物理第章第三节功率学案新人教版必修Word文档下载推荐.doc
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常用单位:
1kW=103W.
4.标矢性.
功率是标量,只有大小,没有方向.说明:
一般不提功率的负值.
5.物理意义.
功率是表征物体做功快慢的物理量,它由物体做的功与做这些功所用的时间共同决定,并不单纯由做功的多少决定.只有在做功时间相同的情况下,才能认为物体做的功越多,功率越大.
二、平均功率和瞬时功率
1.平均功率:
表示在一段时间内做功的平均快慢,用公式表示成P=或P=Fv.
2.瞬时功率:
表示在某一位置(或某一时刻)做功的快慢,一般用P=Fv来求.
三、额定功率和实际功率
1.额定功率是发动机正常工作时的最大功率,通常都在铭牌上标明.额定功率是动力机器重要的性能指标,一个动力机器的额定功率是一定的.
2.实际功率是发动机实际工作时输出的功率.机器工作时都要受额定功率的限制,发动机实际工作时输出的功率(即实际功率),可以小于或等于额定功率,有时实际功率也会略大于额定功率,但不允许长时间超过额定功率.
四、功率与速度
由公式P=Fv知:
1.P一定时,F与v成反比.
2.v一定时,P与F成正比.
3.F一定时,P与v成正比.
理解机车的两种启动方式
一、机车以恒定功率启动
1.启动过程中各量的变化及运动性质.
2.最大速度:
由以上分析可知,当牵引力F减小到阻力F阻大小相等时,a=0,故P=Fvm=F阻·
vm,从而vm=.
3.vt图象:
如图所示.
二、机车以恒定的加速度启动
1.启动过程中各量的变化及运动性质
由以上分析可知,在启动的第二阶段,当牵引力F减小到F阻大小相等时,a=0,故P额=Fvm=F阻·
三、典例剖析
质量为m=5×
103kg的汽车在水平公路上行驶,阻力是车重的0.1倍.让车保持额定功率为60kW,从静止开始行驶.
(1)若以额定功率启动,求汽车达到的最大速度vmax及汽车车速v1=2m/s时的加速度;
(2)若汽车以车速v1=6m/s的速度匀速行驶,求汽车的实际功率(g取10m/s2).
点拨:
(1)汽车的功率即为牵引力的功率,则P=Fv,当F=F阻时,速度为vmax;
当汽车以额定功率启动时P=P0不变,可由F=求解不同速度对应的牵引力.
(2)当汽车匀速行驶时应有F=F阻.
解析:
(1)由P=Fv=F阻vmax得:
vmax===m/s=12m/s,
由P=Fv得F=,当v1=2m/s时,
F1==N=3×
104N.
由牛顿第二定律得F1-F阻=ma,所以
a==m/s2=5m/s2.
(2)由P=Fv得:
P=F阻v=μmgv=0.1×
5×
103×
10×
6W=3×
104W=30kW.
答案:
(1)12m/s 5m/s2
(2)30kW
5.12汶川大地震,破坏性巨大,山崩地裂,房屋倒塌,道路中断,给抗灾抢险工作带来很大难度,大型机械一旦进入现场,其作用非常巨大.一起重机由静止开始匀加速竖直提起质量为m的重物,当重物的速度为v1时,起重机的有用功率达到最大值P,以后起重机保持该功率不变,继续提升重物,直到以最大速度匀速上升为止,重力加速度为g,空气阻力不计.
(1)求钢绳的最大拉力为多大?
(2)求重物的最大速度为多大?
起重机达到最大功率前,重物做匀加速运动,拉力F不变,达到最大功率P之后,速度继续增大,由P=F·
v,知F减小,直到最后为匀速时,速度最大,拉力最小.
(1)重物匀加速直线运动时,拉力F最大,Fm=.
(2)当重物匀速时,速度达到最大值:
F=mg,
vm==.
(1)
(2)
1.关于功率,下列说法中正确的是(D)
A.功率大说明物体做功多
B.功率小说明物体做功少
C.机器做功越多,其功率一定越大
D.机器做功越快,其功率就越大
2.关于功率的公式P=Fvcosα,以下理解正确的是(C)
A.它由功率的定义式P=W/t及功的定义式W=Flcosα联合导出的
B.若F与v的夹角α=0,则P=Fv
C.当式中的v表示平均速度且F为恒力时,则P=Fv求出的是瞬时功率
D.当F、v、α均为瞬时值时,P=Fvcosα给出的是瞬时功率
3.关于功率,下列说法正确的是(D)
A.由P=,只要知道W和t的值就可以计算出任意时刻的功率
B.由P=Fv可知,汽车的功率一定与它的速度成正比
C.由P=Fv可知,牵引力一定与速度成反比
D.当汽车功率P一定时,牵引力一定与速度成反比
4.设在平直的公路上一位高一学生以一般速度骑自行车(大约5m/s),所受阻力约为车、人总重力的0.02倍,则骑车人的功率最接近于(A)
A.10-1kW B.10-3kW
C.1kWD.10kW
5.质量为m的汽车,起动后沿平直路面行驶,如果发动机的功率恒为P,且行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定,汽车速度能够达到的最大值为v,那么当汽车的车速为v/4时,汽车的瞬时加速度的大小为(C)
A.P/mvB.2P/mv
C.3P/mvD.4P/mv
6.飞机以速度v水平匀速飞行时,发动机的功率为P,若飞机所受的空气阻力与飞行速度的平方成正比,那么当发动机的功率增为4P时,飞机匀速飞行的速度将增为(D)
A.vB.v
C.2vD.v
一、选择题
1.质量为m的物体,在水平恒力F的作用下,在光滑水平面上从静止开始运动,则有(B)
A.力F对物体做功的瞬时功率保持不变
B.力F对物体做功的瞬时功率跟时间t成正比
C.某时刻力F的瞬时功率小于从开始到此时刻这段时间内力F的平均功率
D.某时刻力F的瞬时功率等于从开始到此时刻这段时间内力F的平均功率
物体的加速度a=,t时刻的速度v=at=,t时刻的功率P=Fv=Fat=,因为F、m为定值,所以P与t成正比,即P逐渐增大,故B正确,A错误;
0~t时间内F的平均功率P=F=F=,即某时刻的瞬时功率大于从开始到此时刻这段时间内的平均功率.故C、D错误.
2.一个质量M=2kg的物体从静止开始自由下落,则第2s内重力的平均功率是(B)
A.400WB.300W
C.200WD.100W
由v=gt得物体在第1s、2s末的速度分别为v1=10m/s,v2=20m/s,第2s内的平均速度==15m/s,所以第2s内重力的平均功率P=mg=300W,B正确.
3.如图,一长为L的轻杆一端固定在光滑铰链上,另一端固定一质量为m的小球.一水平向右的拉力作用于杆的中点,使杆以角速度ω匀速转动,当杆与水平方向成60°
时,拉力的功率为(C)
A.mgLωB.mgLω
C.mgLωD.mgLω
小球的线速度v=Lω,当杆与水平方向成60°
时,重力与速度方向的夹角θ=120°
,此时重力做功的功率P=mgvcosθ=-mgLω,而拉力的功率等于轻杆克服重力做功的功率,故选项C正确.
4.设匀速行驶的汽车,发动机的功率保持不变,则(AC)
A.路面越粗糙,汽车行驶得越慢
B.路面越粗糙,汽车行驶得越快
C.在同一路面上,汽车不载货时比载货时行驶得快
D.在同一路面上,汽车不载货时比载货时行驶得慢
汽车匀速行驶时有F=f,又v=,所以v=.显然,阻力越大,汽车行驶得越慢,故选项A、C正确.
5.质量为2t的汽车,发动机的功率为30kW,在水平公路上能以54km/h的最大速度行驶,如果保持功率不变,则汽车的速度为36km/h时,汽车的加速度为(A)
A.0.5m/s2B.1m/s2
C.1.5m/s2D.2m/s2
6.如图所示,在自动扶梯以恒定的速度v运转时,第一次有一个人站到扶梯上相对扶梯静止不动,扶梯载他上楼过程中对他做功为W1,电机带动扶梯做功功率为P1,第二次这人在运动的扶梯上又以相对扶梯的速度v′同时匀速向上走,则这次扶梯对该人做功为W2,电机带动扶梯做功功率为P2,以下说法中正确的是(B)
A.W1>
W2,P1>
P2
B.W1>
W2,P1=P2
C.W1=W2,P1>
P2
D.W1=W2,P1=P2
7.物体在水平地面上受到水平拉力F作用,在6s内v-t图象和力F做功功率的P-t图象如下图甲、乙所示,则物体的质量为(g取10m/s2)(B)
A.kgB.kg
C.0.9kgD.0.6kg
由v-t图象可知物体在0~2s内做匀加速直线运动,其中a=3m/s2,2s~6s内做匀速直线运动,速度v=6m/s,而且拉力F=Ff,由P=Fv=Ffv可得Ff==N=5N,由牛顿第二定律得F1+Ff=ma,所以质量m==kg=kg,故正确答案为B.
8.“神舟九号”宇航员在进行素质训练时,抓住秋千杆由水平状态开始下摆,如图所示,在到达竖直状态的过程中,宇航员所受重力的瞬时功率的变化情况是(C)
A.一直增大B.一直减小
C.先增大后减小D.先减小后增大
本题可以用极限法来判断.瞬时功率P=Fvcosα,初始状态v=0,当杆摆至竖直时,cosα=0,即宇航员在开始下落时、落至最低点时的重力的瞬时功率为0,故可推断重力的瞬时功率先增大后减小,可知C正确.
9.某科技创新小组设计制作出一种全自动升降机模型,用电动机通过钢丝绳拉着升降机由静止开始匀加速上升,已知升降机的质量为m,当升降机的速度为v1时,电动机的电功率达到最大值P,此后电动机保持该功率不变,直到升降机以最大速度v2匀速上升为止,整个过程中忽略摩擦阻力及空气阻力,重力加速度为g.有关此过程下列说法正确的是(BD)
A.钢丝绳的最大拉力为
B.升降机的最大速度v2=
C.钢丝绳的拉力对升降机所做的功等于升降机克服重力所做的功
D.升降机的速度由v1增大至v2过程中,钢丝绳的拉力不断减小
升降机先做匀加速运动后做变加速运动再做匀速运动,在匀加速运动过程中钢丝绳的最大拉力大于重力,F>
mg=,A错.匀速运动时升降机有最大速度v2=,B正确.升降机在整个上升过程中,钢丝绳的拉力大于或等于升降机的重力,因此钢丝绳的拉力对升降机所做的功大于升降机克服重力所做的功.升降机速度由v1增大至v2的过程中,钢丝绳的拉力不断减小,最终等于重力.
二、非选择题
10.质量为3kg的物体,从高30m处自由落下,问:
(1)第2s内重力做功的平均功率是多少?
(2)第2s末重力做功的功率是多少(g取10m/s2)
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