初中物理机械能计算题

物体在10牛的水平拉力作用下沿拉力方向做匀速直线运动，10秒内前进了20米。求此过程中拉力所做的功W和功率P。

【2015年鄂尔多斯市初中毕业升学考试】“雪龙”号极地考察破冰船是我国最大的极地考察船，破冰船自身质量约为10000吨。“雪龙”号在普通海域最大航速为10m/s；在1m厚冰层海域破冰最大航速为3.6km/h，所受阻力为1.5×10⁷N。“雪龙”号在两种海域航行时，牵引力的功率相等。请你计算：

（1）“雪龙”号在1m厚冰层海域以最大航速匀速行驶20min，克服阻力所做的功是多少？
（2）“雪龙”号在普通海域以最大航速匀速行驶时牵引力的大小是多少？
（3）“雪龙”号补给了100吨的物资后，吃水深度达到8m，则船底受到海水的压强是多少？“雪龙”号排开海水的体积增加了多少？（ρ_海水=1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）

炼油厂工人将油桶装到卡车上，需要用木板搭建一个斜面。卡车车厢底部离地 $1.2m$ ，所用木板长 $6m$ ，工人沿着斜面用 $700N$ 的力将油桶推上车，用时 $1\mathit{min}$ ，若该斜面的机械效率为 $40\%$ ．求：

（1）工人推油桶所做的功是多少？

（2）工人做功的功率是多少？

（3）油桶的质量是多少？ $(g=10N/\mathit{kg}$ $)$

2019年4月23日，在庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动中，055大型驱逐舰接受检阅，向世界展示了我国大型驱逐舰的发展规模和强大实力。驱逐舰长 $174m$，宽 $23m$，吃水深度 $8m$，满载排水量 $12300t$，最大航速32节 $(1$节 $=0.5m/s$，海水密度为 $1.03\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$。求：

（1）驱逐舰行驶到某海域时，舰底受到的海水压强为 $7.21\times {10}^4\mathit{Pa}$，此时舰底所处的深度；

（2）驱逐舰满载时受到的浮力；

（3）驱逐舰满载时，以最大航速匀速直线航行，若所受海水阻力是其总重的0.1倍，它的动力功率。

游泳运动员的质量为 $75\mathit{kg}$ ，仰泳时受到的水平平均动力为 $30N$ ，在 $60s$ 内前进了 $100m$ 。

（1）求在 $60s$ 内水平动力对运动员做功的功率，

（2）如图所示，该运动员能以仰泳姿势静躺在水中，露出水面的头部体积可以忽略不计，请估算运动员的体积。 $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $g=10N/\mathit{kg})$

汽车尾气是大气的重要污染源，而动车组可实现零排放。假设德阳与成都相距 $60\mathit{km}$，一动车组从德阳站由静止启动后做直线运动，先加速运动 $2\mathit{min}$，然后以恒定速度匀速运动 $21\mathit{min}$，最后做减速运动 $2\mathit{min}$到达成都站停住。

（1）动车组从德阳站到成都站的平均速度是多少 $m/s$？

（2）若动车组的平均牵引力为 $2.8\times {10}^{5}N$，则从德阳到成都动车组的牵引力的平均功率是多少 $W$？

（3）如果燃油公共汽车与动车组从德阳站到成都站牵引力所做的功相同，则公共汽车排放气体污染物的质量是多少 $\mathit{kg}$。（燃油公共汽车每做 $1J$功排放气体污染物 $3\times {10}^{-6}g)$

随着人们生活水平的提高，小汽车已普遍进入我们的家庭。小明家的小汽车空载总重 $2\times {10}^{4}N$，车轮与地面接触总面积 $0.2m^2$．“五一”节小明和爸爸驾车出去旅游，汽车在一段平直且限速 $120\mathit{km}/h$的高速公路上匀速行驶 $15\mathit{km}$，消耗汽油 $2L$，发动机实际输出功率为 $50.4\mathit{kW}$，汽油机效率为 $35\%$（假如汽油完全燃烧 ${\rho }_{\mathit{汽油}}=0.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$； $q_{\mathit{汽油}}=4.5\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$； $1L={10}^{-3}{m}^3)$。请你帮小明解决下列问题：

（1）汽车空载静止时对水平地面的压强有多大？

（2） $2L$汽油完全燃烧能放出多少热量？

（3）汽车在这段路面行驶过程中，受到的阻力是多大？小明的爸爸是否在超速驾驶？

如图所示是一次研学活动中，某校师生乘坐的一辆新能源汽车。汽车和师生的总质量为 $1.5\times {10}^4\mathit{kg}$，汽车轮胎与地面总接触面积是 $0.3m^2$．这辆汽车从学校出发，沿平直公路以 $15m/s$的速度匀速行驶了 $40\mathit{min}$到达研学基地，汽车发动机的功率是 $50\mathit{kW}$．取 $g=10N/\mathit{kg}$。通过计算回答：

（1）这辆汽车对地面的压强多大？

（2）这次的研学基地离学校多远？

（3）这辆汽车从学校到研学基地途中，发动机做了多少功？

我国自主研制的某轻型水陆两栖坦克，它的质量为24t，履带与地面总接触面积为3m²，它以8.6m/s的速度在水中匀速直线行驶了6min，消耗柴油10kg，此时发动机功率为4.3×10⁵W．（g取10N/kg，q_柴油＝4.3×10⁷J/kg）求：

（1）坦克在水平地面上静止时，对地面的压强。

（2）坦克在水中匀速直线行驶时受到的阻力。

（3）坦克发动机的效率。

新型四轮沙滩卡丁车，其满载时的质量为600kg，车轮与沙滩接触总面积为2000cm²．该四轮卡丁车满载时在水平沙滩上做匀速直线运动，10min行驶了6km，卡丁车的牵引力为2.3×10³N。

（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大？

（2）该卡丁车行驶的功率为多少？

（3）若该卡丁车以汽油为燃料，在这次行驶中需要燃烧1.2kg的汽油。求汽油完全燃烧产生的热量转化为卡丁车机械能的效率是多少？（q_汽油＝4.6×10⁷J/kg）

小东积极投入到“绿色环保、低碳出行”的新潮流中，他尽量减少驾驶机动车辆外出，坚持骑自行车上下班。小东和自行车的总质量是 $80\mathit{kg}$。当小东以 $5m/s$的速度在平直的公路上骑行时，自行车着地面积为 $0.01m^2$，所受阻力是其总重的0.02倍 $(g=10N/\mathit{kg})$。求：

（1）正常行驶的自行车对路面的压强；

（2）自行车行驶1000米动力所做的功；

（3）自行车行驶的功率。

一个重260N的涂料桶放在水平地面上，涂料桶与地面的接触面积为0.1m²，工人用如图所示的滑轮组，在20s内将涂料桶提高了5m，工人对绳子自由端施加的拉力F为150N．试求：

（1）涂料桶放在水平地面上时，对地面的压强是多少？

（2）拉力F所做的功是多少？

（3）拉力F做功的功率是多少？

如图所示是一辆装载货物的叉车，空车的质量为2.5t，叉车轮胎和地面接触的总面积为0.2m²．车上货物的质量为860kg，求：（g取10N/kg，q_柴油＝4.3×10⁷J/kg）

（1）空车静止在水平地面上时，对地面的压强；

（2）若叉车水平匀速行驶500m，将货物运到货场，叉车的输出功率为10kW，行驶过程中受到的阻力为2000N，则叉车到达货场需要用多长时间？

（3）到达货场后，叉车要将货物提高3m放到货架上，若发动机需要消耗柴油2g，则在这一过程中，叉车发动机抬高货物时的效率是多少？

小明按右图所示的滑轮组实验时，用F＝100N的拉力在3s内将重为240N的物体匀速提高，绳子在F的作用下上升了3米。求：

（1）重物上升的速度？
（2）小明做的有用功是多少？
（3）滑轮组的机械效率为多大？
（4）拉力F做的有用功率是多少？

如图所示，搬运工人用滑轮组提升重540N的物体，所用的拉力F为200N，物体以0.2m/s的速度匀速上升了10秒，（不计绳重，绳与滑轮的摩擦）求：

（1）物体上升的高度；
（2）拉力F所做的功；
（3）若物重只有240N，滑轮组的机械效率．