珍奇動物范例6篇

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珍奇動物

珍奇動物范文1

關鍵詞: 發動機 故障樹 診斷流程

發動機不能起動的現象主要有以下幾種:起動機不能帶動發動機運轉,或能帶動但轉動緩慢;起動機能帶動發動機正常轉動,但不能起動,且無著車征兆;有著車征兆,但不能起動。造成發動機不能起動的原因很多,有起動系統、防盜系統、電控點火系統、電控燃油噴射系統及發動機機械故障等。發動機機械故障的排除應在排除電控燃油噴射系統和電控點火系統的故障后再進行。下面重點就發動機無法起動,且無著車征兆的故障診斷與排除方法加以說明。診斷一般程序如圖1所示。

1.發動機無法起動,且無著車征兆的診斷與排除方法

(1)對于發動機不能起動的故障。油表指針不動或油量警告燈點亮,一般應先檢查油箱的存油情況。打開點火開關,若燃油表指針不動或油量警告等亮,則說明油箱內無油,應加足燃油后再起動。

(2)檢查點火系統。導致發動機不能起動的最常見原因是點火系統不能點火。因此做進一步檢查之前,應先排除點火系統的故障。在檢查電控燃油噴射式發動機電控點火系統有無高壓火花時,應采用正確的方法,不可沿用檢查傳統觸點式點火系統高壓火花的方法,以防損壞點火系統中的電子元件。正確的檢查方法是:從分電器上拔下高壓總線,讓高壓總線末端距離缸體7~10mm或從缸蓋上拔下高壓分線。用起動機帶動發動機運轉,將一個火花塞接在高壓分線上,將火花塞接地。接通起動開關,同時觀察高壓總線末端或火花塞電極處有無強烈的藍色高壓火花。

如果沒有高壓火花或火花很弱,則說明點火系統有故障。在查找故障部位之前,可先進行發動機故障自診斷,檢查有無故障碼。燃油噴射式發動機的故障自診斷系統通常能檢測出點火系統中的曲軸位置傳感器及點火器的故障。如有故障碼,則可按顯示的故障碼查找故障部位;如無故障碼,則應分別檢查點火系統中的高壓線、高壓線圈、各缸火花塞、點火器、曲軸位置傳感器及點火控制系統的電腦。點火系統最容易損壞的部件是點火器,故應重點檢查點火器。

(3)沒有高壓火花的另一個原因是發動機正時帶斷裂或輪齒滑脫,導致配氣相位出現問題。

(4)檢查電動燃油泵工作是否正常。電動燃油泵不工作也是造成發動機不能起動的最常見原因之一。拔下電動燃油泵繼電器,將繼電器插座上連接繼電器觸點的兩端子(30和87)用一根導線短接,然后打開點火開關,此時應能從油箱口處聽到燃油泵運轉的聲音;或用手捏住進油管時能感覺到進油管的油壓脈動;或拆下油壓調節器上的回油管,應有燃油流出。如果電動燃油泵不工作,應檢查熔絲、繼電器及電動燃油泵控制電路等。如果電路正常,則說明電動燃油泵有故障,應更換。

圖1發動機無法起動的故障診斷的一般程序

如果電動燃油泵不工作,應檢查熔絲、繼電器及電動燃油泵控制電路等。如果電路正常,則說明電動燃油泵有故障,應更換。如果在檢查中電動燃油泵工作,可嘗試在這種狀態下起動發動機。若可以起動發動機,則說明電動燃油泵控制電路有故障,使燃油泵在發動機起動時不工作。在這種情況下,應檢查電動燃油泵控制電路。

(5)檢查點火正時。如果點火提前角與標準相差太大,則也會出現起動時毫無起動征兆的故障現象,所以應檢查、調整點火正時。

(6)檢查噴油器是否噴油。如果點火系統和電動燃油泵工作正常,則應進一步檢查噴油控制系統。在起動發動機時,檢查各噴油器有無工作聲音。如果噴油器不工作,則可用一個大阻抗的試燈或雙向發光二極管測試燈,接在噴油器的線束插頭上。如果在起動發動機時試燈能閃亮,則說明噴油控制系統正常,噴油器有故障,應更換噴油器。如果試燈不閃亮,則說明噴油控制系統或控制線路有故障。

(7)檢查燃油系統壓力。燃油系統油壓過低會造成噴油量太少,也會導致發動機不能起動。在電動燃油泵運轉時檢查燃油系統油壓。在發動機未運轉的狀態下,正常燃油壓力應為300kPa左右。如果燃油壓力過低,則可用鉗子包上軟布,將油壓調節器的回油管夾住,阻斷回油通路。此時,若燃油壓力迅速下降,即可說明油壓調節器漏油造成油壓過低,應更換油壓調節器;若燃油壓力上升緩慢或基本不上升,則說明油路堵塞或電動燃油泵有故障,應先拆檢燃油濾清器。如有堵塞,應更換燃油濾清器;如濾清器良好,則應更換電動燃油泵。

(8)檢查氣缸壓縮壓力。若上述檢查均正常,則應檢查氣缸壓縮壓力。一般平均氣缸壓縮壓力低于1.0MPA則說明發動機機械部分有故障,應拆檢發動機。

2.總結

對于發動機無法起動的故障,是一種全面的綜合故障,排故時一點要重視思路。要做到事先必須清楚的了解車型的結構特點工作原理,其次,通過查找一些資料,根據電路圖去分析故障原因,才能達到事半功倍的效果。

3.參考文獻

[1] 嵇偉 汽車電噴發動機常見故障診斷與分析2008年10月1日

[2] 魯植雄 汽車發動機故障診斷圖解(第2版) 2007年9月1日

[3] 吳顯強 , 夏明君 汽車發動機故障診斷與排除2010年8月1日

4.作者簡介

珍奇動物范文2

關鍵詞:著火征兆;淹缸;跳火試驗

【分類號】:U472

1、 故障現象

一輛09款本田雅閣轎車,排量為2.0L,發動機型號為R20A3,行駛里程55000公里,車主反應該車最近一段時間總是出現發動機啟動時間過長,但可以啟動,伴隨著一股較臭的尾氣味;有時干脆不能啟動,隨著時間推移,能啟動的頻率越來越少,現在每次點火基本無法啟動。

2、 故障診斷與分析

首先進入駕駛室,點火開關打到ON檔,發動機故障燈點亮,說明正常;聽油泵是否工作,能聽到“吱…”聲,持續約3秒鐘,說明油泵工作正常。啟動發動機,發現起動機能帶動發動機有力運

轉,但是沒有著火征兆,發動機不能啟動,觀察轉速表,在啟動時,轉速表指針會偏擺,說明

曲軸位置傳感器和線束正常,不是因為曲軸位置傳感器相關問題導致發動機不能啟動故障。

連接診斷儀KT600,選擇對應車型,讀取發動機故障碼,顯示系統正常,如圖1所示。而發動機正常啟動需

要四個條件,足夠的點火高壓和能量,恰當的混合氣空燃比,正確的點火正時,正常的汽缸壓力。考慮到此車之前可以起動,行駛里程并不多,所以首先排除缸壓的影響,把目光集中在點火,燃油和進氣系統。

檢查空氣濾清器,取下濾芯,用壓縮空氣吹凈,再裝入。然后用本田專用燃油壓力表測量初始油壓,為3.8巴,查閱維修手冊,得知R20A3發動機燃油壓力在3.8-4.3巴之間,油壓正常。之后應該判斷噴油器是否正常噴油,火花塞是否正常點火?R20A3發動機為獨立點火,每缸一個點火線圈控制火花塞點火,接下來做火花塞跳火試驗,逐一拆下各缸點火線圈和火花塞,肉眼觀察四個火花塞電極被打濕,已經淹缸,去除火花塞電極處的燃油,拔去噴油器插接器做跳火試驗,發現各缸火花塞都不點火,經過試驗可以初步判斷油路基本正常,又因為四缸均不點火,所以可以判斷不會是四個點火線圈,火花塞故障,應把重點放在點火電路上。

此發動機點火線圈為三線,1號端子與發動機控制單元相連,為控制線;2號端子為發動機搭鐵;3號端子為點火線圈供電,如圖2所示。關閉點火開關,拔出點火線圈插接器,用萬用表直流電壓檔測量點火線圈電腦側3號端子對地電壓為11.43伏,電壓偏低,如圖3所示;萬用表電阻檔測量點火線圈電腦側2號端子對地電阻為0.7歐,正常,如圖4所示;最后拔出發動機電腦C號插接器,用萬用表電阻檔分別測量四個點火線圈電腦側1號端子到發動機電腦C號插接器C15,C16,C17,C18電阻,均為0歐,說明線束導通。從以上檢測中可以看出四個點火線圈供電均偏低,然后用萬用表電壓檔檢測蓄電池兩端電壓,為12.19伏,如圖5所示,發現電壓不對等,接下來只有查閱電路圖,找出點火線圈的供電電路走向。

根據電路圖分析,點火線圈供電是由蓄電池正極經過點火線圈15A的13號保險絲,再到點火繼電器,如圖6所示。當點火開關打到ON時,由發動機控制單元控制點火繼電器吸合,電壓可以通過點火繼電器到23針插接器23號端子進入,16號端子輸出,然后到24針插接器12號端子進入,分別從8,9,10,11到四個點火線圈。從線路上看,檢查并不難,接下來從點火

圖 6 發動機艙保險絲繼電器盒 線圈供電端上游一步步的往上查,因為24針插接器比較隱蔽,所以直接從23針插接器16號端子對地電壓,測量得到也為11.4伏,接下來只有拔下點火繼電器,測量點火繼電器座上測量輸入端對地電壓,驚人發現為12.19伏,如圖7所示。這就奇怪了,為什么從23針插接器測量為11.4伏,從繼電器座處測量是12.19伏的蓄電池電壓,很有可能是因為繼電器到23針插接器線束電阻過大所導致電壓降,接著試著去測量繼電器座輸出端到23針插接器23號端子之間的電阻,發現為23.6歐,如圖8所示。這就難怪了,導線電阻居然有23.6歐,然后拆下繼電器保險絲盒,剝離此線束,發現這跟線束有一段絕緣層已經破損,里面的導線只有幾根連著,很有可能是老鼠咬破的,問題終于找到了,修復線束后裝復,打開點火開關至ON,再去測量點火線圈3號端子對地電壓為12.19伏,然后對每個點火線圈做跳火試驗,都能正常跳火。然后用壓縮空氣對準每缸火花塞座孔吹氣,空轉發動機,再吹氣,盡可能的去除氣缸內的燃油,裝復后試車,發動機正常啟動。

3.維修小結

該車的故障原因是由于點火繼電器到點火線圈的供電線路破損,導致電阻過大,在點火線圈一次繞組接通時,因為導線電阻的存在,使進入一次繞組的電流明顯降低,導致二次繞組不能產生足夠的高壓使火花塞跳火。而客戶反映間歇性不能啟動,是因為線束經過長時間拉扯,摩擦使線路有時接觸良好,有時接觸不良導致間歇性不能啟動。

參考文獻

珍奇動物范文3

關鍵詞:鐵芯電抗器;噪聲;磁致伸縮;有限元

中圖分類號:TM477 文獻標志碼:A 文章編號:1007-2683(2017)01-0035-06

0 引言

鐵芯電抗器作為在電力系統中不可缺少的基礎設備之一,具有漏磁小、節省空間等優點。隨著城市中新能源和配電系統飛速發展,電抗器已經廣泛使用在城市。與此同時鐵芯電抗器運行中產生的振動噪聲嚴重污染周邊環境,此外電抗器在運行過程中的振動噪聲過大對電抗器安全運行也會構成威脅。電抗器鐵芯結構中存在氣隙,導致電抗器的振動噪聲問題比同容量電力變壓器更加嚴重,針對鐵芯電抗器振動噪聲的分析研究與控制的問題急需解決。

目前,針對電抗器振動噪聲的研究一般是依據實際測量到電抗器振動噪聲數據對現有電抗器結構加以改進,并沒有在設計電抗器結構模型環節中考慮其引起的振動噪聲問題,因此并沒有電抗器模型所引起的振動噪聲的定量參數。國內外關于鐵芯電抗器和變壓器的研究一般集中在測試技術與電磁計算分析模塊。魏亞軍針對三相電力變壓器建立多物理場二維模型研究振動噪聲,研究分析了在空載和負載兩種情況下的鐵芯振動和繞組振動,提出在負載情況下的繞組振動不可忽視。汪金剛等針對直流偏磁情況下電力變壓器振動進行了理論分析仿真,并驗證了模型建立的可靠性。周金標等分析了串聯電抗器運行中的異常噪聲。劉旺玉等利用ANSYS軟件研究分析了干式串聯電抗器振動噪聲,并提出降噪措施。孫國志等針對變電站電抗器噪聲進行了測試、分析和研究。

本文利用有限元軟件COMSOL在瞬態電磁場耦合、結構力場耦合以及聲場耦合基礎上建立一臺三相干式串聯鐵芯電抗器模型。本文主要研究在磁致伸縮效應和麥克斯韋力作用下的電抗器振動噪聲問題,不考慮繞組以及其他元件的振動,針對電抗器鐵芯的振動位移以及噪聲進行分析,得到電抗器鐵芯的振動位移與噪聲分布,并與實際測量到的稻萁行對比。

1 模型建立及多物理場耦合原理

1.1 模型建立

本文選用有限元軟件COMSOL對電抗器進行仿真分析,有限元仿真過程如圖1所示。

建立三維模型,考慮到網格過密導致計算時間過長或不收斂,將鐵芯簡化為由一塊硅鋼片構成;考慮鐵芯結構對渦流的抑制作用,適當減小鐵芯材料的電導率;考慮到結構件對鐵芯夾緊力作用,設置上下面為固定約束,即振動位移為零。簡化模型如圖2所示:

其中鐵心電抗器主要參數如表1所示:

設置鐵心、繞組、氣隙和空氣材料參數如表2所示。

1.2 多物理場耦合

電抗器在正常工作狀態下,電抗器繞組電流在鐵芯構成的磁體中產生交變的磁場,其中磁場微分方程為:

(1)其中μ0為真空磁導率,其值為4π×10-7H/m,μr為相對磁導率,A為矢量函數磁矢位。

將軟件計算得到電抗器磁體中的磁感應強度B、磁場強度H以及M代入到求解域方程中,以實現磁場和結構力場的耦合。建立方程如下:

(2)其中m為質量矩陣,三為阻尼系數矩陣,K為剛度矩陣,u為位移向量。

將鐵芯中計算得出的磁致伸縮和麥克斯韋力與結構力場進行耦合,其中磁致伸縮線性彈性方程為:

?σ=-FV (3)式中,σ為應力張量,FV為體積力。

將磁致伸縮力設定為電抗器鐵芯初始應變參數,其中磁致伸縮力是在任何方向都可以磁化的函數,其中方程可表示為:

(4)

將麥克斯韋力設定為電抗器鐵芯初始應變參數,其中電抗器鐵芯中存在氣隙,在任何時刻相鄰鐵芯都是異性磁極,因此相鄰鐵芯中麥克斯韋力為吸引力,其方程為:

(5)

在結構力場模塊中計算得到鐵芯體積應變,并將其帶作為振動初始值代入到鐵芯中,在鐵芯振動所產生的聲音傳播到空氣域,實現了結構力場與聲場的耦合。其中微分方程如下:

(6)式中,ρ0為空氣密度,p為聲壓,q為偶極源,Q為單極源。

2 仿真結果與分析

2.1 鐵芯中磁通密度分布與氣隙關系

設定電抗器三相繞組額定電流分別為:

(7)

與變壓器鐵芯不同,電抗器鐵芯存在氣隙,氣隙的存在使得電抗器的漏磁遠遠大于同容量同電壓的變壓器的漏磁,因此電抗器的振動噪聲問題比變壓器更加嚴重。仿真可以得到,t=0.005 s中鐵芯中磁通密度的分布如圖3所示:

由式(9)可以得出t=0.005 s時B相電流達到最大值。由圖3可知,t=0.005 s鐵芯中柱磁通密度最大,在鐵芯拐角和氣隙處可以看出磁通密度集中現象,氣隙是電抗器振動噪聲問題的主要原因。

2.2 加載不同載荷下的振動噪聲分析

磁致伸縮效應是指磁體在被外磁場磁化時,其體積和長度將發生變化的現象,由于體積變化微小,本文只研究線磁致伸縮效應。鐵芯中各個方向的振動與各個方向磁致伸縮力有關,而磁致伸縮力與鐵芯中的磁通量相關。單在磁致伸縮載荷作用下的鐵芯位移如圖4所示。

由于仿真中對鐵軛的上下兩面設定為固定約束,因此對中柱的振動位移起到一定限制作用,而對兩側鐵芯柱的振動位移量并沒有產生很大影響。

對鐵芯只施加麥克斯韋力時鐵芯位移分布如圖5所示。

由圖4、圖5可以驗證得知鐵芯的位移分布與磁通密度的分布密切相關,而且可以看出鐵芯在氣隙處的振動比較大,這是由于電抗器鐵芯存在氣隙導致漏磁增大,因而使得氣隙處的振動比其他結構處的更加明顯。由磁致伸縮力與麥克斯韋力引起的振動位移相差兩個數量級。磁致伸縮引起的鐵芯振動位移遠遠大于麥克斯韋力。

如圖6所示為只有磁致伸縮載荷作用下的鐵芯振動噪聲聲壓級分布。在麥克斯韋載荷作用下產生的鐵芯振動所引起的噪聲聲壓級分布如圖7所示。

由圖6、圖7比較可得,磁致伸縮效應所產生的振動噪聲遠遠大于麥克斯韋力作用下的,電抗器鐵芯的振動噪聲是由磁致伸縮效應作用產生的,麥克斯韋力作用下的電抗器振動噪聲很小。

2.3 線圈電流與振動噪聲關系

對繞組施加流分別為30 A、40 A、50 A、60 A時,分析磁場分布、振動位移分布和聲場分布。

為了對鐵心和繞組中的磁通密度分布進行深入分析,分別選取鐵心柱A、B、C中點位置截點,得到電抗器鐵芯的磁通密度、振動位移以及聲壓隨激勵電流的變化分別為圖8、圖9、圖10所示。

由圖8可知,不同電流下的鐵心磁通密度分布不同,隨著電流增大,鐵心的磁通密度逐漸增大;由圖9可知,隨著電流增大,電抗器的振動位移增大;由圖10可知,隨著激勵電流的增大,電抗器噪聲聲壓級逐漸增大。

2.4 鐵芯內部位移變化

隨著繞組電流的增大,鐵芯的振動位移越來越大,加大繞組線圈電流就能看到明顯的鐵芯振動位移變化,如下圖11所示:

考慮到結構件對鐵芯夾緊力作用,設置上下面為固定約束,即振動位移為零,所以對鐵心中柱的位移有明顯的抑制作用??梢钥闯鰞蓚辱F芯內部振動位移與表面一致,都是向外側拉伸變形。

3 實驗驗證

本文利用DT-8852專業高精度采樣分析電抗器噪聲聲級以求證仿真實驗的可靠性,聲壓級的計算精度為±0.1 dB。分別在距離鐵芯15 cm和30 cm處選擇一點檢測三相串聯鐵芯電抗器噪聲聲壓級,如下圖12所示。記錄下來的實測噪聲與仿真結果相對比,如下表3所示。

將數據對比可知,實際測到的噪聲數據與仿真結果基本相符合,誤差在工程允許范圍內。且由于空氣阻抗等原因使聲音在傳播中能量逐漸減小,因此30 em處檢測到的聲壓級相對15 cm處的聲壓級小,與實際情況相符合。

4 結論

本文利用COMSOL有限元軟件通過多物理場耦合方法分析電抗器鐵芯振動噪聲,得到以下結論:

1)磁致伸縮效應和麥克斯韋力造成電抗器振動主要集中在鐵芯氣隙處,所以氣隙是造成電抗器振動噪聲的主要原因。與變壓器相比,變壓器鐵心沒有氣隙,因此電抗器的噪音要大得多。

2)磁致伸縮效應遠大于麥克斯韋力導致鐵芯振動的作用,且相差兩個數量級,鐵芯振動主要是磁致伸縮效應產生的,且集中在氣隙處。

3)隨激勵電流逐漸增大,鐵心中磁通體密度逐漸增大,電抗器振動逐漸增大,從而使電抗器振動噪聲增大。

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一、蹦極運動

例1蹦極運動是勇敢者的運動,蹦極運動員將彈性長繩系在雙腳上,彈性繩的另一端固定在高處的跳臺上,運動員從跳臺上跳下后,會在空中上下往復多次,最后停在空中.如果將運動員視為質點,忽略運動員起跳時的初速度和水平方向的運動,把運動員、彈性繩、地球作為一個系統,運動員從跳臺上跳下后,以下說法正確的是( ).

①第一次反彈后上升的最大高度一定低于跳臺的高度;②第一次下落到最低位置處系統的動能為零,彈性勢能最大;③跳下后系統動能最大時刻的彈性勢能為零;④最后運動員停在空中時,系統的機械能最小.

A. ①③ B. ②③ C. ③④ D. ①②④

解析由于運動員在往復上下的過程中要不斷地克服空氣阻力做功,使得系統的機械能不斷減少,故①④正確.在第一次下落到最低處時,運動員的速度為零,因此其動能為零,此時彈性繩的伸長量最大,其彈性勢能也就最大,則②也正確.故應選D.

點評對于蹦極運動一定要注意運動過程中的機械能損失,并能根據運動員的狀態判斷運動員的動能、勢能的大小,以防發生錯解.

二、跳起摸高

例2跳起摸高是學生經常進行的一項活動,某同學身高1.8 m,質量65 kg,站立時舉手達到2.2 m高.他用力蹬地,經0.45 s豎直離地起跳,設他蹬地的力大小恒為1060 N,則他跳起可摸到的高度為多少米?

解析在人進行摸高時,可只考慮人在豎直方向的運動.該同學起跳時受到重力mg和地面對其的彈力F作用,起跳時的加速度為:a=

F-mgm=1060 N-65 kg×9.8 N/kg65 kg=6.5 m/s2,起跳的速度為:v=at=6.5 m/s2 × 0.45 s=2.9 m/s.

由于該同學離地后只受重力作用,所以他相當于做豎直上拋運動,他向上跳起的高度為:h=v22g=(2.9 m/s)22×9.8 m/s2=0.4 m,故他可以摸到的高度為:H=2.2 m + 0.4 m=2.6 m.

點評對于摸高運動一定要弄清楚摸高者的受力情況,明確其起跳過程相當于做豎直上拋運動,這樣看似復雜的問題也就容易求解了.

三、原地起跳

例3原地跳起時,先屈腿下蹲然后突然蹬地,從開始蹬地到離地加速過程(可視為勻加速),加速過程中重心上升的距離稱為“加速距離”.離地后重心繼續上升,在此過程中重心上升的最大距離稱為“豎直高度”.現有下列數據:人原地上跳的“加速距離”d1=0.50 m,“豎直高度”h1=1.0 m;跳蚤原地上跳的“加速距離”d2=0.00080 m,“豎直高度”h2=0.10 m.假想人具有與跳蚤相等的起跳加速度,而“加速距離”仍為0.50 m,則人上跳的“豎直高度”是多少?

解析設跳蚤起跳的加速度為a,離地時的速度為v,則對加速度和離地后上升過程分別有:v2=2ad2,v2=2gh2.

若假想人具有與跳蚤相同的加速度a,在這種假想條件下人離地時的速度為V,與此相應的豎直高度為H,則對加速過程和離地后上升過程分別有:V2=2ad1,V2=2gH.

由以上各式可得:H=d1d2h2=0.50m0.0080 m×0.10 m= 62.5 m.

點評本題取材于跳蚤的原地起跳,為了降低解題難度,題中對題目作了簡化處理.起跳過程可看作是向上的勻加速運動,起跳后則可看作豎直上拋運動,連接這兩種運動的節點是速度,這是順利求解的本題的關鍵.

四、跳水運動

例4一跳水運動員從離水面10 m高的平臺上向上躍起,舉雙臂直體離開臺面,此時其重心位于從手到腳全長的中心,躍起后重心升高了0.45 m達到最高點,落水時身體豎直,手先入水(在此過程中運動員水平方向的運動忽略不計),從離開跳臺到手觸水面,他可用于完成空中動作的時間.

解析跳水的物理模型為豎直上拋,求解時要注意重心的變化高度,上升高度h=0.45 m,從最高點下降到手觸到水面,下降的高度為H=10.45 m.

從起跳到最高點所需的時間為:t1=

2hg=

2×0.45 m9.8 m/s2=0.3 s;從最高點到手觸水面所需的時間為t2=2Hg=2×10.45 m9.8 m/s2=1.4 s.故該跳水運動員可用于完成空中動作的時間為:t=t1+t2=0.3 s+1.4 s=1.7 s.

點評求解本題的關鍵是要認真閱讀題給信息,進而將題中描述的過程抽象為一個質點的豎直上拋運動過程,最后再對簡化后的過程進行定量分析,從而得出正確的結論.

五、蹦床

例5蹦床是運動員在一張繃緊的彈性網面蹦跳、翻滾并做各種空中動作的運動項目.一個質量為60 kg的運動員,從離水平網面3.2 m高處自由落下,著網后沿豎直方向蹦回到離水平網面5.0 m高處.已知運動員與網接觸的時間為1.2 s,若把這段時間內網對運動員的作用力當恒力處理,求此力的大小.(g=10 m/s2)

解析由于運動員在蹦床的過程中,先做自由落體運動,與床接觸時因受到向上的彈力F和向下的重力mg作用,因此離網時則做豎直上拋運動.

方法1運動員從高為h1處下落,他剛接觸網時的速度大小為:v1=

2gh1=2×10 m/s2×3.2 m=8 m/s,方向向下;運動員彈跳后達到的高度為h2,則他剛離網時的速度為:v2=2gh2=2×10 m/s2×5 m=10 m/s,方向向上.

因此其速度改變量為:Δv=v1+v2=8 m/s+10 m/s=18 m/s,方向向上.則由牛頓第二定律有:F-mg=ma=mΔvt,則有F=mg+mΔvt=60 kg×10 N/kg

+60 kg×18 m/s1.2 s=1.5×103 N.

方法2由方法1可得人剛觸網和離開網時的瞬時速度,又已知人與網接觸的時間,故也可以用動量定理快速求解.

選取豎直向上為正方向,則有(F-mg)t=mΔv,即F-mg=ma=mΔvt,即F=mg+mΔvt

=60 kg×10 N/kg+60 kg×18 m/s1.2 s=1.5×103 N.

點評要想順利地解答本題,一定要能夠正確地對簡化后的物理過程進行定量分析,能夠把運動員與蹦床的接觸、分離過程抽象為一個碰撞過程,通過進行理想化處理,便很容易獲解.此外在利用動量定理解題的過程中,務必要注意其表達式的矢量性,否則很容易出錯.

六、跳繩

例6某同學質量為50 kg,在跳繩比賽中,他1 min跳120次,每次起跳中有45時間騰空,則在跳繩過程中他的平均功率是多少?若他在跳繩的1 min內心臟跳動了60次,每一次心跳輸送1×10-4 m3的血液,其血壓(可看作心臟血液壓強的平均值)為2×104 Pa,則心臟的平均功率是多大?(g=10 m/s2)

解析該同學跳繩時離開地面的運動可以看作豎直上拋運動,他跳一次的時間t=0.5 s(包括騰空時間和與地接觸時間),要求解平均功率,則要求出克服重力所做的功.由于他上升的時間t1是騰空時間的一半:t1=(45t)×12=0.2 s,他起跳的高度為:h=12gt21=12×10 m/s2×(0.2 s)2=0.2 m,則該同學跳繩的平均功率為:

P=mght=50 kg×10 m/s2×0.2 m0.5 s=200 W.

將每一次輸送的血液簡化成一個正方體模型,輸送位移為該正方體的邊長L,則有:

P=Wt=FLt=PΔVt2

=(2×104Pa)(1×10-4m3)1 s=2 W.

點評在求解平均功率時,務必要弄清楚所用的時間問題,否則極易發生錯解.

七、跳傘

圖1

例7跳傘運動員做低空跳傘表演,當飛機距地面224 m時,運動員離開飛機在豎直方向做自由落體運動.運動一段時間后立即打開降落傘,展傘后運動員以12.5 m/s2的平均加速度勻減速下降.為了運動員的安全,要求運動員落地的最大速度不得超過5 m/s.求:

(1) 運動員展傘時離地面的高度至少為多少?著地時相當于從多高處自由落下?

(2) 運動員在空中的最短時間為多少?(g=10 m/s2)

解析如圖1所示,運動員跳傘表演的過程可分為兩個階段,即降落傘打開前和打開后.臨界速度上升著地時的豎直向下的速度vm=5 m/s.

(1) 第一階段:v2=2gh1;第二階段:v2-v2m=2ah2,因為h1+h2=H,可解得h2=99 m.

設以5 m/s速度著地相當于從高處自由下落,則h3=v2m2g=1.25 m.

(2) 第一階段:h1=12gt21;第二階段:h2=vt2-12at22,因為t=t1+t2,可解得t=8.6 s.

八、單杠

例8我國著名體操運動員童非首次在單杠項目上實現了“單臂大回環”:用一只手抓住單杠伸展身體,以單杠為軸做圓周運動.假設童非的質量為65 kg,那么他在完成“單臂大回環”的過程中,其單臂至少要承受多大的力?

解析對于“單臂大回環”可看作豎直平面內的圓周運動,解題時務必要注意過圓周最高點的臨界速度:因單杠是支撐物,故人過圓周最高點的臨界速度為零.

由圓周運動的知識可知,單臂在最低點時承受的力最大:F-mg=mv2L,人在“單臂大回環”時機械能守恒,則有:mg×2L=12mv2.由以上二式可解得:F=5 mg=3250 N.

點評深入地理解“人過圓周最高點的臨界速度為零”是正確求解本題的關鍵,明確了這一點然后利用機械能守恒求解就很容易了.

九、雜技表演

圖2

例9如圖2所示,一對雜技演員(都可視為質點)乘處于水平位置的秋千,從A點由靜止出發繞O點下擺,當擺到最低點B時,女演員在極短時間內將男演員沿水平方向推出,然后自己剛好能回到高處A.求男演員落地點C與O點的水平距離s.已知男演員質量為m1、女演員質量為m2,并且m1∶m2=2∶1,秋千質量不計,秋千的擺長為R,C點比O點低5R.

解析設分離前男、女演員在秋千最低點B的速度為v0,則根據機械能守恒定律有: (m1+m2)gR=12(m1+m2)v20.

設剛分離時,男演員的速度大小為v1,方向與v0方向相同;女演員速度大小為v2,方向與v0方向相反,則根據動量守恒定律有:(m1+m2)v0=m1v1-m2v2.

當男、女演員分離后,男演員做平拋運動.設男演員從被推出到落在C點所需的時間為t,則根據題給條件由運動學定律有:4R=12gt2,s=v1t.

根據題給條件,女演員剛回到A點時,根據機械能守恒定律有: m2gR=12m2v22.

又因m1∶m2=2∶1,聯立以上各式可解得:s=8R.

點評本題涉及的知識點較多,有機械能守恒定律、動量守恒定律、平拋運動規律等,因此有一定的難度,與此同時還考查了同學們抽象思維能力與建模能力.

十、排球運動

圖3

例10某排球運動員在距網3 m線上,正對著網前跳起將球水平擊出(不計空氣阻力),擊球點的高度為2.5 m,如圖3所示.已知排球場總長為18 m,網高度為2 m.試問擊球的速度在什么范圍內才能使球既不觸網也不出界?

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1故障診斷儀系統結構與功能

1.1結構

圖1示出電動汽車用手持式故障診斷儀的系統架構圖。由圖1可以看出,該診斷儀的系統架構及工作方式為:手持式故障診斷儀通過CAN總線讀取電動汽車ECU單元中的故障碼,現場維修人員可以選擇是否將該故障碼通過無線網絡發送給遠程故障診斷服務器。如果選擇不發送,現場人員則根據故障碼對現場的故障進行診斷排查,故障排除后清除ECU單元中的故障碼,如果選擇遠程故障診斷,現場維修人員需等待遠程故障診斷服務器返回給現場維修人員的維修意見,從而指導現場人員的工作。

1.2功能

1.2.1本地和遠程診斷功能

該診斷儀讀取電動汽車ECU單元中的故障碼,現場維修人員通過故障診斷儀的顯示屏幕讀取故障碼,通過該故障碼確定故障的部位或故障級別,對故障進行檢查排除。同時將該故障碼及故障處理方式通過無線網絡遠程發送給遠程故障診斷服務器,用于指導其它遠程故障診斷,同時清除ECU單元中的故障碼。如果現場維修人員讀取的故障碼不能進行故障排除,可將該故障碼上傳至遠程故障診斷服務器,遠程故障診斷服務器將診斷數據庫中對應于該故障碼的診斷信息反饋給現場人員,現場人員通過該信息進行故障診斷。

1.2.2本地和遠程標定功能

本地和遠程標定功能類似于本地和遠程故障診斷功能,當現場維修人員對一些參數進行標定時,可以通過手持式故障診斷儀的標定功能對電動汽車進行現場標定,如果對一些標定參數不能確定,可以請求遠程故障診斷服務器進行遠程標定協助。

2硬件系統架構

可以看出,該診斷儀的硬件電路設計,主要包括CPU控制與電路設計、CAN網絡接口電路設計、可靠性保障電路設計及電源電路設計等。

手持式故障診斷儀通過電源電路給整車設備供電,并通過CAN網絡接口讀取ECU單元的故障碼,該故障碼可以通過USB接口進行存儲,也可以通過無線通信模塊發送給故障診斷服務器。

3軟件系統架構

基于無線通信的電動汽車用手持式故障診斷儀的軟件系統架構,包括手持式故障診斷儀與遠程故障診斷服務器軟件架構兩部分。

可以看出,該診斷儀軟件架構包括:讀取和清除故障碼、診斷數據庫和軟件升級等。其中軟件和診斷數據庫升級以及請求遠程標定功能均需在無線通信功能使用的情況下才可以使用,否則該手持式故障診斷儀僅僅是由現場使用人員操作的一款診斷設備。

遠程故障診斷服務器的軟件系統為了配合手持式故障診斷儀的使用,主要包括:遠程故障診斷、遠程標定、手持式故障診斷儀診斷數據庫升級、軟件升級以及自身的數據庫升級與更新。

軟件系統的總流程,如圖4所示。通過圖4可以看出,該軟件有診斷、升級及標定模式3種。這3種模式是互斥的關系,現場人員需根據具體情況對功能進行選擇。

4結論

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神秘而強大的Bd真菌

從1970年開始,世界上兩棲類動物種群數量大幅度減少。一個國際科學家小組研究證實,過去40年來,包括蛙類和鯢類在內的水陸兩棲動物數量以平均每年4%至5%的幅度逐年減少。

據科學家研究,上世紀70年代,一種致命的傳染性真菌類疾病首先襲擊了墨西哥的火蜥蜴,從此科學家們展開了一個關于兩棲動物傳染病的新研究。在接下來的20年里,這種疾病又擴散至危地馬拉以及哥斯達黎加。

關于火蜥蜴的最初研究記錄了這種流行性疾病的歷史情況,也進一步證實這種被稱作Bd的真菌是最近幾十年來兩棲動物種群銳減的一個重要原因。青蛙、蟾蜍以及其他兩棲動物的40%的種群數量都在衰減中。

“這可以證明這種疾病毀壞性是多么的強,”美國舊金山州立大學研究人員蒂娜?鄭說,“直到現在,尚不知道這種病菌如何影響著火蜥蜴,但可以確認如今許多兩棲動物都在它的強大威脅中。目前盡力保護的結果只能是盡量減少這種疾病的沖擊。”

研究有助于延緩真菌蔓延態勢

為了深入研究,蒂娜?鄭和同事查看了伯克利大學以及得克薩斯大學博物館收藏的數以百計的火蜥蜴以及青蛙樣本。和傳統的將動物組織切片進行小心研究的方法有所不同,研究者們用棉簽沿著每個生物體的皮膚表面進行摩擦,然后,分析從中取得的Bd真菌的DNA。利用這個新方法,他們在6小時內就能掃描100個樣本,比傳統方法快得多。

最后,他們的研究結果清晰表明上世紀70年代早期在墨西哥南部采集的樣本中,Bd真菌是不存在的。但是自從Bd真菌到達那里后,到了上世紀80年代它就已經蔓延擴散至危地馬拉、哥斯達黎加等地區。從博物館收藏樣本提供的數據可以發現,Bd真菌在每個地區的出現和該地區兩棲動物的銳減呈現出驚人的一致性,由此可以證明傳染病是兩棲動物死亡的一個重要原因。這份研究報告刊登在美國《國家科學院院刊》(PNAS)中。

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