| 功率的概念与计算 题目答案及解析

稿件来源:高途

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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

在巴黎奥运会网球比赛中,郑钦文获得女单网球冠军,创造了历史性的一刻。假设网球的质量为$m$,在某次击球过程中,网球水平飞来的速度大小为$v_{1}$,被水平击回的速度大小为$v_{2}$,击球点离地面高度为$h$,忽略空气阻力和网球的旋转。

击球时,球拍对网球水平方向的作用力为$F$,则$F$的作用时间为$(\qquad)$

["

$\\dfrac{mv_{1}}{F}$

","

$\\dfrac{mv_{2}}{F}$

","

$\\dfrac{m\\left( v_{2}+v_{1} \\right)}{F}$

","

$\\dfrac{m\\left( v_{2}-v_{1} \\right)}{F}$

"]
[["C"]]

由题意,取网球水平被击回的速度为正方向,对网球根据动量定理有$Ft=mv_{2}-m(-v_{1})$

可得$F$的作用时间为$t=\dfrac{m(v_{2}+v_{1})}{F}$

故选:$\rm C$

球拍击打网球的过程中,对网球做的功为$(\qquad)$

["

$\\dfrac{1}{2}mv_{2}^{2}-\\dfrac{1}{2}mv_{1}^{2}$

","

$\\dfrac{1}{2}mv_{2}^{2}$

","

$\\dfrac{1}{2}mv_{2}^{2}+mgh$

","

$\\dfrac{1}{2}mv_{1}^{2}+mgh$

"]
[["A"]]

球拍击打网球的过程中,根据功能关系,可得球拍对网球做的功为$W=\dfrac{1}{2}mv_{2}^{2}- \dfrac{1}{2}mv_{1}^{2}$

故选:$\rm A$

网球从被击出到落地的过程中,随时间保持不变的物理量是$(\qquad)$

["

位移的变化率

","

速度的变化率

","

动量的变化率

","

动能的变化率

"]
[["BC"]]

$\rm A$.网球从被击出到落地的过程中,网球位移的变化率为$\dfrac{\Delta x}{\Delta t}=v$

显然,网球的速度大小和方向均是不断变化的,故$\rm A$错误;

$\rm B$.网球从被击出到落地的过程中,网球做平抛运动,其速度的变化率为$\dfrac{\Delta v}{\Delta t}=a=g$,保持不变,故$\rm B$正确;

$\rm C$.网球从被击出到落地的过程中,网球做平抛运动,其动量的变化率为$\dfrac{\Delta p}{\Delta t}=F_{合}=mg$,保持不变,故$\rm C$正确;

$\rm D$.网球从被击出到落地的过程中,网球做平抛运动,根据动能定理,可得其动能的变化率为$\dfrac{\Delta E_{\rm k}}{\Delta t}=\dfrac{mgh}{t}=\dfrac{mg \times \dfrac{1}{2}gt^{2}}{t}=\dfrac{mg^{2}}{2}t$,显然随时间是变化的,故$\rm D$错误。

故选:$\rm BC$

网球落地时速度大小$v$                 

从击球点到落地点的水平距离$x=$                 

网球落到地面时,重力的瞬时功率$P=$                 

[["$\\sqrt{v_{2}^{2}+2gh}$","$v_{2}\\sqrt{\\dfrac{2h}{g}}$","$mg\\sqrt{2gh}$"]]

根据$h= \dfrac{v^{2}}{2g}$,可得网球落地时竖直方向的速度大小为$v_{y}=\sqrt{2gh}$

则落地时的速度大小为$v=\sqrt{v_{2}^{2}+v_{y}^{2}}=\sqrt{v_{2}^{2}+2gh}$

根据$h=\dfrac{1}{2}gt^{2}$,可得网球被击出后在空中的时间为$t=\sqrt{\dfrac{2h}{g}}$,则从击球点到落地点的水平距离$x=v_{2}t=v_{2}\sqrt{\dfrac{2h}{g}}$

网球落到地面时,重力的瞬时功率为$P_{G}=mgv_{y}=mg\sqrt{2gh}$

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