初中物理机械能计算题

如图，是利用潮汐发电的原理图．左方为陆地和海湾，中间为水坝，其下有通道，无论涨潮或落潮，水流经过通道均可带动发电机发电．一昼夜中两次涨、落潮，四次发电．涨潮时，堵住通道，潮水涨至最高水位时打开通道，进水发电，如图甲所示；当海湾水位涨至最高时，堵住通道，如图乙所示；落潮至最低水位时，打开通道放水发电，如图丙所示．（取g=10N/kg，海水的密度1.0×10³kg/m³）以下是某小型潮汐发电站的一组数据，据此回答下列问题：

水坝高度	15m	海湾面积	4.5×10^6m^2
涨潮海湾最高水位	10m	发电机日平均发电量	4.4×10^4kW•h
退潮海湾最低水位	6m	水轮发电机总效率	10%

（1）当海湾水位涨至最高时，海湾底部所受水的压强是多少？
（2）每次涨潮（或落潮）经过通道水的质量为多少？
（3）试计算每日水流对水轮发电机做了多少功？
（4）若某次落潮过程中经过通道的水的平均流量为3.6×10⁶m³/h，试求这次落潮过程中水流对水轮发电机做功的平均功率．

“十一”假期，小明一家驱车外出旅游，如图。当汽车以108km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶时，汽车受到的阻力是整车重的0.08倍，效率为40％。已知汽车整车质量为1375kg，油箱加了25L汽油。（汽油热值q=3.3×10⁷J/L）

（1）油箱里的汽油完全燃烧释放的热量为多少？
（2）用完油箱中的汽油，汽车最多能做多少有用功？
（3）该车最多可以匀速直线行驶多远的路程？

在通讯线路的抢修现场，起重机正将一箱箱设备吊装到3m高的施工台上．其中起重臂下的钢绳是绕在一个动滑轮上的．若每箱设备均重4000N，施工台距离地面的高度为3m．如果起重机沿竖直方向匀速提升一箱设备时，动滑轮上每段钢绳的拉力为2500N，在忽略钢绳重和摩擦的情况下．

（1）动滑轮在提升这箱设备时的机械效率是多大？
（2）在安全操作的前提下，为了节省时间，加快施工进度，起重机同时将两箱设备以0.1m/s的速度匀速提升到施工台．求这种情况下，动滑轮上钢绳自由端拉力的功率为多大？

某人用如图所示的滑轮组匀速提升500N的重物，所用的拉力F为300N，绳子自由端被拉下2m，在此过程中，求：

①拉力F所做的功；
②滑轮组的机械效率；
③滑轮组中动滑轮的重（不计摩擦和绳重）。

小明携带质量为 $10\mathit{kg}$ 的行李箱从太原到运城，选择了尾气零排放的动车组 $D2503$ 次列车出行。经查询， $D2503$ 次列车时刻表如下。若该动车组列车全程匀速行驶在平直的轨道上，牵引力恒为 $2.8\times {10}^{5}N$ ，供电电路输入动车组列车的电功率恒为 $2\times {10}^{7}W$ ．

站次	站名	到达时间	开车时间	运行里程
1	太原南	$-$	$8:25$	0
2	运城北	$10:10$	$10:12$	$360\mathit{km}$
3	西安北	$11:22$	$-$	$556\mathit{km}$

请你根据以上信息，解决下列问题：

问题一：若小明的行李箱底部与列车行李架的接触面积约为 $0.2m^2$ ，求此行李箱对水平行李架的压强。 $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$

问题二：求该动车组列车从太原南站到运城北站牵引力所做的功。

问题三：求该动车组列车从太原南站到运城北站将电能转化为机械能的效率。

问题四：若大型客运燃油汽车运行中做的功与该动车组列车从太原南站至运城北站牵引力所做的功相等，求该燃油汽车排放气态污染物的质量。（大型客运燃油汽车每做1焦耳的功排放气态污染物 $5\times {10}^{-6}g)$

某工程队在一次施工作业中，以恒定速度沿竖直方向将圆柱形工件从深水中吊起至距水面某一高度，工件从刚接触水面到完全脱离水面用时 $\mathbf{5}\mathit{s}$ ，绳子作用在工件上端的拉力 $\mathit{F}$ 随工件上升高度 $\mathit{h}$ 变化的图象如图1所示，不计水的阻力 $\mathbf{(}{\mathit{\rho }}_{\mathbf{水}}\mathbf{=}\mathbf{1}\mathbf{.}\mathbf{0}\mathbf{\times }{\mathbf{10}}^{\mathbf{3}}\mathit{kg}\mathbf{/}{\mathit{m}}^{\mathbf{3}}$ ， $\mathit{g}$ 取 $\mathbf{10}\mathit{N}\mathbf{/}\mathit{kg}\mathbf{)}$ ，求：

（1）如图2所示，刚开始拉动时，工件上表面所受到水的压强大小？

（2）工件完全浸入在水中时所受浮力大小？

（3）工件完全浸入在水中时，拉力做功的功率是多少？

（4）工件的横截面积 $\mathit{S}$ 是多大？

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？

如图1所示，是2008北京残奥会开幕式最后一棒火炬手侯斌，靠自己双手的力量，攀爬到火炬台底部并最终点燃圣火的照片，该点火仪式充分体现了残疾人自强自立、拼搏向上的勇气和精神．已知他和轮椅总质量为80kg，攀爬高度39m，历时约3min20s．

（1）如果不计机械装置的额外功，求他的平均功率多大？
（2）小明同学看到火炬手攀爬很费劲，想到物理课上学过利用滑轮组可以省力．小明同学如果站在地面上，用如图2所示的哪个滑轮组拉起火炬手侯斌最合适，理由是什么？如果该滑轮组机械效率为80%，求小明同学的拉力至少要多大？（g取10N/kg）

如图，杠杆在水平位置平衡，物体 $M_1$重为 $500N$， $\mathit{OA}:\mathit{OB}=2:3$，每个滑轮重为 $20N$，滑轮组的机械效率为 $80\%$，在拉力 $F$的作用下，物体 $M_2$以 $0.5m/s$速度匀速上升了 $5m$。（杠杆与绳的自重、摩擦均不计）

求：（1）物体 $M_2$的重力；

（2）拉力 $F$的功率；

（3）物体 $M_1$对水平面的压力。

工人在某小河上修建了100m高的拦河大坝。现在每分钟有100m³的水从高处落下冲击水轮机，水轮机到上游水面的落差为90m，水轮机与大坝水库内侧底部约在同一水平面上。则：（g=10N/kg）
（1）大坝的水库内侧底部受到水的压强是多少？工程师把拦河坝设计成下宽上窄的形状，有多方面的原因，请你说出一个原因。
（2）水从高处落下时，重力每分钟做多少功？
（3）若水的机械能有80%转化为电能，水电站的发电功率是多少？
（4）若输电电压为100KV，求输电电流是多少？

如图，重为3.2×104N的卡车，经过一段水平路面，再以9.6×104W的功率沿与水平地面成30°角的斜坡匀速向上爬行．已知车轮与地面接触的总面积为0.5m2，斜坡的机械效率为80%．求卡车：

(1)对水平路面的压强；
（2）爬坡时的牵引力；
（3）爬坡时的速度．

如图所示，在20N的水平拉力F作用下，重200N的物体沿水平地面向左做匀速直线运动，物体与地面间的滑动摩擦力为48N。试求：

（1）滑轮组的机械效率为多少？
（2）若物体的速度为0.2m／s，则拉力做功的功率是多少？

水平地面上的圆桶装有体积为0.01m³的水，圆桶与地面接触面积为0.2m²，g取10N/kg，ρ_水=1.0×10³kg/m³，桶自重忽略不计，求：

⑴这桶水的质量．
⑵这桶水对地面的压强．
⑶如图，若用动滑轮将此桶水匀速提升1m，所用拉力60N，求动滑轮的机械效率．

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？

电动车是环保的交通工具，行驶时蓄电池给电动机供电，表1是某厂家生产的电动车的主要参数，测试员还做了其他参数的测试。

测试一：一次性充满电后，在相同的路面、不同负重情况下连续行驶的最大里程数s_m，结果如表2。

表1：

整车	整车质量	40kg
	最高车速	30km/h
蓄电池	蓄电容量	0.55kW•h
电动机	额定电压	48V
	额定功率	240W

表2：

负重（kg）	60	80	100	120
sm（km）	28	25.8	23.3	20.5

测试二：电动车一次性充满电后连续行驶直至储存电能将耗尽的过程中，在同样的路面，行驶里程s对电动机牵引力F的影响，得到的图象如图所示。

根据以上数据求：

（1）电动车以6m/s速度匀速行驶100s的路程。

（2）由表2数据反映的现象，其原因是　　。

（3）在测试二中电动车的蓄电池所储存的能量剩余量低于10%后电动车已无法连续行驶，此时行驶里程为30km，求这次测试中该电动车的效率。