内容正文:
安徽省池州市高中自主招生考试必刷题
物理(四)
一、选择题(每小题4分,共40分)
1. 如图所示,铁块Q叠放在木板P上,放置于水平桌面,轻弹簧秤a左端固定于墙面,右端通过轻绳与铁块Q相连,木板P右端通过轻绳连接轻弹簧秤b,并施加水平外力,使木板P向右匀速运动,已知P、Q上下表面及轻绳均水平,若弹簧秤a、b的示数分别为Fa、Fb,下述说法正确的是( )
A. 铁块Q与木板P之间的摩擦力大小等于Fa+Fb
B. 铁块Q与木板P之间的摩擦力大小等于Fb﹣Fa
C. 木板P与桌面之间的摩擦力大小等于Fb+Fa
D. 木板P与桌面之间的摩擦力大小等于Fb﹣Fa
2. 如图所示,均匀圆柱体甲和乙放置在水平地面上,现沿水平虚线切去部分后,使甲、乙剩余部分的高度均为h,若此时甲、乙的剩余部分对地面的压力相等,则甲、乙原先对地面的压强p甲、p乙和压力F甲、F乙的关系是( )
A. , B. ,
C. , D. ,
3. 如图所示,七块完全相同的砖块按照图示的方式叠放起来,每块砖的长度均为L,为保证砖块不倒下,6号砖块与7号砖块之间的距离S将不超过 ( )
A. L B. 2L C. L D. L
4. 甲、乙两站相距60km, 每隔10min两站同时以相同的速率60km/h向对方开出一辆车,头班车为早上6时, 则从甲站9时开出的班车途中会遇到( )
A. 从乙站开出的车5辆
B. 从乙站开出的车6辆
C. 从乙站开出的车10辆
D. 从乙站开出的车11辆
5. 粗细均匀、密度为ρ蜡的蜡烛底部粘有一块质量为m的铁块,蜡烛竖直漂浮在密度为ρ水的水中,蜡烛露出水面的高度为H,如图点燃蜡烛,直至蜡烛与水面相平、烛焰熄灭(假定蜡烛油不流下来),设燃烧掉的蜡烛长为L,则的关系是( )
A. B.
C. D.
6. 如图所示,四个相同的容器内水面一样高,a容器内只有水,b容器内有木块漂浮在水面上,c容器内漂浮着一块冰块,d容器中悬浮着一个空心球。则下列四种说法正确的一组是( )
①每个容器的总质量都不相等
②b容器中再倒入酒精后,木块在液面下的体积减小
③c容器中冰块熔化后水面高度不变
④d容器中再倒入酒精后,小球将下沉
A. ①④ B. ③④ C. ①② D. ②④
7. 如图是使用汽车打捞水下重物示意图,在重物从水底拉到井口的过程中,汽车以恒定速度如图向右运动,忽略水的阻力和滑轮的摩擦,四位同学画出了汽车功率(P)随时间(t)变化的图像,其中正确的是( )
A. B. C. D.
8. 学习了透镜的有关知识后,为了把一束从左侧射入的较宽的平行光变为较窄的平行光,小王同学找来了三只薄透镜,其中凸透镜L1的焦距是5cm, 凸透镜L2的焦距是3cm, 凹透镜L3的焦距是2cm。 小王分别设计了如图所示的四种光路,能够达到目的是
A. B. C. D.
9. 如图是一种延时开关。当闭合时,电磁铁F将衔铁D吸下,C线路接通;当断开时,由于电磁感应作用,D将延迟一段时间才释放,则( )
A. 由于A线圈的电磁感应作用,才产生延迟释放D的作用
B. 闭合,由于B线圈电磁感应作用,产生延迟释放D的作用
C. 如果断开B线圈的开关,无延迟作用
D. 如果断开B线圈的开关,延迟将变长
10. 如图所示电路中,电源电压不变,为定值电阻,为滑动变阻器(a、b为其两端点),闭合开关S,当滑片P在某一端点时,电流表示数为0.1A,消耗的电功率为1W;当滑片P移动至某一位置时,电流表示数为0.3A,消耗的电功率为1.8W,则当滑片P从a移到b的过程中( )
A. 电流表示数变化了0.4A B. 电压表示数变化了10V
C. 消耗的电功率变化了6W D. 电路消耗的总功率变化了8W
二、填空题(每小题4分,共24分)
11. 2011年5月,法国科学家发现行星“葛利斯581d”较适合地球生命居住,且同一物体在“葛利斯581d”行星表面受重力大小是地球表面的两倍。设想宇航员从地球携带标有“400g”字样的方便面、天平和弹簧测力计飞至行星“葛利斯581d”,天平测得方便面的质量为______g,弹簧测力计测得方便面的重力为______N。(取g=10N/kg)
12. 物理学中将物体在单位时间内速度的增加量定义为加速度。根据该定义,若在t时间内速度v1增加到v2,则加速度为。现有一小球沿直线运动,速度从3m/s开始以3m/s2的加速度运动5s,则5s末小球的速度为______。
13. 如图所示,用200N的拉力拉着物体A在水平面上匀速向左运动,A与滑轮相连的绳子所受的拉力为A所受摩擦力的4倍,若不计滑轮重、绳重及滑轮装置摩擦,则B与地面间的摩擦力为_________N。
14. 质量为M的木质框架置于水平地面上,在框架底面上放一磁铁A,框架上横梁悬挂另一磁铁B,A、B的质量均为m,均处于静止状态,设A、B间的吸引力为F,物体的物重与物体的质量之比用g表示,则框架对地面的压力大小为___________.(用题中所给字母符号表示).
15. 用焦距为8cm的凸透镜,使一根每小格为1mm的直尺成像在直径是6.4cm的圆形光屏上,要求光屏上显示16个小格,则直尺放置的位置离透镜的距离为_______cm。(设直尺和光屏均垂直于主光轴,光屏的圆心在主光轴上,直尺与主光轴相交)
16. 如图,图1是测量高于湖水警戒水位装置的原理图。长方柱形绝缘容器A内部左右两面插有竖直薄金属板并与电路连接,底部有一小孔与湖水相通,且容器底面与警戒水位相平。已知电源电压恒为6V,小灯泡标“2V 2W”字样(灯丝电阻不变)。两金属板间的湖水电阻R与x的关系如图2(x为容器内水柱高度h的倒数,即),
(1)湖水水位高于警戒水位_______米时,灯泡正常工作。
(2)若将电流表改为水位计,请写出电流表示数I与h的关系式_______,那么水位计的刻度_______(选填“均匀”或“不均匀”)。
三、综合应用题(每小题8分,共16分)
17. 海洋打捞技术中常用浮筒打捞海底沉船。充满海水的浮筒靠自重下沉,向沉入水中的浮筒内充气,将浮筒内海水排出,浮筒即产生上举力。浮筒为钢制的空心圆柱体,其圆柱体的外半径,圆柱体高度,其质量为。某海域有一艘失事沉船,打捞人员需先用声呐(一种发射声波的仪器)探测沉船的深度,在沉船正上方的海面上向沉船发射声波,测得声波从发出至接收到反射波的时间是0.1s,海水中的声速为1500m/s。已知海面大气压,海水的密度是,g取9.8N/kg。
(1)求给浮筒充气的气体压强至少应是多大?
(2)若用浮筒打捞沉船时,需用6个这样的浮筒。若用其他方式打捞这艘沉船,大约需要多大的力才能将沉船打捞起来?
18. 某抗强风的新型建筑“漂浮的城市”如图甲,该三角形建筑的主体结构是中空的,强风能从中通过,可以确保当飓风来临时,把飓风对建筑的破坏降到最低。建筑表面安装有太阳能电池板,接收太阳能的功率为,请回答下列问题:
(1)若“漂浮的城市”建筑空洞的面积为,某次飓风正好垂直于空洞的表面吹入,1s内流入空洞的空气质量是,该地的空气密度是,则飓风的风速是多大?
(2)若电池板吸收的太阳能只用来提供推动“漂浮的城市”前进所需的能量,漂浮城市在平静的水面上沿直线运动,运动过程中受到的阻力不变。从某一时刻开始,漂浮城市受到水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系以及漂浮城市的运动速度v与时间t的关系如图乙所示。
①“漂浮的城市”在运动过程中受到的阻力为多大?从第50s到100s内牵引力做的功为多少?
②“漂浮的城市”在匀速运动过程中,太阳能转化为机械能的效率为多少?
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安徽省池州市高中自主招生考试必刷题
物理(四)
一、选择题(每小题4分,共40分)
1. 如图所示,铁块Q叠放在木板P上,放置于水平桌面,轻弹簧秤a左端固定于墙面,右端通过轻绳与铁块Q相连,木板P右端通过轻绳连接轻弹簧秤b,并施加水平外力,使木板P向右匀速运动,已知P、Q上下表面及轻绳均水平,若弹簧秤a、b的示数分别为Fa、Fb,下述说法正确的是( )
A. 铁块Q与木板P之间的摩擦力大小等于Fa+Fb
B. 铁块Q与木板P之间的摩擦力大小等于Fb﹣Fa
C. 木板P与桌面之间的摩擦力大小等于Fb+Fa
D. 木板P与桌面之间的摩擦力大小等于Fb﹣Fa
【答案】D
【解析】
【详解】AB.Q处于静止状态,水平方向上受到向左的拉力Fa和向右的铁块Q与木板P之间的摩擦力的共同作用,这两个力是一对平衡力,所铁块Q与木板P之间的摩擦力为Fa;故AB错误;
CD.木板P向右匀速运动,合力为0,水平方向上受到向右的拉力Fb、Q对P向左的摩擦力和地面对P向左的摩擦力,根据力的相互性可知,Q对P向左的摩擦力为Fa;则板P与桌面之间的摩擦力大小等于Fb﹣Fa,故D正确,C错误。
故选D。
2. 如图所示,均匀圆柱体甲和乙放置在水平地面上,现沿水平虚线切去部分后,使甲、乙剩余部分的高度均为h,若此时甲、乙的剩余部分对地面的压力相等,则甲、乙原先对地面的压强p甲、p乙和压力F甲、F乙的关系是( )
A. , B. ,
C. , D. ,
【答案】B
【解析】
【详解】甲、乙的剩余部分对地面的压力相等,可知剩斜部分的重力是相等的,由图示可知,乘余部分中甲的体积较大,所以甲的密度较小;对于密度均匀的柱体来说,压强的计算也可以用液体的密度公式进行计算,所以可得甲原先对地面的压强较小;由于对于两物体来说,甲切去的部分少于剩斜的,而乙切去的多于剩余的,所以可以判断出甲原先对地面的压力较小;故应选B。
3. 如图所示,七块完全相同的砖块按照图示的方式叠放起来,每块砖的长度均为L,为保证砖块不倒下,6号砖块与7号砖块之间的距离S将不超过 ( )
A. L B. 2L C. L D. L
【答案】A
【解析】
【分析】因两部分对称,则可只研究一边即可;1砖受2和3支持力而处于平衡状态,则可由力的合成求得1对2的压力;而2砖是以4的边缘为支点的杠杆平衡,则由杠杆的平衡条件可得出2露出的长度,同理可求得4露出的长度,则可求得6、7相距的最大距离。
【详解】1处于平衡,则1对2的压力应为;当1放在2的边缘上时距离最大;2处于杠杆平衡状态,设2露出的长度为x,则2下方的支点距重心在
处;由杠杆的平衡条件可知
解得
设4露出的部分为x1;则4下方的支点距重心在
处;4受到的压力为
则由杠杆的平衡条件可知
解得
则6、7之间的最小距离应为
故选A。
4. 甲、乙两站相距60km, 每隔10min两站同时以相同的速率60km/h向对方开出一辆车,头班车为早上6时, 则从甲站9时开出的班车途中会遇到( )
A. 从乙站开出的车5辆
B. 从乙站开出的车6辆
C. 从乙站开出的车10辆
D. 从乙站开出的车11辆
【答案】D
【解析】
【详解】根据,解得:车从乙站到甲站所用的时间:
由题意可知,每隔10min两站同时以相同的速率60km/h向对方开出一辆车,所以当乙站的车到达甲站时,甲站的第7辆车刚好发车,从甲站9时开出的班车,这时在它的前方,乙站已经开出的车,数量是5辆,然后在一个小时内,即9时到10时,又会再发出6辆车,所以这从甲站9时开出的班车在途中遇到的汽车数是11辆。
故选D。
5. 粗细均匀、密度为ρ蜡的蜡烛底部粘有一块质量为m的铁块,蜡烛竖直漂浮在密度为ρ水的水中,蜡烛露出水面的高度为H,如图点燃蜡烛,直至蜡烛与水面相平、烛焰熄灭(假定蜡烛油不流下来),设燃烧掉的蜡烛长为L,则的关系是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】设蜡烛原长为L0,蜡烛的横截面积为S,蜡烛未燃烧时,蜡烛和铁块漂浮在水面上,所以F浮=G总,即
F浮铁+ρ水S(L0﹣H)g=mg+ρ蜡SL0g①
(2)点燃蜡烛,直至蜡烛与水面相平、烛焰熄灭,因为蜡烛和铁块悬浮,所以F浮′=G总′,即
F浮铁+ρ水S(L0﹣L)g=mg+ρ蜡S(L0﹣L)g②
①﹣②得
ρ水S(L0﹣H)g﹣ρ水S(L0﹣L)g=ρ蜡SL0g﹣ρ蜡S(L0﹣L)g
整理得
L(ρ水﹣ρ蜡)=ρ水H
所以
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
6. 如图所示,四个相同的容器内水面一样高,a容器内只有水,b容器内有木块漂浮在水面上,c容器内漂浮着一块冰块,d容器中悬浮着一个空心球。则下列四种说法正确的一组是( )
①每个容器的总质量都不相等
②b容器中再倒入酒精后,木块在液面下的体积减小
③c容器中冰块熔化后水面高度不变
④d容器中再倒入酒精后,小球将下沉
A. ①④ B. ③④ C. ①② D. ②④
【答案】B
【解析】
【详解】物体漂浮或悬浮时,浮力等于自身重力;根据阿基米德原理,物体的浮力等于排开水的重力,因此:漂浮或悬浮物体的重力等于它排开的水的重力。已知四个容器水面高度相同,因此四个容器的总重力相等,总质量相等,故①错误;
b容器中倒入酒精后,液体密度减小,木块依然漂浮,浮力不变,由,得,减小则增大,即木块在液面下的体积增大,故②错误;
冰块漂浮,所以;冰熔化为水后重力不变,即熔化得到的水的重力,因此熔化得到水的体积,正好等于原来冰排开水的体积,所以冰块熔化后水面高度不变,③正确;
原来小球悬浮,说明小球密度等于水的密度。倒入酒精后液体密度减小,小球密度大于混合后液体的密度,浮力小于重力,小球将下沉,④正确。
综上,正确说法是③④,答案选B。
7. 如图是使用汽车打捞水下重物示意图,在重物从水底拉到井口的过程中,汽车以恒定速度如图向右运动,忽略水的阻力和滑轮的摩擦,四位同学画出了汽车功率(P)随时间(t)变化的图像,其中正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】汽车匀速运动,重物也匀速运动,在重物露出水面前,排开水的体积不变,浮力不变,拉力,大小不变,根据可知,此时汽车的功率不变;在物体露出水面而没完全露出时,排开水的体积减小,浮力减小,拉力,逐渐增大,根据可知,汽车的功率增大;重物完全露出水面后,浮力为0,拉力,保持不变,根据,汽车的功率不变。综上所述,汽车的功率先不变,再增大,最后又不变。
故选D。
8. 学习了透镜的有关知识后,为了把一束从左侧射入的较宽的平行光变为较窄的平行光,小王同学找来了三只薄透镜,其中凸透镜L1的焦距是5cm, 凸透镜L2的焦距是3cm, 凹透镜L3的焦距是2cm。 小王分别设计了如图所示的四种光路,能够达到目的是
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】因为平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点;平行于主光轴的光线经凹透镜折射后折射光线反向延长通过焦点,所以据此分别作图如下:
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
9. 如图是一种延时开关。当闭合时,电磁铁F将衔铁D吸下,C线路接通;当断开时,由于电磁感应作用,D将延迟一段时间才释放,则( )
A. 由于A线圈的电磁感应作用,才产生延迟释放D的作用
B. 闭合,由于B线圈电磁感应作用,产生延迟释放D的作用
C. 如果断开B线圈的开关,无延迟作用
D. 如果断开B线圈的开关,延迟将变长
【答案】BC
【解析】
【详解】由题意可知,当闭合时,A线圈通电,电磁铁F产生磁性,吸下衔铁D;当断开后,若闭合,穿过B线圈的磁通量迅速减小,B线圈作为闭合回路会产生感应电流,感应电流的磁场能维持电磁铁的磁性,让衔铁D延迟释放;若断开,B线圈电路开路,无法产生持续感应电流,不能维持磁性,D会立刻释放,无延迟作用。故AD错误,BC正确。
故选BC。
10. 如图所示电路中,电源电压不变,为定值电阻,为滑动变阻器(a、b为其两端点),闭合开关S,当滑片P在某一端点时,电流表示数为0.1A,消耗的电功率为1W;当滑片P移动至某一位置时,电流表示数为0.3A,消耗的电功率为1.8W,则当滑片P从a移到b的过程中( )
A. 电流表示数变化了0.4A B. 电压表示数变化了10V
C. 消耗的电功率变化了6W D. 电路消耗的总功率变化了8W
【答案】B
【解析】
【详解】由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。由题意可知,当滑片P在某一端点时,电流表示数为0.1A,此时电路中的最小电流,即滑片位于b端;由可得,此时电压表示数,即滑动变阻器两端的电压为
由串联电路电压特点,可得电源的电压为……①
当滑片P移动至某一位置时,滑动变阻器两端的电压为
则电源的电压为……②
联立①②可得,,电路消耗的最小总功率为
此时定值电阻R1两端电压为
R1的功率为
当滑片位于a端时,电路中只有定值电阻R1,滑动变阻器接入电路中的电阻为零,电压表的示数为0,此时电路中的电流最大为
电路消耗的最大总功率,即为R1消耗的电功率为
则当滑片P从a移到b的过程中,电流表示数变化了
电压表示数变化了10V,电路消耗的总功率变化了
R1消耗的电功率变化了
故ACD错误;故B正确。
故选B。
二、填空题(每小题4分,共24分)
11. 2011年5月,法国科学家发现行星“葛利斯581d”较适合地球生命居住,且同一物体在“葛利斯581d”行星表面受重力大小是地球表面的两倍。设想宇航员从地球携带标有“400g”字样的方便面、天平和弹簧测力计飞至行星“葛利斯581d”,天平测得方便面的质量为______g,弹簧测力计测得方便面的重力为______N。(取g=10N/kg)
【答案】 ①. 400 ②. 8
【解析】
【详解】[1]质量是物体的固有属性,物体的质量是不会随形状、位置、状态的改变而改变的,因此宇航员从地球携带的方便面质量仍为400g。
[2]在地球上方便面的重力为
同一物体在“葛利斯581d”行星表面受重力大小是地球表面的两倍。因此在行星表面用弹簧测力计测得的方便面的重力为
12. 物理学中将物体在单位时间内速度的增加量定义为加速度。根据该定义,若在t时间内速度v1增加到v2,则加速度为。现有一小球沿直线运动,速度从3m/s开始以3m/s2的加速度运动5s,则5s末小球的速度为______。
【答案】18m/s
【解析】
【详解】设小球的初速度为v1,由可得
v2=v1+at
因为小球的初速度是3m/s,所以5s末小球的速度
v2=v1+at=3m/s+3m/s2×5s=18m/s
13. 如图所示,用200N的拉力拉着物体A在水平面上匀速向左运动,A与滑轮相连的绳子所受的拉力为A所受摩擦力的4倍,若不计滑轮重、绳重及滑轮装置摩擦,则B与地面间的摩擦力为_________N。
【答案】80
【解析】
【详解】根据题意知道,用200N拉物体在水平面上匀速向左运动,设 F1为绳子拉物体A的力,F2为绳子拉物体B的力,以A为研究对象,则由平衡条件知
F=f+F1
又因为
F1 =4f
所以
F=f+F1 =f+4f=5f=200N
故
f=40N
则
F1 =4f=4×40N=160N
因为滑轮为动滑轮,不计滑轮重、绳重及滑轮装置摩擦,所以B受到的拉力
由于B匀速运动,所以B受到的拉力与摩擦力为平衡力,大小相等,所以,它与地面间的摩擦力为80N。
14. 质量为M的木质框架置于水平地面上,在框架底面上放一磁铁A,框架上横梁悬挂另一磁铁B,A、B的质量均为m,均处于静止状态,设A、B间的吸引力为F,物体的物重与物体的质量之比用g表示,则框架对地面的压力大小为___________.(用题中所给字母符号表示).
【答案】Mg+2mg
【解析】
【详解】把框架和A、B两磁铁作为一个整体,对整体受力分析可知:框架在重力G总、地面的支持力F支的作用下保持静止,所以根据二力平衡条件可得:F支=G总=Mg+2mg,根据物体间力的作用是相互的,框架对地面的压力大小为F压=F支=Mg+2mg.
15. 用焦距为8cm的凸透镜,使一根每小格为1mm的直尺成像在直径是6.4cm的圆形光屏上,要求光屏上显示16个小格,则直尺放置的位置离透镜的距离为_______cm。(设直尺和光屏均垂直于主光轴,光屏的圆心在主光轴上,直尺与主光轴相交)
【答案】10
【解析】
【详解】光屏直径6.4cm,需显示16个小格,因此每个像小格的长度为
直尺每小格为1mm,放大率
凸透镜成像公式为,其中放大率,已知焦距,当时,,代入公式得,解得
16. 如图,图1是测量高于湖水警戒水位装置的原理图。长方柱形绝缘容器A内部左右两面插有竖直薄金属板并与电路连接,底部有一小孔与湖水相通,且容器底面与警戒水位相平。已知电源电压恒为6V,小灯泡标“2V 2W”字样(灯丝电阻不变)。两金属板间的湖水电阻R与x的关系如图2(x为容器内水柱高度h的倒数,即),
(1)湖水水位高于警戒水位_______米时,灯泡正常工作。
(2)若将电流表改为水位计,请写出电流表示数I与h的关系式_______,那么水位计的刻度_______(选填“均匀”或“不均匀”)。
【答案】(1)5 (2) ①. ②. 不均匀
【解析】
【小问1详解】
由图1可知,小灯泡与湖水电阻串联,小灯泡正常工作时,电路中的电流为
湖水电阻两端的电压为
则湖水的电阻为
由图2可知,当时,,则
则湖水水位高于警戒水位为。
【小问2详解】
设R与x的关系式为,由图2可知,当时,,则……①
当时,,则……②
联立①②解得,,
则R与x的关系式为
又,则
电路中的总电阻为
所以与的关系式为
由表达式可知,与不成比例,电流表的示数变化不均匀,即水位计的刻度不均匀。
三、综合应用题(每小题8分,共16分)
17. 海洋打捞技术中常用浮筒打捞海底沉船。充满海水的浮筒靠自重下沉,向沉入水中的浮筒内充气,将浮筒内海水排出,浮筒即产生上举力。浮筒为钢制的空心圆柱体,其圆柱体的外半径,圆柱体高度,其质量为。某海域有一艘失事沉船,打捞人员需先用声呐(一种发射声波的仪器)探测沉船的深度,在沉船正上方的海面上向沉船发射声波,测得声波从发出至接收到反射波的时间是0.1s,海水中的声速为1500m/s。已知海面大气压,海水的密度是,g取9.8N/kg。
(1)求给浮筒充气的气体压强至少应是多大?
(2)若用浮筒打捞沉船时,需用6个这样的浮筒。若用其他方式打捞这艘沉船,大约需要多大的力才能将沉船打捞起来?
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
由题意得,声波传播的路程
沉船距海平面的深度
海水在该深度的压强
给浮筒充气的气体压强至少为
【小问2详解】
由题意得,每个浮筒的体积
每个浮筒受到的浮力
6个浮筒受到的总浮力
每个浮筒的重力
6个浮筒的总重力
打捞沉船需要的力
18. 某抗强风的新型建筑“漂浮的城市”如图甲,该三角形建筑的主体结构是中空的,强风能从中通过,可以确保当飓风来临时,把飓风对建筑的破坏降到最低。建筑表面安装有太阳能电池板,接收太阳能的功率为,请回答下列问题:
(1)若“漂浮的城市”建筑空洞的面积为,某次飓风正好垂直于空洞的表面吹入,1s内流入空洞的空气质量是,该地的空气密度是,则飓风的风速是多大?
(2)若电池板吸收的太阳能只用来提供推动“漂浮的城市”前进所需的能量,漂浮城市在平静的水面上沿直线运动,运动过程中受到的阻力不变。从某一时刻开始,漂浮城市受到水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系以及漂浮城市的运动速度v与时间t的关系如图乙所示。
①“漂浮的城市”在运动过程中受到的阻力为多大?从第50s到100s内牵引力做的功为多少?
②“漂浮的城市”在匀速运动过程中,太阳能转化为机械能的效率为多少?
【答案】(1)80m/s
(2)①; ② 。
【解析】
【小问1详解】
根据密度公式,可得1s内流入空洞的空气体积
已知空洞面积,可得空气1s内流过的长度
已知流动时间,因此飓风风速
【小问2详解】
① 求解阻力和牵引力做功
由图乙可知,50s~100s漂浮城市做匀速直线运动,处于平衡状态,阻力与牵引力是一对平衡力,大小相等。
由图乙可知,50s~100s漂浮城市受到的牵引力 ,因此阻力
50s到100s的运动时间,匀速运动速度,运动路程:
牵引力做的功:
② 求解太阳能转化为机械能的效率
漂浮城市匀速运动时,牵引力做功的功率(机械能功率):
已知接收太阳能的功率 ,因此转化效率:
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