初中物理机械能计算题

荣威e950插电式混合动力汽车于今年3月正式上市，百公里平均油耗约1.7升。它有两种动力系统，汽车加速，汽油机提供的动力不足时，蓄电池的电能转化为动能，使汽车加速更快；汽车减速，汽车动能转化为电能，由蓄电池贮存起来，减少能量的消耗。两种动力系统也可独立工作，只有汽油机工作时，与一般的汽车不同：只使用电力时，由电动机提供动力。如表是国产某混合动力汽车蓄电池的铭牌，其中电池容量是蓄电池贮存的最大电能（储存电能的本领是表示电池容量的另一方式），该汽车匀速行驶时受到的阻力为1440N，求：

（1）在家庭电路中对放电完毕的蓄电池充满电要多长时间？

（2）该汽车匀速行驶100km过程中牵引力做的功为多少？

（3）蓄电池充满电后，仅由电动机提供动力，电能转化为机械能的效率为80%，汽车匀速持续行驶的最大距离是多少km？

（4）假设汽车受到的阻力不变，仅由汽油机提供动力，汽油的热值为5.0×10⁷J/L（即焦耳/升），汽油机的效率为24%，汽车匀速行驶100km的油耗是多少升。

电池容量	44kW•h
充电电压	220V
充电电流	20A
输出电压	150V

用滑轮组与电动机结合使用可节省人力，提高工作效率。如图所示，是一业余打捞队打捞某密封箱子的示意图，已知电动机工作时拉绳子的功率为1100W保持不变，箱子质量300kg、体积0.1m³，每个滑轮重200N，水深6m，水面离地面4m，将箱子从水底提到地面时，用时间24s（不计绳重、摩擦和水的阻力，取g＝10N/kg）。求：

（1）箱子在水底时下表面受到水的压强。

（2）电动机把箱子提升到地面做的总功。

（3）整个打捞过程中，滑轮组机械效率的最大值。

（4）整个打捞过程中，箱子上升的最大速度。

如图所示，小车在水平面上通过滑轮组提升重物。动滑轮重400N．与小车连接的绳子能承受的最大拉力为6000N，小车的最大输出功率为15KW，水平地面上一物体A重1600N，与地面的接触面积为4m²．（不计小车所受摩擦阻力、绳重及滑轮组的摩擦）。请求

（1）提升前，物体A对水平地面的压强。

（2）滑轮组提升重物A时的机械效率。

（3）若要使被提升重物以1m/s的速度匀速上升，整个装置工作过程中能提升重物的最大重力。

陆羽公园矗立着由汉白玉制成的“茶圣”陆羽的雕像，其质量为5.4t，吊装时用如图所示的滑轮组将雕像匀速吊上3m的高台。已知提升雕像时，拉力F的功率为6×10³W，绳子自由端移动速度为0.3m/s。（g＝10N/kg）求：

（1）滑轮组将雕像吊上3m高台需要的时间t为多少秒？

（2）滑轮组对雕像做的有用功是多少？

（3）提升雕像的过程中滑轮组的机械效率是多少？

如图甲是中国自主研制的首列永磁动力单轨列车，其亮点是列车可以小角度转弯，安装有高压细水雾灭火系统和制动发电装置。

（1）当列车转弯时，水平轮胎发生形变，起到导向和稳定作用。如图乙是轮胎与接触面的平面图，请在图乙中画出轮胎对接触面压力的示意图。

（2）当高压细水雾系统中水枪工作时，水对喷孔的压强p＝10MPa，水雾喷出的速度v≥10m/s，若喷孔的总面积S＝5×10^﹣5m²，则水枪的功率至少为多少瓦？（不计大气压强）

（3）列车制动减速的过程中，机械能转化为电能和内能。当列车在平直轨道上制动减速时，电能W₁与内能W₂之比为9：16，如图丙是机械能的变化量△W与速度变化量△v的关系图象。若列车从72km/h开始减速，转化的电能可供总功率为1000W的照明灯正当发光1h，则列车的速度将会减小到多少千米/时？

我国自主研制的第三代常规动力潜艇（如图所示），它具备先进的通讯设备、武器系统、导航系统、水声对抗、隐蔽性强，噪声低、安全可靠等优异性能，主要技术参数如表：

排水量	水上2250吨，水下3000吨	最大潜深度	300m
最航速	水上30km/h，水下36km/h	最大输出功率（水下）	3000kW

求：（海水的密度近似为1.0×10 ³kg/m ³，g＝10N/kg）

（1）因训练任务需要潜艇在水上航行，此时露出水面的体积为多大？

（2）潜艇下潜到200m深处时，潜艇上一个面积是400cm ²的观察窗口受到海水的压力为多大？

（3）潜艇在水下执行巡航任务，以最大航速匀速行驶5h的路程为多少？若潜艇发动机以最大输出功率工作时螺旋桨推进器效率为80%，潜艇以最大航行驶时受到水的平均阻力f为多大？

陆羽公园矗立着由汉白玉制成的“茶圣”陆羽的雕像，其质量为5.4t，吊装时用如图所示的滑轮组将雕像匀速吊上3m的高台。已知提升雕像时，拉力F的功率为6×10³W，绳子自由端移动速度为0.3m/s。（g＝10N/kg）求：

（1）滑轮组将雕像吊上3m高台需要的时间t为多少秒？

（2）滑轮组对雕像做的有用功是多少？

（3）提升雕像的过程中滑轮组的机械效率是多少？

如图甲是坐落在荆州城外关公文化园的关公圣像，该像是全球最重的关公青铜雕像。他手中的青龙偃月刀，质量为136吨，需三台吊车分段吊起，精确操控才能完成吊装。图乙为其中一台吊车的滑轮组示意图。若刀的一部分质量为27吨，现将它以0.2m/s的速度匀速吊起5m高，其中克服钢绳重力和摩擦力做功为1.4×10⁵J，此时滑轮组的机械效率为90%（g＝10N/kg）。求此过程中：

（1）钢绳拉力的大小；

（2）拉力功率的大小；

（3）吊车上动滑轮的重力。

图甲是某大型超市上行节能自动扶梯。图乙是其示意图，扶梯与水平面成30°角。扶梯空载（无人）时的速度为为0.13m/s，当有人即将步入扶梯时，扶梯通过光电传感器感知后即以0.65m/s的速度运行。现有一个体重为600N的人乘扶梯上楼。

（1）此人站在扶梯上，鞋与扶梯的接触面积为400cm ²，则人对扶梯的压强有大？

（2）若此人乘扶梯从A到B所用时间为20s，则扶梯克服人的重力做功的功率有多大？

（3）下表是节能自动扶梯与普通电梯的有关参数。与普通电梯比，节能自动扶梯一年（按360天计）要节约多少电能？

电梯类别	负载情况	平均功率（kW）	平均每天运行时间（h）
节能自动扶梯	负载（有人）	3.6	3
	空载（无人）	0.4	11
普通电梯	负载或空载	3.6	14

随着居民生活水平的不断提高，家用轿车越来越多地走进了普通百姓人家。下表为某型家用轿车的有关数据：

家用轿车的总质量1200kg	家用轿车的额定功率30kW
每个轮胎与地面的接触面积0.02m^2	油箱的容积55L

（1）该家用轿车静止在水平地面上时，对地面的压强是多大？

（2）若该家用轿车在额定功率下以72km/h的速度匀速行驶在平直的公路上，则该车发动机的牵引力是多少？

（3）该家用轿车仍以72km/h的速度匀速行驶10min，消耗汽油1.3kg，该车发动机的效率是多少？（假设汽油完全燃烧，汽油热值q＝4.6×10⁷J/kg，结果保留一位小数）

如图所示工人师傅正在用叉车搬运货物，现将质量为1t的货物匀速提高1.5m用时5s。试求：

（1）货物上升的速度是多少？

（2）货物所受到的重力是多少？

（3）叉车提升货物时对货物所做的功是多少？

（4）叉车提升货物的功率是多少？

在某工地上，起重机在20s内把质量为3t的石头匀速提升2m。试求：

（1）货物上升的速度是多少？

（2）货物所受到的重力是多少？

（3）起重机提升货物时对货物所做的功是多少？

（4）起重机提升货物的功率是多少？

小明跑1000m用时4分30秒。为了提高成绩，体育老师建议他通过快速爬楼梯训练来加强耐力和腿部力量。小明的质量为50kg，双脚与地面的接触面积是400cm²。

（1）训练前，小明1000m跑的平均速度是多少？（计算结果保留1位小数）

（2）爬楼梯前，小明双脚站在水平地面上，对地面的压强是多少？（g＝10N/kg）

（3）某次训练时，小明在30s内从一楼爬到四楼（每层楼高3m），在这个过程中他至少做了多少功？功率是多少？

2016年3月7日，三明沙县机场成功首航，许多市民乘坐新能源公交车（如图所示）去看机场。公交车满载时的质量为 $1.2\times {10}^4\mathit{kg}$，车轮与地面总接触面积为 $0.2m^2$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）求满载的公交车静止在水平路面时，对路面的压力和压强大小；

（2）若该车在 $5\times {10}^{3}N$牵引力的作用下，沿平直路面匀速行驶， $40s$内通过了 $600m$。

求：①牵引力所做的功； ②牵引力的功率。

"嘉庚号"科考船（如图 $1)$ 于2016年5月8日下水，厦门大学由此成为中国大陆综合性大学中第一所拥有自己的全球级科考船的高校。科考船满载时排水量为 $3.5\times {10}^{3}t$ ，在某段航行中牵引力与速度的关系图象是双曲线，如图2所示，求：

（1）科考船满载航行受到的浮力；

（2）请根据图2所示规律推算，科考船航速为 $20\mathit{km}/h$ 时受到的牵引力；

（3）在该段航行时，科考船发动机每分钟所做的功。