中考物理模拟题《功和功率的综合计算》专项检测题(附答案)

第第页中考物理模拟题《功和功率的综合计算》专项检测题(附答案)学校:___________班级：___________姓名：___________考号：___________1．南京长江大桥于1968年建成，是长江上第一座中国自行设计和建造的铁路、公路两用桥梁。近年来，航行船舶逐渐大型化，桥墩遭受船舶撞击的风险不断增大。为此，2023年春季，工程师为桥墩加装保护铠甲并展开观测，ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg。①拖拽：如图甲所示，拖船拖拽两个“C”形组件，在江面匀速直线行驶20km。抵达桥墩处、行驶过程中拖船的动力为2.15×105N，柴油发动机动力系统的效率为40%，q柴油=4.3×107J/kg；②合围：将两个“C”形组件环绕在桥墩外围，合围成“O”型锆甲。铠甲漂浮在水中，侧边竖直，上下表面积相同，如图乙所示。铠甲密度为0.4×103kg/m3，露出水面的高度为2.1m；③观测：上游暴雨、江水上涨过程中，由于流水冲击，铠甲与桥墩发生挤压，此时静止的铠甲在水面下的深度为1.5m，如图丙所示。铠甲上表面面积S=100m2。问：（1）拖拽过程消耗柴油的质量？（2）乙图中，漂浮的铠甲下表面受到水的压强是多少?（3）丙图中，铠甲受到桥墩施加的摩擦力的大小和方向？2．我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大起飞质量为37t，最大航行速度达2.5倍声速（合3060km/h），最大载油量为10t，已知在同一高度飞行时，飞机航行所受的阻力大小与速度的平方成正比（f=kv2，其中k是定量常数），在某次飞行测试中飞机传感器显示以500m/s速度水平飞行时，所受阻力是75000N，飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率恒为36%，q油＝4.2×107J/kg，求（1）飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是多少焦；（2）若10t燃油完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可使多少m3的水温度升高10℃；（3）在飞机油箱中加满燃油，以400m/s的速度巡航相对于500m/s速度巡航时，航程会增加多少千米？3．混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点，某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量，当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，蓄电池存满电能7.6×108J，启动时，消耗了20%电能输送给车轮，当汽车速度达到50km/h时，由内燃机提供能量接下来汽车匀速行驶20km，共消耗燃料14kg，蓄电池充满。已知内燃机效率为40%。（忽略蓄电池和电动机的热损失，q燃料=4.5×107J/kg）求：（1）汽车受到的阻力f；（2）匀速行驶时，汽车牵引力所做的功；（3）内燃机给车轮供能的效率。4．如图所示，在科普节目《加油向未来》中，有一项对抗性实验，甲、乙两人站在平衡板上，滑轮组将平衡板提升至一定高度后，两人在平衡板上挪动，并保持平衡板平衡。若甲的质量为55kg，乙的质量为45kg。平衡板质量为900kg，且质量分布均匀，重心在点O。（g取10N/kg）(1)甲、乙两人竖直站在平衡板上，滑轮组将平衡板匀速提升至离地面5m的高度处。提升过程中平衡板始终保持水平平衡，拉力F为6250N。求在此过程中：①平衡板提升两人所做的功为多少？()②在提升平衡板和人的过程中，滑轮组的机械效率为多少？()(2)当甲、乙两人竖直站立在图中A、B位置时，平衡板在空中处于水平平衡。甲、乙两人从图中位置同时向平衡板左、右两侧沿同一直线向相反方向缓慢挪动至C、D竖直站立时，平衡板也恰好处于水平平衡，则两人挪动的距离AC和BD之比为。5．如图所示是某款用于临床治疗的微量注射泵，通过其智能微推进系统，可以给病人实施高精度、小流量的药液注射。某次注射时使用的薄壁注射器横截面积为5.55cm2，内有44.4mL的药液，注射速度v0为5.55mL/h。求∶(1)若药液的密度为1g/cm3，则注射器内药液的质量是多少？(2)注射过程中，注射器芯杆移动的速度。(3)若注射器内药液的质量为m，密度为，匀速推注完这些药液注射泵对水平注射器芯杆做的功为W。已知薄壁注射器横截面积为S，活塞与内壁之间摩擦力为f，活塞对药液推力不变，请推导活塞对药液压强的表达式（用字母表示）。6．随着高层建筑的大量兴建，人们经常要与电梯打交道，如图甲所示是某种升降电梯的简化模型，它由轿厢、配重、电动机、钢丝绳、定滑轮等部件组成，其中轿厢的质量为780kg．电梯某次搭载一位质量为70kg的乘客上楼，轿厢启动上升的路程与时间关系（s﹣t）如图乙所示，电动机的输出功率与时间关系（P﹣t）如图丙所示，电动机的工作效率为80%，不计钢丝绳的重力和一切摩擦，求：（1）当该乘客站立在静止的轿厢内时，双脚的受力面积为500cm2，则乘客对轿厢的压强为多少帕？（2）电动机的电梯启动上升12s内，消耗的电能是多少焦？（已知电动机对轿厢所做的功等于其P﹣t图象与时间轴所围成的阴影部分面积大小）（3）电梯的配重有多重？7．在建设工地上，工人把重1000N的物体沿着长s=5m、高h=1m的斜面从底部匀速拉上斜面的顶端，沿斜面所用的拉力为250N（不计空气阻力）．求：（1）将物体从斜面底部匀速拉到斜面顶端的过程中，拉力做了多少功？

（2）工人使用斜面做功的机械效率是多少？

（3）物体和斜面之间的摩擦力是多大？8．某校校车与学生的总质量为8000kg，车轮与地面的接触总面积为0.25m2，该校车在某段平直公路上匀速行驶9km，用时15min。求：（1）这段路程内校车的速度；（2）校车对水平地面的压强；（3）若发动机的功率为60kW，求发动机的牵引力。9．一辆汽车以90kW的恒定功率启动并做直线运动，且整个运动过程中受到的阻力不变，速度v与时间t的关系如图所示．求：（汽油的热值q汽油=4.6×107J/kg）（1）汽车的速度为20m/s时，牵引力为多大？（2）在0～5s时间内，汽车发动机做了多少功？（3）汽车匀速行驶时，发动机的热效率为30%，则燃烧1kg汽油，汽车行驶的路程是多少？10．电动汽车是世界各国大力推广的新型交通工具，它具有节能、环保的特点。我国生产的某品牌的一款电动汽车充满电后，除了提供车内用电还能以80km/h的速度连续行驶360km。若该车行驶时整车总质量为1.5t，受到的阻力为整车总重的9%，电动机的牵引功率占电源输出总功率的75%。求：（1）该车充满电后匀速行驶至全部电能耗尽，牵引力所做的功；（2）电动机的牵引功率；（3）电源输出的总功率。11．智轨是一种“零污染”“零排放”的新型交通工具，我国自主首创的新型城市交通制式——智轨，自2019年12月正式在宜宾试运行。宜宾智轨：致力于打造全球首个“智能轨道快运系统示范城市”，如图是宜宾智轨T1线在城区某段平直公路上行驶的45s内，其速度v与时间t、动力F与时间t的关系图像分别如图甲、乙所示。已知前10s智轨车运动的路程为100m。求：（1）前10s智轨车运动的平均速度；（2）智轨车在匀速直线运动阶段做的功；（3）内动力F做功的功率。12．身高1.7米，质量为50千克的小明同学做俯卧撑运动，此时将他视为一个杠杆如图所示，他的重心在A点。则：（1）若他将身体撑起，地面对手的作用力至少要多大？（2）将身体撑起，每次肩膀上升的距离均为0.3米，若他在1分钟内做了15个俯卧撑，他的功率是多少瓦？（3）将身体撑起，肩膀上升的距离均为0.5米，克服重力做多少功？13．如图为四旋翼无人机，质量为1.2kg，下方固定着一个质量为0.2kg的摄像机。在10s内无人机匀速竖直上升了20m，然后边摄像边匀速斜向上飞行了30s，仪表盘上显示离地高度53m。（g取10N/kg）求：（1）无人机前10s对摄像机做功；（2）斜向上飞行时，无人机对摄像机做功的功率；（3）整个过程中，无人机所做的功可以让一个质量为10kg的物体匀速升高多少米？14．如图所示，“玉兔二号”月球车在月球表面留下属于中国的第一道印记。登月前，在水平地面上进行测试月球车匀速直线行驶90m用时30min，月球车的质量为135kg，月球车受到的阻力为车重的0.1倍，车轮与地面接触的总面积为。求：（1）月球车行驶的速度；（2）月球车对水平地面的压强；（3）月球车牵引力做功。15．国家提出在年前实现“碳中和”的目标，针对这个目标国家加大力度整治燃料的使用种类，来减少对环境的污染，使用洁净能源有助于达到这个目标。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是世纪最理想的能源，如图所示为某企业生产的氢燃料公交车，该车满载时总质量为，如果该公交车以的速度匀速行驶时，所受的阻力是其总重力的倍，消耗的氢燃料是求：（1）氢能源公交车与燃油车相比有许多优点，请你说出一点。（2）满载的该公交车以54km/h的速度在水平路面上匀速行驶10min所做的有用功是多少？（3）该公交车发动机的效率是多少？（结果保留一位小数）16．小明家新买了一辆使用汽油为燃料的小汽车。细心的小明发现行驶的速度不同时，耗油量不同。当小汽车以90km/h的速度匀速行驶时最省油，此时发动机的有用功率为50kW，若小汽车以最省油的速度行驶135km，求在这过程中汽车。（1）运动的时间；（2）受到的阻力；（3）消耗汽油的质量（汽油的热值q=4.5×107J/kg，小汽车发动机的效率为30%）。17．某汽车以20m/s的速度在平直公路匀速行驶100km，消耗汽油4.2kg，汽车发动机功率为12kw，（汽油热值q=4.6×107J/kg，）（1）发动机做的功是多少？（2）消耗汽油放出的热量是多少？（3）发动机的效率？（百分号前保留整数）18．某汽车在水平地面上以20m/s的速度匀速行驶10min。在此过程中，汽车所受阻力为1.5×103N，消耗汽油1kg。假设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油热值q＝5×107J/kg，求：（1）汽车通过的距离；（2）汽车发动机牵引力所做的功；（3）汽车发动机的效率。19．某四冲程内燃机，飞轮转速为300r/min，活塞面积为120cm2，行程s是0.3m，假如做功冲程中燃气的平均压强是5×105Pa。求：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力。（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功。（3）内燃机的功率。20．2022年北京冬奥会示范运营1000多辆氢燃料电池车（如图所示），该车排放物是水，不产生任何污染物，是当前世界新能源汽车重要的发展方向。假设某国产氢燃料电池车总质量为5×103kg。在某次测试中该车匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍，在0.5h内行驶了28km的路程，不考燃料消耗质量的影响。求该测试过程中氢燃料电池车：（已知q氢＝1.4×108J/kg，g取10N/kg）（1）行驶的平均速度为多少km/h；（2）牵引力为多少N；（3）牵引力做的功；（4）氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率为50%，行驶这28km的路程需燃烧多少千克氢燃料？参考答案：1．（1）250kg；（2）1.4×104Pa；（3）1×105N，竖直向下【详解】解：（1）拖船拖拽两个“C”形组件，在江面匀速直线行驶20km，行驶过程中拖船的动力为2.15×105N，则拖船的动力做的功为W=Fs=2.15×105N×20×103m=4.3×109J根据可知，柴油放出的热量为则拖拽过程消耗柴油的质量为（2）设铠甲上表面面积为S，铠甲的高度为H，因铠甲漂浮在水面上，根据浮沉条件可知F浮=G即ρ水V排g=ρ铠V铠gρ水g(H-2.1m)=ρ铠gHS代入数据得1.0×103kg/m3×(H-2.1m)=0.4×103kg/m3×H解得H=3.5m故漂浮的铠甲在水面下的深度为h=3.5m-2.1m=1.4m漂浮的铠甲下表面受到水的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.4m=1.4×104Pa（3）铠甲上下表面积相同，上表面面积S=100m2，则铠甲的体积为V=SH=100m2×3.5m=350m3铠甲的重力为G=mg=ρ铠Vg=0.4×103kg/m3×350m3×10N/kg=1.4×106N铠甲在水面下的深度为1.5m，则铠甲受到的浮力为F浮=ρ水V排g=ρ水gSh=1.0×103kg/m3×10N/kg×100m2×1.5m=1.5×106N>1.4×106N因铠甲处于静止状态，故铠甲受到桥墩施加的摩擦力的方向竖直向下，其大小为f=F浮-G=1.5×106N-1.4×106N=1×105N答：（1）拖拽过程消耗柴油的质量为250kg；（2）乙图中，漂浮的铠甲下表面受到水的压强是1.4×104Pa；（3）丙图中，铠甲受到桥墩施加的摩擦力的大小为1×105N，方向竖直向下。2．（1）4.2×1011J；（2）1×104m3；（3）1134km【详解】解：（1）10t燃油完全燃烧放出的热量（2）若10t燃油完全燃烧放出的热量全部被水吸收，即根据可知则水的体积为（3）在某次飞行测试中飞机传感器显示以500m/s速度水平飞行时，所受阻力是75000N可知，由可知，以400m/s的速度巡航时的阻力为飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率恒为36%，由可知，10t燃油完全燃烧放出的热量转化为机械能为由可知，400m/s的速度巡航的航程为500m/s的速度巡航的航程为则增加的航程为答：（1）飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是4.2×1011J；（2）若10t燃油完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可使1×104m3的水温度升高10℃；（3）在飞机油箱中加满燃油，以400m/s的速度巡航相对于500m/s速度巡航时，航程会增加1134千米。3．（1）4000N；（2）8×107J；（3）80%【详解】（1）由图可知，当汽车速度达到50km/h时，汽车受到的阻力f=4000N。（2）因为汽车做的是匀速直线运动，则F牵=f=4000N汽车牵引力所做的功为W有用=F牵s=4000N×2×104m=8×107J（3）燃料放出的热量为Q放=mq=14kg×4.5×107J/kg=6.3×108J已知内燃机效率为40%，消耗了20%电能输送给车轮，则汽车做的总功为W总=ηQ放-W电=40%×6.3×108J-7.6×108J×20%=108J内燃机给车轮供能的效率为答：（1）汽车受到的阻力f为4000N；（2）匀速行驶时，汽车牵引力所做的功为8×107J；（3）内燃机给车轮供能的效率为80%。4．5000J80%9:11【详解】(1)[1]提升过程中，平衡板对甲、乙两人的支持力平衡板提升两人做的功[2]滑轮组提升平衡板和人做的功拉力F做的功滑轮组提升平衡板和人时的机械效率===(2)[3]甲的质量为55kg，乙的质量为45kg，则两人竖直站立在图中A、B位置时，根据杠杆平衡原理可得则①甲、乙两人同时向平衡板左、右两侧沿同一直线向相反方向缓慢挪动至C、D竖直站立后，因为平衡板也恰好处于水平平衡，则根据杠杆平衡条件②由可得整理可得③由①③可得5．(1)44.4g；(2)；(3)【详解】(1)注射器内药液的体积为V=44.4mL=44.4cm3由密度公式可得，注射器内药液的质量为(2)由于注射速度v0为5.55mL/h（即5.55cm3/h），且注射器横截面积为5.55cm2，即则注射过程中注射器芯杆移动的速度为(3)匀速注射时，活塞运动在推力、摩擦力与液体压力作用下平衡，即而匀速推注完这些药液，注射泵的移动距离为对水平注射器芯杆做的功为则推力为可知活塞对药液压力为根据压强公式可知活塞对药液压强为答：(1)注射器内药液的质量是44.4g；(2)注射过程中，注射器芯杆移动的速度为；(3)活塞对药液压强的表达式为。6．(1)14000Pa；（2)58750J；(3)6500N【详解】（1）当该乘客站立在静止的轿厢内时，对轿厢的压力等于自身的重，双脚的受力面积为500cm2．对轿厢的压力为：压强为：（2）根据题意，如图前2s做的功，即前2s时，图像与时间轴围成的三角形面积为：2s到12s做的功为：电梯启动上升12s内，消耗的电能是：根据得消耗的电能为：（3）根据图像知，第2后，轿厢做匀速直线运动，10s内轿厢升高的高度为20m．则上升的速度为：根据得，电动机产生的拉力为：匀速直线运动时，为平衡状态，所以轿厢与人的总重，等于电动机产生的拉力与配重产生的拉力之和．即：得：点睛：综合考查了压强的计算、电功的计算以及平衡状态的受力分析，注意最后一问中，轿厢匀速上升时，实质是三个力平衡，即向下的力为轿厢和人的总重，向上的力为电动机的拉力及配重产生的拉力，根据三个力平衡计算配重的重．7．1250J80％50N【详解】(1)将物体从斜面底部匀速拉到斜面顶端的过程中，拉力做的功：W总＝Fs＝250N×5m＝1250J；(2)工人做的有用功：W有＝Gh＝1000N×1m＝1000J工人使用斜面做功的机械效率：η＝W有W总×100%＝1000J1250J×100%＝80%；(3)克服摩擦力做的额外功：W额＝W总−W有＝1250J−1000J＝250J由W额＝fs可得，物体和斜面之间的摩擦力：f＝＝＝50N.8．（1）10m/s；（2）3.2×105Pa；（3）6000N【详解】解：（1）校车行驶路程s=9km=9000m行驶时间t=15min=15×60s=900s行驶速度（2）水平地面受到的压力F=G=mg=8000kg×10N/kg=8×104N校车对地面压强（3）由可得，发动机做的功W=Pt=60×103W×15×60s=5.4×107J由W=Fs可得，发动机的牵引力答：（1）校车的速度是10m/s；（2）校车对水平地面的压强为3.2×105Pa；（3）发动机的牵引力为6000N。9．（1）汽车的速度为20m/s时，牵引力为4500N；（2）在0～5s时间内，汽车发动机做了4.5×105J的功；（3）汽车匀速行驶时，发动机的热效率为30%，则燃烧1kg汽油，汽车行驶的路程是4.6km【详解】试题分析：（1）分析题意可得汽车的功率一定，利用P=Fv求此时的牵引力；（2）利用W=Pt求在0～5s时间内汽车发动机做的功；（3）利用Q放=qm求燃烧1kg汽油放出的热量（总能量），汽车做的有用功W=ηQ放；利用P=Fv求当行驶速度v′=30m/s时汽车的牵引力，再利用W=Fs求汽车行驶的路程．解：（1）由题知，汽车的功率一定，P=90kW=90×103W由P===Fv得牵引力：F===4500N；（2）由P=可得，在0～5s时间内汽车发动机做的功：W=Pt=90×103W×5s=4.5×105J；（3）燃烧1kg汽油放出的热量：Q放=qm=4.6×107J/kg×1kg=4.6×107J由η=得汽车做的功：W=ηQ放=30%×4.6×107J=1.38×107J由图可知，汽车匀速运动的速度为v′=30m/s由P=Fv可得，当行驶速度v′=30m/s时汽车的牵引力：F牵===3000N由W=Fs得汽车行驶的路程：s===4600m=4.6km．答（1）汽车的速度为20m/s时，牵引力为4500N；（2）在0～5s时间内，汽车发动机做了4.5×105J的功；（3）汽车匀速行驶时，发动机的热效率为30%，则燃烧1kg汽油，汽车行驶的路程是4.6km．10．（1）4.86×108J；（2）3×104W；（3）4×104W【详解】解：（1）电动车的重力为G=mg=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N汽车匀速行驶，故牵引力等于阻力，汽车受到的摩擦力为f=9%G=9%×1.5×104N=1.35×103N故牵引力所做的功为W=Fs=fs=1.35×103N×360×103m=4.86×108J（2）电动车行驶的时间为所以电动车的牵引功率为（3）根据得答：（1）该车充满电后匀速行驶至全部电能耗尽，牵引力所做的功4.86×108J；（2）电动机的牵引功率3×104W；（3）电源输出的总功率4×104W。11．（1）10m/s；（2）；（3）【详解】解：（1）前10s智轨车运动的平均速度（2）由甲图可知，智轨车在内做匀速直线运动，智轨车匀速直线运动阶段所用时间智轨车在匀速直线运动阶段所通过的路程智轨车在匀速直线运动阶段做的功（3）10～45s内动力F做功的功率答：（1）前10s智轨车运动的平均速度10m/s；（2）智轨车在匀速直线运动阶段做的功为；（3）10～45s内动力F做功的功率为。12．（1）300N；（2）22.5W；（3）250J【详解】解：（1）小明同学所受的重力G=mg=50kg×10N/kg=500N由图可知，动力臂l1=0.9m+0.6m=1.5m阻力臂l2=0.9m，阻力等于重力F2=G=500N由杠杆平衡条件可得F1l1=F2l2F1×1.5m=500N×0.9mF1=300N（2）每次所做的功W=F1s=300N×0.3m=90J1min做的总功W总=nW=15×90J=1350J他的功率（3）克服重力所做的功W′=Gh=500N×0.5m=250J答：（1）若他将身体撑起，地面对手的作用力至少要300N；（2）若他在1分钟内做了15个俯卧撑，他的功率是22.5W；（3）克服重力做功250J。13．（1）40J；（2）2.2W；（3）7.42m【详解】解：（1）摄像机的重力G=mg=0.2kg×10N/kg=2N无人机前10s对摄像机做功W1=Gh1=2N×20m=40J（2）斜向上飞行时，飞行的高度h2=53m-20m=33m无人机对摄像机做功W2=Gh2=2N×33m=66J无人机对摄像机做功的功率（3）无人机的重力G机=m机g=1.2kg×10N/kg=12N总重力G总=G机+G=12N+2N=14N整个过程中，无人机所做的功W总=G总h=14N×53m=742J整个过程中，无人机所做的功可以让一个质量为10kg的物体匀速升高答：（1）无人机前10s对摄像机做功是40J；（2）斜向上飞行时，无人机对摄像机做功的功率是2.2W；（3）整个过程中，无人机所做的功可以让一个质量为10kg的物体匀速升高的高度是7.42m。14．（1）0.05m/s；（2）9×104Pa；（3）12150J【详解】解：（1）月球车行驶的速度（2）月球车对水平地面的压力

月球车对水平地面的压强（3）月球车匀速直线行驶，月球车牵引力

月球车牵引力做功W=F牵s=135N×90m=12150J答：（1）月球车行驶的速度为0.05m/s；（2）月球车对水平地面的压强为9×104Pa；（3）月球车牵引力做功为12150J。15．（1）见解析；（2）；（3）【详解】解：（1）氢燃烧生成水，所以氢能源公交车对环境污染小。（2）公交车满载时的总质量为，公交车满载时的总重力公交车满载时受到的阻力由于公交车在平直公路上匀速行驶，公交车受到的阻力与公交车的牵引力是一对平衡力，所以公交车的牵引力的大小公交车行驶的路程为公交车牵引力做的功（3）公交车消耗的氢燃料是，公交车消耗的氢燃料完全燃烧放出的热量公交车发动机的效率答：（1）氢燃烧生成水，所以氢能源公交车对环境污染小。（2）满载的该公交车以的速度在水平路面上匀速行驶所做的有用功是。（3）该公交车发动机的效率是。16．（1）1.5h；（2）2000N；（3）20kg【详解】解：（1）运动的时间为（2）汽车行驶的速度为v=90km/h=25m/s因为汽车匀速行驶，汽车受到的阻力的大小等于牵引力，由可知，汽车受到的阻力为（3）汽车牵引力所做的功为W=Fs=2000N×135×103m=2.7×108J汽油完全燃烧释放的能量为消耗汽油的质量为答：（1）运