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。
体育课上,小明在同位置用相同的力多次将足球踢出,发现足球斜向上飞出的角度越大,球运动得越高,但并不能运动得越远,这是什么原因呢?
小明向老师请教,老师说:这是常见的种抛体运动,将足球以一定的速度向斜上方踢出,足球所做的运动叫做斜抛运动,其运动轨迹如图甲所示。足球起始运动方向与水平方向的夹角叫做抛射角,抛出点到落地点的水平距离叫做射程,射程与抛出速度和抛射角的大小有关。
若不计空气阻力,请回答下列问题:
(1)足球的质量是0.4kg,它受到的重力是多少?(取g=10N/kg)
(2)若足球从地面踢出时具有的动能是120J,踢出后能达到的最大高度是5m,足球在最高点时具有的动能是多少?
(3)若足球的射程X与抛出速度v、抛射角θ之间满足公式X ,当足球以20m/s的速度且与水平方向成45°角踢出,足球的射程是多少?(取g=10N/kg)
(4)足球以30°抛射角踢出,其动能Ek随水平位置s变化关系的图象如图乙所示。若该球在同位置以60°抛射角且与前次大小相同的速度踢出,请你在答题卡的同一坐标中画出此次足球的动能随水平位置变化关系的大致图象。
如图甲是一种测定油箱内油量的装置,其中 是滑动变阻器的电阻片,滑动变阻器的滑片跟滑杆连接,滑杆可以绕固定轴 转动,另一端固定着一个浮子。油箱中的油量减少时,油面下降,浮子随液面落下,带动滑杆使滑动变阻器滑片向上移动,从而改变了电路中电流表的示数。因此,电流表上一定的示数便对应着油面的一定高度,把电流表刻度盘改为相应的油量体积数,就可以直接读出油箱中的油量,其中浮子应用了 条件。如果把量程足够大的电压表改装成油量表,要求油量增加时,电压表的读数也增加,电压表应接在甲图中 两端(按图中所标示字母填写)。
小军在以上设计的启发下,设计了一种测量体重的装置(如乙图所示),当没有测体重时,滑片 在图中绝缘体处,绝缘体使电路 (选填“切断”或“接通” ,电路中 的作用是 ,在称量过程中,弹簧(在弹性限度内)的弹性势能随称量物体的重力增大而 (填“增大”、“减小”或“不变” 。
如图所示,电源电压 保持不变,电流表的量程为 ,电压表的量程为 ,灯泡 标有“ ”字样,滑动变阻器 标有“ ”字样。闭合开关 ,调节滑动变阻器滑片 ,使灯泡正常工作,不考虑灯丝电阻的变化。求:
(1)灯泡正常工作时的电流和电阻;
(2)灯泡正常工作 所放出的热量;
(3)在保证电路安全的条件下,滑动变阻器连入电路的电阻变化范围。
如图甲所示,一个底面积为 的薄壁圆柱形容器置于水平地面上,装有 深的水。现将物体 放人其中,物体 漂浮于水面上,如图乙所示,此时容器底部受到水的压强比图甲增大了 .当再给物体 施加一个竖直向下大小为 的力 以后,物体 恰好浸没水中静止(水未溢出),如图丙所示。 , 取 求:
(1)容器中水的质量;
(2)物体 放入前,容器底部受到水的压强;
(3)物体 的密度。
如图为某品牌电饭煲的工作电路示意图,开关 可以同时与 、 相连,或只与 相连(红灯,绿灯为指示打,不计电阻)。该电饭煲具有加热、保温功能,在加热档时总功率为 ,在保温挡时的总功率为 .请根据以上信息解答下列问题:
(1)将开关 与 、 相连时, 发光(选填“红灯”或“绿灯” ,此时电饭煲处于 状态(选填“加热”或“保温”
(2)电饭煲处于加热状态时, 的电功率为 ;处于保温状态时, 的电功率为 , .请计算电阻 的阻值。
(3)如果在不改变原来保温挡和加热档电功率的基础上,要增加一个更大功率的挡位来迅速加热物体,请设计出1种方案,并用简要的文字说明(也可配合作图说明)