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简答题

如图所示粗细均匀的木棒长为L,质量为M,可绕固定转动轴O自由转动,现用水平力F作用于木棒的下端将木棒从竖直位置缓慢拉起,并转过θ角度,则在拉起的过程中,拉力F做的功为多少?

某同学解法为:

木棒与竖直位置成θ时,木棒所受的力矩平衡   Mg Lsinθ/2=F Lcosθ,

得到F=Mgtgθ/2

从竖直位置缓慢拉起的过程中,拉力F从0变化到Mgtgθ/2,

拉力F的平均值=Mgtgθ/4

拉力作用点在力F方向上的位移是    S=L sinθ

根据W=FS     解得:拉力F 做的功:WF=Mg L sinθtgθ/4

所以在拉起的过程中,拉力F做的功为WF=Mg L sinθtgθ/4,

你认为他的解法是否正确?若正确,请说明理由;若错误,也请说明理由,并且解出正确的结果.

正确答案

解:不正确                                                           

沿水平方向F力不是均匀地增加,所以不能用力的算术平均值来计算此力所做的功.

正确解法:根据动能定理得:

WF+WG=0

WG=-Mg△h=-MgL(1-cosθ)

∴WF=MgL(1-cosθ)

解析

解:不正确                                                           

沿水平方向F力不是均匀地增加,所以不能用力的算术平均值来计算此力所做的功.

正确解法:根据动能定理得:

WF+WG=0

WG=-Mg△h=-MgL(1-cosθ)

∴WF=MgL(1-cosθ)

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简答题

如图所示,一长为L、内横截面积为S的绝热气缸固定在水平地面上,气缸内用一质量为m的绝热活塞封闭了一定质量的理想气体,幵始时活塞用销钉固定在气缸正中央,气缸内被封闭气体压强为P,外界大气压为P0(P>P0).现释放活塞,测得活塞被缸内气体推到缸口时的速度为V.求:

(Ⅰ)此过程克服大气压力所做的功;

(Ⅱ)活塞从释放到将要离开缸口,缸内气体内能改变了多少?

正确答案

解:Ⅰ.设大气作用在活塞上的压力为F,则:F=P0S

根据功的算式W=FL

得:W=

Ⅱ.设活塞离开气缸时动能为Ek,则:

根据能量守恒定律得:

△E=

答:此过程克服大气压力所做的功为

活塞从释放到将要离开缸口,缸内气体内能改变了

解析

解:Ⅰ.设大气作用在活塞上的压力为F,则:F=P0S

根据功的算式W=FL

得:W=

Ⅱ.设活塞离开气缸时动能为Ek,则:

根据能量守恒定律得:

△E=

答:此过程克服大气压力所做的功为

活塞从释放到将要离开缸口,缸内气体内能改变了

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简答题

汽车运动时,驱动轮与地面摩擦产生牵引力.某种型号的小汽车,重1.3吨,前置驱动(前轮为驱动轮),两个前轮和两个后轮都是均匀受力,且前轮所受摩擦力大小是后轮的3倍,车轮不打滑.假设空气阻力恒定且为车重的0.1倍,重力加速度取10m/s2

(1)在某种路面上试车,汽车从静止开始做匀加速直线运动,若能在S=150m的距离内加速到υ=30m/s,每个车轮产生的牵引力多大?

(2)若汽车发动机输出功率保持60kW,要使该车在S=150m的距离内从静止开始加速到υ=30m/s,需要多少时间?

正确答案

解:(1)设汽车加速度为,每个前轮所受摩擦力为,也就是地面对车轮的驱动力.

依题意有:==3m/s2 …①;

设汽车前进时受到的阻力为,有:=2×+0.1…②;

根据牛顿第二定律有:2-=…③;

化简得:=(0.1+) …④;

代入数据得:=3.9×103N …⑤;

(2)设汽车发动机输出功率为,根据能量守恒定律,有:=0.1+2+02…⑥;

代入数据得:=19.5s…⑦;

答:(1)每个车轮产生的牵引力是3.9×103N.

(2)要使该车在S=150m的距离内从静止开始加速到30m/s,需要19.5s时间.

解析

解:(1)设汽车加速度为,每个前轮所受摩擦力为,也就是地面对车轮的驱动力.

依题意有:==3m/s2 …①;

设汽车前进时受到的阻力为,有:=2×+0.1…②;

根据牛顿第二定律有:2-=…③;

化简得:=(0.1+) …④;

代入数据得:=3.9×103N …⑤;

(2)设汽车发动机输出功率为,根据能量守恒定律,有:=0.1+2+02…⑥;

代入数据得:=19.5s…⑦;

答:(1)每个车轮产生的牵引力是3.9×103N.

(2)要使该车在S=150m的距离内从静止开始加速到30m/s,需要19.5s时间.

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简答题

小玲利家用煤气灶烧水,把为lkg、l5℃的水烧开(在标准大气压下),烧水前后煤气表的示数分别如图甲、乙所示.[c=4.2×1O3J/(kg•℃)]

(1)煤气的用量是多少立方米?如果煤气的密度为O.6kg/m3,烧水时消耗煤气多少千克?

(2)在此过程中水需要吸收多少热量?

(3)用额定功率是750W的电热器烧开同样的水,若电能转化为热能的效率是90%,则通电时间是多少?

正确答案

解:(1)由图可知,煤气用量为456.178-456.163m3=0.015m3  

消耗的煤气为m=ρV=O.6kg/m3×0.015m3=0.009 Kg;

(2)由比热公式可知:4.2×1O3J/(kg•℃)]

Q=mc△t=0.009×4.2×1O3J/(kg•℃)×(100-15)=3.57×105J;

(3)由能量守恒可知:Q=Pt×90%

则t==529s;

答:(1)煤气用量为0.015m3;质量为0.009kg;(2)需吸收的热量为3.57×105J; (3)烧开水用时529s.

解析

解:(1)由图可知,煤气用量为456.178-456.163m3=0.015m3  

消耗的煤气为m=ρV=O.6kg/m3×0.015m3=0.009 Kg;

(2)由比热公式可知:4.2×1O3J/(kg•℃)]

Q=mc△t=0.009×4.2×1O3J/(kg•℃)×(100-15)=3.57×105J;

(3)由能量守恒可知:Q=Pt×90%

则t==529s;

答:(1)煤气用量为0.015m3;质量为0.009kg;(2)需吸收的热量为3.57×105J; (3)烧开水用时529s.

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某研究性学习小组发现河水在缓慢流动时有一个规律,河中央流速最大,岸边速度几乎为零.为了研究河水流速与离河岸距离的关系,小明设计了这样的测量仪器:如图甲所示,两端开口的“L”形玻璃管的水

平部分置于待测的水流中,竖直部分露出水面,且露出水面部分的玻璃管足够长.当水流以速度v正对“L”形玻璃管的水平部分开口端匀速流动时,管内外水面高度差为h,且h随水流速度的增大而增大.为了进一步研究水流速度v与管内外水面高度差h的关系,该组同学进行了定量研究,得到了如下表所示的实验数据,并根据实验数据得到了v-h图象,如图丙所示.

(1)根据上表的数据和图丙中图象的形状,可猜想v和h之间的关系为______

为验证猜想,请在图丁中确定纵轴所表示的物理量,并作出图象,若该图象的形状为______,说明猜想正确.

(2)现利用上述测速器,由河流南岸开始,每隔1m测一次流速,得到数据如下表所示:根据v和h之间的关系完成下表的最后一行,对比下表中的数据,可以看出河中水流速度v与离南岸的距离x的关系为______

正确答案

解:(1)在数据中,当v由1.00→2.00→3.00,h由0.05→0.20→0.45,再结合丙中图象得出:

v2=20h;

图象如图,若该图象的形状为直线,我们可以说明v2与h成正比.

(2)根据v2=20h,已知h求出对应的v.

数据:自左向右为:

0,0.4,0.8,1.2,1.6.

根据表格中x与v的数据得出:

v∝x   

故答案为:(1)v2=20h,直线;

(2)v∝x;

0,0.4,0.8,1.2,1.6.

解析

解:(1)在数据中,当v由1.00→2.00→3.00,h由0.05→0.20→0.45,再结合丙中图象得出:

v2=20h;

图象如图,若该图象的形状为直线,我们可以说明v2与h成正比.

(2)根据v2=20h,已知h求出对应的v.

数据:自左向右为:

0,0.4,0.8,1.2,1.6.

根据表格中x与v的数据得出:

v∝x   

故答案为:(1)v2=20h,直线;

(2)v∝x;

0,0.4,0.8,1.2,1.6.

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