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首页 初中物理知识 功率的计算 焦耳定律的变形公式的应用 速度公式及其应用 试题正文
  • 问答题
    小明一次从网上看到一篇报道，说国外发明了一种完全以太阳能电池为能源的汽车，这种汽车安装一只8m2的太阳能电池板，最高时速能达到72km/h．他觉得有点怀疑，于是从网上查到的一些相关数据：在晴朗的白天，地球表面每平方米能接收到太阳辐射的功率为1kW，太阳能电池的能量转化效率最高约为15%．假设一辆太阳能电池车的质量约为750kg，车辆行驶过程中的平均阻力约为车重的0.02倍．请你根据以上数据，求：
    （1）这种太阳能汽车2小时所能行驶的路程；
    （2）这段时间内太阳能电池板能获取的能量；
    （3）通过计算分析一下这篇报道的真实性．（g取10N/kg）
    本题信息：物理问答题难度较难 来源:未知
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本试题 “小明一次从网上看到一篇报道，说国外发明了一种完全以太阳能电池为能源的汽车，这种汽车安装一只8m2的太阳能电池板，最高时速能达到72km/h．他觉得有点怀疑，...” 主要考查您对

功率的计算

焦耳定律的变形公式的应用

速度公式及其应用

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  • 功率的计算
  • 焦耳定律的变形公式的应用
  • 速度公式及其应用
功率的计算公式：
（1）P=W/t，其中P代表功率，单位为W，W代表功，单位为J；t代表时间，单位为s。
（2）因为P=W/t，W=Fs，v=s/t，所以P=W/t=Fs/t=Fv，P=Fv是功率的又一表达式。

公式法计算功率：
     运用时一定要注意三个量的对应关系。“W”一定是对应“t”完成的，不能张冠李戴。单位要统一，P、W、t的单位分别为瓦、焦、秒。
例1 如图所示，铁明同学向上跳台阶进行晨练，铁明重500N，在10s内匀速连跳12个台阶，每个台阶的高度为0．2m。在这个过程中，已知铁明克服摩擦做功为2800J，求出此过程中：

(1)铁明竖直向上跳的平均速率多大?
(2)铁明克服重力做功是多少?
(3)铁明做功的总功率多大?
解析：竖直向上跳的平均速度可以通过向上跳的总高度与所用时间利用速度公式求出，克服重力做功等于重力与高度的乘积，即，总功率可以通过所做的总功和时间利用功率公式求得。
（1）0.24m/s
（2）
（3）

例2在打捞海底沉船时，常用水下机器人潜入水下打捞船上物品，已知ρ海水=1．03×103kg／m3。
(1)机器人在水下70m处受到海水产生的压强是多大?
(2)某时刻机器人在水下用竖直向上的力举着体积为0.02m3，密度为2.7×103kg/m3的物体静止不动，求该力的大小。
(3)若机器人在水下运动时，所受海水阻力与速度的关系如图所示，求机器人在水下以0．5m／s的水平速度匀速运动时，机器人水平推进力的功率。

解析：（1）由液体压强公式得，，
（2）物体在水下受平衡力的作用，则
则
（3）由题图可知，海水阻力与机器人的运动速度成正比，当机器人运动速度为0．5m/s时，f=175N 机器人匀速前进时，机器人水平推进力F=f
P=Fv=175N×0．5m/s=87．5W
答案：（1）7.21×105Pa（2）334N（3）87.5W


纯电阻电路：
纯电阻电路就是除电源外，只有电阻元件的电路，或有电感和电容元件，但它们对电路的影响可忽略。电压与电流同频且同相位。电阻将从电源获得的能量全部转变成内能，这种电路就叫做纯电阻电路。　基本上，只要电能除了转化为热能以外没有其他能的转化，此电路为纯电阻电路。

事例：例如：电灯，电烙铁，熨斗，电炉等等，他们只是发热。它们都是纯电阻电路。但是，发动机，电风扇等，除了发热以外，还对外做功，所以这些是非纯电阻电路。白炽灯把90%以上的电能都转化为热能，只有很少转化为光能。所以，在中学电学计算中，白炽灯也近似看做纯电阻。而节能灯则大部分能量转换成了光能所以节能灯属于非纯电阻电路。这也是为什么白炽灯远比节能灯耗电的原因（节能灯几乎将电能全部转化为了光能）

焦耳定律的推导公式：，Q=UIt，适用范围，纯电阻电路。

电热器的“双挡”问题：
1．“双挡”中的电阻：电热器通常设计有“高温挡” 和“低温挡”。根据可知，当U一定时，电阻越大，电功率越小；电阻越小，电功率越大。所以高温挡总电阻最小，低温挡总电阻最大。
2．“双挡”的控制开关
(1)短路式
      两个电阻串联，把开关与其中一个电阻并联，如下图所示。

      当闭合开关时，有一个电阻短路，只有一个电阻工作，此时为高温挡；当断开开关时，两电阻串联，电阻大一些，电热器的功率小一些，此时为低温挡。
(2)单刀双掷式
    主要工作电阻放在干路上，一条支路用导线，一条支路连接在附加电阻上，如下图所示。

    当开关掷向附加电阻的支路时，两电阻串联，为低温挡；当开关掷向导线支路时，只有主要工作电阻工作，此时为高温挡。


速度的公式：
，其中v表示速度，s表示路程，t表示时间。

注意：
①应用计算时，单位要统一。s用米(m)，t用秒(s)作单位时，速度v的单位为米／秒 (m／s)；当s用千米(km)，t用小时(h)时，速度v的单位为千米／时(km/h)。
②公式的三个物理量必须对应于同一物体。

火车过桥(隧道)问题：
   火车穿过隧道时，火车头进人隧道就开始算起，直到火车尾离开隧道才叫做火车通过了隧道，所以火车穿过隧道经过的路程应该等于隧道长与车身长度的和。过大桥时也类似，火车通过大桥经过的路程等于桥长加车长。故对于本身有长度的物体过桥问题小结如下：物体通过的路程等于桥长与物体本身长度的和。

例1：一列火车长200米，用20s的时间穿过了一条100m长的隧道，该火车如果以这样的速度通过长 3．4km的大桥，要用多长时间?

解析：火车穿过隧道时所走的路程： =100m+200m=300m，时间t1=20s，火车的速度：vl =，此速度也是火车通过大桥的速度，火车通过大桥的路程：=3400m+ 200m=3600m，通过此桥需要的时间为。
答案：240s

出租车问题：
1．出租车的速度表示车辆行驶过程中的行进速度，指针指示的数值就是该时刻的速度值，采用的单位为km／h。
2．里程示数窗表示该车行驶的总路程，某段时间的路程就等于这段时间内两个示数的差。
3．出租车票据上给出的上车、下车时间间隔为车行驶时间，里程就是这段时间内出租车通过的路程。利用这些信息，可以解决与出租车有关的多种问题。

例某人乘出租车时得到一张天津市客运出租行业专用发票，如表所示，此人乘车时间为____；该车这段时间内运动的平均速度为____km／h。

解析：根据出租车票据的起止时问，可以知道此人乘车时间为10min，出租车行驶的路程是5．5km，利用速度公式求出汽车的平均速度为：=33km/h。


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