题目内容
【题目】为了缓解城市交通拥堵,某大学两位研究生设计出“都市蚂蚁”概念车(如图所示),荣获全国汽车创新设计大赛最高奖项,该车表似蚂蚁,小巧实用,质量仅有400kg,总体积0.75m3 , 轮胎与地面的总接触面积200cm3 , 标准乘载100kg.请解答标准乘载时的下列问题(g取10N/kg,水的密度为1.0×103kg/m3):
(1)“都市蚂蚁”车对水平路面的压强多大?
(2)“都市蚂蚁”车以5m/s的速度在公路上匀速行驶时,受到的阻力是车总重的0.4倍,则发动机的输出功率多大?
(3)科技社团的同学想将此车改造成“水陆两栖蚂蚁车”,若该车密封良好,请通过计算判断它能否浮在水面上?若能,它露出水面的体积是多少?
【答案】
(1)解:“都市蚂蚁”车对水平路面的压力:
F=G总=(m车+m人)g=(400kg+100kg)×10N/kg=5×103N,
对水平路面的压强:
p= = =2.5×105Pa;
(2)解:因“都市蚂蚁”车匀速行驶时受到的牵引力和阻力是一对平衡力,
所以,发动机的牵引力:F′=f=0.4G总=0.4×5×103N=2×103N,
发动机的输出功率:
P= = =F′v=2×103N×5m/s=1×104W;
(3)解:“都市蚂蚁”车浸没水中时受到的浮力:
F浮=ρ水gV车=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.75m3=7.5×103N,
因F浮>G总,
所以,“都市蚂蚁”车可以浮在水面上,
当“都市蚂蚁”车漂浮时,受到的浮力:F浮′=G总=5×103N,
由F浮=ρ水gV排得,排开水的体积:
V排′= = =0.5m3,
车露出水面的体积:V露=V车﹣V排′=0.75m3﹣0.5m3=0.25m3.
【解析】(1)“都市蚂蚁”车对水平路面的压力等于自身和标准承载的重力之和,根据F=G=mg求出其大小,利用p= 求出车对水平路面的压强;(2)“都市蚂蚁”车以5m/s的速度在公路上匀速行驶时处于平衡状态,发动机的牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,根据P= = =Fv求出发动机的输出功率;(3)根据阿基米德原理求出车完全浸没时受到的浮力,然后与自身的重力相比较确定车漂浮,根据物体的漂浮条件求出受到的浮力,再根据阿基米德原理求出排开水的体积,车的总体积减去排开水的体积即为露出水面的体积.
【题目】在探究“影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,小明有如下猜想:
A.滑动摩擦力大小与压力大小有关
B.滑动摩擦力大小与接触面积的粗糙程度有关
为此小明进行了如图所示的实验,实验数据如表所示:
序号 | 压力/N | 接触面种类 | 弹簧测力计示数/N |
1 | 6 | 木板 | 1.5 |
2 | 6 | 毛巾 | 2.8 |
3 | 12 | 毛巾 | 5.6 |
4 | 12 | 毛巾 | 3.5 |
(1)实验1、2、3,用弹簧测力计水平拉动木块,使其做匀速直线运动,根据知识可知滑动摩擦力大小等于拉力大小.
(2)由实验1、2可验证猜想(选填“A”或“B”)正确,并可得到的结论是: .
(3)完成探究“影响滑动摩擦力大小因素”实验后,接着小明在毛巾表面上,利用如图4的实验装置,使物体水平匀速移动了10cm,则绳端水平移动的距离为cm,结合表中序号4及相关数据,则此滑轮组的机械效率η= .