功和机械能计算题.docx
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功和机械能计算题
功和机械能计算题
1.(7分)某工地用电动起重机吊起重物,重物的质量
400kg,电源提供的电压U=220V,不计一切摩擦。
当电动起重机以
0.1m/s的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流I=2A(g取10N/kg)。
求:
(1)电动机线圈的电阻R;
(2)电动机的机械效率;
(3)电动机匀速提升质量
200kg的重物时,电源电压不变,电动机线圈的电阻不变、输入功率不变,提升重物的速度。
2.(6分)如图所示,用滑轮组提起重200N的物体,使物体在10s内匀速上升了2m,此时绳子自由端拉力F为100N,若不计摩擦和绳重,求:
(1)有用功;
(2)拉力做功的功率;
(3)滑轮组的机械效率.
3.(6分)如图是我国新型气垫登陆船,该船满载后的总质量为160t.
(1)一艘满载的气垫船停在水平地面上时,与地面间的总接触面积为80m2,那么它对地面的压强为多少Pa?
(g=10N/kg)
(2)气垫船入水后,启动柴油发动机,通过向下喷气将船身匀速抬高2.15m,若整个过程中没有能量损失,则抬高一次需要消耗多少千克的柴油?
(柴油的热值q柴油=4.3×107J/kg)
(3)气垫船以30m/s的速度匀速直线运动时,若受到的阻力始终为7.2×104N,那么推力的功率为多少?
4.(8分)如图所示的电动观光车,有关技术参数如下表。
根据技术参数,求解下列问题:
空车质量1180kg
电动机额定功率4kw
满载乘员11人
电动机效率80%
满载时轮胎与地
接触面积4×250cm2
最大车速45km/h
(1)设乘员质量均为60kg,求满载时车对水平路面的压强。
(2)电动机以额定功率工作半小时对外做了多少功?
若这一过程中,观光车以36km/h的速度沿水平路面匀速行驶,求车在行驶过程中受到的阻力。
5.一辆重2×104N的卡车,开进了一段泥泞的道路,不能继续行驶.司机找来一辆小型拖拉机、绳子、动滑轮,采用如图所示装置,拖拉机在绳端用3750N的水平拉力,将汽车以0.2m/s的速度水平匀速拉出泥泞路段,用时10s.
(1)卡车移动的距离。
(2)求拉力F做的功和功率.
(3)若动滑轮的机械效率为80%,求汽车所受的阻力.
6.(9分)小洁家购买某型号的四轮汽车的质量为1.8t,每个轮子与地面的接触面积为20cm2.假期全家开车去某地旅游,下车时观察里程表确定汽车行驶225km,所用时间是2.5h,消耗汽油20L(假设汽油完全燃烧),汽车发动机在这段时间内的功率为20kW.求:
(1)汽车静止时对路面的压强.
(2)汽车行驶的平均速度是多少?
(3)汽车行驶过程的牵引力是多大?
7.(4分)一名工人用如图所示的滑轮组提起450N的重物,绳自由端的拉力F为200N,重物在5s内匀速上升了1m,则:
(1)滑轮组的机械效率是多少?
(2)拉力的功率是多少W?
8.(6分)如图所示,工人用200N的拉力,在15s的时间内,将重500N的建筑材料提升到6m高的楼顶上,求:
(1)该过程中拉力所做的总功;
(2)该滑轮组的机械效率;
(3)不计绳与滑轮组间的摩擦及绳重时,动滑轮的重力.
9.(8分)随着我国经济的不断增长,国防力量也在加强,我国第一艘航空母舰“辽宁号”已正式交接.根据某航母的主要参数值列式计算:
(g=10N/kg,ρ海水=1.03×103kg/m3)
主要参数值
航母总质量(包括舰载飞机)
6×107kg
每架舰载飞机的质量
5150kg
每架舰载飞机与甲板的总接触面积
5000cm2
航母正常航行速度
54km/h
航母以正常航行速度行驶时所受阻力
3.6×108N
求:
(1)求每架舰载飞机对甲板的压强.
(2)求航母所受的总重力和浮力的大小.
(3)若航母以正常航行速度匀速从甲地开往乙地,行驶了540km.求此过程中航母牵引力的功率.
(4)若其中一架舰载飞机起飞后,求航母排开海水的体积减少了多少?
10.(10分)我国目前研发了一种太阳能汽车,深受人们青睐,该汽车的质量为1200kg,车轮与水平地面的接触总面积为300cm2,在一次实验中,该汽车在水平公路上以20m/s的速度匀速行驶了30min,行驶时汽车受到的阻力为汽车所受重力的0.1倍(车内人员质量不计,g取10N/kg).求:
(1)汽车对水平地面的压强是多少?
(2)实验中汽车牵引力所做的功是多少?
(3)实验中汽车牵引力做功的功率是多少?
(4)请说出太阳能汽车的主要优点(只要求说出2点).
11.(2014•荆州中考题)湖北省第十四届运动会将于2014年10月8日在荆州市举行,目前各比赛场馆正在紧张的建设中.某场馆建设工地上,工人用如图所示的滑轮组将重2000N的物体A以0.4m/s的速度沿水平方向匀速向前拉动2m,拉力F大小为250N,物体A与地面间的滑动摩擦力大小是物体A重力的0.2倍,求:
(1)物体A与地面间的滑动摩擦力大小是多少?
(2)该滑轮组的机械效率是多少?
(3)拉力F做功的功率是多少?
12.某型号汽车发动机的额定功率为6×104W,在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1800N.在额定功率下,当汽车匀速行驶时,求:
(1)发动机所提供的牵引力大小;
(2)行驶速度的大小;
(3)行驶5min牵引力所做的功.
13.美国研制出“会飞的汽车”,如图所示,其车身和一般汽车相似,但车门多了两个可折叠的翅膀,在陆地行驶时,翅膀折叠,在空中飞行时,翅膀张开.汽车的质量为600kg,地面最大行驶速度可达150km/h,轮胎与地面接触的总面积约为0.12m2,空中最大飞行速度可达200km/h,发动机功率为75kW,g取10N/kg.问:
(1)该汽车在地面以最大行驶速度匀速行驶0.2h,通过的距离是多少?
(2)该汽车静止在水平地面上时,对地面的压强是多少?
(3)若汽车在空中以最大飞行速度匀速飞行200km,汽车受到的牵引力是多少?
14.如图,小王站在高3m、长6m的斜面上,将重200N的木箱A沿斜面匀速从底端拉上顶端,拉力大小恒为120N,所花时间是10s.
求:
(1)木箱A沿斜面方向的运动速度.
(2)小王对木箱A做功的功率.
15.某坦克重力为4×105N,履带的着地面积为5m2.若坦克以20m/s的速度在平直的路面上匀速行驶10min,发动机的输出功率为900kW.试求:
(1)坦克静止在水平路面上时,对路面的压强是多少?
(2)匀速行驶10min,坦克发动机所做的功是多少?
(3)匀速行驶时,坦克发动机的牵引力是多少?
16.(2014吉林长春)马拉着质量为1000kg的车在水平路面上匀速前进500m,行进中马对车的水平拉力为400N.(g取10N/kg)求:
(1)车所受的重力.
(2)马对车做的功.
17.小红参观秦始皇兵马俑时发现,秦俑脚下都踏踩着一块正方形或长方形的踏板,如图所示.为了弄清这种制作的好处,她收集了一尊站立姿态兵马俑的有关数据:
体重(含踏板)1600N,踏板面积1.6×10-2m2.问:
(g取10N/kg)
(1)这尊兵马俑(含踏板)的质量是多少?
(2)这尊兵马俑竖放在水平地面上时,对地面的压强是多少?
(3)工人将该兵马俑抬上0.5m高的展台,则至少需要做多少功?
参考答案
1.
(1)10Ω;
(2)90.9%;(3)0.2m/s
【解析】
试题分析:
(1)电动机的输出功率
400kg×10N/kg×0.1m/s=400W
电动机的输入功率
220V×2A=440W,电动机线圈的发热功率
440W一400W=40W,根据P=I2R可得,电动机线圈的电阻
R=PR/I2=40W/(2A)2=10Ω
(2)
(3)∵电动机的输入功率不变时,发热功率不变,∴输出功率不变,则提升重物的速度
=400W/(200kg×10N/kg)=0.2m/s。
考点:
电学综合计算
2.
(1)400J
(2)60W(3)66.7%
【解析】
试题分析:
(1)有用功等于提升重物克服重力所做的功,W有=Gh=200N×2m=400J;
(2)拉力的功率等于拉力在单位时间内所做的功为总功,即拉力做的功W=Fs=100N×6m=600J,拉力的功率P=W/t=600J/10s=60W;(3)机械效率为:
η=W有/W=66.7%。
考点:
有关滑轮组的计算
3.1)2×104pa;
(2)0.08kg;(3)2.16×106W
【解析】
试题分析:
(1)对地面的压强等于压力除以受力面积:
(2)由汽垫船抬高一次所做的功可以求出所需要的能量,再根据燃料燃烧值就可计算出所需要的汽油的质量:
(3)当匀速运动时,推力与阻力是相等的,所以知道了阻力也就知道了推力所以推力的功率等于推力的大小乘以运动的速度:
考点:
压强;功率的计算
4.
(1)
;
(2)320N
【解析】
试题分析:
(1)车的总质量:
m=1180kg+60kg×11=1840kg;
车的总重力:
F压=G=mg=1840kg×10N/kg=18400N;
满载时车对水平路面的压强:
;
(2)电动机做的功:
W总=Pt=4000W×1800s=7.2×106J;
W机=W总η=7.2×106J×80%=5.76×106J;
车运动的路程:
s距=vt=36km/h×
h=18km=18000m;
牵引力:
,∵匀速运动,∴f=F牵=320N。
考点:
功的计算;压强的计算;二力平衡
5.
(1)2m
(2)15000J1500W(3)6000N
【解析】
试题分析:
(1)由题意知道,汽车的速度v=0.2m/s,运动的时间t=10s,所以,汽车移动的s=vt=0.2m/s×10s=2m
(2)拖拉机移动的距离s绳=2s物=2×2m=4m,拖拉机的拉力做功是W=F·s绳=3750N×4m=15000J做功功率P=W/t=15000J/10s=1500W
(3)根据η=W有/W无×100%=f/nF知f=nηF=2×80%×3750N=6000N
考点:
功和功率的计算滑轮组的机械效率
【答案】解:
(1)
【解析】
试题分析:
根据汽车本身的质量可以得到自身的重力,汽车静止时压力等于重力,轮子与地面的接触面积已知,利用公式P=F/S可计算压强的大小;此题已知汽车行驶的路程和所用时间,利用公式v=S/t可计算平均速度;功率计算公式P=W/t可推导成P=Fv,进而变形成求牵引力的公式F=P/v
考点:
固体压强的计算;平均速度的计算;功率的应用
点评:
本题综合性较强,第一小题主要考察重力和压力之间的关系;第二小题是道基础题,只要是求速度就要用公式v=S/t;第三小题相对来有说点复杂,这个主要考察对功率公式的延伸。
7.
(1)G=450N,
W有用=Gh=450N×1m=450J;
由图知,n=3,
S=nh=3×1m=3m,
W总=FS=200N×3m=600J,
滑轮组的机械效率:
η=W有用/W总=450J/600J=75%;
(2)P=W/t=600J/5s=120W.
答:
(1)滑轮组的机械效率是75%;
(2)拉力做功的功率是120W
【解析】试题分析:
功率和机械效是两个完全不同的概念,功率表示做功的快慢程度;而机械效率表示的是有用功在总功中所占的比例
考点:
功率和机械效率
点评:
做计算题关健是对题目中所给的信息加以分析、提练、再加工,利用所学的知识把这些信息进行合理的运用
8.
(1)3.6×103J
(2)83.3%(3)100N
【解析】
试题分析:
(1)该过程中拉力所做的总功W总=Fs=200N×3×6m=3.6×103J;
(2)对物体做的有用功为W有用=Gh=500N×6m=3×103J;
该滑轮组的机械效率η=(W有用/W总)×100%=(3×103J/3.6×103J)×100%=83.3%;
(3)不计绳与滑轮组间的摩擦及绳重时,W额外=W总-W有用=3.6×103J-3×103J=600J;
动滑轮的重力G动=W额外/h=600J/6m=100N.
考点:
机械效率
9.
(1)
(2)
(3)
(4)
【解析】
(1)飞机对航母甲板的压力等于飞机重力:
F=
=5150kg×10N/kg=
N,
飞机对甲板的压强:
(2)航母总重力包括航母和舰载机:
,
航母在海上必须处于漂浮状态,浮力等于重力,
(3)航母在匀速行驶时平衡,牵引力等于阻力,
,
牵引力的功率:
(4)起飞一架舰载机,重力减小
=5150kg×10N/kg=
N,根据航母漂浮海面浮力等于重力,因此浮力也减小
N,根据浮力计算公式
体积减小
.
10.
(1)4×105Pa
(2)4.32×107J(3)2.4×104W(4)太阳能汽车的主要优点有:
节能、环保、无污染等.
【解析】
试题分析:
(1)汽车的重力:
G=mg=1200kg×10N/kg=12000N,汽车在水平地面上,汽车对水平地面的压力:
F压=G=12000N,汽车对水平地面的压强:
=4×105Pa.
(2)由
可得,汽车在30min内通过的路程:
s=vt=20m/s×1800s=36000m;
汽车运动时的阻力:
f=0.1G=0.1×12000N=1200N,由于汽车做匀速直线运动,处于平衡状态,水平方向受到的牵引力和阻力是一对平衡力,大小是相等的,所以牵引力F′=f=6000N,
汽车牵引力做的功:
W=F′s=1200N×3600m=4.32×107J.
(3)汽车牵引力做功的功率:
=2.4×104W.
(4)太阳能汽车的主要优点有:
节能、环保、无污染等.
答:
(1)汽车对水平地面的压强是4×105Pa;
(2)实验中汽车牵引力所做的功是4.32×107J;(3)实验中汽车牵引力做功的功率是2.4×104W;(4)太阳能汽车的主要优点有节能、环保、无污染、无噪声等.
考点:
压强的计算、功的计算、功率的计算。
11.
(1)物体A与地面间的滑动摩擦力大小是400N;
(2)该滑轮组的机械效率是80%;
(3)拉力F做功的功率是200W.
【解析】
(1)物体A与地面间的滑动摩擦力:
f=0.2×2000N=400N;
(2)滑轮组的机械效率:
η=
×100%=
×100%=
×100%=
×100%=80%;
(3)拉力做的功:
W=F×2s=250N×2×2m=1000J,
则拉力的功率:
P=
==200W.
考点:
滑轮组、机械效率、摩擦力、功、功率.
分析:
(1)根据滑动摩擦力与物重的关系即可求出;
(2)由图示可知,滑轮组承重绳子的股数n=2,根据η=
=
=
求出滑轮组的机械效率;
(3)根据W=Fs求出拉力做的功,然后根据P=
求出拉力的功率.
12.
(1)1800N
(2)33.3m/s (3)1.8×107J
【解析】
(1)由于汽车匀速行驶时,受平衡力的作用,所以牵引力F=f=1800N.
(2)由P=Fv得:
汽车匀速行驶的速度v=P/F=6×104W/1800N=33.3m/s.
(3)W=Pt=6×104W×5×60s=1.8×107J.
13.
(1)30km
(2)5×104Pa (3)1.35×103N
【解析】
(1)s=vt=150km/h×0.2h=30km
(2)F压=G=mg=600kg×10N/kg=6×103N
汽车对地面的压强
Pa
(3)解法1:
s
W=Pt′=7.5×104W×3600s=2.7×108J
N
解法2:
因为
所以
N
14.
(1)0.6m/s
(2)72W
【解析】
(1)木箱A沿斜面方向的运动速度
m/s.
(2)小王对木箱A做的功W=Fs=120N×6m=720J;
W.
15.
(1)8×104Pa
(2)5.4×108J (3)4.5×104N
【解析】
(1)p=F/S=4×105N/5m2=8×104Pa;
(2)W=Pt=900kW×10min=5.4×108J;(3)F=W/s=5.4×108J/(20m/s×10min)=4.5×104N.
16.
(1)1×104N
(2)2×105J
【解析】
(1)车受到的重力:
G=mg=1000kg×10N/kg=1×104N;
(2)马对车做的功:
W=Fs=400N×500m=2×105J.
17.
(1)160kg
(2)1×105Pa(3)800J
【解析】
(1)兵马俑的质量:
=160kg.
(2)兵马俑对地面的压强:
=1×105Pa.
(3)工人将兵马俑抬上展台时至少做的功:
W=Fh=Gh=1600N×0.5m=800J.
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