初中物理机械能计算题

陆羽公园矗立着由汉白玉制成的“茶圣”陆羽的雕像，其质量为5.4t，吊装时用如图所示的滑轮组将雕像匀速吊上3m的高台。已知提升雕像时，拉力F的功率为6×10³W，绳子自由端移动速度为0.3m/s。（g＝10N/kg）求：

（1）滑轮组将雕像吊上3m高台需要的时间t为多少秒？

（2）滑轮组对雕像做的有用功是多少？

（3）提升雕像的过程中滑轮组的机械效率是多少？

如图甲是坐落在荆州城外关公文化园的关公圣像，该像是全球最重的关公青铜雕像。他手中的青龙偃月刀，质量为136吨，需三台吊车分段吊起，精确操控才能完成吊装。图乙为其中一台吊车的滑轮组示意图。若刀的一部分质量为27吨，现将它以0.2m/s的速度匀速吊起5m高，其中克服钢绳重力和摩擦力做功为1.4×10⁵J，此时滑轮组的机械效率为90%（g＝10N/kg）。求此过程中：

（1）钢绳拉力的大小；

（2）拉力功率的大小；

（3）吊车上动滑轮的重力。

小夏利用如图的滑轮组，将重量为 $280N$的物体匀速提升了 $2m$。已知他自身的重量为 $500N$，对绳子施加的拉力 $F=200N$，两脚与地面接触的总面积 $S=400c{m}^2$．求此过程中：

（1）小夏对地面的压强；

（2）拉力 $F$做的功；

（3）该滑轮组的机械效率。

2015年10月5日考古学家在黄海海域发现甲午海战沉船“致远舰”的消息轰动了整个考古界，随着水下考古工作的进行，一些重要文物近日陆续出水重见天日，关于这艘在海水中沉睡了120余年的战舰是如何被打捞起的谜题也逐步解开。现某课外活动小组，照此设计了如图所示的简单机械，模拟打捞沉船，实验中用实心立方体 $A$代替沉船，已知 $A$的体积为 $0.1m^3$，质量为 $280\mathit{kg}$（设整个过程 $A$均为匀速直线运动状态，忽略钢缆绳重及滑轮摩擦，不考虑风浪，水流等因素的影响）

（1） $A$完全浸没在水中时受到的浮力是多大？ $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

（2）若 $A$完全浸没在水中时，滑轮组的机械效率为 $60\%$，那么 $A$完全打捞出水面后，岸上钢绳的拉力 $F$为多大？

（3）若 $A$完全打捞出水面后，以 $0.1m/s$的速度被匀速提升，求岸上钢绳拉力 $F$的功率。

为了丰富学生的课余生活，某学校开设了“实验拓展课”。如图（甲 $)$是某一学习小组设计的“测量滑轮组机械效率”的实验装置图，图（乙 $)$是物体上升高度 $h$随时间 $t$变化的关系图象，已知物体的重力 $G=36N$，不计绳重及摩擦，手对绳自由端施加的拉力 $F=20N$，求：

（1） $0~2s$内，滑轮组所做的有用功；

（2）该滑轮组的机械效率；

（3） $0~2s$内，拉力 $F$的功率。

图甲是某大型超市上行节能自动扶梯。图乙是其示意图，扶梯与水平面成30°角。扶梯空载（无人）时的速度为为0.13m/s，当有人即将步入扶梯时，扶梯通过光电传感器感知后即以0.65m/s的速度运行。现有一个体重为600N的人乘扶梯上楼。

（1）此人站在扶梯上，鞋与扶梯的接触面积为400cm ²，则人对扶梯的压强有大？

（2）若此人乘扶梯从A到B所用时间为20s，则扶梯克服人的重力做功的功率有多大？

（3）下表是节能自动扶梯与普通电梯的有关参数。与普通电梯比，节能自动扶梯一年（按360天计）要节约多少电能？

电梯类别	负载情况	平均功率（kW）	平均每天运行时间（h）
节能自动扶梯	负载（有人）	3.6	3
	空载（无人）	0.4	11
普通电梯	负载或空载	3.6	14

随着居民生活水平的不断提高，家用轿车越来越多地走进了普通百姓人家。下表为某型家用轿车的有关数据：

家用轿车的总质量1200kg	家用轿车的额定功率30kW
每个轮胎与地面的接触面积0.02m^2	油箱的容积55L

（1）该家用轿车静止在水平地面上时，对地面的压强是多大？

（2）若该家用轿车在额定功率下以72km/h的速度匀速行驶在平直的公路上，则该车发动机的牵引力是多少？

（3）该家用轿车仍以72km/h的速度匀速行驶10min，消耗汽油1.3kg，该车发动机的效率是多少？（假设汽油完全燃烧，汽油热值q＝4.6×10⁷J/kg，结果保留一位小数）

用如图所示的滑轮组，将一重为 $450N$的物体以 $0.1m/s$的速度匀速向上提起 $2m$，拉力 $F$为 $200N$．求：

（1）滑轮组的机械效率；

（2）拉力 $F$的功率。

如图所示工人师傅正在用叉车搬运货物，现将质量为1t的货物匀速提高1.5m用时5s。试求：

（1）货物上升的速度是多少？

（2）货物所受到的重力是多少？

（3）叉车提升货物时对货物所做的功是多少？

（4）叉车提升货物的功率是多少？

在某工地上，起重机在20s内把质量为3t的石头匀速提升2m。试求：

（1）货物上升的速度是多少？

（2）货物所受到的重力是多少？

（3）起重机提升货物时对货物所做的功是多少？

（4）起重机提升货物的功率是多少？

近几年广元城镇建设飞速发展，各地都建有许多电梯公寓，如图所示是某种升降电梯工作原理图，它主要是由轿厢、配重、缆绳、滑轮和电动机等部件组成，连接轿厢的两根缆绳非常靠近，轿厢空载时重量是 $5100N$，配重的重量是 $5000N$．某人质量 $60\mathit{kg}$，双脚与地板接触面积为 $250c{m}^2$，乘电梯从1楼到10楼用时 $10s$，已知每层楼高度 $3m$，电梯匀速上升，不计缆绳重力和一切摩擦力，在此过程中， $(g=10N/\mathit{kg})$求：

（1）人站立时对电梯地板的压强是多少？

（2）配重重力所做的功是多少？

（3）电动机的功率是多大？

如图所示，是根据王爷爷驾驶汽车在某段平直高速公路上行驶时记录的数据，描绘出的 $s-t$图象。请你根据图象，求：

（1） $20\mathit{min}~40\mathit{min}$时间段内汽车的速度；

（2） $0~50\mathit{min}$时间段内汽车的平均速度；

（3）若汽车以速度 $v$匀速行驶时间 $t$，已知汽车总重为 $G$，匀速行驶时受到的阻力为汽车总重的 $\frac{1}{n}$，求汽车在这段时间内的功率。（温馨提示：本问计算结果请用字母表示）

小明跑1000m用时4分30秒。为了提高成绩，体育老师建议他通过快速爬楼梯训练来加强耐力和腿部力量。小明的质量为50kg，双脚与地面的接触面积是400cm²。

（1）训练前，小明1000m跑的平均速度是多少？（计算结果保留1位小数）

（2）爬楼梯前，小明双脚站在水平地面上，对地面的压强是多少？（g＝10N/kg）

（3）某次训练时，小明在30s内从一楼爬到四楼（每层楼高3m），在这个过程中他至少做了多少功？功率是多少？

某汽车在水平地面上以25m/s的速度匀速行驶，行驶600s汽车发动机产生的牵引力所做的功为3×10⁷J，消耗汽油1kg（假设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油热值取q＝5×10⁷J/kg，g＝10N/kg）。针对这一过程，求：

（1）汽车行驶的路程；

（2）汽车受到的阻力；

（3）汽车发动机的效率。

2016年3月7日，三明沙县机场成功首航，许多市民乘坐新能源公交车（如图所示）去看机场。公交车满载时的质量为 $1.2\times {10}^4\mathit{kg}$，车轮与地面总接触面积为 $0.2m^2$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）求满载的公交车静止在水平路面时，对路面的压力和压强大小；

（2）若该车在 $5\times {10}^{3}N$牵引力的作用下，沿平直路面匀速行驶， $40s$内通过了 $600m$。

求：①牵引力所做的功； ②牵引力的功率。