初中物理机械能计算题

如图所示，万众期待的泉州公共自行车"小黄人"于5月20日终于和市民见面啦！小健同学骑着"小黄人"，在一段平直的公路上匀速行驶了 $300m$ ，用时 $1\mathit{min}$ ，若自行车的质量为 $20\mathit{kg}$ ，受到的阻力为 $20N$ ，与地面的总接触面积为 $3\times {10}^{-3}{m}^2$ ，小健的质量为 $55\mathit{kg}$ 。求：

（1）自行车行驶的速度；

（2）骑行时地面受到的压强；

（3）小健骑行时的功率。

如图所示，在纪念中国抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年大阅兵中，我国展示了国产05式高速两栖突击车，它是当今世界上水上速度最快的中型两栖突击车。该两栖突击车的总质量为 $2.9\times {10}^4\mathit{kg}$ ，发动机的功率为 ${10}^{6}W$ ，每条履带与地面接触面积为 $2m^2$ ，海上最大行驶速度为 $40\mathit{km}/h$ 。求：

（1）突击车静止在水面上时，受到的浮力多大？

（2）突击车停在水平地面上，对地面的压强多大？

（3）突击车在海上以最大速度行驶 $0.8\mathit{km}$ ，发动机做功多少？

如图是用动滑轮提升货物 $A$ 的示意图。在竖直向上的拉力 $F$ 的作用下，使重 $450N$ 的货物 $A$ 在 $50s$ 的时间里，匀速竖直上升了 $10m$ 。在这个过程中，拉力 $F$ 做的功为 $5000J$ ．求：

（1）有用功 $W_{有}$ ；

（2）拉力 $F$ 的功率 $P$ ；

（3）动滑轮的机械效率 $\eta$ 。

如图是用动滑轮运送建筑材料 $A$ 的示意图，在卷扬机对绳子的拉力作用下，使重 $800N$ 的建筑材料 $A$ 在 $50s$ 的时间里，匀速竖直上升了 $10m$ 。在这个过程中，动滑轮提升建筑材料 $A$ 所做的有用功为 $W_{有}$ ，卷扬机对绳子的拉力 $F$ 做功的功率为 $200W$ ．绳重可忽略不计。求：

（1）有用功 $W_{有}$ ；

（2）额外功 $W_{额}$ ；

（3）动滑轮匀速提升建筑材料 $A$ 的机械效率 $\eta$ 。

如图，水平地面上一个重为 $50N$ 的物体，在大小为 $10N$ 的水平拉力 $F$ 作用下，向左做匀速直线运动，在 $5s$ 的时间内通过的距离为 $2m$ 。求物体运动过程中

（1）所受摩擦力的大小；

（2）拉力 $F$ 做功的功率。

已知物体的重力势能表达式为 $E_P=\mathit{mgh}$ ，动能表达式为 $E_K=\frac{1}{2}m{v}^2$ ；其中 $m$ 为物体的质量， $h$ 为物体距离水平地面的高度， $v$ 为物体的运动速度， $g$ 为常量，取 $10N/\mathit{kg}$ 。如图所示，将一质量为 $0.4\mathit{kg}$ 的物体从距离地面 $1.5m$ 的高度沿水平方向以 $2m/s$ 的速度抛出。不计空气阻力，物体从被抛出到落地的瞬间，整个过程中机械能守恒。求：

（1）物体被抛出时的重力势能 $E_P$ 和动能 $E_{K1}$ ；

（2）物体从被抛出点至落地的过程中，其重力所做的功 $W$ ；

（3）物体落地前瞬间的动能 $E_{K2}$ 。

物体在50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，求此过程中拉力做的功W和拉力的功率P。

小明携带质量为 $10\mathit{kg}$ 的行李箱从太原到运城，选择了尾气零排放的动车组 $D2503$ 次列车出行。经查询， $D2503$ 次列车时刻表如下。若该动车组列车全程匀速行驶在平直的轨道上，牵引力恒为 $2.8\times {10}^{5}N$ ，供电电路输入动车组列车的电功率恒为 $2\times {10}^{7}W$ ．

站次	站名	到达时间	开车时间	运行里程
1	太原南	$-$	$8:25$	0
2	运城北	$10:10$	$10:12$	$360\mathit{km}$
3	西安北	$11:22$	$-$	$556\mathit{km}$

请你根据以上信息，解决下列问题：

问题一：若小明的行李箱底部与列车行李架的接触面积约为 $0.2m^2$ ，求此行李箱对水平行李架的压强。 $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$

问题二：求该动车组列车从太原南站到运城北站牵引力所做的功。

问题三：求该动车组列车从太原南站到运城北站将电能转化为机械能的效率。

问题四：若大型客运燃油汽车运行中做的功与该动车组列车从太原南站至运城北站牵引力所做的功相等，求该燃油汽车排放气态污染物的质量。（大型客运燃油汽车每做1焦耳的功排放气态污染物 $5\times {10}^{-6}g)$

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。

一辆以天然气为燃料的公交汽车质量为 $16000\mathit{kg}$ ，轮胎与地面的总接触面积为 $400c{m}^2$ ．某次行驶过程中，搭载的人员及物品共 $2000\mathit{kg}$ ，所受阻力为车总重的0.01倍， $40s$ 内匀速直线行驶了 $400m$ ，共消耗天然气 $0.025\mathit{kg}$ （天然气完全燃烧，其热值为 $6.4\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$ 。针对此次行驶过程，求：

（1）汽车对地面的压强；

（2）汽车的功率；

（3）汽车发动机的效率。

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？ $(g=10N/\mathit{kg}$ $)$

某工程队在一次施工作业中，以恒定速度沿竖直方向将圆柱形工件从深水中吊起至距水面某一高度，工件从刚接触水面到完全脱离水面用时 $\mathbf{5}\mathit{s}$ ，绳子作用在工件上端的拉力 $\mathit{F}$ 随工件上升高度 $\mathit{h}$ 变化的图象如图1所示，不计水的阻力 $\mathbf{(}{\mathit{\rho }}_{\mathbf{水}}\mathbf{=}\mathbf{1}\mathbf{.}\mathbf{0}\mathbf{\times }{\mathbf{10}}^{\mathbf{3}}\mathit{kg}\mathbf{/}{\mathit{m}}^{\mathbf{3}}$ ， $\mathit{g}$ 取 $\mathbf{10}\mathit{N}\mathbf{/}\mathit{kg}\mathbf{)}$ ，求：

（1）如图2所示，刚开始拉动时，工件上表面所受到水的压强大小？

（2）工件完全浸入在水中时所受浮力大小？

（3）工件完全浸入在水中时，拉力做功的功率是多少？

（4）工件的横截面积 $\mathit{S}$ 是多大？

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。 $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $g=10N/\mathit{kg})$

一艘在海上"丝绸之路"航行的集装箱货船，满载时的总质量m＝6.7×10 ⁷kg，它在2h内匀速航行36km，推进力的功率P＝6.0×10 ⁷W，海水密度取1.0×10 ³kg/m ³，g取10N/kg求：

（1）满载时货船的总重力；

（2）满载时货船排开海水的体积；

（3）货船匀速航行时受到的阻力。

如图所示，用 $400N$ 的拉力 $F$ ，将重为 $900N$ 的木箱匀速提升 $1m$ ，求：

（1）拉力所做的功；

（2）该滑轮组的机械效率。