初中物理能量计算题

上海国际一级方程式赛车场呈“上”字造型，赛道总长约5.4公里，拥有14个不同转弯半径的弯道和9种不同组合的赛道。赛车比赛中，车手要不断改变赛车的速度和运动方向。赛车比赛精彩激烈、难度大、科技含量高。
（1）为了保证比赛的安全，赛场安排了巡警，如图是巡警所用的某品牌电动巡逻车，其主要技术参数如表所示。已知该电动巡逻车在水平路面上匀速行驶时所受的阻力为人车总重的0.04倍，设该电动机能把电能全部用来牵引巡逻车克服阻力做功。总质量为220kg的四名巡警乘坐该车，在水平路面上以额定功率匀速行驶10min。求：

①电动机消耗了多少电能？
②巡逻车通过了多少路程？
③若轮胎与地面的总接触面积是9×10^-2m²，巡逻车停止时，人和车对地面的压强是多大？（g取10 N/kg）
（2）赛车运动对汽车工业的促进作用很大，为节约能源．目前汽车刹车器均采用油压制动。油压制动刹车时消耗的机械能以内能形式排放掉，形成能源的浪费。现有一种汽车再生制动器，能把汽车刹车制动时消耗的机械能转化为电能而储存起来，有效地利用了能量。将汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过再生制动器将动能转化为电能的效率称为储能效率。从能量转化的角度看，汽车再生制动器相当于          。（电动机/汽油机/发电机）
（3）某次测试过程中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v，计算出动能E_k，作出E_k-s图像，如图。可以看出，开启再生制动器进行测试的图线是①、②中的_______，该次测试中储能效率为______。

如图甲所示，1标准大气压下，普通煤炉把壶内 ${20}^{°}\text{C}$， $5\mathit{kg}$水烧开需完全燃烧一定质量的煤，此过程中，烧水效率为 $28\%$，为提高煤炉效率，浙江大学创意小组设计了双加热煤炉，如图乙所示，在消耗等量煤烧开壶内初温相同，等量水的过程中，还可额外把炉壁间 $10\mathit{kg}$水从 ${20}^{°}\text{C}$加热至 ${40}^{°}\text{C}$， $q_{煤}=3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，以上过程中，

问：（1）普通煤炉完全燃烧煤的质量有多大？

（2）双加热煤炉的烧水效率有多大？

在新农村建设中，为解决村民饮用水，政府和村民共同兴建了一批蓄水池。吕兵家二楼顶上的蓄水池长3 m，宽2m，高1 m，楼房每层高3 m。求：
（1）水池最大储水质量是多少？
（2）若这些水是从深2m的井中抽上来的，水泵至少做多少功？
（3）若要求一次灌水的时间不能超过8 min，他家所购水泵的功率至少要多大？

小明骑车在某段平直的水平路面上由静止开始运动，共用时12s，小明重450N，自行车重250N，轮子与地面的总接触面积是2×10^-3m²，图1是速度V随时间t变化的关系图象，小明在t=7s时刚好到达这段路程的中点，图2是动力F随时间t变化的关系图象。

（1）请问小明骑自行车在水平地面行驶时，对地面的压强为多大？

（2）在7∽12s内，自行车所受的摩擦阻力是多少？自行车克服摩擦阻力做了多少功？此时功率是多少？

（3）自行车在0∽7s内的平均速度是多少？（保留小数点后两位）

如图所示，一个质量60kg的物块，通过滑轮组在25N拉力作用下作匀速直线运动，在
水平方向前进0.5m用时2s，已知物块受到的滑动摩擦力为物重的0.1倍，(不计绳重和滑轮摩擦)。求：
 
（1）该滑轮组的有用功是多少？ （2）该滑轮组的机械效率是多少？(3)拉力F做功的功率是多少？

李强骑着电动自行车以 $5m/s$的速度在水平路面上沿直线匀速行驶了 $200s$，假设在此过程中电动自行车的牵引力为 $300N$，求：

（1）电动自行车行驶的路程是多少米？

（2）牵引力做的功是多少焦耳？

如图所示，叉车在10s内将质量为2t的平桂大理石沿竖直方向匀速提升了1m，发动机所做的功是5×10⁴J，求：

（1）大理石在10s内被提升的平均速度是多少m/s。

（2）叉车支持力对大理石做的功是多少J？

（3）叉车提升大理石的功率是多少W？

（4）叉车提升大理石的机械效率是多少？

“五一”期间，小明一家驱车外出旅游，如图所示，当车经过高速路段 $A$点路标时，时间是8点15分；当车经过高速路段 $B$点路标时，时间是8点45分。假设汽车在上述行驶过程中做匀速直线运动，受到的阻力为 $1150N$，消耗的汽油为 $3\mathit{kg}$。（汽油的热值为 $4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$求：

（1）汽车在 $\mathit{AB}$之间的速度；

（2）汽车在行驶过程中牵引力做的功；

（3）汽车发动机的效率。

中国首次火星探索任务"天问一号"探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。

表1

	第1代	第2代	第3代	第4代
燃料	氧气和汽油混合	偏二甲肼	煤油	液态氢
氧化剂		四氧化二氮	液态氧	液态氧

表2

燃料	热值	燃料	热值
汽油	$4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$	煤油	$4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$
柴油	$4.3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$	氢	$1.4\times {10}^{8}J/\mathit{kg}$

（1）使用氢作为燃料的主要优点是： 　　和 　　。

（2）某火箭发射时携带了 $3\times {10}^4\mathit{kg}$ 液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为 ${20}^{°}\text{C}$ 的水加热至沸腾？ $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)$ ，当地大气压为1标准大气压 $]$

（3）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以 $70\mathit{kW}$ 的功率匀速行驶 $0.5h$ ，消耗了 $2\mathit{kg}$ 燃料，求该发动机的效率。

杂技表演在我国具有悠久的历史。如图所示为杂技"顶竿"表演，甲站在地面上，肩上顶着一根重为 的竖直竹竿，重为 的乙沿竹竿匀速上爬 ，然后甲顶着乙在水平地面上缓慢直立行走 。求在此过程中：

（1）乙受到摩擦力的大小和方向；

（2）摩擦力对乙所做的功；

（3）甲对竿和乙做的功。

如图20是某电蒸锅的内部简化电路图,R ₁、R ₂均为发热电阻,R ₁的阻值为484Ω,加热档功率为1200 W。用此电蒸锅对质量为1.2 kg的水加热使其温度升高75℃,需要的时间为375 s,已知c _水=4. 2×10 ³J/(kg●℃)。

求:

(1) 保温档的功率。

(2)电阻R ₂的阻值。

(3)电蒸锅的加热效率。

小夏利用如图的滑轮组，将重量为 $280N$的物体匀速提升了 $2m$。已知他自身的重量为 $500N$，对绳子施加的拉力 $F=200N$，两脚与地面接触的总面积 $S=400c{m}^2$．求此过程中：

（1）小夏对地面的压强；

（2）拉力 $F$做的功；

（3）该滑轮组的机械效率。

新冠肺炎肆虐，武汉封城，全国各地纷纷伸出援助之手。2020年1月29日，我市兰陵县捐赠的首批 $200t$优质大蒜由10辆货车运往武汉（如图），其中一辆货车装满大蒜后总重为 $3.0\times {10}^{5}N$，车轮与地面的总接触面积为 $0.5m^2$，该货车在某段平直高速公路上以 $108\mathit{km}/h$的速度匀速行驶时，受到的阻力为 $5.0\times {10}^{3}N$， $30\mathit{min}$内消耗柴油 $24L$，已知柴油的密度 $\rho =0.85\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．热值 $q=4.3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$，求：

（1）该货车静止时对水平路面的压强；

（2） $24L$柴油完全燃烧放出的热量；

（3） $30\mathit{min}$内该货车牵引力所做的功。

美丽乡村建设中，工人用起吊装置提升建筑材料，如图。某次把质量为 $200\mathit{kg}$的材料匀速提升 $6m$，用时 $15s$，消耗电能 $1.5\times {10}^{4}J$． $g$取 $10N/\mathit{kg}$。求这次匀速提升材料过程中：（不计绳与滑轮之间的摩擦）

（1）材料所受拉力 $F$的大小；

（2）拉力 $F$对材料做功的功率；

（3）该装置的效率。

【山东省济南市2015年中考物理试题】在某建筑土地上.起重机在2min内把体积为30m³的花岗岩碑石提升2.5m高。已知该花岗岩的密度为2.8×10³kg/m³.取g=10N//kg.通过计算回答:

（1）这块花岗岩碑石的质量多大?
（2）起重机对碑石所做的功是多少?
（3）起重机对碑石做功的功率是多少?