课件13张PPT。PART FIVE第五部分 九年级·上册第32课时 机械功和机械能考点一 理解功的概念[b]。知道功的单位[a]。利用功的公式进行简单的计算[c]1. 物体在力的作用下 通过了一段距离,我们就说力对物体 。?
2. 在科学中,把 与 的乘积叫做功,功的计算公式是 ,单位是 。?
3. 我们把 的功叫有用功;并非我们需要但 的功叫额外功;有用功和额外功的总和叫 。把水桶从水井里提到地面上,提水桶的力做功;用力提着水桶沿水平路面向前走,提水桶的力 功;小孩用力提水桶时,桶没被提起来,小孩的提力 功。(后两空均选填“做”或“不做”)?沿力的方向做功力的大小沿力的方向通过的距离W=FsJ人因需要而做不得不做总功不做不做考点二 说明功率的概念[b]。知道功率的单位[a]。运用功率公式进行简单计算[b]。
从能的转化来说明功率[b]1. 比较做功的快慢有三种方法:
(1)若做功相同,比较做功的时间,所用时间 ,做功越快;所用时间 ,做功越慢。?
(2)若做功时间相同,比较做功的多少,做功 ,做功越快;做功 ,做功越慢。?
(3)若做功的多少和所用时间都不相同,通过计算做功的多少与 之比进行比较。?
2. 我们把物体在 所完成的功,叫做功率。功率的计算公式是 。?
3. 在国际单位制中,功率的单位是 。另外,功率还常用 和 做单位。?越少越多越多越少做功所用的时间单位时间瓦千瓦兆瓦考点三 列举能的多种形式(机械能、内能、电磁能、化学能、核能)[a]考点四 识别动能、重力势能和弹性势能[a]。知道动能大小跟质量、速度的定性关
系[a]。知道重力势能大小跟质量、被举高的高度的定性关系[a]。举例说出
动能和势能的相互转化[a]。描述机械能守恒的含义[a]。利用机械能守恒解
释简单的现象[b]1. 动能是指物体由于运动而具有的能,其大小与物体的 和 有关。?
2. 势能包含 和 两种。物体由于 而具有的能量叫做 ? 势能,它与物体的 和 ? 有关;物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做 势能。?质量速度重力势能弹性势能被举高重力质量被举高的高度弹性3. 如图32-1所示,在“探究物体动能与哪些因素有关”的实验中,将A、B、C三小球先后从同一斜面的hA、hB、hC高度处滚下(mA=mB
hB),推动纸盒运动一段距离后静止。
图32-1
(1)要探究动能与质量的关系,我们要选择 两图来进行比较。?
(2)从图中可以看出,A、B、C三个小球刚到达水平面时, 球的动能最大。?
(3)比较甲、乙两图,可得出结论:? 。?甲、丙C当物体的质量相同时,物体运动速度越大,其动能越大探究一 机械功和功率例1 如图32-2所示,在水平地面上,小聪用力将箱子拉走了;小明用力推箱子,但箱子没有移走,下面关于做功的分析,正确的是 ( )
A. 小明用了力,他对箱子做了功
B. 小聪用力拉动箱子,她对箱子做了功
C. 在小聪拉箱子的过程中,箱子的重力做了功
D. 小明、小聪都没有对箱子做功B例2 如图32-3所示,小宇对箱子施加水平推力,下列说法中错误的是 ( )
图32-3
A. 当推力为75 N时,箱子不动,此时推力等于地面对箱子的摩擦力
B. 当小宇增大推力时,箱子由静止开始运动,说明力可以改变物体的运动状态
C. 当推力为100 N时,箱子做匀速直线运动,地面对箱子的摩擦力为100 N
D. 箱子做匀速直线运动时,人对箱子的推力不做功D例3 如图32-4甲所示,小明用弹簧测力计拉木块,使它先后两次沿水平木板匀速滑动相同的距离,图乙是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图像。下列说法正确的是 ( )
图32-4
A. 两次木块运动的速度相同
B. 木块第1次受到的摩擦力较大
C. 两次拉力对木块做的功一样多
D. 两次拉力对木块做功的功率一样大【答案】C
【解析】由题意,两次拉动时木块均匀速滑动,受力平衡,拉力等于摩擦力,即两次的拉力相同。在相同拉力作用下,木块两次运动的距离相同,由W=Fs可知,拉力对木块两次所做的功一样多;从题图乙中可以看出第1次木块运动的速度较大,而木块所受的拉力不变,根据公式P=Fv可知,拉力第1次做功的功率大。例4 利用如图32-5所示的装置,工人用力F把重为100 N的物体以0. 2 m/s的速度匀速提升6 m。若不计绳重和摩擦,则这一过程中 ( )
图32-5
A. 拉力F的大小为50 N
B. 绳子自由端的速度为0. 4 m/s
C. 拉力F所做的功为600 J
D. 拉力F的功率为10 W【答案】C
【解析】题图中使用的是定滑轮,不能省力,不计摩擦,拉力F=G=100 N,绳子自由端的速度与物体的速度相同,为0.2 m/s;拉力F所做的功W=Fs=100 N×6 m=600 J,功率P=Fv=100 N×0.2 m/s=20 W。探究二 机械能【答案】C
【解析】由于存在阻力,男演员离开跳台时的机械能一定要大于乙处女演员的势能,才能使男演员的机械能除克服阻力外,仍能把b端的女演员弹上乙处。例5 如图32-6所示是杂技演员演出时的过程示意图。男演员从甲处用力向上起跳,落下后踩在跷跷板的a端,能把站在b端的女演员弹上乙处。由于存在阻力,故 ( )
图32-6
A. 男演员的质量必须要大于女演员的质量
B. 甲处男演员的势能一定要大于乙处女演员的势能
C. 男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能
D. 女演员弹起时的动能与她站在乙处时的机械能相等例6 如图32-7所示是蹦极运动的简化示意图,弹性绳一端固定在O点,另一端系住运动员,运动员从O点自由下落,到A点处弹性绳自然伸直。B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点,C点是蹦极运动员到达的最低点(忽略空气阻力),下列说法正确的是 ( )
图32-7
A. 从O点到C点运动员速度一直减小
B. 从O点到C点运动员的机械能一直在增大
C. 从O点到C点运动员的机械能一直在减小
D. 从O点到A点运动员的机械能不变【答案】D
【解析】根据题意可知,从O点到B点的过程中,重力大于弹性绳对运动员的拉力,因此速度越来越大;从B点到C点的过程中,弹性绳对运动员的拉力大于重力,运动员的速度逐渐减小,到达C点时,速度为零;由于不计空气阻力,整个过程机械能守恒。例7 如图32-8所示,弹簧一端与小车相连,另一端固定在左侧的墙壁上,当小车放在粗糙的水平木板上。当小车位于A点时弹簧恰好为自然长度,用力压缩弹簧使小车到达B点;松手后,小车由位置B运动至位置C,在位置C时速度为零。则小车从位置B运动至位置C的过程中,速度达到最大值的位置在
(选填“A点”“A点的左侧”或“A点的右侧”),弹簧的弹性势能的变化情况是
(选填“减小”“先减小后增大”“先增大后减小”或“增大”);小车从位置B运动到速度达到最大值的过程中,弹簧的弹性势能转化成 。?
图32-8A点的左侧先减小后增大内能和小车的动能高效课时训练(三十二) 机械功和机械能
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一、选择题
1.[2018·黄石] 今年3月4日,在我市阳新地区下了一场冰雹。已知冰雹在下落过程中受到空气阻力随下落速度的增大而增大,且落地前已做匀速运动。关于冰雹的下落过程,下面说法正确的是 ( )
A.冰雹的重力势能越来越大
B.冰雹的机械能越来越小
C.当冰雹匀速下落时空气阻力对冰雹不做功
D.冰雹受到的空气阻力越来越大,可能大于重力
2.[2018·聊城] 2018年2月12日13时03分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭,以“一箭双星”方式成功发射第二十八、二十九颗“北斗”导航卫星。如图K32-1所示的卫星沿椭圆轨道绕地球运行,离地球最近的一点叫近地点,最远的一点叫远地点,它在大气层外运行,不受空气阻力,则下列说法正确的是 ( )
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图K32-1
A.卫星从远地点运行到近地点,重力势能减小,动能增大,机械能守恒
B.卫星从远地点运行到近地点,重力势能增大,动能减小,机械能守恒
C.卫星从近地点运行到远地点,重力势能增大,动能增大,机械能不守恒
D.卫星从近地点运行到远地点、重力势能减小,动能减小,机械能不守恒
3.[2015·乌鲁木齐] 立定纵跳摸高是中学生常见的运动项目。起跳前先屈膝下蹲,然后脚掌用力蹬地,伸展身体,两臂上挥,竖直向上跳起至最高点。小刚同学在一次立定纵跳摸高中消耗的能量约为 ( )
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图K32-2
A.3×102 J B.3×103 J
C.3×104 J D.3×105 J
4.在自由下落过程中物体运动速度会越来越大。一个物体由A点自由下落,相继经过B、C两点,已知AB=BC,如图K32-2所示,物体在AB段重力做功W1,做功功率P1;在BC段重力做功W2,做功功率P2,则下列关系正确的是 ( )
A.W1≠ W2 P1≠P2 B.W1=W2 P1=P2
C.W1=W2 P1>P2 D.W1=W2 P15.如图K32-3所示,一弹簧的左端固定,右端连接一个小球,把它们套在光滑的水平杆上,a点是压缩弹簧后小球静止释放的位置,b点是弹簧原长时小球的位置,c点是小球到达最右端的位置。则小球由a点运动到c点的过程中,下列说法正确的是 ( )
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图K32-3
A.小球在a点,弹簧的弹性势能最小
B.小球在b点,小球的速度最小
C.从a到b点,小球的动能逐渐增大
D.从b点到c点,弹簧的弹性势能逐渐减小
6.如图K32-4所示,甲、乙两物体沿竖直向上方向做匀速直线运动,不计空气阻力,则 ( )
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图K32-4
A.甲的速度一定大于乙的速度
B.甲的重力一定大于乙的重力
C.拉力F甲做的功一定大于拉力F乙做的功
D.拉力F甲的功率一定大于拉力F乙的功率
7.[2018·德州] 两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,两次物体运动的s-t图像如图K32-5所示。根据图像,下列判断正确的是( )
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图K32-5
A.两次物体运动的速度v1B.两次物体所受的拉力F1>F2
C.0~6 s两次拉力对物体所做的功W1>W2
D.0~6 s两次拉力对物体做功的功率P18.如图K32-6所示,“套圈”出手后,从a点到c点的过程中(不计空气阻力),下列说法正确的是 ( )
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图K32-6
A.“套圈”由a点到b点过程中,动能逐渐增大
B.“套圈”在b点的机械能大于在a点的机械能
C.“套圈”由b点到c点过程中,机械能逐渐变小
D.“套圈”由a点到点b再到c点过程中,重力势能先变大后变小
二、填空题
9.甲站在速度为0.5 m/s,匀速上行的自动扶梯上,乙站在速度为0.7 m/s,匀速下行的自动扶梯上。甲、乙两人质量相等,甲上行中动能 (选填“增加”“不变”或“减少”)。某时刻他们的位置如图K32-7所示,该时刻甲的重力势能 乙的重力势能,甲的机械能 乙的机械能。(后两空均选填“大于”“等于”或“小于”)?
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图K32-7
10.2015年在苏州举行的第53届世乒赛中首次使用了“40+”新球,新球与“40”旧球如图K32-8甲所示。
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图K32-8
小科想比较两种球的弹性大小,于是做了如下实验:将两球从相同高度由静止同时释放,比较两球落到同一桌面上弹起的高度,得出弹性的大小,发现很难比较两球弹起的高度,继续观察,两球在桌面上反复弹跳,发现新球停止弹跳时,旧球还在弹跳,如图乙所示。多次实验结果相同,说明旧球的弹性比新球好。
(1)乒乓球下落过程中重力势能逐渐 。?
(2)该实验体现了转换的思想,将比较球的弹性分别转换为比较弹起的高度和 。?
11.[2018·云南] 如图K32-9甲所示,张华用水平推力F推置于水平地面上的木箱,在此过程中,推力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示,木箱运动速度v的大小随时间变化的情况如图丙所示。则1~3 s木箱做 (选填“匀速”或“变速”)运动;3~5 s推力对木箱做的功是 J。?
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图K32-9
12.[2018·温州] 2018年5月21日,我国成功发射了“嫦娥四号”的中继卫星“鹊桥号”,它将成为“嫦娥四号”与地球间的“通信桥梁”。
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图K32-10
(1)“鹊桥号”质量为448千克,发射后随火箭竖直升空1000米的过程中,“鹊桥号”需克服重力做功 焦。?
(2)若地月间距离为3.8×105 千米,电磁波速度为3×105 千米/秒,在月球上发出的电磁波到达地球需 秒。(计算结果保留一位小数)?
（3）图K32-10是月球背面照片,其中A处是 。?
三、实验探究题
13.为了探究“物体动能大小与哪些因素有关”,同学们设计了如图K32-11甲、乙所示的实验装置来进行实验。
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图K32-11
(1)图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放,然后分别撞击放在同一水平面上的同一木块,木块在水平面运动一段距离后静止时的情景。据此你能得出的结论是 。?
(2)图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B处由静止自由释放,然后分别撞击放在同一水平面上的同一木块,木块在水平面运动一段距离后静止时的情景。据此你能得出的结论是 。?
(3)本实验装置的水平面如果绝对光滑,还能得出结论吗? ,理由是 。?
(4)实验后,同学们联想到在许多交通事故中,造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”,他们想进一步知道,在影响物体动能大小的因素中,哪个对动能影响更大。于是利用上述器材进行了实验探究,得到的数据如下表:
实验序号
小球的质量m/g
小球自由滚下的高度h/cm
木块被撞后运动的距离s/m
1
30
10
4
2
30
20
16
3
60
10
8
①为了探究“超载”安全隐患,应选择 两个序号的实验进行比较。?
②为了探究“超速”安全隐患,应选择 两个序号的实验进行比较。?
分析表格中对应的实验数据可知: 对物体的动能影响更大,当发生交通事故时,由此造成的危害更严重。?
?
四、解答题
14.图K32-12甲是投掷实心球的场景(不计空气阻力)。小敏分析了实心球自脱手至落地的过程中的能量转化过程中,画出了其势能的大小随时间变化的曲线,如图乙所示。请你在图丙中再画出此过程中实心球动能的大小随时间变化的大致曲线,并标出A、B、C三点,并说明画此曲线的依据。
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图K32-12
15.[2018·德州] 我国首款大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600如图K32-13所示,该飞机蓄满水后总质量53.5 t。为检测飞机性能,先后进行了模拟灭火和水面滑行测试。在灭火测试中:飞机盘旋在火场上方150 m处,将所蓄水分次投下,每次投水200 kg,用时20 s到达地面。在水面滑行测试中:飞机在水面上以10 m/s的速度沿直线匀速滑行了60 s,若飞机发动机牵引力的总功率始终保持2.5×106 W,求:(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积。
(2)每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率。
(3)飞机在水面沿直线匀速滑行时,飞机所受的牵引力。
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图K32-13
16.[2018·荆门] 一辆质量为2 t的汽车,在平直公路上以额定功率80 kW从静止开始运动,经15 s运动200 m恰好达到最大速度,接着匀速运动25 s,然后关闭发动机滑行100 m后停下。其v-t图像如图K32-14所示。已知汽车在运动过程中受到的阻力恰为车重的0.2倍,求:(g取10 N/kg)
(1)整个过程中发动机做的功。
(2)汽车的最大速度v大。
(3)全程中汽车的平均速度v。
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图K32-14
17.[2018·内江] 步行是一种简易方便的健身运动,人正常步行时,步距(指步行一步的距离)变化不大,步距还可作为身体上的一把“尺子”。小东测出自己的步距为0.5 m,他正常步行1 min走了180步。小东根据自己的腿长和步距画出了如图K32-15所示的步行示意图,对步行时重心的变化进行了分析,当两脚一前一后着地时重心降低,而单脚着地迈步时重心升高,因此每走一步都要克服重力做功。求:(已知小东的腿长是65 cm,质量是50 kg,g取10 N/kg)
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图K32-15
(1)小东正常步行的速度是多少?
(2)小东每走一步克服重力所做的功是多少?
(3)小东正常步行克服重力做功的功率是多少?
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18.用规格相同的滑轮安装成甲、乙两个滑轮组提升重物,如图K32-16所示,已知G1=150 N,G2=200 N,动滑轮重G动=50 N,滑轮与轴的摩擦忽略不计。设甲的机械效率为η1,乙的机械效率为η2,则下列关系正确的是 ( )
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图K32-16
A.F1F2,η1>η2
C.F1>F2,η1<η2 D.F1η2
19.AB、AC、AD为三个光滑的斜面,已知AB∶AC∶AD=1∶2∶3。则沿三个斜面将同一物体由底部拉至A点,所用拉力之比FAB∶FAC∶FAD正确的是( )
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图K32-17
A.3∶2∶1 B.3∶1∶2
C.6∶3∶1 D.6∶3∶2
20.如图K32-18所示,在一辆向右做匀速直线运动的车上,乘客将一只小球竖直向上抛出,A点为上升过程中的一点,B点为最高点。则下列说法不正确的是 ( )
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图K32-18
A.以人为参照物,如果小球向上运动到达A点时,一切外力突然消失,则小球将向上运动
B.上升过程中,动能转化为重力势能
C.上升过程中,机械能不守恒,小球在B点受到平衡力的作用
D.以地面为参照物,小球的运动轨迹是一个抛物线
21.如图K32-19所示,让质量相同的铜环和塑料环分别从条形磁铁的正上方由静止开始下落(忽略空气阻力)。则下落过程中机械能总量不变的是 (选填“铜环”或“塑料环”),铜环和塑料环会不会同时落地,为什么? ? 。?
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图K32-19
22.如图K32-20所示,重2250 N的Π形钢架与地面的接触面积为2000 cm2,重500 N的物体底面积为0.25 m2,人未施力时,物体对地面的压强为 Pa;当物体被匀速提起时,钢架对地面的压强为 Pa(不计绳重、滑轮重和摩擦)。?
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图K32-20
23.如图K32-21甲为一款太阳能汽车的概念车,它通过安装在车顶和前端的硅太阳能电池将太阳能转化为电能并驱动汽车前进。(g取10 N/kg)
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图K32-21
(1)若该车身的材料要求强度高且轻便,则下表中最理想的材料是 。?
材料
锰钢
铝合金
钛合金
碳纤维
性能(强度)
强
较弱
较强
强
密度/(kg·m-3)
7.9×103
3.0×103
4.5×103
1.6×103
(2)若该车质量是450千克,车上载有人和物品的质量共为150千克,车轮与地面的总接触面积为2.0×10-2 米2,求该汽车对水平地面的压强。
(3)若该汽车保持一定的输出功率在水平路面上行驶,运动过程的牵引力—速度关系图像如图乙所示,则汽车以60千米/时的速度匀速行驶30分钟,发动机所做的功为多少?
参考答案
1.B [解析] 冰雹下落时,质量不变,高度变小,所以重力势能越来越小,故A错误。由于冰雹匀速下落时,要克服空气阻力做功,所以冰雹的机械能越来越小,故B正确、C错误。冰雹受到的空气阻力一开始越来越大,当阻力和重力相等时冰雹受力平衡,匀速下降,阻力不再增加,所以阻力不可能大于重力,故D错误。
2.A
3.A [解析] 中学生重力G约600 N,重心升高的高度约为:Δh=0.5 m;故该同学跳起后增加的重力势能约为:E=W=GΔh=600 N×0.5 m=300 J=3×102 J。
4.D [解析] AB=BC,根据W=Gh可知,物体在AB段和BC段重力做的功相等,即 W1=W2;小球在自由下落时做加速运动,根据t=
??
??
可知,小球在BC段运动的时间短,根据公式P=
??
??
可知,物体在AB段重力做功功率小于BC段重力做功功率,即P15.C [解析] a点是压缩弹簧后形变程度最大处,弹性势能也最大;因为水平杆光滑,所以在水平方向上小球在a点时只受到弹簧向右的弹力,则小球由a向b运动时会加速运动,在b点小球速度最大;小球质量一定,从a点到b点时速度越来越大,所以动能逐渐增大;b点是弹簧原长时小球的位置,弹性势能为0,小球到达b点后由于惯性继续向右运动,所以弹簧逐渐被拉伸,弹性势能逐渐变大。
6.B [解析] 甲、乙都处于平衡状态,在竖直方向上受到的重力和拉力是一对平衡力,二者大小相等,故甲受到的重力为10 N,乙受到的重力为8 N。
7.C [解析] 由题图可知,相同时间,第一次移动的距离大,则v1>v2,故A错误;拉动同一个物体在同一水平面上做匀速直线运动,物体受到的摩擦力不变,物体受平衡力作用,所以F1=F2=f,故B错误;由题图可知,0~6 s第一次物体运动了0.6 m,第二次物体运动了0.3 m,由W=Fs可得,W1>W2,故C正确;由P=
??
??
得,0~6 s内P1>P2,故D错误。
8.D
9.不变 等于 小于
10.(1)减小 (2)弹跳的时间
[解析] (1)乒乓球下落过程中高度减小,所以重力势能逐渐减小。
(2)由题意,两种球的弹性大小比较方法有两种:一、将两球从相同高度由静止同时释放,比较两球落到同一桌面上弹起的高度,得出弹性大小;二、将两球从相同高度由静止同时释放,比较两球落到同一桌面上的反弹次数,比较弹性大小。这里用到的研究方法有控制变量法和转换法。
11.变速 400
[解析] 由图丙可知,1~3 s木箱的速度逐渐增大,因而做的是变速运动;3~5 s推力对木箱做的功W=Fs=Fvt=200 N×1 m/s×2 s=400 J。
12.(1)4.48×106 (2)1.3 (3)环形山
[解析] (1)需要克服重力做的功为W=Gh=4480 N×1000 m=4.48×106 J。(2)t=
??
??
=
3.8×1
0
5
km
3×1
0
5
km/s
≈1.3 s。(3)环形山又叫做月坑。月坑近似于圆形,与地球上的火山口地形很相似。
13.(1)速度相同时,物体的质量越大,动能越大(或动能与质量有关,动能与质量成正比)
(2)质量相同时,物体运动的速度越大,动能越大(或动能与速度有关,速度越大动能越大)
(3)不能 木块将会一直运动下去
(4)1和3 1和2 速度
[解析] (1)题图甲中,两小球滚下高度相同,速度相同,质量不同,则探究的是动能与质量的关系,得出的结论是:速度相同时,物体的质量越大,动能越大。
(2)题图乙中,两小球的质量相等,滚下的高度不同,探究的是动能与速度的关系,得出的结论是:质量相同时,物体运动的速度越大,动能越大。
(3)若水平面光滑,木块不受摩擦力,由牛顿第一定律可知木块将永远运动下去,木块通过的距离无法确定,做功的多少也无法确定,所以小球动能的大小就无法比较。
(4)①探究“超载”隐患时,应控制小球下滑的高度相同而质量不同,由表中实验数据可知,应选择1和3两个序号的实验进行比较;
②为了探究“超速”安全隐患,应选择1和2两个序号的实验进行比较;
由表中实验数据可知,在同等条件下速度对物体的动能影响更大,当发生交通事故时,由此造成的危害更严重。
14.如图所示
/
(1)实心球脱手时有速度,故其具有一定的动能;
(2)实心球由A点运动至B点的过程中,高度增加,一部分动能转化为势能,在B点时势能达到最大,动能最小,但由于球还在水平飞行,因此动能不为0;
(3)实心球由B点运动至C点的过程中,高度下降,势能转化为动能,C点时势能为零,动能达到最大。
15.解:(1)飞机蓄满水后静止在水面上,
受到的浮力F浮=G=mg=53.5×103 kg×10 N/kg=5.35×105 N,
排开水的体积V排=
??
浮
??
水
??
=
5.35×1
0
5
N
1.0×1
0
3
kg/
m
3
×10 N/kg
=53.5 m3。
(2)每次投下的水在下落过程中重力做的功
W=G水h=m水gh=200 kg×10 N/kg×150 m=3×105 J,
重力做功的平均功率P=
??
??
=
3×1
0
5
J
20 s
=1.5×104 W。
(3)飞机发动机牵引力的总功率始终保持2.5×106 W,
则飞机在水面沿直线匀速滑行时,飞机所受的牵引力
F=
??
总
??
=
2.5×1
0
6
W
10 m/s
=2.5×105 N。
16.解:(1)由题意可知,整个过程中发动机的工作时间t=t1+t2=15 s+25 s=40 s,
整个过程中发动机做的功W=Pt=80×103 W×40 s=3.2×106 J。
(2)汽车的重力G=mg=2×103 kg×10 N/kg=2×104 N,
由图像可知,15~40 s汽车的速度最大且做匀速直线运动,
汽车匀速运动时受力平衡,牵引力F=f=0.2G=0.2 mg=0.2×2×103 kg×10 N/kg=4000 N,
由P=
??
??
=
????
??
=Fv可得,汽车的最大速度v大=
??
??
=
80×1
0
3
W
4000 N
=20 m/s。
(3)汽车匀速运动的路程s2=v大t2=20 m/s×25 s=500 m,
由图像可知,汽车全程运动时间t总=50 s,
则全程汽车的平均速度v=
??
总
??
总
=
??
1
+
??
2
+
??
3
??
总
=
200 m+500 m+100 m
50 s
=16 m/s。
17.解:(1)小东步行180步的路程s=0.5 m×180=90 m,
他步行的速度v=
??
??
=
90 m
60 s
=1.5 m/s。
(2)小东走一步时重心上升的高度h=65 cm-
(65 cm
)
2
-(25 cm
)
2
=5 cm=0.05 m,
小东每走一步克服重力所做的功W=Gh=mgh=50 kg×10 N/kg×0.05 m=25 J。
(3)1 min做的总功W总=180W=180×25 J=4500 J,
小东正常步行克服重力做功的功率为P=
??
总
??
=
4500 J
60 s
=75 W。
18.A 19.D 20.C
21.塑料环 不会,铜环的一部分机械能转化为电能
22.2000 15000
23.解:(1)碳纤维
(2)F=G=mg=(450 kg+150 kg)×10 N/kg=6000 N,
p=
??
??
=
6000 N
2.0×1
0
-2
m
2
=3×105 Pa。
(3)s=vt=60 km/h×0.5 h=30 km,
W=Fs=300 N×30000 m=9×106 J。
