初中物理机械能计算题

如图所示为一款雪地摩托车，空车质量为 $90\mathit{kg}$。求：（燃油的热值取 $q=4.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）雪地车载着质量为 $50\mathit{kg}$的人静止在水平地面上，雪地车与地面接触的总面积为 $20d{m}^2$，雪地车对地面的压强是多少？

（2）雪地车以 $36\mathit{km}/h$的速度在水平地面匀速直线行驶，输出功率为 $8\mathit{kW}$，则雪地车所受阻力是多少？

（3）若雪地车以 $8\mathit{kW}$的输出功率行驶 $2h$，消耗了 $3.6\mathit{kg}$燃油，则雪地车发动机的效率是多少？

小雨通过如图甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中，他所用拉力 $F$与绳子自由端移动的距离 $s$的关系图象如图乙所示。其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为 $85\%$．每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力。求：

（1）物体在空中上升 $1m$，小雨做的功是多少？

（2）每个滑轮的重力是多少？

（3）物体的密度是多少？

热敏电阻是一种新型的半导体材料，被广泛应用于电热设备中，该材料温度越高，电阻越大。小明买了一个应用了该材料的养生壶，已知该材料电阻 $R_T$不小于 $24\Omega$，温度为 ${50}^{°}\text{C}$时， $R_T=40.5\Omega$，壶内另一定值电且 $R_0=20\Omega$．养生壶加热过程中的平均功率等于 ${50}^{°}\text{C}$时电路的总功率。

（1）小明试着设计了养生壶的两种电路图，如图甲、乙所示，已知小明家的电路允许通过的最大电流为 $10A$，请你帮他选择出正确的电路图，是甲乙中的哪个？（不用书写验证过程）

（2）该养生壶烧水时的平均功率为多大？

（3）若该养生壶烧水时消耗电能的 $84\%$转化为水的内能， $5\mathit{min}$能将多少千克的水从 ${20}^{°}\text{C}$加热至 ${100}^{°}\text{C}$？ $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$

某柴油叉车，其水平叉臂的总面积为 $0.2m^2$，如图甲所示，某工作中，叉车托着质量为 $1380\mathit{kg}$、底面积为 $1.2m^2$的货物，如图乙所示， $10s$内托着货物水平移动了 $5m$，然后将货物匀速举高 $2m$，求：

（1）货物对叉臂的压强。

（2）在整个过程中，叉车对货物做功的功率。

（3）若柴油机的效率为 $30\%$，此次叉车举高货物时需要完全燃烧多少千克柴油？（柴油热值 $q=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

工人用如图所示装置从水井中匀速吊起一个重为 $800N$ 的物体，所用拉力 $F$ 为 $250N$ ， $20s$ 内物体上升了 $6m$ （物体的上表面始终未露出水面），已知动滑轮重 $20N$ ，绳重及摩擦均忽略不计。求：

（1） $20s$ 内绳子自由端 $A$ 移动的距离；

（2）拉力 $F$ 做功的功率；

（3）物体在水中所受浮力的大小。

贾庄至卧虎山水库输水工程是南水北调东线济南续建配套工程的重点工程，是创建水生态文明市的重要组成部分，该工程自济南干渠贾庄分水闸引水，经贾庄提水泵站，罗面庄泵站和寨面头泵站加压后通过近 $30\mathit{km}$的输水管道，送达卧虎山水库，按照泵站的设计要求，每天可以将 $3\times {10}^5{m}^3$的水提高 $60m$，如果泵站每天工作 $5h$，取 $g=10N/\mathit{kg}$，通过计算回答：

（1）每天最多可向卧虎山水库输水多少千克？

（2）泵站每天提水要做多少焦的功？

（3）泵站的总功率至少应是多少瓦？

有轨电车是大连城市发展历史的一个标志，它利用电动机提供动力，是一种清洁环保的交通工具，如图所示，有轨电车电动机的耗电功率为 $6\times {10}^{4}W$．电能转化为机械能的效率为 $75\%$，一辆有轨电车以 $18\mathit{km}/h$的速度在平直轨道上匀速行驶了 $100s$，试求：

（1）有轨电车在平直轨道上匀速行驶的路程是多少？

（2）这段路程中电动机消耗的电能是多少？

（3）有轨电车在平直轨道上匀速行驶时受到的阻力是多少？

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？

重庆至德国杜伊斯堡的中欧班列全程约10800 $\mathit{km}$，运行时间 $300h$。中欧班列在平直路面匀速行驶时，和谐型大功率机车提供的牵引力约 $9.6\times {10}^{7}N$，求：

（1）中欧班列运行时的平均速度约为多少千米每小时？

（2）中欧班列在平直路面以 $v=20m/s$匀速行驶时，机车功率约为多少瓦？

如图所示是利用 $5G$网络实现远程驾驶的汽车，其质量为 $1.5t$，车轮与地面接触的总面积为 $750c{m}^2$，该车在水平路面上匀速直线行驶 $13.8\mathit{km}$，用时 $10\mathit{min}$，消耗汽油 $2\mathit{kg}$，这一过程中汽车发动机的输出功率为 $46\mathit{kW}$．求：（汽油热值为 $q_{汽}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）汽车静止在水平地面上时，对地面的压强。

（2）在这一过程中汽车受到的阻力。

（3）在这一过程中汽车发动机的效率。

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？

2017年5月荆州市申办2019年湖北省园博会获得成功，届时美丽的纪南生态文化旅游区内又将增加一道美丽的风景。如图所示，是旅游区内某工地工人用汽车通过滑轮组将深井中的重物A拉至井口的装置图。已知井深15m，汽车重G_车＝4×10⁴N，车轮与地面的总接触面积为160cm²，汽车受到地面对它的阻力是车重的0.1倍，重物A重G_A＝7.2×10³N．现在汽车向右匀速运动使重物A以0.5m/s的速度匀速上升，汽车拉绳子的力为F，此时滑轮组的机械效率为80%。

求：

（1）将重物A从井底拉至井口需要多长时间？

（2）汽车对水平地面的压强是多少？

（3）此时汽车拉绳子的力F是多少？

（4）使汽车前进的牵引力做功的功率是多少？

如图所示，小强沿着斜坡进行晨跑。已知小强体重500N，单只脚与地面的接触面积为125cm²，他用50s的时间跑完长为200m、高为10m的斜坡。

求：（1）小强的平均速度是多少？

（2）小强克服重力做功的功率是多少？

（3）小强晨跑结束后双脚站在水平地面上，对地面的压强是多少？

如图是小芳家新买的轿车，该车部分参数如下表。求：

整车质量	1.8t
最大输出功率	92kW
汽油机效率	30%

（1）该车静止在水平地面上时，对地面的压强多大？（轮胎与地面接触的总面积为0.12m²，g＝10N/kg）

（2）在某段水平路面上，该车以72km/h的速度匀速直线行驶时，所受的阻力为4000N，则此时发动机的输出功率多大？

（3）若该车以最大输出功率行驶10min，需要消耗多少千克汽油？（q_汽油＝4.6×10⁷J/kg）

自行车骑行是生活中一种环保的出行方式。如图所示，小明骑自行车出行的途中，沿直线匀速经过一段长 $100m$ 的平直路面，用时 $20s$ 。该过程中前后轮与地面的总接触面积为 $20c{m}^2$ 。若小明的质量为 $55\mathit{kg}$ ，自行车重 $150N$ ，骑行时受到的阻力为总重的0.03倍。 $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $g=10N/\mathit{kg})$

（1）求骑行时车对水平地面的压强；

（2）该压强相当于多高水柱产生的压强？

（3）求骑行过程中动力做的功及功率。