初中物理能量解答题

某服务区水泵房每天需要将重为 $3\times {10}^{6}N$的水送到 $36m$高的蓄水池里。若用电动机带动一台效率为 $60\%$的水泵工作 $5h$来完成蓄水工作。问：

（1）水泵对这些水做了多少功？

（2）带动水泵的电动机的功率至少为多大？

如图所示是某款电热水壶及其铭牌的部份参数，当电热水壶正常工作时，求：

额定电压	$220V$
频率	$50\mathit{Hz}$
额定功率	$1000W$
容量	$1.5L$

（1）电热水壶的电阻；

（2）将一壶水从 ${25}^{°}\text{C}$加热到 ${100}^{°}\text{C}$时，水吸收的热量 $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$；

（3）若加热一壶水所需时间为 $10\mathit{min}$，电热水壶的热效率。

如图是一款新研发的机器人。若机器人重为 $15N$，与地面的接触面积是 $1\times {10}^{-3}{m}^2$，牵引力大小是 $10N$、机器人在水平地面上沿直线行走 $10m$，用时 $100s$。求：

（1）机器人行走的平均速度；

（2）机器人牵引力做的功；

（3）机器人静止时对水平面的压强。

若家用天然气的热值为 $4.2\times {10}^{7}J/m^3$，水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$。

（1）完全燃烧 $0.04m^3$天然气放出的热量是多少？

（2）若某新型天然气灶烧水的效率为 $40\%$，完全燃烧 $0.04m^3$天然气可使室温下 $5\mathit{kg}$的水温度升高多少？

如图所示，建筑工人用滑轮组在 $20s$的时间内将重为 $480N$的物体匀速提升 $5m$，所用的拉力为 $300N$．求这个过程中：

（1）工人做的有用功；

（2）拉力的功率；

（3）滑轮组的机械效率。

小强家买了一个自动电热水壶，其铭牌如下表，小强装了 $1L$ 的水，加热 $6\mathit{min}$ 后把水烧开，水壶自动断电。已知大气压为1个标准大气压，家庭电路电压为 $220V$ ，电热水壶的电阻不变，水的初温为 ${20}^{°}\text{C}$ ， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$ ， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ．求：

（1）这壶水吸收的热量；

（2）电热水壶的热效率；

（3）在用电高峰期，电路中的实际电压降为 $198V$ 时，电热水壶的实际功率。

自动电热水壶
型号	$\mathit{WL}100F$
电源	$220V50\mathit{Hz}$
额定功率	$1100W$
容量	$1L$

"创新"小组的同学们调查发现，雨雪天气里汽车后视镜会变模糊，影响行车安全。同学们设计了给后视镜除雾、除霜的加热电路。如图是加热电路原理图，电源电压 $100V$ ，加热电阻 $R_1$ 与 $R_2$ 阻值均为 $100\Omega$ ，电路低温挡除雾，高温挡除霜。同学们对电路进行模拟测试，开启除霜模式加热后视镜 $1\mathit{min}$ ，用温度传感器测得其温度升高了 $6^{°}\text{C}$ ．求：

（1）除霜模式下，电路中的电流；

（2）除霜模式下，电路的加热效率。 $[$ 查资料得：后视镜玻璃质量约 $0.5\mathit{kg}$ ，玻璃的比热容约 $0.8\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)]$

某物体在大小为20牛的水平拉力 $F$ 作用下，沿拉力方向做匀速直线运动，其 $s-t$ 图象如图所示，求：

（1）该物体的速度 $v$

（2）水平拉力 $F$ 在6秒内做的功 $W$

2018年3月4日凌晨，伯明世界室内田径锦标赛男子60米的决赛中。中国飞人苏炳添以6秒42的成绩打破亚洲纪录揣得银牌，创造了亚洲短跑选手在世界大赛中的最好成绩。

（1）苏炳添在比赛过程中受到的平均阻力与平均速度的关系满足 ${\mathit{F}}_{\mathbf{阻}}\mathbf{=}\mathit{kv}$ ．若 $\mathit{k}\mathbf{=}\mathbf{15}\mathit{N}\mathbf{/}\mathbf{(}\mathit{m}\mathbf{·}{\mathit{s}}^{\mathbf{-}\mathbf{1}}\mathbf{)}$ ，求比赛全程苏炳添的平均速度和克服阻力所做的功（计算结果保留到小数点后一位）。

（2）如果苏炳添的质量是 $\mathbf{70}\mathit{kg}$ ，每只的面积为 $\mathbf{200}\mathit{c}{\mathit{m}}^{\mathbf{2}}$ ．求：苏炳添站在奖台上对台面的压强 $\mathbf{(}\mathit{g}$ 取 $\mathbf{10}\mathit{N}\mathbf{/}\mathit{kg}\mathbf{)}$ 。

（3）如图是苏炳添冲刺的瞬间。请你用所学的物理知识解释苏炳冲到终点时还要继续向前跑一段距离的原因。

小红和爸爸散步时，看见小区内的一种健身器械坐拉器，如图甲所示，为了对它进行研究，小红简化了它的结构，画出了它的模型图，如图乙所示。她发现坐在坐拉器座椅上的人，用力向下拉动手柄A时，操作杆AB会绕着转轴O转动，连杆BD拉动杆OC绕转轴0转动，将座椅向上抬起，（g取10N/kg）

（1）小红让爸爸静止坐在坐拉器的座椅上，小红竖直向下拉动手柄，将爸爸抬起经过测量，手柄竖直向下移动30cm，座椅竖直升高9cm，用时5s

①小红利用坐拉器抬起爸爸时，以下说法正确的是 　　

A．可以省功

B．一定定费力

C．爸爸越重，坐拉器的机械效率越高

D．爸爸被抬得越高，坐拉器的机械效率越高

②若爸爸的质量为60kg，利用坐拉器抬起爸爸的机械效率为90%，则小红抬起爸爸所做功的功率为多少？

（2）小红想通过图乙的模型，估算自己坐在坐拉器上抬起自己的拉力。图乙中OA：OB＝6：1，O′C：O'D＝2：1，此时AB杆处于水平位置，BD杆垂直于杆AB和O′C，BD杆对AB和OC杆的拉力均沿着BD，且大小相等。若手臂对手柄A的拉力方向和人的重力方向视作同一直线，物体间相互作用力的大小相等、方向相反，忽略坐拉器的自重、转动时的摩擦和座椅的尺度，若小红的质量为40kg，则此时小红让自己保持图乙的状态，需要对手柄A施加竖直向下的拉力为多大？

电动汽车因其节能、环保而受到人们的青睐。某品牌电动汽车，驾驶员与车的总质量为1.6t，车静止时轮胎与地面接触的总面积为0.08m ²．汽车在平直公路上以10m/s的速度匀速行驶20min，此时驱动电机的输入电压为300V，电流为60A，汽车所受阻力为驾驶员与车总重力的0.1倍，g取10N/kg。求电动汽车：

（1）静止在水平地面上对地面的压强。

（2）匀速行驶过程中驱动电机消耗的电能。

（3）匀速行驶过程中牵引力的大小。

（4）匀速行驶过程中牵引力所做的功。

起重机在 $10s$ 内将重为 $2000N$ 的石头沿竖直方向匀速提升 $0.5m$ 。

求：（1）起重机对石头做的功。

（2）起重机提升石头的功率。

如图所示是某餐厅出现的一款服务机器人，它是一种新型的能电器。请回答以下问题：

（1）机器人不工作时在水平地面上静止，其受到 　 　力和 　　力的作用，二者的关系为一对 　　；

（2）机器人送餐时，总质量为 ，它与水平地面接触的总面积为 ，则它对地面的压强是多少？ 取

（3）送餐过程中，机器人在 内沿直线匀速移动了 ，若它在运动过程中所受阻力为 ，则驱动力对它所做的功及功率分别是多大？

某家用轿车，重为 $1.5\times {10}^{4}N$ ，当车以 $72\mathit{km}/h$ 的速度匀速直线行驶了 $0.5h$ ，消耗汽油 $3\mathit{kg}$ ，期间受到的阻力为车重的0.08倍。已知汽油的热值为 $4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$ 。在此过程中，求：

（1）车通过的路程；

（2）牵引力做功的功率；

（3）汽车发动机的效率。