04功、功率、机械效率、热机效率计算题-经典常考20题-江苏省2023-2024九年级物理上学期期末

这是一份04功、功率、机械效率、热机效率计算题-经典常考20题-江苏省2023-2024九年级物理上学期期末，共15页。试卷主要包含了计算题等内容，欢迎下载使用。
一、计算题
1．骨骼、肌肉和关节构成了人体的运动系统，最基本的运动都是肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的，其模型就是杠杆。如图所示是踮脚时的示意图，人体的重力为阻力，小腿肌肉施加的拉力为动力。重600N的小明在lmin内完成50个双脚同时踮起动作，每次踮脚过程中脚跟离开地面的高度是0.09m。求：
（1）小腿肌肉对双脚的拉力；
（2）小明踮脚过程中克服重力做功的功率。
2．如图所示，歼10战斗机的发动机用1.22×105N的推力，使战斗机10s内向前飞行650m。
（1）10s内发动机所做的功是多少？
（2）发动机的功率有多大？
3．电动汽车以节能、环保的优势很快成为城市公交的重要选择，图示为某城市公交电动汽车，某次在运载游客时，水平路面上以10m/s的速度匀速行驶了500m，功率恒定为18kW。
（1）公交电动汽车行驶过程中受到的阻力是多大？
（2）牵引力做了多少功？
4．如图所示，质量为80kg的骑车者，骑着质量为10kg自行车沿着平直的水平路面，以5m/s的速度匀速行驶，骑行过程中人和车受到的阻力恒为自行车对地面压力的0.02倍。（g=10N/kg）
(1)骑行过程中人和车受到的阻力是多少？
(2)骑车者做功的功率是多少？
5．如图所示是我国自行研制的具有国际先进水平的歼﹣10战斗机，已知发动机用1.22×105N的推力能使战斗机以二倍音速（设声音速度为340m/s）飞行，10s内发动机做了多少功？发动机的功率是多少？
6．如图，某型号无人机的质量为2.5kg，在水平方向上以最大速度匀速飞行6km过程中，消耗3.6×104J电能，其中60%转化为机械能。求：
（1）悬停时，无人机受到的升力有多大？
（2）从地面飞到离地10m高处过程中，无人机克服自重做了多少功？
（3）以最大速度沿水平方向匀速飞行过程中，无人机受到的水平推力是多少？
7．如图，公交车在平直公路上匀速行驶10min，速度为54km/h，此时输出功率为72kW，求：
（1）汽车牵引力做的功；
（2）该汽车行驶过程中受到的阻力。
8．往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，已知箱子重900N，斜面长3m、高1m。工人用400N沿斜面方向的力将箱子匀速推到车上。
(1)在这过程中工人做的有用功；
(2)推力对箱子做的功；
(3)物体受到斜面的摩擦力。
9．如图所示，用15N的水平力推着购物车，10s内沿水平地面前进 5m，购物车连同货物重200N．
（1）重力对购物车和货物所做的功是多少？
（2）推力所做的功及功率是多少？
10．如图所示，质量为80kg的骑车者，骑着质量为5kg自行车沿着平直的水平路面，以5m/s的速度匀速行驶，骑行过程中人和车受到的阻力恒为自行车对地面压力的0.02倍。（g =10N/kg）
（1）骑行过程中人和车受到的阻力是多少？
（2）骑车者做功的功率是多少？
11．俯卧撑是一项常见的体育健身活动，运动的人身体可视为杠杆．如图所示是小华同学坐俯卧撑的示意图，他的体重500N，每做一次将身体撑起，肩部上升0.4m．在某次测试中，他1min内完成30次俯卧撑．已知O为支点，A′为重心，OA＝0.9m，AB＝0.6m．
求：（1）地面对手的支持力 ；
（2）小华将身体撑起一次所做的功 ；
（3）小华做功的功率 ．
12．抗击新冠肺炎疫情期间，我省用负压救护车转运患者进行集中隔离治疗。该车配置了负压装置，负压舱内气压小于外界气压，将内部空气“吸入”排风净化装置进行处理，有效避免了病毒的传播。某次转运病人时，救护车以4.5×104W的恒定功率在平直公路上匀速行驶9×103m，用时600s。求：
（1）救护车在这段时间内的速度是多少m/s？
（2）救护车在这段时间内牵引力做的功是多少J？
（3）救护车在平直公路上匀速行驶所受的阻力是多少N？
13．一列质量为3t的火车，以的速度在平直轨道上匀速行驶，整列火车受到的阻力是3N．火车行驶时间内，
（）火车的牵引力多大？
（）机车牵引力做了多少功？
（）牵引力的功率多大？
14．小华为了锻炼身体，提高体能，每天清晨都要举杠铃．他Imin内举了20次，每次举起的高度约为40cm，若杠铃的质量为25kg，则
（1）他举一次做的功多少？
（2）他举杠铃的平均功率多大？（g取10N/kg）
15．如图所示，工人利用斜面将箱子匀速推到车上。已知斜面长3m，高1m，工人用400N沿斜面方向的力推箱子，箱子重为900N。在此过程中，求：
（1）推力所做的功；
（2）斜面的机械效率；
（3）箱子受到的摩擦力。
16．“一方有难，八方支援”，如图所示，是一辆支援武汉满载医疗物资的货车。已知这辆货车满载时总质量为10t，发动机的额定功率为92kW，在水平路面上匀速直线行驶时受到的阻力是汽车重力的0.2倍，汽车额定功率下匀速直线行驶100s时。（g取10N/kg）
求：（1）货车所受的阻力有多大？
（2）牵引力做了多少功？
（3）货车通过的距离多长？
17．如图所示，是建筑工地上常用的塔式起重机示意图。某次起重机将质量为0.8t的货物匀速提升9m，用时60s。求：（g取10N/kg）
（1）起重机提升货物过程中，起重机对货物所做了多少功？
（2）起重机提升货物过程中，对货物做功的功率是多少？
（3）若起重机的机械效率为80%，则起重机提升货物过程中做的额外功是多少？
18．小天收集了一些数据填在下表中。如果该车满载货物后在平直的公路上匀速行驶100km，货车受到的阻力是车重的0.1倍，那么在此过程中：
(1)该货车车牵引力是多少？牵引力所做的功是多少？
(2)燃油完全燃烧放出的热量是多少？
(3)该货车发动机的效率是多少？
19．某科研小组研制了一辆太阳能汽车.其车顶的太阳能电池板可将太阳能转化为电能，并储存在蓄电池中为车辆提供动力，已知：太阳能电池板平均每小时接收3.9×106J的太阳能，每天平均有效接收太阳能的时间为5小时；当该车以10m/s速度匀速行驶时，太阳能电池板每天所储存的电能可维持该车行驶4min，其中储存电能的80%用来克服汽车阻力所做的功，汽车所受阻力为1.3×103N。求：
（1）该太阳能电池板每天接收的太阳能；
（2）该汽车以10m/s匀速行驶4min过程中克服阻力所做的功；
（3）太阳能转化为电能并储存的效率。
20．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: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
品牌型号
东风xx
外型尺寸
5×1.9×23（m）
变速箱
A85
空车质量
1.5吨
最高车速
120km/h
满载时载货量
2.5吨
空载百公里油耗
12L
燃油密度
0.8×103kg/m3
满载百公里油耗
20L
燃油热值
5×107J/kg
物重G/N
拉力F/N
时间t/s
A端上升的竖直距离h/m
B端下降的竖直距离s/m
200
500
0.5
0.4
0.2
参考答案：
1．（1）400N；（2）30W
【详解】解：（1）由图乙知，踮脚运动时，动力臂及阻力臂分别为
l1=8cm+4cm=12cm=0.12m
l2=8cm=0.08m
据杠杆平衡条件有
F1×0.12m=600N×0.08m
解得，小腿肌肉对双脚的拉力
F1=400N
（2）设完全一个双脚踮起动作时，脚在重力方向移动的距离为h，由图乙，据相似三角形的内容得
解得
h=0.06m
由题意知，小明完成一个踮脚运动时，克服重力所做的功
W=Gh=600N×0.06m=36J
在1min内克服重力所做的总功
W总=50W=50×36J=1800J
克服重力做功的功率
答：（1）小腿肌肉对双脚的拉力为400N；
（2）小明踮脚过程中克服重力做功的功率为30W。
2．（1）7.93×107J；（2）7.93×106W
【详解】解：（1）根据做功的计算公式可得，发动机对飞机做功为
W=Fs=1.22×105N×650m=7.93×107J
（2）根据功率的计算公式可得，发动机推力的功率为
答：（1）10s内发动机做了7.93×107J；
（2）发动机的功率是7.93×106W。
3．（1）1800N；（2）9×105J
【详解】解：（1）汽车功率
P=18kW=1.8×104W
由
得，汽车的牵引力
根据二力平衡可得，汽车受到的阻力
f=F=1800N
（2）牵引力做功
W=Fs=1800N×500m=9×105J
答：（1）公交电动汽车行驶过程中受到的阻力是1800N；
（2）牵引力做功9×105J。
4．(1)18N；(2)90W
【详解】解：(1)自行车对地面压力
F=G1+G2=(m1+m2)g=(80kg+10kg)×10N/kg=900N
骑行过程中人和车受到的阻力为
f=0.02G=00.2×900N=18N
(2)自行车沿着平直的水平路面匀速行驶，水平方向受力平衡，骑车者施力F1=f，骑车者做功的功率为
答：(1)骑行过程中人和车受到的阻力是18N；
(2)骑车者做功的功率是90W。
5．8.296×108J，8.296×107W
【详解】解：战斗机的速度为
飞机10s内飞行的路程为
s=vt=680m/s×10s=6800m
发动机做的功为
W=Fs=1.22×105N×6800m=8.296×108J
发动机的功率为
答：10s内发动机做的功为8.296×108J；发动机的功率是8.296×107W。
6．（1）25N；（2）250J ；（3）3.6N
【详解】（1）无人机悬停时，对无人机进行受力分析，无人机受到重力和升力，无人机处于平衡状态，升力等于重力，则无人机受到的升力为
（2）无人机克服自重做的功为
（3）以最大速度推进时，转化成的机械能为
水平推力为
答：（1）悬停时，无人机受到的升力为25N；
（2）从地面飞到离地10m高处过程中，无人机克服自重的功为250J；
（3）以最大速度沿水平方向匀速飞行过程中，无人机受到的水平推力是3.6N。
7．(1)4.32×107J；(2)4800N
【详解】解：(1)汽车牵引力做的功为
W=Pt=72000W×10×60s=4.32×107J
(2)汽车的速度
v=54km/h=15m/s
根据
P==Fv
可知，牵引力的大小为
F==4800N
因为公交车在平直公路上匀速行驶时，受到平衡力的作用，所以该汽车行驶过程中受到的阻力
f=F=4800N
答：(1)汽车牵引力做的功为4.32×107J；
(2)该汽车行驶过程中受到的阻力为4800N。
8．(1)900J；(2)1200J；(3)100N
【详解】(1)在这过程中工人做的有用功
(2)推力对箱子做的功
W总＝FS＝400N×3m＝1200J
(3)工人所做的额外功
物体受到斜面的摩擦力
答：(1)在这过程中工人做的有用功是900J；(2)推力对箱子做的功是1200J；(3)物体受到斜面的摩擦力是100N。
9．（1）0；（2）75J， 7.5W．
【详解】（1）购物车在水平地面上运动，在重力的方向上没有移动距离，所以重力做功为0．
（2）已知水平拉力为15N，沿水平地面前进5m，
；
功率
；
答：（1）重力对购物车和货物所做的功是0；
（2）推力所做的功为75J，功率是7.5W．
10．（1）17N；（2）85W
【详解】解：（1）由题意可知，自行车对地面的压力
骑行过程中人和车受到的阻力
f =F= 0.02×850N = 17N
（2）根据机械功率公式
自行车做匀速直线运动，水平方向骑车者施加向前运动的力等于阻力，骑车者做功的功率
P = F v = 17N×5m/s = 85W
答：（1）骑行过程中人和车受到的阻力是17N；
（2）骑车者做功的功率是85W。
11． 300N 120J 60W
【详解】解：（1）由题，运动的人身体可视为杠杆．根据杠杆平衡条件可得：F×OB=G×OA，
所以地面对双手的支持力
（2）小华将身体撑起一次所做的功W=Fs=300N×0.4m=120J
（3）他1min内完成30次俯卧撑，做功W总=30W=30×120J=3600J，
小华做功的功率
答：（1）地面对手的支持力为300N；（2）小华将身体撑起一次所做的功为120J；（3）小华做功的功率为60W；
12．（1）15；（2）2.7×107；（3）3000
【详解】解：（1）由可知，救护车在这段时间内的速度是
（2）由可得，救护车在这段时间内牵引力做的功是
（3）救护车所受的牵引力为
救护车匀速行驶时处于平衡状态，根据二力平衡可得，救护车所受的阻力为
答：（1）救护车在这段时间内的速度是15m/s；
（2）救护车在这段时间内牵引力做的功是2.7×107J；
（3）救护车在平直公路上匀速行驶所受的阻力是3000N。
13．（）．（）；（）．
【详解】火车在平直轨道上匀速行驶，火车处于平衡状态，此时火车受到平衡力的作用，牵引力等于阻力大小，即F牵=f=9×103N；速度v=180km/h=50m/s；s=vt=50m/s×60s=3000m；W牵=F牵×s=9×103N×3000m=2.7×107J；牵引力的功率P=W牵/t=2.7×107J/60s=4.5×105W．
14．（1）100J （2）33.3W
【详解】试题分析：（1）功等于力和物体在力的方向上通过距离的乘积，他举杠铃所用的力等于杠铃的重力250N,运动距离是0.4m，举一次做的功W=Fs=250N×0.4m=100J；（2）举一次用的时间是60秒/20=3秒，做功功率P=W/t=100J/3s=33.3W．
考点：力和功率
15．（1）1200J；（2）75%；（3）100N
【详解】解：（1）推力所做的功

（2）推力所做的功为总功，克服重力所做的功为有用功，有用功为

机械效率为
（3）摩擦力方向沿斜面向下，克服摩擦所做的功为额外功，故摩擦力大小为
答：（1）推力所做的功为1200J；
（2）斜面的机械效率75%；
（3）箱子受到的摩擦力100N。
16．（1）2×104N；（2）9.2×106J；（3）460m
【详解】解：（1）汽车匀速直线运动，牵引力与阻力是一对平衡力，则牵引力大小为
（2）牵引力做的功为
（3）汽车通过的距离为
答：(1)车受到的阻力为2×104N；
(2)牵引力做的功为9.2×106J；
(3)货车通过的距离是460m。
17．（1）7.2×104J；（2）1200W；（3）1.8×104J
【详解】解：（1）货物的质量为
货物的重力为
起重机对货物做的功
（2）起重机对货物做功的功率
（3）由得，起重机做的总功
则额外功为
答：（1）起重机对货物做的功是7.2×104J；
（2）起重机对货物做功的功率是1200W；
（3）起重机提升货物过程中做的额外功是1.8×104J。
18．(1) 4×103N； 4×108J；(2) 8×108J；(3) 50%
【详解】(1)满载货物时货车的总质量
m=m车+m货=1.5t+2.5t=4t=4×103kg
货车的总重力
G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N
由题意知，货车受到的阻力
f=0.1G=0.1×4×104N=4×103N
因为该车满载货物后在平直的公路上匀速行驶，所以，根据二力平衡条件知道，该货车的牵引力
F=f=4×103N
牵引力所做的功
W=Fs=4×103N×100×103m=4×108J
(2)由表格数据知道，货车满载百公里油耗为20L，即货车行驶100km消耗燃油的体积
V燃油=20L=20dm3=0.02m3
由知道，消耗燃油的质量
m燃油=ρ燃油V燃油=0.8×103kg/m3×0.02m3=16kg
燃油完全燃烧放出的热量
Q放=m燃油q燃油=16kg×5×107J/kg=8×108J
(3)该货车发动机的效率
答：(1)该货车车牵引力是4×103N；牵引力所做的功是4×108J；
(2)燃油完全燃烧放出的热量是8×108J；
(3)该货车发动机的效率是50%。
19．(1) ；(2) ；(3) 20%。
【详解】(1)太阳能电池板每天接收的太阳能：
；
(2) 当该车以10m/s速度匀速行驶时，行驶4min通过的路程为
，
该车克服阻力所做的功
；
(3)由公式可得，该车行驶4min消耗的电能为
，
则太阳能转化为电能并储存的效率为
。
答：(1)该太阳能电池板每天接收的太阳能为；
(2)该汽车以10m/s匀速行驶4min过程中克服阻力所做的功为；
(3)太阳能转化为电能并储存的效率为20%。
20．（1）100J（2）200W（3）80%
【详解】（1）拉力所做的功:W拉=Fs=500N×0.2m=100J
（2）拉力做功的功率：
（3）此过程中拉力做的有用功为：
该杠杆的机械效率: