Question

小明參加學校田徑運動會的150m賽跑比賽，裁判員在終點用發令槍給小明發令并計時．思考并回答下列問題．
（1）小明應當______（“看見冒煙”或“聽見槍聲”）起跑，理由是光速______聲速．起步跑動階段，地面給他向前的摩擦力______他受到的阻力．
（2）小明用刻度尺量出了跑道A的實際長度如圖1所示，則該跑道的長度為______m，該刻度尺的分度值為______．當小明跑到終點時裁判員按下手中的停表，如圖2所示，小明在跑步比賽中的平均速度為______m/s．
（3）質量為50kg的小明在比賽過程中受到的阻力始終為他重力的0.2倍．
①假設小明在跑步過程中做勻速直線運動，計算他在跑步過程中的平均功率為多少？
②假如小明跑步時的功率隨時間變化的圖象如圖3所示，則小明在第幾秒跑步最快？最快速度為多少？

Answer 1

解：（1）當發令員發令時，光和聲音同時向前傳播，光速遠遠大于聲速，人看到煙后要再經一段時間才能聽到槍聲，因此小明應當看到槍冒煙開始起跑，計時員也是看到槍冒煙開始計時的．起步跑動階段，小明做加速運動，因此地面給他向前的摩擦力大于他受到的阻力．
（2）由圖可見，刻度尺的示數是147.0m，分度值是1m，停表記錄的時間是20s，因此小明的平均速度v===7.35m/s．
（3）①小明跑步過程中受到的阻力f=0.2G=0.2mg=0.2×50kg×10N/kg=100N；
小明做勻速直線運動，因此F=f=100N；
∴他在跑步過程中的平均功率P=Fv=100N×7.35m/s=735w．
②由圖可見，小明在第12s時的功率最大P=900w，
∵P=Fv
∴v===9m/s
故答案為：（1）看見冒煙；大于；大于；
（2）147.0；1m；7.35；
（3）①小明在跑步過程中的平均功率為735w；
②小明在第12秒跑步最快，最快速度為9m/s．
分析：（1）光在空氣中的傳播速度接近在真空中的傳播速度，即3×10⁸m/s；常溫下，聲音在空氣中的傳播速度是340m/s；物體做加速運動時，受到非平衡力的作用．
（2）刻度尺讀數時要估讀到分度值的下一位，相鄰刻度線間的距離是刻度尺的分度值；停表的秒針轉動一圈，分針轉動一個小格，里面小針指示的是分鐘，長針是秒針；根據速度的計算公式v=就可以計算出小明的平均速度．
（3）①知道小明的質量，用公式G=mg計算出重力，從而算出阻力，由于小明做勻速直線運動，受到的阻力和地面對他向前的摩擦力相等，根據P=Fv計算出小明的功率．
②小明在跑步過程中的受力不變，根據P=Fv可知，功率最大時，小明的速度最快，根據P=Fv變形就可以算出此時的速度．
點評：本題以學生參加田徑比賽為內容，考查長度的測量、速度的計算以及功率計算，具有一定的綜合性，注重了學以致用能力的考查．