17.下图是世界上第一条投入商业运行的上海磁悬浮列车,运行路程31.5km,最高速度可达430km/h(即119.4m/s),走完全程只需8min,它是靠磁体间相互作用浮离轨道约15cm,被誉为“飞”起来的交通工具,根据车厢内显示屏上显示的时刻和速度值,整理后如下表所示(从起动至中途)
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时间(s) |
0 |
55 |
83 |
130 |
189 |
211 |
217 |
226 |
240 |
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速度(m/s) |
0 |
41.9 |
56.4 |
85.0 |
111.1 |
119.4 |
119.4 |
119.4 |
117.0 |
假设列车的总质量为3×104kg,列车以较高速度运行时仅受空气阻力作用,且空气阻力与速度的平方成正比,即f=kv2,式中k=2kg/m。(g取10m/s2)
(1)使列车浮起至少要做多少功?
(2)估算列车在最大速度运行时的牵引力。
(3)估算220s这一时刻,列车牵引力的瞬时功率。
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16.物体因绕轴转动时而具有的动能叫转动动能。某同学为探究转动动能的大小与角速度大小的关系,设计了如下实验:先让砂轮由电动机带动作匀速转动并测出其角速度
,然后让砂轮脱离动力,由于克服轮边缘的摩擦阻力做功(设阻力大小不变),砂轮最后停下,测出砂轮开始脱离动力到停止转动的圈数n。转动动能的数值可由仪器直接读出。
实验中得到几组
、n和Ek的数值如下表。砂轮直径d=10cm。
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角速度 |
0.5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
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转动圈数n/r |
5 |
20 |
80 |
180 |
320 |
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转动动能Ek/J |
0.5 |
2 |
8 |
18 |
32 |
(1)请选择适当的物理量在坐标纸上作出能直观反映转动动能与角速度平方的关系图象;
(2)根据图象可以写出砂轮的转动动能Ek与角速度
的函数关系式为__________;
(3)由表格中的数据可求得,摩擦阻力大小___________N。
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