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题型:简答题
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简答题 · 18 分

环保混合动力车是指使用汽油机驱动和利用蓄电池所储存的电能驱动的汽车。它可按平均需要使用的功率来确定汽油机的最大功率,此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。汽车需要大功率而汽油机功率不足时由电动机来补充,电动机的电源为蓄电池;汽车负荷少时,电动机可作为发电机使用,汽油机的一部分功率用来驱动汽车,另一部分功率驱动发电机,可发电给蓄电池充电。

有一质量m=1200kg的混合动力轿车,在平直公路上以v1=90km/h匀速行驶,汽油发动机的输出功率为P=60kW。当驾驶员看到前方有80km/h的限速标志时,保持汽油发动机功率不变,立即启动发电机工作给蓄电池充电,此时轿车的动力减小,做减速运动,运动距离s=80m后,速度变为v2=72km/h。此过程中汽油发动机功率的25%用于轿车的牵引,75%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%转化为蓄电池的电能。假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变。试求:

(1)轿车以90km/h在平直公路上匀速行驶时,所受阻力Ff的大小;

(2)轿车从90km/h减速到72km/h的这一过程中,蓄电池获得的电能E

(3)若电动机的输出功率也为60 kW,此时汽油发动机和电动机共同工作的最大功率可以达到Pm=108kW,汽车驶上与水平地面成30°角斜坡,汽车爬坡过程中所受阻力为重力的0.1倍,设斜坡足够长,求汽车在斜坡上做匀速运动的最大速度vm。(g取10m/s2

正确答案

见解析。

解析

(1)轿车以ν1=90km/h=25m/s匀速行驶时,汽车受到的阻力等于牵引力,有

P=Ff ν1

解得阻力 Ff = 2.4×103N                                 

(2)轿车做减速运动s=80m速度减为v2=72km/h=20m/s,设这一过程中汽油发动机做的总功为W,由动能定理有

W×25%—Ff ·s=

代入数据得:W=2.28×105J

蓄电池获得的电能 E= W× 75%×50% =8.55×104J         

(3)汽车在斜坡上做匀速运动时牵引力F=mgsin30°+0.1mg。在斜坡上匀速运动的最大速度设为vm,有

Pm=(mgsin30°+0.1mg)vm

可得最大速度vm=15m/s

知识点

功率能量守恒定律与能源
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题型:简答题
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简答题 · 14 分

某汽车研发机构在汽车的车轮上安装了小型发电机,将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中,以达到节能的目的,某次测试中,汽车以额定功率行驶700 m后关闭发动机,测出了汽车动能Ek与位移x的关系图像如图,其中①是关闭储能装置时的关系图线,②是开启储能装置时的关系图线,已知汽车的质量为1000 kg,设汽车运动过程中所受地面阻力恒定,空气阻力不计,求:

(1)汽车受到地面的阻力和汽车的额定功率P;

(2)汽车加速运动500m所用的时间t;

(3)汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能E=?

正确答案

见解析                

解析

(1)关闭发动机且关闭储能装置后,汽车在地面的阻力f的作用下减速至静止,由动能定理

                           

解得                                

汽车匀速运动的动能    

解得      v=40m/s                        

汽车匀速运动时牵引力大小等于阻力,故汽车的额定功率

             

(2)汽车加速运动过程中,由动能定理

                      

解得t=16.25s                      

(3)由功能关系,汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为

                              

解得  J            

知识点

功率能量守恒定律与能源
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

有两个质量分别为m1和m2的物体A和B,并排放在水平地面上。现用同向水平拉力F1、F2分别作用于物体A和B上,作用一段时间后撤去,两物体各自滑行一段距离后停止。A、B两物体运动的v—t图象分别如a、b图线所示。由图中信息可以得出

A若m1=m2,则力F1对A所做的功小于力F2对B所做的功

B若m1=2m2,则力F1对A所做的功小于力F2对B所做的功

C若m1= m2,则力F1的最大瞬时功率一定是力F2的最大瞬时功率的2倍

D若m1=2 m2,则力F1的最大瞬时功率一定是力F2的最大瞬时功率的2倍

正确答案

C

解析

知识点

功率
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

下图是一个遥控电动小车在水平直轨道上运动的图像,图中2s~10s时间段的图像为曲线,其余时间段均为直线,已知小车运动过程中所受阻力不变,在2s~14s时间段内小车的输出功率保持不变,在14s末停止供电而让小车自由滑行,小车的质量为1.0kg,求:

(1)小车所受到的阻力;

(2)小车匀速行驶阶段牵引力的功率;

(3)小车在加速运动过程中(指图像中0~10秒内)位移的大小。

正确答案

见解析       

解析

(1)14~18s 内      (负号表示方向与速度方向相反) ①      

            

(2)匀速运动时,牵引力等于摩擦力   ②  

                    

(3)0~3s 内匀加速运动         ③  

3s~10s   小车的功率     ④      

由动能定理可知            ⑤       

S2=39(m)                         

            

知识点

功率动能定理的应用
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题型:简答题
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简答题 · 18 分

有一质量m=1000kg的轿车,在平直公路上以ν1=90km/h的速度匀速行驶,此时发动机的输出功率P=50kW,全部用于轿车的牵引。某时刻起,保持发动机的输出功率不变,启动利用电磁阻尼带动的电动机为车载蓄电池充电,轿车做减速运动。运动L=72m后,轿车速度变为ν2=72km/h,此过程中发动机输出功率的20%用于轿车的牵引,80%用于供给发电机工作,发电机获得能量的50%转化为蓄电池的电能。假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变。

(1)求轿车运动中受到的阻力F的大小;

(2)求在上述过程中蓄电池获得的电能E的大小;

(3)若该车可以利用所储存的电能作为动力来源,则轿车仅用上述过程中获得的电能E维持匀速运动,能行驶的距离L’的大小是多少?

正确答案

见解析。

解析

(1)ν1=90km/h=25m/s,ν2=72km/h=20m/s 

匀速行驶时P=Fν1 

(2)设这一过程中汽车发动机做的总功为W,根据动能定理有:

20%W-W=,代入数据得:W=1.575×105

E=50%×80%W=6.3×104

(3)汽车维持匀速运动,电能全部用于克服阻力做功

E=FL’,代入数据可得L’=31.5m 

知识点

功率能量守恒定律与能源
1
题型:简答题
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简答题 · 14 分

如图,足够长的两平行金属导轨,间距m,导轨平面与水平面成角,定值电阻,导轨上停放着一质量kg、电阻的金属杆CD,导轨电阻不计,整个装置处于磁感应强度T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向上,导轨与金属杆间的摩擦系数,现用一垂直于金属杆CD的外力,沿导轨斜面方向向上拉杆,使之由静止开始沿导轨向上做加速度为m/s2的匀加速直线运动,并开始计时(

试求:

(1)推导外力随时间t的变化关系;

(2)在s时电阻R上消耗功率和2秒内通过电阻的电量;

(3)若s末撤销拉力,求电阻R上功率稳定后的功率大小。

正确答案

见解析

解析

(1)

解得:

(2)A

   解得:q=0.8C

(3)撤销外力后,导体棒向上做减速运动,停止后再向下变加速运动,当导体受力平衡时,速度达到最大并稳定,电阻R上功率也稳定。

稳定速度  

vm=10m/s      

知识点

牛顿运动定律的综合应用功率法拉第电磁感应定律
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题型: 单选题
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单选题 · 2 分

如图,用的力将重物G由静止开始以0.2m/s2的加速度上升,则5s末F的功率是

A10W

B20W

C30W

D40W

正确答案

D

解析

知识点

功率
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题型:填空题
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填空题 · 4 分

如图(a)为用DIS做“测定电动机效率”的实验装置,图(b)是用位移传感器测定重物匀速上升时的位移——时间图线,同时电流传感器和电压传感器的读数基本不变,约为0.14A和3.3V,已知重物质量kg,则在2.4~2.8s时间段,重物克服重力做功的功率为_______W;该电动机的工作效率约为________。

正确答案

0.25,54.1%

解析


知识点

功率功能关系
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题型: 多选题
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多选题 · 4 分

质量为kg的质点静止于光滑水平面上,从时起,第1秒内受到的水平外力作用,第2秒内受到同方向的1N的外力作用,下列判断正确的是

A0-2s内外力的平均功率是W

B第2s内外力所做的功为J

C第1s末外力的瞬时功率最大

D第1s内与第2s内外力做功之比

正确答案

A,C

解析

知识点

功率
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题型: 单选题
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单选题 · 2 分

汽车在平直公路上行驶,它受到的阻力大小不变,若发动机的功率保持恒定,汽车在加速行驶的过程中,它的牵引力F和加速度a的变化情况是(      )

AF逐渐减小,a也逐渐减小

BF逐渐增大,a逐渐减小

CF逐渐减小,a逐渐增大

DF逐渐增大,a也逐渐增大

正确答案

A

解析

知识点

功率
下一知识点 : 动能 动能定理
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