高中 | 功率的概念与计算 题目答案及解析

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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

问渠那得清如许,为有源头活水来。在农桑中,引水灌溉是我国古代劳动人民的智慧结晶。

如图为一段流水在同一平面内的水渠流动的一段运动轨迹,速度大小不变,则在这段运动过程中:

$a$点运动方向相同的点有                 个(选涂: $\rm A$$1$    $\rm B$$2$    $\rm C$$3$

[["$\\rm B$"]]

曲线运动中某点的速度方向是曲线在该点的切线方向,在上面的曲线运动中,和$a$点速度相同的方向应该有$2$个;

故选:$\rm B$

$a$$b$两点的角速度的关系:$\omega_{a}$                 $\omega_{b}$(选涂:$\rm A$.大于    $\rm B$.等于    $\rm C$.小于)

[["$\\rm A$"]]

$a$点处的曲率半径小于$b$点处的曲率半径,根据$v=R\omega$可知$\omega a\gt \omega b$

故选:$\rm A$

《天工开物》中记载了古人借助水力使用高转筒车往稻田里引水的场景。引水过程简化如下:两个半径均为$R$的水轮,以角速度$\omega$匀速转动。水筒在筒车上均匀排布,单位长度上有$n$个,与水轮间无相对滑动。每个水筒离开水面时装有质量为$m$的水,其中的$60\%$被输送到高出水面$H$处灌入稻田。当地的重力加速度为$g$,则筒车对灌入稻田的水做功的功率为$(\qquad)$

["

$\\dfrac{2nmg\\omega^{2}RH}{5}$

","

$\\dfrac{3nmg\\omega RH}{5}$

","

$\\dfrac{3nmg\\omega^{2}RH}{5}$

","

$nmg\\omega RH$

"]
[["B"]]

每个水筒中水的重力为$G=mg$,水筒的线速度为$v=\omega R$,取足够长的一段时间$t$内,装水的水筒个数为$N=nvt=n\omega Rt$,筒车对灌入稻田的水做功的功率为$P=\dfrac{W}{t}=\dfrac{60\% NGH}{t}= \dfrac{3nmg\omega RH}{5}$

故选:$\rm B$

水车是我国劳动人民利用水能的一项重要发明。下图为某水车模型,从槽口水平流出的水初速度大小为$v_{0}$,垂直落在与水平面成$30^\circ$角的水轮叶面上,落点到轮轴间的距离为$R$。在水流不断冲击下,设轮叶受冲击点的线速度大小接近冲击前瞬间水流速度大小,忽略空气阻力不计,有关水车及从槽口流出的水,水流在空中运动时间大小为                 ;水车最大线速度接近                 

[["$\\dfrac{\\sqrt{3}v_{0}}{g}$","$2$$v_{0}$"]]

垂直落在与水平面成$30^\circ$角的水轮叶面上,可知$\tan 30^\circ= \dfrac{v_{0}}{gt}$。解得$t= \dfrac{\sqrt{3}v_{0}}{g}$。落到水轮叶面上时水的速度$v=\dfrac{v_{0}}{\sin 30^\circ}= 2v_{0}$。可知水车最大线速度接近$2v_{0}$

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