初中物理能量计算题

甲表示某种型号货车的部分参数，一次，该车在一段平直公路上以额定功率匀速行驶，遇到车速监控检测点，检测点的距离传感器从向车发出超声波信号到接收到信号共用了0.8s；在连接距离传感器的计算屏幕上显示该车运动的v﹣t图象如图乙所示，求：（超声波在空气中传播速度340m/s）

（1）超声波信号遇到该车时，该车矩监控检测点距离多远？

（2）在该车以额定功率匀速行驶300m时，发动机牵引力做的功多大？

（3）当该车空载静止在水平地面上时，对地面的压强多大？

货车质量/kg	3×10^3
发动机额定功率kW	150
轮胎与地面总接触面积/m^2	0.15

国家提倡节能减排，各地“煤改气”正在积极进行，某同学计算他家天然气烧水的热效率，将 $2\mathit{kg}$的水倒入烧水壶中，并测出水温为 ${20}^{°}\text{C}$，在一个标准大气压下，把水刚加热到 ${100}^{°}\text{C}$时，测出消耗天然气 $0.048m^3$，已知水的比热容 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)$，天然气热值约为 $q=4.0\times {10}^{7}J/m^3$。

求：（1）将这些水烧开，需吸收多少热量；

（2）在这种情况下，燃烧的天然气放出了多少热量；

（3）他家天然气灶的效率。

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？

某家庭用的燃气热水器，将20kg的水从10℃加热到60℃，完全燃烧了0.21m³的煤气。已知水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），煤气的热值为4×10⁷J/m³．试求：

（1）煤气完全燃烧放出的热量是多少？

（2）水吸收的热量是多少？

（3）该热水器烧水的效率是多少？

如图所示，工人准备用一根最多能承受 $400N$力的绳子（若超过绳子将断裂）绕成的滑轮组先后打捞水中材料相同、体积不同的实心物体 $A$和 $B$．完全露出水面的物体 $A$被此装置匀速提起时绳子达到最大拉力。已知动滑轮的质量为 $20\mathit{kg}$（绳的质量、绳与滑轮的摩擦、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计，连接动滑轮与物体间的钢绳

不会断裂， $g=10N/\mathit{kg})$。求：

（1）物体 $A$完全露出水面后以 $0.5m/s$的速度匀速上升时，物体 $A$的重力和工人拉力的功率分别是多少。

（2）在物体 $A$浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率为 $75\%$，物体 $A$的密度是多少。

（3）若用该滑轮组打捞体积为 $50d{m}^3$的物体 $B$时，物体 $B$最多露出多少体积时绳子将断裂。

骨胳、肌肉和关节构成了人体的运动系统，最基本的运动都是肌肉牵引骨胳绕关节转动产生的，其模型就是杠杆。如图所示是踮脚时的示意图，人体的重力为阻力，小腿肌肉施加的拉力为动力。重 $600N$的小明在 $1\mathit{min}$内完成50个双脚同时踮起动作，每次踮脚过程中脚跟离开地面的高度是 $9\mathit{cm}$。求：

（1）小腿肌肉对每只脚的拉力；

（2）小明踮脚过程中克服重力做功的功率。

建设社会主义新农村的惠民政策彰显价值关怀，小强家喜迁新居。他家新购买了一台电热水器，其铭牌参数如图甲所示。待电热水器安装完毕注满水后，他关闭了家里的其他用电设备，只让电热水器工作，观察到家里的电能表如图乙所示的转盘10min转了210转，电热水器中的水从20℃加热到25℃．请你结合所学的物理知识帮助他解决以下问题。[g取10N/kg，ρ_水＝1.0×10³kg/m³，c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）]

（1）电热水器中的水从20℃加热到25℃所吸收的热量。

（2）该电热水器的电阻和工作时的实际功率。

（3）该电热水器的加热效率。

如图所示是市场上一种电热饮水机的简化电路图，S是温控开关，R₂是调节电阻，其阻值为88Ω，R₁是供加热的电阻丝，饮水机的铭牌如表所示。[已知c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）]求：

（1）若饮水机正常工作的加热效率为80%，现将质量为5kg，初温为20℃的水在一标准大气压下烧开需要吸收的热量是多少？需加热多长时间？（计算结果保留整数）

（2）当饮水机处于保温状态时，R₁的功率是多少？

型号	YSJ﹣66
额定电压	220V
加热功率	2200W
水箱容积	5L

如图所示是一种常见的封闭电热水袋，其性能参数如表中所示。已知电热水袋加热效率为 $80\%$，水的比热容 $c=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，水的密度 $\rho =1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．将袋内 ${20}^{°}\text{C}$的水加热到自动断电，求：

（1）袋内水吸收的热量。

（2）需要的加热时间。

额定电压	额定加热功率
$220V$	$400W$
袋内充水	自动断电温度
$1.0L$	${60}^{°}\text{C}$

如图所示是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图。已知井深10米，物体重G＝5.4×10³N，汽车重G_车＝3×10⁴N，汽车匀速直线行驶拉绳子的力F＝2×10³N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍，求：

（1）将物体从井底匀速直线拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力做了多少功？

（2）滑轮组的机械效率为多少？

（3）若汽车匀速直线运动的速度为2.4m/s，汽车牵引力的功率为多少？

如图所示，是起重机吊臂上滑轮组的示意图。用该滑轮组将一些规格相同的石板匀速提升到2m高的平台上，若每块石板的重力均为1.2×10⁴N．当滑轮组一次提升一块石板时，钢丝绳的拉力F的功率为3000W，此时滑轮组的机械效率为80%，不计摩擦和钢丝绳的重力，求：

（1）在此过程中，石板匀速上升时的速度是多少？

（2）若该滑轮组一次匀速提升两块石板到同一平台上，则此时钢丝绳的拉力F是多少？

某校为改善学生生活条件，给学生宿舍安装了100台某品牌速热式电热水器，该电热水器铭牌标明：加热功率 $4400W$ ，保温功率 $100W$ ，水箱容积 $25L$ ；内部结构如图甲所示， $R_1$ 、 $R_2$ 是水箱中加热盘内的电热丝。水箱放满水后闭合开关 $S_1$ 开始加热，当水温升高到 ${40}^{°}\text{C}$ 时，温控开关 $S_2$ 自动切换到保温状态。同学们为弄清楚该电热水器性能，做了以下探究，请你帮助完成：

（1） $R_2$ 的阻值多大？

（2）如果每台每天平均保温 $20h$ ，这100台电热水器在额定电压下每天因保温要浪费多少 $\mathit{kW}\cdot h$ 的电能？

（3）善于观察的张林发现，当他们寝室只有热水器工作时，将一箱冷水加热 $1\mathit{min}$ ，热水器显示屏显示水温由 ${20}^{°}\text{C}$ 上升到 ${22}^{°}\text{C}$ ，同时本寝室的电能表（如图乙）指示灯闪烁了80次，则该电热水器的效率多大？ $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$ ，不考虑电阻随温度变化）

国产某品牌 $\mathit{SUV}$汽车，质量为 $1.8t$，四个轮胎的着地面积是 $0.06m^2$，在水平公路上，以 $72\mathit{km}/h$的速度匀速行驶 $100\mathit{km}$，发动机的功率恒定为 $30\mathit{kW}$。求： $(g$取 $10N/\mathit{kg}$， $q=4.5\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

（1）该车静止在水平地面上时对地面的压强；

（2）该车匀速行驶时的牵引力和行驶 $100\mathit{km}$牵引力做的功；

（3）若汽油完全燃烧释放的内能全部转化为车的机械能，该车行驶 $100\mathit{km}$需要汽油多少千克。（结果保留一位小数）

“绿水青山就是金山银山”，为了保护环境，我国大力发展电动汽车车替代传统燃油汽车。表中是某种电动汽车的部分参数，假设车上只有司机一人，质量为 $60\mathit{kg}$，汽车匀速行驶时所受阻力为总重力的0.04倍，电动汽车充满电后以节电模式匀速行驶 $20\mathit{km}$，电池剩余容量为 $38\mathit{kW}·h$． $(g=10N/\mathit{kg})$

空车质量	$1380\mathit{kg}$
轮胎与地面总接触面积	$320c{m}^2$
电池容量	$42\mathit{kW}·h$
最高时速	$120\mathit{km}/h$
最大功率	$100\mathit{kW}$
最大续航里程	$260\mathit{km}$

求：（1）电动汽车对水平地面的压强

（2）电动汽车匀速行驶 $20\mathit{km}$，牵引力所做的功

（3）电动汽车电能转化为机械能的转化效率

如图所示，工人用滑轮组提升重为 $400N$的货物所用拉力恒为 $240N$，货物被匀速提升 $10m$。求

（1）工人做的功

（2）滑轮组的机械效率