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知识结构化——功和机械能、简单机械知识综合练
(以“辘轳”“新能源汽车”为任务情境)
1. (传统文化)如图是我国古代的提水工具——辘轳，B端的轮轴能绕着硬棒转动来提升水桶，若空桶质量为10 kg，轮轴质量为10 kg，空桶和轮轴对硬棒的作用力视作施加在B位置，O1A长为0.6 m，O1O2长为1 m，O2B长为0.8 m，硬棒及绳索质量忽略不计．(g取10 N/kg)
第1题图
(1)人不施加力，桶中未装水，为保证硬棒不会翻转，石块质量最多为　　　kg；若A点系上质量为40 kg的石块，提水时为保证硬棒不翻转，桶中最多可装　　　kg的水．
(2)若桶内水的质量为40 kg，人用时20 s将桶匀速提升3 m，此时该工具提水的机械效率为50%，则桶对水做的功为　　　　J，人做功的功率为　　　　W.
2. (跨学科实践：调研我国新能源汽车的发展)我国新能源汽车产业走在全球前列，下表是某新能源汽车的主要参数：(g取10 N/kg)
空车质量 1 200 kg
标准承载 300 kg
所受阻力与汽车总重的比值 0.09
四个轮胎与地面总接触面积 0.4 m2
第2题图
(1)［机械能相关判断］该新能源汽车遇到一段上坡路，整个过程保持速度大小不变，忽略汽车质量变化，则在此过程中汽车动能　　　　；机械能　　　　.(均选填“增大”“减小”或“不变”)
(2)［做功判断］车辆在一段平直的路面上沿直线匀速行驶.该过程中，做功的力有　　　　　.
(3)［压强相关计算］该汽车空车静止在水平地面时对水平地面的压强为　　　　　　Pa；
当体重为70 kg的测试员上车后，该汽车对水平地面的压强变化量为　　　　Pa.
(4)［牵引力做功］驾驶员驾驶汽车以标准承载量，先在一段1 km的平直公路上匀速直线行驶，牵引力做的功为　　　　J.
(5)［结合s-t图像］汽车以标准承载量匀速直线行驶，其路程与时间图像如图甲所示，则行驶30 s牵引力做功的功率为　　　　W.
(6)［力电效率计算］在(5)过程中，该新能源汽车消耗的电能为0.3 kW·h，该新能源汽车的工作效率为　　　　%.
(7)［滑轮组效率计算］当新能源汽车底盘检修时，需用吊钩将其运输至检修台，图乙为吊钩吊臂上滑轮组的示意图.若某次该吊钩将一辆空载的新能源汽车匀速提升1 m，已知卷扬机绳子的拉力F为5 000 N，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦力，滑轮组的机械效率为　　　　%.
(8)［斜面相关判断及计算］该新能源汽车经过一段盘山公路，请回答下列问题：
①汽车沿着盘山公路可以驶上高耸入云的山峰，盘山公路相当于简单机械中的　　　　　　，使用它可以省力.
②该新能源汽车以标准承载量经过某一长为200 m的路段时，竖直高度上升了50 m，如果汽车的牵引力为2.5×104 N，那么牵引力做的功为　　　　　　J，此过程中盘山公路的机械效率为　　　　　　.
参考答案
1. (1)60　60　(2)1 200　150
2. (1)不变　增大　(2)牵引力、阻力　(3)3×104
1 750　(4)1.35×106　(5)2.7×104　(6)75
(7)80　(8)①斜面　②5×106　15％

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