(·绵阳)2012年10月15日,奥地利著名极限运动员鲍姆加特纳乘坐热气球从距地面高度约39km的高空跳下,并成功着陆.如图所示.该热气球由太空舱,绳索和气囊三部分组成.气囊与太空舱之间利用绳索连接.在加热过程中气囊中气体受热膨胀.密度变小,一部分气体逸出,当热气球总重力小于浮力时便开始上升.
假定鲍姆加特纳是在竖直方向上运动的,并经历了以下几个运动阶段:他首先乘坐热气球从地面开始加速上升到离地高h1=1km处,此阶段绳索对太空舱向上的总拉力恒为F1=3002.5N;接着再匀速上升到离地面高h2=38km处,此阶段绳索对太空舱向上的总拉力恒为F2=3000N;然后再减速上升到离地高h3=39km处,此阶段绳索对太空舱向上的总拉力恒为F3=2997.5N;他在上升过程中共用时t1=1×104s,在离地高39km处立即跳下.自由下落t2=4min后速度已超过音速,最后打开降落伞,又用时t3=16min又安全到达地面.忽略髙度对g的影响,取g=10N/kg.求:
①从离开地面到安全返回地面的整个过程中,运动员的平均速度是多少?(结果取整数)
②在热气球上升过程中.绳索对太空舱向上的总拉力做功的平均功率是多少?
③当热气球上升到离地高20km处.若热气球总质量(含气囊里面气体)m=7.18×104kg,整个热气球的体积V=8×105m3,整个热气球受到的空气阻力f=2×103N,不考虑气流(或风) 对热气球的影响.则此高度处的空气密度是多少?
某电力公司通过焚烧垃圾发电,每年可发电1.2亿千瓦时电能。若燃烧1吨垃圾可产生1.68×1010J的热量,这些热量可以使多少千克水由20℃加热到100℃.(水的比热容为4.2×103J/Kg℃)
用一个动滑轮、一个定滑轮组成的滑轮组来匀速提升重物G,如图所示,已知物重G=600N,拉力F=250N,求在重物升高0.5m的过程中,所做的有用功,额外功,及机械效率为多大?若所提升重物重力为750N,拉力为多大?此时的机械效率为多大?(不计绳重和摩擦力).
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1 min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0.8×103 kg/m3,热值为4.0× 107J/kg。
某人用如图所示的滑轮组匀速提升500N的重物,所用的拉力F为300N,绳子自由端被拉下2m,在此过程中,不计摩擦和绳重,求:
(1)拉力F所做的功;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)如果用此滑轮组匀速提升800N的重物,拉力应为多大?
电动自行车轻便、实用、无污染,很受人们喜爱.若某人骑电动自行车在一段平直的公路上匀速行驶了150m,用时30s,电动自行车的牵引力为20N,在此过程中:
(1)电动自行车速度的大小;
(2) 牵引力所做的功;
(3) 牵引力做功的功率.