【点评】对于实验的考查侧重于考查学生的理解,故在解题中要注意分析题意,找出实验的原理才能正确
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的解答,根据动能定理可知,合外力做的功应等于物体动能的变化量,所以W与v成正比,用描点法作出图象.
三、计算题(本大题共6小题,要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
18.如图所示,在光滑的水平面上,质量m=3kg的物体,在水平拉力F=6N的作用下,从静止开始运动,运动时间t=3s.求:
(1)力F在3s内对物体所做的功;
(2)力F在3s内对物体做功的平均功率; (3)在3s末,力F对物体做功的瞬时功率.
【考点】功率、平均功率和瞬时功率. 【专题】功率的计算专题. 【分析】(1)先根据牛顿第二定律求出加速度,再根据运动学基本公式求出3s内的位移,再根据恒力做功公式W=Fscosθ即可求解;
(2)求的是平均功率,用前面求出的总功除以总的时间就可以;
(3)瞬时功率要用力与瞬时速度的乘积来计算,根据运动规律可以求得瞬时速度的大小,再由瞬时功率的公式可以求得瞬时功率的大小. 【解答】解:(1)根据牛顿第二定律得:a=3s内,物体的位移为:x=
根据恒力做功公式得:W=Fscosθ=6×9J=54J (2)平均功率为:
,
(3)根据匀加速直线运动速度时间公式得:v=at=2×3=6m/s
所以在3s末,力F对物体做功的瞬时功率为:P=Fv=6×6W=36W. 答:(1)力F在3s内对物体所做的功为54J;
(2)力F在3s内对物体做功的平均功率为18W; (3)在3s末,力F对物体做功的瞬时功率为36W.
【点评】求物体的平均功率和瞬时功率的时候一定要注意对公式的选择,瞬时功率只能用P=Fv来求解.
19.(10分)某型号汽车发动机的额定功率P0=60kW,汽车质量m=1×10 kg,在水平路面上正常行驶中所
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受到的阻力大小恒为车重的0.15倍.g取10m/s.
(1)求该汽车在水平路面上行驶能达到的最大速度vm;
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(2)若该汽车由静止开始以a1=0.5m/s的加速度匀加速行驶,求维持汽车做匀加速直线运动的时间t; (3)若该汽车在水平高速公路上以v=36m/s的速度匀速行驶,轮胎与路面的动摩擦因数μ=0.60,驾驶员的反应时间△t=0.50s,求驾驶员驾驶该汽车与前车保持的安全距离的最小值s. 【考点】功率、平均功率和瞬时功率;牛顿第二定律. 【专题】功率的计算专题. 【分析】(1)当汽车达到最大速度时,处于受力平衡状态,汽车的牵引力和阻力大小相等,由P=Fv=fvm可以求得最大速度.
(2)首先要求出速度为20m/s时汽车的牵引力的大小,再由牛顿第二定律可以求得此时加速度的大小,从而求出匀加速运动的时间.
(3)当出现紧急情况时,汽车急刹车,由牛顿第二定律可以求出汽车的加速度,根据运动学公式求出汽车与前车保持的安全距离. 【解答】解:(1)当汽车发动机达到额定功率并做匀速运动时,汽车达到最大速度,此时发动机牵引力为:
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F=f1=kmg=0.15×1×10=1.5×10 N, 则vm=
=
=40 m/s
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(2)设汽车匀加速行驶时发动机牵引力为F1,根据牛顿第二定律有: F1﹣f1=ma1
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得:F1=f1+ma1=1500+1000×0.5=2×10N 维持汽车做匀加速直线运动的最大速度 vm1=
=
=30 m/s
维持汽车做匀加速直线运动的时间为: t=
=
=60 s
(3)当出现紧急情况时,汽车刹车时受