【題目】電動(dòng)汽車在行駛過程中,消耗電池能量對外做功使汽車前進(jìn)。汽車安裝的電池常用兩個(gè)物理量衡量其性能,見下表:
物理量 | 定義 | 單位 |
電池容量 | 電池存儲電量的多少 | mAh |
電池的能量密度ρ | 單位質(zhì)量攜帶電能的多少 | Wh/kg |
某質(zhì)量m=0.056kg的電池以恒定電流放電時(shí),端電壓與流過電池電量的關(guān)系如下圖所示。電池容量檢測系統(tǒng)在電壓為4V時(shí)顯示剩余電量100%,電壓為3V時(shí)顯示剩余電量0%。通過計(jì)算機(jī)測得曲線與電量軸所圍的面積約為7000V·mAh。
(1)該曲線與電量軸所圍面積的物理意義是什么?
(2)該電池的能量密度ρ是多少?
(3)在放電過程中剩余電量從100%到80%用了時(shí)間t,由圖像推測剩余電量從50%到30%約要多少時(shí)間?
(4)某電動(dòng)汽車除電池外總質(zhì)量為M,配上質(zhì)量為m、能量密度為ρ的電池,單次充電后可以在水平路面行駛距離s(s較長,近似認(rèn)為全程勻速行駛),行駛中所受阻力與總質(zhì)量成正比,比例系數(shù)為k。假設(shè)電池能量的用來對外做功使汽車前進(jìn),寫出汽車行駛距離s的表達(dá)式。為提升電動(dòng)車單次充電行駛最大距離,國家大力支持研發(fā)提高電池的能量密度,而不是僅靠增加車上電池質(zhì)量,請通過分析說明原因。
【答案】(1)表示對外做功的值
(2)125Wh/kg
(3)2t
(4)提高電池的能量密度ρ比增加電池質(zhì)量m更合理
【解析】
(1)根據(jù)圖像的坐標(biāo)軸可知,圖像所圍面積物理意義是U·It,表示對外做功的值;
(2)由(1)知,能量密度
(3)q=It,I不變則電量與時(shí)間成正比,由U-q圖像可知剩余電量從100到80,通過電池電量約300mAh,剩余電量從50到30,通過電池電量約600mAh,則時(shí)間約為2t
(4)設(shè)汽車質(zhì)量M,電池質(zhì)量m,單次充電行駛最大距離s,由題意,阻力與總質(zhì)量成正比,即
f=k(m +M)
汽車消耗電能,克服阻力做功
fs=k(m +M)s
電池能量的用來對外做功
W=fs =mρ
單次充電行駛最大距離
<
s與m為非線性關(guān)系,有上限?梢娦旭偟淖畲缶嚯x隨著電池質(zhì)量的增加,提升得越來越慢。s與ρ成正比,ρ增大并不增加阻力,不造成電能額外損耗,可見,提高電池的能量密度ρ比增加電池質(zhì)量m更合理。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】2022年將在我國舉辦第二十四屆冬奧會,跳臺滑雪是其中最具觀賞性的項(xiàng)之一。某滑道示意圖如下,長直助滑道AB與彎曲滑道BC平滑銜接,助滑道4B高H= 60m,滑道BC高h= 10m,C是半徑R = 20 m圓弧的最低點(diǎn)。質(zhì)量m = 60 kg的運(yùn)動(dòng)員從A處由靜止開始勻加速下滑,加速度a=3.75m/s2,到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度v= 30m/s,運(yùn)動(dòng)員在BC段運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力做功W= -1000J。求:
(1)運(yùn)動(dòng)員在AB段運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力f的大小; .
(2)運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)受到的軌道的支持力F的大小。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,甲、乙是規(guī)格相同的燈泡,接線柱a,b接電壓為U的直流電源時(shí),無論電源的正極與哪一個(gè)接線柱相連,甲燈均能正常發(fā)光,乙燈完全不亮.當(dāng)a,b接電壓的有效值為U的交流電源時(shí),甲燈發(fā)出微弱的光,乙燈能正常發(fā)光,則下列判斷正確的是( )
A. 與甲燈串聯(lián)的元件x是電容器,與乙燈串聯(lián)的元件y是電感線圈
B. 與甲燈串聯(lián)的元件x是電感線圈,與乙燈串聯(lián)的元件y是電容器
C. 與甲燈串聯(lián)的元件x是二極管,與乙燈串聯(lián)的元件y是電容器
D. 與甲燈串聯(lián)的元件x是電感線圈,與乙燈串聯(lián)的元件y是二極管
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖(a)所示,足夠長的光滑平行導(dǎo)軌JK、PQ傾斜放置,兩導(dǎo)軌間距離為L=1.0m,導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角為θ=,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上,導(dǎo)軌的J、P兩端連接阻值為R=3.0Ω的電阻,金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置并用細(xì)線通過光滑定滑輪與重物相連,金屬棒ab的質(zhì)量m=0.20kg,電阻r=0.5Ω,重物的質(zhì)量M=0.60kg。如果將金屬棒和重物由靜止釋放,金屬棒沿斜面上滑的距離與時(shí)間的關(guān)系圖象如圖(b)所示,不計(jì)導(dǎo)軌電阻,g=10m/s2,求:
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小:
(2)在0.6s內(nèi)金屬棒產(chǎn)生的熱量。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】地下礦井中的礦石裝在礦車中,用電機(jī)通過豎井運(yùn)送至地面。某豎井中礦車提升的速度大小v隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示,其中圖線①②分別描述兩次不同的提升過程,它們變速階段加速度的大小都相同;兩次提升的高度相同,提升的質(zhì)量相等。不考慮摩擦阻力和空氣阻力。對于第①次和第②次提升過程,
A. 礦車上升所用的時(shí)間之比為4:5
B. 電機(jī)的最大牽引力之比為2:1
C. 電機(jī)輸出的最大功率之比為2:1
D. 電機(jī)所做的功之比為4:5
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】關(guān)于地球同步通訊衛(wèi)星,下列說法中正確的是( )
A. 它的軌道可以是橢圓
B. 各國發(fā)射的這種衛(wèi)星軌道半徑都一樣
C. 它不一定在赤道上空運(yùn)行
D. 它運(yùn)行的線速度一定大于第一宇宙速度
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】在光滑水平桌面中央固定一邊長為0.3m的小正三棱柱abc俯視如圖。長度為L=1m的細(xì)線,一端固定在a點(diǎn),另一端拴住一個(gè)質(zhì)量為m=0.5kg、不計(jì)大小的小球。初始時(shí)刻,把細(xì)線拉直在ca的延長線上,并給小球以且垂直于細(xì)線方向的水平速度,由于光滑棱柱的存在,細(xì)線逐漸纏繞在棱柱上(不計(jì)細(xì)線與三棱柱碰撞過程中的能量損失)。已知細(xì)線所能承受的最大張力為7N,則下列說法中正確的是( 。
A.細(xì)線斷裂之前,小球角速度的大小保持不變
B.細(xì)線斷裂之前,小球的速度大小保持不變
C.細(xì)線斷裂之前,小球運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為0.7π(s)
D.細(xì)線斷裂之前,小球運(yùn)動(dòng)的位移大小為0.9(m)
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,將一質(zhì)量為m=0.1kg的小球自水平平臺右端O點(diǎn)以初速度v。水平拋出,小球飛離平臺后由A點(diǎn)沿切線落入豎直光滑圓軌道ABC,并沿軌道恰好通過最高點(diǎn)C,圓軌道ABC的形狀為半徑R="2.5" m的圓截去了左上角l270的圓弧,CB為其豎直直徑,(sin530="0.8" cos530=0.6,重力加速度g取10m/s2)求:
(1) 小球經(jīng)過C點(diǎn)的速度大。
(2) 小球運(yùn)動(dòng)到軌道最低點(diǎn)B時(shí)小球?qū)壍赖膲毫Υ笮。?/span>
(3) 平臺末端O點(diǎn)到A點(diǎn)的豎直高度H。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】2019年年底,我國發(fā)射嫦娥五號,實(shí)現(xiàn)在月球正面軟著陸完成月球采樣任務(wù)。嫦娥五號首先在繞月橢圓軌道上運(yùn)動(dòng),下列判斷正確的是( )
A.在近月點(diǎn)的加速度大小小于在遠(yuǎn)月點(diǎn)的加速度大小
B.在近月點(diǎn)的速度大小小于在遠(yuǎn)月點(diǎn)的速度大小
C.在近月點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火加速,可進(jìn)入近月圓軌道Ⅰ
D.在Ⅱ軌道上的周期大于在Ⅰ軌道上的周期
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