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

纯电动汽车内燃机汽车

项目

汽油[q汽油=4.5xl()7j/kg

能源种类电能

p^an=0.7xl03kg/m3]

测试距离100km100km

牵引力600N600N

百公里耗能20kW*h?

能量转换效率920%

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1.5xl05N的水平推力，以540km/h的速度沿水平方向匀速航行lh,

需要完全燃烧热值qa=4.2xlO7J/kg的航空煤油4000kgo求lh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*=4.2x103J/（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2.5X104N。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8x10「讳2,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。

甲

（1）电动车在水平路面上以I0m/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/rrP强度

碳纤维1.6X103强

铝合金3.0x103较弱

铁合金4.5X103较强

镒钢7.9x103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25cmz

(g取1ON/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=l()N/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=4X103^,汽车重G套=3XIO’％,汽车匀速拉绳子时的拉力尸=2x1()3%,若汽车受到的阻力

为车重的0.05倍，汽车行驶的速度为1.2m/s,求：(g=10N/kg)

(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6x103N的拉力F,将重为1.2X104N的物体在10s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1.8xlO4N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1()0s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1.5x103kg,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01倍，(g取10N/kg)求：

09:32:5009:35:50

(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=4.3xlO7j/kg,

g=10N/kg)„

长度：4.3m宽度：1.55m高度：0.6m

空船质量：300kg最大载重：1000kg核载人数：6人

柴油发动机最大功率：40kW最大安全行驶速度：6m/s

(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().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0.6m?,在水平路面上做直线运动，v-t图像如图2(g=10N/kg)。

15

01020t/s

甲乙

(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5x104kg,发动机的最大功率是1.1X106W,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=4xlO7J/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

L【答案】(1)解：列车穿过居民楼时通过的路程：s=L4；+L120m+130m=250m,由v=

7可得，列车穿过居民楼的时间：t=弓=毫矍=10s

(2)解：由P=与可得，列车电动机做的功：W=Pt=370xl03Wxl0s=3.7xl06J

2.【答案】解：(1)纯电动汽车牵引力所做的功是W“=FS=600Nxl05m=6xl07j；

答：纯电动汽车牵引力所做的功是6X107J；

(2)消耗的电能W电=20kW«hx3.6x106J/kW»h=7.2x107J；

纯电动汽车的能量转换效率是n尸:有一6XIO71/3.3%；

W电7.2X10fJ

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6xl(TJ；

则汽油车百公里消耗的总能量为：

W7

Qa=W_6X10J=3xlQ8j;

T]20.2

汽油的质量m汽油=Q总一3X10：J<6.67kg；

q汽油4.5X107Jkg

m汽油_6.67kg

汽油的体积V汽油二,Q39.5X1()-33=9.5L.

P汽油0.7X103kg/rom

答：内燃机汽车百公里耗油9.5L.

3.【答案】⑴解:飞机的航程s=vt=540km/hxlh=540km=540000m

lh内飞机发动机所做的功W=Fs=1.5x105Nx540000m=8.1x10,°J

10

发动机做功的功率为p――=8.1X10/_225x1Q7W

t3600s

答：发动机做功的功率为2.25X107W

7

(2)解：4000kg航空煤油全部完全燃烧放出的热量Q,&=m汕qilh=4000kgx4.2x10J/kg=1.68x10"J

若放出的热量有50%被水吸收，则水吸收的热量为Q(«=50%XQ放=5O%xl.68xlO"J=8.4xl()ioj

Q水吸8.4X1O10J

加热水的质量m—=2.5x105kg

C水-4.2X103//(/C5-℃)X(100℃-20℃)

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2.5x105kg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=0.1x2.5x104/V=2.5x103/V

答：货车空载行驶时所受的阻力为2.5x103/V

（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=

2.5x103W

货车的速度v=36km/h=iom/s

货车以36km/h的速度匀速行驶10s,通过的路程s=区=10771/Sx10s=100m

牵引力做的功W=Fs=2.5x103Nx100s=2.5x105/

答：货车以36km/h的速度空载匀速行驶10s牵引力做的功为2.5x105；

（3）解：当货车装载后的最大功率P=90kW=9x1。4勿

货车的速度v=90km/h=25m/s

4

此时，货车的牵引力F'=4=2^*=3.6X103N

v25m/s

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3.6x

103No

5.【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=8xl03m2；贝ij：车对地面压强：p=^=1000/V

=1.25xl05pa；（3）车克服阻力所做的功:W产Fs=20Nx9000m=1.8xl05j（4）消耗的电能:W总

W61n5/

=Pt=UIt=32Vx4Axi800s=2.304x105J效率：口=上xlQQ%='"ujxioo%M8.1%.答：（1）化学

W总2,304X1067

能转化为电能，电能转化为机械能.（2）车对地面的压强为1.25xl05pa；（3）这段路程内该车克服

阻力所做的功为L8xl（｝5j；（4）该电动车的效率是78.1%.

6.【答案】解：杠铃的重力:G=mg=140kgx1ON/kg=1400N；

运动员对杠铃做的功：W=Gh=1400Nx1.6m=2240J；

他在这个过程中做功的平均功率：

p=9=第2Z=2800W.

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F4=5==50N

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奉=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=2x60kgxl0N/kg=1200N

车对地面的压强p=4=-120嵋？=lxl()5pa

S120x10m2

答：小明骑车时车对地面的压强为lxlO5Pa；

(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物行m物货g=10kgxl0N/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=30kgxl0N/kg=300N

在水平地面上静止的无人机对地面的压力F=G优+G无人机=100N+300N=40()N

总受力面积S=4x25cm2=100cm2=lx10-2m2

则无人机对地面的压强P=5=-4吧？=4x104Pa

答：图中静止在水平地面上的无人机对地面的压强为4xlO4Pa；

(3)解：无人机对防疫物资做的功W=G物贸h=100Nx60m=6xlO3J

3

则此过程中无人机对防疫物资做功的功率p=叱=6勺°J=200小

t30s

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

Imin)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=牛=啜；

③若某学生：m=60kg,h=0.4m,t=lmin,n=6,

则其做功的功率p=6x6kgx吸/kgxO4m=24W.

60s

答：该学生的做功功率为24W.

3

10.【答案】(1)解：根据G=mg知，物体的质量为=色=除』=400kg

7ng10N/kg$

答：物体的质量为400kg；

(2)解：滑轮组所做的有用功为力有=Gh=4x103Nx10m=4x1047

答：滑轮组所做的有用功为4x104;；

(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=3x10巾=30m

滑轮组所做的总功为勿总=Fs=2x103Nx30m=6x104/

滑轮组的机械效率为〃=2x100%=4X-VX100%x66.7%

嗫6X10。

答：滑轮组的机械效率为66.7%；

(4)解：汽车受到的阻力为/=0.05G至=0.05x3x104/V=1500N

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率=F+/=2x103N+1500/V=3500/V

汽车牵引力的功率为p=与==F牵v=3500/Vx1.2m/s=42001V

答：汽车牵引力的功率为4200W。

11.【答案】(1)有用功W有白产Gh=1.2xlO4Nx6m=7.2xl()4j

3s

总功W,6=FS=6X10Nx3x6m=l.08x10J

答：滑轮组提升重物所做有用功是7.2xl()4j、总功是l.()8xl()5j

WC

4

(2)功率p==L08X10J=1.08X10UZ

t10s

答：滑轮组拉力F的功率是1.08xl04W.

(3)不计绳重和摩擦G动=3F-G^=3x6x103N-1.2x104N=6x103N

讥有用'G物'h1.8xlO4Af

TJ=-----------------=-----------------------------=----------------7—=75%

勿乃'物N

总、G物'h+G动Ji2.4x10

答：若用该滑轮组匀速提升1.8X104N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=a=--4；=3000Pa

5100x1047n2

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0.8X102N。由〃=

"可得,第50s到第100s内机器人行驶的距离s=vt=0,5m/sx50s—25m

第50s到第100s内牵引力做的功W=F/=0.8x102/Vx25m=2x103；

答：第50s到第100s内牵引力做的功为2x103j

3

(3)解：第50s到第100s的运动过程中，牵引力的功率p=叱=2x10/=40(

t50s

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=1.8x1037n

汽车行驶的时间t=3min=180s

3

汽车匀速行驶的速度v=l=.那默利=1Qm/s

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牵引=¥阻=OAmg=0.1X1.5X

103kgx10N/kg=1.5x103N

答：汽车受到的牵引力为L5X1()3N；

(3)解：此过程中汽车牵引力做功W=FS=1.5x103/Vx1,8x103m=2.7xIO67

汽车牵引力做功的功率0=史=27np6/4Mz

Pt180s

答：此过程中汽车牵引力所做的功为2.7xl06j,做功的功率为I.5X104W

14.【答案】(1)解：空船的重力：G=mg=3OOkgxlON/kg=3OOON；

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=4=驾婴=1.5x10^3

32m£

答：船对沙滩的压强为L5xlO3pa

(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，

船匀速直线行驶，根据二力平衡：

f=Fi=0.5G茗=0.5x600kgxl0N/kg=3000N,

P=牛=牛=Fv,

v=5="(WO.=4m/s.

3000/Vs，

做的有用功：

W“=Bs=3000Nx4300m=1.29xl07j；

消耗柴油1kg释放的能量：

Q=mq=lkgx4.3x107J/kg=4.3x107J；

发动机的效率：

7

川有1.29X10/7no/

n=__=------T2-=30%

Q4.3x107

答：船行驶的速度为4m/s,发动机的效率为30%

15.【答案】(1)解：汽车静止时对水平地面的压力为F=G=mg=1200kgxl0N/kg=1.2xl04N

4

汽车静止时对水