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文档简介
第10招不同类型的功和功率的计算
跳伞是一项极具挑战的运动,现在越来越受到人们的喜
爱。在某次跳伞训练过程中,一自身重力为500N的运动员
从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下,其速度与时间
的关系图象如图所示,经15s下落210m后,开始做匀速直线
运动直至落地,整个过程用时30s,求在这个过程中:(1)运动员下落的平均速度;(2)重力做的功;(3)匀速下降时重力做功的功率。
解:(1)由题意可知,运动员在0~15s下落的路程为s前=210
m,由图象可知,15s后运动员以6m/s的速度做匀速直线运
动,则运动员在15~30s通过的路程s后=vt后=6m/s×15s=
90m。
(2)运动员下落的高度h=s=300m,重力做的功W=Gh=500N×300m=1.5×105J。(3)匀速下降时,重力做功的功率P=Fv=Gv=500N×6m/s
=3×103W。
功的计算——水平力做功1.[2023·成都]小尚同学勤于思考,热爱探究,下面是他在探
究中遇到的两个问题,请完成相关计算。(1)小尚听爸爸说,家里的电动汽车正常行驶10km消耗的
电能约为1度(3.6×106J)。由此他认为可以测算出电动汽车
的牵引力,依据模型思想,他将问题简化为:汽车行驶10
km,牵引力做功3.6×106J,求牵引力的大小;
(2)被测物体A置于坚固的水平台上,实验小桌放在物体A
上,小桌与A的接触面积(A的受力面积)为0.1cm2。往实验
小桌上的沙盘里缓慢添加细沙,直到将被测物体A压坏,
测得此时小桌、沙盘和细沙的总重为5N,求物体A能承受
的最大压强。
功的计算——竖直力做功2.[2022·河南]小明在科技博览会上参加义务劳动,把一个质
量为12kg的展品从地面搬到高1.2m的展台上,如图所
示,g取10N/kg。(1)要把展品从地面搬到展台上,他至少需要对展品做
多少功?解:展品的重力G=mg=12kg×10
N/kg=120N,至少对展品做的功W=
Gh=120N×1.2m=144J。(2)展台台面承受的压强不能超过40kPa,如果把展品放到
水平台面上,展品与台面的接触面积是40cm2,台面会不
会被压坏?请通过计算说明;
(3)展品展示时,要求台面水平,请你简述一种检验台面是
否水平的操作方法。解:将水平仪放在台面上,观察铅
垂线是否对准底座中央,若对准,则台
面是水平的。
3.某城市的地铁设计方案如图所示,进站和出站的轨道都与
站台构成一个缓坡。为了充分利用能量,上坡前就关闭发
动机,利用惯性冲上缓坡。已知列车进站、停站、出站的
时间分别为30s、60s、30s,列车的功率为4800kW(并保
持不变),列车车身长300m。求:(1)列车在进站、停站、出站全程中平均速度的大小;
(2)列车出站后以108km/h速度水平匀速直线行驶时,其牵
引力的大小;
(3)列车在水平匀速直线行驶时受到的阻力大小。列车匀速直线行驶,阻力f=F=1.6×105N。
功率公式P=Fv的运用4.[新趋势学科内综合]救援队用吊绳打捞沉到水池底部
的实心长方体沉箱,如图甲所示,提升过程中始终以
0.15m/s的速度竖直向上匀速提起,吊绳的拉力F随时
间t变化的图象如图乙所示,整个提起过程用时80s,g
取10N/kg,水的密度为1.0×103kg/m3,不计水的阻
力及水面高度的变化。求:(1)开始提起(t=0)时,沉箱下表面受到水的压强(不计大气
压);解:开始提起(t=0)时,沉箱下表面与水面的距离h=s=
vt=0.15m/s×50s=7.5m。沉箱下表面受到水的压强p=
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