2023年中考物理計算題專練-功和機械能(提高篇)

2023中考物理計算題專練一功和機械能(提高篇)

1.如圖甲是海洋中學(xué)科技小組設(shè)計的打撈水中物體的裝置示意圖。DB是以。點為轉(zhuǎn)軸的水

平杠桿，。。的長度為1.6m。水平甲板上的配重E通過細(xì)繩豎直拉著杠桿。端，配重E的質(zhì)

量小￡為225kg。安裝在杠桿DB上的行走裝置由支架、動滑輪X、提升電動機、定滑輪K構(gòu)

成，行走裝置的質(zhì)量m為25kg。電動機Q可以通過定滑輪S和動滑輪X拉動行走裝置沿B。水

平滑動。固定在提升電動機下的定滑輪K和動滑輪M組成滑輪組丫，當(dāng)行走裝置處于杠桿

DB上C點的位置時，提升電動機拉動繩子”端，通過滑輪組y豎直提升水中的物體4。物體

4完全在水中勻速上升的過程中，滑輪組丫的機械效率為小，甲板對配重E的支持力為N1；

物體a全部露出水面勻速豎直上升的過程中，滑輪組丫的機械效率為功，甲板對配重E的支

持力為N2?；喗My提升物體4的過程中，行走裝置受到的水平拉力始終為零，杠桿OB在

水平位置保持平衡。己知物體4的質(zhì)量為50kg,體積卜為20dm3,此與N2之比為3：2,

生與功之比為%10。物體4被打撈出水面后，停留在一定高度，電動機Q開始拉動行走裝

置。在行走裝置以0.05m/s的速度水平勻速移動的過程中，拉力7所做的功隨時間變化的圖

象如圖乙所示，行走裝置受到的水平拉力為幾細(xì)繩和杠桿的質(zhì)量、滑輪與軸的摩擦、水

對物體的阻力均忽略不計，g取10N/kg。求：

(1)物體4浸沒在水中所受浮力大?。?/p>

(2)桿OC的長度是多少；

(3)拉力尸大小。

2.如圖甲所示是具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的、亞洲超大重型自航絞吸船“天齷號”，可用于挖

掘水下泥土、砂石等。該船長140m、寬27.8m,滿載排水量為17000t。作業(yè)時，輸送系統(tǒng)

將水下挖掘的泥石等，通過輸送管輸送到指定地方。已知水的密度為1.0xl03kg/m3,g取

10N/kg<,

甲乙

(1)若“天鰻號”漂浮在水面時排開水的體積為1.2xl()4m3,則它受到的總重力是多少？

(2)當(dāng)“天鯨號”挖開耐壓40兆帕的巖石時，若絞刀與巖石的接觸面積為2000cm2,則絞刀

對巖石的壓力至少為多大？

(3)某次作業(yè)時，水下體積為V,密度為p的泥沙沿著輸送管勻速運動，泥沙運動的高度與

時間的關(guān)系如圖乙所示。設(shè)輸送系統(tǒng)的總功率為P,效率為小泥沙在水平運動時受到輸送

管的阻力為人請推導(dǎo)在水平運動過程中，泥沙速度的表達(dá)式。

3.工人用圖甲所示的滑輪組運送建材上樓，每次運送量不定.滑輪組的機械效率隨建材重

變化的圖象如圖乙，不計滑輪和鋼繩的重力及摩擦，g取10N〃g.

甲

(1)若某塊建材的密度是2.8x103卜9/63,體積為1.0xKT2nl3,求其重為多少？

(2)若工人在lrn譏內(nèi)將建材勻速豎直向上提升了15m,作用在鋼繩上的拉力為200N,求拉

力的功率？

(3)若滑輪組的機械效率最大值為75%,求工人的體重？

4.“嘉庚號”科考船(圖甲)于2016年5月8日下水，廈門大學(xué)由此成為中國大陸綜合性大學(xué)

中第一所擁有自己的全球級科考船的高校。科考船滿載時排水體積為3.5Xl037n3,在某段

航行中以額定功率行駛，牽引力與速度的關(guān)系圖像如圖乙所示。求：

甲

(1)科考船滿載航行時受到的浮力；(計算時取水的密度)

(2)若科考船在恒為25X106N牽引力的作用下，勻速直線前行了2km,則①牽引力對科

考船所做的功是多少？②科考船的速度是km/h.

(3)在該段航行中，科考船發(fā)動機的功率。

5.為響應(yīng)國家“建設(shè)美麗新農(nóng)村”的號召，某市投入大量資金進(jìn)行農(nóng)村舊房改造。在建房

過程中常租用如圖甲所示的小型吊運機械來吊運重物。圖乙為其結(jié)構(gòu)簡圖，力、8為其中的

兩個支腳，圖丙為某型吊運機的銘牌。

技術(shù)參數(shù)：

最大起重量：500kg

額定電壓：220V

電動機額定功率：2.5kW

前后支架跨度：2m

自重：200kg

前曾伸出有效長度：1.5m

最高起吊高度：30m

丙

(1)若每個支腳底面積為100cm2,吊運機未掛裝任何貨物時,四個支腳對地面的壓強為多

大？

(2)某次施工中將3000N的重物從地面吊運至157n高的五樓樓頂，用時75s,該吊運機的機

械效率為多少？

(3)在本次施工中，重物懸掛點距。點0.5巾(如圖所示)，為了保持機械的平衡，該機械左側(cè)

。處至少要壓多重的物體？(不計機械自重)

6.--條河流水的流量是420m2/min,如果建一水壩，使安裝在水壩下的水輪機的功率達(dá)到

1.4x103kW,且水的動能轉(zhuǎn)化為水輪機動能的效率為80%,則大壩至少應(yīng)建多高？(g=

10N/kg)

7.將棱長都為10cm的正方體A、B置于盛有大量水的圓柱形容器中，待穩(wěn)定后如圖甲所

示，A浮出水面的部分占其總體積的40%,B沉于水底。已知B的密度PB=1.2x

103kg/m3,水的密度p水=1.0x103kg/m3,g取10N/kg,容器底面積為400cm2。

(1)求正方體4的密度PA和沉在水底的B對容器底部的壓強p”

(2)對4施加一壓力，將4剛好壓入水中，并用輕質(zhì)細(xì)繩將力、8上下連接，如圖乙所示?，F(xiàn)

緩慢減小壓力，直至壓力為零。請判斷：在壓力減小的過程中，浮力是否對B做功？若不

做功，請說明理由；若做功，求浮力對B做的功W,以及水對容器底部壓強的減少量Ap。

8.光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)，而將光能直接轉(zhuǎn)化為電能的一種技術(shù)，其

發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池板、控制器和逆變器三大部分組成，其簡化電路如圖所示，當(dāng)

太陽光照射太陽能電池板發(fā)電時，控制信號將土閉合，S2斷開，蓄電池充電，當(dāng)控制信號

將S2閉合后，向外供電。光伏發(fā)電廣泛應(yīng)用于小型電源、中型供電系統(tǒng)和大型發(fā)電站。

-

1電

壓n

T采u

樣

-

I電流采樣I

(1)新華廣場上，有很多以光伏發(fā)電為電源的路燈，若某路燈電源的輸出電壓為20V,電流

為0.5A,則輸出功率是多大？輸出電路中的電阻是多少？

(2)某村還建成了一座扶貧光伏發(fā)電站，總功率為5xlO4kw,其一天的發(fā)電量是多少千瓦

時？(一天的有效光照時間按8小時計算)

(3)光伏發(fā)電站發(fā)的電用于灌溉農(nóng)田，可將低處河水抽到高處灌溉渠中，若高低落差為

10m,抽水機的效率為60%,則每度電可抽取河水多少立方米？(P河水=1x103kg/m3,g

取10N/kg)

9.如圖甲所示是某機車自動測量油箱內(nèi)柴油油量的裝置，油量表(由電流表改裝而成)的指

針能指示油箱內(nèi)油的多少。車重4t,行駛時所受阻力為其重力的0.05倍。當(dāng)油箱加滿油

時.，浮標(biāo)通過杠桿使滑片恰好移至滑動變阻器的最下端；當(dāng)油量表的電流為0。06A時會發(fā)

出警告。油的體積U和滑動變阻器接入電路的電阻R的關(guān)系如圖乙所示，電源電壓恒為6V,

定值電阻島的阻值為100。。閉合開關(guān)S,求：

(1)當(dāng)油箱加滿油時電路中的電流。

(2)油箱內(nèi)油量剩余一半時滑動變阻器R兩端的電壓。

(3)該機車油量表剛報警時，理論上還能走多遠(yuǎn)。(柴油熱值q=4.3X107j/kg,柴油密度

p=0.84x103kg/m3,柴油機效率40%,g取10N/kg)

10.質(zhì)量為60kg的工人用如圖甲所示的滑輪組運送貨物上樓，滑輪組的機械效率隨貨物重

力變化的圖像如圖乙所示，機械中摩擦力及繩重忽略不計。(g取10N/kg)

(1)影響滑輪組機械效率的因素之一是

(2)若工人在Imin內(nèi)將貨物勻速向上提高了6m,作用在鋼繩上的拉力為400N,求拉力的功

率。

(3)求動滑輪受到的重力。

(4)該工人豎直向下拉繩子自由端運送貨物時，此滑輪組的機械效率最大值是多少？(結(jié)果

保留三位有效數(shù)字)

11.圖甲是某起重船用纜繩將部件(可視為圓柱體)吊起后緩慢放入水中的示意圖，圖乙中

P-t圖像表示了電動機輸出的機械功率P與部件下放時間t的關(guān)系(部件剛剛接觸水面到完

全沒入水中的過程中，電動機輸出的機械功率等于部件在空氣中和水中輸出的機械功率之

和的己知0?80s時間內(nèi)，部件始終以"=0.1m/s的速度勻速下降，當(dāng)t=80s時，部件

底部恰好平穩(wěn)地放在水中指定位置。已知電動機的電壓是2000V,不考慮摩擦、水的阻

力、繩重及滑輪重，P海水=1xl()3kg/m3,g取lON/kg。問：

甲乙

(1)纜繩所掛部件完全浸沒在水中所受的浮力為多大？

(2)部件的底面積為多大？

⑶若電動機電能轉(zhuǎn)換為機械能的效率為80%,則在0?40訥，電動機線圈中的電流是多

大？

(4)0?80s時間內(nèi)，電動機輸出的平均機械功率是多大？

12.在一些建筑工地、港口常見到各種大型起重機。下圖是一種起重機的簡圖，為了保證起

重機起重時不會翻倒，在起重機右邊配有一個重物徵0，已知。力=10m,OB=5m,起重

機電動機的功率為30/cW,起重機本身重力不計。

求：

(1)要使起重機吊起6X103kg的貨物時不會繞支點。翻倒，右邊配重mo至少為多少千克？

(2)若起重機的機械效率為80%,則把5x103kg的貨物沿豎直方向勻速提高15根，需要多

少時間？

13.“藍(lán)鰭金槍魚-21”(簡稱“金槍魚”)是自主水下航行器，可進(jìn)行深海搜尋,其外形與

潛艇相似(如圖甲所示)，其體積為1租3,質(zhì)量為750kg,最大潛水深度4500m,最大航速

TAkm/h(不考慮海水密度變化，密度P取1.0x1。3的/7n3,g取皿/如).

(1)求“金槍魚”在海水下3000WI處時所受到的壓強；

(2)“金槍魚”搜尋任務(wù)完成后，先是漂浮在海面上，然后由起重裝置將其勻速豎直吊離海

面.起重裝置拉力的功率隨時間變化的圖象如圖乙所示，圖中P3=3PI.求：0時刻金槍魚露

出海面的體積(要求：畫出G、t3時刻金槍魚的受力分析圖)

14.工人用如圖所示的滑輪組勻速打撈沉在水中體積是3X10-2nl3的鋁塊.在勻速打撈過

程中，被打撈的鋁塊露出水面前與完全出水后工人對繩的拉力之比為2：3,不計摩擦、繩

重及水的阻力，已知鋁的密度為2.7X1。3卜9/63,g取lON/kg.求：

(1)鋁塊浸沒在水中時所受的浮力；

(2)鋁塊完全出水后，滑輪組的機械效率；

(3)鋁塊完全出水后，以0.2m/s的速度被勻速提升時，工人拉繩的功率.

15.新冠病毒使2020年春的中國成為了一個沒有硝煙的戰(zhàn)場，負(fù)壓救護(hù)車(如圖所示)則

是眾多“逆行者”中的一員。所謂負(fù)壓就是利用技術(shù)手段，使車內(nèi)氣壓低于外界大氣壓，車

的醫(yī)療艙每小時可換氣20次，能過濾分離病毒率達(dá)99.97%,既對車內(nèi)人員起到防護(hù)的作

用，也避免了感染車外更多的人。

(1)若車內(nèi)氣壓為外界標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的90%,車頂?shù)拿娣e大約為4m2,車頂受到的內(nèi)外壓力差

為多少？(標(biāo)準(zhǔn)大氣為1.01XIO,Pa)。

(2)若汽車的效率為25%,則平均輸出功率50kW下，速度90km/h,該車百公里

(100km)消耗多少汽油？(結(jié)果保留一位小數(shù)，汽油的密度為0.70x103kg/m3,熱值

4.6x107J/kg).,

16.如圖所示的滑輪組用尸=30N的拉力，拉動水平地面上重為300N的物體，在10s內(nèi)使物

體勻速前進(jìn)了2m。物體和地面之間的摩擦力為45N,求在此過程中：

(1)拉力尸做的功和功率。

(2)滑輪組的機械效率。

17.蛟龍AG600水陸兩棲飛機是我國自主研制的“三大飛機”之一，被譽為國之重器，AG600

主要用于大型滅火和水上救援，可以從地面起飛和降落，也可以從水面起飛和降落，

AG600空載時質(zhì)量為41.53最多可儲水12t。(取g=10N/kg,P水=1.0x103kg/m3)

求：

(l)AG600空載時的重力是多少？

(2)某次試飛后，AG600儲滿水后在某湖面上，求其排開湖水的體積。

(3)在一次水面滑行測試中，4G600儲一定質(zhì)量的水，在水面上以lOrn/s的速度勻速滑行了

Imin,滑行過程中飛機所受阻力為總重的0.5倍，發(fā)動機牽引力的實際功率為2500/cW,求

飛機在這次滑行測試中所儲水的質(zhì)量是多少？

18.用如圖甲所示的滑輪組提升浸沒在水中的實心圓柱形物體，已知物體的體積為

0.12m3,重為2000N,物體始終以0.5m/s的速度勻速上升，物體浸沒在水中勻速上升時,

作用在繩端的拉力F所做的功隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示。(不計繩重、摩擦及水的阻

力，P水=1.0x103kg/m3,g取10N/kg）求:

(1)物體浸沒在水中時受到的浮力。

(2)物體浸沒在水中勻速上升時，滑輪組的機械效率(結(jié)果保留一位小數(shù))o

(3)物體出水后繩端拉力的功率。

19.汽車給我們的生活提供了便利，某汽車以72kni//i的速度在平直公路上勻速行駛30km

消耗了汽油1.5kg.

(1)請計算1.5kg汽油完全燃燒放出的熱量.(q汽油=4.6x107J/kg)

(2)已知車以72km//i的速度勻速行駛時，牽引力的功率為求汽車受到的阻力.

(3)汽車發(fā)動機的效率為多少？

20.物體做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，例如不計空氣阻力時，物體自由下落時重力做了

多少功，物體的動能就增加了多少。物體動能Ek的計算公式是EkM盧，m表示物體的

質(zhì)量，u表示物體的速度。(g取10N/kg)

(1)當(dāng)物體從靜止開始自由下落時，下落到5m時物體的速度是多少？

(2)當(dāng)物體自由下落時先后測得兩個位置速度分別為%=8m/s,v2=12m/s,求這兩個位

置間的距離自2。

參考答案

1.⑴物體4在水中所受浮力大小為200N；(2)0C的長度為2.88m；⑶拉力廠為100N。

2.(1)1.2x108N(2)8x106N

⑶<="北受心

/(±2一人)

3(1)由p=半可得，建材的質(zhì)量m=pV=2.8x103kg/m3x1.0X10-2m3=28kg,

重力G=mg=2.8kgxlON/kg=280/V；

(2)v=-=—=0.25m/s,

t60s'

由圖可知，重物由兩段繩子承擔(dān)，則拉力上升的速度4=2v=2x0.25m/s=0.5m/s

拉力的功率：P=y=y==200/Vx0.5m/s=100I4Z；

嗎用

MON

⑶小Gi50%,

W力Gi+G額400N+G額

解得G額=400N,

=c=

maxGs=75%

額

Gmax+GGmax+400N'

解得Gnax=1200W

以動滑輪和貨箱及建筑材料整體為研究對象，可知：2尸=6物+6額

工人能施加的最大拉力路但為人體重，則有G人=%ax=9(Gmax+G額)=1(1200/V+

Q

400N)=800/Vm,=—==80/ca.

人gION/kga

答：(1)其重為280N;

(2)拉力的功率為100勿;

(3)工人的體重為80kg.

4.(1)科考船滿載航行時受到的浮力產(chǎn)浮=P水9%非=1。xW3kg/m3x10N/kgx3.5x

1037n3=3.5x107/V；

(2)牽引力對科考船所做的功是W=Fs=2.5X106/Vx2000m=5XIO9；：:4.8

(3)時間t=：=嘉黑=1500s,在該段航行中，科考船發(fā)動機的功率p=吃=任也=

3.3x106〃。答：(1)科考船滿載航行時受到的浮力3.5xlCfN；(2)①牽引力對科考船所

做的功是5x109/；②科考船的速度是4.8km/也(3)在該段航行中，科考船發(fā)動機的功率

3.3x106lVo

5.(1)吊運機未掛裝任何貨物時對地面的壓力：F=G=mg=200kgxlON/kg=

2000N,吊運機與地面的接觸面積：S=4x100cm2=400cm2=0.04m2,吊運機對地面

的壓強：p=5=潞=5xlO4pa；

(2)吊運機做的有用功：W有=G'h=3000Nxl5m=4.5xl04/,電動機消耗的電能為總

w.

功：勿總=Pt=2.5X103WX75s=1.875x105/,吊運機的機械效率：4=公r=

4.5X10"24%;

1.87SX105/

(3)由圖乙可知，COD為杠桿，。為支點，作用在C點的力為物體的重力，即FC=G'=

3000N,作用在。點的力為動力心,即需要的物體的重力，要使杠桿平衡，則有：FDx

OD=FcxOC,所以，。處要壓的物體的重力為：%=喑=3。。。詈。.5加=750必答：

(1)吊運機未掛裝任何貨物時，四個支腳對地面的壓強為5x104pa；(2)該吊運機的機械效

率為24%；(3)該機械左側(cè)。處要壓的物體的重力為750N。

【解析】：根據(jù)杠桿的平衡條件計算。處需要的物重。

6.

【答案】：已知水壩下的水輪機的功率達(dá)到1400kW,由4=乎得：

產(chǎn)動

p==1^2^=1750kW=1.75x106W；

動r]80%

已知水的流量—=420m3/min=7m3/s;

由于水的動能全部由水的勢能轉(zhuǎn)化來，則由此可知：水的重力做功的功率，「=「動=

1.75x106W,

因為重力做功的功率P=?=午=等=當(dāng)絲=「水?gh，

._P__________1.75X106W___________”

所以“水lxl03kg/m3xl0N/kgx7m3/s也。

p水gx-r

所以大壩至少應(yīng)建25m。

【解析】：己知水的動能轉(zhuǎn)化成水輪機動能的效率和水輪機的功率，很據(jù)求出水

P動

流動時的功率，由于水的動能全部由水的勢能轉(zhuǎn)化來，則由此可知：水的重力做功的功

率，根據(jù)功率的定義計算水需要下落的高度。

7

(1)對a進(jìn)行受力分析得F浮A=P水=PA9^A=GA,

且由題知，％=(1-40%”

33

解得PA=0-6p水=0.6x10kg/mo

對B進(jìn)行受力分析得尸浮B+FN=GB,則與=GB~~/浮B=PB%9-P水%9=1.2x

103kg/m3x(0.1m)3xlON/kg-1.0x103kg/m3x(0.1m)3xlON/kg=2N,

B對容器底部壓強PB=?=石M=200Pao

SB(0.1m)，

【解析】：根據(jù)題意求出正方體4排開水的體積，利用阿基米德原理求出正方體4受到的浮

力，正方體4漂浮時受到的浮力和自身的重力相等，據(jù)此求出正方體力的質(zhì)量，根據(jù)密度公

式求出正方體A的密度；根據(jù)G=mg=pVg求出正方體B的重力，根據(jù)阿基米德原理求出

正方體B受到的浮力，正方體B對容器底部的壓力等于B的重力減去受到的浮力，求出正方

體B的底面積，利用壓強公式求出B對容器底部的壓強；

(2)對B做功。

設(shè)壓力減為零時，A浮出水面的高度為八，A上升的距離為%,水面下降的距離為不，則有

G.+GB=。水9(%+%—s*),即PA匕g+PB%9=p水+匕-SM),代入數(shù)據(jù)

得，0.6x103kg/m3x(0.1m)3x10N/kg+1.2x103kg/m3x(0.1m)3xlON/kg=1.0x

103kg/m3XlON/kgx[(0.1m)3+(0.1m)3—(0.1m)2/i],

解得h=2cm,

結(jié)合4物體上升，水面下降的幾何關(guān)系可得

與+%2=九=2cm①；

222

?%!=(S—SA)X2?EP(10cm)-=(400cm—100cm)?血②；

聯(lián)立①②解得：X]-1.5cm,x2—0.5cmo

浮力對B做的功皿=尸浮B.%=10Nx1.5x10-2m=0.15J；

水對容器底部壓強的減少量Ap=P水/2=10x103kg/m3xlON/kgx0.5x10-2m=

50Pao

【解析】：對a施加一壓力，將a剛好壓入水中，A排開水的體積和B排開水的體積相等，受到

的浮力相等，比較4B受到的總浮力和總重力關(guān)系，判斷出對4施加的壓力為零時B離開容

器底部，浮力對B做功，根據(jù)阿基米德原理求出正方體力B整體排開水的體積，然后求出木

塊上升的高度，設(shè)壓力減為零時4上升的高度和水面下降的高度，兩者之和即為木塊露

出水面的高度，然后根據(jù)體積公式得出木塊露出水面引起液面的變化，然后聯(lián)立等式求出

4上升的高度和水面下降的高度，根據(jù)W=Fs求出浮力對B做的功，利用p=pg/i求出水對

容器底部壓強的減少量。

8

(1)電源的輸出功率P=UI=20Vx0.5A=10W,

由/=女得，輸出電路中的電阻R=苫=照=40。。

AIU.5A

45

(2)光伏發(fā)電站一天的發(fā)電量W總=P總t=5x10kWx8h=4x10kW-ho

(3)W電=lkW-h=3.6x106J,

由〃=｝得，將低處河水抽到高處克服重力做的功卬機械=〃勿電=60%x3.6x106J=

電

2.16x106J,

由川=Gh=mg/i得，河水的質(zhì)量7nMl==:二廣？=2.16x104kg,

口河水cgh.10N/kgxl0m0

河水的體積端水=裁=Xkg/S=21.6m3。

9

(1)由題意可知，當(dāng)油箱加滿油時，滑片恰好移至滑動變阻器R的最下端，接入電路中的電

阻為零，為治的簡單電路，則電路中的電流/=《=《總=0O6A。

(2)由圖乙可知R與V成一次函數(shù)關(guān)系，設(shè)為R=kV+b,把V=OL、R=1000Q和U=

50L、R=0。代入可得1000Q=kx0L+6,0Q=kx50L+b,解得k=-20Q/L,b=

lOOOfl,即R=-20Q/LxU+1000Q,

當(dāng)油箱內(nèi)油量剩余一半(即U=25L)時R的阻值％=-20ft/Lx25L+1000H=500。,

因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，電路中的電流A==訴黑—:

KQ"TKIJLUUSZ十3UUSZ

0.01A,

滑動變阻器R兩端的電壓Ui=1出1=0.01Ax500(1=5V。

(3)油量表剛報警時滑動變阻器接入電路的電阻％=3一100。=900。,

Rz-ioooc_9oon-iooon5L,

此時油箱中的油量片=-20S1/L--20H/L

柴油完全燃燒放出的熱量Q=qm=qpV=4.3x107J/kgx0.84x103kg/m3x5x

10-3m3=1.806x107J,

轉(zhuǎn)化的機械能為W=r]Q=1.806X107Jx0.4=7.224x106J,

W_7.224Xl()6j

由皿=/s=0.05Gs得，理論上還能行駛的距離s=總

U.U5GQ.QSmg0.05x4xi03kgxi0N/kg

3612mo

10

(1)物重(或動滑輪重)

(2)由題圖可知，n=3,

則繩端移動的距離：s=n/i=3x6m=18m,

拉力做的功：W=Fs=400Nx18m=7200J,

拉力的功率：P=-=^2!=120Wo

t60s

(3)由圖乙可知，物重G=300N時，滑輪組的機械效率7z=60%,

因機械中摩擦力及繩重忽略不計，克服物重做的功為有用功，克服動滑輪重力和物重做的

功為總功，

所以，滑輪組的機械效率：

1==3=32^=60%,

W總(G+G動求G+G動3OON+G動

解得：G動=200N。

(4)己知工人的質(zhì)量為60kg,則該工人豎直向下拉繩子自由端運送貨物時，繩子的最大拉

力：

F大=G人=m人g=60kgx10N/kg=600N,

由F=；(G+G動)可得，提升的最大物重：

G大=九尸大一G動=3X600N-200N=1600N,

則滑輪組的最大機械效率：

G大1600N

〃士=-----=----------~8oo8.n9n%/

/大G*+G辦1600N+200NO°

人切

11

(1)由圖乙p-t圖像可知，部件在空氣中時，由于不計摩擦、繩重及滑輪重，繩子對部件

的拉力的功率等于電動機輸出的機械功率，則繩子對部件的拉力的功率為P】=5x105W,

根據(jù)P=Fv可得，此時繩子對部件的拉力，即部件的重力為

G=Fi=良=5X1°5W=5x106N,

1vO.lm/s

部件全部浸沒在水中時，由于不計摩擦、水的阻力、繩重及滑輪重，繩子對部件的拉力的

功率為P3=3x105W,根據(jù)p=F"可得，此時繩子的拉力為「2=B=法翳=3X

106No

部件在水中受到豎直向下的重力、豎直向上的拉力和浮力，則浮力大小為尸浮=G-F2=

666

5x10N-3x10N=2x10No

(2)由阿基米德原理可知，部件的體積即排開水的體積為v=4#=

p海水g

NXIUN_200m3

lxl03kg/m3xl0N/kg

由圖乙知，部件進(jìn)入水的過程中下降的高度，即部件的高度力=戊2=0.lm/sx(50s—

40s)=lm,

部件的底面積S=上=—=200m2。

hlm

57

(3)在0?40s內(nèi)，電動機的拉力所做的功為Wi=P1tl=5x10Wx40s=2x10J,

電動機電能轉(zhuǎn)換為機械能的效率為80%,則此時間內(nèi)消耗的電能為勿'=以=噌=

rj80%

2.5x107J,

由W=U/t可知，電動機線圈中電流為/=瞿=益:？=312.5A。

2000VX40S

(4)由題意知，40?50s內(nèi)，電動機做功的平均功率P2=XPI+P3)=：X(5X105W+3X

105W)=4x105W,

則電動機在此時間內(nèi)所做的功為“2=P2t2=4x105WX(50s-40s)=0.4X107J,

50?80s內(nèi)，電動機所做的功為購=P3t3=3x105WX(80s-50s)=0.9x107J,

77

0?80s內(nèi)，電動機所做的總功為W■總=W1+W2+W3=2X10J+0.4x10J+0.9x

107J=3.3x107J,

。?80s時間內(nèi)，電動機輸出的平均機械功率P=^==4.125x105W。

CJAOUS

12

(1)1.2x104kg.

【解析】：根據(jù)杠桿平衡條件Fik=尸2%可求得配重。

(2)31.25s。

【解析】：根據(jù)叩=健可得：〃=粵￡=程①；式中P也為總功率且P總=30卜皿=

“總W總*"總

3xIO’“②；P有用為有用功率且%用=乎1=午=打吧更*絲變=在普③.

將②③兩式代入到①式即可求出提高貨物所需的時間t。

13

(1)解：航行器所受的壓強：p=pgh=1.0x103kg/m3x10N/kgx3000m=3x107Pa

【解析】：

(2)解：設(shè)h、t3時刻起重機給金槍魚的拉力分別為居、尸3,金槍魚受力如圖所示:

GG

由圖知，&+F浮=G…①F3=G=mg=750kgxlON/kg=7500/V…②

根據(jù)公式P=Fu得，Pi=…③P3=F3V...@P3=3P]...⑤

由以上方程解得：F浮=5000N

由尸浮=。液"排得，％=(j=而而然為麗法=65m3;

33

曝=V-％=L—0.5m=0.5mo

【解析】：

14

(1)解：鋁塊浸沒在水中時，=3x10-2m3,

所受的浮力：F浮=。水91|；=1-0x103kg/m3x10N/kgx3x10-2m3=300N

【解析】：

(2)解：由p=》可得，鋁塊的質(zhì)量m=P鋁%=2.7x103kg/m3x3x10_2m3=81kg,

G鋁=m鋁g=81kgxION/kg=810N,

當(dāng)鋁塊完全完全浸沒在水中時.，鋁塊對繩子的拉力等于工件的重力減去鋁塊所受的浮力,

所以此時工人對繩子的拉力即繩子對工人的拉力尸拉="(G鋁塊—F浮)+G動］-------

①，

當(dāng)鋁塊被拉出水面以后，鋁塊對繩子的拉力等于工件的重力，

所以此時工人對繩子的拉力即繩子對工人的拉力降=；(G鋁塊+G動)-------②，

已知出水面前與完全出水后工人對繩的拉力之比為2：3,由①+②可得

(G吸-F④+G勁_2

G相保+G播］，

解得G動=%N,

鋁塊完全出水后，滑輪組的機械效率；

W有用“看用GhG

。=-^x100%x100%=0,一「卜X100%=^—100%=

皿里卬有用+I/Gh+G劫hG+G動

810N

x100%=90%

810N-90N

【解析】：

⑶解：鋁塊完全出水后，工人對繩子的拉力：尸拉'=2（G鋁塊+G動）=1（810/V+

900N）=450N,

工人拉繩子的速度："繩=2D物=2x0.2m/s=0.4m/s,

所以工人拉繩子的功率：P=；=?=尸拉?繩=450NxOAm/s=180UZ

【解析】：（1）根據(jù)「浮=。9尸排計算工件浸沒在水中時所受的浮力；（2）已知鋁塊的體積

和密度，可求得其質(zhì)量，然后可求得其重力，由圖可知，繞過動滑輪的繩子是2股，這2股

繩子承擔(dān)的是鋁塊對繩子的拉力和動滑輪的重力之和，所以繩子對工人的拉力就是鋁塊對

繩子的拉力與動滑輪重力之和的，當(dāng)工件浸沒在水中時，工件對繩子的拉力等于工件的

重力減去工件所受的浮力，所以此時工人對繩子的拉力即繩子對工人的拉力尸拉=1[

（G鋁一產(chǎn)?。?G幼],當(dāng)工件被拉出水面以后，工件對繩子的拉力等于工件的重力，所以

此時工人對繩子的拉力即繩子對工人的拉力/拉'=g（G鋁+G動），由此可求動滑輪的重

卜匕白田W右田GhG

力，這樣我們就可以利用公式〃—=vrf------而—=ru—r―h=r—r~,算出工件完

W更W有用+W窺Gh+G劫hG+G動

全打撈出水面后滑輪組的機械效率了.（3）要算工人拉繩的功率，我們可以根據(jù)功率公式

tvI

P=彳的推導(dǎo)式P=Fu進(jìn)行分析計算：工人對繩子的拉力F拉'=：（G鋁+G動），繩子移動

的速度可根據(jù)"繩=2"物的關(guān)系算出，于是就可以算出工人拉繩的功率了.

15

（1）車內(nèi)氣壓為外界標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的90%,則車內(nèi)外的壓強差為Ap=p（l-90%）=1.01x

105Pax0.1=1.01x104Pa,車頂受到的內(nèi)外壓力差為F=ApS=1.01x104Pax4m2=

4.04X104NO

【解析】：由題意求得車內(nèi)外的壓強差，利用壓強計算公式可求得壓力差。

（2）負(fù)壓救護(hù)車的速度為u=90km/h=25m/s,負(fù)壓救護(hù)車的功率為

P=50kW=50000W，由功率公式P=?=?=Fv,變形可得，負(fù)壓救護(hù)車所受的牽引力

F=W=^^=2000N。負(fù)壓救護(hù)車行駛路程為s=100km=lxl05m，負(fù)壓救護(hù)車所做

的有用功為W=Fs=2000Nx1x105m=2x108j。已知發(fā)動機的效率是25%,汽油燃燒

w7n

放出的熱量Q放=子)=8x1叫,由、放=q可得，耗油的質(zhì)量為m=?=

8x10?J17.4kg

4.6X107J/kgc

【解析】：由輸出功率及速度、路程等可求得救護(hù)車做的有用功，利用熱機效率公式可計算

出汽油完全燃燒釋放的熱量，根據(jù)燃料燃燒放熱公式即可求得耗油量。

16

(1)由圖可知I,n=2,則繩子自由端移動的距離：s=nsf=2x2?n=4ni,拉力做的功：

Wa=Fs=30Nx4m=120/；=?=署=]2W；

【解析】：由圖分析與動滑輪相連的繩子段數(shù)，再根據(jù)滑輪組的工作特點求出繩子自由端移

動的距離；

由公式W=Fs計算拉力所做的功，由公式P=/計算拉力的功率；

⑵略

17

(DAG600空載時的質(zhì)量:m=41.5t=41.5x103kg,則受到的重力：G=mg=41.5x

103kgxlON/kg=4.15x10sN..

【解析】：已知質(zhì)量，利用公式G=mg得到重力；

(2)AG600儲滿水時總質(zhì)量：m總=41.5t+12t=53.5t=53.5x103kg,受到的總重力：

G總=m總g=53.5x103kgx10N/kg=5.35x105N.AG600儲滿水后漂浮在某湖面上，

5

所以AG600受到的浮力：尸浮=G&=5.35X10N,因為尸浮=?液"排，所以排開水的體

和V_____5.35X105N____535m3

機：“排一PQ-lx?kg/nPxioN/kg一01。

【解析】：漂浮的物體，受到的浮力等于其重力；已知浮力和水的密度，利用U=售得

仔P水

到排開水的體積；

(3)因為P