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類型二　力熱綜合題 針對(duì)訓(xùn)練 1. (xx西工大附中模擬改編)高速鐵路的廣泛應(yīng)用使人們的出行更加便捷．放假期間，銘銘與家人乘坐高鐵從西安到鄭州游玩．如圖是他們乘坐的“和諧號(hào)”高鐵列車，下表是它的部分參數(shù)．(g＝10 N/kg) 滿載時(shí)總質(zhì)量 1 000 t 車輪與鐵軌接觸總面積 0.8 m2 最高時(shí)速 360 km/h (1)滿載的列車停在水平軌道上時(shí)，對(duì)軌道的壓力是________N. (2)西安至鄭州的路程為505 km.若列車以最高時(shí)速行駛，需要多少小時(shí)？列車從西安到鄭州實(shí)際運(yùn)行2小時(shí)20分，設(shè)列車在水平軌道上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所受阻力是其滿載時(shí)重力的0.01倍，此過程中牽引力的功率是多少？(結(jié)果保留一位小數(shù)) (3)“和諧號(hào)”運(yùn)行1 km耗電1.075108 J，若這些電能全部由燃燒柴油來獲得，列車行駛1 km至少需要消耗多少千克柴油？(q柴油＝4.3107 J/kg) 第1題圖 2. (xx高新一中模擬改編)如圖所示是一款新型四輪沙灘卡丁車，滿載時(shí)總質(zhì)量為360 kg，車輪與沙灘接觸的總面積為0.2 m2.卡丁車滿載時(shí)在水平沙灘上以10 m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，它的發(fā)動(dòng)機(jī)所提供的實(shí)際功率為2.3104 W．(取g＝10 N/kg) (1)沙灘卡丁車的輪胎表面凹凸不平是為了增大與地面的__________． (2)當(dāng)卡丁車滿載并靜止在水平沙灘上時(shí)，車輪對(duì)沙灘的壓強(qiáng)為多少？卡丁車在此次滿載且勻速行駛過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)提供的牽引力為多少？ (3)該卡丁車以汽油為燃料，若汽油完全燃燒所放出熱量的25%轉(zhuǎn)化為卡丁車運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，則以該速度行駛10 min 至少需要燃燒多少千克的汽油？(汽油的熱值為q汽油＝4.6107 J/kg) 第2題圖 3. 如圖所示，為風(fēng)景區(qū)山中的一段盤山公路照片．某觀光汽車，有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示，沿該盤山公路以12 m/s的速度勻速行駛，經(jīng)過20 min從山腳到達(dá)山頂；汽車上山時(shí)沿路面獲得的牽引力恒為9103 N．(已知汽油熱值q＝4.6107 J/kg，g取10 N/kg) 第3題圖 總質(zhì)量 6 000 kg 燃料 汽油 汽油完全燃燒釋放的熱量轉(zhuǎn)化為汽車牽引力做功的效率 30% (1)盤山公路是簡(jiǎn)單機(jī)械中的________模型；它的優(yōu)點(diǎn)是可以________(選填“省距離”或“省力”)． (2)汽車從山腳到山頂消耗了多少千克的汽油？(結(jié)果保留整數(shù)) (3)若山高為0.6 km，該斜面的機(jī)械效率是多少？(計(jì)算結(jié)果保留二位小數(shù)) 4. (xx交大附中模擬)在城鄉(xiāng)建設(shè)中，推土機(jī)發(fā)揮著巨大作用．圖為某型號(hào)履帶式推土機(jī)，額定功率為2.0105 W．請(qǐng)回答并計(jì)算． (1)推土機(jī)安裝履帶，是為了在松軟的土地上作業(yè)時(shí)____________；當(dāng)推土機(jī)在濕滑的土地上作業(yè)時(shí)，履帶上凸出的棱則起到____________的作用． (2)當(dāng)推土機(jī)在平直場(chǎng)地上以額定功率進(jìn)行推土作業(yè)時(shí)，在1 min內(nèi)勻速前進(jìn)了120 m，求推土機(jī)受到的阻力． (3)若推土機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為40%，工作一段時(shí)間消耗柴油50 L，求此過程中推土機(jī)做的功．(已知柴油的密度為0.8103 kg/m3，熱值為4.0107 J/kg) 第4題圖 答案 1. (1)1107　【解析】滿載的列車停在水平軌道上時(shí)，對(duì)軌道的壓力： F＝G＝mg＝1 000103 kg10 N/kg＝1107 N 解：(2)由v＝可得，列車以最高時(shí)速行駛從西安到鄭州需要 t＝＝≈1.4 h 實(shí)際運(yùn)行時(shí)間t′＝2 h 20 min＝8 400 s 列車從西安到鄭州做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度： v′＝＝≈60.1 m/s 因列車勻速行駛時(shí)處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，所以，列車受到的牽引力： F′＝f＝0.01G＝0.011107 N＝1105 N 此過程中牽引力的功率： P＝F′v′＝1105 N60.1 m/s≈6.0106 W (3)列車行駛1 km需要完全燃燒柴油釋放的熱量： Q＝W＝1.075108 J 由Q＝mq可得，所需柴油的質(zhì)量： m′＝＝＝2.5 kg 2. (1)摩擦 解：(2)當(dāng)卡丁車滿載并靜止在水平沙灘上時(shí)，對(duì)沙灘的壓力：F＝G＝mg＝360 kg10 N/kg＝3 600 N 卡丁車車輪對(duì)沙灘的壓強(qiáng)：p＝＝＝1.8104 Pa 由P＝＝＝Fv可得，此次行駛中卡丁車的牽引力：F牽＝＝＝2 300 N (3)牽引力做的功： W＝Pt＝2.3104 W1060 s＝1.38107 J 由η＝100%可得，完全燃燒汽油放出的熱量： Q放＝＝＝5.52107 J 由Q＝mq可得，完全燃燒汽油的質(zhì)量： m＝＝＝1.2 kg 3. (1)斜面　省力 解：(2)已知汽車的速度v＝12 m/s，汽車上山時(shí)牽引力的功率：P＝＝＝Fv＝9103 N12 m/s＝1.08105 W 汽車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t＝20 min＝1 200 s 根據(jù)公式P＝可得牽引力所做的功： W＝Pt＝1.08105 W1 200 s＝1.296108 J 由公式η＝100%及Q＝qm可得W＝ηQ＝ηqm，則汽車從山腳到山頂消耗汽油的質(zhì)量： m＝＝≈9 kg (3)汽車的總重力：G＝mg＝6 000 kg10 N/kg＝6104 N 汽車爬到頂端做的有用功： W有用＝Gh＝6104 N600 m＝3.6107 J 由機(jī)械效率的公式可得，斜面的機(jī)械效率 η′＝100%＝100%≈27.78% 4. (1)減小壓強(qiáng)　增大摩擦　【解析】推土機(jī)安裝履帶，這是在壓力大小不能改變的情況下，通過增大受力面積來減小壓強(qiáng)；履帶上凸出的棱，是在壓力大小不能改變的情況下，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦的． 解：(2)當(dāng)推土機(jī)以額定功率進(jìn)行推土作業(yè)時(shí)，所做的功為： W＝Pt＝2105 W60 s＝1.2107 J 因?yàn)閃＝Fs，所以推土機(jī)的牽引力 F＝＝＝1.0105 N 又因?yàn)樵谄街钡膱?chǎng)地上勻速前進(jìn)，所以阻力f＝F＝1.0105 N (3)消耗的柴油質(zhì)量 m＝ρ柴油V＝0.8103 kg/m35010－3 m3＝40 kg 柴油放出的熱量 Q＝mq柴油＝40 kg4.0107 J/kg＝1.6109 J 因?yàn)棣牵?00%，所以推土機(jī)做的功為： W＝Qη＝1.6109 J40%＝6.4108 J