题目内容
【题目】阅读下列材料,并解答问题: 现代人提倡“低碳生活”,某公司发明了一种走路时能发电并充电的鞋子﹣﹣充电鞋,这种鞋的后跟鞋装有一个小型涡轮发电机.行走时利用脚跟下落时对鞋跟的下压力压缩鞋跟做功,使小型涡旋转发电,并能给手机、MP3等充电.
如图所示,是一名质量为60kg的成年人走路时提起脚跟的示意图,O点是脚尖与鞋底面的接触点,F1为人抬脚时提起脚跟的力,F2的大小等于人的体重,OA=20cm,AB=5cm.每次脚跟下落时,脚跟对鞋跟的下压力F为F1的1.2倍,并向下压缩鞋跟0.5cm.若人步行时平均步距为50cm,充电鞋发电并充电的效率为15%.
利用充电鞋给标有“3.6V 1000mAh”耗尽电能的手机电池充电,人至少要行走多远的距离?(1000mAh是1000mA的电流供电时能持续工作1h)
【答案】解:人的重力G=mg=60kg×10N/kg=600N, 由题意知:F2=G=600N,OB=OA+AB=20cm+5cm=25cm,
由杠杆平衡条件得:F1OB=F2OA,
即:F1×25cm=600N×20cm,则F1=480N,
脚跟对鞋跟的压力F=1.2F1=1.2×480N=576N,
人落脚一次压力F所做的功:W1=Fs=576N×0.005m=2.88J,
手机充满电所需能量W=UIt=3.6V×1A×3600s=12960J,
人走路时需要做的功W总= = =8.64×104J,
人每走50cm=0.5m做功2.88J,则做8.64×104J的功需要行走的距离:
s= ×0.5m= ×0.5m=1.5×104m;
答:人至少行走1.5×104m
【解析】由杠杆平衡条件求出力F1 , 然后求出脚跟对鞋跟的压力F,然后由W=Fs求出脚落地一次所做的功;求出给电池充满电需要的能量,求出给电池充满电人需要做的总功,然后求出人行走的距离.
【考点精析】根据题目的已知条件,利用杠杆的平衡分析法及其应用和功率计算公式的应用的相关知识可以得到问题的答案,需要掌握作关于杠杆题时的注意事项:(1)必须先找出并确定支点.(2)对力进行分析,从而确定动力和阻力(3)找出动力和阻力的作用线,确定动力臂和阻力臂;功率的计算: P = W/tW 表示功,单位是焦(J). t表示时间 ,单位是秒(s) P表示功率,单位是瓦特(W)1 W= 1 J/s.
【题目】小张在探究“杠杆平衡条件”实验中,给他提供的实验器材有:杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个.
(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,如图所示,此时应把杠杆左端的平衡螺母向(选填“左”成“右”)调节;
(2)小张将实验数据记录在表中:
次数 | 动力/N | 动力臂/cm | 阻力/N | 阻力臂/cm |
1 | 1 | I0 | 2 | 5 |
2 | 1.5 | 5 | 0.5 | 15 |
3 | 2 | I5 | 1.5 | ▲ |
表格中空缺的实验数据“▲”是 .
(3)小张在实验中多次改变力和力臂的大小主要是为了(只有一个正确答案,选填答案序号). ①减小摩擦 ②多次测量取平均值减小误差
③使每组数据更准确 ④获取多组实验数据归纳出物理规律.
【题目】目前,小汽车已进入寻常百姓家.如图1所示为某汽车公司自动测定油箱内油面高度的电路原理图.其中电源电压恒为12V,R0为定值电阻.A为油量表(实际是一只量程为0﹣0.6A的电流表),Rx为压敏电阻(其电阻值随电阻表面受到的液体压强增大而减小).关于压敏电阻Rx的阻值与所受汽油压强的关系如下表所示(汽油的密度为0.71×103kg/m3 , g取10N/kg):
Rx所受汽油的压强值/Pa | 0 | 426 | 852 | 1278 |
Rx对应的电阻值/Ω | 90 | 50 | 30 | 10 |
(1)该汽车油箱是长方体形容器,底面积为0.3m2 , 油箱内汽油高度达到18cm时,油箱即装满,则油箱装满时汽油的质量是多少?
(2)油箱装满时,油量表的示数如图2所示,求定值电阻R0的值.
(3)当油箱内汽油用完时,油量表的指针指向某一位置,求此位置所对应的电流值.
(4)为了测试该汽车的油耗,将汽车油箱装满后,沿高速公路行驶300km的路程,油量表的指针向左逐渐偏转到“E”,如图3所示,问该汽车每行驶100km消耗汽油多少L(1L=1dm3)?