安徽省2022年中考物理精準(zhǔn)復(fù)習(xí)加分組合練-02　功、功率及效率的相關(guān)計(jì)算與推導(dǎo)

02功、功率及效率的相關(guān)計(jì)算與推導(dǎo)[限時(shí):40分鐘分值:49分]類型一功的相關(guān)計(jì)算1.(5分)如圖所示,一個(gè)重為50N的物體,以某一速度滑上水平傳送帶,在摩擦力的作用下,自A點(diǎn)開(kāi)始一直做減速運(yùn)動(dòng)直至B點(diǎn),已知A、B間的距離為2m,物體所受的滑動(dòng)摩擦力大小為物體所受彈力大小的0.3倍。求:(1)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受摩擦力f的大小;(2)物體克服摩擦力f做的功。2.(5分)某轎車在平直公路上行駛的45s內(nèi),其速度v與時(shí)間t、動(dòng)力F與時(shí)間t的關(guān)系圖像分別如圖甲、乙所示。已知前10s轎車運(yùn)動(dòng)的路程為100m。求:(1)前10s轎車運(yùn)動(dòng)的平均速度;(2)轎車在勻速直線運(yùn)動(dòng)階段通過(guò)的路程;(3)動(dòng)力F做的總功。類型二功率的相關(guān)計(jì)算與推導(dǎo)3.(9分)一輛汽油和電力混合動(dòng)力轎車,僅憑汽油動(dòng)力在平直公路上以v1=90km/h勻速行駛時(shí),輸出功率P=50kW。當(dāng)駕駛員看到前方65m處有超速拍照裝置(限速70km/h),在保持輸出功率不變的情況下,立即啟動(dòng)充電裝置給電池充電,達(dá)到轎車減速的目的。轎車行駛3s后,速度減為v2=70km/h,在這一段時(shí)間內(nèi),轎車的平均速度v=72km/h。求:(1)轎車所受阻力的大小;(2)通過(guò)計(jì)算判斷轎車是否會(huì)因?yàn)槌俣慌恼?(3)如果重力為G的轎車,以速度v爬上長(zhǎng)L、高h(yuǎn)的坡,爬坡的效率為η,求該轎車爬坡時(shí)的實(shí)際功率(用符號(hào)表示,寫(xiě)出推導(dǎo)過(guò)程)。4.(7分)如圖所示,將一個(gè)質(zhì)量為0.5kg的物體,從底端沿斜面勻速拉到頂端所用時(shí)間為5s,斜面長(zhǎng)s為1m,高h(yuǎn)為0.4m,斜面的效率為80%(g=10N/kg)。求:(1)拉力所做的有用功;(2)拉力做功的功率;(3)物體在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力。5.(5分)無(wú)人駕駛汽車通過(guò)車載激光雷達(dá)攝像頭等傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。一質(zhì)量為1.2t的無(wú)人駕駛汽車,靜止時(shí)四個(gè)輪子與地面的總接觸面積為0.12m2,在平直道路上以36km/h的速度勻速行駛,受到的牽引力大小為4×103N。某時(shí)刻車頭上的激光雷達(dá)向正前方的固定障礙物發(fā)射一束激光信號(hào),經(jīng)3×10-7s激光雷達(dá)接收到障礙物反射回的信號(hào)(該時(shí)間內(nèi)汽車行駛的距離忽略不計(jì))。已知光速為3×108m/s,g取10N/kg。求該汽車:(1)靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)大小;(2)此刻車頭到障礙物的距離;(3)以36km/h的速度勻速行駛時(shí)牽引力的功率。類型三機(jī)械效率與熱機(jī)效率的相關(guān)計(jì)算6.(8分)如圖所示是小明家使用的升降衣架的結(jié)構(gòu)示意圖,它可以很方便地晾起洗好的衣服。已知衣架上所掛衣服質(zhì)量為5kg,動(dòng)滑輪、橫桿和衣架的總質(zhì)量為1kg。小明同學(xué)用力F拉動(dòng)繩子自由端,在5s時(shí)間內(nèi)使衣服勻速上升了1m,不計(jì)繩重和摩擦,g=10N/kg。求:(1)小明所用拉力的大小;(2)拉力的功率;(3)升降衣架的機(jī)械效率。7.(5分)某型號(hào)汽車整車與駕駛員的總質(zhì)量是2060kg,駕駛員駕駛該汽車在平直公路上勻速行駛進(jìn)行車型測(cè)試,測(cè)試過(guò)程中消耗汽油的體積為1.5×10-3m3(ρ汽油=0.7×103kg/m3,q汽油=4.5×107J/kg,g=10N/kg)。求:(1)汽車與駕駛員的總重力;(2)測(cè)試過(guò)程中消耗汽油的質(zhì)量;(3)假設(shè)汽油完全燃燒,汽油機(jī)的效率為40%,汽車在測(cè)試過(guò)程中做的有用功是多少?8.(5分)一輛汽車在平直的公路上做直線運(yùn)動(dòng),其v?t圖像如圖所示,在10s末時(shí)速度達(dá)到20m/s,0~10s通過(guò)的路程為120m。汽車在整個(gè)行駛過(guò)程中所受阻力不變,大小為F阻=4000N。求:(1)汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)牽引力做功的功率是多大?(2)若汽車在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中功率保持不變,發(fā)動(dòng)機(jī)的熱機(jī)效率為25%,則在0~10s內(nèi)汽車需要完全燃燒多少千克汽油?(已知汽油的熱值為5×107J/kg)1.(5分)解:(1)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,在豎直方向上受到的重力和支持力(彈力)是一對(duì)平衡力,則支持力(彈力)FN=G=50N(1分)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受摩擦力f=0.3FN=0.3×50N=15N (2分)(2)物體克服摩擦力f做的功W=fs=15N×2m=30J (2分)2.(5分)解:(1)前10s轎車運(yùn)動(dòng)的平均速度v1=s1t1=(2)根據(jù)v=st可知,s2=v2t2=20m/s×(45s-10s)=700m (2分)(3)動(dòng)力F做的總功W=W1+W2=F1s1+F2s2=4000N×100m+1000N×700m=1.1×106J (2分)3.(9分)解:(1)轎車的速度v1=90km/h=25m/s (1分)因轎車勻速行駛受到的阻力和牽引力是一對(duì)平衡力,由P=Wt=Fst=f=F=Pv1=50×103W(2)轎車行駛的平均速度v=72km/h=20m/s轎車通過(guò)的路程s=vt=20m/s×3s=60m (1分)因60m<65m,所以轎車到達(dá)超速拍照裝置處的速度小于70km/h,不會(huì)被拍照 (1分)(3)爬坡的效率η=W有W總故爬坡時(shí)轎車的牽引力F=GhηL(1分該轎車爬坡時(shí)的實(shí)際功率P=Fv=GhηLv(2分4.(7分)解:(1)拉力所做的有用功W有=Gh=mgh=0.5kg×10N/kg×0.4m=2J (2分)(2)由η=W有W總×100%可得,拉力所做的總功W總=W有η=拉力做功的功率P=W總t=2.5J(3)額外功W額=W總-W有=2.5J-2J=0.5J (1分)由W額=fs可得,物體在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力f=W額s=0.5J5.(5分)解:(1)汽車對(duì)水平地面的壓力F=G=mg=1.2×103kg×10N/kg=1.2×104N (1分)汽車靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)p=FS=1.2×104N0(2)此刻車頭到障礙物的距離s=vt2=3×(3)汽車的速度v車=36km/h=10m/s (1分)以36km/h的速度勻速行駛時(shí)牽引力的功率P=Wt=Fst=F牽v車=4×103N×10m/s=4×1046.(8分)解:(1)衣架上所掛衣服的重力G=mg=5kg×10N/kg=50N (1分)動(dòng)滑輪、橫桿和衣架的總重力G外=m外g=1kg×10N/kg=10N (1分)由題圖可知,n=4,則不計(jì)繩重和摩擦?xí)r,小明所用拉力F=1n(G+G外)=14×(50N+10N)=15N (1(2)繩端移動(dòng)的距離s=nh=4×1m=4m (1分)拉力做的總功W總=Fs=15N×4m=60J (1分)拉力的功率P=W總t=60J(3)克服衣服重力所做的有用功W有=Gh=50N×1m=50J (1分)升降衣架的機(jī)械效率η=W有W總×100%=50J60J×100%≈83.7.(5分)解:(1)汽車與駕駛員的總重力G=mg=2060kg×10N/kg=20600N (1分)(2)測(cè)試過(guò)程中消耗汽油的質(zhì)量m汽油=ρ汽油V=0.7×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.05kg (1分)(3)汽油完全燃燒放出的熱量Q放=m汽油q汽油=1.05kg×4.5×107J/kg=4.725×107J (1分)汽車在測(cè)試過(guò)程中做的有用功W有=Q放η=4.725×107J×40%=1.89×107J (2分)8.(5分)解:(1)由題圖可知,10s后汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度v=20m/s,根據(jù)二力平衡條件可得,牽引力F=f=