初中物理功率计算公式的应用试题

太阳能热水器具有安全、节能、环保等优点，某品牌太阳能热水器保温储水箱储水120kg，集热管长1.8m，内底部到储水箱中水面的高度为1.5m．若某地太阳光照射的时间为平均每天5h，太阳能辐射到集热管上的平均功率为3.5×10³W．[c_水＝4.2×10³J/（kg•℃），g取10N/kg，ρ_水＝1.0×10³kg/m³]

求：

（1）水对集热管内底部的压强；

（2）当储水箱中的水吸收的热量为2.52×10⁷J时，水升高的温度；

（3）若该太阳能集热管5h接收的能量全部用来驱动一辆电动汽车，电动汽车质量为500kg，运行过程中受到的平均阻力为车重的0.02倍，可供该电动汽车以36km/h的速度匀速行驶多少小时。

根据表格中数据，下列说法正确的是 $($　　 $)$

表一

物质	密度 $/(\mathit{kg}·m^3)$	长 $1m$，横截面积 $1m{m}^2$的导线在 ${20}^{°}\text{C}$时的电阻值 $/\Omega$
铜	$8.9\times {10}^3$	0.017
铁	$7.9\times {10}^3$	0.096
铝	$2.7\times {10}^3$	0.027

表二

车型	在平直高速公路上安全行驶的最高速度 $/(\mathit{km}·h^1)$
夏利	100
捷达	120
桑塔纳	120

A．将体积相同的铁块和铜块分别放在已调好的天平左、右托盘中，指针偏向分度盘右侧             

B．匀速提升体积相同的铁块和铝块，拉力所做的功 $W$与提升高度 $h$的关系图象如图，则图线 $a$表示的是铁块             

C．横截面积相同的铜线和铝线，在电阻相等时铝线较长

D．在平直高速公路上，夏利和捷达轿车按照表二中的速度匀速行驶相同的时间，若牵引力的功率之比为 $2:3$，则牵引力之比为 $4:5$

一辆东风牌汽车发动机功率为160kW，运送5t的货物，以4m/s的速度沿30°角的斜坡匀速到达坡顶，已知斜坡长60m（g＝10N/kg），则下列说法错误的是（　　）

A．	汽车从斜坡底端到达坡顶的时间是15s
B．	汽车上坡时的牵引力是4×10 ^4N
C．	汽车上坡时受到的摩擦力为1.5×10 ^4N
D．	汽车运送货物的机械效率是50%

如图是某同学制作的简易温控装置，变阻器 $R$的最大电阻为 $200\Omega$， $R_t$是热敏电阻，其阻值与温度 $t$的关系如下表所示。当电磁继电器（电阻不计）的电流超过 $18\mathit{mA}$时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。加热器的功率是 $1000W$，所用电源为家用交流电。

$t{/}^{°}\text{C}$	30.0	40.0	50.0	60.0	70.0
$R_t/\Omega$	219.5	164.5	128.1	101.8	82.9

（1）电磁继电器是利用　　（选填“电生磁”或“磁生电” $)$来工作的。 $R_t$的阻值随着温度的降低逐渐　　。

（2）闭合开关 $S$后发现电路有断路的地方。该同学将一个电压表接到 $\mathit{ab}$两点时指针不偏转，接到 $\mathit{ac}$两点时指针偏转，断路处在　　之间（选填“ $\mathit{ab}$ “或“ $\mathit{bc}$ “ $)$。

（3）为使该装置能对 ${30}^{°}\text{C}~{70}^{°}\text{C}$之间任意温度进行控制，电源 $E$用　　节干电池。若在 ${50}^{°}\text{C}$时衔铁被吸合，应将滑动变阻器 $R$的阻值调到　　 $\Omega$．将调节好的装置 $({50}^{°}\text{C}$衔铁被吸合）放在容积为 $100m^3$的密闭保温容器中，已知空气的比热容为 $1000J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，密度为 $1.3\mathit{kg}/m^3$，则容器中的空气从 ${30}^{°}\text{C}$加热到空气达到的最高温度至少需要　　 $s$。

电动车是生活中应用非常广泛的一种代步工具。请回答以下问题：

（1）电动车部分材料的技术指标如下表所示，假如让你设计制造电动车车架，你会选择表中的哪种材料？请说明理由。

材料种类	密度 $/\mathit{kg}·m^{-3}$	强度
碳纤维	$1.6\times {10}^3$	强
铝合金	$3.0\times {10}^3$	较弱
铁合金	$4.5\times {10}^3$	较强
锰钢	$7.9\times {10}^3$	强

（2）电动车的刹车车把是一个由刹车线、刹车闸和支点构成的杠杆。刹车时，若在刹车闸 $A$处施加一个如图所示的力 $F$，此时构成一个　 　（选填“省力”“费力”或“等臂” $)$杠杆。

（3）若电动车和小明的总质量为 $120\mathit{kg}$，轮胎与地面的总接触面积约是 $120c{m}^2$，则小明骑车时，车对地面

的压强为多少？ $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（4）电动车在水平路面上以 $10m/s$的速度做匀速直线运动，若电动车的输出功率恒为 $500W$，此时电动车受到的阻力为多大？

某工人使用如图甲所示的滑轮组匀速提升浸没在水中的实心物体 $A$，拉力的功率随时间的变化如图乙所示，已知动滑轮的重力为 $60N$，物体匀速上升的速度始终为 $1m/s$。（不计绳重，摩擦及阻力， ${\rho }_{水}=1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$

求：

（1）物体浸没在水中时受到的浮力。

（2）物体的密度。

（3）物体浸没在水中时滑轮组的机械效率。

一辆汽车在平直公路上沿直线向前行驶，途中经过一段坑洼路面，如果汽车发动机的功率始终保持不变，则汽车行驶路程 $s$ 随时间 $t$ 的变化关系可能是 $($ 　　 $)$

A．		B．
C．		D．

汽车是我们生活中常见的交通工具，了解汽车的有关知识对我们十分必要。

（1）家用小汽车的挡风玻璃是倾斜的，主要是为了防止车内物体经过玻璃成的　　（选填“虚”或“实” $)$像对司机的干扰。深秋季节，车窗玻璃内侧有时会变模糊，是因为车内的水蒸气会　　成雾附着在玻璃上，这个过程水蒸气　　热量。

（2）道交法规定汽车过隧道不能超车，是因为超车过程中两车之间的空气流速增大，压强变　　，容易发生事故。汽车在加速过程中　　（选填“安全带”或“座椅靠背” $)$对司机起到保护作用。

（3）汽车以最大功率在山路爬坡时，可以通过　　（选填“增大”或“减小” $)$汽车的速度来增大牵引力。在山路的急转弯处安装　　镜可以扩大司机的视野。某些路段采用测量汽车通过这段路程的时间来判断车辆是否超速，这种方法叫区间测速。区间测速　　（选填“能”或“不能” $)$判断车辆通过测速区间内的任意路段是否超速。

（4）由于汽油密度的变化需要对油价调整。夏季汽油的密度为 $0.7g/c{m}^3$，价格是6.65元 $/$升，冬季汽油的密度为 $0.74g/c{m}^3$，油价应调整为　　元 $/$升。

（5）某汽车的热机效率为 ${\eta }_1$，若汽油完全燃烧释放的内能转化成机械能的效率为 ${\eta }_2$，则这些机械能转化成有用机械能的效率为　　。

小希对学习的物理计算公式进行了推导。并尝试应用这些公式总结了一些规律，解释了一些现象。下列四个选项中，应用推导公式判断出现错误的是 $($　　 $)$

A．

机械效率
公式	$\eta =\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{\mathit{Gh}}{\mathit{Fs}}=\frac{\mathit{Gh}}{F\cdot \mathit{nh}}=\frac{G}{\mathit{nF}}$
判断	滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关

B．

电功率
公式	$P=\mathit{UI}=U·\frac{U}{R}=\frac{U^2}{R}$
判断	在并联电路中，电功率与其电阻成反比

C．

功 率
公式	$P=\frac{W}{t}=\frac{\mathit{Fs}}{t}=\mathit{Fv}$
判断	载重汽车在爬坡时要换用低速挡位

D．

压 强
公式	$p=\frac{F}{S}=\frac{G}{S}=\frac{\mathit{\rho Shg}}{S}=\mathit{\rho hg}$
判断	大气压强随高度的增加而增大

某汽车在水平地面上以25m/s的速度匀速行驶，行驶600s汽车发动机产生的牵引力所做的功为3×10⁷J，消耗汽油1kg（假设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油热值取q＝5×10⁷J/kg，g＝10N/kg）。针对这一过程，求：

（1）汽车行驶的路程；

（2）汽车受到的阻力；

（3）汽车发动机的效率。

“汽车共享”在丽水市推出以来受到市民的青睐，它属于公共交通的补充，可以满足人们自驾出行的需求。如图是我市一款按租用时间收费的电动共享汽车。五一期间，小科一家租用该款电动共享汽车去旅游，从租车点一路不停行驶105千米到达目的地，若全程的速度为70千米 $/$时。回答下列问题：

（1）推广电动共享汽车的好处有　　（答出一点即可）；

（2）租用该电动汽车的价格为0.5元 $/$分钟，小科一家从租车点到目的地的租车费用为　　元；

（3）该电动汽车发动机的额定功率为30千瓦，若汽车以额定功率在水平路面匀速直线行驶时，所受的阻力恒为1200牛，汽车的速度为多少？

随着人们生活水平的提高，小汽车已普遍进入我们的家庭。小明家的小汽车空载总重 $2\times {10}^{4}N$，车轮与地面接触总面积 $0.2m^2$．“五一”节小明和爸爸驾车出去旅游，汽车在一段平直且限速 $120\mathit{km}/h$的高速公路上匀速行驶 $15\mathit{km}$，消耗汽油 $2L$，发动机实际输出功率为 $50.4\mathit{kW}$，汽油机效率为 $35\%$（假如汽油完全燃烧 ${\rho }_{\mathit{汽油}}=0.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$； $q_{\mathit{汽油}}=4.5\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$； $1L={10}^{-3}{m}^3)$。请你帮小明解决下列问题：

（1）汽车空载静止时对水平地面的压强有多大？

（2） $2L$汽油完全燃烧能放出多少热量？

（3）汽车在这段路面行驶过程中，受到的阻力是多大？小明的爸爸是否在超速驾驶？

某载重汽车自重 $12t$，车轮与地面的总接触面积为 $0.5m^2$，汽车以 $72\mathit{km}/h$的速度在平直公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为 $210\mathit{kW}$，每行驶 $43s$消耗柴油 $700g$，柴油的热值为 $4.3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。下列说法中 $($　　 $)$

①完全燃烧 $700g$柴油放出的热量为 $3.01\times {10}^{9}J$

②该柴油发动机效率为 $30\%$

③汽车的牵引力为 $1.05\times {10}^{4}N$

④若公路所能承受的最大压强为 $8\times {10}^5\mathit{Pa}$，汽车最多能装载 $40t$的货物

A．只有①②正确B．只有③④正确C．只有①③正确D．只有②③正确

某旅行车满载时总质量为 $8t$，车轮与地面接触的总面积为 $0.4m^2$．求：

（1）旅行车满载静止在水平地面上，对地面的压强是多少？

（2）如果在某路段，旅行车牵引力的功率恒定为 $72\mathit{kW}$，当它以 $108\mathit{km}/h$的速度匀速行驶时，受到的阻力是多少？

（3）2020年的年底，朝阳至北京的高铁将开通，该段铁路线长约 $450\mathit{km}$，若高铁列车全程以 $360\mathit{km}/h$的最高设计速度行驶时，受到的阻力为 $1.4\times {10}^{5}N$，则列车从朝阳到北京需要多少小时？列车要克服阻力做多少功？

我国05两栖主战坦克是世界上水上速度最快、最先进的两栖突击车，该坦克质量达 $3\times {10}^4\mathit{kg}$，发动机的最大功率是 $7.2\times {10}^{5}W$．（柴油的热值取 $4.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g=10N/\mathit{kg})$求：

（1）若该坦克静止在水平地面上时对地面的压强是 $6\times {10}^4\mathit{Pa}$，则履带与地面的接触面积是多少？

（2）某次执行任务时，该坦克在平直公路上以最大功率匀速行驶 $3000m$用时 $300s$，则行驶过程中发动机的牵引力是多少？

（3）在上述行驶过程中共消耗 $15\mathit{kg}$柴油，则发动机的效率是多少？