13. 一辆在水平路面上沿直线匀速行驶的货车,行驶时所受的阻力为车总重的$\frac{1}{10}$,货车(含驾驶员)空载时重为$2.5 × 10^4 \ \mathrm{N}$。
(1) 求货车空载行驶时所受的阻力大小。
(2) 求货车以$36 \ \mathrm{km/h}$的速度空载匀速行驶时,$10 \ \mathrm{s}$内货车牵引力所做的功。
(3) 当货车以$90 \ \mathrm{kW}$的额定功率、$90 \ \mathrm{km/h}$的速度匀速行驶时,求货车最多可装载多重的货物。
(1) 求货车空载行驶时所受的阻力大小。
(2) 求货车以$36 \ \mathrm{km/h}$的速度空载匀速行驶时,$10 \ \mathrm{s}$内货车牵引力所做的功。
(3) 当货车以$90 \ \mathrm{kW}$的额定功率、$90 \ \mathrm{km/h}$的速度匀速行驶时,求货车最多可装载多重的货物。
答案
解:$(1)$货车空载行驶时所受的阻力大小:$$ f=0.1G=0.1×2.5×10^4N=2.5×10^3N
$$$(2)$∵汽车匀速行驶
∴牵引力:$$F=f=2.5×10^3N
$$∵$$v= \frac {S}{t}
$$∴$10s $行驶的路程:$$s=vt=10\ \mathrm {m/s}×10s=100m
$$牵引力做的功$$W=Fs=2.5×10^3N×100m=2.5×10^5J
$$牵引力做功功率:$$P= \frac {W}{t}= \frac {FS}{t}=Fv=2×10^3N×10\ \mathrm {m/s}=2.5×10^4W
$$$(3)$∵$P=Fv′,$$$v′=90\ \mathrm {km/h}=90× \frac {1}{3.6}\mathrm {m/s}=25\ \mathrm {m/s}
$$∴此时牵引力:$$F′= \frac {P}{v^{′}}= \frac {90000W}{25\ \mathrm {m/s}}=3600N
$$∵汽车匀速行驶
∴此时汽车受到的阻力:$$f′=F′=3600N
$$∵$$f=0.1G
$$∴货车总重:$$G′= \frac {f}{0.1}= \frac {3600N}{0.1}=3.6×10^4N
$$货车最多可装载货物的重:$$G_{货}=G′-G=3.6×10^4N-2.5×10^4N=1.1×10^4N
$$答:$(1)$货车空载行驶时所受的阻力大小为$2.5×10^3N;$$(2)10s $内货车牵引力做的功为$2.5×10^5J;$$(3)$货车最多可装载$1.1×10^4N$的货物。
14. 有5箱水果,每箱重为50 N,现要把它们从一楼搬到三楼。你可以一次把它们全部搬上去,也可以每次搬一箱,分5次搬上去。你认为用哪种方式对水果做的功多?用哪种方式需要消耗你体内的能量多?为什么?
答案
解:$①$水果的总重力为$G_{物},$对水果做的功:$$W_{有用}=G_{物}h.
$$所以两种方式对水果做的功相同。
②一次把它们全部搬上去,$$W_{额外1}=G_{人}h
$$分五次搬上去$$W_{额外2}=5G_{人}h
$$由$W_{总}=W_{有用}+W_{额外}$可知:$$W_{总1}<W_{总2}
$$
答:两种方式对水果做的功相同;每次搬一箱分五次搬上去消耗体内的能量多。
答:两种方式对水果做的功相同;每次搬一箱分五次搬上去消耗体内的能量多。
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