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)
如图所示,长 ,重 的匀质杠杆 连接在竖直墙壁的0点,在杠杆的中点 处悬挂 的重物。固定在 点的绳子跨过定滑轮,在拉力 作用下使杠杆在水平位置平衡,此时 .不计绳子重力和转动部分的摩擦,求
(1)缓慢地将杠杆从水平位置转动到竖直位置的过程中,拉力做的功;
(2)杠杆从水平位置逆时针缓慢转动多大角度后,绳子拉力开始小于 。
歼 是我国自主研制的战斗机,它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性等优异性能,该飞机最大起飞质量为 ,最大飞行高度达 ,最大航行速度达2100 ,最大载油量为 ,飞行时所受阻力的大小与速度的关系见下表:
速度 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
阻力 |
|
|
|
|
|
已知飞机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是 ,飞机使用的航空燃油的热值为 , 取10 ,求:
(1)飞机的最大起飞重力为多少牛顿?
(2)当飞机以400 的速度匀速巡航时,飞机发动机的输出功率是多少瓦?
(3)飞机发动机完全燃烧7.5 燃油放出的热量为多少焦耳?
(4)若飞机以500 的速度巡航时,发动机完全燃烧7.5 燃油,飞机飞行距离为多少?
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。
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?
如图 为一款陶瓷电煎药壶,工作电路简化为图 所示,它在工作时,有高火加热、文火萃取和小功率保温三个过程。已知正常工作时,高火加热功率为 ,文火萃取功率为 .若壶中药液的总质量为 ,且在额定电压下煎药时,药液的温度与工作时间的关系图像如图 。
(1)观察图像中高火加热过程可知:电煎药壶在前半段比后半段时间的加热效率 ,上述高火加热过程中, 药液所吸收的热量是多少?
(2)分析电路可知:当 接2,同时 时,电路处于文火萃取阶段,电路中的电阻 在工作。
(3)已知电阻 ,求 的阻值是多少?电煎药壶的额定保温功率是多少瓦?
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)
严重的雾霾天气,对国计民生已造成严重的影响,其中,汽车尾气是形成雾霾的重要污染源。城市地铁列车可实现零排放,大力发展地铁,可以大大减少燃油汽车的使用,减少汽车尾气的排放。现有一沿直线运动的地铁列车,以恒定功率 从甲站由静止开始起动,先以 的平均速度加速运动 后,再以 的速度匀速运动 ,接着关闭发动机,列车失去牵引力,以加速运动时的平均速度作减速运动,经过 后到达乙站停止。求:
(1)甲站到乙站的距离。
(2)牵引力做的功。
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。
表为一台饮水机的铭牌,其内部简化电路如图所示, 和 均为电热丝且阻值不变。
牌饮水机 |
||
额定电压 |
|
|
额定功率 |
加热 |
|
保温 |
|
|
加热效率 |
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(1)该饮水机处于加热状态时,正常工作 ,在1标准大气压下能否把 的水从 加热至沸腾?【 c 水 = 4 . 2 × 10 3 J / kg ⋅ ∘ C 】
(2)保温功率是指 断开时电路消耗的总功率。该饮水机正常保温时, 实际消耗的电功率是多少?
某人站在水平高台上用如图所示的滑轮组提升重物,不计绳重和摩擦。第一次他匀速提升重物 时,人竖直向上拉绳的力为 ,人对高台的压强为 ;第二次他匀速提升另一重物 时,人竖直向上拉绳的力为 ,人对高台的压强为 .两次物体匀速上升的速度均为 ,人的重力 ,且 .求:
(1)若人的双脚与高台的总接触面积为 ,当人站在高台上没有拉绳时,人对高台的压强;
(2)第一次提升重物时,克服物体重力做功的功率;
(3)第二次提升重物时,滑轮组的机械效率。
图甲是某新型太阳能汽车,该汽车的动力完全由安装在车顶的电池板收集的太阳能提供。汽车(包括司乘人员)的质量为 ,接收太阳能电池板的面积为 ,在水平路面上以恒定功率做直线运动的 图象如图乙(取 。
(1)如汽车匀速行驶过程中所受阻力大小为车重的0.02倍,则汽车牵引力为多大?
(2)求汽车在 内牵引力做的功。
(3)若汽车吸收的太阳能转化为机械能的效率为 ,则太阳光照射到地面单位面积上的辐射功率为多少?
如图所示,图甲是使用滑轮组从水中打捞一正方体物体的简化示意图,在打捞过程中物体始终以 的速度匀速竖直上升,物体未露出水面前滑轮组的机械效率为 ,图乙是打捞过程中拉力 随时间 变化的图像。(不计绳重,忽略摩擦和水的阻力, 取 求:
(1)物体的边长;
(2)物体浸没在水中时受到的浮力;
(3)物体的重力。