初中物理功率的计算试题

质量为 $60\mathit{kg}$的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼。已知工人在 $1\mathit{min}$内将货物匀速提高 $6m$，作用在钢绳的拉力为 $400N$，滑轮组的机械效率随货物重力的变化如图乙所示（机械中摩擦和绳重均不计）。下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．作用在钢绳上的拉力的功率为 $400W$

B．动滑轮的重力为 $200N$

C．人对绳子的最大拉力为 $1000N$

D．该滑轮组的最大机械效率为 $83.3\%$

如图，用 $300N$的力将重为 $500N$的物体在 $10s$内匀速提升 $2m$，不计绳重和摩擦，在此过程中 $($　　 $)$

A．绳子自由端移动的距离为 $6m$B．动滑轮重 $100N$

C．拉力做功的功率为 $100W$D．滑轮组的机械效率为 $60\%$

跳伞是一项极具挑战的运动，现在越来越受到人们的喜爱。在某次跳伞训练过程中，一体重为 $500N$的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图所示，经 $15s$下落 $210m$后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时 $30s$，求在这个过程中：

（1）运动员下落的平均速度；

（2）重力做的功；

（3）匀速下降时重力做功的功率。

如图所示，物体在 $5N$的水平拉力 $F$作用下，沿水平面以 $0.2m/s$的速度匀速运动了 $4s$，拉力 $F$的功率为　　 $W$。

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？

如图所示，小张用 $5N$的拉力将重为 $10N$物体在 $10s$内匀速提升了 $0.1m$，则该滑轮组的机械效率为　　，拉力的功率是　　 $W$。

新材料碳纤维具有高强度、高耐热、密度小等特性，一架由碳纤维材料制作的小型无人机，质量为 $2\mathit{kg}$，在 $5s$内匀速竖直上升 $10m$，则该无人机克服自身重力做功为　　 $J$，功率为　　 $W$。

利用如图所示的滑轮组，用 $F=1000N$的力拉绳子自由端，货物 $A$以0.1 $m/s$的速度匀速直线运动 $10s$，整个过程中，滑轮组的机械效率为 $75\%$．求：

（1）货物 $A$在10 $s$内移动的距离：

（2）这个过程中拉力 $F$的功率：

（3）水平地面对货物 $A$的摩擦力大小。

用图示滑轮组提升 $100N$重物时，机械效率为 $50\%$；用同一滑轮组提起 $300N$重物，重物以 $2m/s$速度匀速上升 $5s$时（不计绳重与摩擦），下列说法不正确的是 $($　　 $)$

A．动滑轮自重为 $100N$B．拉力做功 $4000J$

C．拉力做功功率为 $400W$D．机械效率为 $75\%$

如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则 $($　　 $)$

A．甲、乙的拉力之比是 $3:2$

B．甲、乙绳的自由端速度之比是 $1:1$

C．甲、乙拉力的功率之比是 $3:2$

D．甲、乙的机械效率之比是 $1:1$

如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体 $A$以 $0.2m/s$的速度匀速上升，提升过支架过程中滑轮组的机械效率为 $90\%$．已知物体 $A$重 $540N$，该工人重 $500N$，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，关于该过程，下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．绳子自由端受到竖直向下的拉力为 $200N$

B．绳子自由端拉力的功率为 $120W$

C．该工人对地面的压力为 $200N$

D．支架受到滑轮组的拉力为 $960N$

一只木箱放在水平地面上，地面上各处粗糙程度相同。对木箱施加一个方向不变的水平推力 $F$（如图甲）； $F$的大小与时间 $t$的关系、木箱的运动速度 $v$与时间 $t$的关系图象如图乙所示。以下说法正确的是 $($　　 $)$

A．在第一个 $2s$内木箱所受摩擦力为 $2N$

B．在第二个 $2s$内木箱所受摩擦力为 $3N$

C．在第一个 $2s$内推力 $F$对木箱所做的功为 $2J$

D．在第三个 $2s$内推力 $F$对木箱做功的功率为 $8W$

近年来，十堰市委、政府十分重视精神文明建设，倡导“绿色出行，低碳生活”的生活理念。全市主要公园、游乐场都配备了旅游观光自行车（如图）。小华一行四人在农业观光园游玩时，租借了一辆四人骑联排自行车骑行观光，在某一段平直路面上，他们用时 $50s$匀速骑行了 $150m$。已知他们每个人的质量均为 $50\mathit{kg}$，该自行车自重为 $400N$，绕观光园一圈的路程是 $5.4\mathit{km}$，假定在匀速骑行过程中人和车受到的阻力始终为总重的0.05倍，求：

$(g=10N/\mathit{kg})$

（1）若他们绕观光园骑行的平均速度与平直路面上的速度相同，则绕观光园骑行一圈需要多长时间？

（2）假若骑行时前后轮胎和地面的总接触面积为 $120c{m}^2$，他们骑行时车对水平地面压强。

（3）平直路面上骑行时的功率。

江汉平原，雨量充沛。甲地有一小型水电站，每分钟有 $60m^3$的水从高处流下冲击水轮机的叶轮，带动发电机发电，供乙地使用，水轮机与上游水位的落差为 $20m$。甲、乙两地相距 $20\mathit{km}$，两地间沿直线架设了两条输电线，已知每条输电线每千米的电阻为 $0.2\Omega$．为预防灾情发生，工作人员用简易无人机（只能水平或竖直飞行）进行实时监测。该机有 $A$、 $B$两个电动机，它们消耗的电能都由锂电池提供。其中 $A$电动机带动顶部的螺旋桨工作，提供升力； $B$电动机带动尾部的螺旋桨工作，提供水平推力。无人机飞行时的阻力 $f$与飞行速度 $v$的关系为 $f=0.2v^2$．该机的部分参数见表格。

质量 $\left(\mathit{kg}\right)$	1.25
锂电池的电压 $\left(V\right)$	29.4
锂电池的容量 $(\mathit{mA}·h)$	$1.0\times {10}^4$
最大飞行速度 $(m/s)$	5
$A$电动机消耗的最大功率 $\left(W\right)$	80
$B$电动机消耗的最大功率 $\left(W\right)$	40

（1）若水的机械能有 $70\%$转化为电能，求水电站的发电功率。

（2）现输电线在某处发生短路，为确定短路位置，检修员在甲地利用如图所示的电路进行测量。当电压表的示数为 $1.5V$时，电流表的示数为 $0.5A$．短路位置离甲地的距离是多少米？

（3）当无人机保持一定高度以最大速度沿直线飞行时， $B$电动机消耗的功率最大。求此时 $B$电动机的效率。（不计电动机到螺旋桨传动过程中的能量损耗）

随着社会的发展，家庭汽车越来越普及。已知某型号小汽车总质量 $m=1200\mathit{kg}$，四个车轮与地面接触面积约为 $6\times {10}^{-2}{m}^2$，在水平路面上匀速行驶时所受阻力恒为重力的0.1倍。求：

（1）小汽车对路面的压强；

（2）小汽车以 $20m/s$的速度在水平路面上匀速行驶时牵引力的功率；

（3）为了保障道路交通安全，交警常常用超声波测速仪来监测车辆的速度。固定在平直道路上的超声波测速仪对着迎面匀速驶来的车辆发出第一个超声波信号后，经过时间 $t_1=0.10s$接收到车辆反射回来的信号；测速仪发出第二个超声波信号后，经过时间 $t_2=0.06s$接收到车辆反射回来的信号。已知超声波在空气中传播的速度

为 $v_0=340m/s$，测速仪连续发出两个信号的时间间隔为 $t_0=0.20s$，则车辆匀速行驶的速度 $v$是多少？（结果保留到小数点后一位）