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1、计算专练(功)物理拓展练习1以步代车是一种健康的生活方式。小明步行的速度是1.2 m/s,他根据自己的腿长和步距画出了如图所示的步行示意图,对步行时重心的变化进行了分析:当两脚一前一后着她时重心降低,而单脚着地迈步时重心升高,因此每走一步都要克服重力做功,如果小明的质量为 50 kg,试求(g 取 10N/kg)(1)他每走一步克服重力所做的功;(2)他走路时克服重力做功的功率;(3)小明在水平路面上正常行走1h,手机上的运动软件显示他消耗了7.2105 J的能量,则小明走路时身体克服重力做功的效率是多少?2小桂家买了一辆电动汽车(如图中所示),下表是这种汽车的主要参数。(g取10N/kg)空
2、车质量800kg电池容量44 kWh所受阻力与汽车总重的比值0.09某天,小桂妈妈开车送他去学校,小桂注意到电动汽车在某平直路面上匀速直线行驶时速度为54km/h,行驶时间为1min,已知小桂和他妈妈总质量为100kg,求:(1)这段时间内牵引力所做的功是多少J?(2)若这1分钟内电动汽车消耗的电能为0.25kWh,则电动机的效率是多少?3如图是某科技小组设计的在岸边打捞水中金属块的装置示意图,每个滑轮重为 100N, 均匀实心金属块的密度为 810 3kg/m3,金属块的质量为 80kg。绳重和摩擦、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计, 金属块一直匀速上升。(水的密度 水
3、=1.010 3kg/m3,g 取 10N/kg)(1) 在金属块还未露出水面时,求此时金属块所受到的浮力;(2) 在金属块未露出水面时,求人的拉力 F;(3) 金属块在水中匀速上升 2m,且金属块未露出水面时,求人的拉力所做的功。4“千百年梦想成真,十五年玉汝于成”,上天入地,腾云驾雾,曾是巫文化中神仙大咖才有的旷世绝技,承载这世人对对飞天梦的原始想象。2019年8月16日,巫山神女机场正式通航,回想艰苦奋斗的激情岁月:立项选址、建设、试飞、验收,三峡人民的“飞天梦”一步一步变成现实,实践证明,只要路走对了,就不怕遥远;只要有梦想,就一定能实现。已知图中的汽车在装载完成后重力为105N,当汽
4、车在水平路面匀速运动,所受阻力为重力的五分之一,汽车牵引力功率为92kW,请你运算汽车运动100s以内时:(1)汽车所受的阻力有多大?(2)牵引力做了多少功?(3)汽车通过的距离多长?5某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为Sm2,一个冲程活塞在气缸中移动的距离是Lm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为PkPa,飞轮1s转动N周,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦与机器散热),1h消耗汽油VL(汽油密度为kg/m3,汽油热值为qJ/kg)求:(1)汽油机的功率;(2)汽油机的效率6如图,A和B是同种合金制成的两个球体,A的质量为60g,B的体积为140cm3。甲和乙是两个完全相同的底面积为40cm2
5、,质量为200g的不吸水木块。用细线把球体和木块系住,在水中平衡时,甲有一半体积露出水面,乙浸没水中。若剪断乙与B的细线后,水对容器底部的压强变化了140Pa,已知轻质柱形容器底面积为200cm2。求:(1)图中B受到的浮力;(2)剪断甲与A的细线后,甲静止时对容器底的压力的变化量;(3)同时剪断甲与A和乙与B的细线静止后,相对于未剪断细线时,木块乙克服自身重力做的功。7如下图所示,是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图已知井深12m,物体重,汽车重G车=3104N,汽车匀速拉绳子时的拉力,汽车受到的阻力为车重的0.1倍求:(1)将物体从井底拉至井口的过程中,汽车拉绳子的拉力对滑轮
6、组做了多少功?(2)滑轮组的机械效率为多少?(保留一位小数)(3)若汽车运动的速度为3m/s,则将物体由井底拉至井口需要多长时间?(4)汽车牵引力为多少?牵引力的功率为多少?8在一些地区的电力线路敷设过程中,会使用简易绞盘将沉重的混凝上电线杆立起来.其主要结构如图甲所示.作业前,先将纹盘底座牢固地固定在地面上,立杆作业时,根据实际需要,安排14人分别推动不同的横杆末端,使横杆绕轴做顺时针转动,这样系在电线杆上的钢丝绳就被不断地缠绕在轴上,电线杆被逐渐拉起并最终竖直站立.已知,某个绞盘的轴直径D=10 cm,各横杆末端到轴心的距离L=1 m.在一次立杆作业中,所立的电线杆所受重力G= 6 200
7、 N,长L0 =10 m,其重心距底端4m.若在电线杆升至某时刻时的情形如图乙所示,设此时绞盘的机械效率= 80%,定滑轮的阻力可忽略不计. (1)若此刻仅有一名施工人员推横杆,则该施工人员对绞盘横杆所施加的最小推力F为多少?(2)在整个立杆过程中,施工人员对绞盘横杆的最小推力F的变化情况如何?(3)在立杆作业时,施工人员一般要求绞盘离所拉的电线杆适当地远一些,请定性分析这样做的原因9江汉平原,雨量充沛甲地有一小型水电站,每分钟有60m3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20m甲、乙两地相距20km,两地间沿直线架设了两条输电线,已知每条输电线
8、每千米的电阻为0.2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A、B两个电动机,它们消耗的电能都由锂电池提供其中A电动机带动顶部的螺旋桨工作,提供升力;B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f与飞行速度v的关系为f0.2v2该机的部分参数见表格质量(kg)1.25锂电池的电压(V)29.4锂电池的容量(mAh)1.0104最大飞行速度(m/s)5A电动机消耗的最大功率(W)80B电动机消耗的最大功率(W)40(1)若水的机械能有70%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
9、进行测量当电压表的示数为1.5V时,电流表的示数为0.5A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,B电动机消耗的功率最大求此时B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)10工人用如图甲所示的滑轮组运送建材上楼,每次运送量不定。滑轮组的机械效 率随建材重量变化的图像如图乙所示,滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计。g取10N/ kg。(1)若某次运送建材的质量为50 kg,则建材的重力是多少?(2)若工人在1 min内将建材匀速竖直向上提升了 12 m,作用在钢绳上的拉力为200 N,求拉力的功率;(3)当滑轮组的机械效率为90%时,运送建材的重力是多大?答案1 (1)25J;(2)60W;(3)30%。2 (1)7.29105J;(2)81%。3 (1)100N;(2)400N;(3)1600J。4 (1)0.2105N;(2)9.2106J;(3)460m。5 (1) 500pSLN W;(2)6 (1)1.4N;(2)0.4N;(3)0.14J7 (1)7.92104J(2)90.9(3)12s(4)1.56104W8 (1)219N (2)F也在逐渐减小. (3)详见解析9 (1)140kW(2)7.5km(3)62.5%10 (1)500N;(2)80W;(3)900N。
限制150内