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2021版浙江新高考选考物理一轮复习教师用书:6第五章 1第1节 功和功率
展开知识内容考试要求真题统计2016.102017.42017.112018.42018.112019.42020.11.追寻守恒量——能量b 2.功c 210、2017、20 3.功率c 10 4.重力势能c4 135 5.弹性势能b 5 6.动能和动能定理d20 2020520217.机械能守恒定律d20 20 178.能量守恒定律与能源d 12 20 实验:探究做功与物体速度变化的关系 17(1) 17实验:验证机械能守恒定律 17(2) 第1节 功和功率【基础梳理】提示:力 位移 能量转化 Flcos α 正功 不做功负功 快慢 Fvcos α 正常工作 额定【自我诊断】 判一判(1)只要物体受力的同时又发生了位移,则一定有力对物体做功.( )(2)一个力对物体做了负功,则说明这个力一定阻碍物体的运动.( )(3)作用力做负功时,反作用力一定做正功.( )(4)力对物体做功的正负是由力和位移间的夹角大小决定的.( )(5)由P=Fv可知,发动机功率一定时,机车的牵引力与运行速度的大小成反比.( )(6)汽车上坡时换低挡位,其目的是减小速度得到较大的牵引力.( )提示:(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)√ 做一做(2020·福建闽粤联合体联考)如图所示,质量相同的两物体从同一高度由静止开始运动,A沿着固定在地面上的光滑斜面下滑,B做自由落体运动.两物体分别到达地面时,下列说法正确的是( )A.重力的平均功率PA>PB B.重力的平均功率PA=PBC.重力的瞬时功率PA=PB D.重力的瞬时功率PA<PB提示:选D.设斜面的倾角为θ,高度为h,B做自由落体运动,运动时间tB=,A做匀加速直线运动,a=gsin θ,根据=gsin θt得,tA=,可知tA>tB;重力做功相等,根据P=知,PA<PB,A、B错误;根据动能定理,mgh=mv2得,两物体到达地面时的速度大小均为v=,A物体重力的瞬时功率PA=mgvsin θ,B物体重力的瞬时功率PB=mgv,则PA<PB,C错误,D正确. 对功的判断和计算【知识提炼】1.功的正负的判断方法2.恒力做功的计算方法【典题例析】 如图所示,质量为m的小球用长为L的轻绳悬挂于O点,用水平恒力F拉着小球从最低点运动到使轻绳与竖直方向成θ角的位置,求此过程中,各力对小球做的功及总功.[审题指导] W=F·lcos α可以理解为功等于力与力方向上的位移的乘积.[解析] 如图,小球在F方向的位移为CB,方向与F同向,则WF=F·CB=F·Lsin θ小球在重力方向的位移为AC,方向与重力反向,则WG=mg·AC·cos 180°=-mg·L(1-cos θ)绳的拉力FT时刻与运动方向垂直,则WFT=0故W总=WF+WG+WFT=F·Lsin θ-mgL(1-cos θ).[答案] 见解析【题组过关】 考向1 恒力做功的求解1.(2020·杭州质检)一物体静止在粗糙水平地面上.现用一大小为F1的水平拉力拉动物体,经过一段时间后其速度变为v.若将水平拉力的大小改为F2,物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v.对于上述两个过程,用WF1、WF2分别表示拉力F1、F2所做的功,Wf1、Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功,则( )A.WF2>4WF1,Wf2>2Wf1B.WF2>4WF1,Wf2=2Wf1C.WF2<4WF1,Wf2=2Wf1D.WF2<4WF1,Wf2<2Wf1解析:选C.物体两次的加速度之比a2∶a1=∶=2∶1,位移之比l2∶l1=t∶t=2∶1,摩擦力之比f2∶f1=1∶1,由牛顿第二定律得F-f=ma,则拉力之比F2∶F1=(ma2+f)∶(ma1+f)<2,做功之比WF2∶WF1=(F2·l2)∶(F1·l1)<4,Wf2∶Wf1=(-f2·l2)∶(-f1·l1)=2∶1,故C正确. 考向2 变力做功的求解2.(2020·宁波调研)一滑块在水平地面上沿直线滑行,t=0时其速度为1 m/s,从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力F,力F、滑块的速率v随时间的变化规律分别如图甲和乙所示,设在第1 s内、第2 s内、第3 s内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3,则以下关系正确的是( )A.W1=W2=W3 B.W1<W2<W3C.W1<W3<W2 D.W1=W2<W3解析:选B.在第1 s内,滑块的位移为x1=×1×1 m=0.5 m,力F做的功为W1=F1x1=1×0.5 J=0.5 J;第2 s内,滑块的位移为x2=×1×1 m=0.5 m,力F做的功为W2=F2x2=3×0.5 J=1.5 J;第3 s内,滑块的位移为x3=1×1 m=1 m,力F做的功为W3=F3x3=2×1 J=2 J,所以W1<W2<W3.求解变力做功的几种思路(1)利用动能定理W=ΔEk或功能关系W=ΔE计算能量变化量ΔE或ΔEk,即等量替换的物理思想.(2)当变力的功率P一定时,可用W=Pt求功,如机车以恒定功率启动.(3)当变力方向不变,大小与位移成正比时,可用力对位移的平均值F=(F初+F末)来计算.(4)当变力大小不变,方向在变化且力的方向始终与速度方向相同或相反时,功可用力与路程的乘积计算.(5)用变力F随位移x的变化图象与x轴所围的“面积”计算功.注意x轴上下两侧分别表示正、负功. 对功率的理解与计算【题组过关】1.(多选)(2020·台州高二期中)我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器.舰载机总质量为3.0×104 kg,设起飞过程中发动机的推力恒为1.0×105 N;弹射器有效作用长度为100 m,推力恒定.要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80 m/s.弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和,假设所受阻力为总推力的20%,则( )A.弹射器的推力大小为1.1×106 NB.弹射器对舰载机所做的功为1.1×108 JC.弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8×107 WD.舰载机在弹射过程中的加速度大小为32 m/s2解析:选ABD.对舰载机应用运动学公式v2-02=2ax,即802=2·a·100,得加速度a=32 m/s2,选项D正确;设总推力为F,对舰载机应用牛顿第二定律可知:F-20%F=ma,得F=1.2×106 N,而发动机的推力为1.0×105 N,则弹射器的推力为F推=(1.2×106-1.0×105)N=1.1×106 N,选项A正确;弹射器对舰载机所做的功为W=F推·l=1.1×108 J,选项B正确;弹射过程所用的时间为t== s=2.5 s,平均功率P== W=4.4×107 W,选项C错误.2.(2020·杭州调研)一台起重机从静止开始匀加速地将一质量m=1.0×103 kg的货物竖直吊起,在2 s末货物的速度v=4 m/s.起重机在这2 s内的平均输出功率及2 s末的瞬时功率分别为(g取10 m/s2)( )A.2.4×104 W 2.4×104 WB.2.4×104 W 4.8×104 WC.4.8×104 W 2.4×104 WD.4.8×104 W 4.8×104 W解析:选B.货物运动的加速度a==m/s2=2 m/s2,设起重机吊绳的拉力为F,根据牛顿第二定律,有F-mg=ma所以F=m(g+a)=1.0×103×(10+2)N=1.2×104 N货物上升的位移l=at2=4 m则拉力做的功W=F·l=1.2×104×4 J=4.8×104 J故2 s内的平均功率==2.4×104 W2 s末的瞬时功率P=Fv=1.2×104×4 W=4.8×104 W.1.平均功率的计算(1)利用P=.(2)利用P=F·vcos α,其中v为物体运动的平均速度,F为恒力.2.瞬时功率的计算(1)利用公式P=F·vcos α,其中v为t时刻的瞬时速度.(2)P=F·vF,其中vF为物体的速度v在力F方向上的分速度.(3)P=Fv·v,其中Fv为物体受的外力F在速度v方向上的分力.注意:对于α变化的不能用公式P=Fvcos α计算平均功率. 机车启动问题【知识提炼】两种启动方式的比较两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动P-t图和v-t图OA段过程分析v↑⇒F=↓⇒a=↓a=不变⇒F不变,v↑⇒P=Fv↑直到P额=Fv1运动性质加速度减小的加速直线运动匀加速直线运动,维持时间t0=AB段过程分析F=F阻⇒a=0⇒F阻=v↑⇒F=↓⇒a=↓运动性质以vm做匀速直线运动加速度减小的加速运动BC段无F=F阻⇒a=0⇒以vm=匀速运动【典题例析】 (2020·绍兴调研)某汽车发动机的额定功率为60 kW,汽车质量为5 t,汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的0.1倍.(g取10 m/s2)(1)若汽车以额定功率启动,则汽车所能达到的最大速度是多少?当汽车速度达到5 m/s时,其加速度是多少?(2)若汽车以恒定加速度0.5 m/s2启动,则其匀加速过程能维持多长时间?[审题指导] (1)达到最大速度时,汽车处于什么状态?(2)v=5 m/s时,牵引力多大?(3)以加速度0.5 m/s2启动时,牵引力多大?此阶段能达到的最大速度为多少?[解析] (1)当汽车的加速度为零时,汽车的速度v达到最大值vm,此时牵引力与阻力相等,故最大速度为vm=== m/s=12 m/sv=5 m/s时的牵引力F1== N=1.2×104 N,由F1-Ff=ma得:a== m/s2=1.4 m/s2.(2)当汽车以a′=0.5 m/s2的加速度启动时的牵引力F2=ma′+Ff=(5 000×0.5+0.1×5×103×10) N=7 500 N匀加速运动能达到的最大速度为v′m== m/s=8 m/s由于此过程中汽车做匀加速直线运动,满足v′m=a′t故匀加速过程能维持的时间t== s=16 s.[答案] (1)12 m/s 1.4 m/s2 (2)16 s机车启动问题中的三个重要关系式(1)无论哪种运动过程,机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度,即vm==(式中Fmin为最小牵引力,其值等于阻力F阻).(2)机车以恒定加速度启动的运动过程中,匀加速过程结束时,功率最大,速度不是最大,即v=<vm=.(3)机车以恒定功率运动时,牵引力做的功W=Pt.由动能定理:Pt-F阻x=ΔEk.此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移大小. 【题组过关】 考向1 以恒定功率启动方式的求解1.(2020·嘉兴质检)质量为m的汽车,以恒定的功率P从静止开始在平直路面上行驶一段距离s后达到最大速度vm,经历时间为t.若行驶中阻力Ff恒定,则以下关系式正确的是( )A.vm= B.P=FfvmC.Pt=mv D.Pt=Ffs解析:选B.根据P=Fv,F-Ff=ma,若保持功率P不变,可知汽车做加速度减小的加速运动,达到最大速度vm后,做匀速运动,故A错误;匀速运动时,F=Ff,所以P=Ffvm,故B正确;对加速过程,根据动能定理可知:Pt-Ffs=mv-0,故C、D错误. 考向2 以恒定牵引力启动方式的求解2.(2020·金华高二期中)某汽车集团公司研制了一辆燃油与电动混合动力赛车,燃油发动机单独工作时的额定功率为P,蓄电池供电的电力发动机单独工作时的额定功率为,已知赛车运动过程中受到的阻力恒定.(1)若燃油发动机单独工作时的最大速度为120 km/h,则两台发动机同时工作时的最大速度为多少?(2)若赛车先单独启动电力发动机从静止开始做匀加速直线运动,经过t1时间达到额定功率,然后以燃油发动机的额定功率单独启动继续加速,又经过t2时间达到最大速度v0,赛车总质量为m,求赛车的整个加速距离.解析:(1)燃油发动机单独工作,P=F1v1=fv1两台发动机同时工作,P+=F2v2=fv2最大速度v2==210 km/h.(2)燃油发动机的额定功率为P,最大速度为v0,阻力f=匀加速过程功率随时间均匀增加,发动机的平均功率为,设总路程为s,由动能定理有t1+Pt2-fs=mv解得s=.答案:(1)210 km/h (2) [随堂检测]1.(2017·11月浙江选考)如图所示,质量为60 kg的某运动员在做俯卧撑运动,运动过程中可将她的身体视为一根直棒.已知重心在c点,其垂线与脚、两手连线中点间的距离Oa、Ob分别为0.9 m和0.6 m.若她在1 min内做了30个俯卧撑,每次肩部上升的距离均为0.4 m,则克服重力做的功和相应的功率约为( )A.430 J,7 W B.4 300 J,70 WC.720 J,12 W D.7 200 J,120 W答案:B2.质量为m的汽车,启动后沿平直路面行驶,如果发动机的功率恒为P,且行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定,汽车能够达到最大速度为v,那么当汽车的速度为v时,汽车的瞬时加速度的大小为( )A. B. C. D.解析:选B.以恒定功率起步的机车,因P=Fv,v逐渐增大,F逐渐减小,即牵引力逐渐减小,所以机车做加速度逐渐减小的加速运动,当牵引力等于阻力时,不再加速,速度达到最大,可知阻力为f=F=,则当速度为v时,可求得牵引力F′==3,则此时的加速度为a==,故本题的正确选项为B.3.当前我国“高铁”事业发展迅猛,假设一辆高速列车在机车牵引力和恒定阻力作用下,在水平轨道上由静止开始启动,其v-t图象如图所示,已知0~t1时间内为过原点的倾斜直线,t1时刻达到额定功率P,此后保持功率P不变,在t3时刻达到最大速度v3,以后匀速运动.下列判断正确的是( )A.从0至t3时间内,列车一直做匀加速直线运动B.t2时刻的加速度大于t1时刻的加速度C.在t3时刻以后,机车的牵引力为零D.该列车所受的恒定阻力大小为解析:选D.0~t1时间内,列车做匀加速运动,t1~t3时间内,加速度逐渐变小,故A、B错误;t3以后列车做匀速运动,牵引力大小等于阻力大小,故C错误;匀速运动时Ff=F牵=,故D正确.4.(2017·11月浙江选考)如图所示是具有登高平台的消防车,具有一定质量的伸缩臂能够在5 min内使承载4人的登高平台(人连同平台的总质量为400 kg)上升60 m到达灭火位置.此后,在登高平台上的消防员用水炮灭火,已知水炮的出水量为3 m3/min,水离开炮口时的速率为20 m/s,则用于( )A.水炮工作的发动机输出功率约为1×104 WB.水炮工作的发动机输出功率约为4×104 WC.水炮工作的发动机输出功率约为2.4×106 WD.伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率约为800 W答案:B [课后达标]一、选择题1.一辆汽车在平直公路上从静止开始运动,假设汽车的功率保持不变,所受的阻力恒定,则下列说法正确的是( )A.汽车一直做匀加速运动B.汽车先匀加速运动,后匀速运动C.汽车先匀加速运动,后匀减速运动直至静止D.汽车做加速度越来越小的加速运动,直至匀速运动答案:D2.设飞机飞行中所受阻力与其速度的平方成正比,若飞机以速度v匀速飞行,其发动机功率为P,则飞机以3v匀速飞行时,其发动机的功率为( )A.3P B.9PC.27P D.无法确定答案:C3.(2020·湖州质检)如图所示,细线的一端固定于O点,另一端系一小球,在水平拉力作用下,小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点,在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是( )A.逐渐增大 B.逐渐减小C.先增大,后减小 D.先减小,后增大答案:A4.如图所示,木板可绕固定水平轴O转动.木板从水平位置OA缓慢转到OB位置,木板上的物块始终相对于木板静止.在这一过程中,物块的重力势能增加了2 J.用FN表示物块受到的支持力,用Ff表示物块受到的摩擦力.在此过程中,以下判断正确的是( )A.FN和Ff对物块都不做功B.FN对物块做功为2 J,Ff对物块不做功C.FN对物块不做功,Ff对物块做功为2 JD.FN和Ff对物块所做功的代数和为0答案:B5.中国已成为世界上高铁运营里程最长、在建规模最大的国家.报道称,新一代高速列车正常持续运行牵引功率达 9 000 kW,速度为300 km/h.假设一列高速列车从杭州到金华运行路程为150 km,则( )A.列车从杭州到金华在动力上消耗的电能约为9 000 kW·h B.列车正常持续运行时的阻力大小约为105 NC.如果该列车以150 km/h运动,则牵引功率为4 500 kWD.假设从杭州到金华阻力大小不变,则列车克服阻力做功大小等于阻力与位移的乘积解析:选B.根据题意,不知道该列车运行时间,所以无法求出杭州到金华列车消耗的电能,A错误;根据P=Fv可知,F=1.08×105 N,B正确;列车的瞬时速度为150 km/h,但不能确定是匀速运动还是其他运动,所以不能确定牵引功率,C错误;假设阻力大小不变,则克服阻力做功应该为阻力大小与其路程的乘积,D错误.6.(2020·丽水高三期中)如图所示为牵引力F和车速的倒数的关系图象,若汽车质量为2×103 kg,它由静止开始沿平直的公路行驶,设阻力恒定且最大车速为30 m/s,则( )A.汽车所受的阻力为6×103 NB.汽车的速度为15 m/s时,功率为6×104 WC.汽车匀加速运动的加速度为3 m/s2D.汽车匀加速所需的时间为7.5 s答案:B7.(2020·温州乐清期中)塔吊吊起货物沿竖直方向匀速上升过程中,钢丝绳对货物的拉力及其功率变化说法正确的是( )A.拉力增大,功率不变 B.拉力不变,功率变大C.拉力减小,功率变大 D.拉力不变,功率不变解析:选D.因为货物匀速上升,知F=mg,则拉力不变,根据P=Fv知,拉力功率不变.故D正确,A、B、C错误.8.“激流勇进”是一种常见的水上机动游乐设备,常见于主题游乐园中.游客们在一定安全装置的束缚下,沿着设计好的水道漂行.其间通常会有至少一次大幅度的机械提升和瞬时跌落.图中所示为游客们正坐在皮筏艇上从高处沿斜坡水道向下加速滑行,在此过程中下列说法正确的是( )A.合力对游客做负功 B.皮筏艇对游客不做功C.重力对游客做正功 D.游客的机械能增加答案:C9.(2020·宁波质检)汽车发动机的额定功率是60 kW,汽车的质量为2×103 kg,在平直路面上行驶,受到的阻力是车重的0.1.若汽车从静止出发,以0.5 m/s2的加速度做匀加速运动,则出发50 s时,汽车发动机的实际功率为(g取10 m/s2)( )A.25 kW B.50 kWC.60 kW D.75 kW解析:选C.汽车受到的阻力Ff=0.1mg=2 000 N,汽车以0.5 m/s2的加速度做匀加速运动,由牛顿第二定律得F-Ff=ma,解得F=3 000 N,若50 s内车做匀加速运动,则v=at=25 m/s,50 s末汽车功率P=Fv=75 000 W=75 kW,但汽车发动机的额定功率是60 kW,则50 s 内车不是匀加速运动,而是先匀加速运动后变加速运动,出发50 s时,汽车发动机的实际功率为60 kW,故C正确.10.一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动,运动过程中保持恒定的牵引功率,其加速度a和速度的倒数的关系图象如图所示.若已知汽车的质量,则根据图象所给的信息,不能求出的物理量是( )A.汽车的功率B.汽车行驶的最大速度C.汽车所受到的阻力D.汽车运动到最大速度所需的时间解析:选D.由F-Ff=ma,P=Fv可得:a=·-,对应图线可知,=k=40,可求出汽车的功率P,由a=0时,=0.05可得:vm=20 m/s,再由vm=,可求出汽车受到的阻力Ff,但无法求出汽车运动到最大速度的时间.11.(2020·浙江温岭高二月考)如图是武广铁路上某机车在性能测试过程中的v-t图象,测试时机车先以恒定的牵引力F启动发动机使机车在水平铁轨上由静止开始运动,t1时刻机车关闭发动机,到t2时刻机车完全停下.图象中θ>α,设整个测试过程中牵引力F做的功和克服摩擦力f做的功分别为W1、W2,0~t1时间内F做功的平均功率和全过程克服摩擦力f做功的平均功率分别为P1、P2,则下列判断正确的是( )A.W1>W2,F=2f B.W1=W2,F>2fC.P1<P2,F>2f D.P1=P2,F=2f解析:选B.机车整个运动过程中,根据动能定理有W1-W2=0,所以W1=W2,又P1=,P2=,因t2>t1,所以P1>P2;根据牛顿第二定律,机车的牵引力为F时的加速度大小a1=,关闭发动机后机车加速度大小a2=,根据v-t图象斜率的意义可知a1>a2,即F-f >f,所以有F >2f,综上分析可知,B正确.12.如图所示,汽车停在缓坡上,要求驾驶员在保证汽车不后退的前提下向上启动,这就是汽车驾驶中的“坡道起步”,驾驶员的正确操作是:变速杆挂入低速挡,徐徐踩下加速踏板,然后慢慢松开离合器,同时松开手刹,汽车慢慢启动,下列说法正确的是( )A.变速杆挂入低速挡,是为了增大汽车的输出功率B.变速杆挂入低速挡,是为了能够提供较大的牵引力C.徐徐踩下加速踏板,是为了让牵引力对汽车做更多的功D.徐徐踩下加速踏板,是为了让汽车的输出功率保持为额定功率解析:选B.由P=Fv可知,在功率一定的情况下,当速度减小时,汽车的牵引力就会增大,此时更容易上坡,则换低速挡,增大牵引力,故A错误,B正确;徐徐踩下加速踏板,发动机的输出功率增大,根据P=Fv可知,是为了增大牵引力,故C、D错误.13.一物体在粗糙的水平面上滑行.从某时刻起,对该物体再施加一水平恒力F,则在此后的一段时间内( )A.如果物体改做匀速运动,则力F一定对物体做负功B.如果物体改做匀加速直线运动,则力F一定对物体做正功C.如果物体仍做匀减速运动,则力F一定对物体做负功D.如果物体改做曲线运动,则力F一定对物体不做功解析:选B.物体在粗糙的水平面上做匀减速直线运动.施加一水平恒力F后,如果物体改做匀速运动,则力F一定与摩擦力等大、反向,与物体运动方向相同,对物体做正功,A错误;如果物体改做匀加速直线运动,则力F一定与物体运动方向相同,且大于摩擦力,力F对物体做正功,B正确;如果物体仍做匀减速运动,则力F可能与物体运动方向相同,但大小小于摩擦力,对物体做正功,也可能与物体运动方向相反,对物体做负功,C错误;只要物体受力F与物体运动方向不共线,物体就做曲线运动,力F与速度的夹角既可以是锐角也可以是钝角,还可以是直角,各种做功情况都有可能,D错误.14.(2020·舟山高二期中)在水平面上,有一弯曲的槽道弧AB,槽道由半径分别为和R的两个半圆构成(如图所示),现用大小恒为F的拉力将一光滑小球从A点沿滑槽道拉至B点,若拉力F的方向时时刻刻均与小球运动方向一致,则此过程中拉力所做的功为( )A.0 B.FRC.πFR D.2πFR解析:选C.虽然拉力方向时刻改变,但力与运动方向始终一致,用微元法,在很小的一段位移内可以看成恒力,小球的路程为πR+π,则拉力做的功为πFR,故C正确.二、非选择题15.如图甲所示,在水平路段AB上有一质量为2×103 kg的汽车,正以10 m/s的速度向右匀速运动,汽车前方的水平路段BC较粗糙,汽车通过整个ABC路段的v-t图象如图乙所示(在t=15 s处水平虚线与曲线相切),运动过程中汽车发动机的输出功率保持20 kW 不变,假设汽车在两个路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)各自有恒定的大小.求:(1)汽车在AB路段上运动时所受的阻力Ff1;(2)汽车刚好到达B点时的加速度a;(3)BC路段的长度.解析:(1)汽车在AB路段时,有F1=Ff1,P=F1v1,Ff1=,联立解得:Ff1= N=2 000 N.(2)t=15 s时汽车处于平衡态,有F2=Ff2,P=F2v2,Ff2=,联立解得:Ff2= N=4 000 N.t=5 s时汽车开始减速运动,有F1-Ff2=ma,解得a=-1 m/s2.(3)Pt-Ff2x=mv-mv解得x=68.75 m.答案:(1)2 000 N (2)-1 m/s2 (3)68.75 m
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