第11讲 功、功率、机械能-2021年中考物理高频考点20讲 试卷
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一、选择题
1.(2020·江苏泰州)在水平地面上铺一张纸,将一只皮球表面涂黑,使其先后从高处下落,在纸上留下黑色圆斑A、B。如图所示。关于皮球两次下落形成圆斑的过程,下列说法正确的是( )。
A. 皮球对纸的最大压力相等;
B. 皮球刚到达纸面时的速度相等;
C. 皮球刚到达纸面时的动能相等;
D. 皮球获得的最大弹性势能不等
【答案】D。
【解析】A.由图可知,黑色圆斑B比较大,而力的大小影响力的作用效果,力越大作用效果越明显形变量越大,可知从B处落下的皮球对纸的最大压力较大,故A错误;
BCD.皮球从不同的高度落下时,高度减小,速度变大,重力势能转化为动能;在纸上留下黑色圆斑A、B,留下圆斑说明皮球下落到纸面上时发生了弹性形变,此过程是动能转化为弹性势能,由图中两个圆斑大小可看出,圆斑大的(B)皮球转化的弹性势能较大,说明它原来所具有的重力势能大,即B所处的高度较高;可知从B处落下的皮球刚到达纸面时的速度较大,此时动能也较大,故BC错误;D正确。
故选D。
2.(2020·四川乐山)2020年6月17日15时19分,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭,成功将高分九号03星送入预定轨道,发射获得圆满成功。在运载火箭加速升空的过程中,下列说法正确的是( )。
A. 动能增大,势能减小 B. 动能不变,势能增大
C. 动能增大,势能增大 D. 动能减小,势能增大
【答案】C。
【解析】火箭加速升空时,质量不变,速度增大,动能增大;高度增大,重力势能增大。
故选C。
3.(2020·四川南充)2020年6月23日9时43分,北斗3号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心发射成功(如图),它是北斗3号系列的第三颗地球同步卫星,主要用于无线电导航、无线电测定等。关于卫星下列说法正确的是( )。
A. 该卫星在加速升空的过程中,机械能不变;
B. 该卫星进入同步轨道后,相对地表静止;
C. 该卫星运行一周的时间约为365天;
D. 该卫星与地面基站可通过超声波传递信息
【答案】B。
【解析】A.在卫星加速升空的过程中,卫星的质量不变,速度变大,动能变大;同时质量不变、高度增加,重力势能增大,所以机械能增大,故A错误;
B.卫星进入同步轨道后,地球同步卫星和地球之间的位置没有发生改变,卫星相对于地表是静止的,故B正确;
C.地球同步卫星和地球的自转周期相同,即每隔24小时绕地球一周,故C错误;
D.卫星与地面站之间是真空,真空不能传声,所以只能利用电磁波传递信息,故D错误。
故选B。
3.(2020·新疆)羽毛球比赛中,空中飞行的羽毛球先后经过A、B两点时的动能相等,相比A点,羽毛球在B点时( )。
A. 机械能较小,重力势能较大 B. 机械能较大,重力势能较大
C. 机械能较小,重力势能较小 D. 机械能较大,重力势能较小
【答案】C。
【解析】羽毛球在空中从A到B飞行的过程中,由于空气阻力的存在,机械能不守恒,故机械能减小。又因为羽毛球先后经过A、B两点时的动能相等,故重力势能减小,故ABD不符合题意;C符合题意。
故选C。
4. (2020·安徽)一人造地球卫星沿椭圆轨道运行,我们把卫星运行过程中离地球最近的 一点叫近地点,最远的一点叫远地点(如图所示)。已知卫星在运行过程中机械能保持不变,那么( )。
A. 卫星在远地点的势能最大,动能为零;
B. 卫星在近地点的动能最大,势能为零;
C. 卫星从近地点向远地点运动过程中,势能增大,动能减小;
D. 卫星从近地点向远地点运动过程中,动能增大,势能减小
【答案】C。
【解析】卫星在太空运行过程中,机械能守恒: A.卫星在远地点的势能最大,动能最小,但是速度不为零,所以动能不为零,故 A 选项错误;
B.卫星在近地点的动能最大,势能最小,但是势能不为零,故 B 选项错误;
C、D.根据上述分析可知,卫星从远地点向近地点运动的过程中,势能减小、动能增大;卫星从近地点向远地点运动的过程中,势能增大、动能减小,故 C 正确、D 错误。 综上所述,选 C。
5.(2020·山东滨州)以下四图节选自我国古代科技著作《天工开物》,其中说法正确的是( )。
A. 图甲“没水采珠”中,水面下采珠人下潜的越深受到水的压力越小;
B. 图乙“竹笆沉底”中,船上装载的竹笆越多,船受到的浮力保持不变;
C. 图丙“河池山锡”中,水由高处流下,水的重力势能转化为动能;
D. 图丁“六桨客船”中,划水的船桨属于省力杠杆
【答案】C。
【解析】A.同种液体,深度越深,压强越大,水面下采珠人下潜的越深受到水的压强越大,由F=pS可知受到水的压力越大,故A错误;
B.船上装载的竹笆越多,船的总重力越大,船处于漂浮状态,受到的浮力等于重力,所以船受到的浮力变大,故B错误;
C.水由高处流下,水的高度降低,速度增大,重力势能减小,动能增大,水的重力势能转化为动能,故C正确;
D.划水船桨的动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故D错误。
故选C。
6.(2020·山东滨州)如图所示,重的物体在水平拉力F的作用下,以的速度沿水平地面向左匀速直线运动了,滑轮组的机械效率为60%。在此过程中,下列说法正确的是( )。
A. 拉力F做的功为;
B. 物体与地面间的滑动摩擦力为;
C. 额外功的功率为;
D. 若物体的重力和运动速度不变,只增大水平地面的粗糙程度,则滑轮组的机械效率会降低
【答案】BC。
【解析】A.物体移动距离:s物=v物t=0.1m/s×20s=2m
由图知,n=3,则绳子自由端移动的距离:s=3s物=3×2m=6m
拉力F做的功:W总=Fs=100N×6m=600J,故A错误;
B.有用功:W有=
物体与地面间的滑动摩擦力:f==180N,故B正确;
C.额外功:W额=W总-W有=600J-360J=240J
额外功的功率:P==12W;故C正确;
D.若物体的重力和运动速度不变,只增大水平地面的粗糙程度,故增大了有用功,所以在额外功不变的情况下,滑轮组的机械效率变大,故D错误。
故选BC。
二、填空题
1.(2020·贵州黔南)2020年5月5日 18时00分,长征五号B运载火箭,搭载新一代载人飞船试验船,在我国文昌航天发射场点火升空,然后进入预定轨道。5月8日13时49分,载人飞船试验船的返回舱成功着陆在东风着陆场预定区域。新飞船试验船飞行试验任务取得圆满成功。在火箭加速升空过程中,对于火箭搭载的载人飞船试验船的动能_______( 选填“不变”“增大”“减少”)。在返回舱返回地面的过程中会与大气摩擦,返回舱的部分机械能转化为______能。
【答案】(1)增大;(2)内。
【解析】在火箭加速升空过程中,载人飞船试验船质量不变,速度增大,因此动能增大。
在返回舱返回地面的过程中会与大气摩擦,克服摩擦做功,机械能转化为内能。
2.(2020·湖南常德)抗疫防控期间,常德市防疫部门利用雾炮车对城区街道喷洒消毒剂进行消毒和除尘,雾炮车在水平路面匀速前进喷洒消毒液的过程中,雾炮车的动能________(选填“变大”、“不变”或“变小”),喷洒时离得较远的环卫工人也能闻到消毒液的气味,这是_______现象。
【答案】(1)变小;(2)扩散。
【解析】雾炮车在匀速喷洒消毒液的过程中,车的速度不变,但随着消毒液的减小,车的总质量减小,所以车的动能变小。
喷洒消毒液时,能闻到其气味,是其分子在不停地作无规则的运动,即为扩散现象。
3. (2020·安徽)如图所示,工人沿斜面用一定大小的力 F 把一重为 600N 的物体从斜面底部匀速推到顶端(不考虑物体的大小)。已知斜面长 L=3m,高 h =1.5m.若该过程中斜面的效率为 60%,则力 F 所做的功为________J。
【答案】1500。
【解析】有用功:W 有=Gh=600N×1.5m=900J;
根据:
得 。
4.(2020·黑龙江龙东)炎热的夏天,一辆正在喷洒消毒液的汽车匀速行驶在水平公路上,汽车的动能 ;惯性 (变大、变小或不变)。
【答案】变小;变小。
【解析】物体动能大小与物体的质量和速度有关;惯性的大小只与物体的质量有关;正在喷洒消毒液匀速行驶的汽车质量不断减小,惯性减小,速度不变,故动能减小。
5.(2020·河南)频闪照相机是研究物体运动的重要手段之一,图 6 所示的频闪照片记录了竖直下落的小球每隔相等时间的位置,不计空气阻力,在小球下落的过程中,下列说法正确的是( )。
A.小球的重力势能逐渐增大;
B.小球的机械能逐渐减小;
C.小球的重力在 ab 段做功比在 cd 段多;
D.小球的重力在 ab 段做功比在 cd 段多慢
【答案】D。
【解析】A 选项小球下落重力势能减小,故错误;
B 选项忽略空气阻力时,小球重力势能与动能互相转化,机械能守恒,大小不变,故错误;
C 选项 ab 段长度小于 cd 段,重力相同,作用大小与下落距离成正比,ab 段做功小于 cd 段,故错误;
D 选项,ab 段做功小于 cd 段做功,而用时相当,所以 ab 段功率小于 cd 段做功,D 正确。
6.(2020·江苏连云港)在水平地面上铺一张纸将两个弹性相同。质量分别为mA和mB的皮球A和B表面涂黑,让它们从相同高度由静止下落,在纸上留下黑色圆斑如图所示,分析图中两个圆斑大小,可推断mA______mB(选填“大于”、“小于”或“等于”)。皮球落地后反弹高度比原来下落时高度低,由此判断,皮球的机械能总量______(选填“不变”、“减少”或“增大”)。
【答案】(1)小于;(2)减少。
【解析】从图中A、B的印迹看出,B球的形变大,说明它原有的重力势能大,由于高度相同,所以质量为mB的皮球的质量较大,即mA<mB
皮球落地后反弹高度比原来下落时高度低,皮球的一部分机械能转化为了内能,所以在整个运动过程中的机械能减少。
三、实验探究题
1.(2020·贵州黔西南)用图所示的装置来探究物体动能跟哪些因素有关。实验时,让钢球A从斜面某一高度滚下,在水平面上运动,将木块B撞出一段距离。
(1)此实验是通过比较什么物理量来判断钢球在水平面上撞击木块时动能的大小的?
(2)当要研究钢球动能的大小与速度关系时,应该怎么操作?为什么?
(3)猜想一下:如果斜面和水平面都是光滑的,把木块B固定在水平面上,钢球A与木块碰撞时无能量损失,那么钢球被木块反弹后可能会运动到斜面什么位置?
【答案】见详解。
【解析】(1)钢球在水平面上将木块撞出的距离越远,钢球对木块做的功越多,说明钢球具有的动能越大,所以通过木块撞出的距离来判断钢球动能的大小。
(2)高度不同,钢球具有的重力势能不同,到斜面底端时具有的动能不同,运动到水平面时的速度就不同,让同一钢球分别从斜面不同高度滚下,来研究钢球动能的大小与速度关系。
(3)如果斜面和水平面都是光滑的,则机械能守恒,所以钢球被木块反弹后会上升到出发点的位置。
2.(2020·山东泰安)如图所示是 “探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置示意图,让小球A从斜面上某点滚下,撞击在水平面上的木块B,木块B移动一段距离。
(1)该实验中所探究物体的动能是指______(选填“小球A”或“木块B”)的动能。
(2)实验表明,让小球A分别从斜槽不同高度由静止滚下,高度越大,速度越______,木块B被撞得越远。可得结论:质量相同时,小球的速度越______,动能越大。
(3)若要研究物体动能与质量的关系,应让不同质量的小球A从斜面______高度由静止滚下,观察比较木块B被撞移动的距离。
【答案】(1)小球A;(2)大;(3)大;(4)同一。
【解析】(1该实验研究的是小球A动能的大小与速度和质量的关系。
(2)同一小球从不同的高度滚下,位置高的滚到斜面底端的速度较大,把木块推得越远,说明小球做功多,动能大,说明了物体的动能与物体的速度有关,由此得出结论:在质量一定时,小球的速度越大,动能就越大。
(3)要研究物体动能与质量的关系,根据控制变量法可知,控制小球到达水平面的速度相同,让不同质量的小球A从斜面同一高度由静止滚下,观察比较木块B被撞移动的距离。
3.(2020·四川雅安)小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中,他用质量不同的两个钢球m和M(M的质量大于m),分别从不同的高度h和H(H> h)静止开始滚下,观察木块B被撞击后移动的距离,实验过程如图所示。
(1)小明通过观察木块B移动的距离长短,来判断小球动能的大小,这种研究方法是________(选填“控制变量法”或“转换法”)。若水平面绝对光滑,本实验将_____(选填“能”或“不能”)达到探究目的。
(2)由甲、乙两图可得实验结论:物体的动能大小与______有关。
(3)小丽根据甲、丙两图得出结论:物体的动能大小与质量有关,她的看法是否正确?_____(选填“正确”或“错误”),理由是:_________________。
(4)另同学用图所示的方法探究动能的大小与速度的关系,他将相同质量的小球从不同高度(h2>h1)由静止开始释放,通过观察木块在铁板和毛巾上滑行的距离来判断小球动能的大小,这种方法是_____(选填“正确的”或“错误的”)。
【答案】(1)转换法;(2)不能;(3)速度;(4)错误;(4)没有控制速度一定;(5)错误的。
【解析】(1)掌握转换法在实验中的应用,实验中通过观察木块被推动的距离来比较物体动能的大小;根据牛顿第一定律,若水平面绝对光滑,则木块不受摩擦力作用,撞击后将保持匀速直线运动,实验将不能达到探究目的;
(2)(3)(4)动能大小跟质量和速度有关;在探究动能大小跟质量关系时,控制速度大小不变;在探究动能大小跟速度关系时,控制质量不变;影响动能大小的因素有物体的质量与速度,因此,在探究和分析结论时,一定要注意控制变量法的运用,并据此得出结论。
【详解】(1)实验中通过观察木块B移动的距离长短,来判断小球动能的大小,这里用到的物理学研究问题的方法是转换法;
若水平面绝对光滑,则木块运动时不受摩擦力作用,撞击后将保持匀速直线运动,不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小,所以本实验将不能达到探究目的。
(2)由甲、乙两图可得实验结论:物体的动能大小与速度有关。
(3)小丽的看法是错误的,因为要探究动能与质量的关系,需要保证小球的速度不变,甲、丙两图中小球下落的高度不同,则到达水平面的速度不同,故不能得出动能大小与质量的关系。
(4)图所示的方法中为控制水平面的粗糙程度相同,故结论是错误的。
四、计算题
1.(2020·贵州黔东南)为减少新型冠状病毒的滋生蔓延,武汉市城管部门在夜间对城区道路集中开展了雾炮车喷洒消毒作业(如图所示)。某型号雾炮车空载时的质量为10t,它配备了一个体积为10m3的水箱。为了方便清洗,水箱底部有一个排水孔,排水孔盖子面积约为100cm2:
(1)雾炮车匀速前进喷洒过程中,在2.4km的路段上用时20min,则雾炮车的速度是多少?
(2)消毒液喷洒完后空载匀速返回时,若雾炮车在水平地面上匀速行驶时受到的阻力为车重的0.05倍,则行驶2.4km的水平路面上,牵引力所做的功为多大?(g取10N/kg)
(3)当水箱中消毒液的深度为1m时,排水孔盖子受到消毒液的压力约为多大?(消毒液的密度为0.8×103kg/m3)
【答案】(1)2m/s;(2);(3)80N。
【解析】(1)在2.4km的路段上用时20min,则雾炮车的速度:
(2)雾炮车空载时在水平地面上匀速行驶时受到的阻力与牵引力是一对大小相等的平衡力,且受到的阻力为车重的0.05倍,则牵引力:
则牵引力所做的功:
(3)当水箱中消毒液的深度为1m时,排水孔盖子受到消毒液的压强:
排水孔盖子面积约为100cm2,根据可得排水孔盖子受到消毒液的压力:
答:(1)雾炮车的速度是2m/s;(2)牵引力所做的功是;(3)当水箱中消毒液的深度为1m时,排水孔盖子受到消毒液的压力是80N。
2.(2020·贵州黔南)小聪的体重是500N,家住19楼(楼的层高为3m),家里用燃气灶烧水、做饭。如果他从1楼步行上楼到家里(走了18层楼),用时3 min。已知天然气的热值3.0×107J/m3,水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)。问:
(1)他上楼克服重力做的功是多少?做功的功率是多少?
(2)完全燃烧多少立方米天然气放出的热量与小聪做的功相等?如果这些热量有35%被水吸收,能使0.5 kg水的温度升高多少?
【答案】(1)2.7×104J;150W;(2)0.0009m3;4.5℃。
【解析】(1)上楼的高度为:
上楼克服重力做的功是:
做功的功率是:。
(2)由题可知,Q放=W=2.7×104J
根据Q放=Vq,
水吸收热量:
根据,。
答:(1)他上楼克服重力做的功是2.7×104J。做功的功率是150W。(2)完全燃烧0.0009m3天然气放出的热量与小聪做的功相等。如果这些热量有35%被水吸收,能使0.5 kg水的温度升高4.5℃。
3.(2020·四川成都)据光明日报客户端报道,“东方电机有限公司研制的世界首台百万千瓦水电机组核心部件完工交付”入选2019年中国十大科技进展新闻。首台百万千瓦转轮由多个叶片组成,每个叶片重达11吨。叶片由钢质材料制成,一个叶片的质量为11吨,钢的密度为ρ=7.90×103kg/m3,常数g取10N/kg。求:
(1)一个叶片的体积;
(2)将一个叶片整体匀速提升4m需要做的功。
【答案】(1)1.39m3;(2)4.4×105J。
【解析】(1)一个叶片的体积:
(2)将一个叶片整体匀速提升4m需要做的功:
答:(1)一个叶片的体积为1.39m3。(2)将一个叶片整体匀速提升4m需要做的功为4.4×105J。
4.(2020·四川乐山)如图所示,一款新型无人驾驶电动汽车,总质量为1.5×103kg,在性能测试中,沿平直的公路匀速行驶,行驶过程中汽车受到的阻力为总重力的0.1倍,(g取10N/kg)求:
(1)汽车匀速行驶的速度;
(2)汽车受到的牵引力;
(3)此过程中汽车牵引力所做的功和做功功率。
【答案】(1)10m/s (2)1.5×103N (3)2.7×106J,1.5×104W。
【解析】(1)汽车行驶的路程:
汽车行驶的时间:
汽车匀速行驶的速度:
(2)由于汽车匀速行驶,所以汽车受到的牵引力等于阻力:
(3)此过程中汽车牵引力做功:
汽车牵引力做功的功率: 。
答:(1)汽车匀速行驶的速度为10m/s;(2)汽车受到的牵引力为1.5×103N;(3)此过程中汽车牵引力所做的功为2.7×106J,做功的功率为1.5×104W。
5.(2020·四川雅安)一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动,其v-t图像如图所示,在第10s时速度达到15m/s,通过的路程为80m。求∶
(1)在0~10s内汽车的平均速度;
(2)设汽车在匀速行驶过程中所受阻力不变,大小为f=4000N,则汽车匀速行驶时的功率;
(3)在0~10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功。
【答案】(1)8m/s;(2);(3)。
【解析】(1)由题知,在0~10s内汽车通过的路程,利用速度公式求在0~10s内汽车的平均速度;
(2)由图可知,10s后汽车做匀速直线运动,速度v=15m/s,此时汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,牵引力大小等于阻力大小,利用P=Fv求汽车行驶时的功率;
(3)由于汽车的功率不变,利用W=Pt求在0~10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功。
【详解】(1)由题知,在0~10s内汽车通过的路程s=80m,则在0~10s内汽车的平均速度:
(2)由图可知,10s后汽车做匀速直线运动,速度v=15m/s,此时汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,则牵引力:F=f=4000N
汽车行驶时的功率为:
(3)因为汽车的功率不变,所以在0~10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功
答:(1)在0~10s内汽车的平均速度为8m/s;(2)汽车行驶时的功率为;(3)在0~10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是。
6.(2020·安徽)在车站广场上,常常看见人们将旅行包 B 平放在拉杆箱 A 上,如图甲所示。假设作用在箱子上的水平推力 F 推=20N,A、B 一起做匀速直线运动。
(1)将旅行包 B 看成一个有质量的点,如图乙所示。请在图乙中画出运动过程中 B 的受力示意图;
(2)若 10s 内箱子运动的距离为 8m,求力 F 推做功的功率。
【解析】(1)如下图所示
(2)W=F推 s=20N×8m=160J;。
7.(2020·黑龙江龙东)根据《电动自行车安全技术规范》,交管部门规定自2019年5月1日起未申领临时标识的“非标”电动自行车不得上路行驶。如图是小明家新购买的电动自行车,整车质量为40kg。小明爸爸以18km/h的速度匀速骑行9km的过程中,电动机两端的电压恒为48V,通过的电流是6.25A,车轮与地面的总接触面积为200cm2,小明爸爸的质量是60kg。求本次骑车过程中:
(1)骑车所用的时间;
(2)骑车时车对地面的压强;
(3)电动机的功率。
【答案】(1) 0.5h (2) 5X104Pa (3) 300W
【解析】(1)骑车所用的时间:t===0.5h
(2) 骑车时对地面的压力:
F=G总=(m车+m人)g=(40 kg +60 kg)× 10 N/kg =1000 N
电动车对水平地面的压强:p===5×104 Pa
(3)电动机的功率:P=UI=48V×6.25A=300W。
8.(2020·山东济宁)塔吊是一种常见的起重设备,如图是塔吊的示意图。电动起重机在2min内将质量为3t的物体匀速提升30m高,又用1min使物体在水平方向平移15m。(g取10N/kg)求:
(1)吊物体的钢丝绳3min内对物体所做的功;
(2)吊物体的钢丝绳3min内对物体所做功的功率;
(3)若电动机提升物体时的效率为90%,平移物体时的功率为2kW,求电动机3min内消耗的电能。
【答案】(1);(2);(3)。
【解析】(1)由题意可知,吊物体的钢丝绳3min内对物体所做的功
(2)根据可知,吊物体的钢丝绳3min内对物体所做功的功率:
(3)电动机提升物体时消耗的电能:
平移物体时消耗的电能:
电动机3min内消耗的电能:。
答:(1)吊物体的钢丝绳3min内对物体所做的功是;(2)吊物体的钢丝绳3min内对物体所做功的功率是;(3)若电动机提升物体时的效率为90%,平移物体时的功率为2kW,电动机3min内消耗的电能是。
9.(2020·江苏连云港)随着科技的发展,无人驾驶汽车已进入人们的生活。无人驾驶汽车通过车载激光雷达摄像头等传感器实现自动驾驶。一质量为1.2t的无人驾驶汽车,静止时四个轮子与地面的总接触面积为0.12m2,在平直道路上以36km/h的速度匀速行驶,受到的牵引力大小为4×103N。某时刻车头上的激光雷达向正前方的固定障碍物发射一束激光信号,经3×10-7s激光雷达接收到障碍物反射回的信号(该时间内汽车行驶的距离忽略不计)。已知光速为3×108m/s,g取10N/kg。求该汽车。
(1)静止时对水平地面的压强大小;
(2)此刻车头到障碍物的距离;
(3)以36km/h的速度匀速行驶时牵引力的功率。
【答案】(1);(2)45m;(3)。
【解析】(1)汽车对水平地面的压力:F=G=mg=1.2×104N
静止时对水平地面的压强大小:
(2)此刻车头到障碍物的距离:
(3)汽车的速度:v=36km/h=10m/s
以36km/h的速度匀速行驶时牵引力的功率:
答:(1)静止时对水平地面的压强大小是1.0×105Pa;(2)此刻车头到障碍物的距离是45m;(3)以36km/h的速度匀速行驶时牵引力的功率是4×104W。
10.(2020•岳阳)某型号汽车整车与驾驶员的总重量是2060kg,驾驶员驾驶该汽车在平直公路上匀速进行车型测试,测试过程中消耗汽油的体积为1.5×10-3m3 。(g=10N/kg,ρ汽油=0.7×103kg/m3,q汽油=4.5×107J/kg)求:
(1)汽车与驾驶员的总重力;
(2)测试过程中消耗汽油的质量;
(3)假设汽油完全燃烧,汽油机的效率为40%,汽车在测试过程中做的有用功是多少。
【解析】已知:汽车和驾驶员的质量m1=2060kg,消耗汽油的体积为1.5×10-3m3 。g=10N/kg,ρ汽油=0.7×103kg/m3,q汽油=4.5×107J/kg,η=40%。
求:(1)汽车与驾驶员的重力G=?;(2)消耗汽油的质量m=?(3)有用功W有=?
解:(1)汽车和驾驶员的重力:G=mg=2060kg×10N/kg=2.06×104N;
(2)消耗汽油的质量m=ρV=0.7×103kg/m3×1.5×10-3m3 =90g/50cm3=1.05kg。
(3)测试过程中汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq=1.05kg×4.5×107J/kg=4.725×107J。
所做有用功W有=ηW总=40%×4.725×107J=1.89×107J。
答:(1)汽车和驾驶员总重力为2.06×104N;(2)消耗汽油的质量为1.05kg;(3)所做有用功为1.89×107J。