中考物理挑战压轴题:
压轴题06 功与机械能
1.平衡车作为一种新兴的代步工具,深得年轻人的喜欢,小华最近购入一台平衡车,他仔细阅读此款平衡车的说明书,主要参数如下:
平衡车整车参数 净重 最高车速 电动机额定功率 额定输入电压 额定输出电压 最大载重
12kg 16km/h 900W 220V 63V 85kg
(1)小华的质量为60kg,当他站立在平衡车上静止时,车轮与水平地面的接触总面积为4×10﹣3m2,则此时平衡车对水平地面的压强有多大?
(2)小华家距公园1.6km,他骑行此款平衡车以最高车速从家到公园,需要多长时间? (3)若平衡车正常工作时,发动机提供的牵引力为180N,则小华以最高车速从家行驶到公园,牵引力的功率为多少?(假设小华从家到公园做匀速直线运动) 【答案】(1)1.8×10Pa;(2)0.1h;(3)800W。 【解析】 【详解】
(1).该车静止时对水平地面的压力:
5
F=G总=(m1+m2)g=(60kg+12kg)×10N/kg=720N,
1
对水平地面的压强:
p?F720N5??1.8?10Pa; ﹣32S4?10ms可得,以最高车速从家到公园,需要的时间: t(2).由v?t?s1.6km??0.1h; v16km/h(3).最高车速:
v?16km/h?16?牵引力的功率:
140m/s?m/s, 3.69P?Fv?180N?40m/s?800W。 9答:(1).此时平衡车对水平地面的压强有1.8×105Pa;
(2).他骑行此款平衡车以最高车速从家到公园,需要0.1h时间; (3).牵引力的功率为800W。
2.一辆汽车以72 km/h的速度匀速行驶10 min,消耗的汽油为1.2 kg。汽车匀速行驶时受到的牵引力F=1.2×103N,汽油的热值q=4.6×107J/kg。问: (1)这段时间内汽油完全燃烧放出的热量是多少? (2)这段时间内汽车牵引力做功的功率是多少? (3)该汽车的效率是多少?
【答案】(1)5.52×107J;(2)2.4×104W;(3)26% 【解析】 【详解】
(1)汽油完全燃烧放出的热量:
Q放=mq=1.2kg?4.6?107J/kg=5.52?107J
(2)汽车的速度
v=72 km/h=20 m/s
汽车牵引力做功的功率:
34P=Fv=1.2?10N?20?m/s=2.4?10W 有2
(3)在测试时间内汽车的有用功:
47W有=Pt=2.4?10W?600s=1.44?10J 有在测试时间内该汽车的效率:
1.44?107J???100%??100%?26%
Q放5.52?107J答:(1)汽油完全燃烧放出的热量是5.52×10J; (2)汽车牵引力做功的功率是2.4×104W; (3)汽车的效率是26%。
3.近几年来,我国大力推广新能源汽车,2018年4月扬州市正式发放新能源汽车牌照。某款电动汽车(如图所示)以60 km/h的速度匀速行驶了80 km,所受的牵引力为720 N,耗电18 kW·h,请解答下列问题:
7
W有
(1)牵引力所做的功是多少? (2)牵引力的功率是多少?
(3)上述行驶过程中,电动车的效率是多少? 【答案】(1)5.76×107J;(2)1.2×104w;(3)88.9% 【解析】 【分析】 【详解】
(1)牵引力所做的功是
W=FS=720N×80×103 m=5.76×107J
(2)由速度公式知
t?则牵引力的功率是
S80km4?=h=4800s V60kmh3W5.76?107JP???1.2?104W
t4800s3
(3)电动车的效率是
??W有W总?100%?88.9%
答:(1)牵引力所做的功是5.76×107J; (2)牵引力的功率是1.2×104w ; (3)电动车的效率是88.9%。
4.如图所示,小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体,已知物体重1.2×10N,密度为1.6×10kg/m。测得物体在出水面后牵引车作用在绳子上的拉力为500牛。若不计摩擦、绳重及水的阻力,g取10N/kg,问:
3
3
3
(1)物体浸没水中时所受的浮力多大? (2)物体露出水面前滑轮组机械效率多大?
(3)物体出水面后上升的速度是0.5m/s,牵引车拉力的功率多大? 【答案】(1)750N;(2)60%;(3)750W 【解析】 【分析】 【详解】
(1)由G?mg可得物体的质量
G1.2?103Nm???120kg
g10N/kg根据??m可得物体的体积 VV?m??120kg?0.075m3 331.6?10kg/m物体浸没水中时排开液体体积等于物体体积,所受的浮力
F浮??gV排??gV物?1.0?103kg/m3?10N/kg?0.075m3?750N
4
(2)由图知绳子承担物重的段数n为3,由F?1?G?G轮?可得 3物500N?解得动滑轮的重力
11200N?G轮? ?3G轮?300N
设物体在水中受到的拉力为F1,则有
F1?F浮?G
F1?G?F浮?1200N﹣750N?450N
物体出水面前作用在绳端的拉力
F??物体出水面前的机械效率
F1?G轮450N?300N??250N 33??W有Fh450N?100%?1?100%??100%?60%
?W总F?3h3?250N(3)物体出水面后上升的速度是0.5m/s,则绳子移动的速度
v绳?3v物?3?0.5m/s?1.5m/s
则牵引车拉力做功的功率
P?WFs??Fv?500N?1.5m/s?750W tt答:(1)物体浸没水中时所受的浮力750N; (2)物体露出水面前滑轮组机械效率60%;
(3)物体出水面后上升的速度是0.5m/s,牵引车拉力的功率750W。
5.建筑工地上,起重机吊臂上的滑轮组如图所示,在匀速起吊重4.2×103N的物体时,物体5s内上升了6m。若滑轮组所做的额外功为1.08×104J,求:
5
2021中考物理挑战压轴题专题06功与机械能(含解析)



