初中物理功率的计算计算题

（·绵阳）2012年10月15日，奥地利著名极限运动员鲍姆加特纳乘坐热气球从距地面高度约39km的高空跳下，并成功着陆．如图所示．该热气球由太空舱，绳索和气囊三部分组成．气囊与太空舱之间利用绳索连接．在加热过程中气囊中气体受热膨胀．密度变小，一部分气体逸出，当热气球总重力小于浮力时便开始上升．
假定鲍姆加特纳是在竖直方向上运动的，并经历了以下几个运动阶段：他首先乘坐热气球从地面开始加速上升到离地高h₁=1km处，此阶段绳索对太空舱向上的总拉力恒为F₁=3002.5N；接着再匀速上升到离地面高h₂=38km处，此阶段绳索对太空舱向上的总拉力恒为F₂=3000N；然后再减速上升到离地高h₃=39km处，此阶段绳索对太空舱向上的总拉力恒为F₃=2997.5N；他在上升过程中共用时t₁=1×10⁴s，在离地高39km处立即跳下．自由下落t₂=4min后速度已超过音速，最后打开降落伞，又用时t₃=16min又安全到达地面．忽略髙度对g的影响，取g=10N/kg．求：

①从离开地面到安全返回地面的整个过程中，运动员的平均速度是多少？（结果取整数）
②在热气球上升过程中．绳索对太空舱向上的总拉力做功的平均功率是多少？
③当热气球上升到离地高20km处．若热气球总质量（含气囊里面气体）m=7.18×10⁴kg，整个热气球的体积V=8×10⁵m³，整个热气球受到的空气阻力f=2×10³N，不考虑气流（或风） 对热气球的影响．则此高度处的空气密度是多少？

如图所示的独轮摩托车在水平路面上正常行驶时速度为36km/h，所受阻力是人和车总重的0.2倍。请计算：

（1）若人和车总重是1000N，摩托车正常行驶时轮胎与地面接触面积为100cm²，此时其对水平路面的压强是多少帕？

（2）摩托车在水平路面上正常匀速直线行驶时功率是多少瓦？

（3）若摩托车正常行驶0.5h所做的功由效率为25%的汽油机来完成，则需要完全燃烧多少千克的汽油？（取q_汽油＝4.0×10⁷J/kg）

（·绵阳）2014年4月14日，为寻找失联的MH370航班，启用了“蓝鳍金枪鱼-21”（简称“金枪鱼”）自主水下航行器进行深海搜寻。其外形与潜艇相似（如下图甲所示），相关标准参数为：体积1m³、质量750kg，最大潜水深度4500m，最大航速7.4km/h（不考虑海水密度变化，密度ρ取1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）。

（1）假设“金枪鱼”上有面积为20cm²的探测窗口，当它由海水中2000m处下潜至最大潜水深度处，问该
探测窗口承受海水的压力增加了多少？
（2）“金枪鱼”搜寻任务完成后，变为自重时恰能静止漂浮在海面上，此时露出海面体积为多大？
（3）若上述漂浮在海面的“金枪鱼”，由起重装置将其匀速竖直吊离海面。起重装置拉力的功率随时间变化的图象如上图乙所示，图中P₃=3P₁。求t₁时刻起重装置对“金枪鱼”的拉力（不考虑水的阻力）。

自行车骑行是生活中一种环保的出行方式。如图所示，小明骑自行车出行的途中，沿直线匀速经过一段长 $100m$ 的平直路面，用时 $20s$ 。该过程中前后轮与地面的总接触面积为 $20c{m}^2$ 。若小明的质量为 $55\mathit{kg}$ ，自行车重 $150N$ ，骑行时受到的阻力为总重的0.03倍。 $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $g=10N/\mathit{kg})$

（1）求骑行时车对水平地面的压强；

（2）该压强相当于多高水柱产生的压强？

（3）求骑行过程中动力做的功及功率。

一辆重2×10⁴N的卡车，开进了一段泥泞的道路，不能继续行驶．司机找来一辆小型拖拉机、绳子、动滑轮，采用如图所示装置，拖拉机在绳端用3750N的水平拉力，将汽车以0.2m/s的速度水平匀速拉出泥泞路段，用时10s．

（1）卡车移动的距离。
（2）求拉力F做的功和功率．
（3）若动滑轮的机械效率为80%，求汽车所受的阻力．

我国在南海成功试采的“可燃冰”是天然气的水合物，天然气应用广泛。如图是用天然气为燃料的小汽车，总质量为1.5t，车轮与地面的总接触面积为0.1m²，汽车发动机的效率为30%，以20m/s的速度在平直公路上匀速直线行驶时受到的阻力为1000N．（天然气热值q＝3.5×10⁷J/m³，g＝10N/kg）求：

（1）该车静止时，对水平路面的压强；

（2）该车行驶时发动机的输出功率；

（3）10m³天然气能使该车以20m/s的速度在该段平直公路上匀速直线行驶的路程是多少？

如图所示，重为1140 N的物体，它与水平地面的接触面积为1.5×10³ cm²。工人师傅用600N的力匀速提升物体，物体的速度为0.2 m/s。（不计摩擦及绳重）

求：（1）工人师傅拉绳的功率；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）体重为450N的小明用此滑轮组提升物体，但物体没有被拉动，物体对地面的最小压强为多大。

为响应国家“低碳环保，节能减排”的号召，我市新上线一批以天然气为燃料的新型公交汽车，其参数如图所示某次行驶过程中，汽车搭载人员及物品共 $3000\mathit{kg}$所受阻力为总重力的0.01倍。在 $40s$时间内匀速直线行驶 $400m$，共消耗天然气 $0.025\mathit{kg}$（天然气完全燃烧，其热值为 $6.4\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g=10N/\mathit{kg})$。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。

金义东（金华 $-$ 义乌 $-$ 东阳）线是金华轻轨的首条线路，全长约108千米，该线路的建成有助于打造金义都市区"一小时通勤圈"。金义东线所用列车空载时的质量约为200吨，停靠时车轮跟铁轨接触总面积为0.8平方米，最高设计速度为120千米 $/$ 小时。完成下列问题：

（1）若列车全程以最高设计速度行驶，途中不停靠，则从金华到东阳共需要多少小时？

（2）停靠时，空载列车对铁轨的压强为多少？

（3）若空载列车以最高设计速度匀速直线行驶时，所受阻力为车重的0.04倍，此时该列车的功率为多少瓦？

如图所示是小林同学组装的提升重物的装置，动滑轮重 $80N$ ，不计绳重和摩擦。在拉力 $F$ 的作用下，将重为 $320N$ 的重物经过 $20s$ 匀速提升了 $3m$ 。求：

（1）拉力 $F$ 的大小；

（2）拉力 $F$ 做功的功率；

（3）此过程动滑轮的机械效率。

图甲是一辆起重车的图片，起重车的质量为9.6t。有四个支撑脚，每个支撑脚的面积为0.3m ²，起重时汽车轮胎离开地面，图乙是起重机吊臂上的滑轮组在某次作业中将质量为1200kg的货物匀速提升，滑轮组上钢丝绳的拉力F为5000N，货物上升过程中的图象如图丙所示。（不考虑绳重，g取10N/kg）求：

（1）提升货物过程中起重车对水平地面的压强；

（2）拉力F的功率；

（3）提升货物过程中滑轮组的机械效率。

2017年5月5日，大飞机 $C919$首飞任务的完成，标志着我国航空工业向前迈进一大步。 $C919$主要性能参数如表所示：

中国商飞 $C919$
最大载重	77.3吨
巡航速度	$0.78-0.8$马赫（相当于 $954\mathit{km}/h$到 $980\mathit{km}/h)$
巡航高度	12100米
最长航程	5555公里
最多座椅数	190个

（1）上海到广州的空中距离大概是 $1470\mathit{km}$，若全程以最大巡航速度匀速飞行，则 $C919$从上海到广州大约需多长时间？

（2）当 $C919$发动机总推力达到 $2\times {10}^{5}N$，飞行速度达到 $954\mathit{km}/h$时， $C919$发动机的总输出功率是多少？

（3）当 $C919$以最大载重停在机场时，轮胎与地面的总接触面积大约为 $0.1m^2$，则 $C919$对地面的压强约多少？

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，工人利用滑轮组提升重物，在 $30s$内将静止在水平地面上质量为 $90\mathit{kg}$，底面积为 $200c{m}^2$的长方体物块匀速提升 $5m$，此时工人的拉力为 $400N(g=10N/\mathit{kg})$。求：

（1）提升前物块对水平地面的压强；

（2）工人拉力做功的功率；

（3）滑轮组提升该物块的机械效率。

如图所示，物体A是正方体金属块，边长是20cm，在拉力F的作用下物体A恰好做匀速直线运动。已知，每个滑轮重20N，金属块的密度ρ_金＝5×10³kg/m³，物体A运动时受到地面的阻力是物体重的0.3倍，在2s内被拖动5m，不计绳重及绳与滑轮、轮与轴之间的摩擦（g＝10N/kg）。试求：

（1）物体A对地面的压强；

（2）拉力F做功的功率；

（3）该滑轮组的机械效率。（计算结果保留1位小数）