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16.如圖所示為用于節(jié)水的噴水“龍頭”的示意圖,噴水口距離地面高度h=1.25m,用效率(一個工作設(shè)備在一定時間內(nèi)輸出能量與輸入能量之比)η=70%的抽水機(jī),從地下深H=5m的井里抽水,使水充滿噴水口,并以恒定的速率從該“龍頭”沿水平噴出,噴水口的截面積S=2cm2,其噴灌半徑R=10m,已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,不計空氣阻力.試求:
(1)水從噴水口射出時的速率;
(2)1s鐘內(nèi)抽水機(jī)需要對水所做的最少功;
(3)帶動抽水機(jī)的電動機(jī)的最小輸出功率.

分析 (1)水從水龍頭噴出,做平拋運動,根據(jù)平拋運動的知識求出水從噴水口射出時的速率;
(2)根據(jù)動能定理求解1s鐘內(nèi)抽水機(jī)需要對水所做的最少功;
(3)電動機(jī)輸出的機(jī)械功乘以水泵的效率等于水泵對水所做的功.再由功率公式P=Wt求出最小的輸出功率.

解答 解:(1)水從龍頭噴出,做平拋運動,則有:
  h=12gt2
  R=v0t
解得,v0=Rg2h=10×102×1.25=20m/s
(2)在1s鐘內(nèi),由動能定理得
   W-mg(H+h)=12mv20
又 m=ρSv0t=1.0×103×2×10-4×20×1kg=4kg
解得抽水機(jī)需要對水所做的最少功:W=1050J
(3)抽水機(jī)做的最小的總功為 W=Wη=10500.7=1500J
帶動抽水機(jī)的電動機(jī)的最小輸出功率 P=Wt=15001W=1500W
答:
(1)水從噴水口射出時的速率是20m/s;
(2)1s鐘內(nèi)抽水機(jī)需要對水所做的最少功為1050J;
(3)帶動抽水機(jī)的電動機(jī)的最小輸出功率是1500W.

點評 本題考查了平拋運動的規(guī)律,以及要熟練運用動能定理和能量守恒定律,要正確分析能量是如何轉(zhuǎn)化的.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

6.如圖所示,輕繩或輕桿的一端固定一質(zhì)量為m的小球,以另一端O為圓心,使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動,以下說法錯誤的是( �。�
A.小球過最高點時的速度越大,繩對球的作用力也一定越大
B.小球過最高點時的速度越大,桿對球的作用力也一定越大
C.小球過最低點時的速度越大,繩或桿對球的作用力也一定越大
D.小球過最低點時,桿或繩對球的作用力一定與重力方向相反

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

7.如圖所示,內(nèi)壁光滑的圓錐筒的軸線垂直于水平面,圓錐筒固定不動,兩個質(zhì)量相同的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運動,已知A、B圓運動的半徑之比為9:4,求
(1)A、B兩物體向心加速度之比aA:aB;
(2)A、B兩物體的角速度之比ωA:ωB

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

4.如圖所示,S是波源,MN是帶孔的擋板,其中M固定,N可以上下移動,為了使原來不振動的A點振動起來,可采用( �。�
A.增大S振動頻率B.減小S振動頻率C.N上移D.N下移

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

11.如圖所示,先后以速度v1和v2(v1=2v2),勻速地把同一線圈從同一位置拉出有界勻強(qiáng)磁場的過程中,在先后兩種情況下,以下錯誤的是( �。�
A.線圈的感應(yīng)電流大小之比為1:2
B.線圈產(chǎn)生的熱量之比為1:2
C.通過導(dǎo)體截面的電量之比為1:2
D.沿運動方向作用在線圈上的外力的功率之比為1:4

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

1.某實驗小組采用如圖1所示的裝置研究“小車運動變化規(guī)律”.打點計時器工作頻率為50Hz.
實驗的部分步驟如下:
a.將木板的左端墊起,以平衡小車的摩擦力;
b.在小車中放入砝碼,紙帶穿過打點計時器,連在小車后端,用細(xì)線連接小車和鉤碼;
c.將小車停在打點計時器附近,接通電源,釋放小車,小車拖動紙帶,打點計時器在紙帶上打下一系列的點,斷開電源;
d.改變鉤碼或小車中砝碼的質(zhì)量,更換紙帶,重復(fù)b、c的操作.

(1)設(shè)鉤碼質(zhì)量為m1、砝碼和小車總質(zhì)量為m2,重力加速度為g,則小車的加速度為:a=m1gm2+m1.(用題中所給字母表示);
(2)如圖2是某次實驗中得到的一條紙帶,在紙帶上取計數(shù)點O、A、B、C、D和E,用最小刻度是毫米的刻度尺進(jìn)行測量,讀出各計數(shù)點對應(yīng)的刻度x,通過計算得到各計數(shù)點到O的距離s以及對應(yīng)時刻小車的瞬時速度v.請將C點對應(yīng)的測量xC值和計算速度vC值填在表中的相應(yīng)位置.
計數(shù)點x/cms/cmv/(m•s-1
O1.000.30
A2.341.340.38
B4.043.040.46
C5.00
D8.337.330.61
E10.909.900.70
(3)實驗小組通過繪制△v2-s圖線來分析運動規(guī)律(其中△v2=v2-v02,v是各計數(shù)點對應(yīng)時刻小車的瞬時速度,v0是O點對應(yīng)時刻小車的瞬時速度).他們根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖3中標(biāo)出了O、A、B、D、E對應(yīng)的坐標(biāo)點,請你在該圖中標(biāo)出計數(shù)點C對應(yīng)的坐標(biāo)點,并畫出△v2-s圖線.
(4)實驗小組繪制的△v2-s圖線的斜率k=2m1gm1+m2(用題中所給字母表示),若發(fā)現(xiàn)該斜率大于理論值,其原因可能是木板的左側(cè)墊的過高.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

8.如圖甲所示,某同學(xué)利用光電計時器等器材驗證機(jī)械能守恒定律.用游標(biāo)卡尺測得金屬小球的直徑為d,小球由A處靜止釋放,通過A處正下方、固定于B處的光電門,光電計時器記錄下小球通過光電門的時間為r,測得A、B間的高度為H(H》d),多次改變高度H,重復(fù)上述實驗操作,得到多個H及對應(yīng)的t.當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.
(1)計算小球在B處速度的表達(dá)式是vB=\fracsphecumt
(2)作出1t2隨H的變化圖線如圖乙所示.要根據(jù)該圖線驗證機(jī)械能守恒定律,圖中H1、H2、tl、t2四個物理量中已經(jīng)已知H2,還需要已知t2,當(dāng)這兩個已知的物理量和重力加速度g及小球的直徑d滿足表達(dá)式d2=2gH2t22時,可驗證小球下落過程中機(jī)械能守恒.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

5.如圖所示,一橫截面為扇形ABC的玻璃磚放置在水平面上,∠ABC=75°,扇形半徑R=AB=BC=10cm,一束水平光線以45°入射角射到弧面AC點,玻璃對光的折射率為2,求:
①水平光束離地面的距離;
②光線經(jīng)玻璃磚后的偏向角.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

6.一物體作自由落體運動,已知s=12gt2
(1)計算t從3秒到3.1秒、3.01秒,兩段內(nèi)的平均速度;
(2)求t=3秒時的瞬時速度.

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