细线断裂后,物体A下落到容器底部稳定后,液面上升的高度: △h上升=
=
=0.025m,
物体A下落到容器底部稳定后水深:
h水=h﹣△h下降+△h上升=0.18m﹣0.03m+0.025m=0.175m, 此时水对容器底部的压强: p=ρ
水
gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.175m=1.75×103Pa;
(3)物体全部浸没时受到的浮力: F浮″=ρ
水
gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N,
物体A从全部浸没于水面之下时至恰好沉到圆柱形容器底部的过程中受到的合力:
F合=G﹣F浮″=20N﹣10N=10N, 物体A的质量: m==
=2kg,
由牛顿第二定律可得,该过程中的加速度: a=
=
=5m/s2。
答:(1)从细线断裂到物体A下落到容器底部的过程中,重力对物体A所做的功为2J;
(2)物体A下落到容器底部稳定后,水对容器底部的压强为1.75×103Pa; (3)物体A从全部浸没于水面之下时至恰好沉到圆柱形容器底部的过程中加速度为5m/s2。
4.(2019黄石,21)圆柱形容器内有未知液体,一个边长为10cm的实心正方体金属块,用绳子系住,静止在容器底部,此时容器底部液体压强为6400Pa,液面距底部高度h为40cm,如图所示,用力竖直向上以2cm/s的速度匀速提起金属块。(g取10N/kg不计液体阻力) (1)未知液体的密度?
(2)金属块未露出液面前,金属块所受浮力。
(3)若金属块重66N,在匀速提升5s过程中拉力所做的功。
解:(1)由p=ρgh可得,未知液体的密度ρ=103kg/m3;
(2)正方体金属块边长V=10cm×10cm×10cm=1000cm3=1×10﹣3m3, 金属块未露出液面前,V排=V=1×10﹣3m3,
金属块所受浮力F浮=ρgV排=1.6×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=16N; (3)匀速提升5s上升的高度h′=vt=2cm/s×5s=10cm=0.1m, 因10cm<40cm,所以可知金属块仍然浸没在液体中, 绳子的拉力:F=G﹣F浮=66N﹣16N=50N, 拉力所做的功W=Fh′=50N×0.1m=5J。 答:(1)未知液体的密度为1.6×103kg/m3; (2)金属块未露出液面前,金属块所受浮力为16N。
(3)若金属块重66N,在匀速提升5s过程中拉力所做的功为5J。
5.(2019孝感,16)一辆厢式小货车某次运货,满载后总质量是5.0×103kg,在平直的公路上匀速行驶100km,耗油10kg,货车受到的阻力是总重力的0.05倍,发动机的牵引功率是50kW(油的热值是5.0×107J/kg,g=10N/kg),求: (1)货车受到的牵引力; (2)货车匀速行驶的速度; (3)货车发动机的效率。 解:(1)货车受到的重力:
G=mg=5.0×103kg×10N/kg=5.0×104N, 货车做匀速运动,所以货车受的牵引力: F=f=0.05G=0.05×5.0×104N=2500N; (2)由P=Fv得,货车匀速行驶的速度: v==
=20m/s;
=
=1.6×
(3)牵引力做的功:
W=Fs=2500N×1×105m=2.5×108J, 燃油燃烧放出的总能量:
Q=mq=10kg×5.0×107J/kg=5.0×108J, 货车发动机的效率: η=×100%=
×100%=50%。
答:(1)货车受到的牵引力为2500N; (2)货车匀速行驶的速度为20m/s; (3)货车发动机的效率为50%。
6.(2019绵阳,22)为减少碳排放,国家鼓励发展电动车。综合续航里程是电动车性能的重要指标,我国目前测试综合续航里程的标准是:电动车充满电后,重复以下一套循环,将电能耗尽后实际行驶的里程就是综合续航里程。一套循环:由4个市区工况与1个市郊工况组成。市区工况是模拟在市区速度较低的情况,每1个市区工况平均时速18km/h,行驶时间200s;市郊工况是模拟交通畅通的情况,每1个市郊工况平均时速64.8km/h,行驶时间400s。
国产某型号的电动汽车有四个相同的轮胎,空载整车质量2400kg,在水平地面上时每个轮胎与地面的接触面积是0.06m2,使用的液冷恒温电池包充满电后蓄电池电能是70kW·h。
某次测试,在市区工况行驶过程中,电动汽车平均牵引力大小是480N,在市郊工况行驶过程中,电动汽车平均牵引力大小是600N,测得的综合续航里程是336km。g 取10N/kg。求: (1)空载时轮胎对地面的压强。
(2)本次测试中,完成1个市区工况,电动汽车牵引力做的功。
(3)本次测试中,完成一套循环,电动汽车平均消耗多少kW·h的电能。 解:(1)空载时整车对水平地面的压力为F=G车=m车g=2400kg×10N/kg=24000N,则轮胎对地面的压强为p=
24000NF==1×105Pa。 2S0.06m?4(2)完成1个市区工况,v1=18km/h=5m/s,t1=200s,行驶的路程为s1=v1t1==5m/s×200s=1000m。牵引力大小F牵=480N,则电动汽车牵引力做的功为W= F牵s1=480N
×1000m=4.8×105J。
(3)完成1个市郊工况,v2=64.8km/h=18m/s,t2=400s,行驶的路程为
s2=v2t2==18m/s×400s=7200m。完成一套循环,电动汽车行驶的路程为s= 4s1+s2=4×1000m+7200m=11200m=11.2km。因电动车将电能耗尽能行驶s总=336km,则电动车所有电能能完成的循环套数为n=
s总336km==30。又因电动车所有电能为Ws11.2kmW总70kW?hh,则完成一套循环,平均消耗的电能为W′===2.33 kW·h。 总=70kW·
30n7.(2019阜新,22)一辆挂有绿色号牌的四轮电动汽车,以54km/h的速度在水平地面沿直线匀速行驶了6min,行驶时所受阻力为自重的0.05倍(g取10N/kg)求:
(1)电动汽车在6min内通过的路程。
(2)已知该车静止时对地面的压强是1.5×106Pa,每个轮胎与地面的接触面积为20cm2,求空车的质量。
(3)在水平地面匀速行驶的过程中,该电动汽车牵引力做功的功率。 【答案】(1)电动汽车在6min内通过的路程为5.4km。 (2)空车的质量为1200kg。
(3)在水平地面匀速行驶的过程中,该电动汽车牵引力做功的功率为9000W。 8.(2019德阳,21)汽车尾气是大气的重要污染源,而动车组可实现零排放。假设德阳与成都相距60km,一动车组从德阳站由静止启动后做直线运动,先加速运动2min,然后以恒定速度匀速运动21min,最后做减速运动2min到达成都站停住。
(1)动车组从德阳站到成都站的平均速度是多少m/s?
(2)若动车组的平均牵引力为2.8×105N,则从德阳到成都动车组的牵引力的平均功率是多少W?
(3)如果燃油公共汽车与动车组从德阳站到成都站牵引力所做的功相同,则公共汽车排放气体污染物的质量是多少kg。(燃油公共汽车每做1J功排放气体污染物3×10-6g)
解:(1)根据题意知道,德阳与成都间的距离是:
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