2022年中考物理二轮专题复习——功、功率以及机械效率综合计算

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2022年中考物理二轮专题复习——功、功率以及机械效率综合计算类型1　简单运动类1.小明在水平面上用50N的水平推力，推着一辆重20N的小车，在5s内前进了10m。求：(1)小明的推力对小车做了多少功?(2)推力的功率是多少?    2.我县临高中学在阳光体育活动中，某班学生进行了跳绳练习。质量为50kg的小明同学，练习后在测试时1分钟跳绳150次，每次所跳高度约为8cm。求：（1）小明同学受到的重力；（2）小明跳绳一次所做的功；（3）小明跳绳的功率。    3.星期天，小刘骑电动自行车以18km/h的速度在通港大道上匀速行驶了6000m，电动自行车牵引力的功率为150W．求：（1）小刘在通港大道上行驶的时间；（2）电动自行车的牵引力；（3）电动自行车在这段时间内牵引力所做的功。    4.某型号汽车发动机的额定功率为4×104W，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1600N在额定功率下，当汽车匀速直线行驶时，求：（1）发动机所提供的牵引力大小；（2）汽车行驶10min牵引力所做的功；（3）汽车行驶10min行驶的路程。    5.如图所示，小明在跑步机上锻炼身体。设他在跑步机上以5m/s的速度匀速跑动30min，跑动的总动力为50N。求：（1）他在这段时间内相当于跑了多少路程？（2）他在这段时间内做了多少功？（3）他做功的功率是多少？    6.质量为2 t的汽车，在平直公路上以额定功率80 kW从静止开始运动，经15 s运动200 m恰好达到最大速度，接着匀速运动25 s关闭发动机，滑行100 m停下．整个过程中的v－t图象如图所示．已知汽车在运动过程中受到的阻力恰为车重的，求：(g取10 N/kg)(1)全程中汽车所受阻力大小．(2)整个过程中发动机做的功．(3)汽车的最大速度vm.    7.如图所示为迎宾路高架桥的部分路段示意图，水平路面AB＝200 m，斜坡BC＝120 m，坡高CD＝6 m．搭载乘客后总重为G＝1.5×105 N的公交车，轮胎与水平路面总接触面积为0.4 m2.当它以恒定功率P1匀速通过AB段时，用时t1＝20 s；当它以恒定功率P2匀速通过BC段时，用时t2＝16 s．公交车在AB段和BC段行驶时受到的阻力始终是车总重的.求：(1)公交车静止在水平地面时对地面的压强以及通过BC段时的速度．(2)公交车通过AB段时，牵引力的功率P1.(3)公交车通过BC段时，牵引力的大小．    8.如图是爸爸给小林买的一部电动平衡车。小林从家骑电动平衡车以12km/h的速度匀速行驶，用15min到达了市民广场。小林的质量为40kg，平衡车净重10kg，最高车速可达18km/h，轮胎总触地面积为5cm2，骑行时所受阻力恒为人车总重的0.1倍，g取10N/kg。求：（1）家到广场的距离（2）小林骑行时车对水平地面的压强（3）保持最高车速骑行时平衡车动力的功率    类型2　简单机械类1.用如图所示的滑轮将重为10牛的物体A在5秒内匀速向上提高2米。不计绳子和滑轮间的摩擦，求：①拉力F所做的功W。②拉力F的功率P。    2.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.    3.如图，使用杠杆提升重物，拉力F竖直向下，重物匀速缓慢上升，相关数据如下表：物重G/N拉力F/N时间t/sA端上升的竖直距离h/mB端下降的竖直距离s/m2005000.50.40.2求：(1)拉力所做的功；(2)拉力做功的功率；(3)此过程中，该杠杆的机械效率．    4.如图1所示，装有10kg水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为400om2，桶的质量忽略不计.某同学用图2所示的滑轮组在5s内将这桶水匀速提升2m，所做的额外功为40J，g取l0N/kg，求：（1)图1中圆桶对地面的压强大小：（2)滑轮组对圆桶拉力做功的功率；（3）滑轮组的机械效率，（保留一位小数）    5.如图所示的滑轮组，用F＝30N的拉力，拉动水平地面上重为300N边长为0.1m的正方体木箱，在10s内使木箱匀速前进了2m。物体和地面之间的摩擦力为45N，求在此过程中：（1）木箱对地面的压强。（2）拉力F做的功和功率。（3）滑轮组的机械效率。    6.如图所示，一工人用滑轮组提升重500N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10s（不计绳重、绳与滑轮间的摩擦）。求：（1）物体上升的高度；（2）拉力F所做的功；（3）若物重为800N时，滑轮组的机械效率。    7.如图所示，小汽车通过滑轮组从竖直矿井中提升矿石，矿石以lm/s的速度匀速上升8m，已知矿石重2700N，动滑轮重300N，不计绳的重力及滑轮摩擦，求该过程中：(1)汽车拉力的大小；(2)汽车拉力的功率；(3)滑轮组的机械效率。    8.工人用如图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定．滑轮组的机械效率随建材重力变化的图象如图乙所示，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计，g取10 N/kg.(1)此滑轮组中，动滑轮重力为________N.(2)当滑轮组的机械效率为60%时，运送建材的重力是________N.    9.美丽乡村建设中，工人用起吊装置提升建筑材料，如图.某次把质量为200 kg的材料匀速提升6 m，用时15 s，消耗电能.取10 N/kg.求这次匀速提升材料的过程中：（1）材料所受拉力的大小；（2）拉力对材料做功的功率；（3）该装置的效率.    10.在九年级物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他用250N的拉力在20s内将450N的材料提升了10m，（不计绳重和摩擦，g＝10N/kg）。求：（1）拉力的功率是多少？（2）提升450N材料时，此滑轮组的机械效率是多少？（3）若绳子能承受的最大拉力为400N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少？    11.在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置的简化示意图如图所示．为了尽快疏通道路，交警只用了30 s的时间就指挥拖车在水平路面上将质量是1.5 t的故障车匀速拖离了现场．若故障车与地面的总接触面积为600 cm2，被拖离的速度是6 m/s，绳子自由端的拉力F是500 N，该装置的机械效率是80%.求：(g取10 N/kg)(1)故障车停在水平路面时对地面的压强．(2)拉力F在30 s内所做的功．(3)故障车在被拖离过程中受到的阻力．    12.骨骼、肌肉和关节构成了人体的运动系统，踮脚是肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的，可以将其看成杠杆模型，如图甲所示，G表示作用在该杠杆上的人的重力，F表示小腿肌肉对该杠杆的拉力.如图乙是小明将脚踮起时单只脚的受力示意图，已知小明的重力为600 N，小腿肌肉对这只脚的拉力竖直向上，小明在1 min内完成了40个双脚同时踮起的动作；脚跟踮起后，每只脚与水平地面的接触面积为。(1)由图甲可知，踮脚时，可将脚看作一个______（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆；假设重力作用点的位置不变，且小腿肌肉对每只脚的拉力的方向始终竖直向上，在脚跟离开地面的过程中，小腿肌肉对每只脚的拉力的大小将______（选填“变大”“不变”或“变小”）。(2)脚跟踮起后，小明对水平地面的压强是多少？(3)脚跟踮起后，小腿肌肉对每只脚的拉力是多少？(4)小明在踮脚过程中克服重力做功的功率是多少？
2022年中考物理二轮专题复习——功、功率以及机械效率综合计算参考答案类型1　简单运动类1.小明在水平面上用50N的水平推力，推着一辆重20N的小车，在5s内前进了10m。求：(1)小明的推力对小车做了多少功?(2)推力的功率是多少?【答案】(1)500J；(2)100W2.我县临高中学在阳光体育活动中，某班学生进行了跳绳练习。质量为50kg的小明同学，练习后在测试时1分钟跳绳150次，每次所跳高度约为8cm。求：（1）小明同学受到的重力；（2）小明跳绳一次所做的功；（3）小明跳绳的功率。【答案】（1）小明同学受到的重力：G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N；（2）每次所跳高度：h＝8cm＝0.08m，小明跳绳一次所做的功：W＝Gh＝500N×0.08m＝40J；（3）在1min内跳绳做的总功：W总＝W×150＝40J×150＝6000J，则跳绳时的功率：P＝＝＝100W。答：（1）小明同学受到的重力为500N；（2）小明跳绳一次所做的功为40J；（3）小明跳绳的功率为100W。3.星期天，小刘骑电动自行车以18km/h的速度在通港大道上匀速行驶了6000m，电动自行车牵引力的功率为150W．求：（1）小刘在通港大道上行驶的时间；（2）电动自行车的牵引力；（3）电动自行车在这段时间内牵引力所做的功。【答案】（1）v＝18km/h＝5m/s，由v＝得小刘在通港大道上行驶的时间：t＝＝＝1200s＝20min；（2）由P＝＝＝Fv可得电动自行车的牵引力：F＝＝＝30N；（3）由P＝可得，电动自行车在这段时间内牵引力所做的功：W＝Pt＝150W×1200s＝1.8×105J。答：（1）小刘在通港大道上行驶的时间为20min；（2）电动自行车的牵引力为30N；（3）电动自行车在这段时间内牵引力所做的功为1.8×105J。4.某型号汽车发动机的额定功率为4×104W，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1600N在额定功率下，当汽车匀速直线行驶时，求：（1）发动机所提供的牵引力大小；（2）汽车行驶10min牵引力所做的功；（3）汽车行驶10min行驶的路程。【答案】（1）因为汽车在水平路面匀速行驶，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，发动机所提供的牵引力：F＝f＝1600N；（2）行驶时间t＝10min＝600s，汽车牵引力所做的功：W＝Pt＝4×104W×600s＝2.4×107J；（3）由W＝Fs得，汽车行驶的路程：s＝＝＝1.5×104m。答：（1）发动机所提供的牵引力大小为1600N；（2）汽车行驶10min牵引力所做的功为2.4×107J；（3）汽车行驶10min行驶的路程为1.5×104m。5.如图所示，小明在跑步机上锻炼身体。设他在跑步机上以5m/s的速度匀速跑动30min，跑动的总动力为50N。求：（1）他在这段时间内相当于跑了多少路程？（2）他在这段时间内做了多少功？（3）他做功的功率是多少？【答案】（1）t＝30min＝30×60s＝1800s，则根据v＝可得，跑步的路程：s＝vt＝5m/s×1800s＝9000m＝9km；（2）他在这段时间内做的功：W＝Fs＝50N×9000m＝450000J＝4.5×105J；（3）他做功的功率：P＝＝＝250W。答：（1）他在这段时间内相当于跑了9km路程；（2）他在这段时间内做了4.5×105J功；（3）他做功的功率是250W。6.质量为2 t的汽车，在平直公路上以额定功率80 kW从静止开始运动，经15 s运动200 m恰好达到最大速度，接着匀速运动25 s关闭发动机，滑行100 m停下．整个过程中的v－t图象如图所示．已知汽车在运动过程中受到的阻力恰为车重的，求：(g取10 N/kg)(1)全程中汽车所受阻力大小．(2)整个过程中发动机做的功．(3)汽车的最大速度vm.【答案】(1)全程中汽车所受阻力f＝G＝mg＝×2×103 kg×10 N/kg＝4×103 N．　(2)由题意可知，整个过程中发动机的工作时间t＝15 s＋25 s＝40 s，且在这段时间内发动机的功率不变，由P＝可得，整个过程中发动机做的功W＝Pt＝80×103 W×40 s＝3.2×106 J.(3)因汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，汽车匀速行驶时的牵引力F＝f＝4×103 N，由P＝＝＝Fv可得，汽车的最大速度vm＝＝＝20 m/s.7.如图所示为迎宾路高架桥的部分路段示意图，水平路面AB＝200 m，斜坡BC＝120 m，坡高CD＝6 m．搭载乘客后总重为G＝1.5×105 N的公交车，轮胎与水平路面总接触面积为0.4 m2.当它以恒定功率P1匀速通过AB段时，用时t1＝20 s；当它以恒定功率P2匀速通过BC段时，用时t2＝16 s．公交车在AB段和BC段行驶时受到的阻力始终是车总重的.求：(1)公交车静止在水平地面时对地面的压强以及通过BC段时的速度．(2)公交车通过AB段时，牵引力的功率P1.(3)公交车通过BC段时，牵引力的大小．【答案】(1)公交车静止在水平地面时对地面的压力F＝G＝1.5×105 N，轮胎与水平路面总接触面积S＝0.4 m2.公交车静止在水平地面时对地面的压强p＝＝＝3.75×105 Pa.公交车通过BC段时的速度vBC＝＝＝7.5 m/s.　(2)公交车在AB段行驶时受到的阻力f＝G＝×1.5×105 N＝1.5×103 N．因为公交车在AB段做匀速直线运动，所以牵引力F1＝f＝1.5×103 N，则牵引力F1的功率P1＝＝＝＝1.5×104 W．　(3)由题意知，公交车在AB段和BC段行驶时受到的阻力相等．公交车通过BC段时，克服阻力做的额外功W额＝fsBC＝1.5×103 N×120 m＝1.8×105 J，克服重力做的有用功W有＝GhCD＝1.5×105 N×6 m＝9×105 J．公交车通过BC段时牵引力做的总功WBC＝W有＋W额＝9×105 J＋1.8×105 J＝1.08×106 J．由W＝Fs可得，牵引力F2＝＝＝9×103 N．　8.如图是爸爸给小林买的一部电动平衡车。小林从家骑电动平衡车以12km/h的速度匀速行驶，用15min到达了市民广场。小林的质量为40kg，平衡车净重10kg，最高车速可达18km/h，轮胎总触地面积为5cm2，骑行时所受阻力恒为人车总重的0.1倍，g取10N/kg。求：（1）家到广场的距离（2）小林骑行时车对水平地面的压强（3）保持最高车速骑行时平衡车动力的功率【答案】（1）3km；（2）106Pa；（3）250W类型2　简单机械类1.用如图所示的滑轮将重为10牛的物体A在5秒内匀速向上提高2米。不计绳子和滑轮间的摩擦，求：①拉力F所做的功W。②拉力F的功率P。【答案】①拉力F所做的功W是20J。②拉力F的功率P是4W。2.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.【答案】3.如图，使用杠杆提升重物，拉力F竖直向下，重物匀速缓慢上升，相关数据如下表：物重G/N拉力F/N时间t/sA端上升的竖直距离h/mB端下降的竖直距离s/m2005000.50.40.2求：(1)拉力所做的功；(2)拉力做功的功率；(3)此过程中，该杠杆的机械效率．【答案】(1)100 J；(2)200 W；(3)80% 4.如图1所示，装有10kg水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为400om2，桶的质量忽略不计.某同学用图2所示的滑轮组在5s内将这桶水匀速提升2m，所做的额外功为40J，g取l0N/kg，求：（1)图1中圆桶对地面的压强大小：（2)滑轮组对圆桶拉力做功的功率；（3）滑轮组的机械效率，（保留一位小数）【答案】（1）2.5×103   （2）40W  (3) 83.3%   5.如图所示的滑轮组，用F＝30N的拉力，拉动水平地面上重为300N边长为0.1m的正方体木箱，在10s内使木箱匀速前进了2m。物体和地面之间的摩擦力为45N，求在此过程中：（1）木箱对地面的压强。（2）拉力F做的功和功率。（3）滑轮组的机械效率。【答案】（1）木箱对地面的压强为3×104Pa；（2）拉力F做的功为120J，功率为12W；（3）滑轮组的机械效率为75%。6.如图所示，一工人用滑轮组提升重500N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10s（不计绳重、绳与滑轮间的摩擦）。求：（1）物体上升的高度；（2）拉力F所做的功；（3）若物重为800N时，滑轮组的机械效率。【答案】（1）由v＝可得，物体上升的高度：h＝vt＝0.2m/s×10s＝2m；（2）由图可知，n＝3，则绳子自由端移动的距离：s＝3h＝3×2m＝6m，拉力F所做的功：W＝Fs＝200N×6m＝1200J；（3）由F＝（G+G动）可得，动滑轮的重力：G动＝3F﹣G＝3×200N﹣500N＝100N，若物重为800N时，需要的拉力：F′＝（G′+G动）＝×（800N+100N）＝300N，滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%≈88.9%。答：（1）物体上升的高度为2m；（2）拉力F所做的功为1200J；（3）若物重为800N时，滑轮组的机械效率为88.9%。7.如图所示，小汽车通过滑轮组从竖直矿井中提升矿石，矿石以lm/s的速度匀速上升8m，已知矿石重2700N，动滑轮重300N，不计绳的重力及滑轮摩擦，求该过程中：(1)汽车拉力的大小；(2)汽车拉力的功率；(3)滑轮组的机械效率。【答案】(1) 1000N；(2) 3000W；(3)90%8.工人用如图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定．滑轮组的机械效率随建材重力变化的图象如图乙所示，滑轮和绳的摩擦力及绳重忽略不计，g取10 N/kg.(1)此滑轮组中，动滑轮重力为________N.(2)当滑轮组的机械效率为60%时，运送建材的重力是________N.【答案】(1)400　(2)600　9.美丽乡村建设中，工人用起吊装置提升建筑材料，如图.某次把质量为200 kg的材料匀速提升6 m，用时15 s，消耗电能.取10 N/kg.求这次匀速提升材料的过程中：（1）材料所受拉力的大小；（2）拉力对材料做功的功率；（3）该装置的效率.【答案】（1）匀速提升时，拉力（2）拉力对材料做的功拉力对材料做功的功率（3）该装置的效率10.在九年级物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他用250N的拉力在20s内将450N的材料提升了10m，（不计绳重和摩擦，g＝10N/kg）。求：（1）拉力的功率是多少？（2）提升450N材料时，此滑轮组的机械效率是多少？（3）若绳子能承受的最大拉力为400N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少？【答案】（1）由图知，n＝3，则绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×10m＝30m，拉力做的功：W总＝Fs＝250N×30m＝7500J，则施加拉力的功率：P＝＝＝375W；（2）有用功W有用＝Gh＝450N×10m＝4500J，机械效率η＝×100%＝×100%＝60%；（3）由F＝（G+G动）可得，动滑轮的重力G动＝nF﹣G＝3×250N﹣450N＝300N；由F＝（G+G动）可得，最大物重G′＝nF′﹣G动＝3×400N﹣300N＝900N；此滑轮组的最大机械效率η′＝＝＝＝＝75%。答：（1）拉力的功率是375W；（2）提升450N材料时，此滑轮组的机械效率是60%；（3）若绳子能承受的最大拉力为400N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到75%。11.在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置的简化示意图如图所示．为了尽快疏通道路，交警只用了30 s的时间就指挥拖车在水平路面上将质量是1.5 t的故障车匀速拖离了现场．若故障车与地面的总接触面积为600 cm2，被拖离的速度是6 m/s，绳子自由端的拉力F是500 N，该装置的机械效率是80%.求：(g取10 N/kg)(1)故障车停在水平路面时对地面的压强．(2)拉力F在30 s内所做的功．(3)故障车在被拖离过程中受到的阻力．【答案】(1)故障车停在水平路面时对地面的压力F＝G＝mg＝1.5×103 kg×10 N/kg＝1.5×104 N，故障车停在水平路面时对地面的压强p＝＝＝2.5×105 Pa.　(2)由v＝可得，故障车移动的距离s车＝v车t＝6 m/s×30 s＝180 m．由图可知，n＝3，则绳端移动的距离s绳＝ns车＝3×180 m＝540 m，拉力F在30 s内所做的功W＝Fs绳＝500 N×540 m＝2.7×105 J．　(3)由于故障车匀速运动，则可知故障车所受到的拉力与其所受阻力大小相同，则有滑轮组的机械效率η＝＝＝.因滑轮组的机械效率是80%，所以故障车在被拖离过程中受到的阻力f＝nFη＝3×500 N×80%＝1 200 N.12.骨骼、肌肉和关节构成了人体的运动系统，踮脚是肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的，可以将其看成杠杆模型，如图甲所示，G表示作用在该杠杆上的人的重力，F表示小腿肌肉对该杠杆的拉力.如图乙是小明将脚踮起时单只脚的受力示意图，已知小明的重力为600 N，小腿肌肉对这只脚的拉力竖直向上，小明在1 min内完成了40个双脚同时踮起的动作；脚跟踮起后，每只脚与水平地面的接触面积为。(1)由图甲可知，踮脚时，可将脚看作一个______（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆；假设重力作用点的位置不变，且小腿肌肉对每只脚的拉力的方向始终竖直向上，在脚跟离开地面的过程中，小腿肌肉对每只脚的拉力的大小将______（选填“变大”“不变”或“变小”）。(2)脚跟踮起后，小明对水平地面的压强是多少？(3)脚跟踮起后，小腿肌肉对每只脚的拉力是多少？(4)小明在踮脚过程中克服重力做功的功率是多少？【答案】    (1). 省力    (2). 不变    (3).     (4). 200N    (5). 24W