汽车已进入千家万户。在综合实践活动中,合作小组的同学们对小亮家的汽车中有关物理学的知识进行了专项研究,请你帮助他们完成以下两方面的实践活动。
实践活动一:设计制作汽车加热坐垫
同学们想利用车上提供的电压为 的电源,设计具有加热和保温两挡功能的汽车座椅加热坐垫。他们在网上购买了两个阻值为 的加热电阻片,若干导线和开关。
(1)请你帮助他们设计电路;
(2)求自制加热坐垫的加热和保温功率。
实践活动二:研究汽车中的动力学

(1)如图甲所示,是小亮家汽车的动力系统。该汽车发动机实质是汽油机,它把燃料燃烧产生的内能转化为_____能,再通过传动机构,将动力传给车轮,使汽车行驶。
(2)请在图乙中画出汽车在水平地面上静止时受力的示意图。
(3)汽车整车质量约为 ,静止时车轮与地面的总接触面积约为 ,求汽车静止时对水平地面的压强。( 取 )
(4)如图丙所示,是合作小组的同学们利用频闪摄影技术研究汽车的运动状态时,相机每隔 曝光一次,拍摄到的汽车在平直公路上行驶的频闪照片。若车身长 ,求拍摄过程中汽车的行驶速度。
(5)查阅资料可知,汽车行驶时所受阻力约为车重的 倍,求拍摄过程中汽车发动机的输出功率。
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过山车
当你在游乐场乘过山车奔驰之际,你是否会想到:过山车为什么不需要引擎来推动就能“翻山越岭”呢?
过山车在开始旅行时,是靠一个机械装置推上最高点的,但在第一次下行后,就再没有任何装置为它提供动力了,从这时起带动它沿轨道行驶的唯一“发动机”就是重力势能.过山车的重力势能在处于最高点时达到最大值,当它开始下行时,它的势能不断减小,动能不断增大;由于摩擦,损耗了少量的机械能,所以随后的“小山丘”设计得比开始时的“小山丘”低(如图所示).
像所有列车一样,过山车也安装了机械制动装置,使它在结束行程或在紧急情况下能够准确地停下来.
(1)过山车通过A点向上运动过程中,动能________(选填“变大”“变小”或“不变”);
(2)后面的“小山丘”设计得比开始时的“小山丘”低,是由于过山车运动过程中,将部分机械能转化为________;
(3)过山车运行过程中,遇到紧急情况能够准确停下来,是由于________________________________________;
(4)过山车第一次下行后,是利用________作为“发动机”的;在生产与生活中,与过山车利用了相同“发动机”的有________(举一例即可).
“中国山西,晋善晋美”.为了倡导绿色出行,省城太原投放了大量的公共自行车.小明在水平路面上骑行时,人与车总质量约70kg,每个轮胎与地面接触面积约为100cm2.(g=10N/kg)
(1)此时自行车对地面的压强是多少?
(2)若小明以5m/s的速度匀速骑行5min,所受阻力是总重力的0.06倍,求出小明克服阻力做功的功率.
(3)在自行车的构造和使用上利用了很多物理知识,请写出其中一点.示例:自行车的车座做得宽大,是为了增大受力面积,减小压强.
汽车作为一种交通工具在国内已普及,专家提示:汽车轮胎内的气压(胎压)会影响刹车距离.为确保安全,需经常检查胎压.某汽车技术员为了研究胎压对刹车距离的影响,用同一汽车在晴天和雨天环境下,在车速为60千米/时刹车,测试结果如图所示:
(1)汽车质量为1500千克,有4个轮胎,停在水平地面上时,每个轮胎与地面的接触面积为0.025米2.请计算此时汽车对地面的压强.(g取10牛/千克)
(2)根据测试结果,可以得出在两种环境下胎压对刹车距离的影响是________________________________.
(3)胎压对刹车距离的影响主要是胎压不同导致地面对轮胎的阻力不同.该技术员在雨天环境下,对标准胎压的汽车进行测试时,若在刹车过程中汽车受到地面的平均阻力为3000牛,试计算在刹车过程中,汽车克服地面阻力做功多少焦?
如图所示,工人站在水平工作台D上使用滑轮组提升重物M,滑轮A、B的质量均为3kg,滑轮C的质量与A、B不同,工人的质量为57kg.该工人利用滑轮组匀速提升重物M时,对绳端的拉力为F1,功率为P,滑轮A对工作台向下的拉力为FA,工人对工作台的压强为p1;若重物M浸没于水中,该工人利用滑轮组匀速提升水中的重物M,在M出水面之前,工人对工作台的压强为p2,滑轮组的机械效率为η,重物M在水中上升的速度为0.5m/s.已知重物M的质量为120kg,密度为2×103kg/m3,上升的速度始终为0.5m/s,p1︰p2=16︰14.(不计绳重、滑轮轴摩擦及水的阻力,g取10N/kg)求:
(1)重物M浸没在水中时所受的浮力F浮;
(2)重物M在空中被匀速提升时,滑轮A对工作台向下的拉力FA和绳端拉力F1的功率P;
(3)重物M在水中被匀速提升时,滑轮组的机械效率η.
问题解决——测量滑轮组机械效率:
小雨用如图所示滑轮组将一个重物A提起,他想知道此时滑轮组的机械效率.现在他身边除了重物A、两个相同的滑轮、细绳外,还有3只相同的小桶和若干相同的小铁钉.
(1)请你推导出测量此时滑轮组机械效率的数学表达式(不计绳重和摩擦);
(2)请你说明测量步骤(请配图说明,图画在方框内).
