类型二--力热综合题

1类型二力热综合题针对训练1.(2017西工大附中模拟改编)高速铁路的广泛应用使人们的出行更加便捷．放假期间，铭铭与家人乘坐高铁从西安到郑州游玩．如图是他们乘坐的“和谐号”高铁列车，下表是它的部分参数．(g＝10N/kg)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，对轨道的压力是________N.(2)西安至郑州的路程为505km.若列车以最高时速行驶，需要多少小时？列车从西安到郑州实际运行2小时20分，设列车在水平轨道上做匀速直线运动，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？(结果保留一位小数)(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至少需要消耗多少千克柴油？(q柴油＝4.3×107J/kg)第1题图22.(2017高新一中模拟改编)如图所示是一款新型四轮沙滩卡丁车，满载时总质量为360kg，车轮与沙滩接触的总面积为0.2m2.卡丁车满载时在水平沙滩上以10m/s的速度做匀速直线运动，它的发动机所提供的实际功率为2.3×104W．(取g＝10N/kg)(1)沙滩卡丁车的轮胎表面凹凸不平是为了增大与地面的__________．(2)当卡丁车满载并静止在水平沙滩上时，车轮对沙滩的压强为多少？卡丁车在此次满载且匀速行驶过程中，发动机提供的牵引力为多少？(3)该卡丁车以汽油为燃料，若汽油完全燃烧所放出热量的25%转化为卡丁车运动的机械能，则以该速度行驶10min至少需要燃烧多少千克的汽油？(汽油的热值为q汽油＝4.6×107J/kg)第2题图3.如图所示，为风景区山中的一段盘山公路照片．某观光汽车，有关数据如下表所示，沿该盘山公路以12m/s的速度匀速行驶，经过20min从山脚到达山顶；汽车上山时沿路面获得的牵引力恒为9×103N．(已知汽油热值q＝34.6×107J/kg，g取10N/kg)第3题图总质量6000kg燃料汽油汽油完全燃烧释放的热量转化为汽车牵引力做功的效率30%(1)盘山公路是简单机械中的________模型；它的优点是可以________(选填“省距离”或“省力”)．(2)汽车从山脚到山顶消耗了多少千克的汽油？(结果保留整数)(3)若山高为0.6km，该斜面的机械效率是多少？(计算结果保留二位小数)4.(2017交大附中模拟)在城乡建设中，推土机发挥着巨大作用．图为某型号履带式推土机，额定功率为2.0×105W．请回答并计算．(1)推土机安装履带，是为了在松软的土地上作业时____________；当推土4机在湿滑的土地上作业时，履带上凸出的棱则起到____________的作用．(2)当推土机在平直场地上以额定功率进行推土作业时，在1min内匀速前进了120m，求推土机受到的阻力．(3)若推土机发动机的效率为40%，工作一段时间消耗柴油50L，求此过程中推土机做的功．(已知柴油的密度为0.8×103kg/m3，热值为4.0×107J/kg)第4题图5答案1.(1)1×107【解析】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＝1×107N解：(2)由v＝st可得，列车以最高时速行驶从西安到郑州需要t＝sv＝505km360km/h≈1.4h实际运行时间t′＝2h20min＝8400s列车从西安到郑州做匀速直线运动时的速度：v′＝st′＝505×103m8400s≈60.1m/s因列车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，列车受到的牵引力：F′＝f＝0.01G＝0.01×1×107N＝1×105N此过程中牵引力的功率：P＝F′v′＝1×105N×60.1m/s≈6.0×106W(3)列车行驶1km需要完全燃烧柴油释放的热量：Q＝W＝1.075×108J由Q＝mq可得，所需柴油的质量：m′＝Qq柴油＝1.075×108J4.3×107J/kg＝2.5kg2.(1)摩擦解：(2)当卡丁车满载并静止在水平沙滩上时，对沙滩的压力：F＝G＝mg＝360kg×10N/kg＝3600N6卡丁车车轮对沙滩的压强：p＝FS＝3600N0.2m2＝1.8×104Pa由P＝Wt＝Fst＝Fv可得，此次行驶中卡丁车的牵引力：F牵＝Pv＝2.3×104W10m/s＝2300N(3)牵引力做的功：W＝Pt＝2.3×104W×10×60s＝1.38×107J由η＝WQ×100%可得，完全燃烧汽油放出的热量：Q放＝Wη＝1.38×107J25%＝5.52×107J由Q＝mq可得，完全燃烧汽油的质量：m＝Q放q汽油＝5.52×107kg4.6×107J/kg＝1.2kg3.(1)斜面省力解：(2)已知汽车的速度v＝12m/s，汽车上山时牵引力的功率：P＝Wt＝Fst＝Fv＝9×103N×12m/s＝1.08×105W汽车运动的时间t＝20min＝1200s根据公式P＝Wt可得牵引力所做的功：W＝Pt＝1.08×105W×1200s＝1.296×108J由公式η＝WQ×100%及Q＝qm可得W＝ηQ＝ηqm，则汽车从山脚到山顶消7耗汽油的质量：m＝Wqη＝1.296×108J4.6×107J/kg×30%≈9kg(3)汽车的总重力：G＝mg＝6000kg×10N/kg＝6×104N汽车爬到顶端做的有用功：W有用＝Gh＝6×104N×600m＝3.6×107J由机械效率的公式可得，斜面的机械效率η′＝W有用W总×100%＝3.6×107J1.296×108J×100%≈27.78%4.(1)减小压强增大摩擦【解析】推土机安装履带，这是在压力大小不能改变的情况下，通过增大受力面积来减小压强；履带上凸出的棱，是在压力大小不能改变的情况下，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的．解：(2)当推土机以额定功率进行推土作业时，所做的功为：W＝Pt＝2×105W×60s＝1.2×107J因为W＝Fs，所以推土机的牵引力F＝Ws＝1.2×107J120m＝1.0×105N又因为在平直的场地上匀速前进，所以阻力f＝F＝1.0×105N(3)消耗的柴油质量m＝ρ柴油V＝0.8×103kg/m3×50×10－3m3＝40kg柴油放出的热量Q＝mq柴油＝40kg×4.0×107J/kg＝1.6×109J因为η＝WQ×100%，所以推土机做的功为：W＝Qη＝1.6×109J×40%＝6.4×108J