初中物理功的计算试题

在一次沿竖直杆滑降训练中，消防员从 $5m$高处滑到离地面 $20\mathit{cm}$处悬停，先后经历了 $a$、 $b$、 $c$、 $d$四个阶段（每个阶段经历的时间相同）。整个训练过程，速度随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．消防员的重力在 $b$阶段做功最多

B．只有 $b$阶段，消防员处于平衡状态

C．消防员四个阶段都在克服摩擦力做功

D． $a$阶段，滑竿受到的摩擦力小于消防员的重力

一电动抽水机10秒内把 $100\mathit{kg}$的水抽到 $10m$高的水池中，则抽水机至少对水做功　 $1\times {10}^4$　 $J$，在抽水的过程中，若抽水机共消耗的电能是 $1.25\times {10}^{4}J$，则抽水机的效率是　　 $(g=10N/\mathit{kg})$

利用叉车运送货物，已知货物质量为 $500\mathit{kg}$、底面积为 $5m^2$，货物与叉车水平叉臂的接触面积为 $0.8m^2$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。

（1）叉车托着货物匀速水平移动，求货物对叉车水平叉臂的压强；

（2）叉车在 $20s$内将货物匀速举高 $1.8m$，求叉车支持力对货物做功的功率。

某建筑工地上，一台起重机 $10s$内将重 $1.5\times {10}^{4}N$的物体匀速提升 $3m$。起重机吊臂上的滑轮组如图所示，滑轮组的机械效率为 $75\%$．下列分析正确的是 $($　　 $)$

A．拉力 $F$的大小为 $7.5\times {10}^{3}N$B．有用功的大小为 $4.5\times {10}^{4}J$

C．额外功的大小为 $1.5\times {10}^{4}J$D．拉力 $F$的功率为 $6.0\times {10}^{3}W$

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。

2020年5月3日，央视新闻《以青春的名义》栏目播出《孔德庆：从月球到火星的守望》，孔德庆是一位从临沂走出来的太空守望者，为了接收来自火星探测器的微弱信号，他和同事们进行了 $70m$天线建设。如图所示，天线反射体质量为 $4.5\times {10}^5\mathit{kg}$，它的重力为　      　 $N$；吊装反射体时用到滑轮组，其中能改变拉力方向的是　    　滑轮；若吊装机械在 $10\mathit{min}$内将反射体匀速提升了 $6m$，则吊装机械对反射体做功　     　 $J$，做功的功率为　      　 $W(g$取 $10N/\mathit{kg})$。

如图是某科技小组设计的在岸边打捞水中金属块的装置示意图，每个滑轮重为 $100N$，均匀实心金属块的密度为 $8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，金属块的质量为 $80\mathit{kg}$。绳重和摩擦、滑轮与轴的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计，金属块一直匀速上升。（水的密度 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）在金属块还未露出水面时，求此时金属块所受到的浮力；

（2）在金属块未露出水面时，求人的拉力 $F$；

（3）金属块在水中匀速上升 $2m$，且金属块未露出水面时，求人的拉力所做的功。

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。

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。 $\left(q_{\mathit{汽油}}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}\right)$

塔吊是一种常见的起重设备，图是塔吊的示意图。电动起重机在 $2\mathit{min}$内将质量为 $3t$的物体匀速提升 $30m$高，又用 $1\mathit{min}$使物体在水平方向平移 $15m$。 $(g$取 $10N/\mathit{kg})$求：

（1）吊物体的钢丝绳 $3\mathit{min}$内对物体所做的功；

（2）吊物体的钢丝绳 $3\mathit{min}$内对物体所做功的功率；

（3）若电动机提升物体时的效率为 $90\%$，平移物体时的功率为 $2\mathit{kW}$，求电动机 $3\mathit{min}$内消耗的电能。

如图，用滑轮组把 $80N$的物体匀速提升 $1m$，所用时间为 $10s$，拉力 $F$为 $50N$不计绳重和摩擦，则在这一过程中做的有用功是　     　 $J$，拉力 $F$的功率为　    　 $W$。

如图所示，甲、乙两套装置所用的滑轮质量相等。用它们分别将相同质量的重物匀速竖直提升，在相等时间内绳端 $A$、 $B$移动相同的距离（忽略绳重和摩擦），在此过程中，下列选项正确的是 $($　　 $)$

A．两重物上升的速度相等B．两滑轮组绳端的拉力相等

C．甲滑轮组的总功比乙少D．两滑轮组的机械效率相等

如图所示，重 $800N$的物体，在 $100N$水平拉力 $F$的作用下，以 $0.1m/s$的速度沿水平地面向左匀速直线运动了 $20s$，滑轮组的机械效率为 $60\%$．在此过程中，下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．拉力 $F$做的功为 $400J$

B．物体与地面间的滑动摩擦力为 $180N$

C．额外功的功率为 $12W$

D．若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低

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。

妈妈与小明进行爬山比赛，他们选择的起点、路径和终点都相同，全程设为匀速运动，妈妈的体重是小明的2倍，妈妈所用的时间是小明的3倍，若妈妈克服自身重力做功为 $W_1$、功率为 $P_1$，小明克服自身重力做功为 $W_2$、功率为 $P_2$，则下列关系正确的是 $($　　 $)$

A． $W_1:W_2=2:1$     $P_1:P_2=6:1$B． $W_1:W_2=2:3$     $P_1:P_2=2:1$

C． $W_1:W_2=2:1$     $P_1:P_2=3:2$D． $W_1:W_2=2:1$     $P_1:P_2=2:3$