11. 如图所示,多功能抑尘车利用高压向空气中喷洒液滴格外细小的水雾,用以除去空气中过多的尘埃。某环卫部门购置的抑尘车空车质量为10 t,它配备了一个容积为10 m³的水箱,$\rho_{\mathrm{水}} = 1.0 × 10^3 \ \mathrm{kg/m}^3$,$g$取10 N/kg。
(1)求抑尘车的自重。
(2)满载时,抑尘车车轮与地面的总接触面积为0.4 m²,求它静止时对水平地面的压强。
(3)当抑尘车在水平路面上匀速行驶并不断向外喷水时,抑尘车的动能如何变化?为什么?

(1)求抑尘车的自重。
(2)满载时,抑尘车车轮与地面的总接触面积为0.4 m²,求它静止时对水平地面的压强。
(3)当抑尘车在水平路面上匀速行驶并不断向外喷水时,抑尘车的动能如何变化?为什么?
答案
11. 解:(1)抑尘车自重 $G_车 = m_车g = 10×10^3\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1×10^5\ \mathrm{N}$。
(2)抑尘车满载时,水箱中水的重力$G_水 = m_水g = \rho_水V_水g = 1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{m}^3×10\ \mathrm{N/kg}=1×10^5\ \mathrm{N}$。车静止时对水平地面的压强 $p = \frac{F}{S} = \frac{G_总}{S} = \frac{G_车+G_水}{S} = \frac{2×10^5\ \mathrm{N}}{0.4\ \mathrm{m}^2}=5×10^5\ \mathrm{Pa}$。
(3)当抑尘车在水平路面上匀速行驶并不断向外喷水时,它的速度不变,质量减小,因此动能变小。
(2)抑尘车满载时,水箱中水的重力$G_水 = m_水g = \rho_水V_水g = 1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{m}^3×10\ \mathrm{N/kg}=1×10^5\ \mathrm{N}$。车静止时对水平地面的压强 $p = \frac{F}{S} = \frac{G_总}{S} = \frac{G_车+G_水}{S} = \frac{2×10^5\ \mathrm{N}}{0.4\ \mathrm{m}^2}=5×10^5\ \mathrm{Pa}$。
(3)当抑尘车在水平路面上匀速行驶并不断向外喷水时,它的速度不变,质量减小,因此动能变小。
解析
【分析】
1. 求抑尘车自重,需运用重力公式$G=mg$,已知空车质量和$g$,直接代入计算即可。
2. 求满载时对地面的压强,需先通过密度公式$\rho=\frac{m}{V}$算出水的质量,再结合重力公式得到水的重力;车静止时对地面的压力等于总重力(车重+水重),最后根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,代入总压力和接触面积计算压强。
3. 分析动能变化,需依据动能的影响因素:质量和速度。抑尘车匀速行驶则速度不变,不断喷水会使车的质量减小,由此判断动能变化。
【解析】
(1)已知空车质量$m_{车}=10\ \mathrm{t}=10×10^3\ \mathrm{kg}$,根据重力公式$G=mg$,抑尘车自重:
$G_{车}=m_{车}g=10×10^3\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1×10^5\ \mathrm{N}$。
(2)水箱容积$V=10\ \mathrm{m}^3$,由$\rho=\frac{m}{V}$得水的质量$m_{水}=\rho_{水}V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{m}^3=1×10^4\ \mathrm{kg}$,
水的重力$G_{水}=m_{水}g=1×10^4\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1×10^5\ \mathrm{N}$,
车静止时对水平地面的压力$F=G_{总}=G_{车}+G_{水}=1×10^5\ \mathrm{N}+1×10^5\ \mathrm{N}=2×10^5\ \mathrm{N}$,
根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,压强$p=\frac{2×10^5\ \mathrm{N}}{0.4\ \mathrm{m}^2}=5×10^5\ \mathrm{Pa}$。
(3)动能的大小与质量和速度有关,公式为$E_{k}=\frac{1}{2}mv^2$。抑尘车匀速行驶,速度$v$不变,不断向外喷水时,车的总质量$m$减小,因此动能变小。
【答案】
(1)$1×10^5\ \mathrm{N}$;(2)$5×10^5\ \mathrm{Pa}$;(3)动能变小,因为速度不变,质量减小。
【知识点】
重力计算、压强、动能影响因素
【点评】
本题结合抑尘车的实际场景,考查初中物理基础知识点,将物理公式应用于生活实例,注重知识的实际运用,难度适中。
【难度系数】
0.6
1. 求抑尘车自重,需运用重力公式$G=mg$,已知空车质量和$g$,直接代入计算即可。
2. 求满载时对地面的压强,需先通过密度公式$\rho=\frac{m}{V}$算出水的质量,再结合重力公式得到水的重力;车静止时对地面的压力等于总重力(车重+水重),最后根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,代入总压力和接触面积计算压强。
3. 分析动能变化,需依据动能的影响因素:质量和速度。抑尘车匀速行驶则速度不变,不断喷水会使车的质量减小,由此判断动能变化。
【解析】
(1)已知空车质量$m_{车}=10\ \mathrm{t}=10×10^3\ \mathrm{kg}$,根据重力公式$G=mg$,抑尘车自重:
$G_{车}=m_{车}g=10×10^3\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1×10^5\ \mathrm{N}$。
(2)水箱容积$V=10\ \mathrm{m}^3$,由$\rho=\frac{m}{V}$得水的质量$m_{水}=\rho_{水}V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{m}^3=1×10^4\ \mathrm{kg}$,
水的重力$G_{水}=m_{水}g=1×10^4\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1×10^5\ \mathrm{N}$,
车静止时对水平地面的压力$F=G_{总}=G_{车}+G_{水}=1×10^5\ \mathrm{N}+1×10^5\ \mathrm{N}=2×10^5\ \mathrm{N}$,
根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,压强$p=\frac{2×10^5\ \mathrm{N}}{0.4\ \mathrm{m}^2}=5×10^5\ \mathrm{Pa}$。
(3)动能的大小与质量和速度有关,公式为$E_{k}=\frac{1}{2}mv^2$。抑尘车匀速行驶,速度$v$不变,不断向外喷水时,车的总质量$m$减小,因此动能变小。
【答案】
(1)$1×10^5\ \mathrm{N}$;(2)$5×10^5\ \mathrm{Pa}$;(3)动能变小,因为速度不变,质量减小。
【知识点】
重力计算、压强、动能影响因素
【点评】
本题结合抑尘车的实际场景,考查初中物理基础知识点,将物理公式应用于生活实例,注重知识的实际运用,难度适中。
【难度系数】
0.6
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