(2018•白银)如图所示为某品牌四旋翼无人机,该无人机具有一键起降和返航、空中悬停、高清拍摄、GPS定位等功能,下表是该无人的部分参数:
整机质量 | 2kg | 电池额定电压 | 15V |
最大上升速度 | 6m/s | 电动机工作电压 | 12V |
最大下降速度 | 2m/s | 悬停时每个电动机功率 | 50W |
最大水平速度 | 16m/s | 电动机数量 | 4 |
在某次火灾中,该无人机参与火情的勘测,它先以最大速度匀速直线上升,且达到60m高处时,再以最大速度水平匀速直线飞行到达1.6km远处的火场上空。若无人机整个过程四个电动机同时工作,电动机将电能转化为机械能的效率为90%,假设无人机以最大速度匀速直线上升时,受到的阻力大小为10N,通过计算回答下列问题:(g取10N/kg)
(1)无人机从起飞到火场上空,这一过程共耗时多少秒?
(2)无人机到达火场上空后,悬停观测10分钟,则10分钟内电动机消耗多少电能?
(3)无人机以最大速度匀速直线上升60m,这个过程中消耗多少电能?
解:
(1)由v=得,
匀速上升需要的时间:t1===10s;
水平匀速直线飞行的时间:t2===100s,
无人机从起飞到火场上空,这一过程共耗时:
t=t1+t2=10s+100s=110s;
(2)悬停时电动机总功率:P=50W×4=200W,
悬停时消耗电能:W=Pt=200W×10×60s=1.2×105J;
(3)无人机匀速上升过程的升力:F=G+f=mg+f=2kg×10N/kg+10N=30N,
做的有用功:W有用=Fh=30N×60m=1800J,
由η==90%可得消耗的电能:
W电===2000J。
答:(1)无人机从起飞到火场上空,这一过程共耗时110s;
(2)无人机到达火场上空后,悬停观测10分钟,则10分钟内电动机消耗1.2×105J;
(3)无人机以最大速度匀速直线上升60m,这个过程中消耗2000J的电能。
(2018•白银)如图所示是正在建造中的我国自主设计的首艘科考破冰船“雪龙2号”,它将助力我国极地科考工作。该船设计空载排水量为8000t,满载排水量为14000t,能在厚冰层上连续破冰。(排水量为轮船在水中排开水的质量,g取10N/kg)。
(1)空载时该船受到的重力为多少N?
(2)假设破冰船在1.5m厚的冰层海域以7.2km/h的速度匀速直线破冰时所受的阻力为2×107N,则此时破冰船推进功率为多大?
解:(1)船空载时排水量:m=8000t=8×106kg;
排开水的重力:G=mg=8×106kg×10N/kg=8×107N;
根据阿基米德原理F浮=G排=8×107N,
因为漂浮,所以空载时该船受到的重力:
G=F浮=8×107N;
(2)v=7.2km/h=2m/s;
匀速行驶时,牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,即F=f=2×107N,
推进功率:P===Fv=2×107N×2m/s=4×107W。
答:(1)空载时该船受到的重力为8×107N;
(2)假设破冰船在1.5m厚的冰层海域以7.2km/h的速度匀速直线破冰时所受的阻力为2×107N,则此时破冰船推进功率为4×107W。
(2018•白银)北方人有吃饺子的习惯,刚包好的饺子,为什么放入水中会下沉,而过一会儿饺子会浮起来?
答:刚刚包好的饺子,放入水中时,由于饺子所受浮力小于重力,所以下沉;过一会儿,由于饺子受热后内部空气膨胀,饺子的体积增大,排开水的体积也增大、浮力增大,当饺子所受到的浮力大于重力时,它会浮起来。
(2018•白银)某实验小组的同学通过图甲所示的电路进行实验探究。
(1)断开开关S3,闭合开关S1和S2,移动滑动阻器滑片P,发现电压表始终无示数,电流表有示数,其原因可能是 (填符号)
A.滑动变阻器断路 B.R断路 C.R短路
(2)故障排除后断开开关S3,闭合开S1和S2,通过调节滑动变阻器,读出多组相应的电压表和电流表的示数。甲同学根据测量数据绘成如图乙所示图象。由图象可知定值电阻R= Ω;
(3)乙同学根据测量数据分别计算出多个R的阻值并取平均值,其目的是为了 ;
(4)断开开关S2,闭合开关S1和S3,通过多次调节滑动变阻器,测量灯L的电压和电流,根据测量数据绘成如图丙所示的图象。若灯L的额定电压为2.0V,则它的额定功率为 W。
(5)由图丙可看出灯丝的U﹣I图象不是一条直线,原因是 。
解:(1)A.若滑动变阻器断路,则整个电路断路,两表都没有示数,不符合题意;
B.若R断路,则电流表没有示数,电压表与变阻器串联,测电源电压有示数,不符合题意;
C.若R短路,则电压表没有示数,电流表有示数,符合题意;
故选C;
(2)根据测量数据绘成如图乙所示的直线,由欧姆定律,由图象可知定值电阻:
R===10Ω;
(3)乙同学根据测量数据分别计算出多个R的阻值并取平均值,其目的是为减小误差;
(4)根据测量数据绘成如图丙所示的图象,当灯L的额定电压为2.0V,通过的电流为0.4A.则它的额定功率为 P=U′I′=2V×0.2A=0.8W。
(5)因灯丝电阻会随温度而发生变化,不是一个定值,故灯丝的U﹣I图象不是一条直线。
故答案为:(1)C;(2)10;(3)减小误差;(4)0.8;(5)灯丝电阻会随温度而发生变化。
(2018•白银)小敏、小颖和小青在玩荡秋千时,感到秋千往返摆动时间有规律。于是对“哪些因素决定秋千往返摆动的时间”提出下列猜想,小敏猜想:可能由秋千的绳长决定;小颖猜想:可能由人与秋千坐垫的总质量决定;小青猜想:可能由秋千摆动幅度(摆动中人离开中心的最大距离)决定。于是进行了如图实验,一细绳一端拴一小球,一端固定,让小球自由往返摆动,并记录数据如表。
实验 序号 | 小球到固定点 距离l(摆长)/米 | 小球质 量/克 | 摆动幅 度/米 | 小球往返摆动 20次的时间/秒 | 小球往返摆动 一次的时间/秒 |
1 | 0.7 | 20 | 0.05 | 33.2 | 1.7 |
2 | 1.0 | 20 | 0.08 | 39.7 | 2.0 |
3 | 1.0 | 30 | 0.05 | 39.8 | 2.0 |
4 | 1.0 | 30 | 0.08 | 39.7 | 2.0 |
5 | 1.3 | 20 | 0.05 | 45,3 | 2.3 |
请回答下列问题:
(1)要完成上述实验,除如图器材外,还必需的实验器材是:天平、 ;
(2)从本次实验可以得到的结论是:小球往返摆动一次的时间由 决定;
(3)实验发现,小球只能摆动一段时间。你认为造成小球停下来的原因可能是 ;
(4)摆钟是利用本实验的原理制成的。某一摆钟变慢了,要调准它,应将摆钟的摆长调 (选填“长”或“短”)。
解:(1)由表中数据知,要测量时间和长度,故用到秒表和刻度尺;
(2)由表格数据可知,只要摆长不变,无认摆长和摆动幅度如何变化,小球往返摆动1次的时间都不变;
只有摆长变化时,小球往返摆动一次的时间才会变化,因此小球往返摆动一次的时间由摆长决定;
(3)小球在摆动过程中,受空气阻力,小球克服摩擦做功,将它的机械能转化为内能散失,造成小球停下来;
(4)由表中数据,摆长越短,小球往返摆动1次的时间越短,故一摆钟变慢了,如果要变快,那么就得让摆动时间变短,由实验可知,需要把摆长调短。
故答案为:(1)秒表、刻度尺;(2)摆长;(3)受空气的阻力;(4)短。
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