5. (★★)如图11.2-3所示,一个小球在空中自由下落,速度越来越大,已知$AB=BC$。在$AB$段,重力做功为$W_{1}$、功率为$P_{1}$;在$BC$段,重力做功为$W_{2}$、功率为$P_{2}$。则 【 】
A.$W_{1}>W_{2},P_{1}>P_{2}$
B.$W_{1}<W_{2},P_{1}<P_{2}$
C.$W_{1}=W_{2},P_{1}=P_{2}$
D.$W_{1}=W_{2},P_{1}<P_{2}$
A.$W_{1}>W_{2},P_{1}>P_{2}$
B.$W_{1}<W_{2},P_{1}<P_{2}$
C.$W_{1}=W_{2},P_{1}=P_{2}$
D.$W_{1}=W_{2},P_{1}<P_{2}$
答案
D
6. (★★)小东积极投入到“绿色环保、低碳出行”的新潮流中,他尽量不驾驶机动车外出,坚持骑自行车上下班。小东和自行车的总质量是80 kg,当小东以5 m/s的速度在平直公路上匀速骑行时,所受阻力是人和车总重力的$\boldsymbol{\frac{1}{50}}$。求:($g$取10 N/kg)
(1)自行车行驶1 000 m动力所做的功;
(2)自行车行驶的功率。
(1)自行车行驶1 000 m动力所做的功;
(2)自行车行驶的功率。
答案
(1) 小东和自行车的总重力$ G=mg=80\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=800\ \mathrm{N}$,受到的阻力$ F_{\mathrm{阻}}=\frac{1}{50}G=\frac{1}{50} × 800\ \mathrm{N}=16\ \mathrm{N}$,自行车做匀速直线运动,受到的阻力与动力是一对平衡力,即$ F_{\mathrm{动}}=F_{\mathrm{阻}}=16\ \mathrm{N}$,自行车行驶1000 m动力所做的功$ W=F_{\mathrm{动}}s=16\ \mathrm{N} × 1000\ \mathrm{m}=1.6 × 10^4\ \mathrm{J}$。
(2) 自行车行驶1000 m所用的时间$ t=\frac{s}{v}=\frac{1000\ \mathrm{m}}{5\ \mathrm{m/s}}=200\ \mathrm{s}$,自行车行驶的功率$ P=\frac{W}{t}=\frac{1.6 × 10^4\ \mathrm{J}}{200\ \mathrm{s}}=80\ \mathrm{W}$。
(2) 自行车行驶1000 m所用的时间$ t=\frac{s}{v}=\frac{1000\ \mathrm{m}}{5\ \mathrm{m/s}}=200\ \mathrm{s}$,自行车行驶的功率$ P=\frac{W}{t}=\frac{1.6 × 10^4\ \mathrm{J}}{200\ \mathrm{s}}=80\ \mathrm{W}$。
解析
【分析】
要解决这两个问题,可按以下思路分析:
1. 第(1)问求动力做功,根据功的公式$W=Fs$,需先确定动力大小和行驶距离。首先利用$G=mg$计算总重力,再根据阻力与总重力的关系求出阻力;由于自行车匀速骑行,动力与阻力是一对平衡力,大小相等,由此得到动力,最后代入公式计算功。
2. 第(2)问求行驶功率,可先根据$t=\frac{s}{v}$算出行驶时间,再结合第(1)问求出的功,利用功率公式$P=\frac{W}{t}$计算功率;也可直接用$P=Fv$($F$为动力,$v$为速度)计算。
【解析】
(1) 计算小东和自行车的总重力:
$ G=mg=80\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=800\ \mathrm{N}$
计算所受阻力:
$ F_{\mathrm{阻}}=\frac{1}{50}G=\frac{1}{50} × 800\ \mathrm{N}=16\ \mathrm{N}$
因为自行车匀速直线行驶,动力与阻力是一对平衡力,所以:
$ F_{\mathrm{动}}=F_{\mathrm{阻}}=16\ \mathrm{N}$
计算动力所做的功:
$ W=F_{\mathrm{动}}s=16\ \mathrm{N} × 1000\ \mathrm{m}=1.6 × 10^4\ \mathrm{J}$
(2) 计算自行车行驶1000m所用时间:
$ t=\frac{s}{v}=\frac{1000\ \mathrm{m}}{5\ \mathrm{m/s}}=200\ \mathrm{s}$
计算行驶的功率:
$ P=\frac{W}{t}=\frac{1.6 × 10^4\ \mathrm{J}}{200\ \mathrm{s}}=80\ \mathrm{W}$
【答案】
(1) $1.6 × 10^4\ \mathrm{J}$;
(2) $80\ \mathrm{W}$
【知识点】
二力平衡的应用、功的计算、功率的计算
【点评】
本题结合实际生活场景,考查力学综合计算,涉及重力、功、功率公式的应用及二力平衡条件的理解,需要将物理知识与实际情境结合,熟练掌握相关公式,属于基础偏综合的题型,注重知识的实际应用。
【难度系数】
0.6
要解决这两个问题,可按以下思路分析:
1. 第(1)问求动力做功,根据功的公式$W=Fs$,需先确定动力大小和行驶距离。首先利用$G=mg$计算总重力,再根据阻力与总重力的关系求出阻力;由于自行车匀速骑行,动力与阻力是一对平衡力,大小相等,由此得到动力,最后代入公式计算功。
2. 第(2)问求行驶功率,可先根据$t=\frac{s}{v}$算出行驶时间,再结合第(1)问求出的功,利用功率公式$P=\frac{W}{t}$计算功率;也可直接用$P=Fv$($F$为动力,$v$为速度)计算。
【解析】
(1) 计算小东和自行车的总重力:
$ G=mg=80\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=800\ \mathrm{N}$
计算所受阻力:
$ F_{\mathrm{阻}}=\frac{1}{50}G=\frac{1}{50} × 800\ \mathrm{N}=16\ \mathrm{N}$
因为自行车匀速直线行驶,动力与阻力是一对平衡力,所以:
$ F_{\mathrm{动}}=F_{\mathrm{阻}}=16\ \mathrm{N}$
计算动力所做的功:
$ W=F_{\mathrm{动}}s=16\ \mathrm{N} × 1000\ \mathrm{m}=1.6 × 10^4\ \mathrm{J}$
(2) 计算自行车行驶1000m所用时间:
$ t=\frac{s}{v}=\frac{1000\ \mathrm{m}}{5\ \mathrm{m/s}}=200\ \mathrm{s}$
计算行驶的功率:
$ P=\frac{W}{t}=\frac{1.6 × 10^4\ \mathrm{J}}{200\ \mathrm{s}}=80\ \mathrm{W}$
【答案】
(1) $1.6 × 10^4\ \mathrm{J}$;
(2) $80\ \mathrm{W}$
【知识点】
二力平衡的应用、功的计算、功率的计算
【点评】
本题结合实际生活场景,考查力学综合计算,涉及重力、功、功率公式的应用及二力平衡条件的理解,需要将物理知识与实际情境结合,熟练掌握相关公式,属于基础偏综合的题型,注重知识的实际应用。
【难度系数】
0.6
1. (★★★)班里组织比赛活动:从一楼登上三楼,比比谁的功率最大。为了比出谁的功率最大,必须要测量的物理量是
从一楼到达三楼的时间
和每位同学的体重或质量
。答案
从一楼到达
三楼的时间
每位同学的体重或质量
三楼的时间
每位同学的体重或质量
解析
【分析】
要解决这个问题,我们首先明确功率的物理意义和计算公式:功率是表示做功快慢的物理量,公式为$P=\frac{W}{t}$。
登楼过程中,同学们做的功是克服自身重力所做的功,即$W=Gh=mgh$。由于所有同学都是从一楼登上三楼,上升的高度$h$是相同的,在比较功率大小时,$h$这个物理量可以被约去,无需测量。
因此,要比较功率大小,我们需要知道每个同学做功的多少和所用的时间;而做功多少由体重(或质量)决定(因为$h$相同),所以必须测量的物理量是每位同学的体重(或质量)和登楼所用的时间。
【解析】
根据功率的计算公式$P=\frac{W}{t}$,登楼时克服重力做功$W=Gh=mgh$。
由于所有同学从一楼到三楼的上升高度$h$相同,在比较功率时$h$可忽略,因此要计算功率并比较大小,需要测量的物理量是:每位同学的体重(或质量)、从一楼登上三楼的时间。
【答案】
每位同学的体重(或质量);从一楼登上三楼的时间
【知识点】
功率的计算;重力做功
【点评】
本题结合生活实际考查功率的应用,核心是利用控制变量法分析问题:因为登楼高度相同,所以只需通过测量体重(或质量)和登楼时间,就能比较功率的大小,体现了物理知识在生活场景中的灵活运用。
【难度系数】
0.6
要解决这个问题,我们首先明确功率的物理意义和计算公式:功率是表示做功快慢的物理量,公式为$P=\frac{W}{t}$。
登楼过程中,同学们做的功是克服自身重力所做的功,即$W=Gh=mgh$。由于所有同学都是从一楼登上三楼,上升的高度$h$是相同的,在比较功率大小时,$h$这个物理量可以被约去,无需测量。
因此,要比较功率大小,我们需要知道每个同学做功的多少和所用的时间;而做功多少由体重(或质量)决定(因为$h$相同),所以必须测量的物理量是每位同学的体重(或质量)和登楼所用的时间。
【解析】
根据功率的计算公式$P=\frac{W}{t}$,登楼时克服重力做功$W=Gh=mgh$。
由于所有同学从一楼到三楼的上升高度$h$相同,在比较功率时$h$可忽略,因此要计算功率并比较大小,需要测量的物理量是:每位同学的体重(或质量)、从一楼登上三楼的时间。
【答案】
每位同学的体重(或质量);从一楼登上三楼的时间
【知识点】
功率的计算;重力做功
【点评】
本题结合生活实际考查功率的应用,核心是利用控制变量法分析问题:因为登楼高度相同,所以只需通过测量体重(或质量)和登楼时间,就能比较功率的大小,体现了物理知识在生活场景中的灵活运用。
【难度系数】
0.6
2. (★★)一辆汽车以15 m/s的速度匀速直线行驶时发动机的功率为30 kW,该汽车行驶3 000 m,发动机做的功为
$ 6×10^{6} $
J,汽车行驶时受到的阻力为$ 2×10^{3} $
N。答案
$6 × 10^6$
$2 × 10^3$
$2 × 10^3$
解析
【分析】
要解决这道题,我们可以分两步思考:
1. 求发动机做的功:已知功率$P$,根据功率公式$ P = \frac{W}{t} $可知$ W = Pt $,但题目中未直接给出时间$t$,因此需要先利用速度公式$ v = \frac{s}{t} $变形求出时间$ t = \frac{s}{v} $,再代入功的计算公式求解。
2. 求行驶时受到的阻力:汽车匀速直线行驶,处于平衡状态,牵引力与阻力是一对平衡力,大小相等。根据功率的推导公式$ P = Fv $($F$为牵引力),可变形求出牵引力$ F = \frac{P}{v} $,进而得到阻力$ f = F $。
【解析】
1. 计算汽车行驶的时间:
已知汽车行驶速度$ v = 15\ \mathrm{m/s} $,行驶距离$ s = 3000\ \mathrm{m} $,由$ v = \frac{s}{t} $变形得:
$ t = \frac{s}{v} = \frac{3000\ \mathrm{m}}{15\ \mathrm{m/s}} = 200\ \mathrm{s} $
2. 计算发动机做的功:
已知发动机功率$ P = 30\ \mathrm{kW} = 30 × 10^3\ \mathrm{W} $,由$ P = \frac{W}{t} $变形得:
$ W = Pt = 30 × 10^3\ \mathrm{W} × 200\ \mathrm{s} = 6 × 10^6\ \mathrm{J} $
3. 计算汽车受到的阻力:
汽车匀速直线行驶,牵引力与阻力平衡,即$ f = F $。
由功率推导公式$ P = Fv $变形得牵引力:
$ F = \frac{P}{v} = \frac{30 × 10^3\ \mathrm{W}}{15\ \mathrm{m/s}} = 2 × 10^3\ \mathrm{N} $
因此阻力$ f = F = 2 × 10^3\ \mathrm{N} $
【答案】
$ 6 × 10^6 $;$ 2 × 10^3 $
【知识点】
功率的计算;二力平衡条件;功的计算
【点评】
本题考查力学中功率、功的公式应用及二力平衡条件的综合运用,解题关键是灵活对公式进行变形,同时注意单位的统一(如将千瓦换算为瓦),属于中等难度的力学综合题,能较好地考查学生对基本公式的掌握与应用能力。
【难度系数】
0.6
要解决这道题,我们可以分两步思考:
1. 求发动机做的功:已知功率$P$,根据功率公式$ P = \frac{W}{t} $可知$ W = Pt $,但题目中未直接给出时间$t$,因此需要先利用速度公式$ v = \frac{s}{t} $变形求出时间$ t = \frac{s}{v} $,再代入功的计算公式求解。
2. 求行驶时受到的阻力:汽车匀速直线行驶,处于平衡状态,牵引力与阻力是一对平衡力,大小相等。根据功率的推导公式$ P = Fv $($F$为牵引力),可变形求出牵引力$ F = \frac{P}{v} $,进而得到阻力$ f = F $。
【解析】
1. 计算汽车行驶的时间:
已知汽车行驶速度$ v = 15\ \mathrm{m/s} $,行驶距离$ s = 3000\ \mathrm{m} $,由$ v = \frac{s}{t} $变形得:
$ t = \frac{s}{v} = \frac{3000\ \mathrm{m}}{15\ \mathrm{m/s}} = 200\ \mathrm{s} $
2. 计算发动机做的功:
已知发动机功率$ P = 30\ \mathrm{kW} = 30 × 10^3\ \mathrm{W} $,由$ P = \frac{W}{t} $变形得:
$ W = Pt = 30 × 10^3\ \mathrm{W} × 200\ \mathrm{s} = 6 × 10^6\ \mathrm{J} $
3. 计算汽车受到的阻力:
汽车匀速直线行驶,牵引力与阻力平衡,即$ f = F $。
由功率推导公式$ P = Fv $变形得牵引力:
$ F = \frac{P}{v} = \frac{30 × 10^3\ \mathrm{W}}{15\ \mathrm{m/s}} = 2 × 10^3\ \mathrm{N} $
因此阻力$ f = F = 2 × 10^3\ \mathrm{N} $
【答案】
$ 6 × 10^6 $;$ 2 × 10^3 $
【知识点】
功率的计算;二力平衡条件;功的计算
【点评】
本题考查力学中功率、功的公式应用及二力平衡条件的综合运用,解题关键是灵活对公式进行变形,同时注意单位的统一(如将千瓦换算为瓦),属于中等难度的力学综合题,能较好地考查学生对基本公式的掌握与应用能力。
【难度系数】
0.6
3. (★★★)在中考体能测试中,某同学选择了跳绳。他在1 min内跳了180次,每次跳离地面的高度为5 cm。设他每跳一次所用的时间相等,则他跳绳时的功率最接近于 【 】
A.7.5 W
B.75 W
C.750 W
D.7 500 W
A.7.5 W
B.75 W
C.750 W
D.7 500 W
答案
B
解析
【分析】
要解决这道题,我们需要利用功率的计算公式 $ P = \frac{W}{t} $,思路分为三步:首先结合生活实际估算中学生的体重,计算出每次跳绳克服重力做的功;然后计算1分钟内做的总功;最后用总功除以总时间得到功率,再匹配选项。
1. 首先,中学生的体重大约在50kg左右,根据重力公式 $ G = mg $ 可算出重力;
2. 已知每次跳离地面的高度,利用功的公式 $ W = Gh $ 算出每次跳绳做的功;
3. 1分钟跳180次,总功就是单次功乘以次数,总时间为60秒,代入功率公式计算出结果,对比选项即可得出答案。
【解析】
1. 估算中学生的质量 $ m \approx 50\ \mathrm{kg} $,则重力:
$ G = mg = 50\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 500\ \mathrm{N} $
2. 每次跳离地面的高度 $ h = 5\ \mathrm{cm} = 0.05\ \mathrm{m} $,每次跳绳克服重力做的功:
$ W_1 = Gh = 500\ \mathrm{N} × 0.05\ \mathrm{m} = 25\ \mathrm{J} $
3. 1分钟(60秒)跳180次,总功:
$ W = 180 × W_1 = 180 × 25\ \mathrm{J} = 4500\ \mathrm{J} $
4. 跳绳时的功率:
$ P = \frac{W}{t} = \frac{4500\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}} = 75\ \mathrm{W} $
因此,功率最接近选项B。
【答案】
B
【知识点】
功率的计算、功的计算、重力估算
【点评】
本题属于物理估算题,既考查了功和功率公式的灵活应用,又需要结合生活常识合理估算中学生的体重,体现了物理知识与生活实际的联系,解题时要注意单位换算的准确性。
【难度系数】
0.6
要解决这道题,我们需要利用功率的计算公式 $ P = \frac{W}{t} $,思路分为三步:首先结合生活实际估算中学生的体重,计算出每次跳绳克服重力做的功;然后计算1分钟内做的总功;最后用总功除以总时间得到功率,再匹配选项。
1. 首先,中学生的体重大约在50kg左右,根据重力公式 $ G = mg $ 可算出重力;
2. 已知每次跳离地面的高度,利用功的公式 $ W = Gh $ 算出每次跳绳做的功;
3. 1分钟跳180次,总功就是单次功乘以次数,总时间为60秒,代入功率公式计算出结果,对比选项即可得出答案。
【解析】
1. 估算中学生的质量 $ m \approx 50\ \mathrm{kg} $,则重力:
$ G = mg = 50\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 500\ \mathrm{N} $
2. 每次跳离地面的高度 $ h = 5\ \mathrm{cm} = 0.05\ \mathrm{m} $,每次跳绳克服重力做的功:
$ W_1 = Gh = 500\ \mathrm{N} × 0.05\ \mathrm{m} = 25\ \mathrm{J} $
3. 1分钟(60秒)跳180次,总功:
$ W = 180 × W_1 = 180 × 25\ \mathrm{J} = 4500\ \mathrm{J} $
4. 跳绳时的功率:
$ P = \frac{W}{t} = \frac{4500\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}} = 75\ \mathrm{W} $
因此,功率最接近选项B。
【答案】
B
【知识点】
功率的计算、功的计算、重力估算
【点评】
本题属于物理估算题,既考查了功和功率公式的灵活应用,又需要结合生活常识合理估算中学生的体重,体现了物理知识与生活实际的联系,解题时要注意单位换算的准确性。
【难度系数】
0.6
4. (★★★)如图11.2-4所示,小明和小强分别将甲、乙两物体提高到相同的高度$H$,此过程两人所用的时间相同,对甲、乙的拉力大小也相同。小明对甲做的功为$W_{AB}$,功率为$P_{AB}$;小强对乙做的功为$W_{CD}$,功率为$P_{CD}$。则 【 】

A.$W_{AB}=W_{CD}$
B.$W_{AB}>W_{CD}$
C.$P_{AB}>P_{CD}$
D.$P_{AB}<P_{CD}$
A.$W_{AB}=W_{CD}$
B.$W_{AB}>W_{CD}$
C.$P_{AB}>P_{CD}$
D.$P_{AB}<P_{CD}$
答案
D
解析
【分析】
要解决这道题,我们需要分两步比较功和功率的大小:
1. 比较功的大小:根据功的计算公式$ W=Fs $,已知拉力$ F $相同,关键是确定两次拉力移动的距离。小明拉甲是竖直提升,拉力移动距离等于物体上升高度$ H $;小强拉乙是沿斜面提升,拉力移动距离是斜面长度,明显大于$ H $。结合公式可知,距离越大,拉力做的功越多。
2. 比较功率的大小:根据功率公式$ P=\frac{W}{t} $,已知两人做功时间相同,功越大,功率越大。结合第一步得出的功的大小关系,即可判断功率的大小。
【解析】
步骤1:比较拉力做功的大小
已知两人对物体的拉力大小$ F $相同:
小明拉甲时,拉力移动的距离$ s_{AB}=H $,则小明做的功$ W_{AB}=Fs_{AB}=FH $;
小强拉乙时,拉力移动的距离$ s_{CD} > H $(斜面长度大于竖直高度),则小强做的功$ W_{CD}=Fs_{CD} $。
因为$ s_{CD} > s_{AB} $,且$ F $相同,根据$ W=Fs $可得:$ W_{CD} > W_{AB} $,因此A、B选项错误。
步骤2:比较拉力做功的功率大小
已知两人所用时间$ t $相同,根据功率公式$ P=\frac{W}{t} $:
因为$ W_{CD} > W_{AB} $,$ t $相同,所以$ P_{CD}=\frac{W_{CD}}{t} > P_{AB}=\frac{W_{AB}}{t} $,即$ P_{AB} < P_{CD} $,因此C选项错误,D选项正确。
【答案】
D
【知识点】
功的计算,功率的计算
【点评】
本题核心是利用功和功率的公式比较大小,关键是明确斜面提升物体时拉力移动的距离大于竖直提升的距离,需结合公式逐步推导判断。
【难度系数】
0.6
要解决这道题,我们需要分两步比较功和功率的大小:
1. 比较功的大小:根据功的计算公式$ W=Fs $,已知拉力$ F $相同,关键是确定两次拉力移动的距离。小明拉甲是竖直提升,拉力移动距离等于物体上升高度$ H $;小强拉乙是沿斜面提升,拉力移动距离是斜面长度,明显大于$ H $。结合公式可知,距离越大,拉力做的功越多。
2. 比较功率的大小:根据功率公式$ P=\frac{W}{t} $,已知两人做功时间相同,功越大,功率越大。结合第一步得出的功的大小关系,即可判断功率的大小。
【解析】
步骤1:比较拉力做功的大小
已知两人对物体的拉力大小$ F $相同:
小明拉甲时,拉力移动的距离$ s_{AB}=H $,则小明做的功$ W_{AB}=Fs_{AB}=FH $;
小强拉乙时,拉力移动的距离$ s_{CD} > H $(斜面长度大于竖直高度),则小强做的功$ W_{CD}=Fs_{CD} $。
因为$ s_{CD} > s_{AB} $,且$ F $相同,根据$ W=Fs $可得:$ W_{CD} > W_{AB} $,因此A、B选项错误。
步骤2:比较拉力做功的功率大小
已知两人所用时间$ t $相同,根据功率公式$ P=\frac{W}{t} $:
因为$ W_{CD} > W_{AB} $,$ t $相同,所以$ P_{CD}=\frac{W_{CD}}{t} > P_{AB}=\frac{W_{AB}}{t} $,即$ P_{AB} < P_{CD} $,因此C选项错误,D选项正确。
【答案】
D
【知识点】
功的计算,功率的计算
【点评】
本题核心是利用功和功率的公式比较大小,关键是明确斜面提升物体时拉力移动的距离大于竖直提升的距离,需结合公式逐步推导判断。
【难度系数】
0.6
5. (★★★)如图11.2-5甲所示,小军同学用弹簧测力计水平拉动木块,使它先后两次沿同一水平木板匀速滑动相同的距离,图11.2-5乙是他两次拉动木块滑动的距离随时间变化的图像。下列说法正确的是 【 】

A.第1次木块运动的速度小
B.第1次拉力对木块做的功多
C.第2次木块受到的摩擦力小
D.第2次拉力对木块做功的功率小
A.第1次木块运动的速度小
B.第1次拉力对木块做的功多
C.第2次木块受到的摩擦力小
D.第2次拉力对木块做功的功率小
答案
D
解析
【分析】
首先,从s-t图像获取信息:两次木块滑动相同距离,第一次用时更短。根据速度公式$ v=\frac{s}{t} $,可比较两次速度大小;其次,滑动摩擦力的大小取决于压力和接触面粗糙程度,两次条件相同,摩擦力不变,木块匀速时拉力等于摩擦力,故两次拉力相等;再根据功的公式$ W=Fs $,拉力和距离都相同,可判断两次做功多少;最后利用功率公式$ P=\frac{W}{t} $,功相同,时间越长功率越小,从而判断功率大小。
【解析】
1. 比较速度大小:由图乙可知,两次木块滑动相同的距离$ s $,第一次所用时间$ t_1 $小于第二次所用时间$ t_2 $。根据速度公式$ v=\frac{s}{t} $,在路程$ s $相同时,时间越短速度越大,因此$ v_1>v_2 $,故A选项错误。
2. 分析摩擦力与拉力:两次实验中,木块对木板的压力大小不变,接触面的粗糙程度也不变,根据滑动摩擦力的影响因素,滑动摩擦力$ f $大小不变;因为木块做匀速直线运动,拉力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以两次拉力$ F $大小相等,故C选项错误。
3. 比较做功多少:根据功的计算公式$ W=Fs $,两次拉力$ F $相同,滑动距离$ s $相同,因此两次拉力对木块做的功$ W_1=W_2 $,故B选项错误。
4. 比较功率大小:根据功率公式$ P=\frac{W}{t} $,两次拉力做功$ W $相同,第二次所用时间$ t_2 $更长,因此第二次拉力做功的功率$ P_2<P_1 $,即第2次拉力对木块做功的功率小,故D选项正确。
【答案】
D
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素、功的计算、功率的计算
【点评】
本题结合s-t图像,综合考查滑动摩擦力、功和功率的相关知识,需要从图像中提取有效信息,熟练掌握各物理量的影响因素和计算公式是解题关键,注重对综合分析能力的考查。
【难度系数】
0.6
首先,从s-t图像获取信息:两次木块滑动相同距离,第一次用时更短。根据速度公式$ v=\frac{s}{t} $,可比较两次速度大小;其次,滑动摩擦力的大小取决于压力和接触面粗糙程度,两次条件相同,摩擦力不变,木块匀速时拉力等于摩擦力,故两次拉力相等;再根据功的公式$ W=Fs $,拉力和距离都相同,可判断两次做功多少;最后利用功率公式$ P=\frac{W}{t} $,功相同,时间越长功率越小,从而判断功率大小。
【解析】
1. 比较速度大小:由图乙可知,两次木块滑动相同的距离$ s $,第一次所用时间$ t_1 $小于第二次所用时间$ t_2 $。根据速度公式$ v=\frac{s}{t} $,在路程$ s $相同时,时间越短速度越大,因此$ v_1>v_2 $,故A选项错误。
2. 分析摩擦力与拉力:两次实验中,木块对木板的压力大小不变,接触面的粗糙程度也不变,根据滑动摩擦力的影响因素,滑动摩擦力$ f $大小不变;因为木块做匀速直线运动,拉力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以两次拉力$ F $大小相等,故C选项错误。
3. 比较做功多少:根据功的计算公式$ W=Fs $,两次拉力$ F $相同,滑动距离$ s $相同,因此两次拉力对木块做的功$ W_1=W_2 $,故B选项错误。
4. 比较功率大小:根据功率公式$ P=\frac{W}{t} $,两次拉力做功$ W $相同,第二次所用时间$ t_2 $更长,因此第二次拉力做功的功率$ P_2<P_1 $,即第2次拉力对木块做功的功率小,故D选项正确。
【答案】
D
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素、功的计算、功率的计算
【点评】
本题结合s-t图像,综合考查滑动摩擦力、功和功率的相关知识,需要从图像中提取有效信息,熟练掌握各物理量的影响因素和计算公式是解题关键,注重对综合分析能力的考查。
【难度系数】
0.6
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