中考物理压轴题功和能.pdf

中考物理压轴题：功和能 1有一功率为40KW，热机效率为25的汽车正在一平直公路上匀速行 驶，受到的阻力为2000N，突然油箱指示灯报警，继续行驶了25min发 动机停止工作，经检查发现油箱内无汽油。汽油的热值为 4.6107J/kg，请你根据题中信息，求： (1)汽车在这段时间内所做的有用功； (2)汽车在这段时间内行驶的路程； (3)油箱指示灯报警时油箱中的汽油质量。 2如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意 图。已知货物的质量为600kg，所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍， 滑轮组的机械效率为75。若人以0.5m/s的速度匀速前行，经100s将 货物拉出仓库，g取10N/kg,。求在此过程中： （1）人做的有用功为多大？ （2）人的拉力为多大？ （3）人拉力的功率为多大？ 3某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气 缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为 9.0l05Pa，飞轮lmin转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩 擦），若1min消耗汽油0.01L汽油的密度=0.8103kg/m3；汽油的 热值为4.6l07J/kg求： （1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力； （2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功； （3）汽油机的功率 （4）该汽油机的效率 4现有重800N的木箱A，小李同学想把它搬到高为6m、长为10m的斜面 上，如图所示，他站在斜面上，沿斜面向上用600N的拉力使木箱A以 0.2m/s的速度匀速从斜面底端到达斜面顶端。求： （1）小李同学拉木箱的功率是多大? （2）该斜面的机械效率是多少? （3）木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大? 5近几年来我市冬季蔬菜价格逐年攀升，但种植蔬菜的大棚数量却逐 年减少，小刚调查发现，煤炭价格上涨是导致蔬菜成本上升的重要原 因为此小刚想，能否利用所学的知识对大棚进行节能改造，评估利 用太阳能和电能为大棚提供能源的可行性查询资料可知，本地区冬 季太阳能集热管每平方米面积上每天可接收的太阳能是1.68107J， 煤的热值为3107J/kg请你帮助他完成下列计算，为小刚的评估提 供依据 （1）如果这些能量的90%被水吸收，可使多少千克的水从20升高到 70？ （2）用集热管每平方米接收的太阳能替代煤，可节约煤多少千克？ （煤完全燃烧） （3）如果用3kW的电热器加热这些水，需要多长时间？（不计热散 失） （4）请写出一条太阳能的优点或缺点 6氢能被视为未来的理想清洁能源如果汽车发动机使用氢能源来工 作，效率可以达到60%若一辆氢能源小轿车在江海高速泰州北入口 扬州泰州机场大约25km的路程上获得的平均牵引力为840N，则它到达 机场：(q氢=1.4l08J/kg) （1）牵引力做的功是多少？ （2）汽车需要的总能量是多少？ （3）需要消耗的氢的质量是多少? 7如图所示是南京长江三桥工地上一台起重机吊臂上的滑轮组，它在 50s内将重为2.4104N的钢材匀速提高10m.已知拉力F为104N.则这个 过程中： （1）拉力F做了多少功？拉力F的功率多大？ （2）滑轮组的机械效率多大？ （3）题中少了哪两个数据仍能求出滑轮组的机械效率？ 8(6分）用图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重100N，每次 运送的量不定，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重 力增加而变化的图像(不计绳重和摩擦） (1）求动滑轮的重力； (2）当滑轮组的机械效率最大时，绳子的拉力； (3）求该滑轮组的最大机械效率 9（7分）如图是某太阳能热水器，向其中注入50kg水，阳光照射一 段时间后，水温从10升高到50。水的比热容是4.2103J/（kg ）。试求： （1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？ （2）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是 2.8107J，则这段时间该热水器的效率是多少？ （3）若用煤燃烧来提供2.8107J的热量，需完全燃烧多少千克煤？ （煤的热值约为3.5107J/kg）。 （4）说说使用太阳能热水器的一个优点。 10刘爽对风力发电进行研究，了解到当地的风速在v2和v4之间，风 车可以带动发电机发电，某段时间内甲、乙、丙、丁四个风力发电站 风速与时间关系如图所示。 （1）根据图像请判断该段时间内哪个风力发电站效能最大？ （2）如图所示为风力发电机的控制电路，只有发电机与风车离合器有 电流通过时，风车才能带动发电机发电，当风速为v1、v2、v3、v4 时，挡风板带动金属滑片p分别和下金属轨及AE滑道上的A、B、C、D点 接触，求： 判断AE滑道哪段导电并简单说明理由？ 完成下列控制电路图。 (3) 丙发电站有N台风车，每台风车车叶转动时可形成半径为r的圆 面，当风速在v2和v4之间时，风车每平方米叶片在to时间内接收到的 风能为Wo，如果风车能将10%的风能转变成电能，求：每台发电机的 平均功率Po；发电站在0-t1时间内总发电量W。 11油电混合动力汽车是新型节能汽车之一。这种汽车启动时内燃机 并不工作，由动力蓄电池组通过驱动电机向车轮输送能量；当以高速 匀速行驶或动力蓄电池组储存电能过低时，内燃机启动，此时在向车 轮输送能量的同时也给动力蓄电池组充电；若车辆需要全力加速时， 内燃机和动力蓄电池组同时向车轮输送能量。下表是某型号混合动力 汽车所用的动力蓄电池组的部分参数，其中容量“100Ah”是指：当蓄 电池以1A的电流供电时能持续工作100h。 若测试人员驾驶该车在平直公路上以90km/h的测试车速匀速行驶 0.5h，内燃机消耗燃油3.5kg，蓄电池组的电能增加了最大电能（容 量）的10%；从汽车的使用说明书中知道，汽车行驶时所受阻力f和车 速v的关系如图所示。则该汽车内燃机的效率是多大？ （计算结果保留一位小数）（燃油的热值：4.6107J/kg） 工作电 压/V 300 功 率/kW 30 容 量/Ah 100 质 量/kg 320 12如图所示，重物A是体积为10dm3，密度为7.9103kg/m3的实心金 属块，将它完全浸没在水中，始终未提出水面。若不计磨擦和动滑轮 重，要保持平衡。（g=10N/kg）求： （1）重物A受到的浮力为多少？ （2）作用于绳端的拉力F是多少？ （3）若缓慢将重物A提升2m，拉力做的功是多少？ （4）若实际所用拉力为300N，此时该滑轮的效率是多少？ 13为缓解城市公交运输压力，我校综合实践活动小组针对我市淮海 路交通拥挤现象，设计电力机车专用道。同学们收集到电力机车和公 交汽车在某段运行区间内的相关数据如下： 型 电力机车平均速度牵引力额定载客量80 号电力 机车 功率106W 60 kmh 5103N 人 型 号公交 汽车 燃油热值 4107 J kg 平均速度 15 kmh 牵引力 3000 N 额定载客量40 人 （1）甲、乙两车站相距2.1 km，电力机车运行需要多长时间？消耗多 少电能？ （2）公交汽车每千米消耗燃油0.4 kg，行驶2.1 km路程所消耗的燃油 完全燃烧放出多少热量？公交汽车的效率是多少？ （3）根据题中获得的信息，从物理学角度谈一谈电力机车作为交通工 具的优点。（写出一条即可） 14今年5月以来我国南方普降大雨，多地发生泥石流，一块巨石滚到 了公路上，抢修人员正在用如图所示的装置将石头拖离公路若石头 的质量为1.2103，与地面的接触面积为0.2 m2，石头在水平路面 上被匀速直线拉动，10 s内绳子自由端沿水平方向匀速直线移动了3 m，石头受到的摩擦阻力为3.6103 N，绳子自由端的拉力为1500 N 求：(1)石头静止在水平地面上时，对地面的压强。 (2)绳子自由端拉力的功率。 (3)滑轮组的机械效率。 15伴随着“环保低碳、节能减排”的生活新理念，太阳能汽车营运 而生这款汽车利用太阳能电池板将太阳能转化为电能，再利用电动 机为汽车提供动力若电池板提供给电动机的功率为1600W，电动机工 作时的电流为10A求： （1）电池板提供给电动机的电压为多少？ （2）如果电能转化为机械能的效率为75%，汽车的功率为多少？ （3）如果该车在30min内沿直线匀速行驶的距离为18km，则车受到的 阻力为多少？ 16图是一种新型吊运设备的简化模型示意图，图中虚线框里是滑轮 组（未画出），滑轮组绳子的自由端由电动机拉动。工人师傅用该吊 运设备先后搬运水平地面上的圆柱形物体A和物体B。物体A的底面积 为SA，密度为A，高度为hA；物体B的底面积为SB，密度为B，高度 为hB。当物体A所受竖直向上的拉力T1为1500N时，物体A静止，地面对 物体A的支持力为N1。挂在滑轮组挂钩上的物体A匀速竖直上升4m的过 程中，电动机对滑轮组绳子自由端的拉力为F1，拉力F1做的功为W。当 物体B所受竖直向上的拉力T2为1000N时，物体B静止，地面对物体B的 支持力为N2。挂在滑轮组挂钩上的物体B以速度v匀速竖直上升的过程 中，电动机对滑轮组绳子自由端的拉力F2为625N，拉力F2做功的功率P 为500W，滑轮组的机械效率为80%。已知：N1=2N2，5SA=4SB， 8A=7B，2hA=5hB。不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦。求： （1）物体B匀速上升的速度v； （2）拉力F1做的功W。 17近几年环保低碳风劲吹，混合动力汽车已成为车展上的“常 客”。2010年3月，我国自行研制的一款混合动力汽车也在北京车展上 展出。混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，动力电池通过驱动电 机向车轮输送能量；当高速行驶或动力电池储存电能过低时，内燃机 启动，既可以向车轮输送能量，也可以同时给动力电池充电；当车辆 需要全力加速时，内燃机和动力电池还可以同时给动力电池充电；当 车辆需要全力加速时，内燃机和动力电池还可以同时向车轮输送能 量。 （1）该混合动力汽车启动时，若驱动电机两端的电压为250V，通过的 电流为80A，则驱动电机的电功率为多大？ （2）该混合动力汽车所用的磷酸铁锂动力电池可储存的最大电能为 2.88107J，若充电电压为320V，充电电流为50A，则对动力电池充电 的时间最长为多少？（充电时无能量损耗） （3）该混合动力汽车在平直公路上以72km/h匀速行驶10min后，其内 燃机消耗了汽油1.2kg，假设汽油完全燃烧所释放能量的一半转化为牵 引力做功和给动力电池充电，其中动力电池储存的电能增加了 7.2106J，试求汽车受到的阻力是多大？（汽油的热值 q=4.6107J/kg,且Q放=qm） 18如图22所示装置 图 20 ，绳重及摩擦不计。装卸工人将重为800N的货物提至高处，人对绳的 拉力 F1为500N，货物在1min内匀速上升了5m。（1）请在图上画出绳子的绕 法； （2）求滑轮组的机械效率； （3）如果重物是600N，要把重物提升5m，求拉力做的功。 19如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图，它由4个定滑轮和2个动 滑轮组成，绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上，摇动旋轮的摇 柄可以使晾衣架升降，假设在升降过程中衣架横梁始终保持水平。第 一次晾晒衣物时，将重150N的衣物（含横梁及晾衣架）以0.12m/s的速 度匀速提起1.2m，在此过程中旋轮牵引绳子的拉力F1所做的功是 200J。第二次晾晒衣物时，旋轮牵引绳子的拉力大小为40N，使衣物匀 速上升1m，在提升衣物（含横梁及晾衣架）过程中滑轮组的机械效率 比第一次降低了1%。旋轮的摩擦及细绳的质量均忽略不计，动滑轮的 总重为2 N，取g= 10N/kg。求： （1）拉力F1做功的功率； （2）第一次利用该晾衣架提升衣物过程中，滑轮组的机械效率； （3）第二次利用该晾衣架提升衣物过程中，需克服摩擦力做多少功。 20小明同学家住楼上，最近正在装修房子，需要搬运装修材料，但 有些材料由于楼道 过窄不方便搬运，于是小明建议采用如下图所示的滑轮组，这样站在 地上就可以把 材料运上楼。若某次搬运的材料重765N，被提升的高度为l0m，所用时 间为30。， 人所用的拉力为450N，求： （1）请你帮助小明画出滑轮组的绕线示意图。 （2）提升材料时，手拉绳端的平均速度是多少? （3）在提升材料时，拉力的功率是多少? （4）该滑轮组的机械效率是多少? （5）不计摩擦和绳重，若增加材料的重力，该滑轮组的机械效率将如 何变化?（只需写出结论即可） 21某建筑工地上，甲、乙两位工人采用如图所示的装置提升一个重 为G1的货箱。当两人同时对绳索施加竖直向下的等大的拉力，使货箱 以速度平稳上升时，甲、乙两人对地面的压力之比为34。之后两 位工人用此装置提升另一个重为G2的货箱，使货箱仍以速度平稳上 升。用此装置先、后两次提升不同的货箱，两位工人拉力总共做的功 随时间变化的图像如图中、所示。已知工人甲重650N，工人乙重 700N；G1G2=31，此装置中两个滑轮组的规格完全相同。不计绳重 和轴摩擦。求： （1）第一个货箱的重力； （2）提升第二个货箱整个装置的机械效率。 22如图是某科技小组设计的一个提升重物的装置，CD是一个以O点为 转轴的水平杠杆，CO：OD=3：2。滑轮组固定在杠杆C点，通过固定在 水平地面的电动机匀速提升重物，每个滑轮的质量均为m0。放置在水