初中物理功的计算试题

如图所示，小吉用 $200N$的拉力，在 $4s$内将重 $500N$的物体匀速提高 $2m$。不计绳重及摩擦，下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．动滑轮重为 $100N$B．滑轮组的机械效率为 $62.5\%$

C．拉力做功为 $1000J$D．拉力的功率为 $300W$

如图，在斜面上将一个重为 $15N$的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力 $F=6N$，斜面长 $s=1.2m$、斜面高 $h=0.3m$。下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．克服物体重力做功 $7.2J$B．额外功为 $1.8J$

C．物体受到的摩擦力为 $2.25N$D．斜面的机械效率为 $37.5\%$

“中国速度” $--$建设者们仅用十天就建成武汉“火神山”医院，为战胜疫情提供了强有力保障。建造医院所用的某厢式板房，其重力是 $1.5\times {10}^{4}N$，放在水平地面上，与地面的接触面积是 $20m^2$．如图所示的起重机滑轮组， $10s$内将该厢式板房匀速提高了 $4m$。在此过程中，钢丝绳自由端的拉力功率是 $7.2\times {10}^{3}W$．试求：

（1）起吊前厢式板房对地面的压强是多少？

（2）钢丝绳自由端的拉力做功是多少？

（3）钢丝绳自由端的拉力是多少？

某旅行车满载时总质量为 $8t$，车轮与地面接触的总面积为 $0.4m^2$．求：

（1）旅行车满载静止在水平地面上，对地面的压强是多少？

（2）如果在某路段，旅行车牵引力的功率恒定为 $72\mathit{kW}$，当它以 $108\mathit{km}/h$的速度匀速行驶时，受到的阻力是多少？

（3）2020年的年底，朝阳至北京的高铁将开通，该段铁路线长约 $450\mathit{km}$，若高铁列车全程以 $360\mathit{km}/h$的最高设计速度行驶时，受到的阻力为 $1.4\times {10}^{5}N$，则列车从朝阳到北京需要多少小时？列车要克服阻力做多少功？

小鹏家购买了一箱重 $960N$的装修材料，工人用如图所示的滑轮组将装修材料匀速提高 $9m$，用时 $3\mathit{min}$，若滑轮组的机械效率为 $80\%$（不计箱子重、绳重和摩擦）。小鹏计算的下列物理量正确的是 $($　　 $)$

A．绳子自由端移动的速度为 $0.05m/s$

B．做的有用功为 $8640J$

C．拉力为 $240N$

D．拉力的功率为 $48W$

足够长的光滑水平面上，有10个相同的小球沿着直线等间隔均匀分布，总长度为 $l$，并以相同的速度 $v_0$向右运动。如图甲所示，在小球的正前方有一“加速带” $\mathit{AB}$，当小球从左端 $A$进入加速带后在水平恒力作用下被加速，直至从右端 $B$离开，小球经过加速带前后速度的变化情况如图乙所示，已知1号球刚从 $B$端离开时，4号球刚好从 $A$端进入，不考虑球的大小，请解答下列问题。（结果用已知物理量的字母表示）

（1）小球在加速带上运动的时间 $T=$　　。

（2）最终10个小球分布的总长度 $L=$　　。

（3）已知小球在加速带上运动的平均速度为 $2v_0$，所受水平恒力为 $F$，试求加速带对10个小球做功的总功率 $P$。

如图是小孩通过竖直吸管喝饮料的情景，忽略杯中液面的变化，当管内液面被缓慢吸起并上升 $h$时，吸管内、外的气压差为　　。小孩至少需要做功　　。已知饮料的密度为 $\rho$，吸管的横截面积为 $S$， $g$为已知常量。

如图，一顾客用一水平恒力 $F$将购物车从粗糙斜坡的底端匀速推上顶端，斜坡长 $s$，高 $h$，购物车（含车上物品）重 $G$，在这过程中，水平推力做的功为 $($　　 $)$

A．0B． $\mathit{Fs}$C． $\mathit{Gh}$D． $F\sqrt{s^2-h^2}$

如图，用滑轮组提升重物时，重 $400N$的重物在 $10s$内匀速上升了 $1m$。已知拉绳子的力 $F$为 $250N$，则提升重物的过程中 $($　　 $)$

A．绳子自由端下降速度为 $0.3m/s$

B．动滑轮的重力为 $100N$

C．拉力 $F$的功率是 $40W$

D．滑轮组的机械效率是 $80\%$

天然水流蕴藏着巨大的能量，是人类可以利用的重要能源之一。兴建水电站可以把天然水流蕴藏着的巨大能量转换成电能，是水能利用的主要形式。有一处水利工程，在河流上修建了 $115m$高的拦河大坝，如图所示。年平均水流总量为 $3\times {10}^{10}{m}^3$．该水利工程的主要任务包括防洪、发电和航运，在发电方面，年平均发电总量为 $6\times {10}^9\mathit{kW}·h$．现安装水轮发电机20台，每台水轮发电机装机容量（即发电功率）为 $9.26\times {10}^4\mathit{kW}$．（水的密度为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$求：

（1）年平均水流总量所受的重力；

（2）若上、下游水位差为 $100m$，年平均水流总量做的总功及转化为电能的效率；

（3）若每台发电机平均年发电时间为180天，则平均每天约有多少台发电机在工作。

图甲是我国首艘国产航母 $-001A$型航空母舰，它属于中型常规动力航母。该航母满载时的总质量为 $7\times {10}^{4}t$，航母上配置了滑跃式起飞的歼 $-15$舰载机，每架舰载机的质量为 $30t$，舰载机与航母甲板的总接触面积为 $6000c{m}^2$．2018年5月13日该航母再次下水进行试航，航母在 $10\mathit{min}$内航行了 $6\mathit{km}$。如图乙所示是该航母试航过程中牵引力 $F$与航行速度 $\nu$的关系图象。 $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

试计算：

（1）航母试航时的平均速度是多少？

（2）航母满载时排开水的体积是多少？

（3）每架舰载机对航母甲板的压强是多少？

（4）试航过程中，航母的牵引力所做的功是多少？

质量为 $60\mathit{kg}$的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼。已知工人在 $1\mathit{min}$内将货物匀速提高 $6m$，作用在钢绳的拉力为 $400N$，滑轮组的机械效率随货物重力的变化如图乙所示（机械中摩擦和绳重均不计）。下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．作用在钢绳上的拉力的功率为 $400W$

B．动滑轮的重力为 $200N$

C．人对绳子的最大拉力为 $1000N$

D．该滑轮组的最大机械效率为 $83.3\%$

如图，用 $300N$的力将重为 $500N$的物体在 $10s$内匀速提升 $2m$，不计绳重和摩擦，在此过程中 $($　　 $)$

A．绳子自由端移动的距离为 $6m$B．动滑轮重 $100N$

C．拉力做功的功率为 $100W$D．滑轮组的机械效率为 $60\%$

如图所示，叉车把质量为 $2t$的重物从地面匀速竖直提升 $1.5m$，用时 $7.5s$。叉车消耗柴油 $5g$，若柴油完全燃烧（柴油热值为 $4.3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$。求：

（1）提升过程中重物上升的速度；

（2）叉车提升重物过程中做的有用功；

（3）叉车提升重物过程中的效率。

我国自主研制的第三代常规动力潜艇具备先进的通讯设备、武器、导航等系统和隐蔽性强，噪声低、安全可靠等优异性能，主要技术参数如下表（海水的密度近似为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$。求：

排水量	水上 $2250t$，水下 $3000t$	最大潜水深度	$300m$
最大航速	水上 $30\mathit{km}/h$，水下 $36\mathit{km}/h$	最大输出功率（水下）	$3000\mathit{kW}$

（1）潜艇在水上航行时受到的浮力是多少？在水下行驶时排开水的体积是多少？

（2）潜艇由水下某位置下潜到最大潜水深度处，潜艇上一个面积是 $400c{m}^2$的观察口受到海水的压力增大了 $4\times {10}^{4}N$，则潜艇原来位置的深度是多少？

（3）潜艇在水下以最大输出功率匀速行驶 $1h$，发动机输出的能量是多少？若发动机以最大输出功率工作时螺旋桨推进器效率为 $80\%$，潜艇以最大航速匀速行驶时受到水的平均阻力 $f$是多少？