2023年中考九年级物理计算题专项训练：功和机械能

2023年中考九年级物理计算题专项训练：功和机械能一、计算题1．重庆轨道2号线在李子坝站“穿”楼而过，如图，山城的复杂地形造就了全国绝无仅有的震撼景象。若列车发动机的功率为为370kW，长度为120m，行驶速度为25m/s，该居民楼长度为130m，则在列车穿过居民楼的过程，求：（1）列车所花的时间为多少秒？（2）列车发动机做的功为多少焦耳？2．节能减排、绿色环保，新能源汽车成为未来汽车发展的方向，纯电动汽车就是一种成本更低且能量转换效率更高的新能源汽车．某厂家开发出一款自主品牌的纯电动汽车，为了比较这款电动车与同型号内燃机汽车的能量转换效率，分别对它们进行测试，部分测试数据如下表（测试过程可视为匀速直线运动）：车型项目纯电动汽车内燃机汽车能源种类电能汽油[q汽油=4.5×107J/kgρ汽油=0.7×103kg/m3]测试距离100km100km牵引力600N600N百公里耗能20kW•h？能量转换效率？20%则：（1）测试过程中，纯电动汽车牵引力所做的功是多少？（2）纯电动汽车的能量转换效率是多少？（3）内燃机汽车百公里耗油多少升？（保留一位小数）3．飞机发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力，高空中某飞机获得1.5×105N的水平推力，以540km/h的速度沿水平方向匀速航行1h，需要完全燃烧热值q油＝4.2×107J/kg的航空煤油4000kg。求1h内：（1）发动机做功的功率；（2）若航空煤油完全燃烧放出的热量50%被水吸收，则在标准大气压下能将多少千克的水从20℃加热到刚沸腾。【c水＝4.2×103J/（kg·℃）】4．一辆在水平路面上沿直线匀速运动的货车，行驶时所受的阻力恒为车总重的0.1倍，货车（含驾驶员）空载时重为2.5×104N。求：（1）货车空载行驶时所受的阻力；（2）货车以36km/h的速度空载匀速行驶10s牵引力做的功；（3）当货车装载后，以90kW的最大功率、90km/h的速度匀速行驶时，货车的牵引力。5．电动自行车可以电动骑行，亦可以脚踏骑行．使用前，应先对车上的蓄电池充电．电动骑行时，蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力．现有一辆电动自行车，沿着水平的道路匀速行驶，在0.5h内，电动行驶了9km，此时车上电动机的工作电压为32V，工作电流为4A．（1）电动自行车在电动骑行启动时，能量是如何转化的？（2）若该车和人共重1000N，行驶时轮胎与地面的接触面积共为8×10﹣3m2，那么车对地面的压强多大？（3）若车和人在行驶过程中所受阻力20N，则这段路程内该车克服阻力所做的功为多少？（4）该车电能转化为机械能的效率是多少？6．某举重运动员在0.8s内将140kg的杠铃从地上举到1.6m的高度，他在这个过程中做功的平均功率是多少？（g=10N/Kg）7．如图所示是某款电动自行车。（1）电动车在水平路面上以10m/s的速度做匀速直线运动，若电动车的输出功率恒为500W，此时车受到地面的摩擦力多大？（不计空气阻力）（2）若电动车和小明的质量均为60kg，轮胎与地面的总接触面积约是120cm2，则小明骑车时车对地面的压强多大？（3）部分材料的技术指标如下表所示，假如让你设计制造电动车车架，你会选择表中的哪种材料？并说明理由。材料密度/kg/m3强度碳纤维1.6×103强铝合金3.0×103较弱铁合金4.5×103较强锰钢7.9×103强8．我国生产的无人机世界领先，种类繁多，应用广泛。如图所示是一架已经装载上10kg防疫物资的无人机，若该无人机自身质量为30kg，它有4条支撑腿，每条支撑腿与地面的接触面积为25cm2.（g取10N/kg）请解答下列问题：（1）防疫物资所受的重力；（2）图中静止在水平地面上的无人机对地面的压强（旋翼未转动）；（3）起飞后，无人机在30s内匀速竖直上升60m，此过程中无人机对防疫物资做功的功率。9．引体向上是体能测试项目之一，引体向上时双臂的拉力使身体上升做功．为侧定做引体向上时人做功的功率，请根据你自身的体验或观察他人做引体向上的过程，找出需要测量的物理量，并给出这些物理量合理的数值，从而写出引体向上时人做功功率的表达式，并根据你给出的物理量的数值，算出功率的具体数据．（取g=10N/kg）10．如图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图，已知井深10m，物体重G=4×103N，汽车重G车=3×104N（1）物体的质量；（2）滑轮组所做的有用功；（3）滑轮组的机械效率；（计算结果保留一位小数）（4）汽车牵引力的功率。11．在建筑工地上，“吊车”是常见的一种起重设备。如图为吊车上的滑轮组的示意图。在起重过程中，钢丝绳用6×103N的拉力F，将重为1.2×104N的物体在l0s内匀速提升6m（不计绳重和摩擦）求：（1）滑轮组提升重物所做的有用功和总功。（2）滑轮组拉力F的功率。（3）若用该滑轮组匀速提升1.8×104N的重物，则其机械效率是多少？12．如图甲所示的地面清洁机器人，重为30N，与水平地面的接触面积是100cm2，机器人在水平地面上运动时，机器人受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图乙所示，机器人的运动速度v随时间t的变化关系如图丙所示。（g取10N/kg）求：（1）该机器人对水平地面的压强；（2）第50s到第100s内牵引力做的功；（3）第50s到第100s的运动过程中，牵引力的功率。13．如图所示，一款新型无人驾驶电动汽车，总质量为1.5×103kg，在性能测试中，沿平直的公路匀速行驶，行驶过程中汽车受到的阻力为总重力的0.1倍，（g取10N/kg）求：​​（1）汽车匀速行驶的速度；（2）汽车受到的牵引力；（3）此过程中汽车牵引力所做的功和做功功率。14．小明家有一艘玻璃钢海钓船，底部平直，其参数如表所示（柴油热值q=4.3×107J/kg，g=10N/kg）。（1）不出海时，空船放置在水平沙滩上，船底与沙滩的接触面积为2m2，求船对沙滩的压强。（2）小明一家人某次出海钓鱼，人员和钓鱼装备共300kg，船匀速直线行驶4.3km，船受到的阻力为总重力的0.5倍，发动机的实际输出功率为12kW、消耗柴油1kg（假设柴油完全燃烧）。求：船行驶的速度和发动机的效率。15．如图1是某新型太阳能汽车，汽车（包括司乘人员）的总质量为1200kg，汽车与水平地面接触的总面积为0.6m2，在水平路面上做直线运动，v-t图像如图2（g=10N/kg）。（1）求汽车静止时对水平地面的压强；（2）10s~20s内，牵引力大小不变，所做的功为30000J，求10s~20s：①汽车的功率；②牵引力的大小。16．我国99A主战坦克的质量达5×104kg，发动机的最大功率是1.1×106W，某次执行任务时，该坦克在平直公路上以最大功率匀速行驶3000m用时300s，已知柴油的热值q=4×107J/kg，求：（1）这段时间坦克的速度是多少？（2）行驶过程中坦克受到的摩擦力是多少？（3）在上述行驶过程中共消耗25kg柴油，则发动机的效率是多少？

答案解析部分1．【答案】（1）解：列车穿过居民楼时通过的路程：s＝L车+L居民楼＝120m+130m＝250m，由v＝st可得，列车穿过居民楼的时间：t＝s（2）解：由P＝Wt可得，列车电动机做的功：W＝Pt＝370×103W×10s＝3.7×1062．【答案】解：（1）纯电动汽车牵引力所做的功是W有=FS=600N×105m=6×107J；答：纯电动汽车牵引力所做的功是6×107J；（2）消耗的电能W电=20kW•h×3.6×106J/kW•h=7.2×107J；纯电动汽车的能量转换效率是η1=≈83.3%；答：纯电动汽车的能量转换效率是83.3%；（3）汽油车与电动汽车牵引力所做的功都相同为6×107J；则汽油车百公里消耗的总能量为：Q总==3×108J；汽油的质量m汽油=≈6.67kg；汽油的体积V汽油=​≈9.5×10﹣3m3=9.5L．答：内燃机汽车百公里耗油9.5L．3．【答案】（1）解：飞机的航程s＝vt＝540km/h×1h＝540km＝540000m1h内飞机发动机所做的功W＝Fs＝1.5×105N×540000m＝8.1×1010J发动机做功的功率为P=答：发动机做功的功率为2.25×107W（2）解：4000kg航空煤油全部完全燃烧放出的热量Q放＝m油q油＝4000kg×4.2×107J/kg＝1.68×1011J若放出的热量有50%被水吸收，则水吸收的热量为Q水吸＝50%×Q放＝50%×1.68×1011J＝8.4×1010J加热水的质量m=答：若航空煤油完全燃烧放出的热量50%被水吸收，则在标准大气压下能将2.5×105kg的水从20℃加热到刚沸腾。4．【答案】（1）解：货车空载行驶时所受的阻力f=0.1G=0.1×2.5×答：货车空载行驶时所受的阻力为2.5×（2）解：货车空载行驶时,做匀速直线运动,所受的牵引力和阻力是一对平衡力,大小为F=f=2.5×货车的速度v=36货车以36km/h的速度匀速行驶10s，通过的路程s=vt=10牵引力做的功W=Fs=2.5×答：货车以36km/h的速度空载匀速行驶10s牵引力做的功为2.5×（3）解：当货车装载后的最大功率P=90kW=9×货车的速度v此时，货车的牵引力F答：当货车装载后，以90kW的最大功率、90km/h的速度匀速行驶时，货车的牵引力为3.6×105．【答案】解：（1）电动自行车在电动骑行时，用蓄电池来供电，将蓄电池的化学能转化成电能，再通过电动机将电能转化成机械能的；所以能量的来源是化学能转化成电能的．（2）由题意可知：地面的压力F=1000N，受力面积是s=80cm2=8×10﹣3m2；则：车对地面压强：p=FS=1000N8×10−3m2​=1.25×105Pa；（3）车克服阻力所做的功：W有=Fs=20N×9000m=1.8×105J（4）消耗的电能：W总=Pt=UIt=32V×4A×1800s=2.304×105J效率：η=6．【答案】解：杠铃的重力：G=mg=140kg×10N/kg=1400N；运动员对杠铃做的功：W=Gh=1400N×1.6m=2240J；他在这个过程中做功的平均功率：P=Wt=2240J答：他在这个过程中做功的平均功率是2800W．7．【答案】（1）解；由P=Fv可得，电动车的牵引力F牵=Pv=500W因为电动车在水平路面上做匀速直线运动，不计空气阻力，所以根据二力平衡得f=F牵=50N答：车受到地面的摩擦力为50N；（2）解；小明和车对地面的压力F=G=mg=2×60kg×10N/kg=1200N车对地面的压强p=FS=1200N120×10答：小明骑车时车对地面的压强为1×105Pa；（3）解；选择碳纤维材料，强度高并且密度小，车身轻，耗能少。答：选择碳纤维材料，强度高并且密度小，车身轻，耗能少。8．【答案】（1）解：由G=mg知道，防疫物资的重力G物资=m物资g=10kg×10N/kg=100N答：防疫物资所受的重力为100N；（2）解：由G=mg知道，无人机的重力G无人机=m无人机g=30kg×10N/kg=300N在水平地面上静止的无人机对地面的压力F=G物资+G无人机=100N+300N=400N总受力面积S=4×25cm2=100cm2=1×10-2m2则无人机对地面的压强p=答：图中静止在水平地面上的无人机对地面的压强为4×104Pa；（3）解：无人机对防疫物资做的功W=G物资h=100N×60m=6×103J则此过程中无人机对防疫物资做功的功率P=答：此过程中无人机对防疫物资做功的功率为200W。9．【答案】解：①需要测量的物理量：人的质量m，身体向上移动的高度h，一定时间t内（如1min）连续作引体向上的次数n；②一定时间t内学生克服重力做的功W=nmgh，做功功率的表达式为P=Wt=nmgℎ③若某学生：m=60kg，h=0.4m，t=1min，n=6，则其做功的功率P=6×6kg×10N⁄kg×0.4m60s答：该学生的做功功率为24W．10．【答案】（1）解：根据G=mg知，物体的质量为m=答：物体的质量为400kg；（2）解：滑轮组所做的有用功为W答：滑轮组所做的有用功为4×10（3）解：由图可知，滑轮组中由3段绳子承担重物，绳子移动的距离为s=3ℎ=3×10m=30m滑轮组所做的总功为W滑轮组的机械效率为η=答：滑轮组的机械效率为66.（4）解：汽车受到的阻力为f=0汽车在水平方向上受水平向右的牵引力、水平向左的拉力、水平向左的阻力的作用，且汽车匀速行驶，则汽车的牵引力为F汽车牵引力的功率为P=答：汽车牵引力的功率为4200W。11．【答案】（1）有用功W有用=Gh=1.2×104N×6m=7.2×104J总功W总=Fs=6×103N×3×6m=1.08×105J答：滑轮组提升重物所做有用功是7.2×104J、总功是1.08×105J（2）功率P=答：滑轮组拉力F的功率是1.08×104W.（3）不计绳重和摩擦G动=3F-G物=3×6×103N-1.2×104N=6×103Nη=答：若用该滑轮组匀速提升1.8×104N的重物，则其机械效率是75%。12．【答案】（1）解：该机器人对水平地面的压力F＝G＝30N该机器人对水平地面的压强P=答：该机器人对水平地面的压强为3000Pa；（2）解：由乙、丙图可知，物体在50s到100s做匀速直线运动，受到的牵引力为0.8×102N。由v=st第50s到第100s内牵引力做的功W＝答：第50s到第100s内牵引力做的功为2×103J（3）解：第50s到第100s的运动过程中，牵引力的功率P=答：第50s到第100s的运动过程中，牵引力的功率为40W。13．【答案】（1）解：汽车行驶的路程s=1.8×汽车行驶的时间t=3汽车匀速行驶的速度v=答：汽车匀速行驶的速度为10m/s；（2）解：由于汽车匀速行驶，所以汽车受到的牵引力等于阻力F答：汽车受到的牵引力为1.5×103N；（3）解：此过程中汽车牵引力做功W=FS=1.5×汽车牵引力做功的功率p=答：此过程中汽车牵引力所做的功为2.7×106J，做功的功率为1.5×104W14．【答案】（1）解：空船的重力：G=mg=300kg×10N/kg=3000N；船对沙滩的压力等于自身的重力：F=G=3000N；船底与沙滩的接触面积为2m2∴船对沙滩的压强：p=FS=3000N2m答：船对沙滩的压强为1.5×103Pa（2）解：①人员和钓鱼装备及船的总质量为：m=300kg+300kg=600kg；船受到的阻力为总重力的0.5倍，船匀速直