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高中 | 功率的概念与计算题目答案及解析如下,仅供参考!
必修2
第七章 机械能守恒定律
7.3 功率
功率的概念与计算
质点在以某点为圆心半径为$r$的圆周上运动,即质点运动时其轨迹是圆周的运动叫“圆周运动”。它是一种最常见的曲线运动。例如电动机转子、车轮、皮带轮等都作圆周运动。
如图所示,在竖直平面内有一光滑圆形轨道,$a$为轨道最低点,$c$为轨道最高点,$b$点、$d$点为轨道上与圆心等高的两点,$e$为$ab$段的中点。一个质量为$m$的小物块在轨道内侧做圆周运动。
若物块从$a$点运动到$c$点所用时间为$t_{0}$,则在$0.5t_{0}$时,物块在$(\quad\ \ \ \ )$
$A$段
","$B$点
","$C$段
","$D$点
","$E$段
"]物块从$a$点运动到$c$点过程中一直做减速运动,可知沿圆弧物块$a$点运动到$b$点的平均速率大于$b$点运动到$c$点的平均速率。若物块从$a$点运动到$c$点所用时间为$t_{0}$,则在$0.5t_{0}$时,物块在$E$段。故$\rm ABCD$错误,$\rm E$正确;
故选:$\rm E$;
若物块在$a$点的速度为$v_{0}$,经过时间$t$刚好到达$b$点,则在该过程中轨道对物块的支持力的冲量为$(\quad\ \ \ \ )$
$mv_{0}$
","$mgt$
","$mv_{0}+mgt$
","$m\\sqrt{v_{0}^{2}+g^{2}t^{2}}$
"]以初速度方向为正方向,根据动量定理,支持力在水平方向的冲量为$I_{x}=0-mv_{0}$
竖直方向上根据动量定理有$I_{y}-mgt=0$
故该过程中轨道对物块的支持力的冲量为:$I=\sqrt{I_{x}^{2}+I_{x}^{2}}=m\sqrt{v_{0}^{2}+g^{2}t^{2}}$
故$\rm ABC$错误,$\rm D$正确;
故选:$\rm D$;
若物块质量为$0.5\;\rm kg$,下图是物块的速度$v$与物块和圆心连线转过的夹角$\theta$的关系图像。
①求轨道半径$R$;
②求$\theta=60^\circ$时,物块克服重力做功的瞬时功率$P$。
①轨道半径$R$为$0.59\\;\\rm m$;②物块克服重力做功的瞬时功率$P$为$23.8\\;\\rm W$
"]]①由图像可知,物块的初速度为$6\;\rm m/s$,最高点位置的速度为$3.5\;\rm m/s$。由动能定理得$- mg2R=\dfrac{1}{2}mv^{2}- \dfrac{1}{2}mv_{0}^{2}$
解得$R=0.59\;\rm m$
②由图像可知$\theta=60^\circ$时,物块的速度为$5.5\;\rm m/s$,则物块克服重力做功的瞬时功率$P=mgv\sin60^\circ$
解得$P≈23.8\;\rm W$。
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