尖子生专用2020中考物理挑战压轴题专题06功与机械能含解析.docx

压轴题06 功与机械能1．平衡车作为一种新兴的代步工具，深得年轻人的喜欢，小华最近购入一台平衡车，他仔细阅读此款平衡车的说明书，主要参数如下：平衡车整车参数净重12kg最高车速16km/h电动机额定功率900W额定输入电压220V额定输出电压63V最大载重85kg（1）小华的质量为60kg，当他站立在平衡车上静止时，车轮与水平地面的接触总面积为4×10﹣3m2，则此时平衡车对水平地面的压强有多大？（2）小华家距公园1.6km，他骑行此款平衡车以最高车速从家到公园，需要多长时间？（3）若平衡车正常工作时，发动机提供的牵引力为180N，则小华以最高车速从家行驶到公园，牵引力的功率为多少？（假设小华从家到公园做匀速直线运动）【答案】（1）1.8×105Pa；（2）0.1h；（3）800W解析】【详解】（1）．该车静止时对水平地面的压力：F=G总=（m1+m2）g=（60kg+12kg）×10N/kg=720N，对水平地面的压强：；（2）．由可得，以最高车速从家到公园，需要的时间：；（3）．最高车速：，牵引力的功率：答：（1）．此时平衡车对水平地面的压强有1.8×105Pa；（2）．他骑行此款平衡车以最高车速从家到公园，需要0.1h时间；（3）．牵引力的功率为800W。

2．一辆汽车以72 km/h的速度匀速行驶10 min，消耗的汽油为1.2 kg汽车匀速行驶时受到的牵引力F＝1.2×103N，汽油的热值q＝4.6×107J/kg问：(1)这段时间内汽油完全燃烧放出的热量是多少？(2)这段时间内汽车牵引力做功的功率是多少？(3)该汽车的效率是多少？【答案】(1)5.52×107J；(2)2.4×104W；(3)26%【解析】【详解】(1)汽油完全燃烧放出的热量：(2)汽车的速度v＝72 km/h＝20 m/s汽车牵引力做功的功率：(3)在测试时间内汽车的有用功：在测试时间内该汽车的效率：答：(1)汽油完全燃烧放出的热量是5.52×107J；(2)汽车牵引力做功的功率是2.4×104W；(3)汽车的效率是26%3．近几年来，我国大力推广新能源汽车，2018年4月扬州市正式发放新能源汽车牌照某款电动汽车（如图所示）以60 km/h的速度匀速行驶了80 km，所受的牵引力为720 N，耗电18 kW·h，请解答下列问题：（1）牵引力所做的功是多少？（2）牵引力的功率是多少？（3）上述行驶过程中，电动车的效率是多少？【答案】（1）5.76×107J；（2）1.2×104w；（3）88.9％【解析】【分析】【详解】(1)牵引力所做的功是W=FS=720N×80×103 m=5.76×107J(2)由速度公式知则牵引力的功率是(3)电动车的效率是答：(1)牵引力所做的功是5.76×107J；(2)牵引力的功率是1.2×104w ；(3)电动车的效率是88.9％。

4．如图所示，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体，已知物体重1.2×103N，密度为1.6×103kg/m3测得物体在出水面后牵引车作用在绳子上的拉力为500牛若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg，问：(1)物体浸没水中时所受的浮力多大？(2)物体露出水面前滑轮组机械效率多大？(3)物体出水面后上升的速度是0.5m/s，牵引车拉力的功率多大？【答案】(1)750N；(2)60%；(3)750W【解析】【分析】【详解】(1)由可得物体的质量根据可得物体的体积物体浸没水中时排开液体体积等于物体体积，所受的浮力(2)由图知绳子承担物重的段数n为3，由可得解得动滑轮的重力设物体在水中受到的拉力为F1，则有物体出水面前作用在绳端的拉力物体出水面前的机械效率(3)物体出水面后上升的速度是0.5m/s，则绳子移动的速度则牵引车拉力做功的功率答：(1)物体浸没水中时所受的浮力750N；(2)物体露出水面前滑轮组机械效率60%；(3)物体出水面后上升的速度是0.5m/s，牵引车拉力的功率750W5．建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示，在匀速起吊重4.2×103N的物体时，物体5s内上升了6m。

若滑轮组所做的额外功为1.08×104J，求：(1)滑轮组所做的有用功2)拉力做功的功率3)滑轮组的机械效率答案】(1)2.52×104J；(2)7.2×103W；(3)70%【解析】【分析】【详解】(1)滑轮组所做的有用功(2)拉力所做的功拉力做功的功率由得(3)滑轮组的机械效率6．某品牌电动汽车，满载人员时人与车的总质量为2t，车静止时每只轮胎与地面接触面积为0.02 m2，汽车在平直公路上以 20m/s 的速度匀速行驶10min，此时电机驱动的功率为50 kW，汽车所受阻力为满载人员时人与车总重力的，求电动汽车：（1）静止在水平地面上对地面的压强；（2）匀速行驶过程中牵引力所做的功；（3）匀速行驶过程中电机驱动的效率答案】（1）2.45×105Pa；（2）2.352×107J；（3）80%【解析】【分析】【详解】(1)车的总质量为2t，对地面的压力等于重力车静止时轮胎与地面接触的总面积为静止在水平地面上对地面的压强(2)因电动汽车匀速行驶过程中处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，电动汽车匀速行驶过程中的牵引力由可得，电动汽车行驶的距离牵引力所做的功(3)电动汽车匀速行驶过程中驱动电机消耗的电能该电动汽车的效率答：(1)静止在水平地面上对地面的压强为2.45×105Pa；(2)匀速行驶过程中牵引力所做的功2.352×107J；(3)匀速行驶过程中驱动电机的效率为80%。

7．为保护环境，我国多个城市采用了氢燃料新能源公交车代替传统燃油公交车若某氢能源公交车以140kW的恒定功率匀速行驶300s消耗了0.5kg的氢燃料1.4×108J/kg）求：(1)完全燃烧0.5kg的氢燃料放出的热量；(2)公交车行驶300s所做的功；(3)公交车的热机效率答案】(1)；(2)；(3)60%【解析】【分析】【详解】(1)0.5kg的氢燃料完全燃烧放出的热量(2)公交车行驶300s所做的功(3)公交车的热机效率答：(1)完全燃烧0.5kg的氢燃料放出的热量为7×107J；(2)公交车行驶300s所做的功为4.2×107J；(3)公交车的热机效率为60%8．五一节放假期间家住小龙坎的平平同学欲乘坐地铁去沙坪坝站的三峡广场购物，顺便体验地铁一号线的环境，如图所示他在地图上查询得知小龙坎站至沙坪坝站总共一站，约为1.2公里，需要2分钟求：(1)这辆地铁按预计时间从小龙坎站到达沙坪坝站的平均速度；(2)若列车和乘客的总质量大约为250吨，所受阻力大约为总重力的0.02倍，当列车以最高时速v=90km/h水平匀速直线行驶时，牵引力做功的最大功率答案】(1) 10m/s (2)【解析】【分析】【详解】(1) 地铁的平均速度为(2) 列车和乘客的总重力为阻力为因为列车匀速行驶，处于平衡状态，所以牵引力等于阻力F=f=5×104N列车以最高时速v=90km/h=25m/s牵引力做功的最大功率答：(1)这辆地铁按预计时间从小龙坎站到达沙坪坝站的平均速度为10m/s。

2)牵引力做功的最大功率为9．工人用如图所示的装置提升货物已知货物重G物=720N，在t=5s内货物被匀速竖直提升了h=1m，工人对绳子自由端的拉力F=400N且竖直向下，工人的质量m=60kg，g=10N/kg求在此过程中：（1）地面对工人的支持力大小；（2）装置对货物做的有用功；（3）拉力F的功率；（4）该装置的机械效率答案】(1)200N；(2)720J；(3)160W；(4)90%【解析】【分析】【详解】(1)站在地面上的人受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力和拉力的共同作用，处于静止状态，受力平衡，则地面对工人的支持力大小F'=mg-F=60kg×10N/kg-400N=200N(2)装置对货物做的有用功为W有=G物h=720N×1m=720J(3)滑轮组的动滑轮绕2段绳，拉力移动的距离s=2h=2×1m=2m拉力所做的总功为W总=Fs=400N×2m=800J拉力F的功率为P==160W(4)该装置的机械效率为η==90%答：(1)地面对工人的支持力大小为200N；(2)装置对货物做的有用功为720J；(3)拉力F的功率为160W；(4)该装置的机械效率为90%10．如图所示，用质量分布均匀的刚性板AB做成杠杆，O为支点，OA=OB=2m，地面上一质量为2kg，边长为10cm的实心正方体铁块M用一不可伸长的轻质细线系于OB的中点C处，此时AB恰好静止于水平位置，且细线恰好被拉直，细线能承受的最大拉力为14N现将小滑块P（小滑块的大小不计）放在O点的正上方的板上，对P施加F=2N的水平向左的推力，使P沿OA向左做匀速直线运动，测得小滑块P向左移动0.4m时，绳子对C点的拉力为8N。

g=10N/kg）求：（1）小滑块P的质量；（2）小滑块P向左移动过程中最多要克服摩擦力做多少功？【答案】（1）2kg；（2）1.4J【解析】【详解】杠杆AB质量分布均匀，OA=OB=2m，则O点为杠杆中点，此时杠杆两侧自身重力相互抵消当铁块M系于C处时，AB恰好静止于水平位置，细线恰好被拉直，说明此时细线拉力为0N，即细线对杠杆平衡没有影响1）．当小滑块P向左移动0.4m时，绳子对C点的拉力F拉为8N，即滑块重力GP的力臂为0.4m，拉力的力臂为=1m，根据杠杆平衡条件，有：GP×0.4m=F拉×1m，则小滑块P的重力为：GP===20N，则小滑块P的质量为：mP===2kg2）．滑块向左滑动过程中，细线受到的拉力会增大，当细线承受的拉力达到最大的14N时，此时滑块运动的距离最远，该距离为此时滑块重力对杠杆的力臂l，根据杠杆平衡条件，有：GP×l=F最大×1m，则l===0.7m，即滑块被向右推动过程中，最多只能移动0.7m，超过0.7m右侧细线就会被拉断因滑块匀速运动，受到的摩擦力等于推力，即f=F=2N所以小滑块P向左移动过程中最多要克服摩擦力做功为：W=fs= fl=2N×0.7m=1.4J。

答：（1）．小滑块P的质量为2kg；（2）．小滑块P向左移动过程中最多要克服摩擦力做1.4J的功11．在今年中考体育测试男生1000m跑步项目中，小潭穿的跑鞋每只重2.5N，若他在跑步过程中，两个相邻的脚印之间的距离都是1m，脚每次抬离地面的最大高度都是0.2m，用了3min20s跑完全程求：(1)小潭跑完全程对跑鞋做的功是多少？(2)小潭跑完全程对跑鞋做功的功率是多少？【答案】(1)500J；(2)2.5W【解析】【分析】【详解】(1)由于脚每次抬离地面的高度是h=0.2m，所以，脚每次抬离地面，运动员对跑鞋做的功是两个相邻的脚印之间的距离都是1m，所以，跑完全程时，脚一共抬起的次数是。