【备考2014】2013高考物理 （真题+模拟新题分类汇编） 功和能.doc

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功和能

E1功和功率
2．[2013·浙江省温州市十校联合体期末]用水平力F拉一物体，使物体在水平地面上由静止开始做匀加速直线运动，t1时刻撤去拉力F，物体做匀减速直线运动，到t2时刻停止，其速度—时间图像如图X8­2所示，且α＞β.若拉力F做的功为W1，平均功率为P1；物体克服摩擦阻力Ff做的功为W2，平均功率为P2，则下列选项正确的是()

图X8­2
A．W1＞W2，F＝2FfB．W1＝W2，F＞2Ff
C．P1＜P2，F＞2FfD．P1＝P2，F＝2Ff
2．B[解析]整个运动过程中，根据动能定理有W1－W2＝0，所以W1＝W2，又P1＝eq\f(W1,t2)，P2＝eq\f(W2,t2)，所以P1＝P2；根据牛顿第二定律，施加拉力F时，加速度大小a1＝eq\f(F－Ff,m)，撤去拉力后加速度大小a2＝eq\f(Ff,m)，v－t图像斜率的绝对值表示加速度的大小，根据题图可知a1＞a2即eq\f(F－Ff,m)＞eq\f(Ff,m)，可得F＞2Ff，综上分析，本题答案为B.

9．E1、E2 [2013·四川卷](15分)近来，我国多个城市开始重点治理“中国式过马路”行为．每年全国由于行人不遵守交通规则而引发的交通事故上万起，死亡上千人．只有科学设置交通管制，人人遵守交通规则，才能保证行人的生命安全．

如图所示，停车线AB与前方斑马线边界CD间的距离为23m．质量8t、车长7m的卡车以54km/h的速度向北匀速行驶，当车前端刚驶过停车线AB，该车前方的机动车交通信号灯由绿灯变黄灯．
(1)若此时前方C处人行横道路边等待的行人就抢先过马路，卡车司机发现行人，立即制动，卡车受到的阻力为3×104N．求卡车的制动距离；
(2)若人人遵守交通规则，该车将不受影响地驶过前方斑马线边界CD.为确保行人安全，D处人行横道信号灯应该在南北向机动车信号灯变黄灯后至少多久变为绿灯？
9．[解析]已知卡车质量m＝8t＝8×103kg，初速度v0＝54km/h＝15m/s.
(1)从制动到停车阻力对卡车所做的功为W，由动能定理有
W＝－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)
已知卡车所受阻力f＝－3×104N，设卡车的制动距离s1，有
W＝fs1
联立上式，代入数据解得s1＝30m
(2)已知车长l＝7m，AB与CD的距离为s0＝23m．设卡车驶过的距离为s2，D处人行横道信号灯至少需经过时间Δt后变灯，有
s2＝s0＋l
s2＝v0Δt
联立上式，代入数据解得Δt＝2s
25．K1、E1、L4[2013·浙江卷](22分)为了降低潜艇噪音，提高其前进速度，可用电磁推进器替代螺旋桨．潜艇下方有左、右两组推进器，每组由6个相同的、用绝缘材料制成的直线通道推进器构成，其原理示意图如下．在直线通道内充满电阻率ρ＝0.2Ω·m的海水，通道中a×b×c＝0.3m×0.4m×0.3m的空间内，存在着由超导线圈产生的匀强磁场，其磁感应强度B＝6.4T、方向垂直通道侧面向外．磁场区域上、下方各有a×b＝0.3m×0.4m的金属板M、N，当其与推进器专用直流电源相连后，在两板之间的海水中产生了从N到M，大小恒为I＝1.0×103A的电流，设该电流只存在于磁场区域．不计电源内阻及导线电阻，海水密度ρm≈1.0×103kg/m3.

(1)求一个直线通道推进器内磁场对通电海水的作用力大小，并判断其方向．
(2)在不改变潜艇结构的前提下，简述潜艇如何转弯？如何“倒车”？
(3)当潜艇以恒定速度v0＝30m/s前进时，海水在出口处相对于推进器的速度v＝34m/s，思考专用直流电源所提供的电功率如何分配，求出相应功率的大小．
25．[解析](1)将通电海水看成导线，所受磁场力
F＝IBL
代入数据得：F＝IBc＝1.0×103×6.4×0.3N＝1.92N
用左手定则判断磁场对海水作用力方向向右(或与海水出口方向相同)
(2)考虑到潜艇下方有左、右2组推进器，可以开启或关闭不同个数的左、右两侧的直线通道推进器，实施转弯．
改变电流方向，或者磁场方向，可以改变海水所受到磁场力的方向，根据牛顿第三定律，使潜艇“倒车”．
(3)电源提供的电功率中的第一部分：牵引功率
P1＝F牵v0
根据牛顿第三定律：F牵＝12IBL
当v0＝30m/s时，代入数据得：
P1＝F牵v0＝12×1.92×103×30W＝6.9×105W
第二部分：海水的焦耳热功率
对单个直线推进器，根据电阻定律：
R＝ρeq\f(l,S)
代入数据得：R＝ρeq\f(c,ab)＝0.2×eq\f(0.3,0.3×0.4)Ω＝0.5Ω
由热功率公式，P＝I2R
代入数据得：P单＝I2R＝5.0