匀速行驶时,牵引力F与阻力f大小相等,由题意可知,当高铁以v1=160 km/h行驶时,机车的输出功率为P=Fv1=k,所以当高铁以v2=320 km/h=2v1行驶时,机车的输出功率为P'=Fv2=k=8k=8P,A正确.
A
随堂内化 即时巩固
1.如图所示,光滑斜面放在水平面上,斜面上固定一个竖直挡板,挡板挡住一个光滑的重球.关于整个装置沿水平面向左减速运动的过程中重球所受各力做功情况,下列说法中错误的是 (  )
A.重力不做功
B.斜面对球的弹力做正功
C.挡板对球的弹力不做功
D.挡板对球的弹力做负功
C
解析:对重球进行受力分析,如图所示,重力方向与速度方向垂直,所以重力不做功,A正确;N2与速度方向的夹角为锐角,斜面对重球的弹力做正功,B正确;N1的方向与速度方向相反,所以N1做负功,C错误,D正确.
2.某人骑着电动自行车在水平路面匀速行驶,保持所有驾驶操作不变,上斜坡时匀速行驶的速率变小.主要原因是 (  )
A.输出功率变小 B.牵引力变小
C.总阻力变大 D.支持力变小
解析:保持所有驾驶操作不变,即电动自行车的输出功率不变.上斜坡时,受到的总阻力增大,若还要匀速行驶,由公式P=Fv,可知速率变小才能提供更大的牵引力,C正确.
C
3.如图所示,质量为m=2 kg 的木块在倾角θ=37°的斜面上由静止开始下滑,木块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5,取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10 m/s2,求:
(1) 前2 s内重力的平均功率.
答案:(1) 24 W 
解析:(1) 木块沿斜面下滑时,对木块受力分析.由牛顿第二定律可得mgsin θ-μmgcos θ=ma
解得a=2 m/s2
由位移公式得l=at2=×2×22 m=4 m
重力在前2 s内做的功为
W=mglsin θ=2×10×4×0.6 J=48 J
重力在前2 s内的平均功率为=24 W
(2) 2 s末重力的瞬时功率.
答案:(2) 48 W
解析:(2) 木块在2 s末的速度v=at=2×2 m/s=4 m/s
2 s末重力的瞬时功率
P=mgvcos(90°-θ)=mgvsin θ=48 W课时1 功与功率
1.关于功率,下列说法中正确的是(  )
A.据P= 可知,机器做功越多,其功率就越大
B.据P=Fv可知,汽车牵引力一定与速度成反比
C.据P=可知,只要知道时间t内机器所做的功,就可以求得这段时间内任一时刻机器做功的功率
D.据P=Fv可知,发动机功率一定时,交通工具的牵引力与速度成反比
2.物体在两个互相垂直的力作用下运动的过程中,如图所示,力F1做功3 J,力F2做功-4 J,则F1、F2的合力对物体做功为(  )
A.5 J B.1 J
C.-1 J D.7 J
3.为了节能,商场的自动扶梯在较长时间无人乘行时会自动停止运行.有人站上后,扶梯开始加速,然后匀速运动.如图所示,下列说法中正确的是(  )
A.匀速上行过程中,扶梯对人不做功
B.匀速上行过程中,扶梯对人的摩擦力做正功
C.加速上行过程中,扶梯对人做正功
D.加速上行过程中,支持力对人做正功,摩擦力对人做负功
4.(多选)质量为m的物体做自由落体运动,经过时间t落地.在物体下落的过程中,下列说法中正确的是(  )
A.下落过程中,重力的平均功率为mg2t
B.下落过程中,重力的平均功率为mg2t
C.落地前瞬间,重力的瞬时功率为mg2t
D.落地前瞬间,重力的瞬时功率为mg2t
5.某校男生进行拉轮胎训练.质量为m的轮胎在与水平面成θ角的大小不变的拉力F作用下,沿水平地面向前移动了一段距离l.已知轮胎与地面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g.下列关于轮胎受到的各力做功的说法中,正确的是(  )
A.重力做功为mgl
B.支持力做功为mglsin θ
C.拉力做功为Flcos θ
D.滑动摩擦力做功为-μmgl
6.福建舰是我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰,电磁弹射系统是福建舰的核心装备之一,在测试电磁弹射系统时,配重小车自甲板前端水平射出,落至海面上.简化模型如图所示,两辆质量相同的配重小车1和小车2先后进行弹射测试,轨迹分别为曲线1和曲线2,A、B为两次弹射的落水点.忽略空气阻力,配重小车可视为质点.则关于配重小车1和小车2,下列说法中正确的是(  )
A.在空中运动过程中速度变化量Δv1=Δv2
B.落水瞬间重力的瞬时功率PAC.1小车下落的时间大于2小车下落的时间
D.在空中运动过程中重力的平均功率P17.汽车发动机通过变速箱将动力传输给运动系统,一般赛车的变速箱有1挡到5挡5个逐次增高的前进挡位,在发动机输出功率不变时,挡位越高,车速越快,加大油门可以增大发动机的输出功率.如图所示是赛车越野比赛时正在爬坡的情形.为了能够顺利爬上陡坡,司机应该(  )
A.拨1挡,减小油门 B.拨1挡,加大油门
C.拨5挡,减小油门 D.拨5挡,加大油门
8.(多选)图甲为《天工开物》中耕牛整理田地的场景,简化的物理模型如图乙所示,人站立在农具耙的中间位置,耙与水平地面平行,两条绳子相互平行且垂直于耙边缘.已知绳子与水平地面夹角θ为25.5°,sin 25.5°=0.43、cos 25.5°=0.90.某过程中,每条绳子拉力F均为250 N,人与耙沿直线匀速前进了12 m.则下列说法中正确的是(  )
甲 乙
A.人受到耙施加的水平向右的摩擦力
B.地面对耙的阻力大小为450 N
C.耙所受合力对耙做正功
D.两条绳子拉力对耙所做的总功为5 400 J
9.如图所示,质量为m=2 kg的木块在倾角为θ=37°的斜面上由静止开始下滑,木块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5,取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10 m/s2,则前2 s内重力的平均功率和2 s末的瞬时功率分别为(  )
A.48 W 24 W
B.24 W 48 W
C.24 W 12 W
D.12 W 24 W
10.如图所示,物体受到水平推力F的作用,在粗糙水平面上做直线运动,推力F、物体速度v随时间t变化,如图所示,取g=10 m/s2,则(  )
A.物体的质量为0.5 kg
B.这3 s内物体克服摩擦力做的功W=9.0 J
C.第1.5 s时推力F的功率为1.5 W
D.后2 s内推力F做功的平均功率=2.5 W
11.如图所示,光滑水平地面静止放着质量m=10 kg的木箱,与水平方向成60°的大小不变的拉力F作用于物体,F=2.0 N.当木箱在拉力F作用下由静止开始运动,求:
(1) 10 s内拉力F所做的功.
(2) 10 s末拉力F的瞬时功率.
课时1 功与功率
1.D 解析:据P=可知,在相同的时间内,机器做功越多,其功率就越大,A错误;据P=Fv可知,在功率不变时,汽车牵引力与速度成反比,B错误,D正确;P=计算的是时间t内的平均功率,并不反应这段时间内任一时刻机器做功的功率,C错误.
2.C 解析:当有多个力对物体做功的时候,总功的大小就等于用各个力对物体做功的和,则F1、F2的合力对物体做功为-1 J,故选C.
3.C 解析:扶梯匀速上行过程中,扶梯对人有向上的支持力且发生位移,扶梯对人做正功,A错误;匀速上行过程中,由平衡条件可知,扶梯对人没有摩擦力,B错误;加速上行过程中,人在竖直方向和水平方向都有加速度,都做加速运动,水平方向分加速度向右,摩擦力提供水平加速度,即摩擦力与人的运动方向夹角小于90°,摩擦力对人做正功,支持力与人的运动方向夹角也小于90°,支持力对人也做正功,C正确,D错误.
4.AD 解析:物体下落的距离为h=gt2,重力做功为W=mg·gt2,故平均功率为P===mg2t,A正确,B错误;落地时的速度为v=gt,故落地瞬间重力的瞬时功率为P'=mgv=mg2t,C错误,D正确.
5.C 解析:重力与水平位移垂直,重力做功为零,A错误;支持力与水平位移垂直,支持力做功为零,B错误;拉力做功W=Flcos θ,C正确;竖直方向Fsin θ+FN=mg,摩擦力做功为Wf=-μFNl,联立解得Wf=-μ(Fsin θ-mg)l,D错误.
6.A 解析:配重小车离开甲板后做平抛运动,二者下落高度相等,根据h=gt2可知,二者下落时间相等,速度的变化量Δv=vy=gt,可知Δv1=Δv2,故A正确,C错误;落水瞬间重力的瞬时功率为PG=mgvy,根据上述分析可知vAy=vBy,二者质量相等,所以落水瞬间二者重力的瞬时功率相等,即PA=PB,故B错误;下落高度相等,重力做功相等,又下落时间相等,由WG=mgh及=,易知在空中运动过程中二者重力的平均功率相等,=,故D错误.
7.B 解析:赛车爬坡时还要克服重力做功,因此需要较大的牵引力,由功率P=Fv得牵引力F=,为了能够顺利爬上陡坡,应增大发动机的输出功率和减小速度v,才能获得更大的牵引力F,因此应拨1挡,加大油门,B正确.
8.BD 解析:由题可知,人与耙沿水平方向匀速运动,故人受力平衡,水平方向不受摩擦力的作用,故A错误;根据力的分解及平衡条件可得f=2Fcos 25.5°=2×250×0.90 N=450 N,故B正确;耙做匀速直线运动,合力为零,因此耙所受合力对耙不做功,故C错误;根据功的计算公式可得W=2Fxcos 25.5°=2×250×12×0.90 J=5 400 J,故D正确.
9.B 解析:由F合=ma得,木块的加速度a===2 m/s2,前2 s内木块的位移x=at2=4 m,重力在前2 s内做的功W=mgsin θ·x=48 J,平均功率==24 W,木块在第2 s末的瞬时速度v=at=4 m/s,第2 s末重力的瞬时功率P瞬=mgsin θ·v=48 W,B正确.
10.A 解析:2~3 s物体做匀速直线运动,摩擦力为Ff=2 N,对1~2 s,根据牛顿第二定律得3 N-Ff=ma,根据图像得a= m/s2=2 m/s2,解得m=0.5 kg,A正确;这3 s内物体克服摩擦力做的功为W=Ff×=2×3 J=6 J,B错误;第1.5 s时推力F的功率为P=Fv=3×1 W=3 W,C错误;后2 s内推力F做功的平均功率=,W1=3× J=3 J,W2=2×(1×2) J=4 J,解得=3.5 W,D错误.
11.(1) 5 J (2) 1 W
解析:(1) 木箱受到重力、F、水平面的支持力作用,设加速度大小为a,将拉力正交分解,根据牛顿第二定律得
Fcos60°=ma
代入解得a=0.1 m/s2
10 s内移动的距离x=at2=5 m
W=Fxcosα
10 s内力F所做的功W=5 J
(2) 10 s末木箱的速度v=at=1 m/s
根据P=Fvcosα
得10 s末拉力F的瞬时功率P=1 W课时1 功与功率
核心 目标 1.理解功的概念,掌握功的计算式,知道功是标量,理解正功、负功的含义,知道总功是各个力做功的代数和.
2.理解功率的概念,知道瞬时功率P=Fv,会分析功率不变时,牵引力与速度之间的关系.
考向1 功的理解与计算
1.计算恒力做功应注意的问题
(1) 计算功时应分析是哪个力对哪个物体在哪段 位移 过程中做的功.
(2) 力F与位移l应互相 对应 ,l应是力F作用过程中的位移.
(3) 某力对物体做的功跟这个力、物体的位移以及力与位移间的夹角有关,跟物体的运动情况无关,跟物体是否还受其他力以及其他力是否做功均无关.
(4) 功有正负,正负由力与位移的夹角α决定.正功对应动力做功,负功对应阻力做功.
2.计算恒力做功的步骤
(1) 找出该力的大小.
(2) 找出物体相对于地面的位移.
(3) 找出该力与位移间的夹角.
(4) 代入功的公式W=Flcos α.
3.求合力做功的方法
(1) W=W1+W2+W3+……(各个力做功的代数和,任何情况下均成立)
(2) W=F合lcos α(对恒力做功成立)
 滑板运动是青少年喜爱的一项运动,一块滑板由板面、滑板支架和四个轮子等部分组成.一位练习者踩着滑板在水平地面上向右减速滑行,若练习者的脚受到的摩擦力为Ff1,脚对滑板的摩擦力为Ff2,下列说法中正确的是( B )
  
A.Ff1做正功,Ff2做负功
B.Ff1做负功,Ff2做正功
C.Ff1、Ff2均做正功
D.因为是静摩擦力,Ff1、Ff2都不做功
解析:由题意可知练习者和滑板一起向右减速滑行,即加速度方向向左,由牛顿第二定律可知,练习者的脚受到的摩擦力Ff1方向向左,由牛顿第三定律可知,滑板受到脚的摩擦力Ff2方向向右,人和滑板一起向右运动,根据力与位移的方向关系以及功的概念可知,练习者的脚受到的摩擦力Ff1做负功,脚对滑板的摩擦力Ff2做正功,故A、C、D错误,B正确.
 如图所示,一位质量m=50 kg的滑雪运动员从高度h=15 m的斜坡顶端自由滑下(初速度为零).斜坡的倾角θ=37°,滑雪板与雪面间动摩擦因数μ=0.2,则运动员滑至坡底的过程中:
(1) 重力和摩擦力所做的功分别是多少?
(2) 合力做了多少功?(不计空气阻力,取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
答案:(1) 7 500 J -2 000 J (2) 5 500 J
解析:(1) 重力做的功为WG=mgh
代入数据得WG=7 500 J
摩擦力做功为Wf=-μmgcos θ·
代入数据得Wf=-2 000 J
(2) 物体受重力、摩擦力、支持力,支持力不做功,所以合力做的功为W合=WG+Wf=7 500-2 000 J=5 500 J
考向2 功率的理解与计算
1.平均功率的计算
(1) 利用P=.
(2) 利用P=Fcos α,其中为物体运动的 平均速度 .
2.瞬时功率的计算
(1) 利用公式P=Fvcos α,其中v为瞬时速度.
(2) 利用公式P=FvF,其中vF为物体的速度在力F方向上的分速度.
(3) 利用公式P=Fvv,其中Fv为物体受的外力在速度v方向上的分力.
 如图所示,把两个相同的小球从离地面相同高度处以相同大小的初速度v分别沿竖直向上方向和竖直向下方向抛出,不计空气阻力.下列说法中错误的是( D )
A.两小球落地时速度相同
B.两小球落地时的重力瞬时功率相同
C.从小球抛出到落地,重力对两小球做的功相等
D.从小球抛出到落地,重力对两小球做功的平均功率相等
解析:由运动学规律得,两小球落地时的速度大小相等,方向相同,A正确;由于两小球落地时速度相同,故重力的瞬时功率相同,B正确;由W=mgh得,从开始运动至落地,重力对两小球做的功相等,C正确;从抛出至落地,重力对两小球做的功相等,但是两小球运动的时间不同,故重力对两小球做功的平均功率不相等,D错误.
 如图所示,某人推着木箱从静止开始沿着笔直的跑道匀加速前进,2 s内木箱的位移为2 m.人对木箱的推力大小为70 N,与地面的夹角θ=37°,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:
(1) 2 s内,推力对木箱所做的功W.
(2) 2 s内,推力的平均功率.
(3) 2 s末,推力的瞬时功率P.
答案:(1) 112 J (2) 56 W (3) 112 W
解析:(1) 根据功的定义可知W=Fscos θ=112 J
(2) 平均功率=56 W
(3) 根据匀变速直线运动规律可知s=·t
解得2 s末木箱的速度为v=2 m/s
则推力的瞬时功率为P=Fvcos θ=112 W
求解功率的步骤
1.首先明确求哪个力的功率,即求某个力的功率,还是求物体所受合力的功率.
2.若求平均功率,应该明确求哪段时间内的平均功率,然后根据公式P=或P=F求解.
3.若求瞬时功率,需要明确是哪一时刻或哪一位置,再确定该时刻或该位置的速度,应用公式P=Fv进行求解.如果F、v不同向,成夹角α,应用公式P=Fv cos α进行计算.尤其应该注意F与v的同时性.
考向3 P=Fv中三个量的制约关系
定值 各量间的关系 应用
P一定 F与v成反比 汽车上坡时,要增大牵引力,应换低速挡减小速度
v一定 F与P成正比 汽车上坡时,若速度不变,应加大油门,增大输出功率,获得较大牵引力
F一定 v与P成正比 汽车在平直高速路上,加大油门增大输出功率,可以提高速度
 高铁在高速行驶时,受到的阻力f与速度v的关系为f=kv2(k为常量).若某高铁以160 km/h的速度匀速行驶时机车的输出功率为P,则该高铁以320 km/h的速度匀速行驶时机车的输出功率为( A )
A.8P B.4P
C.2P D.P
解析:当高铁匀速行驶时,牵引力F与阻力f大小相等,由题意可知,当高铁以v1=160 km/h行驶时,机车的输出功率为P=Fv1=k,所以当高铁以v2=320 km/h=2v1行驶时,机车的输出功率为P'=Fv2=k=8k=8P,A正确.
1.如图所示,光滑斜面放在水平面上,斜面上固定一个竖直挡板,挡板挡住一个光滑的重球.关于整个装置沿水平面向左减速运动的过程中重球所受各力做功情况,下列说法中错误的是( C )
A.重力不做功
B.斜面对球的弹力做正功
C.挡板对球的弹力不做功
D.挡板对球的弹力做负功
解析:对重球进行受力分析,如图所示,重力方向与速度方向垂直,所以重力不做功,A正确;N2与速度方向的夹角为锐角,斜面对重球的弹力做正功,B正确;N1的方向与速度方向相反,所以N1做负功,C错误,D正确.
2.某人骑着电动自行车在水平路面匀速行驶,保持所有驾驶操作不变,上斜坡时匀速行驶的速率变小.主要原因是( C )
A.输出功率变小
B.牵引力变小
C.总阻力变大
D.支持力变小
解析:保持所有驾驶操作不变,即电动自行车的输出功率不变.上斜坡时,受到的总阻力增大,若还要匀速行驶,由公式P=Fv,可知速率变小才能提供更大的牵引力,C正确.
3.如图所示,质量为m=2 kg 的木块在倾角θ=37°的斜面上由静止开始下滑,木块与斜面间的动摩擦因数为μ=0.5,取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10 m/s2,求:
(1) 前2 s内重力的平均功率.
(2) 2 s末重力的瞬时功率.
答案:(1) 24 W (2) 48 W
解析:(1) 木块沿斜面下滑时,对木块受力分析.由牛顿第二定律可得mgsin θ-μmgcos θ=ma
解得a=2 m/s2
由位移公式得l=at2=×2×22 m=4 m
重力在前2 s内做的功为
W=mglsin θ=2×10×4×0.6 J=48 J
重力在前2 s内的平均功率为=24 W
(2) 木块在2 s末的速度v=at=2×2 m/s=4 m/s
2 s末重力的瞬时功率
P=mgvcos(90°-θ)=mgvsin θ=48 W

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