【题目】2015年9月1日沈丹高铁建成通车.丹东和沈阳一小时经济圈成为现实.五一放假期间,铭铭与家人乘坐高铁从丹东到沈阳游玩.如图是他们乘坐的“和谐号”高铁列车,下表是它的部分参数.
满载时总质量 | 1000t |
车轮与铁轨接触总面积 | 0.8m2 |
最高时速 | 360km/h |
(1)满载的列车停在水平轨道上时,对轨道的压强是多少?
(2)丹东至沈阳站的高铁全长约240km.若列车以最高时速在水平轨道上匀速行驶,所受阻力是其满载时重力的0.01倍,此过程中牵引力的功率是多少?
(3)“和谐号”运行1km耗电1.075×108J,若这些电能全部由燃烧柴油来获得,列车行驶1km需要消耗多少kg柴油?(q柴油=4.3×107J/kg)
【答案】
(1)解:满载的列车停在水平轨道上时,对轨道的压力:
F=G=mg=1000×103kg×10N/kg=107N,
对轨道的压强:
p= = =1.25×107Pa;
答:满载的列车停在水平轨道上时,对轨道的压强是1.25×107Pa;
(2)解:列车以最高时速在水平轨道上匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,
所以,列车的牵引力:
F′=f=0.01G=0.01×107N=105N,
列车匀速行驶的速度:
v=360km/h=100m/s,
此过程中牵引力的功率:
P=F′v=105N×100m/s=107W;
答:此过程中牵引力的功率是107W;
(3)解:根据题意可知,完全燃烧柴油获得的热量:
Q放=W=1.075×108J,
由Q放=mq可得,列车行驶1km需要消耗柴油的质量:
m′= = =2.5kg.
答:这些电能全部由燃烧柴油来获得,列车行驶1km需要消耗2.5kg柴油.
【解析】(1)满载的列车停在水平轨道上时,对轨道的压力等于总重力,根据F=G=mg求出其大小,又知道车轮与铁轨接触总面积,根据p= 求出对轨道的压强;(2)列车以最高时速在水平轨道上匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,根据P= = =Fv求出此过程中牵引力的功率;(3)根据题意可知完全燃烧柴油获得的热量,根据Q放=mq求出列车行驶1km需要消耗柴油的质量.
【考点精析】解答此题的关键在于理解压强的大小及其计算的相关知识,掌握压强的计算公式及单位:公式:p =F/s ,p表示压强,F表示压力,S表示受力面积压力的单位是 N,面积的单位是 m2, 压强的单位是 N/m2,叫做帕斯卡,记作Pa .1Pa=1N/m2.(帕斯卡单位很小,一粒平放的西瓜子对水平面的压强大约为20Pa),以及对功率的计算与测量的理解,了解功率的计算: P = W/tW 表示功,单位是焦(J). t表示时间 ,单位是秒(s) P表示功率,单位是瓦特(W)1 W= 1 J/s.
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【题目】某同学用如图所示滑轮组将重为300N的物体以0.2m/s的速度匀速向上拉动,拉力为125N(不计绳重及摩擦),则动滑轮重N,5s内人拉绳子做的功是J,该滑轮组的机械效率是.
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【题目】工人师傅利用图示装置在10s内将一个重为500N的物体A匀速上升2m.已知作用在绳自由端的拉力F为200N,物体的底面积为0.5m2.若不计物体滑动时受到的摩擦力及绳重.求:
(1)只将物体A放在地面上时对地面的压强;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)拉力F做功的功率.
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【题目】某小组进行“探究凸透镜成像规律”的实验:
(1)由图甲可知,该透镜的焦距是cm.
(2)实验时,为了使像成在光屏的中央,要调节烛焰、透镜和光屏三者的中心在 .
(3)如图乙所示,若在光屏上(光屏未画出)得到清晰放大的实像,则烛焰应位于透镜左侧a、b、c、d四点中的点,此成像规律在实际生活中的应用是 .
(4)小莉同学患近视眼.下列四个选项中,正确表示小莉同学近视眼及其矫正情况的是 .
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【题目】热敏电阻是敏感元件的一类, 广泛应用于控制电路中,其阻值会随环境温度的改变而改变.如下图甲所示,电源电压不变,电流表是小量程电流表,其允许通过的最大电流为0.02A,电压表的量程为0~3V,滑动变阻器R铭牌上标有“250Ω 0.3A”字样, 为热敏电阻,其阻值随环境温度变化关系如图乙所示.闭合开关S,若把该电路放在温度为10℃的环境中,滑动变阻器滑片调到最左端,此时电路中电流表示数为0.0l2A.求:
(1)电源的电压.
(2)若环境温度为40℃时,要保证整个电路元件的安全,滑动变阻器可以调节的范围.
(3)图甲电路可以安全正常工作的最高环境温度.
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【题目】在测量小灯泡的电功率的实验中,小灯泡的额定电流为0.3A,灯丝阻值在10Ω—15Ω之间.所提供的器材有:电流表、电压表、电源(电压恒为6V)、开关各一个,滑动变阻器(50Ω 1A)一个,导线若干.
(1)如图甲所示是小明没有连接完的实物电路,请用笔画线代替导线将实物图补充完整.
(2)闭合开关前,图甲中的滑片P应位于(选填“左”或“右”)端;闭合开关无论怎样移动变阻器滑片P , 发现小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流表无示数,原因可能是(写出一种即可).
(3)排除故障,闭合开关,移动滑片,当电流表的示数为0.3 A时,电压表的示数如图乙所示,读数为V,小灯泡的额定功率为_W.
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【题目】小明等三人实验小组用如图所示的电路来探究并联电路中电流的关系,其实验过程如下:
(1)小明想先用电流表测量“C”点处的电流,已经连接了部分电路,请你按要求用笔画线代替导线将实物图连接完整.
(2)在把电流表分别接入到电路中的A、B、C处后,将第一次测出的电流填入下表:
A处的电流IA | B处的电流IB | C处的电流IC | |
第一次测量 | 0.1 | 0.12 | 0.22 |
第二次测量 | 0.2 | 0.24 | 0.44 |
第三次测量 | 0.25 | 0.3 | 0.55 |
为了防止个别偶然因素的影响,他们采用了以下两种方法之一来重复实验,完成了第二次和第三次测量.
方法一:改变电源电压;
方法二:更换其中一条支路中的灯泡(规格不同);
请你根据他们的实验步骤和有关数据回答下列问题.
在拆接电路时,开关必须.
上面设计的表格中存在的不足之处是.
表格补充完整后,通过对上面数据的分析可知:后面两次实验是采用方法来进行的,在第三次测量时,C处的电流表量程应选.
实验的结论:并联电路中.
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【题目】某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率.他们用酒精灯给100g的水加热,经过一段时间测得水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精.(酒精的热值为3×107J/kg)求:
(1)此过程中水吸收的热量;
(2)酒精完全燃烧放出的热量;
(3)酒精灯烧水时的热效率.
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【题目】在探究凸透镜成像实验中:
(1)如图甲,要使像能够成在光屏的中央,应将透镜向(上/下)调整.
(2)若凸透镜的焦距是10cm,当烛焰距凸透镜15cm时,能成倒立、的实像;当烛焰向左(远离透镜)移动后,要在光屏上成清晰的像,需将光屏向(左/右)移.
(3)在上一步实验获得清晰的像后,小明取了一副近视眼镜放在凸透镜前(如图乙),要使光屏上还能成清晰的像,可将蜡烛向(左/右)移.
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