初中物理功的计算实验题

欧佩克组织和英美等西方国家原油数量单位通常用“桶”来表示，中国及俄罗斯等国家则常用“吨”作为原油数量单位。通过网络查询可知：不同油田的原油密度不同，1桶 $=158.98$升。

（1）若原油密度为 $0.8\times {10}^3$千克 $/$米 ${}^3$，取1桶 $=159$升，则1桶原油的质量为多少千克？ $(1$升 $={10}^{-3}$米 ${}^3)$

（2）将1吨原油竖直匀速提升20米，需要对油做的功是多少焦耳 $(g=10N/\mathit{kg})$

节能减排，绿色环保，新能源汽车成为未来汽车发展的方向。某种型号纯电动汽车的部分参数如表：

空车质量	$1380\mathit{kg}$	最大功率	$100\mathit{kW}$
轮胎与地面总接触面积	$0.032m^2$	最高时速	$120\mathit{km}/h$
电池容量	$42\mathit{kW}·h$	最大续行里程	$260\mathit{km}$

假如汽车上只有司机一人，质量为 $60\mathit{kg}$，汽车以 $60\mathit{km}/h$的速度匀速行驶 $36\mathit{km}$，耗电 $9\mathit{kW}·h$，汽车所受的阻力为汽车总重的0.05倍。 $g=10N/\mathit{kg}$，试问：

（1）电动机的工作原理是　              　（选填“电流的磁效应”、“磁场对电流的作用”）电动汽车前进和倒退是通过改变　          　来改变电动机的转动方向的。

（2）电动汽车对水平地面的压强是多少？

（3）电动汽车牵引力所做的功是多大？

（4）电动汽车电能转化为机械能的效率是多大？

小洋和同学们通过暑期的勤工俭学为残疾人老王买了一辆电动轮椅。为了帮助老王正确使用，小洋研究了说明书，电动轮椅的原理简图如图所示。他了解到，操纵杆可操纵双刀双掷开关 $S$以及滑动变阻器 $R_1$的滑片 $P$．前推操纵杆时轮椅慢慢前进，继续前推操纵杆时轮椅快速前进；后拉操纵杆时轮椅慢慢后退。蓄电池的电压 $U=24V$（保持不变）， $R_2$为定值电阻。

（1）原理图中双刀双掷开关 $S$中间的连接物（深色部分）为　　（选填“导体”或“绝缘体” $)$；

（2）从原理图和以上描述可知，当开关接到　　、　　两个接线柱时，轮椅前进。若轮椅以 $3m/s$的速度匀速前进了 $8s$，此过程中轮椅受到的平均阻力为 $5N$，电池的输出功率为 $25W$，求此过程中轮椅工作的效率；

（3）当轮椅后退时电动机的功率是 $7W$，此时电流表示数为 $0.5A$，求 $R_2$的阻值。

重15000牛的小汽车受到发动机800牛的牵引力作用，在水平地面上做匀速直线运动，其路程随时间变化如图所示。求：

（1）小汽车速度。

（2）10秒内重力对小汽车做的功。

（3）10秒内发动机对小汽车做的功和发动机的功率。

某城市正在大力发展包括无人机在内的高新技术产业。快递行业的一些公司积极尝试无人机送货，如图所示。一架无人机载着货物沿竖直方向匀速上升 $5m$，该货物质量为 $3.6\mathit{kg}$。求： $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）货物所受的重力为多少？

（2）提升过程中对货物所做的功为多少？

暑假假期，小东全家驾车从乌鲁木齐到喀纳斯游玩，出发前，爱学习的小东收集了相关数据，整理成下表，请你根据表中数据完成相关计算。

轿车质量 $\left(\mathit{kg}\right)$	1500
车轮与地面接触总面积 $\left(m^2\right)$	0.15
乌鲁木齐到喀纳斯距离 $\left(\mathit{km}\right)$	720
预设行车速度 $(\mathit{km}/h)$	90
匀速行驶时受到的阻力 $\left(N\right)$	2000

（1）轿车静止时对水平地面的压强 $(g$取 $10N/\mathit{kg})$；

（2）若轿车匀速行驶，求驶完全程牵引力所做的功；

如图是一种可以自由飞行、悬停的无人相机。如表为该相机的部分参数，请回答下列问题：

质量	0.24千克	机翼外壳材料	碳纤维
额定功律	40瓦	额定电压	5伏

（1）已知该相机镜头的焦距为 $f$，在正常拍射时，镜头与被拍摄物体间的距离 $u$应满足　　（选填“ $u>2f$”、“ $f<u<2f$” $)$

（2）该相机在一定时间内升离了50米，计算该相机在此过程中克服自身重力做的功。

（3）计算该相机正常工作时的电流。

如图是浙江大学机器人研究团队研发的名为“绝影”的四足机器狗，它能稳健地爬陡坡，它的出现，让我国四足机器人技术达到国际一流水平。机器狗质量为70千克，每只脚与地面接触面积为50平方厘米。

（1）以行走的机器狗为参照物，旁边的台阶是　　（选填“静止”或“运动” $)$的。

（2）机器狗行走时（两脚着地），它对地面的压强为多少帕？

（3）机器狗爬上3米高的陡坡时，克服自身重力做功为多少焦？

小宇骑车时发现，不踩踏脚板，车也能滑行一段距离，他在不同的路面上多次尝试后猜想：车滑行的距离可能与路面的粗糙程度和速度有关。为探究其中的奥秘，他在水平桌面上搭成一斜面，用小球做实验，并用毛巾、棉布、木板等改变水平桌面的粗糙程度。

（1）为了探究小球在水平面上的滑行距离与速度的关系：小宇应先后三次将小球从斜面的          （选填：“同一”或“不同”）高度处释放，比较小球在        （选填：“同一”或“不同”）粗糙面上滑行的路程。
（2）为探究小球滑行距离与水平面粗糙程度的关系：小宇应先后三次将小球从斜面上的          （选填：“同一”或“不同”）高度处释放；小宇认为，通过进一步推理可以得出结论：运动的物体如果不受阻力作用，物体将                      。
（3）在上述（2）的三次实验中，若小球克服毛巾的摩擦力做的功为W₁，小球克服木板的摩擦力做的功为W₂，则W₁         （选填：“大于”、“ 等于”或“ 小于”）W₂。
（4）为了模拟研究汽车超速带来的安全隐患，李斌同学设计了如图乙所示的探究实验：将A、B两个小球先后从同一装置，高分别为h_A、h_B的位置滚下（m_A＜m_B，h_A＞h_B），推动小木块运动一段距离后静止。同组的小红认为他这样设计实验得出的结论有问题，理由是：                            。

阅读图文，回答问题。
这是一个著名物理学家发现一个伟大定律的实验装置!仔细观察后回答：

（1）如图，装置中的两个配重重力不等，释放后大配重下降，小配重上升；通过反复对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热量计中水的温度________（填变化情况），原因是：________________________，实现的能量转化是：________________________。
（2）科学家某次实验测得数据如下：小配重重力G_小＝100N，大配重重力G_大＝520N，每升降一次配重各自移动的距离h＝1m，热量计中水的质量m＝500g，升降次数与水温变化的关系为：

升降次数	1	2	3	4	5	6
温度变化／℃	0.2	0.39	0.59	0.78	0.98	1.18

通过分析数据，科学家得出了结论：在上述现象中能量是守恒的!请你帮他补出计算、判断过程（只需分析一次实验）：
（3）知道吗？这个著名物理学家叫焦耳!这个伟大的定律叫能量守恒!刚才你所经历的正是这个伟大工作的一个缩影。请就此谈一点你的感受。

如图所示，用F=20N的水平拉力拉着边长l=10cm的正方体铁块在水平地面上做匀速直线运动，在t=10s内运动了s=46cm的路程，[c_铁=0.46×10³J/（kg•℃） ρ_铁=7.9×10³kg/m³]求
（1）水平拉力F做的功W是多少？
（2）水平拉力F做功的功率P是多少？
（3）此过程有等于水平拉力做的功的内能产生，其中的79%被铁块吸收，铁块将升高多少温度？

图为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。

（1）发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将        能转化为         能。
（2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如右表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（既冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。
①该发动机在1 s内做功       J，单缸排量V=        L。
②在每个做功冲程里，发动机做功W=         J。
（3）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W = p V，式中 p表示燃气对活塞的压强，则 p=         Pa。（1 L=10^-3 m³）

甲、乙两人分别用不同的方法把重100N的物体A从地面匀速提到三楼
（1）甲用图1所示的方法，直接用绳把物体提到三楼，判断该过程绳对物体A的拉力F是否做功时，有两种分析如下表，若分析正确，在表中同一行的空格画“√”

分析一		物体在力F的方向上移动了距离，所以拉力F对物体做了功
分析二	物体匀速上升，其动能不变，重力势能增加	能量的转化可以通过做功的过程来实现．因为物体的机械能增加了，所以拉力F对物体做了功

                                                                          
（2）甲用20s把物体由M提到N，他对物体做功的功率多大？
（3）乙用图2所示的方法，通过滑轮把物体提到二楼，滑轮重10N，
有人计算乙做的总功过程如下：
W = F_乙S                      ①
            ②
S = 6m                             ③
联立①②③求出W，请指出以上计算过程中的错误之处．          图2
（4）图2中，若要将150N的物体从地面匀速提到三楼，求此时的机械效率（不计绳重及摩擦）．
(5) 你认为提高滑轮组的机械效率有哪些办法？至少说两种．