题目内容
1.节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车.有一质量m=1000kg的混合动力轿车,在平直公路上以v1=90km/h匀速行驶,发动机的输出功率为P=50kW.当驾驶员看到前方有80km/h的限速标志时,保持发动机功率不变,立即启动利用电磁阻尼带动的发电机给电池充电,使轿车做减速运动,运动L=72m后,速度变为v2=72km/h.此过程中发动机功率的$\frac{1}{5}$用于轿车的牵引,$\frac{4}{5}$用于供给发电机工作,发动机输送给发电机的能量最后有50%转化为电池的电能.假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变.求:(1)轿车以90km/h在平直公路上匀速行驶时,所受阻力F阻的大小;
(2)轿车从90km/h减速到72km/h过程中,获得的电能E电;
(3)轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能E电维持72km/h匀速运动的距离L'.
分析 (1)根据匀速行驶时,牵引力等于阻力,结合P=Fv求出阻力的大小.
(2)根据动能定理求出发电机的输出功率,从而得出电源获得的电能.
(3)在此过程中,由能量转化及守恒定律可知,仅有电能用于克服阻力做功,根据E电=F阻L′即可求解.
解答 解:(1)汽车牵引力与输出功率关系得:
P=F牵v
将P=50 kW,v1=90 km/h=25 m/s代入得
F牵=$\frac{P}{{v}_{1}}$═2×103 N
当轿车匀速行驶时,牵引力与阻力大小相等,有
F阻=2×103 N
(2)在减速过程中,注意到发动机只有$\frac{1}{5}$P用于汽车的牵引.根据动能定理有
$\frac{1}{5}$Pt-F阻L=$\frac{1}{2}$mv22-$\frac{1}{2}$mv12
电源获得的电能为:E电=0.5×$\frac{4}{5}$Pt
代入数据解得 E电=6.3×104 J
(3)根据题设,轿车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力仍为 F阻=2×103 N.
在此过程中,由能量转化及守恒定律可知,仅有电能用于克服阻力做功.
E电=F阻L′
代入数据得 L′=31.5 m.
答:
(1)轿车以90km/h在平直公路上匀速行驶时,所受阻力F阻为2×103 N;
(2)轿车从90km/h减速到72km/h过程中,获得的电能E电为6.3×104 J;
(3)轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能E电维持72km/h匀速运动的距离L′为31.5 m.
点评 解决本题的关键理清汽车的运动过程,分析清楚能量是如何转化的,运用动能定理和功率公式结合研究.
练习册系列答案
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9.伽利略在1593年制造了世界上第一个温度计--空气温度计,如图所示一个细长颈的球形瓶倒插在装有红色液体的槽中,细管中的液面清晰可见,如果不考虑外界大气压的变化,就能根据液面的变化测出温度的变化,则( )
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C. | 该温度计的测温物质是球形瓶中的空气 | |
D. | 该温度计是用来测槽中的液体的温度的 |
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A. | 在最高点D时小盒与球之间的作用力可能为零 | |
B. | 在最高点D时小盒对球的作用力可能向上 | |
C. | 在最低点B时小盒对球的作用力可能向下 | |
D. | 在最右点C时小盒对球的作用力可能向右 |
6.如图所示,在“验证牛顿运动定律”的实验中,下列做法不正确的是( )
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B. | 小桶和砂的总质量应远小于小车的总质量 | |
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D. | 小车应紧靠打点计时器,先接通电源再释放小车 |
13.如图所示,一质量为M、倾角为θ的斜面体置于水平地面上,质量为m的小木块(可视为质点)放在斜面上.现用一平行于斜面、大小恒定的拉力F作用于小木块上,拉力在以斜面所在的平面内绕小木块旋转一周的过程中,斜面体和小木块始终保持静止状态,下列说法中正确的是( )
A. | 小木块受到斜面的最大摩擦力为$\sqrt{{F}^{2}}$+(mgsinθ)2 | |
B. | 小木块受到斜面的最大摩擦力为F-mg sin θ | |
C. | 斜面体受到水平地面的最大摩擦力为F | |
D. | 斜面体受到水平地面的最大摩擦力为F cos θ |
10.如图所示,右端固定有重物的轻质硬杆长为2L,其左端有铰链固定在墙上A点,杆可以向各个方向自由转动,一根为L的不可伸长的细线沿竖直方向系在杆的中点,一保持杆处于水平位置,今重物受到垂直纸面方向的扰动,则系统做小振幅振动的周期为( )
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11.有一个质量为2kg的质点在x-y平面上做曲线运动,在x方向的速度图象和y方向的位移图象分别如图甲、乙所示,下列说法正确的是( )
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