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题型:简答题
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简答题 · 8 分

13.近年来全国多地雾霾频发,且有愈演愈烈的趋势,空气质量问题备受关注,在雾霾天气下,能见度下降,机动车行驶速度降低,道路通行效率下降,对城市快速路、桥梁和高速公路的影响很大。如果路上能见度小于200米,应开启机动车的大灯、雾灯、应急灯,将车速控制在60km/h以下,并与同道前车保持50米的车距;当能见度小于100米时,驾驶员将车速控制在40km/h以下,车距控制在100米。已知汽车保持匀速正常行驶时受到地面的阻力为车重的0.1倍,刹车时受到地面的阻力为车重的0.5倍,重力加速度为g=10m/s2(空气阻力忽略不计),则:

(1)若汽车在雾霾天行驶的速度为v=54km/h,则刹车后经过多长时间才会停下来?(2)若前车因故障停在车道上,当质量为m=1300kg的后车距已经停止的前车为90m

时紧急刹车,刚好不与前车相撞,则后车正常行驶时的功率为多大?[

正确答案

(1)、t=3s;

(2)、p=39Kw

解析

解:(1)汽车的初速度:v=54km/h=15m/s

刹车后,由牛顿第二定律得:-0.5mg=ma

解得:a=0.5g=-5m/s2

由匀变速直线运动的速度公式得:v′=v+at,

代入数据解得:t=3s

(2)由动能定理得:-f2s=0-mv02

阻力:f2=k2mg,

代入数据解得:v0=30m/s,

正常行驶时,F-f1=0,f1=k1mg=0.1mg,

功率:P=Fv0=0.1×1300×10×30=39000W=39Kw

考查方向

本题主要考查了力与运动的关系、运动学公式、功率。在近几年的各省高考题出现的频率较高。

解题思路

(1)已知受力情况求运动情况,思路:受力分析——由F=ma求a——运动学公式求解t

(2)、由动能定理或运动学公式求v0 ,再由P=Fv0求出功率

易错点

本题属于简单题,只要认真就不会出错。

知识点

匀变速直线运动规律的综合运用功率
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题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图所示,一质量m=0.4 kg的滑块(可视为质点)静止于动摩擦因数μ=0.1的水平轨道上的A点.现对滑块施加一水平外力,使其向右运动,外力的功率恒为P=10.0 W.经过一段时间后撤去外力,滑块继续滑行至B点后水平飞出,恰好在C点以5m/s的速度沿切线方向进入固定在竖直平面内的光滑圆弧形轨道,轨道的最低点D处装有压力传感器.已知轨道AB的长度L=2.0 m,半径OC和竖直方向的夹角α=37°,圆形轨道的半径R=0.5 m.(空气阻力可忽略,重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),求:

28.滑块运动到D点时压力传感器的示数;

29.水平外力作用在滑块上的时间t.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

25.6 N

解析

(1)滑块由C点运动到D点的过程,由机械能守恒定律得:滑块运动到D点时,由牛顿第二定律得:代入数据,联立解得:FN  =  25.6 N

考查方向

本题考查了动能定理、机械能守恒和圆周运动、平抛运动的综合,知道圆周运动向心力的来源和平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律。

解题思路

(1)根据机械能守恒定律求出滑块运动到D点的速度

易错点

物体运动过程的分析,圆周运动最低点向心力的确定,平抛运动规律的应用,A到B合外力做功的计算。

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

0.4s

解析

滑块运动到B点的速度为:滑块由A点运动B点的过程,由动能定理得:代入数据解得:

考查方向

本题考查了动能定理、机械能守恒和圆周运动、平抛运动的综合,知道圆周运动向心力的来源和平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律。

解题思路

根据牛顿第二定律求滑块运动到D点时压力传感器的示数;将C点的速度分解为水平方向和竖直方向,结合平行四边形定则求出水平分速度,即得B点的速度。对A到B的过程运用动能定理求出外力作用的时间。

易错点

物体运动过程的分析,圆周运动最低点向心力的确定,平抛运动规律的应用,A到B合外力做功的计算。

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题型:简答题
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简答题 · 16 分

10.今年是我省“五水共治”全面铺开之年,一场气势恢宏、声势浩大的全民治水攻坚战在浙江大地全面打响,某地在“治污水”过程中,须对一污染井水进行排污处理,如图所示为用于排污“龙头”的示意图,喷水口距离地面高度h=1.25m,抽水机的效率η=70%,从距地面深为H=5m的井里抽水,使水充满喷水口,并以恒定的速率从该“龙头”沿水平喷出,喷水口的截面积为S=2cm2,其喷灌半径R=10m,已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,不计空气阻力。求:

(1)污水从喷水口射出时的速率多大?

(2)在1s钟内抽水机至少对水所做的功?

(3)抽水机的电动机的最小输出功率为多少?

正确答案

(1)20m/s

(2)1050J

(3)1500W

解析

(1)由平抛运动得:   故

速度

(2)由功能关系可得:

(3)

考查方向

本题主要考察平抛运动规律,能量守恒定律的应用及相关功率的计算问题。

解题思路

由平抛运动竖直分运动求出污水的落地时间,根据等时性,由水平方向的分运动求出污水从喷水口射出时的速率,根据能量守恒定律求解1s钟内抽水机对水做的功等于水增加机械能,根据抽水机的效率求解抽水机的电动机的最小输出功率。

易错点

从实际问题中抽象出平抛运动规律,水平射程数值的确定,在1s钟内抽水机抽出的水的质量的确定问题。

知识点

功率
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题型:简答题
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简答题 · 20 分

11.目前,我国的高铁技术已处于世界领先水平,它是由几节自带动力的车厢(动车)加几节不带动力的车厢(拖车)组成一个编组,称为动车组。若每节动车的额定功率均为1.35×104kw,每节动车与拖车的质量均为5×104kg,动车组运行过程中每节车厢受到的阻力恒为其重力的0.075倍。若已知1节动车加2节拖车编成的动车组运行时的最大速度v0为466.7km/h。我国的沪昆高铁是由2节动车和6节拖车编成动车组来工作的,其中头、尾为动车,中间为拖车。当列车高速行驶时会使列车的“抓地力”减小不易制动,解决的办法是制动时,常用“机械制动”与“风阻制动”配合使用,所谓“风阻制动”就是当检测到车轮压力非正常下降时,通过升起风翼(减速板)调节其风阻,先用高速时的风阻来增大“抓地力”将列车进行初制动,当速度较小时才采用机械制动。(所有结果保留2位有效数字)求:

(1)沪昆高铁的最大时速为多少km/h?

(2)当动车组以加速度1.5m/s2加速行驶时,第3节车厢对第4节车厢的作用力为多大?

(3)沪昆高铁以题(1)中的最大速度运行时,测得此时风相对于运行车厢的速度为100m/s,已知横截面积为1m2的风翼上可产生1.29×104N的阻力,此阻力转化为车厢与地面阻力的效率为90%。沪昆高铁每节车厢顶安装有2片风翼,每片风翼的横截面积为1.3m2,求此情况下“风阻制动”的最大功率为多大?

正确答案

(1)

(2)

(3)

解析

(1)由

解之得:

(2)设各动车的牵引力为F,第3节车对第4节车的作用力大小为F,以第1、2、3节车箱为研究对象,由牛顿第二定律得:

以动车组整体为研究对象,由牛顿第二定律得:

由上述两式得:

(3)由风阻带来的列车与地面的阻力为:

“风阻制动”的最大功率为

考查方向

本题主要考察牛顿第二定律的应用问题,整体法隔离法的使用及机车的相关功率问题,解题时要从实际问题中抽象相关物理模型,利用相关规律进行解答。

解题思路

沪昆高铁给出的相关机车的组成,求出其额定功率数值,当牵引力等于阻力时有最大速度,根据功率公式求解;合理选取研究对象根据整体法与隔离法利用牛顿第二定律得出第3节车厢对第4节车厢的作用力;利用题设信息求出风阻带来的列车与地面的阻力,利用功率公式最后求出“风阻制动”的最大功率。

易错点

沪昆高铁给出的相关机车的组成,要确定出其额定功率,要分析出何时出现最大速度,在求解第3节车厢对第4节车厢的作用力时,要合理选取研究对象。

知识点

牛顿运动定律的综合应用功率
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

16.如图,电梯质量为M,地板上放置一个质量为m的物体,轻质钢索拉电梯由静止开始向上加速运动,当上升高度为H时,速度达到v,不计空气阻力,则

A钢索的拉力做功等于

B钢索对电梯及物体构成的系统做功等于

(M+m)v2

C地板对物体的支持力做功等于

mv2+mgH

D地板克服物体的重力做功的平均功率等于mgv

正确答案

C

解析

A选项,对电梯与物体整体使用动能定理有:W拉力-(M+m)gH=(M+m)v2,得钢索的拉力做功W拉力=(M+m)v2+(M+m)gH,故A、B选项错误。C选项,单独对物体使用动能定理有:W支持力mgH=mv2,得地板对物体的支持力做功

W支持力=mv2+mgH,故C选项正确。D选项,根据公式P=Fvv是瞬时值计算的功率也是瞬时值,由于在运动过程中速度一直变化,故P=Fv=mgv是瞬时值,故D选项错误。

考查方向

1、考查动能定理的基本公式。

2、整体法与隔离法分析物体运动。

3、功率的公式P=Fv。

解题思路

1、对电梯与物体进行整体分析,受重力和绳子拉力,拉力做正功,重力做负功,写出动能定理的表达式:W拉力-(M+m)gH=(M+m)v2

2、单独分析物体受重力和地板对物体的支持力,支持力做正功,重力做负功,写出动能定理的表达式:

W支持力mgH=mv2

3、根据功率公式P=Fv分析平均功率。

易错点

1、误认为绳子拉力做功等于物体动能变化量。

2、运用动能定理时对物体受力分析不完全。

3、不理解克服重力做功的含义:即重力做负功。

知识点

功率动能 动能定理
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