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22. (6 分)2024 年 1 月, “成都造”飞行汽车 AE200 在民航西南局的见证下首飞成功, 如图所示。此飞行汽车是全国首个获民航局适航审定批复的有人驾驶电动垂直起降飞行器, 其最大航程可达 $300 \mathrm{~km}$。若该飞行汽车实现通航, 从成都市中心出发飞往天府国际机场, 航程为 $68 \mathrm{~km}$, 仅耗时 $15 \mathrm{~min}, g$ 取 $10 \mathrm{~N} / \mathrm{kg}$, 求:
(1)该飞行汽车从成都市中心到天府国际机场的平均速度是多少 $\mathrm{km} / \mathrm{h}$?
(2)若飞行汽车载着质量为 $70 \mathrm{~kg}$ 的乘客竖直匀速上升 $500 \mathrm{~m}$, 飞行汽车对该乘客做功为多少 $\mathrm{J}$?

(1)该飞行汽车从成都市中心到天府国际机场的平均速度是多少 $\mathrm{km} / \mathrm{h}$?
(2)若飞行汽车载着质量为 $70 \mathrm{~kg}$ 的乘客竖直匀速上升 $500 \mathrm{~m}$, 飞行汽车对该乘客做功为多少 $\mathrm{J}$?
答案:
22.解:
(1)汽车飞行时间t=15min=0.25h,航程s=68km,平均速度$v=\frac{s}{t}=\frac{68km}{0.25h}=272km/h;$
(2)乘客的重力G=mg=70kg×10N/kg=700N,飞行汽车对乘客做功$W=Fs=Gh=700N×500m=3.5×10^{5}J。$
答:
(1)该飞行汽车的平均速度是272km/h;
(2)飞行汽车对该乘客做的功为$3.5×10^{5}J。$
【考点】功的计算和公式的应用;变速运动与平均速度。
(1)汽车飞行时间t=15min=0.25h,航程s=68km,平均速度$v=\frac{s}{t}=\frac{68km}{0.25h}=272km/h;$
(2)乘客的重力G=mg=70kg×10N/kg=700N,飞行汽车对乘客做功$W=Fs=Gh=700N×500m=3.5×10^{5}J。$
答:
(1)该飞行汽车的平均速度是272km/h;
(2)飞行汽车对该乘客做的功为$3.5×10^{5}J。$
【考点】功的计算和公式的应用;变速运动与平均速度。
23. (7 分)小孟在实验室设计了一款测量物体重力的装置, 其示意图如图甲所示, 物体放在有弹簧支撑的托盘上, 弹簧底部固定, 该装置可以通过电表示数转换测出重力大小。图乙是滑动变阻器接入电路中的阻值 $R_{P}$与被测物体重力 $G$ 的关系图象。电源电压恒为 $24 \mathrm{~V}$, 定值电阻 $R_{0}$ 为 $30 \Omega$, 电流表的量程为 $0 \sim 0.6 \mathrm{~A}$, 电压表的量程为 $0 \sim 15 \mathrm{~V}$, 滑动变阻器标有“ $50 \Omega 1 \mathrm{~A}$”。

(1)闭合开关 $\mathrm{S}$, 当电流表示数 $I=0.4 \mathrm{~A}$ 时, 求物体的重力 $G$。
(2)在保证电路各元件安全的情况下, 求 $R_{P}$ 的变化范围。
(1)闭合开关 $\mathrm{S}$, 当电流表示数 $I=0.4 \mathrm{~A}$ 时, 求物体的重力 $G$。
(2)在保证电路各元件安全的情况下, 求 $R_{P}$ 的变化范围。
答案:
23.解:
(1)由图可知,$R_{P}$与$R_{0}$串联,电压表测$R_{0}$两端的电压,电流表测电路中的电流,闭合开关S,当电流表示数I=0.4A时,电路中的总电阻$R=\frac{U}{I}=\frac{24V}{0.4A}=60\Omega,$此时$R_{P}=R - R_{0}=60\Omega - 30\Omega=30\Omega,$根据图乙可知,此时物体的重力为4N;
(2)因电压表的量程为0~15V,故$R_{0}$能通过的最大电流$I_{0}=\frac{U_{V}}{R_{0}}=\frac{15V}{30\Omega}=0.5A,$结合电流表的量程、滑动变阻器允许通过的最大电流可知,电路中的最大电流$I_{max}=I_{0}=0.5A,$$R_{P}$的最小阻值$R_{Pmin}=\frac{U}{I_{max}}-R_{0}=\frac{24V}{0.5A}-30\Omega=18\Omega,$当物体的重力为0N时,$R_{P}$取最大阻值$50\Omega,$电路中的电流最小,此时电路安全,故$R_{Pmax}=50\Omega。$综上,$R_{P}$的变化范围为$18~50\Omega。$
答:
(1)物体的重力为$4N;(2)R_{P}$的变化范围为$18~50\Omega。$
【考点】欧姆定律的应用。
(1)由图可知,$R_{P}$与$R_{0}$串联,电压表测$R_{0}$两端的电压,电流表测电路中的电流,闭合开关S,当电流表示数I=0.4A时,电路中的总电阻$R=\frac{U}{I}=\frac{24V}{0.4A}=60\Omega,$此时$R_{P}=R - R_{0}=60\Omega - 30\Omega=30\Omega,$根据图乙可知,此时物体的重力为4N;
(2)因电压表的量程为0~15V,故$R_{0}$能通过的最大电流$I_{0}=\frac{U_{V}}{R_{0}}=\frac{15V}{30\Omega}=0.5A,$结合电流表的量程、滑动变阻器允许通过的最大电流可知,电路中的最大电流$I_{max}=I_{0}=0.5A,$$R_{P}$的最小阻值$R_{Pmin}=\frac{U}{I_{max}}-R_{0}=\frac{24V}{0.5A}-30\Omega=18\Omega,$当物体的重力为0N时,$R_{P}$取最大阻值$50\Omega,$电路中的电流最小,此时电路安全,故$R_{Pmax}=50\Omega。$综上,$R_{P}$的变化范围为$18~50\Omega。$
答:
(1)物体的重力为$4N;(2)R_{P}$的变化范围为$18~50\Omega。$
【考点】欧姆定律的应用。
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