电动汽车以蓄电池为驱动能源,汽车运动时,蓄电池为车上的电动机供电,电动机为汽车提供动力。某辆电动汽车的总质量(含驾驶员)为2.5×103kg,汽车车身长3.5m。当它在水平路面以某一速度v匀速行驶时,电动机工作电流为50A,工作电压为400V,电动机电功率转换为汽车前进的机械功率的效率为75%,汽车所受阻力为汽车重力的0.03倍.(g取10N/kg)。
(1)求电动汽车匀速前进的速度v多大?
(2)若汽车以10m/s的速度通过9.5 m长的桥梁,求汽车通过桥梁的时间。
“十一”假期,小明一家驱车外出旅游,如图。当汽车以108km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶时,汽车受到的阻力是整车重的0.08倍,效率为40%。已知汽车整车质量为1375kg,油箱加了25L汽油。(汽油热值q=3.3×107J/L)
(1)油箱里的汽油完全燃烧释放的热量为多少?
(2)用完油箱中的汽油,汽车最多能做多少有用功?
(3)该车最多可以匀速直线行驶多远的路程?
电动自行车已成为大众化的一种交通工具,小乔对家里的电动自行车进行了测试,他骑车在平直的路面上由静止开始运动,获得如图所示的速度v和牵引力F随时间t变化的关系图象.已知匀速行驶时,电动机输入电压48V,输入电流5A,由图可知,7~12s电动自行车受到的摩擦力为 N; 电动自行车匀速行驶时,电能转化为机械能的效率为 %.
如图所示.工人用240牛的拉力拉绳使水中的小船匀速靠岸,用10分钟将绳子拉下60米,已知小船重1.8×104牛,小船行进中受到的阻力是它所受重力的0.01倍,求:
(1)小船受到的浮力 (2)工人拉绳时做功的功率; (3)此装置的机械效率.
如图所示,工人站在水平工作台D上使用滑轮组提升重物M,滑轮A、B的质量均为3kg,滑轮C的质量与A、B不同,工人的质量为57kg。该工人利用滑轮组匀速提升重物M时,对绳端的拉力为F1,功率为P,滑轮A对工作台向下的拉力为FA,工人对工作台的压强为p1;若重物M浸没于水中,该工人利用滑轮组匀速提升水中的重物M,在M出水面之前,工人对工作台的压强为p2,滑轮组的机械效率为η,重物M在水中上升的速度为0.5m/s。已知重物M的质量为120kg,密度为2×103kg/m3,上升的速度始终为0.5m/s,p1:p2=16:11。(不计绳重、滑轮轴摩擦及水的阻力,g取10N/kg)求:
(1)重物M浸没在水中时所受的浮力F浮;
(2)重物M在空中被匀速提升时,滑轮A对工作台向下的拉力FA和绳端拉力F1的功率P;
(3)重物M在水中被匀速提升时,滑轮组的机械效率η(结果保留一位小数)。
用如图所示的滑轮组在5s内将静止在水平地面上质量m=40kg,底面积S=1m2的物体匀速竖直提升3m,所用拉力F=250N,问:(g=10N/kg)
(1)提升前,物体静止在水平地面上时对地面的压强是多大?
(2)滑轮组提升物体过程中做的有用功是多少?
(3)拉开力F的功率是多少?
(4)滑轮组的机械效率是多少?
2013年12月14日中国造的“玉兔号”月球车成功降落于月球上。月球车质量140千克,以太阳能为能源,能够耐受月球表面真空、强辐射、摄氏零下180度到零上150度极限温度等极端环境。月球车具备20度爬坡、20厘米越障能力,并配备有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达、粒子激发X射线谱仪等科学探测仪器。月球的吸引力是地球的六分之一,每个车轮与月球表面接触面积为50cm2,表面土壤非常松软,凹凸不平,有石块、有陨石坑,还有陡峭的高坡。在这种环境中,月球车既不能打滑,更不能翻车。
目前已在月球上度过了3个月,超出了设计寿命。它现在处于月夜休眠期,人们期待其接下来继续优秀的月面探险表现,同时也牵挂着它的安危。(g=10N/kg)
(1)假设你是一名航天员,驾驶飞船登上月球.如果你手边有一只灵敏电流表、一根直导体和导线若干,想探测月球表面附近是否有磁场,下列方案中合理的是( )
A.直接将电流表置于月球表面附近,若电流表的示数为零,可判断月球表面无磁场
B. 用导线将电流表、直导体连接起来,使直导体在月球表面附近沿某一方向运动时,若电流表的示数为零,则可判断月球表面附近无磁场
C.用导线将电流表、直导体连成闭合回路,使直导体在月球表面附近沿某一方向运动时,若电流表的示数为零,则可判断月球表面无磁场
D. 用导线将电流表、直导体连成闭合回路,使直导体在月球表面附近沿各个方向运动时,若发现电流表的示数有时不为零,则可判断月球表面附近有磁场
(2)月球车的动力装置一般选用电动机而不是内燃机,请你说说为什么?
(3)某中学的几个航天迷设计了一个月球车的模型,其中电路部分选用12 V的蓄电池作电源,额定电压均为6 V的电动机和灯泡分别用作动力装置和照明光源.设计的电路如图所示,请你说出其电路设计中不科学的地方.(要求说出两点)
(4)如图所示,当月球平稳地行走在月球上时,求月球车对月球表面的压强。
(5)报道,我国某科研单位研究制的太阳能月球车(研制过程的样品),它上面的太阳能接收板的有效面积为S=4m2,太阳晴朗且接收板对着太阳时,每平方米面积上能接收到太阳的功率为P0=1kW,太阳能电池产生的电压为U=120V,可供电动机正常工作的电流为I=8A.那在电动机正常工作时,太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多大?
(6)如果上述月球车中的电动机正常工作时,将电能转化为机械能的效率是75%,且该车沿水平路面匀速直线行驶时所获得的牵引力是180N,则该车匀速行驶时的速度是多大?
在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,某组同学用同样的滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组,实验测得的数据如下表所示.
次数 |
物体的重力 G/N |
提升高度 h/m |
拉力 F/N |
绳端移动的距离s/m |
机械效率 η |
1 |
2 |
0.1 |
1 |
0.3 |
66.7% |
2 |
3 |
0.1 |
1.4 |
0.3 |
71.4% |
3 |
4 |
0.1 |
1.8 |
0.3 |
74.1% |
4 |
2 |
0.1 |
1.5 |
0.2 |
|
⑴表格内的第4次实验中应补充的数据是____(结果精确到0.1%).这次数据是用图中___(填“甲”或“乙”)所示的滑轮组测得的.
⑵分析比较第1、2、3次实验数据可以判定,若要增大滑轮组的机械效率,应该_______.在第1次实验中,当拉着物体以0.1m/s的速度匀速上升时,拉力F的功率为____W.
⑶某同学认为,使用相同的滑轮所组成的滑轮组提升同一个重物时,越省力的滑轮组其机械效率越大,他的想法正确吗?___________。请你利用补充完整后的表格中的数据说明你的判断依据:___________________________________________________.
某工人利用滑轮组在20s内将3000N的物体匀速提高4m,已知这个滑轮组的机械效率是80%,求:
(1)这名工人所做的总功是多少J?
(2)他所做的额外功是多少J?
(3)他的输出功率是多少W?
小聪利用斜面进行如下的实验。
(1)图中的数据是在测量斜面机械效率时得到的,由此可知此时斜面的机械效率η=______。
(2)为了进一步探究斜面的特点,小聪接着做了三次实验,实验数据如下表。
①分析表中数据可知,沿斜面向上匀速拉动同一物体时,斜面倾斜角度越大,机械效率越_________,拉力越_________。
②由表中第2次数据可知,此过程中铁块与斜面之间的摩擦力为______N。
小强同学利用如图甲所示的滑轮组将货物运送到楼上,不计绳子重和摩擦,如果所送货物重G从20N开始逐渐增加,每次均匀拉动绳子,且提升同样的高度,图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的重力的增加而变化的图象,当货物重G为20N时,滑轮组的机械效率是 ,动滑轮的重是 N;当货物重G为180N时,滑轮组的机械效率是 .
用如图所示的滑轮组提升水中的物体M,物体M高为3m,底面积为0.02m2,密度为4.5×103kg/m3。物体M完全在水面下以0.2m/s速度匀速竖直上升的过程中,电动机加在绳子自由端的拉力为F,拉力F做功的功率为ρ,滑轮组的机械效率为η。已知电动机的输出功率为480W恒定不变,g取10N/kg,绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均可忽略不计。求:
(1)物体M完全在水面下时的浮力;
(2)物体M完全在水面下时滑轮组的机械效率η。
(要求:画出受力分析图)
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?
电动自行车已成为大众化的一种交通工具,小明对家里的电动自行车进行了测试.他骑车在平直的路面上由静止开始运动,获得如图所示的速度v和牵引力F随时间t变化的关系图像.已知匀速行驶时,电动机输入电压48V,输入电流5A.由图可知7至12s内电动自行车受到的摩擦力为 N;电动自行车匀速行驶时,机械效率为 %.
某学习小组用几个相同的滑轮来探究定滑轮、动滑轮和滑轮组的机械效率,实验装置如图所示.他们将测得的钩码重G、拉力F、钩码上升的高度h、测力计移动的距离s,并将计算出的有用功W有用、总功W总和机械效率η数据一并记入表:
次序 |
G/N |
F/N |
h/m |
s/m |
W有用/J |
W总/J |
η |
1 |
2 |
2.1 |
0.1 |
0.1 |
0.2 |
0.21 |
95.2% |
2 |
2 |
1.2 |
0.1 |
0.2 |
0.2 |
0.24 |
83.3% |
3 |
2 |
0.9 |
0.1 |
0.3 |
0.2 |
0.27 |
★ |
(1)表格中数据★= ;
(2)第1次实验中,拉力F与提升物体的重力不等,主要原因是 ;
(3)比较实验1、2,第2次的机械效率较低,主要原因是 ;
(4)比较实验2、3,这两次实验机械效率不同的主要因素是 ;
(5)在实验3的装置下再加挂一只相同的钩码,装置的机械效率将 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)