如图所示,在上端开口的圆柱形容器中盛有适量水,水中放置一圆柱体,圆柱体高 ,密度 ,其上表面距水面 ,容器与圆柱体的横截面积分别为 ,和 ,现将绳以 的速度竖直向上匀速提升圆柱体,直至离开水面,已知水的密度 , 取 ,水的阻力忽略不计。
(1)在圆柱体从开始运动到上表面刚露出水面过程中,求绳拉力对圆柱体做的功;
(2)在圆柱体上表面刚露出水面到其底面离开水面过程中,求绳的拉力随时间变化关系式;
(3)在给出的坐标纸上画出(2)中绳的拉力的功率 随时间变化的图象。
现代城市人口密度越来越大,交通越来越拥堵。易步车(如图甲)以其体积小巧,结构简洁和驱动安全等优点,成为短途出行的理想交通工具。某品牌易步车的部分参数如下表所示。质量为 的雯雯从家骑行该品牌易步车上学(如图乙),以最大速度匀速行驶 到达学校,行驶中易步车所受阻力为人和车总重的0.1倍,设该过程中电机始终以额定功率工作。(取 。求:
电池 |
锂电池 |
电机额定功率 |
|
最大速度 |
|
单轮胎触地面积 |
|
轮胎个数 |
2 |
车身自重 |
|
(1)雯雯的家到学校的距离。
(2)雯雯在水平路面上骑易步车时,车对地面的压强。
(3)雯雯上学过程中,易步车电机的效率。
科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路(设环境温度不高于 ,由工作电路和控制电路组成。工作电路中的电热器上标有“ ”的字样;控制电路电源电压 ,热敏电阻 作为感应器探测水温,置于恒温水箱内,其阻值随温度变化的关系如图乙所示, 为滑动变阻器。闭合开关 ,电磁铁产生的吸引力 与控制电路中电流 的关系如图丙所示,衔接只有在不小于 吸引力的作用下才能被吸下,工作电路断开(不计继电器线圈的电阻, 。求:
(1)电热器正常工作时的电阻;
(2)电热器正常工作时,给恒温箱中 的水加热,已知电热器的加热效率为 ,当水温由 升高到 时,电热器的加热时间;
(3)为了把温度控制在 左右,设定在水温低于 时自动加热,在水温达到 时停止加热,求此时滑动变阻器 消耗的电功率。
有一只电热水壶,其铭牌上标有“ ”的字样,不考虑温度对电阻的影响,水的比热容 , 取 。求:
(1)它正常工作时通过电阻丝的电流有多大?
(2)它正常工作时电阻丝的电阻有多大?
(3)当实际电压为 时,该电热水壶的效率为 ,在一标准大气压下将壶内 的水由 加热至沸腾,需要加热多少分钟?
空气炸锅,因其烹制食物脂防含量低,美味酥脆,无油烟味,深受广大市民青睐。如图甲所示,为某品牌空气炸锅,其发热元件为两个电阻。 , .额定工作电压为 ,内部电路可简化为图乙所示电路,当开关 闭合,开关 接 端时为高温挡;开关 闭合,开关 断开时为中温挡。
(1)中温挡正常工作时,求流过电阻 的电流。
(2)高温挡正常工作时,求电阻 、 消耗的总功率。
(3)若用此空气炸锅加工薯条,原料薯条温度为 ,炸熟至少需要达到 ,求一次炸熟 薯条需要吸收的热量。 取
(4)若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制,空气炸锅电能转化为热能效率为 ,求烹制一次薯条需要的时间。
图甲是海上打捞平台装置示意图,使用电动机和滑轮组将实心物体 从海底竖直向上始终以 的速度匀速吊起,图乙是物体 所受拉力 随时间 变化的图象(不计摩擦、水的阻力及绳重,忽略动滑轮受到的浮力, . 。请解答下列问题:
(1)物体 的体积是多少?
(2)物体 完全浸没在水中时滑轮组的机械效率为 ,当物体 完全离开水面后,滑轮组的机械效率是多少?
(3)当物体 完全离开水面后,电动机两端电压为 ,通过的电流为 ,电动机线圈的电阻为多少?(不计电动机内部摩擦)
如图所示,水平桌面上放置一圆柱形容器,其内底面积为 ,容器侧面靠近底部的位置有一个由阀门 控制的出水口,物体 是边长为 的正方体,用不可伸长的轻质细线悬挂放入水中静止,此时有 的体积露出水面,细线受到的拉力为 ,容器中水深为 。已知,细线能承受的最大拉力为 ,细线断裂后物体 下落过程不翻转,物体 不吸水, 取 。
(1)求物体 的密度;
(2)打开阀门 ,使水缓慢流出,问放出大于多少 水时细线刚好断裂?
(3)细线断裂后立即关闭阀门 ,关闭阀门 时水流损失不计,物体 下落到容器底部稳定后,求水对容器底部的压强;
(4)从细线断裂到物体 下落到容器底部的过程中,求重力对物体 所做的功。
多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能,深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。 , ,
(1)开关 、 处于什么状态,养生壶为高温挡,说明判断依据;
(2)求 的阻值;
项目 |
参数 |
电源电压 |
220 |
低温挡功率 |
275 |
中温挡功率 |
550 |
高温挡功率 |
1100 |
容积 |
1 |
(3)养生壶处于低温挡工作时,求电路中的电流大小;
(4)在标准大气压下,使用高温挡将初温是 的一壶水烧开,若养生壶高温挡加热效率为 ,求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。
图甲是一家用电暖器,有“低温”,“中温”,“高温”三挡,铭牌见下表 “高温”挡功率空出),图乙为其简化的电路原理图, 是自我保护开关,电暖器跌倒时, 自动断开,切断电源,保证安全,闭合 为“低温”挡。请完成下列问题:
牌电暖器 |
||
额定电压 |
|
|
额定功率 |
低温挡 |
|
中温挡 |
|
|
高温挡 |
||
频率 |
|
(1)“低温”挡正常工作时的电阻是多少?
(2)“高温”挡正常工作时的总电流是多少?
(3)若某房间内空气质量为 ,空气温度为 ,设定空气的比热容为 且保持不变,用该电暖器的“高温”挡正常工作20分钟,放出热量的 被房间内的空气吸收,那么可使此房间的空气温度升高多少 ?
图甲为小阳家的电热水瓶,图乙是其电路原理图, 和 为阻值不变的电热丝, , , 为温控开关,可以实现“加热”和“保温”态的转换。为了测量电热水瓶的实际电功率,小阳找来了一块标有“ ”字样的电能表,在电热水瓶中加入 温度为 的水后,把它单独通过电能表接入家庭电路中,将水加热到 ,用了 。小阳根据电能表的参数和转盘转数,计算出电热水瓶的实际电功率为 (水的比热容 。
求:(1)水吸收的热量是多少?
(2)电热水瓶正常工作时保温功率是多少?
(3)在给水加热的过程中,电能表的转盘转了多少转?
(4)电热水瓶的加热效率是多少?
养生壶是一种用于养生保健的烹饮容器,采用新型电加热材料,通电后产生热量把壶内的水加热。如图是某款养生壶及其铭牌,求:
(1)养生壶正常工作时的电阻;
(2)若正常工作时,养生壶加热效率为 ,将 水从 加热到 需要多长时间;【 c 水 = 4 . 2 × 10 3 J / kg ⋅ ∘ C} 】
(3)用电高峰期,家中只有液晶电视机和养生壶工作时,养生壶将 水从 加热到 ,实际用时 ,通过电能表测得此过程共耗电 ,此时养生壶两端的电压和通过液晶电视机的电流多大。(设养生壶的电阻和加热效率不变)。
型号 |
|
额定电压 |
|
频率 |
|
额定功率 |
|
容量 |
|
如图所示是某型起吊装置示意图。在某次打捞过程中,使用该装置将质量为 的水中物体 在 的时间内匀速竖直吊起 高(物体 未露出水面),电动机工作电压为 ,工作电流为 ,电动机对钢绳的拉力 为 ,滑轮组的机械效率为 ,已知水的密度为 .求:
电动机在 内消耗的电能;
(2)钢绳拉力 在 内做的功;
(3)物体 所受拉力 的大小;
(4)物体 的密度。
江汉平原,雨量充沛。甲地有一小型水电站,每分钟有 的水从高处流下冲击水轮机的叶轮,带动发电机发电,供乙地使用,水轮机与上游水位的落差为 。甲、乙两地相距 ,两地间沿直线架设了两条输电线,已知每条输电线每千米的电阻为 .为预防灾情发生,工作人员用简易无人机(只能水平或竖直飞行)进行实时监测。该机有 、 两个电动机,它们消耗的电能都由锂电池提供。其中 电动机带动顶部的螺旋桨工作,提供升力; 电动机带动尾部的螺旋桨工作,提供水平推力。无人机飞行时的阻力 与飞行速度 的关系为 .该机的部分参数见表格。
质量 |
1.25 |
锂电池的电压 |
29.4 |
锂电池的容量 |
|
最大飞行速度 |
5 |
电动机消耗的最大功率 |
80 |
电动机消耗的最大功率 |
40 |
(1)若水的机械能有 转化为电能,求水电站的发电功率。
(2)现输电线在某处发生短路,为确定短路位置,检修员在甲地利用如图所示的电路进行测量。当电压表的示数为 时,电流表的示数为 .短路位置离甲地的距离是多少米?
(3)当无人机保持一定高度以最大速度沿直线飞行时, 电动机消耗的功率最大。求此时 电动机的效率。(不计电动机到螺旋桨传动过程中的能量损耗)
如图甲为塔式起重机简易示意图,塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装。(动滑轮重、绳重及摩擦均不计, 取10牛 千克)
(1)为保持平衡,起重臂的长度越长的塔式起重机,配备的平衡重的质量应越 。
(2)图乙为起重机钢丝绳穿绳简化示意图,滑轮 的作用是 。若钢丝绳能承受的最大拉力为 牛,则能吊起货物的质量不能超过多少千克?
(3)若将重为 牛的货物由地面沿竖直方向匀速提升30米,再沿水平方向移动20米,则此过程中克服货物重力做功多少焦?
(4)若该起升电动机的效率为 ,将重为 牛的货物提升到30米的高度,用时50秒,则该起升电动机的实际功率是多少瓦?
桥式起重机在工业生产上有广泛应用。如图是某桥式起重机的示意图,水平横梁 架在轨道 和 上,电动机 可沿横梁左右移动。横梁、电动机、挂钩、滑轮、钢索、导线的质量以及滑轮上的摩擦均不计。
(1)电动机通过滑轮组,将质量为600千克的零件,以0.4米 秒的速度匀速吊高4米。求:电动机对零件做的功为多少焦?电动机的功率至少为多少瓦? 取10牛 千克)
(2)已知横梁长度为 ,零件质量为 ,电动机吊着零件从 点出发并开始计时,以水平速度 匀速运动到 点,横梁对轨道 的压力 与时间 的关系式为: 。