初中物理功的计算公式的应用试题

歼 $-31$是我国自主研制的战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性等优异性能，该飞机最大起飞质量为 $28t$，最大飞行高度达 $20000m$，最大航行速度达2100 $\mathit{km}/h$，最大载油量为 $10t$，飞行时所受阻力的大小与速度的关系见下表：

速度 $v(m/s)$	100	200	300	400	500
阻力 $f/N$	$0.3\times {10}^4$	$1.2\times {10}^4$	$2.7\times {10}^4$	$4.8\times {10}^4$	$7.5\times {10}^4$

已知飞机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是 $40\%$，飞机使用的航空燃油的热值为 $5\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g$取10 $N/\mathit{kg}$，求：

（1）飞机的最大起飞重力为多少牛顿？

（2）当飞机以400 $m/s$的速度匀速巡航时，飞机发动机的输出功率是多少瓦？

（3）飞机发动机完全燃烧7.5 $t$燃油放出的热量为多少焦耳？

（4）若飞机以500 $m/s$的速度巡航时，发动机完全燃烧7.5 $t$燃油，飞机飞行距离为多少？

质量为 $m$的工人用如图甲所示的滑轮组将建筑材料运送到楼顶，滑轮组的机械效率随建筑材料重力变化的图象（如图乙），机械中摩擦及绳重忽略不计，影响滑轮组机械效率的原因有　　（写出一点即可），动滑轮的重力为　　：该工人竖直向下拉绳子自由端运送建筑材料时，此滑轮组机械效率的最大值为　　。（后两空均用已知量符号表示）

为了发展文化旅游事业，荆州市正在兴建华强方特文化主题园，建成后将通过最新的 $\mathit{VR}$技术展示包括楚文化和三国文化在内的五千年华夏文明。园区建设中需把重 $1200N$的木箱 $A$搬到高 $ℎ=2m$，长 $L=10m$的斜面顶端。如图所示，工人站在斜面顶端，沿斜面向上用时 $50s$将木箱 $A$匀速直线从斜面底端拉到斜面顶端，已知拉力 $F$的功率为 $80W$．求：

（1）拉力 $F$的大小；

（2）该斜面的机械效率是多少；

（3）木箱 $A$在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力是多大。

在解决物理问题时，问题中的已知条件分为：明了已知条件、隐含已知条件和干扰已知条件。下列选项中不属于隐含已知条件的是 $($　　 $)$

A．一个力对物体做了 $1J$的功，隐含条件为物体受到了 $1N$的作用力，并且在这个力的方向上移动了 $1m$的距离             

B．利用激光测量月球到地球的距离，隐含条件为光的传播速度为 $3\times {10}^{8}m/s$

C．如果物体做匀速直线运动，隐含的力学条件为物体受力平衡

D．水平桌面上静止的物体受到 $30N$的支持力，隐含条件是物体对桌面的压力大小为 $30N$

某油电混合动力汽车工作原理如图所示，当它以 $90\mathit{km}/h$的速度匀速行驶 $10\mathit{min}$的过程中，发动机和驱动电机共同为汽车提供动力，驱动汽车行驶所需的能量 $E_1=3\times {10}^{7}J$，其中 ${\eta }_1=60\%$来自于汽油燃烧，而汽油燃烧放出热量的 ${\eta }_2=40\%$用于驱动汽车行驶和对蓄电池充电，其中用于充电的能量 $E_2=2\times {10}^{6}J$，设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油热值取 $q=5\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$。

（1）当该汽车制动刹车时，驱动电机会反转为发电机给蓄电池充电，电机发电的原理是　　，产生的电能是从汽车的　　能转化而来的。

（2）求题述过程中汽车受到的阻力；

（3）题述过程中，汽车所消耗汽油的质量用 $m$表示。

①求汽车所消耗汽油的质量 $m$；

②请将下列表达式填写完整： ${\eta }_1{E}_1=$　　（用 $q$、 $m$、 ${\eta }_2$和 $E_2$表示）

图甲是某型号视频展示台，其摄像头中的镜头相当于一个焦距可调的凸透镜，使用时，将物品放在展示台的摄影面板上。

（1）该视频展示台摄像头的镜头焦距可调范围为 $5.4\mathit{mm}-64.8\mathit{mm}$，把一张照片放在投影面板上，镜头离投影面板的距离为 $40\mathit{cm}$，照片通过镜头成的像是　　

$A$．放大的实像     $B$．缩小的实像 $C$．放大的虚像       $D$．缩小的虚像

（2）与视频展示台配套使用的投影幕是依靠电动机来控制升降的，小明用如图乙所示的电路进行模拟研究，电路中直流电动机的线圈电阻为 $2\Omega$， $R_0$为阻值是 $10\Omega$的定值电阻，电源电压保持 $12V$不变，闭合开关 $S$，当电动机正常工作时，匀速提升重为 $0.4N$的物体，此时电压表示数为 $6V$，求：

①电动机正常工作时，通过电阻 $R_0$的电流是多大？

②电动机正常工作2秒所消耗的电能是多少？

③若电动机正常工作时，有 $5\%$的机械能用来提升物体，物体在2秒内上升的高度是多少？

2016年5月，中国首批“电电气”新能源公交汽车在常州使用。它既可以用充电桩充电，也可以用车辆顶部的太阳能电池板为车辆辅助充电，还可以使用天然气，当蓄电池电力储存不够时，就用燃气发动机为汽车提供动力，太阳能电池板每天能向着蓄电池充入 $10\mathit{kW}·h~20\mathit{kW}·h$的电能。已知蓄电池消耗的电能有 $90\%$转化为汽车前进所做的功，天然气完全燃烧时产生的内能有 $30\%$转化为汽车前进所做的功，天然气热值为 $4.5\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$，该车行驶时受到的阻力为 $3.6\times {10}^{3}N$。

（1）当车辆以 $72\mathit{km}/h$匀速行驶时，牵引力的功率为多少？

（2）太阳能电池板提供的电能每天最少能让汽车匀速行驶多少距离？

（3）若汽车使用太阳能电池板提供的电能，则每天最多可以节约天然气的质量为多少？

如图是工人利用滑轮组提升重为 $810N$物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为 $0.1m/s$，工人拉力 $F$的功率为 $90W$，物体上升 $10s$拉力 $F$克服滑轮组的摩擦做的功是 $60J$，不计绳重。求：

（1）工人拉绳子的速度；

（2）滑轮组的机械效率；

（3）滑轮组中的动滑轮的重力。

如图所示，电动起重机是通过电动机拉动绳子 $b$带动滑轮组工作的装置（滑轮组的连接方式未画出）。质量为 $360\mathit{kg}$的货箱放在水平地面上，与地面的接触面积是 $0.25m^2$．求：

（1）当绳子 $a$对货箱的拉力 $F_a$为 $600N$时，货箱未离开地面，此时货箱对地面的压强是多大？ $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（2）在匀速拉起货箱的过程中，电动机把绳子 $b$匀速收起了 $12m$，绳子 $b$的拉力 $F_b$做了 $2.4\times {10}^{4}J$的功，拉力 $F_b$是多大？

（3）在上述匀速拉起货箱的过程中，使用滑轮组所做的额外功是 $9.6\times {10}^{3}J$，滑轮组的机械效率是多大？

某人用如图所示的滑轮组，在20s内将一个重为600N的物体，沿着水平地面匀速拉动了4m。拉力F做功为1440J，物体与地面的接触面积为0.4m²，物体移动时受地面的摩擦力为350N．不计绳重及机械的摩擦。试求：

（1）物体对地面的压强是多少？

（2）拉力F做功的功率是多少？

（3）拉力F的大小是多少？

（4）动滑轮的重力是多少？

随着生活水平的提高，新型智能扫地机器人逐步进入普通家庭，如图是某型号扫地机器人，该机前置大半径旋转式双边刷，中设V型滚刷，后置拖布，集扫卷拖于一体，高效干净；还具有定时预约清扫、智能远程操控、智能回归充电等功能，其铭牌上的部分参数如下表，请解答下列有关问题。

工作电压	15V
额定功率	30W
电池容量	2000mAh
充电时间	5h
平均速度	0.3m/s

（1）扫地机器人持续正常工作0.5h通过的路程是多少？

（2）扫地机器人正常工作时的电流是多大？

（3）如图乙所示，当机器人检测到电池容量低至5%时会自动返回充电，此时机器人剩余的电能是多少？

（4）若返回过程中剩余电池容量的20%用于克服阻力做功，机器人离充电座距离为60米时恰好能顺利返回充电，则返回过程中受到的阻力是多大？

建筑工人用如图所示的滑轮组，在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍（不计滑轮重和绳重）。在此过程中下列说法正确的是（　　）

A．绳子自由端沿水平方向移动了6 m

B．物体受到的拉力为750N

C．拉力F的功率为750W

D．滑轮组的机械效率为80%

如图所示，在水平地面上放着物体A，A与地面的接触面积为0.14m²，对地面的压强为3000Pa，用滑轮组匀速提升物体A时，滑轮组的机械效率是84%（不计绳重和摩擦，g＝10N/kg）。求：

（1）物体A的质量m_A和动滑轮的质量m。

（2）用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升，在5s的时间内，人拉力做的功是多少？

王波同学帮父母搬家，现有30捆书籍。每捆书籍的质量都为5kg。王波想尽快将它们搬上10m高处的新家。如图是王波可以提供的用于搬运物体的功率与被搬运物体质量之间的关系图象。由图可知，为了尽可能快地将这批书籍搬上新家，他每次应搬　　捆。若每次下楼时间是上楼时间的一半，则他最快完成搬运任务并返回原地，所用的总时间为　　s（g＝10N/kg）。

电动自行车是倍受人们青睐的一种交通工具，电动骑行时，蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力。下表是 某型号电动自行车主要技术参数。

（1）行驶过程中每个轮胎与地面的接触面积为 $50c{m}^2$，当一个质量为 $50\mathit{kg}$的中学生骑着该电动自行车在平直的公路上行驶时，地面受到的压强是多大？（取 $g=10N/\mathit{kg})$

（2）若蓄电池储存能量的 $80\%$用于电动自行车行驶克服阻力做功，电动自行车在平直公路上匀速行驶时受到的平均阻力为 $40N$，蓄电池充满一次电最多能连续电动行驶多远？

（3）从环保的角度，与摩托车相比，电动自行车有什么优缺点？（各举一条）

整车	整车质量	$40\mathit{kg}$
	最高车速	$⩽30\mathit{km}/h$
	最大噪声	$⩽62\mathit{dB}$
蓄电池	蓄电容量	$0.576\mathit{kW}·h$
电动机	额定电压	$48V$
	额定功率	$240W$