知识结构化——功和机械能、简单机械知识综合练
(以“辘轳”“新能源汽车”为任务情境)
1. (传统文化)如图是我国古代的提水工具——辘轳,B端的轮轴能绕着硬棒转动来提升水桶,若空桶质量为10 kg,轮轴质量为10 kg,空桶和轮轴对硬棒的作用力视作施加在B位置,O1A长为0.6 m,O1O2长为1 m,O2B长为0.8 m,硬棒及绳索质量忽略不计.(g取10 N/kg)
第1题图
(1)人不施加力,桶中未装水,为保证硬棒不会翻转,石块质量最多为   kg;若A点系上质量为40 kg的石块,提水时为保证硬棒不翻转,桶中最多可装   kg的水.
(2)若桶内水的质量为40 kg,人用时20 s将桶匀速提升3 m,此时该工具提水的机械效率为50%,则桶对水做的功为    J,人做功的功率为    W.
2. (跨学科实践:调研我国新能源汽车的发展)我国新能源汽车产业走在全球前列,下表是某新能源汽车的主要参数:(g取10 N/kg)
空车质量 1 200 kg
标准承载 300 kg
所受阻力与汽车总重的比值 0.09
四个轮胎与地面总接触面积 0.4 m2
第2题图
(1)[机械能相关判断]该新能源汽车遇到一段上坡路,整个过程保持速度大小不变,忽略汽车质量变化,则在此过程中汽车动能    ;机械能    .(均选填“增大”“减小”或“不变”)
(2)[做功判断]车辆在一段平直的路面上沿直线匀速行驶.该过程中,做功的力有     .
(3)[压强相关计算]该汽车空车静止在水平地面时对水平地面的压强为      Pa;
当体重为70 kg的测试员上车后,该汽车对水平地面的压强变化量为    Pa.
(4)[牵引力做功]驾驶员驾驶汽车以标准承载量,先在一段1 km的平直公路上匀速直线行驶,牵引力做的功为    J.
(5)[结合s-t图像]汽车以标准承载量匀速直线行驶,其路程与时间图像如图甲所示,则行驶30 s牵引力做功的功率为    W.
(6)[力电效率计算]在(5)过程中,该新能源汽车消耗的电能为0.3 kW·h,该新能源汽车的工作效率为    %.
(7)[滑轮组效率计算]当新能源汽车底盘检修时,需用吊钩将其运输至检修台,图乙为吊钩吊臂上滑轮组的示意图.若某次该吊钩将一辆空载的新能源汽车匀速提升1 m,已知卷扬机绳子的拉力F为5 000 N,不计绳重和绳与滑轮间的摩擦力,滑轮组的机械效率为    %.
(8)[斜面相关判断及计算]该新能源汽车经过一段盘山公路,请回答下列问题:
①汽车沿着盘山公路可以驶上高耸入云的山峰,盘山公路相当于简单机械中的      ,使用它可以省力.
②该新能源汽车以标准承载量经过某一长为200 m的路段时,竖直高度上升了50 m,如果汽车的牵引力为2.5×104 N,那么牵引力做的功为      J,此过程中盘山公路的机械效率为      .
参考答案
1. (1)60 60 (2)1 200 150
2. (1)不变 增大 (2)牵引力、阻力 (3)3×104
1 750 (4)1.35×106 (5)2.7×104 (6)75
(7)80 (8)①斜面 ②5×106 15%