如图所示,在“探究影响重力势能大小的因素”实验中,有三个实心的、大小相同的铁球A、铁球B和塑料球C。球A、C离沙地高度相同。现让三个球同时由静止释放,球落到沙地上的状态如图中虚线所示。
(1)根据 可以判断出 球释放前的重力势能最大。
(2)比较球A、C可得出影响重力势能大小的因素是 ;
(3)球在空中下落时减少的重力势能主要转化为 。
(1)球陷入沙中的深度 A (2)质量
(3)动能
解析:(1)小球释放前的重力势能越大,小球的能量就越多,做功本领越大,则小球陷入沙中越深;图中铁球A陷入沙中的深度最大,说明铁球A的重力势能最大;
(2)比较A、C两球可知,两球所处的高度相同,A是铁球,C是塑料球,铁球A的质量大,A球陷入沙的深度大,因此得出的结论是:物体所处的高度相同时,质量越大,物体的重力势能越大;
(3)球在空中下落时,高度降低、速度变大,重力势能主要转化为动能。
(1)李明取来托盘天平放在水平桌面上,发现分度盘如图甲所示。他应先将天平的平衡螺母向 移动。
(2)用天平测出空烧杯的质量为16 g,在烧杯中倒入适量的酱油,测出烧杯和酱油的总质量如图乙所示,将烧杯中的酱油全部倒入量筒中,酱油的体积如图丙所示,则烧杯中酱油的质量为 g,酱油的密度为 kg/m3。此法测出的酱油密度比真实值 (选填“偏大”或“偏小”)。
(3)为了避免测量中烧杯沾有液体的影响,李明又想到另一种方法测量酱油的密度,他添加两个完全相同的烧杯和适量的水,实验步骤如下:
①调好天平,用天平测出空烧杯质量为m0;
②将一个烧杯 ,用天平测出烧杯和水的总质量为m1;
③用另一个相同的烧杯装满酱油,用天平测出烧杯和酱油的总质量为m2;
④则酱油的密度表达式ρ= (已知水的密度为ρ水)。
(1)左 (2)66 1.1×103 偏大 (3)装满水 ρ水
解析:(1)从指针向右偏可以看出,右端较重,平衡螺母应该向左调。(2)烧杯和酱油的总质量是50g+20g+10g+2g=82g。其中酱油的质量是82g-16g=66g。酱油的体积从量筒上可以看出是60cm3,所以酱油的密度是=1.1g/cm3=1.1×103kg/m3。由于在实验中测量酱油的质量是准确的,测量酱油的体积时会由于烧杯壁沾有少量的酱油而使体积变小,所以这种方法测出的密度值会偏大。(3)为了避免实验中的测量体积的误差,用两只相同的烧杯,装有同体积的酱油和水,通过只测质量就可以利用水的密度来表示酱油的密度了。由,得ρ=ρ水。
如图是小明和小丽设计的拉力健身器示意图,在拉环处加拉力时,滑杆PQ可随之自由滑动(导线对滑杆滑动无影响)。已知:在弹性限度内,弹簧伸长的长度与受到的拉力大小成正比。老师认为他们的设计有不足之处,应在电路中串联一个定值电路。
(1)串联的定值电阻在电路中的作用是 。
(2)小明和小丽的改进方案分别如下:
小明:把定值电阻串联接在A、B之间。
小丽:用定值电阻替换电流表。
若按照小明的方案,闭合开关,向右拉动拉环,滑片P向右移动的过程中,电压表的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”),若按照小丽的方案,闭合开关,当拉力为0 N时,滑片P在B端,电压表示数为0 V,当拉力为300 N时,电压表示数为3 V;当拉力为600 N时(在弹性限度内)电压表示数 (选填“大于”“小于”或“等于”)6 V。
(1)保护电路 (2)不变 小于
解析:(1)由电路图可知,如果电路中没有定值电阻,当滑片P在最左端时,电源短路,会损坏电流表和电源;接入定值电阻后,滑片P在最左端时,不会造成电路短路,由此可知,定值电阻的作用是保护电路;
(2)①由电路图可知,把定值电阻串联接在A、B之间,电压表测电源电压,电源电压不变,向右拉动拉环,即滑片P向右移动的过程中,电压表示数不变;
②设串联接入电路的定值电阻为R,闭合开关时,电路电流I=,由I=可得,电压表示数U'=IR滑=R滑,由此可知,电压表示数与滑动变阻器接入电路的电阻不成正比,且随滑动变阻器阻值接入电路的阻值越大,电压表示数增加变慢;因为拉力与滑动变阻器接入电路的阻值成正比,所以电压表示数与拉力不成正比,因此当拉力为300N时,电压表示数为3V;拉力为600N是300N的两倍,电压表示数小于电压表原来示数的两倍,即电压表示数小于3V×2=6V。
热机效率η是指机械做的有用功与机械完成这些有用功所消耗的能量的比值。用P输出表示机械输出的功率,m表示单位时间消耗的燃料质量,q表示燃料的热值。
(1)试推导:η=×100%
(2)已知汽车发动机的输出功率为75 kW,该汽车行驶1 h所消耗的柴油是16 kg,试计算该汽车发动机的热机效率。(q柴油=3.3×107 J/kg)
(1)见解析 (2)51.1%
解析:(1)由热机效率的定义可以得出η=×100%=×100%=×100%
(2)该汽车发动机的热机效率:η=×100%=×100%
=×100%=51.1%。
“五一”小明家出去自驾游时,小汽车连人带物总质量为1.5 t,每只车轮与地面的接触面积是0.015 m2,当它在平直路面上以90 km/h匀速行驶时所受的阻力是车重力的0.08,则:
(1)静止时汽车对地面的压强是多少Pa?
(2)汽车匀速行驶的功率是多少kW?
(1)2.5×105 Pa (2)30 kW
解析:(1)汽车的重力是G=mg=1.5t×10N/kg=1.5×104N;汽车对地面的压力:F=G,
对路面的压强:p==2.5×105Pa;
(2)小汽车做匀速直线运动时的牵引力:
F=f=0.08×1.5×104N=1.2×103N。
汽车匀速行驶的功率P=Fv=1.2×103N×90km/h=1.2×103N×25m/s=3×104W=30kW。
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