举世瞩目的港珠澳大桥于2018年10月24日正式通车,是集桥、岛、隧道于一体的跨海桥梁。图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图,若使用柴油机和滑轮组将高 的实心长方体 从海底以 的速度匀速吊出海面;图乙是物体 所受拉力 随时间 变化的图象。 , 取 ,不计摩擦、水的阻力及绳重)。求:
(1)物体 的密度。
(2)当物体 在计时起点的位置时,上表面受到海水的压力。
(3)物体 露出水面前,柴油机对绳的拉力 做的功 随时间 的变化图象,如图丙,求此过程滑轮组的机械效率。
在通讯线路的抢修现场,起重机正将一箱箱设备吊装到3m高的施工台上.其中起重臂下的钢绳是绕在一个动滑轮上的.若每箱设备均重4000N,施工台距离地面的高度为3m.如果起重机沿竖直方向匀速提升一箱设备时,动滑轮上每段钢绳的拉力为2500N,在忽略钢绳重和摩擦的情况下.
(1)动滑轮在提升这箱设备时的机械效率是多大?
(2)在安全操作的前提下,为了节省时间,加快施工进度,起重机同时将两箱设备以0.1m/s的速度匀速提升到施工台.求这种情况下,动滑轮上钢绳自由端拉力的功率为多大?
如图甲是中国自主研制的首列永磁动力单轨列车,其亮点是列车可以小角度转弯,安装有高压细水雾灭火系统和制动发电装置。
(1)当列车转弯时,水平轮胎发生形变,起到导向和稳定作用。如图乙是轮胎与接触面的平面图,请在图乙中画出轮胎对接触面压力的示意图。
(2)当高压细水雾系统中水枪工作时,水对喷孔的压强p=10MPa,水雾喷出的速度v≥10m/s,若喷孔的总面积S=5×10﹣5m2,则水枪的功率至少为多少瓦?(不计大气压强)
(3)列车制动减速的过程中,机械能转化为电能和内能。当列车在平直轨道上制动减速时,电能W1与内能W2之比为9:16,如图丙是机械能的变化量△W与速度变化量△v的关系图象。若列车从72km/h开始减速,转化的电能可供总功率为1000W的照明灯正当发光1h,则列车的速度将会减小到多少千米/时?
我国自主研制的第三代常规动力潜艇(如图所示),它具备先进的通讯设备、武器系统、导航系统、水声对抗、隐蔽性强,噪声低、安全可靠等优异性能,主要技术参数如表:
排水量 |
水上2250吨,水下3000吨 |
最大潜深度 |
300m |
最航速 |
水上30km/h,水下36km/h |
最大输出功率(水下) |
3000kW |
求:(海水的密度近似为1.0×10 3kg/m 3,g=10N/kg)
(1)因训练任务需要潜艇在水上航行,此时露出水面的体积为多大?
(2)潜艇下潜到200m深处时,潜艇上一个面积是400cm 2的观察窗口受到海水的压力为多大?
(3)潜艇在水下执行巡航任务,以最大航速匀速行驶5h的路程为多少?若潜艇发动机以最大输出功率工作时螺旋桨推进器效率为80%,潜艇以最大航行驶时受到水的平均阻力f为多大?
荣威e950插电式混合动力汽车于今年3月正式上市,百公里平均油耗约1.7升。它有两种动力系统,汽车加速,汽油机提供的动力不足时,蓄电池的电能转化为动能,使汽车加速更快;汽车减速,汽车动能转化为电能,由蓄电池贮存起来,减少能量的消耗。两种动力系统也可独立工作,只有汽油机工作时,与一般的汽车不同:只使用电力时,由电动机提供动力。如表是国产某混合动力汽车蓄电池的铭牌,其中电池容量是蓄电池贮存的最大电能(储存电能的本领是表示电池容量的另一方式),该汽车匀速行驶时受到的阻力为1440N,求:
(1)在家庭电路中对放电完毕的蓄电池充满电要多长时间?
(2)该汽车匀速行驶100km过程中牵引力做的功为多少?
(3)蓄电池充满电后,仅由电动机提供动力,电能转化为机械能的效率为80%,汽车匀速持续行驶的最大距离是多少km?
(4)假设汽车受到的阻力不变,仅由汽油机提供动力,汽油的热值为5.0×107J/L(即焦耳/升),汽油机的效率为24%,汽车匀速行驶100km的油耗是多少升。
电池容量 |
44kW•h |
充电电压 |
220V |
充电电流 |
20A |
输出电压 |
150V |
小明同学家住楼上,最近正在装修房子,需要搬运装修材料,但有些材料由于楼道
过窄不方便搬运,于是小明建议采用如下图所示的滑轮组,这样站在地上就可以把
材料运上楼。若某次搬运的材料重765N,被提升的高度为l0m,所用时间为30。,
人所用的拉力为450N,求:
(1)请你帮助小明画出滑轮组的绕线示意图。
(2)提升材料时,手拉绳端的平均速度是多少?
(3)在提升材料时,拉力的功率是多少?
(4)该滑轮组的机械效率是多少?
(5)不计摩擦和绳重,若增加材料的重力,该滑轮组的机械效率将如何变化?(只需写出结论即可)
如图是某品牌饮水机的简化电路图,该饮水机有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关S0自动控制),下表是它的有关参数。已知C水=4.2×103J/(kg•℃),ρ水=1.0×103kg/m3。
电热饮水机 型号:XL﹣LS2017 储水罐容积:1L 额定电压:220V 额定加热功率:1000W 额定保温功率:100W 额定频率:50Hz |
(1)S0闭合时饮水机处于什么状态,此时电路中电流是多大?
(2)该饮水机在额定电压下,将装满储水罐的水从50℃加热至沸腾(当时气压为标准大气压),用时300s,求饮水机的加热效率。
(3)若实际电压为200V,饮水机的加热效率保持不变,将装满储水罐的水从50℃加热至沸腾(当时大气压为标准大气压),需用时多少秒。
如图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图,使用电动机和滑轮组(图中未画出)将实心长方体A从江底竖直方向匀速吊起,图乙是钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图象。A完全离开水面后,电动机对绳的拉力F大小为1×104N.滑轮组的机械效率为75%.已知A的重力为3×104N,A上升的速度始终为0.1m/s。(不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重,不考虑风浪、水流等因素的影响)求:
(1)长方体A未露出水面时受到的浮力;
(2)长方体A的体积;
(3)长方体A的密度;
(4)长方体A完全离开水面后,在上升过程中F的功率。
2015年3月9日,全球最大太阳能飞机“阳光动力2号”(如图所示)从阿联酋首都阿布扎比起程,开始环球飞行。将用时四到五个月穿越海洋陆地,完成人类史上首次太阳能环球飞行计划。“阳光动力2号”的机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料。它的翼展达到 ,比波音 型的翼展还要宽 ;机长 ,接近一个篮球场的长度;而质量仅有 ,跟一辆中型轿车相差无几。它的起飞速度为 ,最大速度约 。“阳光动力2号”的机翼、机身和水平尾翼上共贴敷了17248片 厚的单晶硅薄膜太阳能电池。这些电池可以产生最大 的功率,这些电力可以输出给四台单台功率 的电动机带动四扇 直径的双叶螺旋桨给飞机提供动力。“阳光动力2号”白天会爬升到 的高度以避开气流并最大化利用太阳能,此时的温度急剧升高,而夜晚则半滑翔飞行,逐渐降低到 高度,其速度并不大,因此夜里对能源的需求也大大减少。
(1)“阳光动力2号”的机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料。“极轻”的物理含义是 。
(2)“阳光动力2号”吸收 能转化为电能,电能转化为飞机需要的其他形式能。
(3)在狭小的机舱内,两名瑞士飞行员将轮流驾驶,每次连续飞行5个昼夜,速度按 计算,每次连续飞行的距离是 。
(4)阳光动力2号从夜晚航行转为白天航行过程中,飞机的重力势能逐渐 。
随着人们网上购物量的剧增,一种充电机器人当起了快件投递员。已知机器人携带快件满载时总重G=13500N,以10m/s的速度匀速直线行驶时,所受平均阻力f为0.03G。
(1)求机器人匀速直线行驶过程中的功率;
(2)假设给机器人提供1度的电能,可供其匀速直线行驶8km,求机器人工作时的效率;
(3)机器人靠摄像头来识别道路,为防止镜头上雾,需贴一张电热膜,电路如图所示。已知电热膜的额定电压22V,额定功率4.84W.为满足不同季节使用的需要,还可以通过调节滑动变阻器R,使电热膜的功率在额定功率的25%~100%之间变化,请求出R的最大阻值。
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?
阅读短文,回答问题。
智能洁具
智能洁具(智能马桶、全自动洗碗机、智能浴缸等),具有温水洗净、暖风烘干、杀菌等功能,已进入百姓家庭。
某智能洁具为确保安全,插头带漏电保护装置,工作原理如图甲,连接洁具的火线与零线穿过环形铁芯,正常工作时,两线中的电流相等;若火线与零线中的电流不等,绕在铁芯上的线圈会产生电流,经放大后通过电磁铁吸起铁质开关 切断电源。
这种洁具装有红外线感应装置,当人靠近时,感应装置自动升起洁具盖子;启动洗净功能,加热器将水快速加热至温控装置预设的温度,水泵喷水实施清洗,喷水杆采用纳米银(直径为纳米级的银单质)材料,杀菌效果好;清洗结束,暖风烘干机自动开启烘干功能。表一为该洁具的部分参数,表二为水泵的性能测试参数(表中流量指单位时间内水泵抽送水的体积;扬程指水泵能将水提升的高度)。
表一
额定电压 |
|
清洗喷水量 |
|
烘干机额定功率 |
|
加热器额定功率 |
|
表二
流量 |
0.5 |
0.6 |
0.8 |
1.0 |
1.2 |
扬程 |
1.25 |
1.80 |
5.00 |
7.20 |
(1)该智能洁具应选用 线插头。当图甲电磁铁线圈中电流从 流向 时,电磁铁下端是 极。
(2)下列说法正确的是 。
.红外线感应装置利用超声波进行工作
.暖风烘干是靠增大面积来加快水的汽化
.纳米银是银分子,喷水杆材料具有良好的导电性
.漏电保护装置内的火线与零线短路时,开关 不会被吸起
(3)洁具正常工作,按最大喷水量用设定为 的温水清洗,加热器的效率为 ;清洗结束,暖风烘干机工作 ,消耗的电能会使标有“ ”的电能表指示灯闪烁 次。 水的比热容 ,室温为
(4)分析表二数据可得,当该水泵的流量为 时,其扬程为 ;当水泵的流量为 时,输出的水达到对应的扬程,此过程中水泵克服水重力做功的功率 . 取
(5)图乙为洁具的温控装置原理图。 是滑动变阻器, 是热敏电阻,其阻值随温度升高而减小。当 两端电压 增大到一定值时,控制电路将切断加热电路实现对水温的控制。
①适当 (填“增大”或“减小” 电源电压,可使控制水温的预设值升高;
②电源电压设定为 ,当 接入电路的阻值为 时, 的电功率为 ,此时加热电路恰好被切断。若预设的水温相对较高,则控制电压 是 。
如图甲、乙所示,物体 先后浸没在水和浓盐水中 ,用同一滑轮组从两种液体中将物体 匀速提出水面,拉力 和 随时间 变化的图像如图丙所示。不计绳重、摩擦及水的阻力,物体 不吸水、不沾水, 。
(1)图丙中 (选填" "" " 曲线表示拉力 随时间 变化的图像。
(2)求物体 浸没在水中受到的浮力。
(3)如果物体 浸没在水中滑轮组的机械效率为 ,完全拉出水面滑轮组的机械效率为 ,浸没在浓盐水中滑轮组的机械效率为 ,已知 , ,求物体 浸没在盐水中的浮力。
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: 。