如图甲所示,滑轮质量、摩擦均不计,质量为2kg的物体在F作用下由静止开始向上做匀加速运动,其速度随时间的变化关系如图乙所示,由此可知(g取10m/s2)( )A. 物体加速度大小为2 m/s2B. F的大小为21NC. 4s末F的功率大小为42WD. 4s内F做功的平均功率为42W
问题描述:
如图甲所示,滑轮质量、摩擦均不计,质量为2kg的物体在F作用下由静止开始向上做匀加速运动,其速度随时间的变化关系如图乙所示,由此可知(g取10m/s2)( )
A. 物体加速度大小为2 m/s2
B. F的大小为21N
C. 4s末F的功率大小为42W
D. 4s内F做功的平均功率为42W
答
A、速度时间图线的斜率表示加速度,则物体的加速度a=
m/s2=2 4
m/s2.故A错误.1 2
B、根据牛顿第二定律得,2F-mg=ma,则F=
=mg+ma 2
N=10.5N.故B错误.20+2×
1 2 2
C、4s末物体的速度为2m/s,则拉力作用点的速度为4m/s,则拉力的功率P=Fv=10.5×4=42W.故C正确.
D、4s内物体的位移x=
×4×2m=4m,则拉力作用点的位移为8m,拉力平均功率P=1 2
=Fs t
W=21W.故D错误.10.5×8 4
故选:C.
答案解析:结合速度时间图线求出物体的加速度,通过牛顿第二定律求出拉力F的大小,根据运动学公式求出4s内物体的位移和4s末的速度,从而知道力的作用点的位移大小和速度,根据功的公式求出拉力做功的大小.根据功率的公式求出拉力F的平均功率和瞬时功率.
考试点:牛顿第二定律;匀变速直线运动的图像;功率、平均功率和瞬时功率.
知识点:本题的易错点在于认为物体的位移等于F作用点的位移,实际上F作用点的位移和速度是物体位移和速度的2倍.