利用水流和太阳能发电,可以为人类提供清洁能源。水的密度ρ=1×103kg/m3,太阳光垂直照射到地面上时的辐射功率P0 =1×103W/m2,地球半径为R=6.4×106m,地球表面的重力加速度取g=10m/s2。
⑴写出太阳光照射到地球表面的总功率P的字母表达式;
⑵发射一颗卫星到地球同步轨道上(轨道半径约为地球半径的6.6≈倍)利用太阳能发电,然后通过微波持续不断地将电力输送到地面,这样就建成了太阳能发电站。求卫星在地球同步轨道上向心加速度的大小(答案保留两位有效数字);
⑶三峡水电站水库面积约为S=1×109m2,平均流量Q=1.5×104m3/s,水库水面与发电机所在位置的平均高度差为h=100m,发电站将水的势能转化为电能的总效率η1=60%。在地球同步轨道上,太阳光垂直照射时的辐射功率为1.4P0。太阳能电池板将太阳能转化为电能的效率为η2=20%,将电能输送到地面的过程要损失50%。若要使⑵中的太阳能发电站在被太阳照射时地面接收到的电功率相当于三峡电站发电的平均功率,卫星上太阳能电池板的面积应为多大?(保留一位有效数字)
一位质量m=50kg的滑雪运动员从高度h=30m的斜坡自由滑下(初速度为零)。斜坡的倾角θ=37°,滑雪板与雪面滑动摩擦因素=0.1。则运动员滑至坡底的过程中有:
(1)所受几个力所做的功各是多少?
(2)合力做了多少功?
(3)到达坡底时摩擦力的功率是多少?(不计空气阻力)
质量为m的汽车沿平直公路行驶,发动机的额定功率为P0.当它的加速度为a时,速度为v,此时发动机的实际功率为P1.假设运动中所受阻力恒定,则它在平直公路匀速行驶的最大速度是多少?(实际功率不超过额定功率)
电站通过升压器、输电线和降压器把电能输送给生产和照明组成的用户,若发电机发电功率为1.2×105 W,输出电压是240 V,升压器原副线圈的匝数之比为1∶25,输电线的总电阻为10 Ω,用户需要电压为220 V.求:
(1)输电线上损失的电功率为多少?
(2)降压变压器的匝数比为多少?
某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究.他们让这辆小车在水平地面上由静止开始运动,并将小车运动的全过程记录下来,通过数据处理得到如图所示的vt图象(除2~10s时间段图象为曲线外,其余时间段图象均为直线),已知在小车的运动过程中,2~14s时间内小车牵引力的功率保持不变,14s末停止遥控让小车自由滑行,小车的质量m=1.0kg,可以认为小车在整个过程中受到的阻力大小不变.求:
(1)小车所受阻力f的大小;
(2)小车匀速行驶阶段的功率P;
(3)小车在加速运动过程中位移s的大小.
如图甲所示,是建筑工地将桩料打入泥土中以加固地基的打夯机示意图。打夯前先将桩料扶正立于地基之上。已知夯锤的质量为M=450kg,桩料的质量为m=50kg。每次打夯都通过卷扬机牵引将夯锤提升到距离桩顶h0=5m处再释放,让夯锤自由下落,夯锤砸在桩料上并不弹起,而是随桩料一起向下运动。
【两者碰撞时间极短,碰撞前后速度关系满足Mv0=(M+m)v】。桩料进入泥土后所受阻力,随打入深度h的变化关系如图乙所示,直线斜率k=5.05×104N/m。每次电动机需用20s的时间提升夯锤。提升夯锤时忽略加速和减速的过程,不计夯锤提升时的动能。g=10m/s2,求
(1)若卷扬机的工作效率为=80%,则在每次提升夯锤的过程中,卷扬机的输入功率。(结果保留2位有效数字)
(2)打完第一夯后,桩料进入泥土的深度。(假设打第一夯前,桩料未进入泥土)
音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机.下图是某音圈电机的原理示意图,它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成,线圈边长为,匝数为,磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下,大小为,区域外的磁场忽略不计.线圈左边始终在磁场外,右边始终在磁场内,前后两边在磁场内的长度始终相等.某时刻线圈中电流从流向,大小为.
(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向。
(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为,求安培力的功率.
一辆质量为2吨的汽车由静止开始沿一倾角为300的足够长斜坡向上运动,汽车发动机的功率保持48kW不变,行驶120m后达到最大速度。已知汽车受到地面的摩擦阻力为2000N。(g=10m/s2)求:
(1)汽车可以达到的最大速度
(2)汽车达到最大速度所用的时间(结束保留一位小数)
一质量为4kg的小球从空中做自由落体运动,求物体:
(1)前2s内重力的平均功率
(2)第2s末重力的瞬时功率
如图所示,长L=0.4m不可伸长的轻绳一端固定于O点,另一端系一质量m=0.05kg的小球,拉起小球至绳恰好伸直并处于水平后,在A点以竖直向下的初速度v0=2m/s释放,当小球运动至O点的正下方B点时,绳恰好断裂,小球继续运动并垂直打在同一竖直平面内且与水平面成θ=30°、无限大的挡板MN上的C点.g=10m/s2
试求:小球从A点到C点重力做的功及在C点时重力的瞬时功率(用根号表示)
严重的雾霾天气,圣国计民生已造成了严重的影响,汽车尾气是形成雾霾的重要污染源,“铁腕治污”已成为国家的工作重点,地铁列车可实现零排放,大力发地铁,可以大大减少燃油公交车的使用,减少汽车尾气排放,若一地铁列车从甲站由静止启动后做直线运动,先匀加速运动20s达到最高速度72km/h,再匀速运动80s,接着匀减速运动15s到达乙站停住.设列车在匀加速运动阶段牵引力为1×106N,匀速阶段牵引力的功率为6×103kW,忽略匀减速运动阶段牵引力所做的功.
(1)求甲站到乙站的距离;
(2)如果燃油公交车运行中做的功与该列车从甲站到乙站牵引力做的功相同,求公交车排放气体污染物的质量.(燃油公交车每做1J功排放气体污染物3×10﹣9kg)
一质量为M=10Kg的物体,自水平面由静止开始用一竖直向上的拉力F将其以a=0.5m/s2的加速度向上拉起。求在向上拉动的10s内,拉力F做功的功率(g取10m/s2)
质量为2kg的物体在光滑水平面上,受到水平方向的恒定拉力的作用,从静止开始经3s速度达到6m/s.
求:(1)这一过程中,拉力所做的功;(2)第3s末拉力的瞬时功率.
汽车发动机的额定功率为60kW,汽车质量为5t,汽车在水平路面上行驶时,阻力是车重的0.1倍,g取10m/s2,问:
(1)汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少?
(2)若汽车保持0.5m/s2的加速度做匀加速运动,这一过程能维持多长时间?