小强一家驾车郊游,车行至一个水平弯道处,坐在副驾驶座位上的小强不由自主靠向车门,并与车门产生挤压,如图甲所示。小强问爸爸:我向外靠是因为惯性所致,但我和车门挤压时,显然车门对我有一个反向的作用力,这个力有什么作用呢?爸爸解释道:刚才我们在弯道上的运动是圆周运动,而做圆周运动的物体,需要有指向圆心的力来维持物体做这种运动,这种力叫向心力,刚才车所需的向心力就是由地面对车的摩擦力提供的。小强恍然:那刚才车门对我的力就是提供我做圆周运动的向心力啦!
小强进一步查阅资料得知:如图乙所示,若一个质量为m的物体,沿半径为r的圆弧做圆周运动,其运动的速度为v(即单位时间内物体通过的圆弧长),那么物体所需向心力的大小为 。
(1)他们在弯道处的行驶速度为54km/h,合 m/s。
(2)小强的质量m=45kg,弯道处的圆弧半径r=45m,行驶速度v=15m/s,求在转弯过程中他所需向心力的大小。
(3)你认为小强当时说的“刚才车门对我的力就是提供我做圆周运动的向心力啦!”这句话对吗?为什么?
(4)已知在考虑其他外界因素影响的情况下,汽车在水平弯道上行驶时,所需向心力仅由地面对它的摩擦力提供,那么,不同质量的车辆在同一弯道处的限速是否相同?请推导说明。(设:此时车辆受到的最大摩擦力与它对地面的压力成正比)
如图所示为一款雪地摩托车,空车质量为 。求:(燃油的热值取 , 取
(1)雪地车载着质量为 的人静止在水平地面上,雪地车与地面接触的总面积为 ,雪地车对地面的压强是多少?
(2)雪地车以 的速度在水平地面匀速直线行驶,输出功率为 ,则雪地车所受阻力是多少?
(3)若雪地车以 的输出功率行驶 ,消耗了 燃油,则雪地车发动机的效率是多少?
热敏电阻是一种新型的半导体材料,被广泛应用于电热设备中,该材料温度越高,电阻越大。小明买了一个应用了该材料的养生壶,已知该材料电阻 不小于 ,温度为 时, ,壶内另一定值电且 .养生壶加热过程中的平均功率等于 时电路的总功率。
(1)小明试着设计了养生壶的两种电路图,如图甲、乙所示,已知小明家的电路允许通过的最大电流为 ,请你帮他选择出正确的电路图,是甲乙中的哪个?(不用书写验证过程)
(2)该养生壶烧水时的平均功率为多大?
(3)若该养生壶烧水时消耗电能的 转化为水的内能, 能将多少千克的水从 加热至 ?
如图所示,小灯泡标有“ ”字样(电阻不受温度影响), 为定值电阻, 为滑动变阻器,其最大阻值为 。
(1)当开关 、 、 都闭合时,小灯泡恰好正常发光,电流表示数为 ,电路工作 ,求 的阻值和电流通过 产生的热量。
(2)当电路中有元件工作时,求电路消耗的最小功率。
某柴油叉车,其水平叉臂的总面积为 ,如图甲所示,某工作中,叉车托着质量为 、底面积为 的货物,如图乙所示, 内托着货物水平移动了 ,然后将货物匀速举高 ,求:
(1)货物对叉臂的压强。
(2)在整个过程中,叉车对货物做功的功率。
(3)若柴油机的效率为 ,此次叉车举高货物时需要完全燃烧多少千克柴油?(柴油热值
如图所示是调温型电熨斗的简化电路图,它的工作电压为 . 和 均为电熨斗底板中的加热元件, 的阻值为 ,只闭合 时为低温挡,电功率为 .同时闭合 和 时为高温挡,试求:
(1)低温挡工作时,电路中的电流是多少?
(2)电阻 的阻值是多少?
(3)高温挡的电功率是多少?