甘肅高考物理競賽有甘肅考區(qū)全國中學(xué)生物理競賽。該競賽主要為了選拔甘肅地區(qū)中學(xué)生代表隊(duì),參加全國中學(xué)生物理競賽決賽,即全國大學(xué)生物理競賽決賽。
問題:一個(gè)物體在光滑的水平面上受到兩個(gè)水平恒力的作用,從靜止開始運(yùn)動(dòng),經(jīng)過時(shí)間 t 后,其中一個(gè)力的功為 W,另一個(gè)力的功為 2W。那么,這兩個(gè)力的平均功率之間的關(guān)系是:
A. 它們相等
B. 第一個(gè)力做的功多,所以第一個(gè)力的平均功率大
C. 第二個(gè)力做的功多,所以第二個(gè)力的平均功率大
D. 無法確定
解析:本題考察平均功率的計(jì)算。根據(jù)題意,物體受到兩個(gè)水平恒力作用,且在光滑的水平面上運(yùn)動(dòng),因此物體的加速度恒定。設(shè)物體的質(zhì)量為 m,兩個(gè)力分別為 F1 和 F2。
根據(jù)牛頓第二定律,有 F1 - F2 = ma,其中 a 為物體的加速度。由于物體從靜止開始運(yùn)動(dòng),因此有 F1 + F2 = ma = Ft。由此可得 F1 = Ft + F2。
根據(jù)平均功率的公式 P = W / t,其中 W 為力所做的功,t 為力的作用時(shí)間。對于第一個(gè)力 F1,其做功為 W,作用時(shí)間為 t;對于第二個(gè)力 F2,其做功為 2W,作用時(shí)間為 t。因此,平均功率的關(guān)系為 P1 = W / t 和 P2 = 2W / t。
B. 第一個(gè)力做的功多,所以第一個(gè)力的平均功率大:這個(gè)選項(xiàng)忽略了第二個(gè)力做功的情況,因此是錯(cuò)誤的。
C. 第二個(gè)力做的功多,所以第二個(gè)力的平均功率大:這個(gè)選項(xiàng)忽略了第一個(gè)力做功的情況,也是錯(cuò)誤的。
因此,正確答案是 A. 它們相等。這個(gè)問題的關(guān)鍵在于理解平均功率的公式和牛頓第二定律的應(yīng)用。