电动电力计算题DOC.docx
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电动电力计算题DOC.docx
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电动电力计算题DOC
综合计算题
(一)
1.(力学)如图1所示,先在空气中称出石块的重力为G1,再将石块浸没在水中,弹簧测力计的示数为G2,已知盛水烧杯的底面积为S,请你根据所学的力学知识,按下表的示例,再填写4个与本实验有关的物理量,并用题目给出的已知条件写出其计算表达式。
编号
物理量
计算表达式
示例
石块质量
m=G1/g
1
2
3
图1
参考答案:
1.解:
每个2分,满分6分
编号
物理量
计算表达式
示例
石块质量
m=G1/g
1
石块受到的浮力
F浮=G1-G2
2
石块排开水的体积
V排=G1-G2/ρ水g
3
石块的体积
V石=G1-G2/ρ水g
4
石块的密度
ρ石=G1ρ水/G1-G2
5
石块排开水的重力
G排=G1-G2
6
容器中水面上升的高度
△h=G1-G2/ρ水gS
2.(力学)如图2所示是高压锅的示意图,锅盖上有一个空心柱为排气孔,空心柱上戴着一个帽子为限压阀,当高压锅内气体的压强超过安全值时,锅内气体就会冲开限压阀,气体跑出一部分,使锅内气体压强减小,现在一个直径为24cm,空心柱小孔的横截面积为10mm2,限压阀的质量为100g的高压锅,要用它来煮饭,若当时的大气压为1.0×105Pa,(g取10N/kg)问:
⑴此高压锅内气体能达到的最大压强为多少?
图2
⑵经商品质量检测部门检测,此高压锅内气体的最大压强不能超过1.8×105Pa,要使此高压锅能继续安全使用,原来的限压阀还能使用吗?
若不能,需配一个质量为多大的限压阀?
参考答案:
2.解:
(1)此高压锅内气体能达到的最大压强为
P=P气+P物= P气+mg/S=1.0×105Pa+0.1kg×10N/kg/10×10-6m2
=2×105Pa …………………………4分
(2)因为2×105Pa大于1.8×105Pa
所以不能使用原来的限压阀应再配一个质量为
P1=P气+P物1=P气+m1g/S
1.8×105Pa=1.0×105Pa+m1×10N/kg/10-6m2
m1=0.08kg=80g …………………………4分
3.(力学综合)学校的建筑工地上用如图18所示的升降机向高处输送建筑材料,钢丝绳所产生的拉力由电动机来提供。
如果升降机每次将质量为480kg的建材沿竖直方向匀速送到6米高处的施工现场,需要的时间为32s,不计绳重和摩擦,共做了7200J的额外功。
g取10N/kg,求:
(1)(3分)这台升降机提升建材时的机械效率。
(2)(3分)拉力F的移动速度。
(3)(3分)如果用这台升降机匀速提升600kg的混凝土到相同高度,电动机在钢丝绳上产生的拉力是多少N?
参考答案:
3.解:
(1)η=W有用/W总=W有用/(W有用+W额外)
=Gh/(Gh+7200J)
=480kg×10N/kg×6m/(480kg×10N/kg×6m+7200J)=80%
(2)v=SF/t =6m×3/32s =0.5625m/s
(3)根据F=(G物+G动)/n
∴2000N=(4800N+G动)/3
∴G动=1200N
故:
F’=(6000N+1200N)/3 =2400N
答:
略
4.(电学与力学综合)同学们体检时常用到一种测量体重和身高的电子秤,其测重部分的原理图如图16中的虚线框表示,它主要由三部分构成:
踏板和压力杠杆ABO,压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的电阻),显示体重大小的仪表A(实质上是灵敏电流表),其中OA:
OB=5:
1,传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示。
压力F/N
0
50
100
150
200
250
300
电阻R/Ω
300
270
240
210
180
150
120
假设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计,接通电源后,压力传感器两端的电压恒定为6V。
请求:
(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表表盘多少A处?
(2)如果重为500N的同学站在该秤踏板上,电流表刻的示数是多少?
参考答案:
4、解:
(1)依题知,电子秤空载时,压力传感器受到的压力为0,由表知,此时压力传感器的电阻为300Ω(1分)
电路中的电流I1=U/R1=6v/300Ω=0.02A(2分)
所以,该秤的零起点的刻度线应标在电流表刻度盘的0.02A
(2)当重500N的同学站在踏板上,压杆受到传感器的支持力F2,由杠杆平衡条件知
F2·OA=G·OB
F2=G·OB/OA=500N×1/5=100N(3分)
由表知,此时传感器的电阻R2=240Ω(1分)
I2=U/R2=6v/24Ω=0.025A(2分)
5.(力学综合)电动车因为具有轻便、快捷和环保等优点备受大家喜爱,下表是某型号电动自行车的相关数据。
若骑车人的质量是60kg,在10min内连续行驶3km,根据相关信息求:
质量m/kg
40
行驶过程中轮胎与地面接触的总面积/m2
8×10-3
电能转化为机械能的效率
75%
工作电压U/V
32
速度v/(m·s-1)
≤10
骑车人质量60kg时的平均阻力F/N
20
(1)该电动自行车行驶的平均速度。
(2)在行驶过程中,车对地面的压强是多大(g取10N/kg)。
(3)该电动自行车在10min内克服阻力所做的功(即有用功)。
(4)该电动自行车的有用功率。
(5)电动机的输入功率(总功率)。
参考答案:
5.解:
(1)t=10min=600s,S=3km=3000m
根据公式v=s/t=3000m/600s=5m/s
(2)F总=(m车+m人)g=(40kg+60kg)×10N/kg=1000N
P压=F/S=1000N/8×10-3m2=125000Pa
(3)W有=FS=20N×3000m=6×104J
(4)P有=W有/t=6×104J/600s=100W
(5)W总=6×104J/75%=8×104J
P总=W总/t=133.3W
6.(力学综合)如图3所示,放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器重4N,底面积100cm2,弹簧测力计的挂钩上挂着重为10N的物块,现将物块浸没水中,容器内水面由16cm上升到20cm。
求:
(1)物块未放入水中时,容器底受到的水的压强;
(2)物块的密度;
(3)物块受到的浮力。
(g取10N/kg)
图3
参考答案:
6、(6分)
(1)2×103Pa ……………(2分);
(2)2.5×103㎏/m3 ……………(2分;(3)4N ……………(2分)
7.(力学综合)家住山区小河边的晓军同学,学了浮力知识后自制了一个救生木筏,其质量为50kg,体积为0.60m3。
求:
(1)救生木筏漂浮在水面上时,它所受到的浮力多大?
(2)当10名同学站在救生木筏上面时,救生木筏刚好完全浸没在水中,则这10名同学的平均质量是多少?
(g取10N/kg)
参考答案:
7、
(1)500N;
(2)55kg。
8.(热学与力学综合)小强同学想知道小汽车的实际效率是多少?
他从驾驶员那了解到,该车行驶行驶速度为80km/h,100km的耗油量约为7kg。
从书上查得汽油的热值q=4.6×107J/kg,他又测出在平直公路上,用644N的水平拉力可使该车匀速前进,若空气阻力不计,试求:
该小汽车行驶100km,消耗的总能量是多少?
(2)该小汽车匀速行驶100km,所用时间是多少?
做的有用功是多少?
(3)该小汽车的效率是多少?
若汽油充分燃烧,释放的能量绝大部分转化成了什么形式的能?
参考答案:
8、
(1)3.22×108J
(2)1.25h(3)20%内能(热能)
9.(力学综合)乌鸦喝水的故事大家都很熟悉.假若它碰到的是一个放在水平地面上容积为8×10-4m3圆柱形容器(器壁厚度不计),该容器的底面积为2×10-3m2,里面装有4×10-4m3的水,这只口渴的乌鸦将地上的小石块逐个投入瓶内。
当瓶内石块的质量达到1kg时,水面刚好升到瓶口,乌鸦喝到了水。
求:
(1)瓶内石块的总体积;
(2)这时水对容器底的压强;
(3)瓶内石块受到的浮力共为多大?
(4)容器对地面的压强共增加了多少?
参考答案:
9、
(1)4×10-4m3
(2)4×103Pa(3)4N(4)5×103Pa
10.(力学综合)如图15所示,小型牵引车通过滑轮组打捞深井中的物体,已知物体重1.2×103N,物体体积为0.075m3,动滑轮重300N.若不计摩擦、绳重和水的阻力,求物体出水前,滑轮组拉物体的力是多大?
滑轮组的机械效率是多大?
(取g=10N/kg)
参考答案:
10、物体在水中受到的浮力
F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.075m3=750N(3分)
物体未出水前滑轮组对物体的拉力
F=G-F浮=1200N-750N=450N(1分)
由题图可知滑轮组承担重物的绳子的股数n=3
S=3h(1分)
汽车拉滑轮组的力
F拉=(G动+F)/3=(300N+450N)/3=250N(2分)
滑轮组的机械效率
η=W有用/W总=Gh/F拉S=450N/(250N×3)=60%(3分)
10.(电学与力学综合)医院、宾馆等公共场所普遍使用高温高压蒸气消毒锅对物品消毒。
图16甲为自动测定锅内温度的电路原理图,其中R0为定值电阻,A为温度指示表(实质是一只电流表),Rx为热敏电阻(其电阻值随锅内温度的变化而变化)。
热敏电阻的阻值与温度的对应关系如表4所示,电源两端的电压不变。
锅内温度值/℃
25
37
50
62
75
87
100
112
125
Rx对应的电阻值/Ω
150
80
50
30
20
15
10
7
(1)若锅内温度为75℃时电流表指针指向0.24A;若锅内温度为112℃时电流表指针指向0.50A;若锅内温度为125℃时电流表指针指向0.60A;求锅内温度为125℃时热敏电阻的阻值Rx。
(2)高温高压蒸气消毒锅内温度与锅内气压的关系如下表所示。
锅内温度T/℃
87
100
112
125
锅内气压值/Pa
1.8×105
2.0×105
2.5×105
3.3×105
为了使高温高压蒸气消毒锅内温度不超过112℃,高压锅盖上有一限压阀,图16乙为限压阀的原理图,限压阀由一直立圆柱形金属体和滤网型外套组成。
当锅内温度接近112℃时,锅内高压气体将圆柱形金属体顶起,并对外排气减压,从而起到限压的作用。
已知圆柱形金属体的底面积s为0.2cm2,求该金属体的质量m。
(外界大气压p外=1.0×105Pa,g取10N/kg)
图16
参考答案:
10
11.(力学综合)一辆汽车不慎陷入泥坑,司机用图20所示的滑轮组将汽车拖出。
已知整个过程中,水平拉力F是2×104N,汽车沿水平方向匀速移动了3m,滑轮组的机械效率为80%。
求:
(1)拉力F做的总功。
(3分)
(2)有用功为多大?
(2分)
参考答案:
.解:
(1)由图可知,绳子自由端移动距离S是车移动距离S车的3倍,即S=3S车=3×3m=9m
拉力F做的总功W总=FS=2×104N×9m=1.8×105J
(2))有用功
12.(力学综合)如图17所示,某矿区工人用200N的水平拉力,抓紧绳子的一端,沿水平地面匀速向右运动,在10s内将矿井内质量为32kg的物体提升4m。
根据题目所给出的条件,
请你计算出与本题相关的5个物理量,要求写出简要的文
字说明和结果。
(g取10N/kg)
参考答案:
12.⑴物重 G物=320N;⑵W有用=1280J;⑶W总=1600J;⑷W额外=320J;⑸η=80%;⑹P总=160W;⑺v物=0.4m/s。
13.(力学综合)“曹冲称象”是家喻户晓的典故,某校科技小组模
仿这一现象,制作了一把“浮力秤”。
将厚底直筒形状的玻璃杯浸入水中,如图10所示,已知玻璃杯的质量为200g,底面积为30cm2,高度为15cm。
求:
(1)将杯子开口向上竖直放入水中时(水未进入杯内),杯子受到的浮力。
(2)此时杯子浸入水中的深度(即为该浮力秤的零刻度位置)。
(3)此浮力秤的最大称量(即量程)。
参考答案:
13.
(1)2N
(2)0.067 (3)2.5N
14.(电学与力学综合)目前市场上卖的一种电动自动车,是用一个电瓶(即蓄电池)来驱动的,已知一电动自动车的规格如下:
型号
额定电压
额定电流
最大载重
最大时速
自重
X2004HGx
36V
5A
55kg
20km/h
20kg
(1)当该车满载匀速行驶1h,克服摩擦做的功最大是多少?
(已知他所受的阻力是车自重的O.04倍)
(2)1小时内此车所消耗的电能是多少?
(3)此电动车的效率是多少?
(第30题解答要求:
要写出必要的文字说明,依据的主要公式或变形公式,要有数据代入和运算结果)
参考答案14.
(1)6×105J;
(2)6.48×105J;(3)92.6%。
15.(力学综合)家住山区小河边的晓军同学,学了浮力知识后自制了一个救生木筏,其质量为50kg,体积为0.60m3。
求:
(1)救生木筏漂浮在水面上时,它所受到的浮力多大?
(2)当10名同学站在救生木筏上面时,救生木筏刚好完全浸没在水中,则这10名同学的平均质量是多少?
(g取10N/kg)
参考答案:
15.
(1)500N;
(2)55kg。
16.(电学与力学综合)(4分)太阳能是新世纪重点发展的能源之一,太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能,再利用电动机来驱动汽车的一种新型汽车。
有一种太阳能实验车,车上太阳能电池接受太阳能的面板的有效面积S=8m2,太阳光照射到电池板上的辐射功率为P0=1kw/㎡。
在晴朗的天气,电池对着太阳时产生的电压为U=120V,并对车上的电动机提供I=10A的电流,试问:
(1)太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少?
(2)如果这辆汽车的电动机将电能转化为机械能的效率为75%,当汽车在水平路面上匀速行驶时,受到的牵引力为150N,则汽车的行驶速度是多大?
参考答案:
18、(4分)
(1)15% ……………(2分);
(2)6m/s ……………(2分)
18(力学综合题).从高空下落的物体,速度越来越大,所受空气阻力也会随速度的增大而增大,因此物体下落一段距离后将以某一速度做匀速运动,通常把这个速度称为收尾速度。
求:
(1)一质量m=0.3kg的小球在加速下落20m高度的过程中重力所做的功(g取10N/kg);
(2)研究发现,相同环境条件下,空气对不同材质的球形物体的阻力大小与球的半径和速度都有关系。
下表为某次研究的实验数据,根据表格中的数据,求出编号为2,3的小球在达到收尾速度时所受的空气阻力之比;
(3)由
(2)问表格中的数据,求出球形物体所受的空气阻力f与球的收尾速度v的关系;
(4)由
(2)问表格中的数据,求出球形物体所受的空气阻力f与球的半径r的关系
参考答案:
18.
(1)
(2)小球达到收尾速度时做匀速运动,受力平衡,f=mg。
所以
(3)由编号为1,2的两个小球的数据分析,在半径r相同的情况下,有
收尾速度之比
空气阻力之比
得出结论:
f与v成正比。
(4)由编号为2、3的两个小球的数据分析,在收尾速度v相同的情况下,有
半径之比
空气阻力之比
得出结论:
f与r2成正比。
(提示:
由于小球在以收尾速度运动时,是做匀速运动,空气阻力与重力是平衡力,所以要探究f与r、v的关系,就可以转化为探究m与r、v的关系。
分析数据时要采用控制变量法。
)
19.某城市高架桥工程建设,为兼顾城市发展和保护历史文化遗产,需将一栋古建筑平移。
在移动过程中,施工人员先在古建筑四周深挖,把古建筑连同地基挖起。
然后在地基下铺设平行轨道,如图6所示。
再用四个推力均为8×105N的千斤顶同时推动古建筑沿机道缓慢滑动50m,在新地点安放、固定、复原。
若古建筑连同地基的总重量为1.5×107N,铺设轨道的地面能承受的最大压强为7.5×105Pa。
问:
(1)为防止移动过程中轨道下陷,执道对地面压力的作用面积至少是多大?
(2)在古建筑的整个平移过程中,四个千斤顶对古建筑做的功是多少?
(3)若使用电动机通过滑轮组移动古建筑,已知电动机对滑轮组做功的功率为80kW,滑轮组的机械效率为80%,古建筑移动的速度是多大?
参考答案:
19.
20.某人用一根绳子系住水中的一个物体,试图将这个物体打捞出水。
若物体的密度为3×103kg/m3,体积为10dm3,g取10N/kg。
求:
(1)要将物体提出水面,所用的绳子至少应能承受多大的拉力。
(2)在从水中向上提升物体的过程中,绳子承受的最小拉力是多大。
参考答案:
20.
(1)将物体提出水面,绳子应能承受的拉力至少等于物重,F=G=300N。
(2分)
(2)物体浸没水中时所受浮力最大,绳子承受的最小拉力是F=G-F浮=200N。
(2分)
21(力学综合)、有一个弹簧测力计挂着一个实质圆柱体,当圆柱体逐渐浸入装有水的柱形烧杯过程中(如图11所示),观察记录弹簧测力计的示数变化如下表所示。
(g=10N/kg)
圆柱体浸入深度h(cm)
0
0.6
1.2
1.8
2.4
3.0
3.6
4.2
4.8
6
测力计示数F(N)
3
2.85
2.70
2.55
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
试根据表中所给条件求:
(1)当圆柱体浸入深度为0.3cm时其底面所受的压强;
(2)圆柱体的质量;
(3)圆柱体的密度。
参考答案:
21、解
(1)当圆柱体浸入深度为3.0cm时,h=3.0cm=0.03m
其底面所受的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m=300pa…2分
(2)圆柱体的质量m=G/g=3N/(10N/kg)=0.3kg
(3)当圆柱体浸入深度达2.4cm时,圆柱体已全部浸没,此时圆柱体所受到的浮力F浮=3N-2.4N=0.6N…………………………………………………………1分
依F浮=ρgV排得
圆柱体的体积
…1分
圆柱体的密度
…………………1分
22、(力学综合)如图12是某研究性学习小组自制的电子秤原理图,它利用电压表的示数来指示物体的质量。
托盘、弹簧上端和滑动变阻器滑片固定在一起,托盘和弹簧的质量不计,OA间有可收缩的导线,当盘中没有放物体时,电压表的示数为0。
已知电阻R0=5Ω,滑动变阻器最大阻值为15Ω,电源电压U=3V,电压表的量程为0~3V。
现将1kg的物体放在托盘中,滑片刚好指在距R上端1/3处(不计摩擦,弹簧终在弹性限度内),请计算回答:
(1)将1kg的物体放在托盘中时,电压表的示数为多少?
(2)该电子秤能测量的最大质量是多少?
此质量数应标在电压表多少伏的位置上?
参考答案:
22、解:
(1)当滑片位于R上端1/3处时,R总=R0+R/3=5Ω+15Ω/3=10Ω……1分
此时电路中的电流I=U/R总=3V/10Ω=0.3A…………………1分
电压表的示数为UR=IR=0.3A×5Ω=1.5V……………………1分
(2)因为弹簧的伸长(或压缩)与弹簧所受拉力(或压力)成正比,又1kg物体放在托盘中时,滑片指在1/3处,故滑片指到R最下端时,就是该电子秤所能测量的最大质量,应为3kg…………………………………………………………2分
此时R`总=R0+R=5Ω+15Ω=20Ω
电路中的电流I`=U/R`总=3V/20Ω=0.15A……………………1分
电压表的示数为U`=I`R=0.15A×15Ω=2.25V
故电子秤所能测量的最大质量数3kg应标在电压表示数的2.25V处
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