初中物理能量计算题

图1是一艘完全依靠太阳能驱动的船，该船长30米，宽15米，排水量60吨，船的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为 $1.6\times {10}^{5}W$，若接收的太阳能只用来驱动船前进。在一次航行中，从某一时刻开始，太阳能船受到水平方向的牵引力 $F$随时间 $t$的变化关系如图2甲所示，船的运动速度 $v$随时间 $t$的变化关系如图2乙所示。 $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

求：

（1）满载时太阳能船受到的浮力；

（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，太阳能船的效率。

无人机以高分辨率高速摄像机、轻型光学相机、激光扫描仪等设备获取信息，广泛应用在航拍、交通管理等领域。如图为某型号无人机，整机质量2千克，停放时与水平地面总接触面积0.002米 ${}^2$，摄像机拍摄速度11000帧 $/$秒。在轿车限速120千米 $/$时的某高速公路上，交警利用该无人机进行道路通行情况实时监测。 $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）无人机停放在水平地面时，对地面产生的压强　 $1\times {10}^4$　帕。

（2）无人机竖直向上爬升60米的过程中克服重力做了多少功？

（3）无人机在某轿车通行0.6米的过程中拍摄220帧，通过计算判断该轿车是否超速。

如图所示，电动起重机是通过电动机拉动绳子 $b$带动滑轮组工作的装置（滑轮组的连接方式未画出）。质量为 $360\mathit{kg}$的货箱放在水平地面上，与地面的接触面积是 $0.25m^2$．求：

（1）当绳子 $a$对货箱的拉力 $F_a$为 $600N$时，货箱未离开地面，此时货箱对地面的压强是多大？ $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（2）在匀速拉起货箱的过程中，电动机把绳子 $b$匀速收起了 $12m$，绳子 $b$的拉力 $F_b$做了 $2.4\times {10}^{4}J$的功，拉力 $F_b$是多大？

（3）在上述匀速拉起货箱的过程中，使用滑轮组所做的额外功是 $9.6\times {10}^{3}J$，滑轮组的机械效率是多大？

一个边长为 $20\mathit{cm}$，质量为 $20\mathit{kg}$的正方体石块静止在水平地面上。工人用如图所示的滑轮组将石块在 $10s$内匀速提升 $5m$，工人施加的动力 $F$为 $125N$．求：（不计绳重和摩擦， $g$取 $10N/\mathit{kg}$）

（1）石块静止在水平地面时，它对地面的压强是多大？

（2）滑轮组对石块做了多少功？

（3）人对滑轮组做功的功率是多少？

（4）该滑轮组的机械效率是多少？

某电热水壶铭牌的部分参数如表，忽略温度对电阻的影响。电热水壶在额定电压下工作 $300s$能将 $1L$的水从 ${20}^{°}\text{C}$加热到 ${85}^{°}\text{C}$．求： $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3]$

（1）水吸收的热量是多少

（2）电热水壶的效率是多少？

（3）在用电高峰时，实际加热时间为 $363s$，若与该电热水壶在额定电压下工作 $300s$消耗相同的电能，实际电压多大？

额定电压	$220V$
额定功率	$1000W$
最大容量	$1.2L$

小明骑自行车在某段平直的水平路面上由静止开始运动，共用时 $12s$，小明体重 $500N$，自行车重 $200N$，轮子与地面总接触面积是 $20c{m}^2$，图甲是速度 $v$随时间 $t$变化的图象，图乙是动力 $F$随时间 $t$变化的图象。求：

（1）小明骑自行车在水平地面上行驶时，对地面的压强多大？

（2）在 $5~12s$内，小明骑自行车的过程中动力 $F$做了多少功？功率是多少？

美丽乡村建设中，工人用起吊装置提升建筑材料，如图。某次把质量为 $200\mathit{kg}$的材料匀速提升 $6m$，用时 $15s$，消耗电能 $1.5\times {10}^{4}J$． $g$取 $10N/\mathit{kg}$。求这次匀速提升材料过程中：（不计绳与滑轮之间的摩擦）

（1）材料所受拉力 $F$的大小；

（2）拉力 $F$对材料做功的功率；

（3）该装置的效率。

张家界风景区内的"百龙天梯"是世界上最高、载重量最大、运行速度最快的全景户外观光电梯。该电梯运行高度约为330m，从地面向上运行到最高点的过程中，电梯速度与时间的关系图象如图所示。游客小明质量为60kg，每只脚与电梯水平地板的接触面积约为250cm ²，g取10N/kg。

求：

（1）"百龙天梯"向上运行时全程的平均速度；

（2）当电梯匀速运行时，双脚站立的小明对电梯的压强；

（3）向上匀速运行的过程中，电梯对小明做的功。

某轿车在平直公路上行驶的 $45s$ 内，其速度 $v$ 与时间 $t$ 、动力 $F$ 与时间 $t$ 的关系图象分别如图甲、乙所示。已知前 $10s$ 轿车运动的路程为 $100m$ 。求：

（1）前 $10s$ 轿车运动的平均速度；

（2）轿车在匀速直线运动阶段通过的路程；

（3）动力 $F$ 做的总功。

如图甲是一种电热加湿器，其原理如图乙所示，闭合开关，当电热丝R将加热仓中的水加热到沸腾后变成水蒸气喷出，增加空气的湿度。当加热仓中的水对底部的压强减少到一定程度时，注水阀门便会自动打开从储水箱中注水。加湿器的工作电压为220V，最大功率为40W，气雾调节器R₂的阻值范围是0﹣1210欧。求：

（1）电热丝R₁的电阻值；

（2）若加热仓以最大功率工作时的效率为84%，那么将加热仓中质量为30g温度为20℃的水加热到100℃需要多长时间？[c_水＝4.2×10³J（kg•℃）]

（3）设电热丝电阻不变，电热丝R₁工作时最小功率是多少？

澎澎家新买了一个养生壶，它有高、中、低三个加热挡位，其内部简化电路如图所示，R₁、R₂都是加热电阻，且R₁＞R₂，养生壶的部分参数如表格所示。

额定容量	1L
额定电压	220V
高温挡功率	1000W
中温挡功率
低温挡功率	200W

（c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）、（ρ_水＝1.0×10³kg/m³）

求：（1）中温挡功率是多少？电阻R₂的阻值是多少？

（2）在标准大气压下，将1L水从20℃加热至沸腾，水吸收的热量是多少？

（3）将1L水从20℃加热至沸腾最少的时间是420s。此过程中养生壶的加热效率是多少？

2018年5月末，国道102线从铁岭到开原路段开始整修。如图是工地上的一台推土机，它的质量是8t、它与水平地面接触的总面积是4m²。某次推土作业时，在平直的场地上以1m/s的速度匀速前进了10m，推土机的功率为400kW。（g＝10N/kg）

求：（1）推土机静止时对水平地面的压强是多少？

（2）这次推土作业，推土机做了多少功？

（3）该推土机以柴油作为燃料，热机效率为40%，完成这次推土作业要消耗多少千克柴油？（取q_柴油＝4×10⁷J/kg）

为了改善老旧住宅楼的保温效果，沈阳开展了暖房子工程，图为施工现场使用的提升装置。已知被提升的建筑材料的质量为200kg，动滑轮重力为500N，拉力F在10s内将重物匀速提升了10m，不计绳重及摩擦。（g＝10N/kg）求：

（1）提升装置所做的有用功；

（2）拉力F的功率；

（3）该装置的机械效率。

如图所示，将一个质量为0.5kg的物体，从底端沿斜面匀速拉到顶端所用时间为5s，斜面长s为1m，高h为0.4m，斜面的效率为80%．（g取10N/kg）求：

（1）拉力所做的有用功；

（2）拉力做功的功率；

（3）物体在斜面上运动时受到的摩擦力。

新能源电气混合公交车已经在我市“登陆”。公交车满载时总质量为8t，输出功率为72kW．（g取10N/kg，天然气的热值q＝4×10⁷J/m³）

（1）公交车在10min内行驶了9km求行驶的平均速度。

（2）公交车满载静止在水平地面上，对地面的压强是2×10⁵Pa，求轮胎与地面接触的总面积。

（3）公交车匀速行驶10min，完全燃烧天然气2.7m³，求发动机的效率。