初中物理能量计算题

“绿水青山就是金山银山”，环境保护、低碳生活已经成为全社会的共识。某市的公交公司引入了一款电动客车取代原来的普通燃油客车，它的整车质量是3.5t，轮胎与路面的总接触面积是0.2m²．当它以30m/s的速度沿水平路面匀速行驶时，受到的阻力是3000N．请回答下列问题：（g＝10N/kg）

（1）电动客车静止时对水平路面的压强是多大？

（2）电动客车以30m/s的速度沿水平路面匀速行驶时，它的输出功率是多大？

（3）若燃油客车的输出功率与电动客车相同，燃油客车的效率为40%，行驶1h，要燃烧多少升的燃油？（燃油的热值是3.24×10⁷J/L）

重为2000牛的集装箱，借助5米长的斜面装上2米高的卡车，如图所示．

（1）若不计摩擦，拉力F的大小是多少牛?
（2）若实际拉力F＝1000牛，则该斜面受到的摩擦力为多大？斜面的机械效率是多少?

某轿车在平直公路上行驶的 $45s$ 内，其速度 $v$ 与时间 $t$ 、动力 $F$ 与时间 $t$ 的关系图象分别如图甲、乙所示。已知前 $10s$ 轿车运动的路程为 $100m$ 。求：

（1）前 $10s$ 轿车运动的平均速度；

（2）轿车在匀速直线运动阶段通过的路程；

（3）动力 $F$ 做的总功。

如图所示，重物A是体积为10dm³，密度为7.9×10³kg/m³的实心金属块，将它完全浸没在水中，始终未提出水面。若不计磨擦和动滑轮重，要保持平衡。（g=10N/kg）求：
 
（1）重物A受到的浮力为多少？
（2）作用于绳端的拉力F是多少？
（3）若缓慢将重物A提升2m，拉力做的功是多少？
（4）若实际所用拉力为300N，此时该滑轮的效率是多少？

改革开放以来，我国人民的生活水平不断提高，汽车已成为多数人的代步工具。某品牌国产汽车以 $72\mathit{km}/h$ 的速度在平直公路上匀速行驶 $100\mathit{km}$ ，消耗了汽油 $6L$ ，汽车发动机功率为 $12\mathit{kW}$ ，已知：汽油的热值为 $q=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$ ，汽油的密度为 $\rho =0.7\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ 。求该汽车匀速行驶 $100\mathit{km}$ 过程中：

（1）消耗汽油的质量；

（2）发动机所做的功；

（3）发动机的效率（百分号前保留整数）。

小明做俯卧撑时（如图23所示），可将其视为一个杠杆，重心在O点。他将身体撑起时，地面对两脚尖的支持力为250N，两脚尖与地面的接触面积为60cm²，双手与地面的接触面积为300cm²。

⑴画出以B为支点时重力的力臂L。
⑵如果小明的两脚尖对地面的压强与双手对地面的压强之比为5∶2，地面对双手的支持力为多少？
⑶小明在1min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离都为0.36m，则他1min内克服重力所做的功为多少?

澎澎家新买了一个养生壶，它有高、中、低三个加热挡位，其内部简化电路如图所示，R₁、R₂都是加热电阻，且R₁＞R₂，养生壶的部分参数如表格所示。

额定容量	1L
额定电压	220V
高温挡功率	1000W
中温挡功率
低温挡功率	200W

（c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）、（ρ_水＝1.0×10³kg/m³）

求：（1）中温挡功率是多少？电阻R₂的阻值是多少？

（2）在标准大气压下，将1L水从20℃加热至沸腾，水吸收的热量是多少？

（3）将1L水从20℃加热至沸腾最少的时间是420s。此过程中养生壶的加热效率是多少？

某家用电热水壶有加热和保温两档，内部电路简化示意图如图甲所示，其中 $R_1$和 $R_2$均为阻值不变的发热电阻。某次使用该电热水壶烧水过程中，消耗的电功率随时间变化的图象如图乙所示。求：

（1）该电热水壶加热和保温时的电流之比；

（2）电阻 $R_2$的阻值；

（3）给 $1.2\mathit{kg}$的水加热，使水温从 ${20}^{°}\text{C}$升至 ${80}^{°}\text{C}$，热水壶的工作效率为 $90\%$，需要多长加热时间。

某团队在海拔3000多米高山上野营时，使用铁锅烧水，他们发现把体积为2L的水从10℃加热到85℃时，共消耗了5kg的干木柴，已知水的比热容为4.2×10³J/（kg.℃），干木柴的热值为1.2×10⁷J/kg）。求：
（1）干木柴完全燃烧放出的热量。
（2）水吸收的热量。
（3）铁锅烧水的的效率。
（4）他们也发现在高山上用铁锅煮马铃薯时，尽管锅里的水哗哗地沸腾了很长时间。马铃薯还是煮不软，为什么？

某家用电热水器铭牌上的部分参数如表所示。热水器注满水并加热，水温由20℃升高到80℃．求：

（1）水的质量是多少？（ρ_水＝1.0×10³kg/m³）

（2）水吸收的热量是多少？[水的比热容c_水＝4.2×10³J（kg•℃）]

（3）电热水器正常工作时，效率为84%，电热水器需要工作多少min才能使水温由20℃升高到80℃？

额定电压220V	电源频率50Hz
额定功率2000W	容量40L

如图所示，水平桌面上放置一圆柱形容器，其内底面积为 $200c{m}^2$，容器侧面称近底部的位置有一个由阀门 $K$控制的出水口，均匀物体 $A$是边长为 $10\mathit{cm}$的正方体，用不可伸长的轻质细线悬挂放入水中静止，此时物体 $A$有 $\frac{1}{5}$的体积露出水面，细线受到的拉力为 $12N$，容器中水深为 $18\mathit{cm}$。已知细线能承受的最大拉力为 $15N$，打开阀门 $K$，使水缓慢流出，当细线断裂时立即关闭阀门 $K$，关闭阀门 $K$时水流损失不计，细线断裂后物体 $A$下落过程中不翻转，物体 $A$不吸水。

（1）从细线断裂到物体 $A$下落到容器底部的过程中，求重力对物体 $A$所做的功。

（2）物体 $A$下落到容器底部稳定后，求水对容器底部的压强。

（3）阅读后解答：

当细线断裂后，物体 $A$所受重力与浮力将不平衡，物体 $A$所受重力与浮力之差称为物体 $A$所受的合外力 $F$（不计水对物体 $A$的阻力），由牛顿第二定律可知：所受的合外力会使物体产生运动的加速度 $a$，并且合外力与加速度之间关系式为： $F=\mathit{ma}$（式中的 $F$单位为 $N$， $a$的单位为 $m/s^2$， $m$为物体的质量，其单位为 $\mathit{kg})$

通过阅读以上材料，求物体 $A$从全部浸没于水面之下时至恰好沉到圆柱形容器底部的过程中加速度 $a$的大小。

工人用如图所示的滑轮组提升建材，工人的重力是700N，双脚与地面的接触面积是500cm²．他将540N的建材匀速提升了3m，滑轮组的机械效率是90%．试求：

（1）提升建材所做的有用功是多少？

（2）工人对绳子的拉力是多少？

（3）提升建材时，工人对地面的压强是多少？

如图是一种以柴油机为动力的抓斗起重机，其部分参数如表。求：

（1）起重机空载静止在水平地面上时，对地面的压强是2.4×10⁵Pa，它与地面的接触面积是多少？（取g＝10N/kg）

（2）将1.0×10⁴N的物料抓举到最大高度用时15s，起重机对物料做功的功率多大？

（3）起重机空载时以最大行驶功率行驶1h，消耗柴油多少kg？（取q_柴油＝4×10⁷J/kg）

空载质量	4.8t
最大抓举高度	6m
空载最大行驶功率	4×10^4W
柴油机效率	40%

如图所示是一款新型四轮沙滩卡丁车，其满载时的质量为 $600\mathit{kg}$，每个车轮与沙滩接触的面积为 $500c{m}^2$，卡丁车满载时在水平沙滩上匀速直线运动， $10\mathit{min}$行驶 $6\mathit{km}$，它的发动机功率恒为 $11.5\mathit{kW}$。

（1）当卡丁车满载并静止在水平沙滩上时，它对沙滩的压强为多少帕？

（2）此次行驶中卡丁车所受的阻力为多少牛？

（3）该卡丁车以汽油为燃料，若在这次行驶中消耗汽油 $0.6\mathit{kg}$，求该卡丁车汽油机的效率。 $\left(q_{\mathit{汽油}}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}\right)$

在一次测试中，某家用小汽车沿水平道路以72km/h的速度匀速行驶1.5h，消耗汽油6L．（g＝10N/kg，汽油的密度ρ＝0.7×10³kg/m³，汽油的热值q＝4.6×10⁷J/kg）

（1）若该车连同乘客总质量为1800kg，轮胎与地面接触的总面积为600cm²，则静止时汽车对水平路面的压强是多大？

（2）测试中，若平均阻力为500N，牵引力做功的功率是多大？

（3）在本次测试中，该车内燃机的效率是多大？（计算结果精确到1%）