初中物理功的计算解答题

在拓展课上，小泉同学模拟某建筑工地上拉动工件的情景，设置了如图所示的滑轮组。他用该滑轮组在4秒内将一个重为100牛的物体，沿着水平地面匀速拉动了2米。人的拉力为18牛，物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍，不计绳重及机械的摩擦。求：

（1）人的拉力所做的功。

（2）人的拉力做功的功率。

（3）动滑轮受到的重力。

甲、乙两位同学对“雨滴的下落速度是否跟雨滴的大小有关”持有不同的意见，于是他们对此展开研究。他们从网上查到，雨滴在下落过程中接近地面时受到的空气阻力与雨滴的横截面积 $S$成正比，与雨滴下落速度 $v$的平方成正比，即 $f=\mathit{kS}{v}^2$（其中 $k$为比例系数，是个定值），雨滴接近地面时可看做匀速直线运动。把雨滴看做球形，其半径为 $r$，密度为 $\rho$，比热为 $c$，球的体积为 $V=\frac{4}{3}\pi r^3$．（注 $:$所有结果均用字母表示）

（1）半径为 $r$的雨滴重力为　　。

（2）在接近地面时，大雨滴的下落速度　　小雨滴的下落速度（选填“大于”“等于”“小于” $)$，写出推理过程。

（3）假设半径为 $r$的雨滴在近地面下落 $h$高度的过程中，重力对它所做的功全部转化为雨滴的内能，则雨滴的温度升高了多少？

如图甲所示，水平放置的方形容器里有一个重为 $8N$ 、边长为 $10\mathit{cm}$ 的立方体物块 $M$ ， $M$ 与容器底部不密合。以 $5\mathit{mL}/s$ 的恒定水流向容器内注水，容器中水的深度 $h$ 随时间 $t$ 的变化关系如图乙所示。请解答下列问题：

（1）当 $t=140s$ 时，物块 $M$ 在水中处于 　　（填"沉底""悬浮"或"漂浮" $)$ 状态。

（2）当 $t=140s$ 时，水对容器底部的压力大小是多少？

（3）图乙中 $a$ 的值是多少？

（4）在 $0-40s$ 和 $40s-140s$ 两个阶段，浮力对物体做功分别是多少？

装有水的容器在大小为 $10N$ 的拉力 $F$ 作用下运动，图1为容器三段运动的示意图， $F$ 的方向始终沿着容器运动方向， $\mathit{OP}$ 段、 $\mathit{MN}$ 段为水平地面。在 $\mathit{MN}$ 段容器中的水少于 $\mathit{OP}$ 段，容器在 $\mathit{OP}$ 段、 $\mathit{MN}$ 段的速度一时间图象和 $\mathit{QR}$ 段的路程一时间图象如图2所示。

（1）求 $F$ 在 $\mathit{OP}$ 段做的功；

（2）求 $F$ 在 $\mathit{QR}$ 段的功率；

（3）容器在 $\mathit{OP}$ 段和 $\mathit{MN}$ 段受到摩擦力分别为 $f_1$ ， $f_2$ ，则 $f_1$ 　 $=$ 　 $f_2$ （选填" $>$ "" $=$ "" $<$ " $)$ 。

委内瑞拉安赫尔瀑布是世界上最高的瀑布，也叫做丘伦梅鲁瀑布，瀑布总落差可达到979m．如果水下落时重力做功的50%转变为水的内能，则质量为m的水从该瀑布顶端下落到底端温度升高了多少℃？（计算结果保留到小数点后一位）

一台起重机在 $10s$内将重为 $3600N$的货物匀速提高了 $4m$，起重机做的有用功是　 $1.44\times {10}^{4}J$　。若起重机做的额外功是 $9600J$，则机械效率是　　，起重机的总功率是　　 $W$。

如图所示是正在航拍的无人机。起飞前，放在地面上要确保四脚着地；启动后，利用遥控器可控制它运动和工作。无人机的参数如下表，求： $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）无人机从地面飞到离地 $20m$高处，至少要多长时间？

（2）无人机从 $20m$高处降落到地面，重力做功是多少？

（3）无人机停放在水平地面上时对地面的压强是多少？

（4）无人机的突出问题是飞行时间短，请提出一个解决问题的合理建议。

机身质量 $/\mathit{kg}$	2.4	四脚着地总面积 $/c{m}^2$	10
电池充满后储存电能 $/J$	36000	最大水平速度 $/(m·s^{-1})$	5
机身尺寸 $/\mathit{mm}$	$400\times 300\times 200$	最大上升速度 $/(m·s^{-1})$	1

“节能减排，低碳生活”旨在倡导节约能源和减少二氧化碳排放。李明同学坚持骑自行车上下学，他的质量为 $50\mathit{kg}$，所骑自行车质量为 $15\mathit{kg}$。 $(g=10N/\mathit{kg})$求：

（1）若他在平直公路上 $5\mathit{min}$内匀速行驶了 $1500m$，则这段时间他骑行的速度是多大？

（2）若他骑行时的牵引力恒为 $60N$，则他骑行这 $5\mathit{min}$内克服阻力做了多少功？

（3）若他骑行时自行车两轮与地面总的接触面积为 $25c{m}^2$，则他骑行时自行车对地面的压强为多少？

如图是工人利用滑轮组提升重为 $960N$物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为 $0.1m/s$，工人拉力 $F$的功率为 $120W$，物体上升 $10s$拉力 $F$克服滑轮组的摩擦做的功是 $140J$，不计绳重。求：

（1）工人拉绳子的速度；

（2）滑轮组的机械效率；

（3）滑轮组中的动滑轮的重力。

如图甲所示，物体重 $500N$，某人用 $F=400N$平行于斜面的拉力使物体沿斜面向上做直线运动，其路程随时间变化的图象如图乙所示。

（1）物体运动的速度多大？

（2） $10s$内人对物体做了多少功？功率多大？

（3） $10s$内人对物体做了多少有用功？

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的电能过低时，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，由内燃机提供能量，汽车以 $50\mathit{km}/h$ 的速度匀速行驶了 $0.5h$ ，同时蓄电池的电能增加了 $5.4\times {10}^{7}J$ ，求：

（1）汽车牵引力做的功；

（2）若所用燃料的热值是 $4.5\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$ ，测试过程中消耗 $8\mathit{kg}$ 的燃料（假设燃料完全燃烧），则放出的总热量是多少？

（3）内燃机工作时转化成电能的效率。

"国之润，自疏浚始"。新一代国之重器"天鲲号"绞吸挖泥船在河道清淤、湖泊疏浚、吹填造陆等方面发挥着重大作用。

（1）"天鲲号"以功率 $P_1=6600\mathit{kW}$ 进行绞吸，同时以功率 $P_2=13400\mathit{kW}$ 向远处输送岩石泥沙，工作时间 $t=10\mathit{min}$ ，共做功多少焦？

（2）"天鲲号"绞刀的工作原理与家用破壁机相似。某破壁机的额定电压 $U=220V$ ，额定电流 $I=10A$ ．"天鲲号"绞刀以功率 $P_1=6600\mathit{kW}$ 工作，相当于多少台这种破壁机正常工作消耗的总功率？

学校机器人兴趣小组进行了"精准吊装"试验。 $n$ 块长短不一的长方体木块均平放在水平试验平台上，机器人将木块按长度从小到大依次吊装并对称叠放，如图。已知木块的宽度相同，高度均为 $h=0.2m$ ，密度均为 $\rho =0.5\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ，长度分别为 $a_1$ ， $a_2$ 、 $a_3\dots$ ， $a_n$ 且长度之比 $a_1:a_2:a_y:\dots :a_n=1:2:3:\dots :n$ ， $g$ 取 $10N/\mathit{kg}$

（1）求吊装前长度为 $a$ 的木块对试验平台的压强；

（2）若该平台够承受的最大压强为 $p=1.5\times {10}^4\mathit{Pa}$ ，平台上最多能叠放几块木块？

（3）若吊装某木块的过程中需克服木块重力做功 $60J$ ．吊装下一块需做功 $120J$ ，则再吊装下一块需做功多少？

一辆汽车为 $50\mathit{km}$ 长的新建大桥进行通车测试，如图所示。汽车总质量为 $1.5t$ ，以 $100\mathit{km}/h$ 的速度匀速通过大桥，受到的阻力是总重的0.08倍，全程消耗了 $4\mathit{kg}$ 的汽油。 $g$ 取 $10N/\mathit{kg}$ ，求汽车通过大桥；

（1）所需的时间；

（2）牵引力所做的功；

（3）汽油机的效率。 $\left(q_{\mathit{汽油}}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}\right)$

近年来，智能机器人进入百家姓，如图所示是，质量为 $4\mathit{kg}$ 的清洁机器人某次工作时，在 $4s$ 内沿水平直线运动了 $2m$ ，此过程机器人所提供的牵引力为 $50N$ ，求：

（1）机器人所受的重力；

（2）牵引力所做的功；

（3）牵引力的功率。