专题复习20（功率与能源开发利用.ppt

,功率与能源开发利用,公式 P=wt和 P=F.v物理意义,公式P=FV在什么条件下才能适用？两个功率的表达式有何区别？,当物体沿位移方向受的力为F时，从计时开始到时刻t这段时间内，发生的位移为S则力F在该时间内所做的功W=FS,再有P=W/t得P=FS/t，而V=S/t，即最后得到P=FV，式中V为平均速度，与位移S同向，即F、S同向综上分析，在F、V同向时可用该公式计算功率当F、V之间有一夹角 时， 。,2功率的定义式计算的是在一段时间内的平均功率；在功率公式P=FV中，若V为平均速度，则计算出的功率为该段时间内的平均功率；若V为某一时刻的瞬时速度，则计算出的功率为该时刻的瞬时功率,汽车起动的两种位况,问题：若汽车以恒定的功率起动，汽车能一直加速运动吗？,1机车以恒定的功率起动后，若运动过程中所受阻力 不变，由于牵引力F=P/v，随V增大，F减小根据牛顿第二定律得： ，当速度V增大时，加速度a减小，其运动情况是 做加速度件小的加速运动，直至F=f 时， a减小至零，此后加速度不再增大，速度达到最大值而做匀速运动，做匀速直线运动的速度 是Vm=P/f 。,2恒定功率起动的动态过程示意图,问题：若汽车以恒定的加速度起动，这一句加速运动过程能一直持续下去吗？,1由a=(F-f)/m知，当加速度a不变时，发动机牵引力F恒定，再由P=FV知，F一定发电机实际输出功率P随V的增大而增大，但当P增大到额定功率以后不再增大，此后，发电机保持额定功率不变，V继续增大，牵引力F减小，直至F=f 时，a=0，车速达到最大值，此时Vm=P额/f ，此后即做匀速运动,在P增至P额之前，车匀加速运动，其持续时间为,（这个Vo必定小于Vm，它是车的功率增至P额之时的瞬时速度）。计算时，先算出F；F-f=ma，再求出V=P额/F，最后V=at求出t的值。,在P增至P额之后，为加速减小的加速运动直至达到Vm,2恒定加速度启动的动态过程示意图,注意：P=FV中的F仅是机车的牵引力，而非车辆所受合力，这一点在计算题目时极易出错.,平均功率与瞬时功率,例题1：一台起重机匀加速地将质量m=1.0 X103kg的原来静止在地面上的货物竖直吊起，在ZS末货物的速度V=4.0m/s取g=10ms2，不计额外功求： （1）起重机在这2s时间内的平均功率 （2）起重机在2s末的瞬时功率,解析：设货物所受的拉力为F，加速度为a，则,答案：,答案：A、C,总结规律：计算功率时，要注意分辨要求计算的是平均功率，还是瞬时功率，其中要求计算力在一段时间的功率是指平均功率，要求计算力在某一时刻的功率是指瞬时功率,针对练习1：物体在水平恒力F作用下，由静止起沿水平面由A点运动了S到达B点测： A水平面光滑时，力F对物体做功的平均功率较大 B水平面不光滑时，力F对物体做功的平均功率较大 C水平面光滑时，力F在B点的瞬时功率较大 D水平面不光滑时，力F在B点的瞬时功率较大,解析：无论水平面是否光滑，恒力F做的功相同，当水平面光滑时，到达B点的速度较大，所用时间较短，故在B点的瞬时功率和AB fq的平均功率都比水平面不光滑时的大,解析：小孩做的功，在（a）情况下是指对自身（包括所站的船）做的功。在（b）情况下除对自身（包括所站的船）做的功外，还对另。小船做了功在两种情况下由于力相同，则小孩自身及所站的小船在两种情况下的加速度也相同，因而位移也就相等了这样，两种情况中小孩对自身（包括对所站的船）所做的功相等，但在（b)情况下小孩还对另一小船多做了一部分功，因此WIW2，又由功率W=P/t得：P1P2。,答案：C,关于功率大小的比较,例题2：如下图所示，一个小孩站在船头，用同样大小的力拉绳。在（a）、儿）两种情况中，经过相同的时间八船未碰撞）小孩分别所做的功W1、W2及功率P1、P2 的关系为： AWIW2，PlP2 BWI=W2 ，PI=P2 CWI W2，plp2 DWIW2，plp2,总结规律： 在图（b）情境中计算功时要注意把两只小船看成一个整体，两只小船所发生的位移都是由于人做功而产生的,解析：功率表示做功快慢的物理量，功率大说明做功快其大小与做功多少和做功时间都没有直接关系,答案：D,针对练习2：关于功和功率的概念，以下说法中正确的是： A功率大说明物体做功多 B功率小说明物体做功少 C机器做功越多其功率就越大 D机器做功越快其功率就越大,例题1：在水平路面上运动的汽车的额定功率为60kw，若其总质量为5t，在水平路面上所受的阻力为5X103N试求： (1)汽车所能达到的最大速度 (2)若汽车以0.5m/s2的加速度由静止开始做匀加速运动，这一过程 能维持多长时间？ (3)若汽车以额定功率启动，则汽车车速V1=2m/s时的加速度为多大? (4)若汽车以V2=6m/s的速度匀速行驶汽车的实际功率多大？,关于机车启动问题的分析,解析：(1)当汽车达到最大速度时，牵引力F=f 则由P=FV，得汽车 所能达到的最大速度为：,（2）汽车以恒定的加速度a匀加速运动，则牵引力恒定，F=P/V，随V增大，发动机的输出功率也增大，当功率增至额定功率时不能再增大，牵引力将减小，a将变小，匀加连结束，设此时速度为V，则有P/V-f =ma,由v=at得，这一过程维持的时间为:,（3）当汽车以额定功率启动达到2m/s的速度时的牵引力为:,由牛顿第二定律得，此时汽车的加速度为:,（4）汽车以6m/s的速度匀速行驶的牵引力为：,此时汽车的实际功率为：,答案：,总结规律： 解决汽车的启动问题，第一要明确属，恒功率启动还是恒加速度启动，第二要明确所求解的问题属于哪个阶段，如最大速度是句加速过程的最大速度，还是全程中的最大速度,针对练习3：一辆汽车在平直的公路上以速度3开始加速行驶经过一段时间L，前进了距离S，此时恰好达到其最大速度Vmax。设此过程中汽车发动机始终以额定功率P工作，汽车所受的阻力恒为人测这段时间里，发动机所做的功为： A、FVmax B、Pt C、 D、,解析：汽车在额定功率作用下是做牵引力变化的加速运动，所以发动机做功为变力做功,答案：A、B、C,针对练习4： 质量为3000t的火车，以额定功率自静止出发，所受阻力恒定，经过103s行驶12km达最大速度Vmax=72km/h，求： （1）列车的额定功率； （2）运动中所受阻力,解析：列车达最大速度之前，牵引力F=P/V是一个变量，故不能用W=FS的形式求牵引力的功，此题也无法用牛顿定律求解设火车的额定功率为P，阻力为人由于牵引力的功为W1Pt据动能定理得：,火车达最大速度时，,由两式得：阻力f=7.5X104N，额定功率P=1.5X106 W,答案：,例题4：以下说法中正确的是： A煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能 B汽油是一种一次能源 C电能是可再生能源 D煤、石油等化石能源是取之不尽、用之不竭的,答案：A、C,能源的开发与利用,解析：煤、石油、天然气等是动、植物深埋于地下经过漫长的时间转化来的，动植物是靠太阳能生存的，所以选项A正确；汽油是由一次能源石油提炼的，所以汽油是二次能源，故选项B错误；电能是通过发电站从其他形式的能，如从水能，风能等转化来的，水能、风能是可再生能源，所以电能是可再生能源，故选项C正确；煤、石油等化石能源在地球上的储存量是一定的，并不是取之不尽、用之不竭的，故选项D错误,针对练习5：关于能源的开发和利用，下列观点不正确的是： A能源是有限的，无节制地使用常规能源，是一种盲目的短期行 为 B根据能量守恒，能源是取之不尽、用之不竭的 C能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响 D不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的重要途径,答案：B,解析：能量虽然守恒，但在可利用的品质上却降低了，这是能源危机更深层的含义,优化训练1：关于功率，下列说法正确的是： A由P=W/t可知，只要知道W和t的值就可以计算出任意时刻的功 率 B由P=FV可知，汽车的功率一定与它的速度成正比 C由P=FV可知，牵引力一定与速度成反比 D当汽车功率P一定时，牵引力一定与速度成反比,答案：D,解析：公式P=W/t所计算的应是t时间内的平均功单而公式一FV涉及三个物理王之间的关系，因此必须在一个物理量确定不变的情况下，才能判断另外两个物体量间的关系。,答案：D,解析：由W=FS知，F对A和B做功一样多B在粗糙水平面上由于受到阻力作用，B的加速度小，由S=at2/2知，通过相同的位移出用的时间长，由P=W/t知，力F对B做功的平均功率小,优化训练2：物体AJ质量相同A放在光滑的水平面上石放在粗糙的水平面上在相同的力F作用下，由防止开始都通过了相同的位移S，如下图所示，那么： A力F对A做功较多，做功的平均功率也较大 B力F对B做功较多，做功的平均功率也较大 C力F对AJ做的功和做功的平均功率都相同 D力F对AJ做功相等，但对A做功的平均功率较大,优化训练3：从空中以40m/S的初速度平抛一重为10N的物体，物体在空中运动3s后落地，不计空气阻力，g取10m/S2测物体落地时，重力的瞬时功率为: A400 W B300 W C500 W D700 W,答案：B,解析:本题要求的功率是 ，其中 就是S的竖直分量，只需求出3s末平抛运动的竖直分速度Vy,因为Vy=gt，所以 得：,设飞机飞行中所受阻力与其速度的平方成正比，若飞机以速度V飞行，其发动机功率为P，则飞机以ZV匀速飞行时，其发动机的功率为 A2P B4P C8P D无法确定优化训练4：,答案：C,解析：设阻力为F，比例系数为K，则F=KV2，飞机匀速飞行时牵引力等于阻力大小，有P=FV=KV3，可见功率与速度的立方成正比,优化训练5：如右图所示是健身跑步机示意图质量为m的人踩在与水平面成 角的静止皮带上，运动员用力向后蹬皮带，皮带运动中受恒定阻力F，皮带以速度V匀速向后运动坝u下列说法中正确的是 A脚对皮带的摩擦力是皮带的动力 B人对皮带不做功 C人对皮带做功功率为mgv D人对皮带做功功率为FV,答案：A、D,解析：皮带向后运动是由于人对皮带沿料面向下有摩擦力的作用，摩擦力对皮带做正功，故A正确；由P=FV知D正确；人的重力作用在人上，不等于F的大小,答案：D,解析:小车所受牵引力FF阻，合力恒定，小车做匀加速直线运动。V=Voat，所以牵引力功率 P=FV=FVoFat，D对,优化训练6：一辆小车在水平路面上匀速前进，从某时刻起小车受到的牵引力和阻力随时间变化的规律如右图所示，则作用在小车上的牵引力的功率随时间变化的规律应是下列选项中的,优化训练7：一架起重机，要求它在 t=10s内将质量为 m=1000kg的货物由静止竖直向上句加速提升h=10m，则起重机的额定输出功率至少应为_W.,解析:货物的加速度,设起重机对货物的拉力为F，由牛顿第一定律F=mg一ma得： Fm（ga）1.0X103X（9.80.2）N1.OX104N,起重机的额定输出功率不能小于它在提起货物时所需的最大输出功率,在10s末货物的最大速度,所需的最大功率为,故起重机的额定输出功率,答案：,优化训练8：如下图所示，位于水平面上的物体A的质量m=5kg，在F=10N的水平拉力作用下从静止开始向右运动36m求：在下述两种条件下，力F在这段位移上对物体做功的功率各是多大？（取g=10 m/s2） （1）水平面光滑； （2）物体与水平面间的动摩擦因数 =0.15,解析：拉力 F做功为W=FS=10X36J=360J,（1）当水平面光滑时，,优化训练9：质量m=4.0X103kg的汽车，发动机的额定功率 P=40kw，汽车从静止开始以a=0.5m/s2的加速度行驶，所受的阻力F=2.0X103N,则汽车匀加速行驶的最长时间为多少？汽车可能达到的最大速度为多少？,解析:汽车匀加速行驶时，汽车发动机的牵引力为F，则根据牛顿第二定律：,汽车匀加速运动过程的末速度为V，则P=FV，所以,根据运动学公式V=at，有,当汽车的加速度为零时，汽车有最大速度Vm，则,优化训练10：火车在运行中保持额定功率为2500kw，火车的总质量为1000t，所受的阻力恒定为1.56X105N (1）火车的加速度是 lm/s2时，速度是多大？ （2）火车的速度是12m此时，加速度是多大？ （3）火车的最大速度是多少？,解析：本题是关于火车以恒定功率启动的问题在此过程中，火车做加速度减小的变加速直线运动，直到加速度为零（即牵引力等于阻力）时，速度达到最大,(1)根据牛顿第二定律，得F-f =ma，又因为P=FV，所以得：,(2)根据牛顿第二定律，得F-f =ma，又因为P=FV，所以得：,(3)根据牛顿第二定律，得F-f =ma，当F=f 时，火车的速度最大，,优化训练11：如下图所示，滑水板运动是运动员在快艇的水平牵引 下，脚踏倾斜滑板在水上匀速滑行设滑板光滑，滑板与水平方向的夹角为a，水的密度为尸，理论研究表明