1、2023年中考物理二轮复习-功和机械能的综合计算 专项提升一、计算题1如图所示，斜面长5m，高3m，小明用绳子沿斜面将重为300N的木块由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为240N，绳重不计。求：（1）小明做的有用功； （2）斜面的机械效率。 （3）木块与斜面间的摩擦力。 2斜面长10m，高4m。用沿斜面方向的推力，将一个重为100N的物体由斜面底端匀速推到斜面顶端。运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功。求：（1）推力所做的有用功；（2）斜面的机械效率；（3）推力的大小。3身高1.7m重力为500N的小乐同学在作行课上做俯卧撑运动，此时将他规为一个杠杆如图所示。他的重心在A点。则：（g取10
2、N/kg）（1）若他将身体撑起，地面对手的作用力至少要多大？（2）将身体撑起，每次肩膀上升的距离为0.3m，做一个俯卧撑做功多少J？（3）他在1min内做了15个俯卧撑，他的功率是多少W？4我国某款自主品牌小汽车在某段平直公路上进行测试时，小汽车以72km/h的速度匀速行驶了5min，消耗燃油0.4kg，小汽车发动机的牵引力是900N。求小汽车测试过程中：（q燃油4.5107J/kg） （1）消耗的燃油完全燃烧放出的热量；（2）发动机牵引力的功率；（3）发动机的热机效率。5如图所示是一辆“都市蚂蚁”概念车，这款概念车小巧实用，有利于缓解城市交通拥堵。如表中是该款车型的部分主要参数。（1）若这款
3、车匀速行驶3km需要时间为10min，求车的行驶速度。（2）若每位乘员的质量为50kg，求乘载两人时，车对水平路面的压强；（3）若这款车在平直公路上匀速行驶，求做功2106J所需时间；6小李用如图所示的装置提升货物。已知货物重G物=720N，在t=5s内货物被匀速竖直提升了h=1m，小李始终静止在地面上，并且对绳子自由端的拉力F=400 N且竖直向下。求在此过程中：（1）动滑轮对货物做的有用功； （2）拉力F所做的总功； （3）拉力F做功的功率； （4）使用该装置提升货物时的机械效率。 72021年10月7日，黄河秋汛凶猛，济南泺口水文站的流量达到了每秒5100立方米。相关部门立即采取行动，利
4、用挖掘机动用原来坝上的备防石来保护河堤，如图所示。每垛备防石总体积约50m3，备防石的密度为3103kg/m3，若该挖掘机工作时平均功率是180kW，则将每垛备防石匀速举高3m时，通过计算回答（g取10N/kg） （1）每垛备防石的质量是多少？（2）挖掘机对备防石至少做多少功？（3）挖掘机工作时间大约是多少？8疫情期间，武汉、上海等地的多家医院利用机器人开展消毒、送餐、送药等。如图甲所示，若一个机器人在一次送餐时，1min内在水平地面沿直线匀速移动了30m，它的总质量为50kg，它与水平地面接触的总面积为100cm2求：（1）若用方框表示机器人，请在图乙中画出机器人对水平地面的压力示意图。（2
5、）机器人对地面的压强为多少？（3）机器人匀速移动时，电动机的驱动力功率为90W，则机器人所受的阻力为多少？9如图所示，是某建筑工地上，一个重500N的工人利用滑轮组从竖直的深井中提升泥土的情形。某次操作中，工人用150N的拉力F在10s内将总重为360N的泥土匀速提升1m。在此过程中不计摩擦、绳重和装泥土的容器重，求：（1）工人拉力F做功的功率是多少？ （2）工人使用的滑轮组中，动滑轮的重是多少？ （3）如果绳子能承受的最大拉力为600N，请计算工人利用此装置一次最多能提升重为多少N的泥土？ 10如图所示，用滑轮组提升重物时，重600N的物体在10s内匀速上升1m。已知绳子的拉力为400N，则
6、：（1）对物体做的有用功是多少？（2）拉力F做的功？（3）拉力F的功率为多少？（4）滑轮组的机械效率为多少？11据报道，中国柏洋首届全国山地自行车邀请赛于2015年4月在福建省山地自行车训练基地举行质量为50kg的小民用如图所示的山地自行车参加比赛，其相关数据见下表：车架材料碳纤维车架材料体积/cm32500车架质量/kg4.5整车质量/kg10单轮接触面积/cm24（1）计算比赛中的山地自行车对地面的压强；（2）若小民10min内在某路段匀速骑行6km该路段阻力为总重力的0.02倍，求小民完成此路段比赛，动力所做的功；（3）求小民此路段的骑行功率12如图所示，甲工人用水平推力F甲推动重为75
7、0N的货物，在水平路面上匀速移动2m至仓库门口A处，用时10s，此过程中甲工人做功的功率P甲=30W；乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在同样的路面上匀速移动3m到达指定位置B，拉力F乙为80N。求：（1）甲工人做的功；（2）该滑轮组的机械效率。13如图所示是用滑轮提升货物A的示意图，在竖直向上的拉力F作用下，重力为200牛的货物A在50秒时间内匀速上升了10米，不计滑轮和绳子的重力及摩擦，求：（1）拉力F的大小； （2）拉力F所做的功； （3）拉力F做功的功率。 14超市的购物车对地面的压力为300N，与地面的接触面积为0.03m2，刘明用20N的水平推力使购物车在水平路面上前进了15m，所用的
8、时间是30s。求：（1）购物车对地面的压强；（2）刘明对购物车做功的功率。15质量1.2t功率为90kW的汽车在平直的公路上以108km/h的速度匀速行驶，求：（1）汽车匀速行驶10min所通过的路程：（2）汽车牵引力在10min内所做的功。16利用如图所示的滑轮组，在5s内将重300N的物体匀速向上提起0.2m，竖直向上的拉力F为125N。求： （1）滑轮组的机械效率；（2）拉力的功率。答案1【答案】（1）解：W有用Gh300N3m900J 答：小明做的有用功是900J（2）解： W有用W总 100% GhFL 100% 900J1200J 100%75% 答：斜面的机械效率75%（3）解：
9、W额外W总W有用1200J900J300J f W额外L 300J5m 60N答：木块与斜面间的摩擦力是60N。2【答案】（1）解：推力所做的有用功W有=Gh=100N4m=400J 答：推力所做的有用功为400J；（2）解：总功为W总=W有+W额=400J+100J=500J 斜面的机械效率 =W有W总100%=400J500J100%=80%答：斜面的机械效率为80%（3）解：推力的大小 F=W总s=500J10m=50N答：推力的大小为50N。3【答案】（1）由图可知，动力臂l1=0.9m+0.6m=1.5m 阻力臂l2=0.9m，阻力等于重力为G=500N，由杠杆平衡条件可得F1 l1
10、=G l2，即F11.5m=500N0.9m解得F=300N即地面对手的作用力为300N。答：若他将身体撑起，地面对手的作用力至少要300N；（2）做一个俯卧撑需做功W=Fs=300N0.3m=90J 即做一个俯卧撑需做功90J。答： 将身体撑起，每次肩膀上升的距离为0.3m，做一个俯卧撑需做功90J；（3）1min做的总功W总=1590J=1350J 功率P= W总t = 1350J60s =22.5W即他的功率是22.5W。答：若他在1min内做了15个俯卧撑，他的功率是22.5W。4【答案】（1）解：消耗的燃油完全燃烧产生的热量为 Q放mq燃油0.4kg4.5107J/kg1.8107J
11、答：消耗的燃油完全燃烧放出的热量为1.8107J。（2）解：发动机牵引力的功率为 PFv900N723.6m/s1.8104W答：发动机牵引力的功率为1.8104W。（3）解：发动机做的功为 WPt1.8104W560s5.4106J发动机的热机效率为 WQ放100%=5.4106J1.8107J100%=30%答：发动机的热机效率为30%。5【答案】（1）解：车匀速行驶3km需要时间为10min，车行驶的速度，v st 3000m1060s 5m/s；（2）解：乘员和车的总重力，GG人+G车nm人g+m车g250kg10N/kg+400kg10N/kg5000N；在水平面上压力的大小等于重力
12、，FG5000N；乘载两人时，车对水平路面的压强，p FS5000N20010-4m2 2.5105pa；（3）解：已知车的输出功率，P1000w，车做的功，W2106J，所需时间，P Wt 得，t WP2106J1000W 2000s。6【答案】（1）解：动滑轮对货物做的有用功就是货物上升克服重力势能做的功，为 W有=G物h=720N1m=720J答：动滑轮对货物做的有用功为720J（2）解：动滑轮与2股绳子接触，故n=2，拉力F所做的总功为 W总=Fs=nFh=2400N1m=800J答：拉力F所做的总功为800J（3）解：由功率公式，可知拉力F做功的功率为 P=W总t=800J5s=16
13、0W答：拉力F做功的功率为160W；（4）解：该装置提升货物时的机械效率为 =W有W总100%=720J800J=90%答：使用该装置提升货物时的机械效率为90%。7【答案】（1）解：由 =mV ，得每垛备防石的质量是 m=V=3.0103kg/m350m3=1.5105kg答：每垛备防石的质量是 1.5105kg ；（2）解：每垛备防石的重力 G=mg=1.5105kg10N/kg=1.5106N匀速举高的过程中，备防石移动的距离为 s=h=3m挖掘机对备防石的力为 F=G=1.5106N挖掘机对备防石做的功是 W=Fs=1.5106N3m=4.5106J答：挖掘机对备防石至少做功 4.51
14、06J ；（3）解：挖掘机功率为 P=180kW=1.8105W由 P=Wt ，得将每垛备防石举高3m需要的时间为 t=WP=4.5106J1.8105W=25s答：挖掘机工作时间大约是 25s 。8【答案】（1）解：答：若用方框表示机器人，请在图乙中画出机器人对水平地面的压力示意图见上述解（1）（2）解：机器人对地面的压力F=G=mg=50Kg10N/kg=500N机器人对地面的压强P=FS=500N10010-4m2=5104Pa答：机器人对地面的压强为5104Pa。（3）解：机器人运动的速度V=St=30m60s=0.5m/s因为机器人匀速运动，所以f=F=PV=90W0.5m/s=18
15、0N答：机器人匀速移动时，电动机的驱动力功率为90W，则机器人所受的阻力为180N。9【答案】（1）解：由图知，承担物重的绳子股数n=3，绳子自由端移动的距离： s=nh=31m=3m ， 拉力做的总功： W总=Fs=150N3m=450J ，则工人拉力F做功的功率： P=W总t=450J10s=45W答：工人拉力F做功的功率为45W（2）解：不计绳重和摩擦，由 F=1n(G+G轮) 得，动滑轮重力： G轮=nF-G物=3150N-360N=90N ； 答：动滑轮重90N（3）解：因为人的重力为500N，所以人能施加的最大拉力： Fmax=G人=500N ， 否则人会被绳子拉起来；由 Fmax
16、=1n(G物max+G轮) 得，提升泥土的最大重力： G物max=nFmax-G轮=3500N-90N=1410N 。答：工人利用此装置一次最多能提升重为1410N的泥土。10【答案】（1）解：对物体做的有用功是： W=FS=Gh=600N1m=600J（2）解：拉力F做的功是： W=FS=400N1m2=800J（3）解：拉力F做的功率为： p=W/t=800J/10s=80W（4）解：滑轮组的机械效率是： =W有/W总100%=600J/800J100%=75%11【答案】（1）比赛中的山地自行车对地面的压强为7.5105Pa；（2）动力所做的功为7.2104J；（3）小民此路段的骑行功率
17、为120W12【答案】（1）解：甲工人做的功W甲= P甲t =30W10s= 300J 答：甲工人做的功为300J；（2）货物与地面的摩擦力f=F甲=W甲s1=300J2m= 150N 滑轮组对货物的拉力F牵=f=150N滑轮组的机械效率 =W有用W总100%=F牵s2F乙s拉100%=F牵s2nF乙s2100%=150N3m380N3m100%= 62.5%答：该滑轮组的机械效率为62.5%。13【答案】（1）解：动滑轮上绳子的有效股数n=2，由 F=G物+G动2 知道，不计绳重及摩擦时，拉力F的大小 F=G物2=200N2=100N答：拉力F的大小是100N；（2）解：动滑轮绳端移动的距离
18、s=nh=210m=20m 拉力做的功是W =Fs=100N20m=2000J答：拉力F所做的功是2000J；（3）解：由 P=Wt 知道，拉力F做功的功率 P=Wt=2000J50s=40W答：拉力F做功的功率40W。14【答案】（1）解：超市的购物车对地面的压力为300N，与地面的接触面积为0.03m2，则购物车对地面的压强 P=FS=300N0.03m2=104Pa答：购物车对地面的压强是104Pa；（2）解：用20N的水平推力使购物车在水平路面上前进了15m，则购物车做的功 W=Fs=20N15m=300J所用的时间是30s，刘明对购物车做功的功率 P=Wt=300J30s=10W答：刘明对购物车做功的功率是10W。15【答案】（1）由 v=st 可得，汽车通过的路程为： s=vt=108km/h10160h=18km（2）汽车牵引力所做的功: W=Pt=901000W1060s=5.4107J . 16【答案】（1）解：W有用=Gh=300N0.2m=60J W总=Fs=F3h=125N30.2m=75J滑轮组的机械效率：= W有用W总=60J75J =80%（2）解：拉力的功率：P= W总t=75J5s =15W11
