(1)小王同学为了测量积雪的密度,设计了“根据雪地上的脚印深度进行估测”的方法.他采用的方法是:利用一块平整地面上的积雪,用脚竖直向下踩在雪上,形成一个向下凹的脚印.

发布时间:2020-07-29 11:25:28

(1)小王同学为了测量积雪的密度,设计了“根据雪地上的脚印深度进行估测”的方法.他采用的方法是:利用一块平整地面上的积雪,用脚竖直向下踩在雪上,形成一个向下凹的脚印.然后通过测量积雪原来的厚度H,用脚踩后在雪上形成脚印的深度h,就可以估测雪的密度.请通过推导得出雪的密度的计算表达式.
(2)大雪过后,会造成路面积雪和积水,危及交通安全.为了尽快消除路面积水,可以通过撒盐和铺设防滑物以及组织扫雪等措施.下表反映的是盐的浓度与凝固温度之间的关系,利用这一表格,请你估计当桥面上积水的厚度达到2cm,环境温度为-3°C时,撒盐车应在每平方米的冰面上撒多少盐才能去除桥面上的积水?
盐的浓度(%)05101520凝固温度(°C)0-3-7.5-12-17(3)雪地车在松软的雪地上行驶时,所受阻力主要源于履带或车轮与雪层的挤压.某型号的履带式雪地车的每根履带宽为d,空载时与雪地接触的压强为p0.
(a)当雪地车以速度v在雪地上匀速行驶时,在雪层上造成的雪沟深度为h.试估算此时雪地车克服雪层阻力做功的功率P.
(b)假设雪地车挤压雪层形成的雪沟深度与压强成正比.当雪地车所载货物的重力为雪地车空载时自重的1/4,则仍以功率P在雪地上匀速行驶时的速度为多大?

网友回答

解:
(1)雪被踩后成为冰,密度是0.9g/cm3
设脚印的面积为S,则
雪的体积V雪=SH,冰的体积V冰=S(H-h)
根据密度公式ρ= 得
==
∴ρ雪=
(2)由表格知:-3°C时应撒盐的浓度为5%,
设每平方米的水的质量为m,则有
m=ρ水V水=1000kg/m3×1m2×0.02m=20kg
所以撒盐的质量为m盐=20kg×5%=1kg
(3)
(a)设雪地车在雪地行驶的时间为t
则t时间内前进的距离L=vt
压下雪的面积S=L2d=2vtd
压力做功W=Fh=pSh=p0×2vtd×h=2p0vtdh
∴功率P===2p0vdh
(b)已知重力增加,所以雪地车对雪地的压强增大,
雪地车克服雪地阻力的功率一定
设此时雪地车行驶的速度为v′
根据题意得 2p0vdh=2(p0+)v'dh
解得v'=
答:
(1)雪的密度表达式为ρ雪=;
(2)每平方米需撒盐1kg;
(3)(a)雪地车克服阻力的功率为2dp0hv;
(b)雪地车仍以功率P在雪地上匀速行驶时的速度为.

解析分析:(1)雪被踩前后,质量和脚印的面积是不变的.已知雪的深度和脚印的深度,可以知道踩实后的冰的深度;根据雪的深度、冰的深度和脚印的深度,可以得到雪和冰的体积;雪和冰质量不变,根据m=ρV得到雪和冰密度、体积等量关系式,最后得出雪的密度表达式.(2)已知冰雪的凝固温度和对应的盐水浓度,只要得出此时每平方米水的质量就能得出需要的食盐的质量.(3)(a)已知雪地车在雪地上的速度,可以知道在一定时间内行驶的距离;已知履带的宽度和行驶的距离,可以知道雪地车碾过雪地的面积;已知雪地车对雪地的压强和碾过雪地的面积,可以得到雪地车对雪地的压力;已知对雪地的压力和雪沟深度,可以得到雪地车对雪地所做的功;最后利用P=得出克服雪地阻力的功率.(b)在车轮与雪地接触面积一定时,雪地车对雪地的压强与物重成正比,所以压强增大的程度与车重增加的程度相同;根据前后两次功率一定列出方程,就能得出此时的速度.

点评:此题是力学中的一道综合题,难度很大.解决的关键是在掌握基本物理规律的基础上找准等量关系,综合应用比例法、方程法.
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