功与机械能压轴题经典专练(含答案).doc

1、11.（ 北 京 ） 环 保 汽 车 将 为 2008 年 奥 运 会 场 馆 服 务 某 辆 以 蓄 电 池 为 驱 动 能 源 的 环保 汽 车 ， 总 质 量 m=3103kg 当 它 在 水 平 路 面 上 以 v=36km/h 的 速 度 匀 速 行 驶时 ， 驱 动 电 机 的 输 入 电 流 I=50A， 电 压 U=300V 在 此 行 驶 状 态 下 ：（ 1） 求 驱 动 电 机 的 输 入 功 率 P 电 ；（ 2） 若 驱 动 电 机 能 够 将 输 入 功 率 的 90%转 化 为 用 于 牵 引 汽 车 前 进 的 机 械 功 率P 机 ， 求 汽 车 所 受 阻

2、力 与 车 重 的 比 值 （ g 取 10m/s2） ；（ 3） 设 想 改 用 太 阳 能 电 池 给 该 车 供 电 ， 其 他 条 件 不 变 ， 求 所 需 太 阳 能 电 池 板 的 最 小面 积 结 合 计 算 结 果 ， 简 述 你 对 该 设 想 的 思 考 已 知 太 阳 辐 射 的 总 功 率 P0=41026W， 太 阳 到 地 球 的 距 离 r=1.51011m， 太 阳 光传 播 到 达 地 面 的 过 程 中 大 约 有 30%的 能 量 损 耗 ， 该 车 所 用 太 阳 能 电 池 的 能 量 转 化效 率 约 为 15%考 点 ： 能 量 守 恒 定 律

3、； 功 率 、 平 均 功 率 和 瞬 时 功 率 ； 电 功 、 电 功 率 专 题 ： 压 轴 题 ； 力 学 知 识 在 生 产 和 生 活 中 的 应 用 ； 恒 定 电 流 专 题 分 析 ： （ 1） 根 据 输 入 电 压 与 电 流 即 可 求 出 输 入 功 率 （ 2） 当 汽 车 匀 速 行 驶 时 牵 引 力 等 于 阻 力 即 F=f， 此 时 P 机 =fv（ 3） 根 据 太 阳 的 辐 射 总 功 率 ， 求 出 地 面 上 单 位 面 积 上 的 辐 射 功 率 ， 然 后 利 用 太 阳 能电 池 的 能 量 转 化 效 率 进 一 步 求 解 解 答 ：

4、解 ： （ 1） 驱 动 电 机 的 输 入 功 率 P 电 =IU=1.5104W故 驱 动 电 机 的 输 入 功 率 P 电 =1.5104W（ 2） 在 匀 速 行 驶 时 ： P 机 =0.9P 电 =Fv=fv， 故 有 ：f ， v=36km/h=10m/s，0.9P电带 入 数 据 得 汽 车 所 受 阻 力 与 车 重 之 比 为 ： 0.045fg故 汽 车 所 受 阻 力 与 车 重 的 比 值 为 0.045（ 3） 当 阳 光 垂 直 电 磁 板 入 射 式 ， 所 需 板 面 积 最 小 ， 设 其 为 S， 距 太 阳 中 心 为 r的 球 面 面 积 ： S0=

5、4r2若 没 有 能 量 的 损 耗 ， 太 阳 能 电 池 板 接 受 到 的 太 阳 能 功 率 为 P， 则 0设 太 阳 能 电 池 板 实 际 接 收 到 的 太 阳 能 功 率 为 P， P=（ 1-30%） P/所 以 由 可 得 ： 0(13%)P0S由 于 P 电 =15%P， 所 以 电 池 板 的 最 小 面 积 S= = 101m20.7P24.157r电故 所 需 最 小 面 积 为 101m2分 析 可 行 性 并 提 出 合 理 的 改 进 建 议 ： 现 在 还 不 能 达 到 设 计 要 求 ， 要 进 一 步 提 高 太 阳能 电 池 转 化 率 ， 减 小

6、 车 的 质 量 ， 提 高 电 动 机 效 率 2点 评 ： 本 题 依 据 能 量 转 化 与 守 恒 考 查 了 太 阳 能 的 利 用 ， 有 一 定 的 现 实 意 义 ， 易 错 点在 于 不 能 正 确 求 出 地 面 上 单 位 面 积 太 阳 能 功 率 2.（ 成 都 ） 如 图 所 示 为 小 刚 设 计 的 滑 轮 组 装 置 其 中 滑 块 A 置 于 表 面 粗 糙 程 度 各处 相 同 的 水 平 面 上 ， 动 滑 轮 重 G=10N， 重 物 B 的 重 力 GB 可 改 变 下 表 是 小 刚 在某 次 使 用 该 装 置 时 记 录 的 一 些 数 据 若

7、 不 计 绳 重 及 绳 与 滑 轮 间 的 摩 擦 ， 跨 过 滑 轮 的绳 或 竖 直 或 水 平 ， A 距 水 平 面 上 的 定 滑 轮 、 B 距 水 平 面 均 足 够 远 求 ：时 间 t 0 2s 2 4s 4 6sGB/N 20 50 27A 的 运 动 情 况 静 止 速 度 由 0 逐 渐 增 大 到2m/s 以 2m/s 的 速 度 做 匀 速运 动A 在 水 平 面 上 通 过 的 距 离s/m 0 2 4（ 1） 在 4 6s 内 ， 水 平 绳 对 A 的 拉 力 做 的 功 （ 2） 在 2 4s 内 ， 重 力 GB 做 功 的 功 率 （ 3） 在 0 2

8、s 和 2 4s 两 段 时 间 内 ， A 受 到 的 摩 擦 力 大 小 解：（1）在 46s 内，G B=27 N，A 和 B 均做匀速运动， A 向左滑行的距离 s3=4m，A 受水平绳的拉力：F3= （G B+G） = （27N+10N ）=18.5N ，1WF3=F3s3=18.5N4m=74J；（2）在 24s 内，重力 GB=50N，A 向左滑行的距离 s2=2m，B 下降的距离 h2= s2= 2m=1m，WGB=GBh2=50N1m=50J，功率 P= = =25W2Gt50Js（3）在 02s 内，A 和 B 均静止，G B=20N，水平绳的拉力 F1= （G B+G）=

9、 （20N+10N ）=15N ，12A 在水平方向受拉力和静摩擦力作用，由力的平衡条件得 f1=F1=15N；在 46s 内，由力的平衡条件得 f3=F3=18.5N由题意，A 在 26s 内所受滑动摩擦力大小不变，3所以 A 在 24s 内所受滑动摩擦力大小 f2=f3=18.5N3. 体重为 510N 的老人，站在水平地面上对地面的压强为 p1,。当该老人用如图所示的滑轮组拉物体 A 沿水平方向做匀速运动时，他对地面的压强为 p2，压强变化了 2750 Pa。已知该老人的双脚与地面的接触面积是 400cm2，滑轮组的机械效率为 80%。 （不计绳重和摩擦，地面上的定滑轮与物体 A 相连的

10、绳子沿水平方向，地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，老人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上） 。则求：（1）绳对老人的拉力；（2）物体 A 与地面的摩擦力；（3）若在物体 A 上再放一个物体 B，滑动摩擦力增大了30N，此时该装置的机械效率是多少？答：（1）F F PS27505 Pa4102 m2110 N（2） ff 80%2110 176N（3）F f21动G f2110N 176 44动176 +30 206fN 82.4%f动G20644. （ 温 州 ） 汽 车 作 为 一 种 交 通 工 具 在 国 内 已 普 及 专 家 提 示 ： 汽 车 轮 胎 内

11、 的 气 压（ 胎 压 ） 会 影 响 刹 车 距 离 为 确 保 安 全 ， 需 经 常 检 查 胎 压 某 汽 车 技 术 员 为 了 研 究胎 压 对 刹 车 距 离 的 影 响 ， 用 同 一 汽 车 在 晴 天 和 雨 天 环 境 下 ， 在 车 速 为 60 千 米 /时 刹 车 ， 测 试 结 果 如 图 所 示 ：4（ 1） 汽 车 质 量 为 1500 千 克 ， 有 4 个 轮 胎 ， 停 在 水 平 地 面 上 时 ， 每 个 轮 胎 与 地 面的 接 触 面 积 为 0.025 米 2 请 计 算 此 时 汽 车 对 地 面 的 压 强 （ g 取 10 牛 /千 克

12、）（ 2） 根 据 测 试 结 果 ， 可 以 得 出 在 两 种 环 境 下 胎 压 对 刹 车 距 离 的 影 响 是 （ 3） 胎 压 对 刹 车 距 离 的 影 响 主 要 是 胎 压 不 同 导 致 地 面 对 轮 胎 的 阻 力 不 同 该 技 术 员在 雨 天 环 境 下 ， 对 标 准 胎 压 的 汽 车 进 行 测 试 时 ， 若 在 刹 车 过 程 中 汽 车 受 到 地 面 的 平均 阻 力 为 3000 牛 ， 试 计 算 在 刹 车 过 程 中 ， 汽 车 克 服 地 面 阻 力 做 功 多 少 焦 ？考 点 ： 压 强 的 大 小 及 其 计 算 ； 功 的 计 算

13、 专 题 ： 计 算 题 ； 压 轴 题 ； 压 强 、 液 体 的 压 强 ； 功 、 功 率 、 机 械 效 率 分 析 ： （ 1） 停 在 水 平 地 面 上 时 ， 汽 车 的 压 力 和 自 身 的 重 力 相 等 ， 根 据 G=mg 求出 其 大 小 ， 再 根 据 压 强 公 式 求 出 对 地 面 的 压 强 ；（ 2） 根 据 控 制 变 量 法 分 析 晴 天 和 雨 天 、 标 准 胎 压 和 胎 压 较 低 时 对 刹 车 距 离 的 影 响 ；（ 3） 根 据 图 象 可 知 在 雨 天 环 境 下 、 对 标 准 胎 压 的 汽 车 进 行 测 试 时 刹 车

14、的 距 离 ， 根 据W=fs 求 出 汽 车 克 服 地 面 阻 力 做 的 功 解 答 ： 解 ： （ 1） 停 在 水 平 地 面 上 时 ， 汽 车 对 地 面 的 压 力 ：F=G=mg=1500kg10N/kg=1.5104N，汽 车 对 地 面 的 压 强 ：p= = =1.5105Pa；S42.（ 2） 根 据 测 试 结 果 ， 可 以 得 出 在 两 种 环 境 下 胎 压 对 刹 车 距 离 的 影 响 是 ：在 车 速 为 60 千 米 /时 刹 车 时 ， 晴 天 环 境 胎 压 对 刹 车 距 离 影 响 较 小 ， 雨 天 环 境 胎 压 对刹 车 距 离 影 响

15、 较 大 ， 胎 压 较 低 时 ， 会 增 大 刹 车 距 离 ；（ 3） 查 得 雨 天 环 境 中 ， 标 准 胎 压 下 刹 车 距 离 为 s=60m，汽 车 克 服 地 面 阻 力 做 的 功 ：W=fs=3000N60m=1.8105J答 ： （ 1） 汽 车 对 地 面 的 压 强 为 1.5105Pa；（ 2） 在 车 速 为 60 千 米 /时 刹 车 时 ， 晴 天 环 境 胎 压 对 刹 车 距 离 影 响 较 小 ， 雨 天 环 境5胎 压 对 刹 车 距 离 影 响 较 大 ， 胎 压 较 低 时 ， 会 增 大 刹 车 距 离 ；（ 3） 汽 车 克 服 地 面

16、阻 力 做 功 1.8105J点 评 ： 本 题 考 查 了 压 强 和 功 的 计 算 ， 关 键 是 知 道 水 平 面 上 物 体 的 压 力 和 自 身 的 重 力相 等 以 及 利 用 好 控 制 变 量 法 得 出 图 象 中 的 结 论 及 相 关 的 信 息 5 （宁波）如图甲所示，放在水平地面上的物体 A 受到水平向右的力 F 的作用，力 F 的大小以及物体 A 的运动速度大小 V 随时间 t 的变化情况如图乙所示。 (1) 当 t=7s 时，物体 A 受到的摩擦力 f 的大小为_ N，方向为_ 。 (2) 根据图乙有关信息，请用公式 P=Fv，求 F=10N 时该力的功率。

17、 (3) 如图丙所示，在 A 的两侧分别挂上柱状重物 B、C ，且 C 的一部分浸人水中。已知GB=20N，Gc=50N，C 的横截面积为 30cm2，长度足够，水够深。则当物体 A 不受摩擦力作用时，C 的下底面受到的水的压强是多少?若物体 A 移动就会触发报警装置(图中未画出)，当物体 A 不移动时，最高水位与最低水位的差是多少?(g 取 10Nkg)答案：(1)10 水平向左 (每空 1 分)(2)解：当 F10N 时，物体处于静止状态或以 5m/s 的速度做匀速直线运动 物体静止时，P=FV=10N0m/s=0W （1 分） 当物体以 5m/s 的速度匀速运动时， P=FV=10N5m/s=50W （1 分） 答：拉力的功率为 0 W 或 50W。66. 某工地用电动起重机吊起重物，重物的质量 m=400kg，电源提供的电压 U=220V，不计一切摩擦。当电动起重机以v=0.lm/s 的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流 I=2Aa (g 取 l0N/kg)(1)电动机线圈的电阻 R 是多少？(2)电动机匀速提升质量 m = 200kg 的重物，电动机的输人功率不变，提升速度是多少？