如图所示,一质量为m的小球,用长为l的轻绳悬挂于O点,初始时刻小球静止于P点,第一次小球在水平拉力F作用下,从P点缓慢地移动到Q点,此时轻绳与竖直方向夹角为θ,张力大小为T,下列说法中正确的是(不计空气阻力,重力加速度为g)( )
A.拉力F先增大后减小
B.轻绳的张力逐渐减小
C.最终水平拉力,绳子拉力
D.整个过程中,水平拉力F所做的功为
D
【解析】A、小球在水平拉力F作用下,从P点缓慢地移动到Q点,则小球处于平衡状态,根据平衡条件得F=mgtanθ,随着θ增大,F逐渐增大,故A错误。B、小球运动过程中,根据几何关系可知,绳子的拉力,所以轻绳的张力变大,故B错误。C、结合平衡知识有F=mgtanθ,
,故C错误。D、小球缓慢运动当成平衡状态,由动能定理可知
,则
,故D正确。故选D.
【点睛】小球在水平拉力F作用下,从P点缓慢地移动到Q点,则小球处于平衡状态,根据平衡条件求力和做功问题。
功率:
1、功率的定义:功与完成这些功的所用时间的比值叫做功率,功率是表示力做功快慢的物理量,是标量。
2、功率的定义式:,所求出的功率是时间t内的平均功率(功率的单位瓦特,简称瓦,符号W)。
3、功率的计算
①,表示时间t内的平均功率,不管是恒力做功,还是变力做功,都适用。
②P=Fvcosθ,其中θ是力与速度间的夹角。该公式有两种用法:
求某一时刻的瞬时功率。这时F是该时刻的作用力大小,v取瞬时值,对应的P为F在该时刻的瞬时功率;
当v为某段位移(时间)内的平均速度时,则要求这段位移(时间)内F必须为恒力,对应的P为F在该段时间内的平均功率。
4、机车功率问题:交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率。
①以恒定功率P启动:机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动,后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动;
②以恒定牵引力F启动:机车先作匀加速运动,当功率增大到额定功率时速度为v1=P/F,而后开始作加速度减小的加速运动,最后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动。
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