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(gè)工作設(shè)備在一定時(shí)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(jì)空氣阻力.試求:
(1)水從噴水口射出時(shí)的速率;
(2)1s鐘內(nèi)抽水機(jī)需要對(duì)水所做的最少功;
(3)帶動(dòng)抽水機(jī)的電動(dòng)機(jī)的最小輸出功率.

分析 (1)水從水龍頭噴出,做平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)求出水從噴水口射出時(shí)的速率;
(2)根據(jù)動(dòng)能定理求解1s鐘內(nèi)抽水機(jī)需要對(duì)水所做的最少功;
(3)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功乘以水泵的效率等于水泵對(duì)水所做的功.再由功率公式P=$\frac{W}{t}$求出最小的輸出功率.

解答 解:(1)水從龍頭噴出,做平拋運(yùn)動(dòng),則有:
  h=$\frac{1}{2}$gt2
  R=v0t
解得,v0=R$\sqrt{\frac{g}{2h}}$=10×$\sqrt{\frac{10}{2×1.25}}$=20m/s
(2)在1s鐘內(nèi),由動(dòng)能定理得
   W-mg(H+h)=$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$
又 m=ρSv0t=1.0×103×2×10-4×20×1kg=4kg
解得抽水機(jī)需要對(duì)水所做的最少功:W=1050J
(3)抽水機(jī)做的最小的總功為 W=$\frac{W}{η}$=$\frac{1050}{0.7}$=1500J
帶動(dòng)抽水機(jī)的電動(dòng)機(jī)的最小輸出功率 P=$\frac{{W}_{總}(cāng)}{t}$=$\frac{1500}{1}$W=1500W
答:
(1)水從噴水口射出時(shí)的速率是20m/s;
(2)1s鐘內(nèi)抽水機(jī)需要對(duì)水所做的最少功為1050J;
(3)帶動(dòng)抽水機(jī)的電動(dòng)機(jī)的最小輸出功率是1500W.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,以及要熟練運(yùn)用動(dòng)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(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)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(yùn)動(dòng),以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是( 。
A.小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度越大,繩對(duì)球的作用力也一定越大
B.小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度越大,桿對(duì)球的作用力也一定越大
C.小球過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度越大,繩或桿對(duì)球的作用力也一定越大
D.小球過(guò)最低點(diǎn)時(shí),桿或繩對(duì)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(lái)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(dòng),兩個(gè)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(yùn)動(dòng),已知A、B圓運(yùn)動(dòng)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(lái)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(dòng),為了使原來(lái)不振動(dòng)的A點(diǎn)振動(dòng)起來(lái),可采用( 。
A.增大S振動(dòng)頻率B.減小S振動(dòng)頻率C.N上移D.N下移

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科目:高中物理 來(lái)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(chǎng)的過(guò)程中,在先后兩種情況下,以下錯(cuò)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(guò)導(dǎo)體截面的電量之比為1:2
D.沿運(yùn)動(dòng)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(lái)源: 題型:解答題

1.某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖1所示的裝置研究“小車運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律”.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50Hz.
實(shí)驗(yàn)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(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(diǎn)計(jì)時(shí)器附近,接通電源,釋放小車,小車拖動(dòng)紙帶,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn),斷開(kāi)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=$\frac{{m}_{1}g}{{m}_{2}+{m}_{1}}$.(用題中所給字母表示);
(2)如圖2是某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶,在紙帶上取計(jì)數(shù)點(diǎn)O、A、B、C、D和E,用最小刻度是毫米的刻度尺進(jìn)行測(cè)量,讀出各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的刻度x,通過(guò)計(jì)算得到各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離s以及對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車的瞬時(shí)速度v.請(qǐng)將C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的測(cè)量xC值和計(jì)算速度vC值填在表中的相應(yīng)位置.
計(jì)數(shù)點(diǎn)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(shí)驗(yàn)小組通過(guò)繪制△v2-s圖線來(lái)分析運(yùn)動(dòng)規(guī)律(其中△v2=v2-v02,v是各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車的瞬時(shí)速度,v0是O點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車的瞬時(shí)速度).他們根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖3中標(biāo)出了O、A、B、D、E對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),請(qǐng)你在該圖中標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),并畫(huà)出△v2-s圖線.
(4)實(shí)驗(yàn)小組繪制的△v2-s圖線的斜率k=$2\frac{{{m_1}g}}{{{m_1}+{m_2}}}$(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(guò)高.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

8.如圖甲所示,某同學(xué)利用光電計(jì)時(shí)器等器材驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.用游標(biāo)卡尺測(cè)得金屬小球的直徑為d,小球由A處?kù)o止釋放,通過(guò)A處正下方、固定于B處的光電門,光電計(jì)時(shí)器記錄下小球通過(guò)光電門的時(shí)間為r,測(cè)得A、B間的高度為H(H》d),多次改變高度H,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作,得到多個(gè)H及對(duì)應(yīng)的t.當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.
(1)計(jì)算小球在B處速度的表達(dá)式是vB=$\fracin5zhht{t}$.
(2)作出$\frac{1}{t^2}$隨H的變化圖線如圖乙所示.要根據(jù)該圖線驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,圖中H1、H2、tl、t2四個(gè)物理量中已經(jīng)已知H2,還需要已知t2,當(dāng)這兩個(gè)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${d^2}=2g{H_2}t_2^2$時(shí),可驗(yàn)證小球下落過(guò)程中機(jī)械能守恒.

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科目:高中物理 來(lái)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(diǎn),玻璃對(duì)光的折射率為$\sqrt{2}$,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(lái)源: 題型:解答題

6.一物體作自由落體運(yùn)動(dòng),已知s=$\frac{1}{2}$gt2
(1)計(jì)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(shí)的瞬時(shí)速度.

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同步練習(xí)冊(cè)答案