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第11章简单机械和功单元综合测试卷考试范围第11章;考试时间40分钟;注意事项1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2.请将答案正确填写在答题卡上
一、单选题1.图是环卫工人用的垃圾夹结构示意图拉绳的一端固定在手把上,另一端穿过空心管杆与两夹爪的一端相连当用力捏手把时,夹爪在拉绳的作用下可夹持物体,同时弹簧被压缩;当松开手把时,夹爪在弹簧的作用下恢复原状在使用过程中,手把和夹爪分别是A.费力杠杆,省力杠杆B.省力杠杆,费力杠杆C.省力杠杆,省力杠杆D.费力杠杆,费力杠杆2.下列实例中,力对物体没有做功的是( )A.起重机吊起重物B.马拉车,车未动C.跳水运动员从跳台跳下D.举重运动员,将杠铃举起3.爷爷质量比小丽大,如图,小丽和爷爷一起用相同时间爬完相同的楼梯,则( )A.小丽做的功较多 B.小丽做的功和爷爷做的一样多C.小丽做功比较慢 D.小丽做功的功率和爷爷做功的功率一样4.把两个鸡蛋托起1米的高度所做的功大约为()A.1焦B.10焦C.100焦D.1000焦5.提高机车的输出功率是铁路进一步提速需要解决的重要课题.已知机车的输出功率等于牵引力与速度的乘积,列车所受阻力与速度成正比,若列车提速前后分别以180km/h、240km/h在平直轨道上匀速直线行驶,则机车的输出功率之比为()A.3∶4B.4∶3C.9∶16D.16∶96.甲、乙两台汽油机,甲的效率比乙高,则()A.甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多B.甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少C.消耗同样多的汽油,甲做的有用功比乙做的有用功多D.做同样多的有用功,甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多7.(xx鸡西)如图所示的四种工具在使用过程中,属于费力杠杆的是()A.独轮车B.镊子C.钢丝钳D.扳子8.使重60牛的物体沿着长5米、高1米的斜面匀速向上运动,必须用沿斜面向上的32牛的拉力F,如图所示.则物体所受的摩擦力大小为()A.12NB.20NC.32ND.80N9.利用如图所示的装置估测物体重G,当杠杆平衡时,已知力F大小为5N,则物体重()A.大于5NB.小于5NC.等于5ND.无法确定10.如图所示的四种情景中,人对物体做功的是 A.提着滑板在水平面上前行B.搬而未起C.推着小车向前运动了一段距离D.举着杠铃静止不动
二、填空题11.如图所示的两个滑轮中,不能改变力的方向的是滑轮,相当于等臂杠杆的是(前两空选填“甲”或“乙”)滑轮,不考虑滑轮重力及摩擦,分别用力匀速提起相同重物时,力FAFB(选填“>”、“=”或“<”).12.如图所示用
1.2N的拉力沿竖直方向匀速拉起重为2N的物体物体上升
0.1m所用时间为4s此过程中拉力的功率为W动滑轮的机械效率为.在这个过程中,重物的机械能将13.在水平地面上,用100N的水平拉力拉重为200N的小车,使小车沿水平方向匀速前进3m,所用的时间是5s,在此过程中,小车受到的摩擦力是_____N,拉力做功的功率为_____,重力所做的功为_____.14.用一个动滑轮把重100N的物体匀速提到5m高的楼上,作用在绳上的拉力F为60N,则拉力F做的功为J,动滑轮的机械效率为15.如图所示,斜面长5m,高1m,工人用沿斜面方向400N的推力把重1600N的木箱匀速推到车上,推力对木箱做的有用功是________J,斜面的机械效率是__________.16.(xx四川成都)如图1所示,小明在用杠杆撬一块大石头,他使用的是________杠杆(选填“省力”“费力”或“等臂”).如图2所示,使用定滑轮可以________(选填“省力”“省距离”或“改变动力方向”).18.如图(甲)所示,用弹簧测力计测量水平桌面上的钩码所受的重力.弹簧测力计从图示位置开始向上缓慢提升,其示数F与上升的高度h之间的关系如图(乙)所示那么,钩码所受的重力为_______N;当h=4cm时,弹簧测力计的示数是_______N;从开始提升到h=16cm的过程中,弹簧测力计对钩码所做的功是_______J19.王波同学帮父母搬家,现有30捆书籍.每捆书籍的质量都为5kg.王波想尽快将它们搬上10m高处的新家.如图是王波可以提供的用于搬运物体的功率与被搬运物体质量之间的关系图象.由图可知,为了尽可能快地将这批书籍搬上新家,他每次应搬________捆.若每次下楼时间是上楼时间的一半,则他最快完成搬运任务并返回原地,所用的总时间为________s(g=10N/kg).
三、作图题20.【xx•广元卷】如图所示,工人用一根硬棒以O为支点,想在A点施加最小的力撬动石头,请画出最小动力F1的示意图和阻力F2的力臂L2.21.如图是羊角锤拔钉示意图,在图中作出动力臂和阻力臂.
四、综合题22.(2分)如图,s=60cm,与之对应的h=30cm.现用弹簧测力计进行如下操作
①沿竖直方向匀速提升小车;
②沿斜面方向匀速拉动小车.记录数据如上表
(1)小明根据表格中的数据得到利用斜面提升物体时,可以省力的结论,你认为此结论是否可靠?答
(2)此斜面的机械效率是23.(xx•山西卷)小明携带质量为10kg的行李箱从太原到运城,选择了尾气零排放的动车组D2503次列车出行.经查询,D2503次列车时刻表如表.若该动车组列车全程匀速行驶在平直的轨道上,牵引力恒为
2.8×105N,供电电路输入动车组列车的电功率恒为2×107W.请你根据以上信息,解决下列问题问题一若小明的行李箱底部与列车行李架的接触面积为
0.2m2,求此行李箱对水平行李架的压强___.(g取10N/kg)问题二求该动车组列车从太原南站到运城北站牵引力所做的功____.问题三求该动车组列车从太原南站到运城北站将电能转化为机械能的效率___.问题四若大型客运燃油汽车运行中做的功与该动车组列车从太原南站至运城北站牵引力所做的功相等,求该燃油汽车排放气态污染物的质量___.(大型客运燃油汽车每做1焦耳的功排放气态污染物5×10﹣6)g.24.【xx·陕西卷】如图-1为一款利用高温水蒸气熨烫衣服的便携式挂烫机,它的正常工作电压为220V水箱装水最多
0.3kg,加热功率有大小两个挡位设计师最初设计的内部电路有如图-2甲、乙两种接法,其中电热丝R1=56Ω,R2=44Ω.
(1)高温水蒸气熨烫衣服时,水蒸气遇到衣服迅速___________成小水珠,放出热量,将衣服熨平(填物态变化名称)
(2)如果选择甲电路,电路中最大电流为______A;如果选择乙电路,电路中最大电流为_________A由于两个电路中所选熔断器里的熔丝允许通过的最大电流为
8.2A故设计师最终选择了甲电路(计算结果保留一位小数)
(3)请分别计算这款挂烫机两个挡位的额定功率__________
(4)若将水箱中
0.22kg的水从25℃加热到100℃,挂烫机至少需要加热多长时间________?[水的比热容c=
4.2×103J/(kg·℃)]
五、实验题25.某小组在“测滑轮组机械效率的实验”,所用装置如图(每个滑轮的重相同),通过实验分别得到对应的四组实验数据,如下表所示.
(1)实验中应沿竖直方向_______缓慢拉动弹簧测力计;通过比较_____两次实验数据得出结论同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高.(填实验次数的序号).
(2)用丁图装置进行实验,得出表中第4次实验数据,请将表中的两个数据填写完整__;在丁图中,若拉力F向右倾斜(如虚线所示),则测出的机械效率将___(选填“变大”、“变小”、或“不变”)
(3)在不计摩擦的情况下,要探究滑轮组提升物体时效率的高低与动滑轮重是否有关,应进行____两次实验(填实验次数的序号),通过这两次实验数据得出的结论是_________26.如图甲所示,轮轴实质是一种杠杆.小捷同学为了探究轮轴的平衡条件,进行了如下实验实验一如图乙所示,重物G通过细绳绕在轴上,在轮的边缘沿切线方向用力F匀速提升重物,记录数据如表一.表一(轮半径10cm,轴半径4cm)G/N51015F乙/N246实验二如图丙所示,重物G通过细绳绕在轮上,在轴的边缘沿切线方向用力F匀速提升重物,记录数据如表二.表二(轮半径10cm,轴半径4cm)G/N51015F丙/N
12.
52537.5
(1)分析表一数据可知,当重物通过绳绕在轴上,作用力在轮上,且轮轴平衡时,轮半径是轴半径的几倍,作用在轮上的力就是用绳绕在轴上的物体重力的 .(选填“几倍”或“几分之一”)
(2)分析表二数据可知,当重物通过绳绕在轮上,作用力在轴上,且轮轴平衡时,轮半径是轴半径的几倍,作用在轴上的力就是用绳绕在轮上的物体重力的 .(选填“几倍”或“几分之一”)
(3)若轮半径为R、轴半径为r,作用在轮上的力为F
1、作用在轴上的力为F2,则轮轴的平衡条件表达式为 .
(4)你认为骑行有变速器的自行车时,为了使速度更快,链条应调到半径较 (选填“大”或“小”)的飞轮上.
六、计算题27.西安市部分公交车用天然液化气为燃料,其主要成分就是甲烷,热值为
3.6×107J/m3如果一辆公交车满载乘客时总质量是6×103kg,那么10m3甲烷气体完全燃烧产生的能量可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶100min匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的
0.05倍,g取10N/kg求1这段时间内公交车牵引力所做功的功率2若10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量被水完全吸收,则能将多少千克的水从0℃加热到刚沸腾[c水=
4.2×103J/kg·℃,结果保留一位小数]3这段时间内公交车发动机的效率是多大参考答案1.B【解析】手把和夹爪的杠杆示意图如下在使用手把时(右图),作用在手把处的力F是动力,拉绳对手把处的拉力是阻力F1;由图可以看出动力臂要大于阻力臂,因此是手把处是省力杠杆.在使用夹爪时(左图),拉绳的拉力F′是动力,夹爪处受到的阻力F2是阻力;由图可以看出动力臂要小于阻力臂,因此夹爪处是费力杠杆.2.B【解析】A、起重机吊起重物,重物在拉力作用下提升了一段距离,符合做功的两个必要因素,不符合题意.B、马拉车,车未动,马对车施加一个拉力,向前没有移动距离,有力没有距离,所以没做功,符合题意.C、跳水运动员从跳台跳下,是沿重力的方向向下运动,符合做功的两个必要因素,是重力在做功,不符合题意.D、举重运动员,将杠铃举起,杠铃在运动员的举力作用下,被举高,符合做功的两个必要因素,是举力做功,不符合题意.故答案为B;B选项中有力无距离,不符合做功的两个必要因素.3.C【解析】AB、爷爷质量比小丽大,所以小丽的体重比爷爷的体重小,爬相同的楼,高度相同,由W=Gh可知,爷爷做的功比小丽做的功多,故AB错误;CD、爷爷做的功比小丽做的功多但爷爷用的时间与小丽相同由P=可知,爷爷做功的功率比小丽做功的功率大,即做功更快,故C正确,D错误故选C.点睛
(1)爬楼时,克服重力做功,根据W=Gh比较做功的多少;
(2)根据P=比较功率的大小4.A【解析】试题分析机械功的计算是用力和在力的方向上通过距离的乘积把两个鸡蛋托起1米的高度所做的功大约为w=FS=1N1m=1J故选A考点此题考查的简单的功的计算点评在估测时,先估测出两个鸡蛋的重力大约是1N,利用公式w=FS即可计算出把两个鸡蛋托起1米的高度所做的功5.C【解析】试题分析列车提速前后速度比为V前V后=180km/h∶240km/h=3∶4,列车提速前后在平直轨道上匀速直线行驶,所以列车牵引力等于所受阻力(二力平衡),因为列车所受阻力与速度成正比,所以F前∶F后=V前V后=3∶4,由因为机车的输出功率等于牵引力与速度的乘积,即P前=F前V后,P后=F后V后,机车的输出功率之比为P前∶P后=F前V后∶F后V后=V前2∶V后2=9∶16,选项C正确考点二力平衡,正比关系,审题能力,运用数学知识解决物理问题6.C【解析】试题分析热机的效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,效率高则比值大.功率是表示物体做功快慢的物理量,与效率没有关系.每秒钟做的功是功率,功率与效率没有关系,无法根据效率的高低判断功率的大小,故A错误;甲的效率高,则做同样多的有用功,甲消耗的油少;消耗同样多的油,甲做的有用功多.所以C正确,D错误.B缺少条件做同样的有用功,所以错误.故选C.考点热机的效率7.B【解析】独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,A不符合题意;镊子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,B符合题意;钢丝钳在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,C不符合题意;扳子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,D不符合题意.故选B.8.B【解析】拉力做功等于克服重力做功和克服摩擦做功之和,即FL=fL+Gh,32N×5m=f×5m+60N×1m,解得f=20N.点睛利用斜面使物体升高,拉力要克服摩擦做功,要对物体做功,所以拉力做功等于克服重力做功与克服摩擦做功之和.列出等式,求出摩擦力大小.9.B【解析】解如图,动力臂为LOA,阻力臂为LOB,LOA<LOC=LOB,∵FLOA=GLOB,LOA<LOB,∴G<F=5N.故选B.【点评】画出动力臂,和阻力臂比较得出动力臂和阻力臂之间的大小关系是本题关键.10.C【解析】解答A.提着滑板在水平路面上前行,有力但在力的方向上没有移动距离,不做功;故A不合题意;B.搬而未起,有力但没有移动距离,不做功;故B不合题意;C.推着小车向前运动了一段距离,施加了力,并且在力的方向上移动了距离,对小车做了功;故C符合题意;D.举着杠铃静止不动,有力但没有移动距离,不做功故D不合题意故选C.11.甲;乙;<【解析】试题分析
(1)定滑轮是轴不随物体一块移动的滑轮,其特点不省力但可以改变力的方向;实质是等臂杠杆;
(2)动滑轮是轴随物体一块移动的滑轮,其特点省力但不能改变力的方向,实质动力臂是阻力臂的2倍.解
(1)甲图中滑轮随物体一块移动,是动滑轮,动滑轮的动力臂是阻力臂的2倍,使用动滑轮能省一半的力,但动滑轮拉力的方向与物体的运动方向相同,所以不能改变力的运动方向,故FA<G;
(2)乙图中滑轮的轴随物体一块移动,是定滑轮,定滑轮动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,动力就等于阻力,所用使用定滑轮不省力,所以FB=G.综合
(1)
(2)知FA<FB故答案为甲;乙;<.12.
0.
0683.3℅增加【解析】试题分析,;;重物匀速上升,质量不变、速度不变,动能不变;质量不变、高度增加,重力势能增加,总的机械能增加.考点滑轮(组)的机械效率;功率的计算点评本题考查了有用功、总功、功率、机械效率的计算,涉及到机械能大小变化的判断,虽知识点多,但都属于基础,难度不大.13.10060W0J【解析】小车沿水平方向匀速前进拉力等于摩擦力,即f100N,拉力做功W=Fs=100N×3m=300J,拉力做功功率P===60W,小车沿水平方向前进,在重力方向竖直向下上,没有移动距离,重力做功为0J.点睛做功的两个必要因素一是作用在物体上的力,二是在力的方向上通过的距离;知道拉力大小和在拉力方向上移动的距离,求拉力做功,又知道做功时间,利用功率公式求拉力做功功率;在重力方向上没有移动距离,重力不做功14.
60083.3%【解析】试题分析拉力通过的距离为10m,所以拉力F做的功为W总=Fs=600J,动滑轮把重100N的物体匀速提到5m高的楼上所做的有用功为W有用=Gh=500J,所以动滑轮的机械效率为W有用/W总=
83.3%考点动滑轮的机械效率15.160080%【解析】解答推力对木箱做的功W总=Fs=400N×5m=2000J;有用功W有=Gh=1600N×1m=1600J;∴η=×100%=×100%=80%.点睛
(1)功等于力与力的方向上移动距离的乘积,利用W=Fs计算推力所做的功;
(2)克服木箱重力所做的功是有用功,推力所做的功是总功,机械效率等于有用功与总功的比值.16.省力改变动力方向【解析】撬棒的动力臂大于阻力臂,故为省力杠杆;图中使用的是定滑轮,可以用向下的力向上提起物体,所以使用定滑轮可以改变动力的方向.17.1【解析】试题分析电动自行车行驶60千米=60000m,电动自行车和骑车者的总重为1200牛,行驶时所受阻力为总重的
0.05倍,阻力是f=1200N×
0.05=60N,W=Fs=60N×60000m=
3.6×106J=1千瓦时.考点电功18.4.5;3;0.45【解析】试题分析钩码离开桌面后测力计的示数不再变化,此时示数即为钩码所受重力大小,故钩码所受的重力为4.5N;由图象知当h=6cm时,弹簧测力计的示数为4.5N,因弹簧的拉力与伸长量成正比,所以,由4.5N/6cm=0.75N/cm可知,每伸长1cm所需的拉力为0.75N,当h=4cm时,弹簧测力计的示数是0.75N/cm×4cm=3N;由图象知,钩码移动的距离s=16cm-6cm=10cm=0.1m,弹簧测力计对钩码所做的功是W=Fs=4.5N×0.1m=0.45J考点力与图象的结合;弹簧测力计的使用19.3450【解析】
(1)由坐标图可知当搬运质量为15kg物体时,人用于搬运物体的功率最大,其值为50W;30捆书籍包,总质量为150kg,每捆书籍的质量是5kg,由于搬运书籍所需要做的总功是一定的,为了尽可能快地将这批书籍搬上新家,要求人始终在最大功率(输出)状态下工作,因此每次应搬运质量15kg的书籍,即他每次应搬3捆.
(2)每次搬运的书籍的重力;重力做的功;每次上楼所用的时间;每次下楼所用的时间,则一个来回需要的时间,总共有30捆书籍,1次搬3捆,所以,要完成搬运任务需要10个来回,则他最快完成搬运任务并返回原地所用的总时间20.【解析】试题分析过支点O向阻力F2的作用线作垂线,支点到垂足的距离就是F2的力臂L2;根据杠杆平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”可知在阻力与阻力臂的乘积一定的情况下,要使动力最小,则动力臂必须最长,由图知OA作动力臂最长,过A点与OA垂直向下作垂线就得到动力F1的示意图,如上图所示【考点定位】杠杆中最小力的问题21.如图所示【解析】试题分析由图知在用锤子拔钉子时,锤子和平面的接触点为支点;已知力F
1、F2的方向,分别过支点做力F
1、F2的垂线段,然后标出对应的力臂符号L
1、L2,如上图所示考点力和臂的画法22.不可靠
96.2%【解析】试题分析
(1)不可靠,实验次数仅一次,存在偶然性,不具有普遍性,应该多次测量,寻找普遍规律
(2)斜面的机械效率考点多次实验斜面机械效率23.500Pa
1.008×1011J80%504kg【解析】试题分析
(1)行李箱对行李架的压力F=G=mg=10kg×10N/kg=100N,行李箱对水平行李架的压强p===500Pa;
(2)由表可知动车组行驶路程s=360km=
3.6×105m,动车组列车从太原南站到运城北站牵引力所做的功W=Fs=
2.8×105N×
3.6×105m=
1.008×1011J;
(3)由表可知,动车组运行时间t=1010﹣825=1h45min=105min=105×60s=6300s,由P=得动车组消耗的电能W电=Pt=2×107W×6300s=
1.26×1011J,该动车组列车从太原南站到运城北站将电能转化为机械能的效率η=×100%=×100%=80%;
(4)该燃油汽车排放气态污染物的质量m排=
1.008×1011J×5×10﹣6g/J=
5.04×105g=504kg【考点定位】压强的大小及其计算;能量利用效率24.液化
58.9484W63s【解析】试题分析
(1)高温水蒸气熨烫衣服时,先是液态水吸热汽化成水蒸气,当水蒸气遇到衣服迅速液化成水珠并放热;从而将衣服烫平;
(2)当选中甲电路时,只有R2接入电路时电路中电流最大,即最大电流为;如果选择乙电路,R1R2都接入电路时电流最大,此时电路的总电阻为,电路中最大电流为8.2A,由于两个电路中所选熔断器里的熔丝允许通过的最大电流为8.2A故设计师最终选择了甲电路;
(3)挂烫机大功率档工作时,电路中电流为5A,此时功率P大=UI=220V×5A=1100W;挂烫机在小功率档工作时,R
1、R2串联,则电路中电流,所以小功率档的功率P小=UI小=220×2.2A=484W;
(4)水吸收的热量;要使加热时间最短,应该选用大功率档,且电流产生的热量全部被水吸收,由得加热时间【考点定位】汽化和液化,欧姆定律应用,功和热量的计算25.匀速
2、
30.
4、80%变小
3、4在物重相同的情况下,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低【解析】解答1该实验中应竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计,此时系统处于平衡状态,这样测力计示数才等于拉力大小;根据绳子自由端移动的距离与物体升高的高度的关系s=nh,由表中数据可知,绳子的有效段数n==2,即第1次实验用甲装置,同理,
2、3实验有效段数为3,用乙或丙装置作实验;研究滑轮组的机械效率与物重的关系,要控制使用同样的滑轮组,只改变物重的大小,故通过比较
2、3两次实验数据知同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高;2用丁图装置进行实验,即绳子的段数为4,丁图中,绳子的有效段数为n=4,绳端移动距离s4=n4h4=4×
0.1m=
0.4m,此时滑轮组的机械效率η=×100%=80%,在丁图中若拉力F向右倾斜如虚线所示,则拉力变大,总功变大,有用功不变,故测出的机械效率将变小;3在不计摩擦的情况下要探究滑轮组提升物体时机械效率的高低与动滑轮重是否有关应控制提升的物体相同只改变动滑轮的重力个数,故应比较应进行
3、4两次实验,通过这两次实验数据得出的结论是在物重相同的情况下,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低点睛
(1)实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计;根据绳子自由端移动的距离与物体升高的高度的关系,由表中数据可知,确定绳子的有效段数,从而前3次实验所用的装置;研究滑轮组的机械效率与物重的关系,要控制使用同样的滑轮组,只改变物重的大小,据此点睛
(2)判断图丁中绳子的有效段数,根据s=nh求绳端移动距离;由表中数据,根据η=×100%求此时滑轮组的机械效率;分析拉力F向右倾斜时大小的变化,得出机械效率的变化;
(3)在不计摩擦的情况下,要探究滑轮组提升物体时效率的高低与动滑轮重是否有关,应控制使用提升相同的物体,只改变动滑轮的重力(个数),据此回答;由表中数据得出结论.26.
(1)几分之一;
(2)几倍;
(3)F1•R=F2•r;
(4)小【解析】试题分析
(1)分析表一数据可知,当重物通过绳绕在轴上,作用力在轮上,且轮轴平衡时,轮半径是轴半径的
2.5倍,轮上的作用力是轴上的倍,所以轮半径是轴半径的几倍,作用在轮上的力就是用绳绕在轴上的物体重力的几分之一.
(2)分析表二数据可知,当重物通过绳绕在轮上,作用力在轴上,且轮轴平衡时,轮半径是轴半径的
2.5倍,轴上的作用力是轮上的
2.5倍,所以轮半径是轴半径的几倍,作用在轴上的力就是用绳绕在轮上的物体重力的几倍.
(3)若轮半径为R、轴半径为r,作用在轮上的力为F
1、作用在轴上的力为F2,则轮轴的平衡条件表达式为F1•R=F2•r.
(4)变速自行车轮盘半径一定时,轮盘转动一圈时,飞轮的半径越小,后轮转动圈数越多,自行车行驶速度越大,越费力.考点控制变量法与探究性实验方案点评轮轴实质是一个杠杆,动力作用在轮上是省力杠杆,动力作用在轴上是费力杠杆27.见解析所示【解析】解答
(1)公交车满载时的重力G总=m总g=6×103kg×10N/kg=6×104N,因公交车匀速行驶时处于平衡状态是,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,所以,公交车受到的牵引力F=f=
0.05G总=
0.05×6×104N=3000N,公交车匀速行驶的速度v=36km/h=10m/s,这段时间内公交车牵引力所做功的功率P==Fv=3000N×10m/s=3×104W;
(2)10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量Q放=Vq=10m3×
3.6×107J/m3=
3.6×108J,由题知,水吸收的热量Q吸=Q放=
3.6×108J,标准大气压下水的沸点为100℃,由Q吸=cm可得,加热水的质量m=≈
1071.4kg;
(3)由P可得,这段时间内公交车牵引力所做的功W=Pt′=3×104W×100×60s=
1.8×108J,这段时间内公交车发动机的效率η=×100%=×100%=50%.点睛
(1)知道公交车满载乘客时的总质量,利用G=mg求其总重力,公交车匀速行驶时处于平衡状态是,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,根据F=f=
0.05G求出牵引力的大小,又知道公交车行驶的速度,利用P==Fv求这段时间内公交车牵引力所做功的功率;
(2)利用Q放=Vq求10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量,而水吸收的热量Q吸=Q放,知道水的初温和末温,再利用Q吸=cm求水的质量;
(3)利用W=Pt求这段时间内公交车牵引力所做功,再利用效率公式η=求这段时间内公交车发动机的效率.。