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力学计算——功率、功、效率大题计算
1、为缓解城市交通拥堵，嘉兴市区建设有轨电车交通系统。
（1）电车运行前须进行满载测试，为确保安全，测试时用沙袋来模仿代替人，如图。某次测试，车厢内放了30袋沙，每袋体积为0.5米3。这相当于车厢内坐了质量为60千克的人多少个？（沙堆积后的密度ρ取1.6×103千克/米3）
（2）1号线从嘉兴南站首发，终点站为嘉兴火车站。某同学乘车从南站出发到嘉兴一中上学，途经6站，总路程约为8千米，途经各站共停留6分钟，电车行驶时的平均时速为40千米时，若该同学打算7∶00前到校，那么他应该乘最迟几点前从南站出发的车？
（3）电车设计的最高速度为72千米/时，若电车总质量为80吨，行驶时受到的阻力为自重的0.05倍，那么，当车辆以最高速度运行时，功率为多少瓦？（g取10牛/千克）
【答案】（1）400人 （2）6∶42 （3）8×105W
【解析】（1）沙袋的总质量
这相当于车厢内坐了质量为60千克的人的人数
（2）电车不停留的时间
总时间
该同学打算7∶00前到校，那么他所乘车的最迟出发的时间
（3）电车设计的最高速度为
电车运行时受到的阻力因电车匀速行驶时，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，电车的牵引力
电车以最高速度空载匀速运行时牵引力的功率。
2、在“碳中和、碳达峰”理念下，电动汽车越来越受人们的欢迎。下表是某品牌电动汽车部分参数：
整车质量 2t
充电一次最大行驶里程 600km
最大载重量 400kg
每个车轮与地面接触面积 100cm2
（1）空车停在路上对路面的压强是多少？
（2）在最大载重时，该电动汽车在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶2分钟，此时阻力为车重的0.1倍，求牵引力所作的功；
（3）若匀速行驶时汽车所受阻力与速度的关系为f=kv2，当汽车分别以100km/h和60km/h的速度在平直路面匀速行驶时，其牵引功率之比为。
【答案】（1） 5×105Pa （2）5.76×106J （3）125∶27
【解析】（1）汽车对地面的压力F=G=mg=2000kg×10N/kg=20000N
汽车与地面的接触面积S=4×100cm2=400cm2=0.04m2
则汽车对地面的压强
（2）汽车受到的牵引力F=f=0.1G总=0.1×（2000kg+400kg）×10N/kg=2400N
汽车经过的路程s=vt=20m/s×120s=2400m
则牵引力做的功W=Fs=2400N×2400m=5.76×106J
（3）匀速行驶时汽车所受牵引力等于阻力，由
则牵引功率之比。
3、为减少汽车尾气排放造成大气污染的加剧，新能源汽车正逐渐成为汽车行业的焦点。插电式混动汽车是常见的一种新能源汽车，行驶动力可由电动机或燃油发动机单独提供，也可以由二者同时提供。前不久，小科家新买了一辆新能源汽车，好奇的小科查看了该汽车的说明书，发现了如下表列出的部分有关数据：
整车质量/kg 燃油发动机额定功率/kW 轮胎与地面总接触面积/cm2 燃油标号
1200 90 2000 95号
结合以上数据分析并计算：
（1）当电池电量充足时，该汽车行驶时通过电池使电动机转动，从而驱动汽车行驶。此过程中电能转化为 能；
（2）计算该小汽车静止在水平地面上时，对地面的压强为多大？
（3）若该小汽车使用燃油发动机单独提供动力，在平直高速路上以额定功率匀速运动的速度是108km/h，计算该车行驶10km燃油发动机牵引力所做的功为多大？
【答案】（1）机械能 （2）6×104Pa （3）3×107J
【解析】（1）汽车行驶时消耗电能而运动，即将电能转化为机械能。
（2）该小汽车静止在水平地面上时，对地面的压力为
对地面的压强为
（3）燃油发动机单独提供的牵引力为
该车行驶10km燃油发动机牵引力所做的功为。
4、传统的公共充电桩充电电流在32A到80A之间。充电电流小会使充电速度过慢，用户等待时间长。日前，华为数字能源助力打造的全液冷超级充电桩正式上线，最大充电电压为1000V，对应的最大充电功率是600kW。该产品具有充电快、噪音低、寿命长的特点，用“遥遥领先”的技术为国家环保减排事业再立新功。（“全液冷系统”是一种密闭式液冷系统，通过冷板和风液换热器两种高效换热部件将产生的热量通过液体带出机体）请结合以上信息。
（1）该充电桩最大充电电流是多少？
（2）新款比亚迪唐纯电车搭配有108kW h容量的磷酸铁锂电池，若使用最大功率给该车充电，让电池的电量从25%充到100%，理论上需要多少分钟？
（3）传统充电桩没有冷却系统，为什么华为超级充电桩需要用“全液冷系统”？
【答案】（1）600A （2）8.1min （3）与传统充电桩相比，华为超级充电桩的电流大，当电阻和通电时间相同，根据焦耳定律可知，华为超级充电桩通电时产生的热量多，所以华为超级充电桩需要用“全液冷系统”来降温。
【解析】（1）由P＝UI可知，该充电桩最大充电电流
（2）电池充满电消耗的电能W＝（100%﹣25%）W电＝75%×108kW h＝81kW h
由可知，需要的时间
（3）与传统充电桩相比，华为超级充电桩的电流大，根据焦耳定律可知，所以华为超级充电桩需要用“全液冷系统”来降温。
答：（1）该充电桩最大充电电流是600A；
（2）若使用最大功率给该车充电，让电池的电量从25%充到100%；
（3）与传统充电桩相比，华为超级充电桩的电流大，根据焦耳定律可知，所以华为超级充电桩需要用“全液冷系统”来降温。
5、图是家用的手持“吸拖一体机”，它集合了吸尘器、拖把的优点，可实现随手吸尘和去除污渍，其相关数据如表所示。
项目 参数
充电电压/V 220
充电电流/A 0.5
充满电的时间/h 4
整机使用功率/W 220
续航时长/min 48
（1）消耗的电能主要转化为 能；
（2）若将手持“吸拖一体机”的蓄电池充满电，需要消耗电能多少千瓦时？
（3）已知该机使用时电能的转化效率为20~30%，请计算判断实际续航时间能不能达到48min？
【答案】（1）机械能 （2）0.44kW h （3）见解析
【解析】（1）吸尘器工作时，消耗电能后运动，即将电能转化为机械能。
（2）充满电，需要消耗电能
（3）转化后可以使用的最少电能则
续航时间为，达不到48min。
6、快捷酒店常用智能机器人为旅客送递物品。如图是一款质量为80kg的智能机器人。工作时，该机器人在地面上匀速直线移动的速度为1m/s，所受阻力是机器人重力的0.05倍。求：
（1）机器人所受重力；
（2）机器人在水平地面上匀速直线移动时的牵引力；
（3）机器人在水平地面上匀速直线移动30s，此过程中牵引力做功的功率。
【答案】（1）800N （2）40N （3）40W
【解析】（1）机器人的重力
（2）机器人在水平地面受到的阻力机器人匀速直线运动时，机器人的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，即
（3）此过程中牵引力做的功
此过程中牵引力做功的功率。
7、某汽车空载静止时对水平地面的压强为3.5×105Pa，轮胎与地面总接触面积为0.04m2.当汽车以20m/s的速度匀速直线行驶时，发动机的输出功率为 20kW。求：
（1）汽车空载时的质量；
（2）当汽车以20m/s的速度匀速直线行驶时所受的阻力；
（3）当汽车以20m/s的速度匀速直线行驶时油耗为10L/100km， 则该汽车发动机的效率。（汽油热值：（4.0×107J/kg，汽油密度： 0.8kg/L）
【答案】（1） （2）1000N （3）31.25%
【解析】（1）由 知道，汽车空载静止时对水平地面的压力为
则汽车的重力为
由G=mg知道，汽车空载时的质量为
（2）当汽车以20m/s的速度沿直线匀速行驶时，处于平衡状态，所受阻力和牵引力大小相等，由于
汽车所受阻力
（3）当汽车以20m/s的速度匀速直线行驶时油耗为10L/100km，则当汽车以20m/s的速度沿直线匀速行驶100km时，牵引力做功为
由知道，10L汽油的质量为
汽油完全燃烧放出的热量为
该汽车发动机的效率为。
8、我国新能源汽车年产销售全球占比已超过。国产某品牌新能源汽车的部分信息如下：
制造年月：2022年02月 驱动电机型号：××7005BEV1 电池容量： 车身尺寸：长宽高：4840/1950/1560（mm） 续航版本：300公里四驱性能版 交流充电桩功率：7千瓦 车身质量： 轴距：
（1）若该汽车停在水平地面时，每个轮胎与地面的接触面积为，则汽车对地面的压强为多少？
（2）该车某次行驶时平均车速为，用时10分钟，则汽车行驶了多少距离？
（3）若该汽车的电量显示为，假设交流充电桩充电功率为7千瓦不变，则该车充满电需要多少时间？
【答案】（1）120000Pa （2）6km （3）3.6h
【解析】（1）车身质量m= 2400kg，汽车对水平地面的压力F为
每个轮胎与地面的接触面积为，4个轮胎，故受力面积S为
汽车对地面的压强为
（2）该车行驶时间为，故汽车行驶的距离为
（3）已知电池容量为，汽车的电量显示为，交流充电桩充电功率为7千瓦不变，该车充满电需要的时间为
答：（1）汽车对地面的压强为120000Pa；
（2）汽车行驶了6km；
（3）该车充满电需要3.6h。
9、我国“华为”公司是当今世界通讯领域的龙头企业，华为“Mate60pro”不仅采用超大容量电池，并且采用“超级快充”技术，不到10分钟可把电池电量充达一半以上，极大方便了人们的使用。该电池的部分参数如表甲所示，小科家有一个标有“66瓦”字样的超级快速充电器，他认为充电过程功率应该不是保持全程66瓦，他测量出充电过程中充电器输出的电流和电压，并绘制图像如图乙所示。
电池名称 锂电子电池
电压 3.7伏
容量 5000毫安·时
完成下列问题：
（1）该手机电池充满电时储存的电能为多少？
（2）利用测量得出的数据，通过计算来证明小科的猜测是否正确；
（3）该手机充电器还支持“5V ；4.5A”“4.5V； 5A”这两种输出规格，选用的充电线一样，则在充电的过程中哪种充电器的充电效率会更高？从能量转化的角度分析。
【答案】（1）；（2）充电过程功率不是保持全程66W；（3）选择规格为“5V ；4.5A”的充电器的充电效率会更高
【解析】（1）该手机电池充满电时储存的电能
（2）充电器的5~10秒功率
或充电器的10~20秒功率所以充电过程功率不是保持全程66W。
（3）选择规格为“5V ；4.5A”的充电器的充电效率会更高；因为“输出5V 4.5A”的充电器的充电电流更小，根据焦耳定律公式可知，当电阻和通电时间相同时，电流越小产生的热量越小，充电过程中的能量损耗更少，所以充电效率会更高。
答：（1）该手机电池充满电时储存的电能为6.66×104J；
（2）见解析；
（3）见解析。
10、如图是一款国产纯电双人智能飞行器，该款飞行器配备高清摄像头采用自动驾驶模式，精准航行。请完成下列问题：
（1）地表景物通过飞行器摄像头所成像的性质是倒立、缩小的 像；
（2）该飞行器水平飞行2千米用时3分20秒，飞行器的平均速度为多少？
（3）总质量为760 kg的飞行器以恒定速度竖直升高100米用时19秒，求此过程中飞行器克服重力做功的功率大小？
【答案】（1）实 （2）10m/s （3）
【解析】（1）摄像头是利用凸透镜成倒立、缩小实像的原理制成的。
（2）根据题意知道，飞行距离
飞行时间
由知道，飞行器的平均速度为
（3）此过程中飞行器克服重力做功
此过程中飞行器克服重力做功的功率。
11、如图甲为某品牌打桩机，其内部部分构造如图乙所示。打桩机启动时先用起重机把大铁块吊起来，铁块底部有一个圆形空间（气缸），下面是一个活塞，当铁块被提起时，气缸内充满空气，释放铁块自由落下，气缸内的空气被压缩，温度升高至300℃左右。恰在此时，由高压泵喷入燃料，燃料会剧烈燃烧，把大铁块重新推到最高点，此时气缸内的废气会自动释放，新鲜空气重新填充到气缸内。大铁块在重力的作用下重新落下，如此循环往复。
燃料 着火点 热值
乙醇（70%） 363℃ 焦/升
汽油 280℃ 焦/升
航空煤油 256℃ 焦/升
柴油 210℃ 焦/升
请用所学相关科学知识及以上资料信息完成下列问题：
（1）大铁块下降时，缸内的空气被压缩，此过程中。
①大铁块的重力势能转化为桩的动能和缸内气体的______能；
②这个过程类似于燃油发动机的______
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
（2）喷入高压气缸内的燃料通常会选用柴油，理由是：______；
（3）若铁块下落时打在活塞上的压力为，活塞上表面面积为0.04m2，求此时铁块对活塞的压强；
（4）若打桩机每天消耗柴油200升，计算它们完全燃烧时产生的能量是多少焦？
【答案】（1）内 B （2）柴油的着火点较低 （3） （4）
【解析】（1）大铁块下降时，缸内的空气被压缩，温度升高，此过程中，大铁块的重力势能转化为桩的动能和缸内气体的内能。大铁块下降时，缸内的空气被压缩，温度升高，相当于燃油发动机的压缩冲程，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。
（2）气缸内的空气被压缩，温度升高至300℃左右，由表格数据知道，柴油的着火点较低，易于点燃。
（3）由 知道，此时铁块对活塞的压强
（4）由知道，柴油燃烧时产生的能量是
。
12、电动汽车以其环保的优势逐渐进入大众生活，已知某品牌电动汽车的部分参数如下：
空车质量 2000千克
最大承载 400千克
车轮与地面接触总面积 0.04米2
（1）空车停在水平路面上对路面的压强是多少帕？
（2）在最大载重时，该电动汽车在平直公路上以90千米/时的速度匀速行驶1小时，其阻力为车总重的0.1倍，求牵引力所做的功。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）空车停在水平路面上对路面的压强
（2）最大载重时，电动汽车的总重力
电动汽车在平直公路上以90千米/时的速度匀速行驶1小时，行驶路程电动汽车在平直公路上匀速行驶时，受到的牵引力等于阻力，阻力为车总重的0.1倍，则电动汽车受到的牵引力
牵引力所做的功。
答：（1）空车停在水平路面上对路面的压强是5×105Pa；
（2）牵引力所做的功为2.16×108J。
13、4月25日，神舟十八号载人飞船顺利发射升空，自新中国成立以来，喜事连连。如表是中国首个空间站核心舱“天和”号搭载“长征”五号B运载火箭成功发射时相关数据，请回答下列问题。
名称 长征五号B遥二运载火箭 名称 天和核心舱
总长 53.7米 全长 166米
起飞重量 837.5吨 最大直径 4.2米
运载能力 大于22吨 质量 22.5吨
（1）对于火箭上升的“升力”来源，下列说法正确的是__________；
A.火箭上升的“升力”来自于地面对火箭的作用力
B.火箭上升的“升力”来自于空气对火箭的作用力
C.火箭上升的“升力“来自于火箭向下喷出的高温气体对火箭的作用力
（2）起飞前，火箭搭载天和核心舱安静的矗立在发射塔内，假设火箭底部发射塔的总接触面积为0.5m2，则其对发射塔的压强为多大？
（3）已知天河号核心舱发射时最大速度为8600m/s，若以该速度竖直向上匀速行驶（不计空气阻力），火箭对核心舱做功的功率多大？
【答案】 （1） C （2）火箭对发射塔的压强为1.72×107Pa （3）火箭对核心舱做功的功率为1.935×109W
【解析】（1）火箭发射时向下喷出高温高压的燃气，给燃气施加一个向下的力，燃气对火箭施加一个向上的推力，故C符合题意，AB不符合题意。故选C。
（2）火箭对发射塔压力等于自身重力，即
火箭对发射塔的压强为
（3）天河号核心舱发射时最大速度为8600m/s，若以该速度竖直向上匀速行驶受到的推力等于自身重力，火箭对核心舱做功的功率
。
14、电动自行车以其快捷，轻便、经济的特点备受消费者青睐。如图所示是国标某两轮电动自行车的刹车车把，是由刹车线，刹车闸和支点构成的一个杠杆，如表所示为该电动自行车的主要技术参数表。
蓄电池 额定功率
整车质量 最高车速
载重量 正常胎压
（1）刹车时，若在刹车闸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；
（2）车把表层上有许多花纹，是为了通过 来增大摩擦；
（3）计算下列问题：
①若骑车的人重，行驶时两轮胎与地面总接触面积为，那么车对地面的压强为多大？
②蓄电池可以贮存多少电能？
③电动自行车充满电，在某平直路段上以额定功率最高车速匀速行驶，能行驶多少路程？
【答案】（1）省力 （2）增大接触面的粗糙程度 （3）6×104Pa，1.728×106J，30km
【解析】（1）在刹车闸处施加一个如图所示的力F，此时动力臂大于阻力臂，根据杠杆的平衡条件可知为省力杠杆。
（2）车把表层上有许多花纹，是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。
（3）车对地面的压力为
车对地面的压强为
蓄电池贮存的电能为
已知额定功率P=320W，则行驶时间为
能行驶的路程为。
15、如图是一款爬绳机，这款爬绳机可以不消耗人的体能，轻松攀爬、下降，可用于消防救援、矿井救援及桥梁检测维修等等。爬绳机的质量为10kg，静止在水平地面上时与地面的接触面积为0.1m2。在某次爬升中，将一个质量为70kg的工人从地面匀速提升12m高，用时1min。求：
（1）爬绳机上升的速度为多少m/s？
（2）爬绳机静止在水平地面上时，对地面的压强大小；
（3）爬绳机对工人做功的功率大小。
【答案】（1） （2） （3）140W
【解析】（1）爬绳机上升高度h=12m，用时
爬绳机上升的速度
（2）爬绳机静止在水平地面上时，对地面的压力
静止在水平地面上时与地面的接触面积为0.1m2，则对地面的压强
（3）爬绳机对工人的作用力由于工人与爬绳机相对静止，故爬升的速度相同，所以爬绳机对工人做功的功率
。
16、图为某公司发布的一款电动飞行汽车。该飞行汽车整体质量为680千克，采用四旋翼垂直起降，最大飞行高度可达1000米。
（1）该飞行汽车与大小相近的普通汽车相比，质量小得多。则制作车身的材料应该具备
的特点。
（2）该飞行汽车静止在水平地面上时，若轮胎与地面的总接触面积为0.4平方米，则该汽车对地面的压强为多少？
（3）一个70千克的成人驾驶该飞行汽车在空中竖直匀速上升100米，若该过程汽车电动机将电能转化为机械能的效率为75%，请计算这一过程中汽车消耗的电能。
【答案】（1）密度小 （2）见解析 （3）见解析
【解析】（1）该飞行汽车与大小相近的普通汽车相比，体积不变，质量小得多，由知制作车身的材料应该具备密度小的特点。
（2）飞行汽车的重力G=mg=680kg×10N/kg=6800N
则汽车静止在水平地面上，对地面的压力F=G=6800N
该汽车对地面的压强为
（3）飞行汽车做的功为W机械=G总h=（680kg+70kg）×10N/kg×100m=7.5×105J
这一过程中汽车消耗的电能为。
17、如图所示“鲲龙-600”(AG600)是我国大飞机三剑客之一，是我国自行设计、研制的大型灭火、水上救援水陆两栖飞机，是世界在研最大的水陆两用飞机。该飞机最大起飞质量为53.5t，最大巡航速度为500km/h。在某次测试中，飞机在水面以12m/s的速度沿直线匀速行驶，水平动力的功率（g取10N/kg）为2.4×106W。
（1）“鲲龙-600”在匀速上升的过程中，机械能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）的，飞机相对于地面的树木是 （选填“静止”或“运动”）的。
（2）飞机以最大起飞质量从水面竖直升至150m高空时，克服重力做功为多少J？
（3）水陆两栖飞机在水面匀速行驶10s的过程中，水平动力是多大？
【答案】（1）增大 运动 （2） （3）
【解析】（1）“鲲龙-600”在匀速上升的过程中，质量和速度不变，高度增加，动能不变，重力势能增大，故机械能增大。飞机相对于地面的树木位置不断改变，故以地面为参照物，飞机是运动的。
（2）飞机的最大起飞重力为飞机以最大起飞质量从水面竖直升至150m高空时，克服重力做功为
（3）由P=Fv可知，飞机水平飞行的动力是。
18、有一款家用电动车，图甲是某型号剪式千斤顶的结构示意图。更换汽车轮胎时，将底部支撑台置于水平地面，保持千斤顶竖直，将顶升置于汽车车身下，用手摇动扳手使扳手绕O点不断旋转，带动丝杆转动。通过杠杆水平拉动左端铰链，使支架向内收缩，顶升升高，从而将汽车车身顶起，丝杆上刻有梯形扣，图乙是梯形扣的实物图。
（1）从手机APP上可以看到车辆的主要信息，手机和车辆是通过 传递信息的，该车电动机的工作原理是： ；
（2）该型号的剪式千斤顶是由一些简单机械组合而成的，在顶起车身的过程中，丝杆上的梯形扣属于下列简单机械中的 ；
A. 滑轮 B. 滑轮组 C. 杠杆 D. 斜面
（3）现使用该剪式千斤顶更换轮胎，顶起汽车车身后，若顶升受到车身竖直向下的压力大小始终为10000N，且等于顶升对车身的支持力，千斤顶自身重量忽略不计。顶起汽车车身后，为了方便更换轮胎，需要继续摇动扳手，使顶升继续升高一段距离，若人摇动扳手使顶升在1min内升高12cm，用千斤顶顶起车身时的机械效率为80%，则人做功的功率是多大？
【答案】（1）电磁波 见详解 （2）D （3）25W
【解析】（1）电磁波可以在真空中传播，且传播速度快，可以传递信息，故手机和车辆是通过电磁波传递信息的。通导体在磁场中受到力的作用，电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理工作的。
（2）丝杆上的梯形扣是变形的斜面，可以达到省力的目的，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
（3）由题意可知顶升对车身的支持力F支=F压=10000N，且人摇动扳手使顶升在1min内升高12cm=0.12m，则千斤顶对车做的有用功
人做的总功为
人做功的功率是。
19、我国“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原（如图甲），实现了我国首次地外行星着陆。图乙是其阶段Π着陆过程中的高度随时间的变化关系。已知着陆巡视器在火星上总重4888牛，着陆后与火星地面的接触面积为12.6米2。
（1）着陆巡视器时段重力做功多少焦？
（2）着陆巡视器着陆后对火星地面的压强是多少帕？（保留一位小数）
（3）当着陆巡视器距火星地面2~4米时，着陆巡视器会向下喷气，使着陆巡视器竖直下落的速度减小，请利用所学知识对速度减小的原因做出解释
。
【答案】（1）4.888×105J （2）387.9Pa （3）见解析
【解析】（1）由图乙知，着陆巡视器在时段在重力方向上通过的距离为100m，着陆巡视器在时段重力做功为W=Gh=4888N×100m=4.888×105J
（2）着陆巡视器着陆后对火星地面的压力大小F=G=4888N
着陆巡视器着陆后对火星地面的压强是
（3）着陆巡视器会向下喷气，因为力的作用是相互的，喷出气体对巡视器产生竖直向上的力，力可以改变物体的运动状态，所以着陆巡视器竖直下落的速度减小。
20、如图甲是我国自主研制的全球最大集装箱船舶“地中海·泰莎”号，它于2023年3月下水，该船一次可装载24116只标准集装箱，满载排水量为30万吨，是当之无愧的“海上巨无霸”和“带货之王”．（，g取10N/kg）求：
（1）货船满载正常航行时所受浮力为多少？
（2）某单个标准集装箱及货物的总质量为12t，箱体外部长6m，宽2.5m，高2.5m，将其平放在水平甲板上，它对甲板的压强为多少？
（3）若“地中海·泰莎”号匀速直线航行时，航速为27km/h，发动机的主机功率为，求其以该速度匀速直线航行时所受的阻力。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）货船满载航行时处于漂浮状态，浮力等于满载时船和货物的总重力，等于船满载时排开水的总重力，货船满载正常航行时所受浮力
（2）集装箱的底面积
集装箱对地面的压力
集装箱对地面的压强
（3）航行的速度
船航行时的功率
货船匀速直线航行时所受的牵引力
因为货船匀速行驶，货船收到的阻力和牵引力是一对平衡力，因此其以该速度匀速直线航行时所受的阻力。
答：（1）货船满载正常航行时所受浮力为；
（2）某单个标准集装箱及货物对甲板的压强为；
（3）其以该速度匀速直线航行时所受的阻力为。
21、抽水蓄能电站的工作原理如图所示；用电低谷时（如深夜），电站利用电网多余电能把水从下水库抽到上水库中储存起来；用电高峰时，再利用上水库中的水发电；浙江宁海抽水蓄能电站总装机容量140万千瓦，安装4台35万千瓦可逆式水轮发电机组，设计年平均发电量14亿千瓦时，年抽水电量18.6亿千瓦时，建成后主要承担浙江电网的调峰、填谷及事故备用等任务；计划2024年9月首台机组投入商业运行；
（1）抽水蓄能电站把水从下水库抽到上水库的时段最可能是 ；
A．0︰00~6︰00 B．6︰00~12︰00 C．12︰00~18︰00 D．18︰00~24︰00
（2）抽水蓄能电站在实现能量转换时存在着能量损失，常用所发电量与抽水电量之比值来表示其综合效率，则该电站的综合效率为；（保留整数）
（3）建成后发电时，若该电站上水库可用于发电的库容量为，上、下水库平均水位差460米，上水库中可用于发电的水流到下水库，水的重力做功为多少焦；
（4）该电站试运行阶段某天一台发电机发电时间为4小时，则可发 度电；
（5）《抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年）》要求加快抽水蓄能电站核准建设；各地在筹建抽水蓄能电站时，选址时除了需要考虑上、下水库的平均高度差外，还应该考虑哪些因素 。
【答案】（1）A （2）75% （3） （4） （5）地理位置上靠近用电负荷中心、河流的泥沙条件、地质条件稳定、水资源丰富等
【解析】（1）由于电站利用电网多余电能把水从下水库抽到上水库中储存起来；用电高峰时，再利用上水库中的水发电；在0︰00~6︰00时，用电需求少，所以该段时间抽水蓄能电站把水从下水库抽到上水库，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
（2）由于年平均发电量14亿千瓦时，年抽水电量18.6亿千瓦时，所以该电站的综合效率
（3）上水库可用于发电的水的质量
上水库可用于发电的水的重力
上、下水库平均水位差460米，上水库可用于发电的水的重力做功
（4）35万千瓦水轮发电机组，一台发电机发电时间为4小时，则可发电
（5）在筹建抽水蓄能电站时，要考虑地理位置上靠近用电负荷中心、河流的泥沙条件、地质条件稳定、水资源丰富等因素。
22、“2030年碳达峰，2060年碳中和。”这是我国对世界的庄严承诺。碳达峰是指在某个时间点，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值，之后逐步回落。碳中和是指通过节能减排和吸收二氧化碳，实现二氧化碳的“零排放”。
（1）“碳”吸收。自然界有多种途径吸收，其中最重要的途径是绿色植物通过 吸收。
（2）“碳”排放。国家大力推行风力发电，风能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
（3）“碳平衡”。我国某地建设的光伏电站每天能提供约的电能，减小了对天然气发电时依赖。若天然气发电站中天然气燃烧释放的热能只有40%可转换为电能，天然气完全燃烧排放二氧化碳约，天然气的热值为，则该技术每天可减排二氧化碳约多少吨？（不计热损失）
【答案】（1）光合作用 （2）可再生
（3）①天然气燃烧释放的能量：
②热能转化为电能：
③光伏电站提供的电能
④减排吨
答：该技术每天可减排二氧化碳约250吨。
【解析】（1）自然界有多种途径吸收CO2，其中最重要的途径是绿色植物通过光合作用吸收CO2，绿色植物在光的作用下，利用二氧化碳和水合成有机物并释放氧气；
（2）国家大力推行风力发电，风能属于可再生能源。可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源，风能取之不尽，用之不竭，属于可再生能源；
（3）见答案。
23、如图甲是建筑工地上的“塔吊”示意图，其配重箱A重4000kg，起重臂上有一个可以沿水平方向左右移动的滑车B，图乙为滑车B及滑轮组中钢绳的穿绳示意图，滑车B内装的电机可卷动钢绳提升重物。现用该装置吊起重的物体C，不计起重臂、滑车B、钢绳、动滑轮重及摩擦。
（1）若配重箱A到支点O的距离为5m，则滑车B可向右移动的最远距离是多少？
（2）若电机在内将物体竖直向上匀速吊起，此时电机工作的实际功率为，则该电机的机械效率为多少？
【答案】（1）25cm （2）64%
【解析】（1）配重箱的重力相当于动力，即
重物的重力相当于阻力根据杠杆平衡条件知道，滑车B可向右移动的最远距离为
（2）该电机克服物体C重力做功
该电机克服物体C重力做功的功率为
电机所做的功为
该电机的机械效率为。
24、小龙爸爸最近想买一辆新车，在买纯电车还是燃油车的问题上，出现了纠结，于是小龙查阅了一些资料，从能量转化和成本等方面作出了一些分析。已知燃油车每百公里耗油10升，油价8.5元/升、纯电车每百公里耗电23度，以1元/度计量。假设两种类型的车子在水平路面上匀速行驶时每百公里克服摩擦力做功均为，汽油的热值，汽油的密度为。通过计算回答：
（1）从能量转化效率考虑，燃油车和纯电车分别转化为机械能的效率哪个大？请通过计算说明。
（2）从经济效益考虑，每行驶1万公里，使用电动车比使用燃油车能节省多少钱？
【答案】（1）电车机械能的效率；（2）6200元
【解析】（1）燃油车每百公里耗油10L，汽油的质量为
汽油完全燃烧放出的热量为
汽油汽车的效率
纯电车每百公里耗电23度，即
纯电车的效率，故电车的效率比燃油车高。
（2）一万公里消耗的油费
行驶一万公里消耗的电费
可节约的费用。
答：（1）从能量转化效率考虑，纯电车效率大；
（2）从经济效益考虑，每行驶1万公里，使用电动车比使用燃油车能节省6200元。
25、电动汽车因其绿色环保而备受人们的青睐。电动汽车提供能量的装置是车内的电池组。某电动汽车的部分参数如表所示。
某电动汽车性能参数表
空车质量 1380千克 充电电压 220伏
最高车速 225千米/时 充电功率 7千瓦
（1）若空载时轮胎与地面接触总面积400厘米2，则此时车对地面的压强为多少帕？
（2）对该车充电，电池容量从30%至100%，需用5小时。充满电后，质量为60千克的司机驾车匀速行驶了40千米，此时仪表盘显示电池剩余容量为80%。若汽车行驶时所受阻力为总重力的0.05倍，则该电动汽车将电能转化为机械能的效率为多少？
【答案】（1）3.45×105 Pa （2）80%
【解析】（1）电动汽车对水平地面的压力F=G车=m车g=1380kg×10N/kg=1.38×104N
电动汽车对水平地面的压强
（2）汽车重力G总=(m车+m人)g=(1380kg+60kg)×10N/kg=1.44×104N因汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，电动汽车的牵引力
F′=f=0.05G总=0.05×1.44×104N=720N电动汽车匀速行驶40km，牵引力所做的功W=F′s=720N×40×103m=2.88×107J由“电池容量从30%至100%，需用5小时。充满电后，质量为60千克的司机驾车匀速行驶了40千米，此时仪表盘显示电池剩余容量为80%”可得消耗的电能为W电=Pt=7×1000W×5×3600s (100 30)% ×(1-80%)=3.6×107J
则该电动汽车将电能转化为机械能的效率为。
26、电动汽车因其绿色环保而备受人们的青睐。电动汽车提供能量的装置是车内的电池组。某电动汽车的部分参数如表所示。
某电动汽车性能参数表
空车质量 1380千克 充电电压 220伏
最高车速 225 千米/时 充电功率 7千瓦
（1）若空载时轮胎与地面接触总面积400 厘米 ，则此时车对地面的压强为多少帕？
（2）对该车充电，电池容量从30%至100%，需用5小时。充满电后，质量为60千克的司机驾车匀速行驶了40千米，此时仪表盘显示电池剩余容量为80%。若汽车行驶时所受阻力为总重力的0.05倍，则该电动汽车将电能转化为机械能的效率为多少？
【答案】（1）3.45×105Pa；（2）80%
【解析】（1）电动汽车对水平地面的压力
电动汽车对水平地面的压强
（2）汽车重力
因汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，电动汽车的牵引力
电动汽车匀速行驶40km,牵引力所做的功
（3）由“电池容量从30%至100%，需用5小时。充满电后，质量为60千克的司机驾车匀速行驶了40千米，此时仪表盘显示电池剩余容量为80%”知道，消耗的电能为
则该电动汽车将电能转化为机械能的效率为。
答：（1）此时车对地面的压强为3.45×105Pa；
（2）该电动汽车将电能转化为机械能的效率为80%。
27、为了缓解城市交通拥堵，某大学两位研究生设计出“都市蚂蚁”概念车（如图所示），荣获全国汽车创新设计大赛最高奖项。该车外表似蚂蚁，小巧实用，质量仅有400kg，总体积0.75，轮胎与地面的总接触面积200，标准乘载100kg。请解答标准乘载时的下列问题：
（1）“都市蚂蚁”车对水平路面的压强多大？
（2）“都市蚂蚁”车以5m/s的速度在公路上匀速行驶时，受到的阻力是车总重的0.4倍，则发动机的输出功率多大？
（3）科技社团的同学想将此车改造成“水陆两栖蚂蚁车”，若该车密封良好，请通过计算判断它能否浮在水面上？
【答案】（1）2.5×105Pa；（2）1×104W；（3）“水陆两栖蚂蚁车”能浮在水面上
【解析】（1）“都市蚂蚁”车标准乘载时对地面的压力
F=G总=（m车+m人）g=（400kg+100kg）×10N/kg=5×103N
对水平路面的压强
（2）“都市蚂蚁”车匀速行驶时，牵引力F=f=0.4G总=0.4×5×103N=2×103N
发动机的输出功率
（3）“都市蚂蚁”车浸没水中时受到的浮力
F浮=ρ水gV车=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.75m3=7.5×103N
由于F浮＞G总，所以“都市蚂蚁”车可以浮在水面上。
答：（1）“都市蚂蚁”车对水平路面的压强是2.5×105Pa；
（2）发动机的输出功率为1×104W；
（3）“水陆两栖蚂蚁车”能浮在水面上。
28、近年来越来越多的人喜欢骑单车（单车与地面的接触面积）健身。某公司设计了一款附设USB接口的小型发电机，其主体部分为一个黑色盒子，内置电池及发电装置，只需将它固定在车架上，当踩动车链时，即可发电为手机等装置充电。请回答下列问题：
骑车速度/千米每小时 10 14 18 22 26
输出电流/毫安 220 280 360 450 580
（1）从能量角度分析，该单车发电装置的原理是 ；
（2）已知小平自重50kg，单车重10kg，所受阻力为人和车总重力的0.02倍，他骑该款单车20min行驶了6km，则该单车空载时对地面的压强是多少？需要克服阻力做功是多少？
（3）该USB发电机的输出电流与骑车速度之间的关系如下表。若小平以18km/h的速度边骑单车边给手机充电，要将电池容量为的手机电量从0%充达50%，至少需要骑车多少小时？（假定USB发电机所发的电全用于手机充电）
【答案】（1）机械能转化为电能 （2） （3）2.5h
【解析】（1）发电机的原理是电磁感应，从能量角度分析，该单车发电装置的原理是机械能转化为电能。
（2）根据题意知道，骑车速度
该单车空载时的重力
由 知道，该单车空载时对地面的压强是
骑行是总重力
车所受到的阻力
人克服阻力做的功
（3）根据题意知道，若小平以18km/h的速度边骑单车边给手机充电，充电电流I=360mA
要将电池容量为1800mA h的手机电量从0%充达50%，需要的电量
充电时间。
答：（1）机械能转化为电能。
（2）该单车空载时对地面的压强是，需要克服阻力做功是7.2×104J；
（3）至少需要骑车2.5小时。
29、近年来国产电动汽车发展迅猛，如图为某型号电动汽车，其电池容量为450A·h，输出电压为100V。当电动机工作时，把电能的80%转化为机械能，之后需重新充电。（已知）
（1）该汽车以额定功率9.6kW在水平公路上匀速行驶，当速度为36km/h时，求所受平均阻力。
（2）该汽车充满电后，在9.6kW的额定功率下最多可以匀速行驶多长时间？
（3）实际行驶过程中，使用空调、内部线路电阻发热等而让电能转化为机械能的效率降低。若把以上电阻等效为一个定值电阻，该电阻发热的功率为1000W，通过电阻的电流为5A，则该定值电阻的阻值为多大？
（4）燃油汽车把汽油燃烧放出的能量转化为机械能的效率为25%。与燃油汽车相比电动汽车内部的电池充满一次电来提供机械能，燃油汽车需要燃烧多少千克的汽油？（结果保留一位小数）
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】（1）根据
和二力平衡可知，该汽车所受平均阻力等于牵引力，即
（2）该汽车充满电后，电池中的电能是
根据可知，在9.6kW的额定功率下最多可以匀速行驶的时间
（3）根据
可知，该定值电阻的阻值为
（4）当电动机工作时，把电能的80%转化为机械能，根据效率的计算可知，电动汽车内部的电池充满一次电来提供机械能
根据题意可知燃油汽车把汽油燃烧放出的能量转化为机械能的效率为25%，所以根据可知，燃油汽车需要燃烧汽油的质量。
答：（1）所受平均阻力；
（2）该汽车充满电后，在9.6kW的额定功率下最多可以匀速行驶；
（3）该定值电阻的阻值为；
（4）燃油汽车需要燃烧的汽油。
30、如图甲所示，工人用推力F将重为1000N的箱子沿斜面推至水平车厢中，斜面长3m、高1.5m，F始终与箱子运动方向相同。箱子运动路程随时间变化关系如图乙所示，推力F随时间变化关系如图丙所示。求：
（1）0~20s内工人对箱子做的功；
（2）斜面的机械效率；
（3）箱子在斜面上受到的摩擦力。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由图乙可知，0~10s内，箱子做匀速直线运动，箱子移动的距离是3m，此时的推力F是600N，此时做的功
10~20s内，箱子做匀速直线运动，箱子移动的距离是8m-3m=5m
此时的推力F是200N，此时做的功
0~20s内工人对箱子做的功
（2）斜面的有用功
斜面的机械效率
（3）克服摩擦力做的功
故摩擦力的大小。
答：（1）0~20s内工人对箱子做的功；
（2）斜面的机械效率；
（3）箱子在斜面上受到的摩擦力。
31、如图，电动履带式爬楼机被称为载人载物的爬楼神器，因其具有“大载重”“便捷使用”等特点，被人们广泛使用。爬楼机直立时与地面的总接触面积为10cm2，部分参数如表所示，求：
名称 电动履带式爬楼机 输出功率 800W/500W
设备净重 40kg 上升速度 快挡：35台阶/分钟 慢挡：24台阶/分钟
最大载重 260kg 满电爬楼 约1800个台阶
（1）爬楼机空载直立静止在水平地面上时，对地面的压强。
（2）空载测试时，爬楼机以慢档在水平地面上匀速直线行驶，若受到的阻力为自重的0.1倍，爬楼机的行驶速度。
（3）估算爬楼机以最大载重满电爬楼时克服重力最多做功。（已知每个台阶的高度约15cm）
【答案】（1）4×105Pa；（2）12.5m/s；（3）8.1×105J
【解析】（1）爬楼机空载直立静止在水平地面上时，它对地面的压力大小等于它的重力，则它对地面的压强
（2）爬楼机以慢挡在水平地面上匀速直线行驶时，它的动力与阻力是一对平衡力，大小相等，即
由得爬楼机的行驶速度
（3）爬楼机最大载重满电爬楼时克服重力
爬楼机满电爬楼的高度爬楼机以最大载重满电爬楼时克服重力最多做功。
答：（1）对地面的压强是4×105Pa；
（2）爬楼机的行驶速度是12.5m/s；
（3）爬楼机以最大载重满电爬楼时克服重力最多做功8.1×105J。
32、福建舰作为国产第一艘弹射型航母，是全球第二款电磁弹射型航母，计划于2025年服役。福建舰标准配备可达70架各式舰载机，包括歼-15T、歼-15D、歼-35等，战斗力与美国超级航母相当。下表是辽宁舰航母的主要参数值。（g取10N/kg，海水密度取）求：
相关的量 主要参数值
航母满载时总质量（包括舰载飞机）
每架舰载飞机的总质量 17500kg
每架舰载飞机与甲板的总接触面积
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
（1）福建舰匀速航行时，以停留在甲板上的歼-15战斗机为参照物，福建舰是 （选填“静止”或“运动”）的；
（2）若舰载机静止时，对甲板的压强为多少？
（3）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立方米？
（4）根据央视报道，福建舰采用了蒸汽轮机作为动力，若航母正常航行时，其功率有多大？
【答案】（1）静止 （2）3.5×105Pa （3）17.5m3 （4）5.4×109W
【解析】（1）福建舰匀速航行时，以停留在甲板上的歼-15战斗机为参照物，福建舰的位置没有发生变化，所以福建舰是静止的。
（2）每架舰载飞机的总质量为17500kg，则舰载飞机的重力G=mg=17500kg×10N/kg=1.75×105N 每架舰载飞机与甲板的总接触面积为0.5m2，则舰载机静止时，对甲板的压强
（3）舰载飞机与航母处于漂浮状态，舰载飞机起飞后，航母减少的浮力等于舰载飞机的重力 F浮=G机=1.75×105N
则航母排开海水的体积减少量
（4）航母以正常航行速度行驶时，所受牵引力等于阻力F=F阻=3.6×108N
航母正常航行速度v=54km/h=15m/s
航母正常航行时，其功率P=Fv=3.6×108N×15m/s=5.4×109W。
答：（1）福建舰匀速航行时，以停留在甲板上的歼-15战斗机为参照物，福建舰是静止的；
（2）若舰载机静止时，对甲板的压强为3.5×105Pa；
（3）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17.5立方米；
（4）根据央视报道，福建舰采用了蒸汽轮机作为动力，若航母正常航行时，其功率有5.4×109W。
巩固练习
1．如图甲所示，一瓶水正放于水平桌面上，已知水瓶质量为m瓶=0.05kg， 瓶底面积S底=50cm2，瓶盖面积S盖=5cm2，此时液面高度为8cm；后将水瓶倒置，液面高度变为12cm(ρ水=1x103kg/m3，g=10N/kg)试求：
（1）倒放时液体对瓶盖的压力。
（2）水的重力。
（3）已知教学楼每层高度3.4m，小明从教学楼1楼把这瓶水带上4楼教室，请计算小明在这个过程中克服这瓶水重力做功大小。
【答案】（1）解：
（2）解：
由 得
（3）解：
【知识点】密度公式及其应用；压强的大小及其计算；液体压强计算公式的应用；功的计算及应用
【解析】【解答】（1） 在乙图中，水的深度；
瓶盖的面积；
液体对瓶盖的压强：；
液体对瓶盖的压力：。
（2）在甲图中，水的高度，瓶底的面积；
水的体积；
水的质量 ；
水的重力。
（3）水瓶上升的高度；
瓶子的重力；
水的总重力
对水瓶做的功：。
【分析】（1）首先根据 计算液体对瓶盖的压强，然后根据F=pS计算液体对瓶盖的压力；
（2）在甲图中，根据V水=S底h'计算水的体积，再根据 计算水的质量，最后根据 计算水的重力；
（3）根据h总=（n-1）h计算水瓶上升的高度，根据 计算瓶子的重力，根据 计算水和瓶子的总重力，最后根据 计算对这瓶水做的功。
2．一个质量为10kg的铁块静止放在水平桌面上，与桌面的接触面积是。（取g=10N/kg）求：
（1）铁块受到的重力。
（2）计算铁块对桌面的压强。
【答案】（1）100N
（2）2000Pa
【知识点】重力及其大小的计算；压强的大小及其计算
3．如图为某品牌微型电动汽车，该车的空载质量为1.0t，最多载员2人，车轮与地面的总接触面积为。该车在平直公路上匀速行驶1.5km，所用时间为5min。g取10N/kg，求解下列问题：
（1）车内有2人时，估计电动汽车对水平路面的压强；
（2）电动汽车匀速行驶时的平均速度；
（3）若电动汽车匀速行驶受到的平均阻力是600N，计算5min内牵引力做的功。
【答案】（1）解：一 个人的质量约kg（合理即可），电动汽车对地面的压力
电动汽车对地面的压强
答：估计电动汽车对水平路面的压强是；
（2）解： 电动汽车行驶的平均速度
答：电动汽车匀速行驶时的平均速度5m/s；
（3）解： 电动汽车匀速行驶时，受到的牵引力和阻力是平衡力，则电动汽车受到的牵引力
电动汽车牵引力做的功
答：5min内牵引力做的功为。
【知识点】速度公式及其应用；压强的大小及其计算；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）根据计算电动汽车对地面的压力，再根据计算电动汽车对地面的压强；
（2）根据计算电动机汽车行驶的平均速度；
（3）首先根据平衡力的知识F=f计算汽车受到的牵引力，再根据W=Fs计算汽车牵引力做的功。
4．如图甲所示为一辆节能环保的电动汽车，其质量为1680kg，每个轮胎与水平路面的接触面积为。（g取10N/kg）求：
（1）计算汽车对水平路面的压力；
（2）计算汽车对水平路面的压强；
（3）如图乙是关于汽车超载的一幅漫画，请你运用所学物理知识，从安全和公路养护方面说说汽车超载的危害。
【答案】（1）
（2）受力面积为：
由 可知，汽车对水平路面的压强为：
（3）汽车超载时质量大，惯性大，遇到紧急情况时刹车距离变长，易发生交通事故；
汽车超载时对地面的压力增大，对地面的压强也会增大，易损坏路面。
【知识点】惯性及其现象；压力及重力与压力的区别；压强的大小及其计算
【解析】【分析】（1）根据求出汽车对水平路面的压力；
（2）根据 求出汽车对水平路面的压强；
（3）惯性的大小与物体的质量有关；
受力面积一定时，压力越大，压强越大。
（1）车对水平路面的压力和自身的重力相等，故汽车对水平路面的压力
（2）受力面积
由 知道，汽车对水平路面的压强
（3）汽车超载时质量大，惯性大，遇到紧急情况时刹车距离变长，易发生交通事故；汽车超载时对地面的压力增大，对地面的压强也会增大，易损坏路面。
5．如图所示，一只羽毛球的重力为0.6N，他在空中飞行时受到的空气阻力始终与运动方向相反，大小恒为0.01N，如图所示，求：
（1）若羽毛球竖直向上运动时，计算羽毛球所受的合力；
（2）在图中画出羽毛球所受合力的示意图。
【答案】（1）0.7N
（2）
【知识点】力的合成与应用
6．小宇想把一个重1300N的物体搬到高2m的车厢里，为了省力，他找了一块长5m的硬木板，搭在车厢上（衔接处的长度忽略不计），如图甲所示。小宇用力把物体拉至车厢上，物体沿木板移动距离s与拉物体所用时间t的图像如图乙所示，则：
（1）30s内做的有用功是多少？
（2）若物体与木板间的摩擦力为200N，斜面的机械效率是多少？（计算结果保留至0.1%）
（3）30s内拉力的功率是多少？
【答案】（1）解：（1）由图乙可知，30s内物体沿木板移动的距离为5m，则物体刚好上升了2m，故克服物体重力做的有用功：
W有＝Gh＝1300N×2m＝2600J
（2）解：（2）克服物体所受摩擦力做的额外功W额＝fs＝200N×5m＝1000J
拉力做的总功W总＝W有+W额＝2600J+1000J=3600J；
斜面的机械效率
（3）解：（3）30s内拉力的功率
【知识点】功率计算公式的应用；机械效率的计算；有用功和额外功
【解析】【分析】（1）根据物体的重力和移动的距离，利用W=Gh，计算客服重力做功多少；
（2）根据摩擦力和移动的距离，利用W=fs，计算额外功，总功是有用功和额外功之和，计算总功；根据，计算机械效率；
（3）根据，计算功率的大小。
（1）由图乙可知，30s内物体沿木板移动的距离为5m，则物体刚好上升了2m，故克服物体重力做的有用功W有＝Gh＝1300N×2m＝2600J
（2）克服物体所受摩擦力做的额外功W额＝fs＝200N×5m＝1000J
拉力做的总功W总＝W有+W额＝2600J+1000J＝3600J
斜面的机械效率
（3）30s内拉力的功率
7．小宇想把一个重1300N的物体搬到高2m的车厢里，为了省力，他找了一块长5m的硬木板，搭在车厢上(衔接处的长度忽略不计)，如图甲所示。小宇用力把物体拉至车厢上，物体沿木板移动距离s与拉物体所用时间t的图像如图乙所示，则：
（1）30s内做的有用功是多少
（2）若物体与木板间的摩擦力为200N， 斜面的机械效率是多少 (计算结果保留至0.1%)
（3）30s内拉力的功率是多少
【答案】（1）解：由图乙可知，30s内物体沿木板移动的距离为5m，则物体刚好上升了2m，
故克服物体重力做的有用功：W有=Gh=1300N×2m=2600J
答：30s内做的有用功是2600J；
（2）解：克服物体所受摩擦力做的额外功：W额＝fs＝200N×5m＝1000J，
拉力做的总功：W总＝W有+W额＝2600J+1000J＝3600J，
斜面的机械效率：η100%100%≈72.2%
答：若物体与木板间的摩擦力为200N，斜面的机械效率是72.2%；
（3）解： 30s内拉力的功率：P120W
答：30s内拉力的功率是120W。
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）图乙中，根据物体上升了2m，根据W=Gh，计算克服物体重力做的有用功：
（2）根据W=fs，计算克服物体所受摩擦力做的额外功，根据有用功和额外功，计算拉力做的总功，根据，计算斜面的机械效率；
（3）根据，计算30s内拉力的功率。
8．一座公路桥头旁立有一块如图所示的标志牌（t表示吨），用来表示对过桥车辆的限制。现有一辆总重为600kg的卡车，在水平公路上匀速直线行驶时，地面对它的摩擦阻力是它本身重力的0.3倍。求：
（1）卡车受到的重力多大？
（2）此时汽车发动机的牵引力多大？
（3）若车以80km/h的速度匀速直线运动时，受到的空气阻力是400N，则此时汽车发动机的牵引力多大？
（4）通过计算回答这辆卡车能不能通过此桥？
【答案】（1）6000N
（2）1800N
（3）2200N
（4）能
【知识点】重力及其大小的计算
9．如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力F作用下，将重为105N的物体匀速提起，在5s时间内绳子自由端移动的距离为，图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动距离s的关系图。
（1）图乙中阴影部分的面积表示的物理量是 ，该物理量的单位是 ；
（2）计算拉力F做功的功率；
（3）计算滑轮组提升该重物时的机械效率。
【答案】（1）功；焦耳
（2）30W
（3）70%
【知识点】功率计算公式的应用；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用
【解析】【解析】（1） 图乙中阴影部分的面积为FS的乘积，表示的物理量为功，单位为焦耳。
综上 第1空、功； 第2、 焦耳。
（2）由乙图可知，绳子拉力5s做的功为，根据W=Pt可知，
拉力F做功的功率为。
综上 第1空、30W.
（3）据题可知，拉力为50N，根据动滑轮拉力的计算可知F=，所以G动=45N，
根据效率公式η=
综上第1空、70%。
【分析】1、功的单位：为焦耳（J），表示物体受到力和在力的方向上移动距离的乘积；功率为物体单位时间做功的多少；
2、动滑轮的工作特点：可以省力，但是费距离，定滑轮的工作特点：可以改变方向但是不省力
3、拉力的计算， ，n为动滑轮缠绕绳子数，绳子移动的距离为物体移动距离的n倍，效率的计算η=。
（1）[1][2]乙图中阴影部分的面积为横纵坐标的乘积，即力与距离的乘积，物理学中将力与距离的乘积定义为功，单位为焦耳，简称焦。
（2）由乙图可知，绳子拉力5s做的功为
拉力F做功的功率为
（3）甲图中n=3，绳子末端移动过的距离3m，则物体移动的距离为1m，滑轮组提升该重物时做的有用功为
轮组提升该重物时的机械效率为
10．如图所示，在新农村改造时，质量为70kg的工人用滑轮组吊起质量为40kg的建筑材料，在10s内将该建筑材料匀速竖直提升了2m。不计绳重和摩擦，工人所用的拉力为250N。（g取10N/kg）
（1）求建筑材料的重力；
（2）求绳子末端移动的速度；
（3）请通过计算说明，该工人用此滑轮组能否拉起重为1400N的建筑材料。
【答案】（1）400N
（2）0.4m/s
（3）不能
【知识点】重力及其大小的计算；滑轮组绳子拉力的计算
11． 某科技小组通过实验研究“物体处于平衡状态时支持力 FN跟拉力 FT的关系”。如图甲所示，他们将调好的电子秤放置在水平桌面上，把一个系有细线的边长为 10cm的正方体合金块放置在电子秤托盘中央，再用数字测力计竖直向上拉合金块。他们根据实验数据绘制了 FN随FT变化的图像，如图乙所示。请你：
（1）计算合金块受到的重力G；
（2）计算合金块的密度；
（3）当合金块对电子秤的压强为1450pa时，求此时FT的大小。
【答案】（1）解：合金块受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的支持力，三力平衡，由图乙可知，拉力 FT为14N时，支持力 FN为2N，则合金块受到的重力为
答：合金块受到的重力G为16N；
（2）解：合金块的质量为
则合金块的密度为
答：合金块的密度为1.6×103kg/m3；
（3）解：当合金块对电子秤的压强为1450pa时，压力为
压力和支持力是一对平衡力，大小相等，所以，则此时FT的大小为
答：当合金块对电子秤的压强为1450pa时，此时FT的大小为1.5N。
【知识点】重力及其大小的计算；压强的大小及其计算
【解析】【分析】（1）分析合金块受到的力，根据三力平衡，求出合金块受到的重力。
（2）根据计算合金块的质量，根据体积公式计算合金块的体积，根据密度公式计算合金块的密度。
（3）利用的变形式，求出合金块对电子秤产生的压力，支持力与压力相等，重力减去支持力即为FT的大小。
12．在“阿基米德解开王冠之谜”的故事中，若王冠重4.9N，浸没在水中称时，测力计示数为4.5N，ρ金=19.3×103kg/m3。
（1）求：王冠浸没在水中时受到的浮力F浮；
（2）通过计算说明王冠是否是由纯金制成的。
【答案】（1）0.4N
（2）不是
【知识点】密度公式及其应用；阿基米德原理；浮力大小的计算
13． 如图所示，这是甲、乙两个相同的薄壁圆柱形容器，容器底面积S=0.01m2，甲容器盛有深度h1=0.2m的盐水，盐水对容器甲底面的压强为2400Pa。乙容器盛有深度h2=0.25m的酒精。（酒精的密度ρ酒精=0.8×103kg/m3，g取10N/kg）请解答：
同学 所设计的方法
小飞 分别在甲、乙中抽出相同高度的盐水和酒精
小文 分别在甲、乙中抽出相同质量的盐水和酒精
（1）盐水的密度是多大；
（2）酒精对容器乙底面的压力是多大；
（3）为使两种液体在各自容器底部产生的压强相等，小飞和小文分别设计了不同的方案（见下表），你认为哪位同学的方案可行。若小飞的方案可行，计算出所需抽出的盐水和酒精的高度；若小文的方案可行，计算出所需抽出的盐水和酒精的质量。
【答案】（1）解：根据p=ρgh可得，盐水的密度是
答：盐水的密度是1.2×103kg/m3；
（2）解：根据p=ρgh可得，酒精对容器乙底面的压强是
根据可得，酒精对容器乙底面的压力是
答：酒精对容器乙底面的压力是20N；
（3）解：假设小飞的方案可行，设所需抽出的盐水和酒精的高度为h时，盐水和酒精对容器底的压强相等，根据p=ρgh可得
即
解得，所需抽出的盐水和酒精的高度为h=0.1m；若小文的方案可行，假设抽出的液体质量为m，根据密度公式以及液体压强公式可得
即
方程无解，不合理，所以小飞的方案可行，所需抽出的盐水和酒精的高度为h=0.1m。
答：小飞同学的方案可行，所需抽出的盐水和酒精的高度为0.1m。
【知识点】液体密度的测量
【解析】【分析】(1)根据液体压强公式可直接求出盐水密度。
(2)先利用液体压强公式求出酒精对容器底面的压强，再根据压力等于压强乘以受力面积求出酒精对容器底面的压力。
(3)对于小飞的方案，设抽出相同高度后压强相等，列出等式可求出抽出的高度；对于小文的方案，同样假设抽出质量后压强相等，列出等式发现无解，从而判断小飞的方案可行并求出抽出高度。
14．如图所示，用弹簧测力计测A物体的重力。求：
（1）A物体所受的重力。
（2）A物体的质量。
（3）现有质量为0.6千克的B物体，能否用这把弹簧测力计测出它的重力。（通过计算加以说明）
【答案】（1）解：从弹簧测力计的读数可知，A物体所受的重力G=2.4N
（2）解：A物体的质量
（3）解：B物体所受的重力
而弹簧测力计的最大测量值是5N，即有6N>5N
所以用这把弹簧测力计不能测出B的重力。
【知识点】弹簧测力计及其使用；重力及其大小的计算
【解析】【分析】根据弹簧测力计的示数即可读出物体所受的重力；根据G=mg，知物体的质量为代入数据即可求出。
15．氢气 汽油发动机采用氢气和汽油两种燃料工作，可进行自由切换，氢气和汽油的热值为，。小华驾驶使用上述发动机的轿车出行，已知出发时轿车油箱内汽油的质量为8kg，轿车和车上人员总质量，受到的阻力大小恒为轿车总重的0.1倍，沿平直公路从甲地至乙地，两地相距250km。设氢气和汽油在气缸内均完全燃烧，轿车行驶中所受阻力恒定，发动机输出的能量全部用来驱动轿车行驶，全程分两个阶段：
阶段一：轿车使用氢燃料从甲地出发，以90km/h的速度匀速行驶1h到达丙地。
阶段二：从丙地开始，由于氢气不足，小华切换汽油为燃料，此过程中发动机的效率为32%。则：
（1）求出发时，轿车对路面的压力大小。
（2）求轿车在第一阶段行驶过程中牵引力的功率。
（3）请通过计算说明小华最终能否到达乙地。
【答案】（1）8000N；
（2）；
（3）不能
【知识点】功率计算公式的应用；燃料的热值；热机的效率；二力平衡的条件及其应用
16．一辆无人驾驶的工程样品车，其空车质量为300kg，该车满载时在水平路面上以36km/h的速度匀速行驶，牵引力的输出功率为15kW。求：（g取10N/kg）
（1）车速36km/h即 m/s；
（2）若该车满载匀速直线行驶了3分钟，则牵引力做的功是多少J ？
（3）若该车所受阻力是其总重力的0.2倍，请计算其所装货物的总质量 。
【答案】（1）10
（2）
（3）450kg
【知识点】功率计算公式的应用；速度与物体运动；重力及其大小的计算；二力平衡的条件及其应用；功的计算及应用
17．实践活动：周末，老师带着小智和小慧去建筑工地做了一次实践调研。他们对建筑工地的相关建材和设备所涉及的物理学知识进行了专项研究，请你帮助他们完成实践活动。
实践：PVC地板涉及到的力学知识
PVC地板是我国市场上非常流行的一种新型轻体地面装饰材料，也称为“轻体地板”，使用非常广泛，比如家庭学校、办公楼等各种场所。如图所示，工地上某工人用厚度为4mm的PVC地板铺设活动室水平地面，若该地板的密度为0.6g/cm3，g取10N/kg。
（1）计算铺好的地板对水平地面的压强。
（2）若铺好后的地板共200m2，请计算水平地面受到的压力。
（3）若工人要先将这批包装好的地板装到高度为1m的货车上运输，用时10分钟，请计算工人装货的功率。
【答案】（1）解：铺好的地板对水平地面的压强：p＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ρgh＝0.6×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣3m＝24Pa；
答：铺好的地板对水平地面的压强为24Pa；
（2）解：由p＝ 可知，铺好的地板对水平地面的压力：F＝pS＝24Pa×200m2＝4800N；
答：水平地面受到的压力为4800N；
（3）解：因为物体对水平地面的压力大小等于物体的重力，使用这批地板的重力：G＝F＝4800N，
工人装货做的功：W有＝Gh＝4800N×1m＝4800J，
工人装货的功率：P＝ ＝ ＝8W。
答：工人装货的功率为8W。
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【分析】
（1）因为在水平面上，所以压力就等于重力，，压强可算出 地板对水平地面的压强 ，
（2）根据可算出水平地面受到的压力，
（3）因为在水平地面上，F=G，先算出有用功，再根据工人装货的功率 。
18．如图为我国研制的某款智能机器人，机器人利用磁敏电阻等器件控制驱动电机运转，来监控调节移动速度。下表为机器人的部分参数。
“电池比能量”为单位质量的电池所能输出的电能。
电池的质量 10kg 机器人总质量 50kg
电池比能量 140W h/kg 驱动电机的输入总功率 400W
移动速度 0.1﹣1m/s 驱动电机的工作效率 60%
（1）若机器人与地面接触的总面积为100cm2，计算机器人对地面的压强；
（2）计算电池储存的能量；
（3）若机器人以最大速度沿水平路面匀速直线运动7min，求此过程中机器人受到的阻力。
【答案】（1）机器人总质量m= 50kg，机器人的总重力
机器人对水平地面的压力等于重力大小，即
根据公式求出机器人对地面的压强
（2）电池比能量为140W.h/kg， 由能量单位可知，电池所能输出总能量
（3）驱动电机的输入总功率为400W，驱动电机的工作效率60%，根据效率可求出机械功率为
机器人沿水平路面匀速直线运动时，阻力与牵引力是一对平衡力，机器人所受阻力为等于牵引力大小
【知识点】二力平衡的条件及其应用；压强的大小及其计算；电功的计算
【解析】【分析】（1）根据G=mg得到机器人送餐时所受的总重力；在水平面上机器人对地面的压力等于机器人的重力，由得到机器人对地面的压强；
（3）根据电池比能量和电池质量计算电能；
（4）由电动机效率计算机械功率，根据P=FV算出机器人受到的牵引力，由平衡力的知识判断出机器人所受的阻力。
（1）机器人总质量m= 50kg，机器人的总重力
机器人对水平地面的压力
机器人对地面的压强
（2）电池比能量为140W.h/kg， 电池所能输出总能量
（3）驱动电机的输入总功率为400W，驱动电机的工作效率60%，机械功率为
机器人沿水平路面匀速直线运动时，阻力与牵引力是一对平衡力，机器人所受阻力为
19．深圳前海自贸区建筑工地上，载重卡车络绎不绝，其中某型号载重卡车的技术参数如下表所示，它匀速行驶时所受的阻力是其重力的 0.2 倍。g取 10N/kg。
卡车空载质量 最大载货量 轮胎个数 行驶时每个轮胎与地面的接触面积 行驶时的最大速度
22t 50t 12 0.05m2 90km/h
（1）该卡车空载时，所受的重力是多少？
（2）该卡车空载，在水平路面上匀速直线行驶时所受的牵引力是多少？
（3）若某高架桥能承受的最大压强为 1×106Pa，该卡车满载时是否会对水平桥面造成损坏？请通过计算说明。
【答案】（1）解：该卡车空载时质量为：
m车=22t=2.2 ×104kg；
则空载时重力为：
G车= m车g= 2.2 ×104kg × 10N/kg= 2.2 ×105 N。
（2）匀速行驶时所受的阻力是其重力的0.2倍，阻力位：
f=0.2G车= 0.2×2.2 ×105 N=4.4×104N；
卡车匀速直线行驶，牵引力与阻力是一对平衡力，则：
F牵=f=4.4×104N。
（3）解： 该卡车满载时对水平桥面的压力：
；
受力面积：
S=12×0.05m2=0.6m2；
对桥面的压强：
，
所以，该卡车满载时会对桥面造成损坏。
答：（1）该卡车空载时，所受的重力是2.2 ×105 N；
（2）该卡车空载，在水平路面上匀速直线行驶时所受的牵引力是4.4×104N；
（3）该卡车满载时会对桥面造成损坏。
【知识点】重力及其大小的计算；二力平衡的条件及其应用；压强的大小及其计算
【解析】【分析】（1）根据G= mg计算该卡车空载时，所受的重力；
（2）根据匀速行驶时所受的阻力是其重力的0.2倍，计算出阻力，利用二力平衡计算该卡车空载，在水平路面上匀速直线行驶时所受的牵引力；
（3）该卡车满载时对水平桥面的压力等于车和满载货物的总重力，受力面积是12个轮胎的总面积，根据计算出卡车满载时对桥面的压强，再与高架桥能承受的最大压强进行比较，判断出该卡车满载时是否会对水平桥面造成损坏。
20．有一质量为5.4kg的铝球，体积是3000cm3。（，g=10N/kg）
（1）计算该铝球受到的重力大小为多少？
（2）试判断这个铝球是实心还是空心的？
（3）若是空心的，则空心部分的体积是多大？
【答案】（1）
（2）空心的
（3）
【知识点】密度公式及其应用
21．听说市面上有很多以沙金冒充纯黄金饰品的传言，小明就想利用所学的物理知识，判断妈妈买的金手镯是否为纯黄金制成。他通过查资料获知：沙金是石沙和黄金混合而成的未经提炼的一种混合物，其密度范围约为2~19g/cm3，他用托盘天平、烧杯、溢水杯等测得该手镯的质量为50.8g、体积为4cm3，已知石沙的密度ρ石沙=5g/cm3，纯黄金的密度，求：
（1）通过计算说明该手镯是由纯黄金还是由沙金制成的；
（2）体积同样大小的纯黄金手镯所受的重力；
（3）该手镯所含纯黄金的质量。
【答案】（1）沙金；
（2）0.772N；
（3）41.57g
【知识点】密度的应用与物质鉴别；重力及其大小的计算
22． 如图所示是一款轻质悬挂式晾衣杆，OA为晾衣杆，AB为悬线，已知悬线能承受的最大拉力为30N，在悬线拉力F1作用下，晾衣杆保持水平平衡。已知OA=1m，OC=0.4m，在C点悬挂衣物的质量为2kg，g取10N/kg。求：
（1）请在图中画出拉力F1的力臂；
（2）悬线拉力F1的大小；
（3）若想将悬挂衣服的位置移至A点，请通过计算判断是否可行。
【答案】（1）解：杠杆OA支点在O点，作用在A点的绳子拉力为动力，衣服对杠杆C点的拉力为阻力，再从O点作动力作用线的垂线，垂线段为动力臂，如图所示：
（2）解：动力臂
衣物的重力
G=mg=2kg×10N/kg=20N
由杠杆的平衡条件可得
F1l1=Gl2
（3）解：若想将悬挂衣服的位置移至A点，由杠杆的平衡条件可得
F'1l1=Gl'2
超过悬线能承受的最大拉力，不可行。
【知识点】力臂的画法；杠杆的平衡分析法及其应用
【解析】【分析】（1）从支点到力的作用线的垂直，是杠杆上的力臂；
（2）根据三角形三边关系，计算力臂大小；利用G=mg，计算重力，根据杠杆的平衡条件，计算拉力的大小；
（3）根据杠杆上的平衡条件，计算拉力。
23．如图所示，滚装船是专门用于运载卡车、汽车等带轮货物的特制船舶，这类货物可直接驶进驶出货舱。某型号的滚装船总长199.9m，宽38m，设计最大吃水深度9m，设计航速18.5节（1节=1.852km/h），可运载7000辆汽车，排水量（满载）达40000t。该船采用天然气/燃油双燃料推进系统，并配备电池系统、轴带发电机，更节能、更环保。已知海水的密度海水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg。求：
（1）轮船满载时受到的重力；
（2）当轮船达到最大吃水深度时，船底有一面积为10cm2的传感器所受海水的压力；
（3）若轮船以18节的速度匀速航行，受到水的阻力1×106N，计算轮船的输出功率。（不计风的影响）
【答案】（1）4×108N
（2）90N
（3）9.26×106W
【知识点】功率计算公式的应用；压强的大小及其计算；液体压强计算公式的应用；阿基米德原理；物体的浮沉条件及其应用
24．如图所示，质量为1.6t的大象，每一只脚的触地面积为400cm2。一位女士的重力为540N，每只高跟鞋的触地面积为12cm2。g取10N/kg，当大象和该女士都静止地站立在同样松软的泥地上时，求：
（1）大象重力为多少？
（2）试通过计算比较，大象与该女士谁会在泥地上陷得更深？
【答案】（1）解：大象的重力：G大象=m大象g=1.6×103kg×10N/kg=1.6×104N；
（2）解：因物体对水平面的压力和自身的重力相等，
所以，大象对泥地的压强：；人对泥地的压强：，
由p大象＜p人可知，人在泥地上陷得更深。
【知识点】重力及其大小的计算；压强的大小及其计算
【解析】【分析】 （1）已知大象的质量，根据G=mg求出大象的重力；
（2）大象和人对同样松软泥地的压力均等于自身的重力，受力面积分别为大象4只脚的触地面积之和、女生2只高跟鞋的触地面积之和，根据分别求出对泥地的压强，然后比较得出答案。
（1）大象的重力
G大象=m大象g=1.6×103kg×10N/kg=1.6×104N
（2）已知大象对地面的压力
F象=G象=1.6×104N
大象的受力面积
S象=4×400cm2=1600cm2=0.16m2
女士对地面的压力
F女=G女=540N
女士的受力面积
S女=2×12cm2=24cm2=0.0024m2
大象对地面的压强
大象对地面的压强
p象
所以，女士会在该泥地陷得更深。
25．如图所示是一个用金属制成的卡通魔丸哪吒，它是实心体，小明很想知道它究竟是由什么材料制成的，于是设法测得了它的质量1.17kg，体积为1.5×10-4m3。（）
物质 密度ρ/kg·m-3
金 19.3×103
铜 8.9×103
钢 7.8×103
（1）通过计算和查表判断卡通魔丸哪吒可能是由何种物质制成的？
（2）卡通魔丸哪吒的重力是多少？
（3）若宇航员将该金属卡通魔丸哪吒带到月球上，则卡通在月球的重力是多少？（g月=g）
【答案】（1）钢
（2）11.7N
（3）1.95N
【知识点】密度公式及其应用；重力及其大小的计算
26．某同学自制了一个可以测人体重心位置的装置，如图所示，取一块与自己等长的木板，一端固定，另一端用轻质细绳通过一个滑轮组悬挂起（摩擦不计，动滑轮重不计）在绳子末端的托盘上放一些码砝，使木板水平平衡。如果该同学身高150cm质量40kg，平躺到木板上后在托盘中再加上质量为8kg的码砝，木板再次水平平衡。
（1）在测人体重心之前，先“在绳子末端的托盘上放一些码砝，使木板水平平衡。这样做的目的是什么？
（2）请你计算出该同学重心到“O”的距离是多少？（写出计算过程）
【答案】（1）消除木板重力对实验的影响
（2）60cm
【知识点】杠杆的平衡条件；滑轮组绳子拉力的计算
27．小明同学放学回家经过一家具厂，他看见工人师傅正在利用固定的横梁、活动的横杆和绳子来提升实木家具的高度，其简化模型如图所示。已知实木家具所受重力，匀速提升高度，所用的时间，横杆所受的重力。（不计绳重和摩擦）求：
（1）拉绳子的力做的有用功；
（2）拉绳子的力做功的功率P；
（3）此过程中的机械效率（计算结果精确到0.1%）。
【答案】（1）拉绳子的力做的有用功等于克服物体重力做功
（2）不计绳重和摩擦，拉绳子的力做的功为
拉绳子的力做功的功率为
（3）此过程中的机械效率为
【知识点】功率计算公式的应用；机械效率的计算；有用功和额外功
【解析】【分析】 （1）根据W有用=Gh求出拉绳子的力做的有用功；
（2）根据W总=Fs=Fnh求出拉绳子的力做功的功率；
（3）根据求出此过程中的机械效率。
（1）拉绳子的力做的有用功为
（2）不计绳重和摩擦，拉绳子的力做的功为
拉绳子的力做功的功率为
（3）此过程中的机械效率为
28．用如图所示滑轮组匀速提升400N的重物，10s内物体上升了1m，动滑轮重20N。不计绳重和一切摩擦，求在这10s过程中：
（1）动滑轮对重物做的功；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率（计算结果保留到0.1%）。
【答案】（1）解：动滑轮对重物做的有用功。
（2）解：由图知道，n=3，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，则拉力为
拉力做的功为，所以拉力的功率为；
（3）解：由知道，滑轮组的机械效率。
【知识点】功率计算公式的应用；滑轮（组）的机械效率；有用功和额外功
【解析】【分析】（1）重物的重力为400N，移动距离为1m，根据W=Gh计算物体做的有用功；
（2）由图知道，缠绕在动滑轮的绳子数n=3，根据拉力的计算公式计算可知拉力为；根据W=Fs计算拉力做的功；根据功率公式W=Pt计算拉力的功率；
（3）由机械效率公式计算，滑轮组的机械效率。
（1）动滑轮对重物做的有用功
（2）由图知道，n=3，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，则拉力为
拉力做的功为
所以拉力的功率为
（3）由知道，滑轮组的机械效率
29．在水平桌面上放置一个空玻璃杯(杯壁厚度忽略不计)，它的底面积为0.01m2，它对桌面的压强为200Pa， 水的密度ρ水=1.0x103kg/m3， g取10N/kg。
（1）求空玻璃杯对桌面的压力大小。
（2）在玻璃杯中装入 1kg 水后，水对杯底的压强为 900Pa， 求水的深度。
（3）玻璃杯的大致形状是上图中a、b、c的哪一种 根据计算说出你的依据。
【答案】（1）解： 水平桌面上， 空玻璃杯对桌面的压力大小等于重力大小：
（2）解：
（3）解： 假设杯壁是竖直的，装入 1kg 的水后杯中水的深度为：
因为 h'＞h，所以玻璃杯是底小，口大，大致形状是图（a）。
【知识点】压强的大小及其计算；液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据题中杯对桌面的压强和杯的底面积，利用公式F=pS可以求出杯对桌面的压力，而杯的重力等于杯对桌面的压力；
（2）根据液体压强计算公式p=ρgh可以计算出水的深度；
（3）假设杯是圆柱体形状，算出水的深度，二者比较即可判断杯子的形状。
30． 如图所示，是心理学中的萨提亚冰山理论模型，它将人的“行为”和“内在”比作一座漂浮在水面上的巨大冰山。露在水面上的部分指能够被外界看到的行为表现或应对方式，大约只占冰山整体体积的八分之一；另外藏在水底的八分之七则指长期压抑并被我们忽略的“内在”。若冰山的质量为900吨，海水的密度为，冰的密度为，g取10N/kg。
（1）求海水下10m深处产生的压强（不计大气压强）；
（2）求此冰山受到的浮力（不计冰熔化）；
（3）按题目所给数据推断，这样的冰山是否符合物理规律，并通过必要的计算说明理由。
【答案】（1）解：海水下10m深处产生的压强
（2）解：冰山漂浮在水面，所受的浮力等于自身的重力，即
（3）解：冰山排开海水的体积，即冰山藏在水中的体积
冰山的体积
冰山藏在水中的体积与冰山总体积的比值
则露出水面的冰山约占冰山总体积。所以这样的冰山符合物理规律。
【知识点】压强的大小及其计算；阿基米德原理；物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】（1） 根据计算海水下10m深处产生的压强；
（2）根据计算冰山漂浮在水面，所受的浮力等于自身的重力；
（3） 根据计算冰山排开海水的体积，即冰山藏在水中的体积。根据计算冰山的体积，最后根据计算冰山藏在水中的体积与冰山总体积的比值即可。
31．国庆长假期间小明和爸爸驾车出去旅游，汽车在一段平直且限速120km/h的高速公路上匀速行驶15km，消耗汽油1.6kg，发动机实际输出功率为43.2kW，汽油机效率为30%（假设汽油完全燃烧，）请你帮助小明解决下列问题：
（1）1.6kg汽油完全燃烧能放出多少热量？
（2）汽车在这段路面行驶过程中，受到的阻力是多大？
（3）通过计算说明小明的爸爸是否在超速驾驶。
【答案】（1）1.6kg汽油完全燃烧能放出的热量为
（2）发动机对外做的机械功为
汽车在这段路面行驶过程中，受到的牵引力是
汽车做匀速直线运动，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，汽车受到的阻力是
（3）汽车的行驶速度为
汽车速度小于最高限速120km/h，小明的爸爸没有超速驾驶。
【知识点】功率计算公式的应用；燃料的热值；热机的效率；二力平衡的条件及其应用；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）根据Q放=mq求出放出的热量；
（2）根据可得出牵引力的大小，由二力平衡条件可得阻力的大小；
（3）根据公式P=Fv可以求出速度的大小。
（1）1.6kg汽油完全燃烧能放出的热量为
（2）发动机对外做的机械功为
汽车在这段路面行驶过程中，受到的牵引力是
汽车做匀速直线运动，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，汽车受到的阻力是
（3）汽车的行驶速度为
汽车速度小于最高限速120km/h，小明的爸爸没有超速驾驶。
32．巧克力、香皂等产品一般都做成凹型并刻有字，除了美观吸引人，更重要的是为了节省材料，产生更多利润．一个年产量3000t的巧克力厂，因为刻字使每块巧克力由76g减少1g， 该厂一年多赚50多万元.试计算：（g=10N/kg）
（1）一块刻字的巧克力的重力；
（2）巧克力密度按1.0×103kg/m3计算，则一块巧克力减小的体积是多少cm3
（3）这家巧克力厂年产多少块刻字巧克力
【答案】（1）解：刻字的巧克力的质量是m=76g=75g=0.075kg.
刻字的巧克力的重力是G=mg=0.075kg×10N/kg=0.75N；
（2）解：巧克力的密度为ρ=1.0×103kg/m3=1.0g/cm3，
由ρ=可得，巧克力减小的体积为V===1cm3
（3）解：年产巧克力的块数：n===4×107块．
【知识点】密度公式及其应用；重力及其大小的计算
【解析】【分析】（1）根据物体的质量计算重力；
（2）根据重力和密度的比值，计算体积；
（3）根据总质量和单个质量的比值，计算数量。
33．已知一辆满载防疫物资的货车满载时，受到的阻力是车重的0.1，车轮与地面接触的总面积为1㎡，对地面的压强为5×105Pa。货车到送货地点要经过一座路面平直的桥梁，这座桥限重55t。
（1）请通过计算判断该货车是否被允许通过这座桥；
（2）货车满载在平直公路匀速行驶时，求货车的牵引力。
【答案】（1）解： G=F=P·S=5×105Pa×1m2=5×105N
m=G/g=5×105N/（10N/Kg）=5×104kg=50t
50t<55t， 所以可以通过
（2）解：匀速 F=f=1/10G=1/10×5×105N=5×104N
【知识点】重力及其大小的计算；二力平衡的条件及其应用；压强的大小及其计算
【解析】【分析】利用已知货车满载时，对地面的压强，根据F=pS可计算对地面的压力，与桥的限重相比较判断得出结论；
（2）货车做匀速直线运动，牵引力等于阻力。
34．截至2023年6月，深圳市体育中心改造提升工程项目又有新进展了！在施工过程中，工人师傅用如图甲所示的滑轮组，将重为500N的物体匀速提升到6m高的楼上，图乙为物体提升过程中的图象。已知动滑轮重为100N，不计绳重及摩擦。求：
（1）拉力F的大小。
（2）拉力F的功率。
（3）滑轮组的机械效率（计算结果保留一位小数）。
【答案】（1）解：由于
（2）解：由图乙得：当时，，
则
（3）解：
【知识点】功率的计算；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】（1）由图甲找出绳子的承重段数n，根据滑轮组特点计算拉力大小为；
（2）题中已经告诉了提升的高度h，由算出物体运动速度，根据计算绳子自由端移动的速度，由公式p=Fv即可计算出拉力的功率；
（3）有用功为，总功为，机械效率计算公式为，其中s=nh。
35． 重50N的物体紧靠在墙面上，并在100N的压力作用下保持静止：
（1） 通过计算求出物体的质量是多少？
（2）当作用的压力增大为200N时，物体所受的摩擦力为多少？
（3） 如果水平推力F减小到85N，物体刚好向下做匀速直线运动，此时物体所受的摩擦力大小为多大
【答案】（1）解： m=G/g =50N/10N/Kg =5Kg
（2）解： 作用力增大时，物体依然保持静止状态，物体静止时，竖直方向受向下的重力和向上的摩擦力，二力为平衡力，即摩擦力大小等于重力，所以：f=G=50N
（3）解： 当水平推力F减小到85N，物体沿竖直面匀速下滑时处于平衡状态，竖直方向受重力和向上的摩擦力，二力为平衡力，二力大小相等，故摩擦力大小仍为50N
【知识点】重力及其大小的计算；二力平衡的条件及其应用
【解析】【分析】（1）根据，计算物体的质量；
（2）根据二力平衡，结合摩擦力，计算牵引力；
（3）二力平衡时，力的大小相等。
36．A为质量分布均匀的长方体实心物块，质量为300g，边长如图甲所示。B为内部平滑的圆柱形薄壁容器，其质量为600g，底面积为，高度如图乙所示。A、B均静置于水平地面上。求：（，）
（1）物块A的密度；
（2）图乙中容器B对水平地面的压强；
（3）将A以不同的底面朝下先后放入B中，然后向B中缓慢加水，在A对B底部的压力恰好最小的所有情况中，分析并计算水对容器底部的最小压力。
【答案】（1）解：A的密度：
（2）解：B的重力
底面积
图乙中B对地面的压强
（3）解：将A放入B后，向B中缓慢加水，因A的密度小于水的密度，当A刚好漂浮，即
A对B底部的压力恰好为0；当长方体底面积最大时，水的深度最小，此时水对容器底部的压力最小；由图可知，最大底面积为
根据阿基米德原理可知，A浸入水中的深度为
则水对容器的压强为
则水对容器底部的最小压力为
【知识点】密度公式及其应用；压强的大小及其计算；液体压强计算公式的应用；阿基米德原理；物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】（1）根据，计算密度；
（2）根据G=mg，计算物体的重力；根据，计算压强；
（3）根据，计算体积；利用，计算深度；根据p=ρgh，计算液体压强，根据F=pS，计算压力大小。
（1）A的密度
（2）B的重力
底面积
图乙中B对地面的压强
（3）将A放入B后，向B中缓慢加水，因A的密度小于水的密度，当A刚好漂浮，即
A对B底部的压力恰好为0；当长方体底面积最大时，水的深度最小，此时水对容器底部的压力最小；由图可知，最大底面积为
根据阿基米德原理可知，A浸入水中的深度为
则水对容器的压强为
则水对容器底部的最小压力为
37．桔槔是中国古代的一种汲水工具，桔槔的结构相当于一个普通的杠杆。如图甲所示，横杆的一端用绳子与水桶相连，另一端绑上一块重石头。当要提水时，人用力向下拉绳子使水桶下降到水面以下并让水流入水桶。当水桶装满水后，就让另一端石头下降，通过杠杆作用，就可将水桶提升。这样汲水过程的主要用力方向是向下，由于向下用力可以借助人的体重，因而大大减少了人们提水的疲劳程度。
（1）图乙是桔槔的模型，已知BO＝1m，AO＝2m，空水桶重20N，石头重400N。请计算人至少要用多大的力才能使空水桶匀速下降？
（2）若水桶装满水后的总重为190N，则把装水后的水桶从水井中拉起时，人需要给绳子向上的拉力吗？若无需拉力，请分析说明；若需要拉力，请计算大小。
【答案】（1）解：当空水桶匀速下降时，此时人在向下拉绳子，根据杠杆的平衡条件可得（G桶＋F）×LOA＝G石×LOB
则（20N＋F）×2m＝400N×1m
解得F＝180N。
答：人至少要用180N的力才能使空水桶匀速下降
（2）解：当装满水的水桶上升时，动力动力臂的乘积为G石×LOB＝400N×1m＝400N·m
阻力阻力臂的乘积为G总×LOA＝190N×2m＝380N·m
由于动力与动力臂的乘积大于阻力与阻力臂的乘积，所以人无需给绳子向上的拉力。
答：人无需要给绳子向上的拉力。
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【分析】（1）当空水桶匀速下降时，此时人在向下拉绳子，根据杠杆的平衡条件可得人至少要用多大的力才能使空水桶匀速下降.
（2）利用杠杆的平衡条件分析计算即可。
38．如图所示，在施工过程中，铲车60s内将建筑材料举高3m，装入运输车运走。已知该建筑材料质量约为8.4×104kg，建筑材料的体积为30m3，求：
（1）铲车提升建筑材料上升的平均速度；
（2）这些建筑材料所受的重力；
（3）这些建筑材料的密度；
（4）若全部建筑材料用核定载重量为8t的运输车运输10趟就能完全运走了，通过计算判断货车是否超载。
【答案】（1）0.05m/s
（2）8.4×105N
（3）2.8×103kg/m3
（4）货车已经超载
【知识点】密度公式及其应用；速度公式及其应用；重力及其大小的计算
39．一辆重为2×104N的电动汽车，以恒定功率50kw在平直的公路上匀速行驶3km，用时3min。已知汽车在行驶中所受阻力为车重的0.1倍，汽车轮胎与地面接触的总面积为0.5m2．求：
（1）汽车对地面的压强；
（2）汽车的牵引力所做的功；
（3）汽车发动机的机械效率（计算结果保留一位小数）
【答案】（1）解： 因水平面上物体的压力和自身的重力相等，所以，汽车对地面的压强：
（2）解： 因电动汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
所以，汽车的牵引力：…
则汽车的牵引力所做的功：
（3）解： 电动汽车消耗的电能：…
汽车发动机的机械效率：
【知识点】力与运动的关系；压力及重力与压力的区别；压强的大小及其计算；电功率的计算
【解析】【分析】1）有受力分析可知，汽车重力等于对地面的压力，根据压强公式P=F/S以及题目可知，s=0.5m2，据此计算汽车对地面的压强
2）根据运动和力可知，物体做匀速运动，物体所受平衡力，所以阻力等于牵引力=0.1×2 ×104N =2×103N，根据题目可知，物体前进的距离为3000m，结合做功公式W=Fs计算汽车牵引力做功
3）根据电功公式W=Pt以及题目可知，电功率为50kW，时间为180s据此计算 电动汽车消耗的电能，根据效率公式η=W机械/W电 计算汽车的机械效率
40．如图所示是我国制造的超大型集装箱船“中远海运室女座”号，型宽，最大吃水深度，满载时的排水量为万吨，船的甲板面积接近个标准足球场。而我国的辽宁舰航母的满载排水量为万吨，也就是说“中远海运室女座”比艘辽宁舰还大。取
（1）请计算“中远海运室女座”满载时船受到的浮力；
（2）请计算最大吃水深度时“中远海运室女座”船体受到水的压强大小。
【答案】（1）解：“中远海运室女座”满载时船受到的浮力为：；
答：“中远海运室女座”满载时船受到的浮力为；
（2）解：最大吃水深度时“中远海运室女座”船体受到水的压强大小为：
。
答：最大吃水深度时“中远海运室女座”船体受到水的压强大小为。
【知识点】液体压强计算公式的应用；阿基米德原理
【解析】【分析】（1）根据阿基米德原理F浮=G排=m排g计算满载时受到的浮力；
（2）根据液体压强公式p=ρ液gh计算船体受到的水的压强大小。
41．为设计电子拉力计，小硕将电流表改装为拉力计的表盘，如图甲是其原理图。弹簧右端和滑动变阻器R1的金属片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦力不计）R0=6Ω，AB是一根长为6cm的均匀电阻丝其阻值为24Ω，电源电压U=6V，电流表的量程为0~0.6A，当不拉拉环时，金属滑片P刚好处于A端。已知该弹簧伸长的长度ΔL与所受拉力F间的关系如图乙所示。
（1）拉力计表盘上的零刻度线应标在电流表表盘多少刻度处？
（2）开关S闭合后，当电流表指针在0.6A处，作用在拉环上水平向右的拉力为多少？
（3）在电流表量程不可改的情况下，若要把该装置所能测量的最大拉力为600N，请通过计算（要求只更换一个元件）。
【答案】（1）0.2A
（2）3.6A
（3）换为阻值为10Ω的电阻
【知识点】电阻的串联；欧姆定律及其应用
42．如图所示，滑轮组在向下的拉力F作用下，将重为600中小学教育资源及组卷应用平台
力学计算——功率、功、效率大题计算
1、为缓解城市交通拥堵，嘉兴市区建设有轨电车交通系统。
（1）电车运行前须进行满载测试，为确保安全，测试时用沙袋来模仿代替人，如图。某次测试，车厢内放了30袋沙，每袋体积为0.5米3。这相当于车厢内坐了质量为60千克的人多少个？（沙堆积后的密度ρ取1.6×103千克/米3）
（2）1号线从嘉兴南站首发，终点站为嘉兴火车站。某同学乘车从南站出发到嘉兴一中上学，途经6站，总路程约为8千米，途经各站共停留6分钟，电车行驶时的平均时速为40千米时，若该同学打算7∶00前到校，那么他应该乘最迟几点前从南站出发的车？
（3）电车设计的最高速度为72千米/时，若电车总质量为80吨，行驶时受到的阻力为自重的0.05倍，那么，当车辆以最高速度运行时，功率为多少瓦？（g取10牛/千克）
2、在“碳中和、碳达峰”理念下，电动汽车越来越受人们的欢迎。下表是某品牌电动汽车部分参数：
整车质量 2t
充电一次最大行驶里程 600km
最大载重量 400kg
每个车轮与地面接触面积 100cm2
（1）空车停在路上对路面的压强是多少？
（2）在最大载重时，该电动汽车在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶2分钟，此时阻力为车重的0.1倍，求牵引力所作的功；
（3）若匀速行驶时汽车所受阻力与速度的关系为f=kv2，当汽车分别以100km/h和60km/h的速度在平直路面匀速行驶时，其牵引功率之比为。
3、为减少汽车尾气排放造成大气污染的加剧，新能源汽车正逐渐成为汽车行业的焦点。插电式混动汽车是常见的一种新能源汽车，行驶动力可由电动机或燃油发动机单独提供，也可以由二者同时提供。前不久，小科家新买了一辆新能源汽车，好奇的小科查看了该汽车的说明书，发现了如下表列出的部分有关数据：
整车质量/kg 燃油发动机额定功率/kW 轮胎与地面总接触面积/cm2 燃油标号
1200 90 2000 95号
结合以上数据分析并计算：
（1）当电池电量充足时，该汽车行驶时通过电池使电动机转动，从而驱动汽车行驶。此过程中电能转化为 能；
（2）计算该小汽车静止在水平地面上时，对地面的压强为多大？
（3）若该小汽车使用燃油发动机单独提供动力，在平直高速路上以额定功率匀速运动的速度是108km/h，计算该车行驶10km燃油发动机牵引力所做的功为多大？
4、传统的公共充电桩充电电流在32A到80A之间。充电电流小会使充电速度过慢，用户等待时间长。日前，华为数字能源助力打造的全液冷超级充电桩正式上线，最大充电电压为1000V，对应的最大充电功率是600kW。该产品具有充电快、噪音低、寿命长的特点，用“遥遥领先”的技术为国家环保减排事业再立新功。（“全液冷系统”是一种密闭式液冷系统，通过冷板和风液换热器两种高效换热部件将产生的热量通过液体带出机体）请结合以上信息。
（1）该充电桩最大充电电流是多少？
（2）新款比亚迪唐纯电车搭配有108kW h容量的磷酸铁锂电池，若使用最大功率给该车充电，让电池的电量从25%充到100%，理论上需要多少分钟？
（3）传统充电桩没有冷却系统，为什么华为超级充电桩需要用“全液冷系统”？
5、图是家用的手持“吸拖一体机”，它集合了吸尘器、拖把的优点，可实现随手吸尘和去除污渍，其相关数据如表所示。
项目 参数
充电电压/V 220
充电电流/A 0.5
充满电的时间/h 4
整机使用功率/W 220
续航时长/min 48
（1）消耗的电能主要转化为 能；
（2）若将手持“吸拖一体机”的蓄电池充满电，需要消耗电能多少千瓦时？
（3）已知该机使用时电能的转化效率为20~30%，请计算判断实际续航时间能不能达到48min？
6、快捷酒店常用智能机器人为旅客送递物品。如图是一款质量为80kg的智能机器人。工作时，该机器人在地面上匀速直线移动的速度为1m/s，所受阻力是机器人重力的0.05倍。求：
（1）机器人所受重力；
（2）机器人在水平地面上匀速直线移动时的牵引力；
（3）机器人在水平地面上匀速直线移动30s，此过程中牵引力做功的功率。
7、某汽车空载静止时对水平地面的压强为3.5×105Pa，轮胎与地面总接触面积为0.04m2.当汽车以20m/s的速度匀速直线行驶时，发动机的输出功率为 20kW。求：
（1）汽车空载时的质量；
（2）当汽车以20m/s的速度匀速直线行驶时所受的阻力；
（3）当汽车以20m/s的速度匀速直线行驶时油耗为10L/100km， 则该汽车发动机的效率。（汽油热值：（4.0×107J/kg，汽油密度： 0.8kg/L）
8、我国新能源汽车年产销售全球占比已超过。国产某品牌新能源汽车的部分信息如下：
制造年月：2022年02月 驱动电机型号：××7005BEV1 电池容量： 车身尺寸：长宽高：4840/1950/1560（mm） 续航版本：300公里四驱性能版 交流充电桩功率：7千瓦 车身质量： 轴距：
（1）若该汽车停在水平地面时，每个轮胎与地面的接触面积为，则汽车对地面的压强为多少？
（2）该车某次行驶时平均车速为，用时10分钟，则汽车行驶了多少距离？
（3）若该汽车的电量显示为，假设交流充电桩充电功率为7千瓦不变，则该车充满电需要多少时间？
9、我国“华为”公司是当今世界通讯领域的龙头企业，华为“Mate60pro”不仅采用超大容量电池，并且采用“超级快充”技术，不到10分钟可把电池电量充达一半以上，极大方便了人们的使用。该电池的部分参数如表甲所示，小科家有一个标有“66瓦”字样的超级快速充电器，他认为充电过程功率应该不是保持全程66瓦，他测量出充电过程中充电器输出的电流和电压，并绘制图像如图乙所示。
电池名称 锂电子电池
电压 3.7伏
容量 5000毫安·时
完成下列问题：
（1）该手机电池充满电时储存的电能为多少？
（2）利用测量得出的数据，通过计算来证明小科的猜测是否正确；
（3）该手机充电器还支持“5V ；4.5A”“4.5V； 5A”这两种输出规格，选用的充电线一样，则在充电的过程中哪种充电器的充电效率会更高？从能量转化的角度分析。
10、如图是一款国产纯电双人智能飞行器，该款飞行器配备高清摄像头采用自动驾驶模式，精准航行。请完成下列问题：
（1）地表景物通过飞行器摄像头所成像的性质是倒立、缩小的 像；
（2）该飞行器水平飞行2千米用时3分20秒，飞行器的平均速度为多少？
（3）总质量为760 kg的飞行器以恒定速度竖直升高100米用时19秒，求此过程中飞行器克服重力做功的功率大小？
11、如图甲为某品牌打桩机，其内部部分构造如图乙所示。打桩机启动时先用起重机把大铁块吊起来，铁块底部有一个圆形空间（气缸），下面是一个活塞，当铁块被提起时，气缸内充满空气，释放铁块自由落下，气缸内的空气被压缩，温度升高至300℃左右。恰在此时，由高压泵喷入燃料，燃料会剧烈燃烧，把大铁块重新推到最高点，此时气缸内的废气会自动释放，新鲜空气重新填充到气缸内。大铁块在重力的作用下重新落下，如此循环往复。
燃料 着火点 热值
乙醇（70%） 363℃ 焦/升
汽油 280℃ 焦/升
航空煤油 256℃ 焦/升
柴油 210℃ 焦/升
请用所学相关科学知识及以上资料信息完成下列问题：
（1）大铁块下降时，缸内的空气被压缩，此过程中。
①大铁块的重力势能转化为桩的动能和缸内气体的______能；
②这个过程类似于燃油发动机的______
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
（2）喷入高压气缸内的燃料通常会选用柴油，理由是：______；
（3）若铁块下落时打在活塞上的压力为，活塞上表面面积为0.04m2，求此时铁块对活塞的压强；
（4）若打桩机每天消耗柴油200升，计算它们完全燃烧时产生的能量是多少焦？
12、电动汽车以其环保的优势逐渐进入大众生活，已知某品牌电动汽车的部分参数如下：
空车质量 2000千克
最大承载 400千克
车轮与地面接触总面积 0.04米2
（1）空车停在水平路面上对路面的压强是多少帕？
（2）在最大载重时，该电动汽车在平直公路上以90千米/时的速度匀速行驶1小时，其阻力为车总重的0.1倍，求牵引力所做的功。
13、4月25日，神舟十八号载人飞船顺利发射升空，自新中国成立以来，喜事连连。如表是中国首个空间站核心舱“天和”号搭载“长征”五号B运载火箭成功发射时相关数据，请回答下列问题。
名称 长征五号B遥二运载火箭 名称 天和核心舱
总长 53.7米 全长 166米
起飞重量 837.5吨 最大直径 4.2米
运载能力 大于22吨 质量 22.5吨
（1）对于火箭上升的“升力”来源，下列说法正确的是__________；
A.火箭上升的“升力”来自于地面对火箭的作用力
B.火箭上升的“升力”来自于空气对火箭的作用力
C.火箭上升的“升力“来自于火箭向下喷出的高温气体对火箭的作用力
（2）起飞前，火箭搭载天和核心舱安静的矗立在发射塔内，假设火箭底部发射塔的总接触面积为0.5m2，则其对发射塔的压强为多大？
（3）已知天河号核心舱发射时最大速度为8600m/s，若以该速度竖直向上匀速行驶（不计空气阻力），火箭对核心舱做功的功率多大？
14、电动自行车以其快捷，轻便、经济的特点备受消费者青睐。如图所示是国标某两轮电动自行车的刹车车把，是由刹车线，刹车闸和支点构成的一个杠杆，如表所示为该电动自行车的主要技术参数表。
蓄电池 额定功率
整车质量 最高车速
载重量 正常胎压
（1）刹车时，若在刹车闸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；
（2）车把表层上有许多花纹，是为了通过 来增大摩擦；
（3）计算下列问题：
①若骑车的人重，行驶时两轮胎与地面总接触面积为，那么车对地面的压强为多大？
②蓄电池可以贮存多少电能？
③电动自行车充满电，在某平直路段上以额定功率最高车速匀速行驶，能行驶多少路程？
15、如图是一款爬绳机，这款爬绳机可以不消耗人的体能，轻松攀爬、下降，可用于消防救援、矿井救援及桥梁检测维修等等。爬绳机的质量为10kg，静止在水平地面上时与地面的接触面积为0.1m2。在某次爬升中，将一个质量为70kg的工人从地面匀速提升12m高，用时1min。求：
（1）爬绳机上升的速度为多少m/s？
（2）爬绳机静止在水平地面上时，对地面的压强大小；
（3）爬绳机对工人做功的功率大小。
16、图为某公司发布的一款电动飞行汽车。该飞行汽车整体质量为680千克，采用四旋翼垂直起降，最大飞行高度可达1000米。
（1）该飞行汽车与大小相近的普通汽车相比，质量小得多。则制作车身的材料应该具备
的特点。
（2）该飞行汽车静止在水平地面上时，若轮胎与地面的总接触面积为0.4平方米，则该汽车对地面的压强为多少？
（3）一个70千克的成人驾驶该飞行汽车在空中竖直匀速上升100米，若该过程汽车电动机将电能转化为机械能的效率为75%，请计算这一过程中汽车消耗的电能。
17、如图所示“鲲龙-600”(AG600)是我国大飞机三剑客之一，是我国自行设计、研制的大型灭火、水上救援水陆两栖飞机，是世界在研最大的水陆两用飞机。该飞机最大起飞质量为53.5t，最大巡航速度为500km/h。在某次测试中，飞机在水面以12m/s的速度沿直线匀速行驶，水平动力的功率（g取10N/kg）为2.4×106W。
（1）“鲲龙-600”在匀速上升的过程中，机械能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）的，飞机相对于地面的树木是 （选填“静止”或“运动”）的。
（2）飞机以最大起飞质量从水面竖直升至150m高空时，克服重力做功为多少J？
（3）水陆两栖飞机在水面匀速行驶10s的过程中，水平动力是多大？
18、有一款家用电动车，图甲是某型号剪式千斤顶的结构示意图。更换汽车轮胎时，将底部支撑台置于水平地面，保持千斤顶竖直，将顶升置于汽车车身下，用手摇动扳手使扳手绕O点不断旋转，带动丝杆转动。通过杠杆水平拉动左端铰链，使支架向内收缩，顶升升高，从而将汽车车身顶起，丝杆上刻有梯形扣，图乙是梯形扣的实物图。
（1）从手机APP上可以看到车辆的主要信息，手机和车辆是通过 传递信息的，该车电动机的工作原理是： ；
（2）该型号的剪式千斤顶是由一些简单机械组合而成的，在顶起车身的过程中，丝杆上的梯形扣属于下列简单机械中的 ；
A. 滑轮 B. 滑轮组 C. 杠杆 D. 斜面
（3）现使用该剪式千斤顶更换轮胎，顶起汽车车身后，若顶升受到车身竖直向下的压力大小始终为10000N，且等于顶升对车身的支持力，千斤顶自身重量忽略不计。顶起汽车车身后，为了方便更换轮胎，需要继续摇动扳手，使顶升继续升高一段距离，若人摇动扳手使顶升在1min内升高12cm，用千斤顶顶起车身时的机械效率为80%，则人做功的功率是多大？
19、我国“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原（如图甲），实现了我国首次地外行星着陆。图乙是其阶段Π着陆过程中的高度随时间的变化关系。已知着陆巡视器在火星上总重4888牛，着陆后与火星地面的接触面积为12.6米2。
（1）着陆巡视器时段重力做功多少焦？
（2）着陆巡视器着陆后对火星地面的压强是多少帕？（保留一位小数）
（3）当着陆巡视器距火星地面2~4米时，着陆巡视器会向下喷气，使着陆巡视器竖直下落的速度减小，请利用所学知识对速度减小的原因做出解释
。
20、如图甲是我国自主研制的全球最大集装箱船舶“地中海·泰莎”号，它于2023年3月下水，该船一次可装载24116只标准集装箱，满载排水量为30万吨，是当之无愧的“海上巨无霸”和“带货之王”．（，g取10N/kg）求：
（1）货船满载正常航行时所受浮力为多少？
（2）某单个标准集装箱及货物的总质量为12t，箱体外部长6m，宽2.5m，高2.5m，将其平放在水平甲板上，它对甲板的压强为多少？
（3）若“地中海·泰莎”号匀速直线航行时，航速为27km/h，发动机的主机功率为，求其以该速度匀速直线航行时所受的阻力。
21、抽水蓄能电站的工作原理如图所示；用电低谷时（如深夜），电站利用电网多余电能把水从下水库抽到上水库中储存起来；用电高峰时，再利用上水库中的水发电；浙江宁海抽水蓄能电站总装机容量140万千瓦，安装4台35万千瓦可逆式水轮发电机组，设计年平均发电量14亿千瓦时，年抽水电量18.6亿千瓦时，建成后主要承担浙江电网的调峰、填谷及事故备用等任务；计划2024年9月首台机组投入商业运行；
（1）抽水蓄能电站把水从下水库抽到上水库的时段最可能是 ；
A．0︰00~6︰00 B．6︰00~12︰00 C．12︰00~18︰00 D．18︰00~24︰00
（2）抽水蓄能电站在实现能量转换时存在着能量损失，常用所发电量与抽水电量之比值来表示其综合效率，则该电站的综合效率为；（保留整数）
（3）建成后发电时，若该电站上水库可用于发电的库容量为，上、下水库平均水位差460米，上水库中可用于发电的水流到下水库，水的重力做功为多少焦；
（4）该电站试运行阶段某天一台发电机发电时间为4小时，则可发 度电；
（5）《抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年）》要求加快抽水蓄能电站核准建设；各地在筹建抽水蓄能电站时，选址时除了需要考虑上、下水库的平均高度差外，还应该考虑哪些因素 。
22、“2030年碳达峰，2060年碳中和。”这是我国对世界的庄严承诺。碳达峰是指在某个时间点，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值，之后逐步回落。碳中和是指通过节能减排和吸收二氧化碳，实现二氧化碳的“零排放”。
（1）“碳”吸收。自然界有多种途径吸收，其中最重要的途径是绿色植物通过 吸收。
（2）“碳”排放。国家大力推行风力发电，风能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
（3）“碳平衡”。我国某地建设的光伏电站每天能提供约的电能，减小了对天然气发电时依赖。若天然气发电站中天然气燃烧释放的热能只有40%可转换为电能，天然气完全燃烧排放二氧化碳约，天然气的热值为，则该技术每天可减排二氧化碳约多少吨？（不计热损失）
23、如图甲是建筑工地上的“塔吊”示意图，其配重箱A重4000kg，起重臂上有一个可以沿水平方向左右移动的滑车B，图乙为滑车B及滑轮组中钢绳的穿绳示意图，滑车B内装的电机可卷动钢绳提升重物。现用该装置吊起重的物体C，不计起重臂、滑车B、钢绳、动滑轮重及摩擦。
（1）若配重箱A到支点O的距离为5m，则滑车B可向右移动的最远距离是多少？
（2）若电机在内将物体竖直向上匀速吊起，此时电机工作的实际功率为，则该电机的机械效率为多少？
24、小龙爸爸最近想买一辆新车，在买纯电车还是燃油车的问题上，出现了纠结，于是小龙查阅了一些资料，从能量转化和成本等方面作出了一些分析。已知燃油车每百公里耗油10升，油价8.5元/升、纯电车每百公里耗电23度，以1元/度计量。假设两种类型的车子在水平路面上匀速行驶时每百公里克服摩擦力做功均为，汽油的热值，汽油的密度为。通过计算回答：
（1）从能量转化效率考虑，燃油车和纯电车分别转化为机械能的效率哪个大？请通过计算说明。
（2）从经济效益考虑，每行驶1万公里，使用电动车比使用燃油车能节省多少钱？
25、电动汽车因其绿色环保而备受人们的青睐。电动汽车提供能量的装置是车内的电池组。某电动汽车的部分参数如表所示。
某电动汽车性能参数表
空车质量 1380千克 充电电压 220伏
最高车速 225千米/时 充电功率 7千瓦
（1）若空载时轮胎与地面接触总面积400厘米2，则此时车对地面的压强为多少帕？
（2）对该车充电，电池容量从30%至100%，需用5小时。充满电后，质量为60千克的司机驾车匀速行驶了40千米，此时仪表盘显示电池剩余容量为80%。若汽车行驶时所受阻力为总重力的0.05倍，则该电动汽车将电能转化为机械能的效率为多少？
26、电动汽车因其绿色环保而备受人们的青睐。电动汽车提供能量的装置是车内的电池组。某电动汽车的部分参数如表所示。
某电动汽车性能参数表
空车质量 1380千克 充电电压 220伏
最高车速 225 千米/时 充电功率 7千瓦
（1）若空载时轮胎与地面接触总面积400 厘米 ，则此时车对地面的压强为多少帕？
（2）对该车充电，电池容量从30%至100%，需用5小时。充满电后，质量为60千克的司机驾车匀速行驶了40千米，此时仪表盘显示电池剩余容量为80%。若汽车行驶时所受阻力为总重力的0.05倍，则该电动汽车将电能转化为机械能的效率为多少？
27、为了缓解城市交通拥堵，某大学两位研究生设计出“都市蚂蚁”概念车（如图所示），荣获全国汽车创新设计大赛最高奖项。该车外表似蚂蚁，小巧实用，质量仅有400kg，总体积0.75，轮胎与地面的总接触面积200，标准乘载100kg。请解答标准乘载时的下列问题：
（1）“都市蚂蚁”车对水平路面的压强多大？
（2）“都市蚂蚁”车以5m/s的速度在公路上匀速行驶时，受到的阻力是车总重的0.4倍，则发动机的输出功率多大？
（3）科技社团的同学想将此车改造成“水陆两栖蚂蚁车”，若该车密封良好，请通过计算判断它能否浮在水面上？
28、近年来越来越多的人喜欢骑单车（单车与地面的接触面积）健身。某公司设计了一款附设USB接口的小型发电机，其主体部分为一个黑色盒子，内置电池及发电装置，只需将它固定在车架上，当踩动车链时，即可发电为手机等装置充电。请回答下列问题：
骑车速度/千米每小时 10 14 18 22 26
输出电流/毫安 220 280 360 450 580
（1）从能量角度分析，该单车发电装置的原理是 ；
（2）已知小平自重50kg，单车重10kg，所受阻力为人和车总重力的0.02倍，他骑该款单车20min行驶了6km，则该单车空载时对地面的压强是多少？需要克服阻力做功是多少？
（3）该USB发电机的输出电流与骑车速度之间的关系如下表。若小平以18km/h的速度边骑单车边给手机充电，要将电池容量为的手机电量从0%充达50%，至少需要骑车多少小时？（假定USB发电机所发的电全用于手机充电）
29、近年来国产电动汽车发展迅猛，如图为某型号电动汽车，其电池容量为450A·h，输出电压为100V。当电动机工作时，把电能的80%转化为机械能，之后需重新充电。（已知）
（1）该汽车以额定功率9.6kW在水平公路上匀速行驶，当速度为36km/h时，求所受平均阻力。
（2）该汽车充满电后，在9.6kW的额定功率下最多可以匀速行驶多长时间？
（3）实际行驶过程中，使用空调、内部线路电阻发热等而让电能转化为机械能的效率降低。若把以上电阻等效为一个定值电阻，该电阻发热的功率为1000W，通过电阻的电流为5A，则该定值电阻的阻值为多大？
（4）燃油汽车把汽油燃烧放出的能量转化为机械能的效率为25%。与燃油汽车相比电动汽车内部的电池充满一次电来提供机械能，燃油汽车需要燃烧多少千克的汽油？（结果保留一位小数）
30、如图甲所示，工人用推力F将重为1000N的箱子沿斜面推至水平车厢中，斜面长3m、高1.5m，F始终与箱子运动方向相同。箱子运动路程随时间变化关系如图乙所示，推力F随时间变化关系如图丙所示。求：
（1）0~20s内工人对箱子做的功；
（2）斜面的机械效率；
（3）箱子在斜面上受到的摩擦力。
31、如图，电动履带式爬楼机被称为载人载物的爬楼神器，因其具有“大载重”“便捷使用”等特点，被人们广泛使用。爬楼机直立时与地面的总接触面积为10cm2，部分参数如表所示，求：
名称 电动履带式爬楼机 输出功率 800W/500W
设备净重 40kg 上升速度 快挡：35台阶/分钟 慢挡：24台阶/分钟
最大载重 260kg 满电爬楼 约1800个台阶
（1）爬楼机空载直立静止在水平地面上时，对地面的压强。
（2）空载测试时，爬楼机以慢档在水平地面上匀速直线行驶，若受到的阻力为自重的0.1倍，爬楼机的行驶速度。
（3）估算爬楼机以最大载重满电爬楼时克服重力最多做功。（已知每个台阶的高度约15cm）
32、福建舰作为国产第一艘弹射型航母，是全球第二款电磁弹射型航母，计划于2025年服役。福建舰标准配备可达70架各式舰载机，包括歼-15T、歼-15D、歼-35等，战斗力与美国超级航母相当。下表是辽宁舰航母的主要参数值。（g取10N/kg，海水密度取）求：
相关的量 主要参数值
航母满载时总质量（包括舰载飞机）
每架舰载飞机的总质量 17500kg
每架舰载飞机与甲板的总接触面积
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
（1）福建舰匀速航行时，以停留在甲板上的歼-15战斗机为参照物，福建舰是 （选填“静止”或“运动”）的；
（2）若舰载机静止时，对甲板的压强为多少？
（3）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立方米？
（4）根据央视报道，福建舰采用了蒸汽轮机作为动力，若航母正常航行时，其功率有多大？
巩固练习
1．如图甲所示，一瓶水正放于水平桌面上，已知水瓶质量为m瓶=0.05kg， 瓶底面积S底=50cm2，瓶盖面积S盖=5cm2，此时液面高度为8cm；后将水瓶倒置，液面高度变为12cm(ρ水=1x103kg/m3，g=10N/kg)试求：
（1）倒放时液体对瓶盖的压力。
（2）水的重力。
（3）已知教学楼每层高度3.4m，小明从教学楼1楼把这瓶水带上4楼教室，请计算小明在这个过程中克服这瓶水重力做功大小。
2．一个质量为10kg的铁块静止放在水平桌面上，与桌面的接触面积是。（取g=10N/kg）求：
（1）铁块受到的重力。
（2）计算铁块对桌面的压强。
3．如图为某品牌微型电动汽车，该车的空载质量为1.0t，最多载员2人，车轮与地面的总接触面积为。该车在平直公路上匀速行驶1.5km，所用时间为5min。g取10N/kg，求解下列问题：
（1）车内有2人时，估计电动汽车对水平路面的压强；
（2）电动汽车匀速行驶时的平均速度；
（3）若电动汽车匀速行驶受到的平均阻力是600N，计算5min内牵引力做的功。
4．如图甲所示为一辆节能环保的电动汽车，其质量为1680kg，每个轮胎与水平路面的接触面积为。（g取10N/kg）求：
（1）计算汽车对水平路面的压力；
（2）计算汽车对水平路面的压强；
（3）如图乙是关于汽车超载的一幅漫画，请你运用所学物理知识，从安全和公路养护方面说说汽车超载的危害。
5．如图所示，一只羽毛球的重力为0.6N，他在空中飞行时受到的空气阻力始终与运动方向相反，大小恒为0.01N，如图所示，求：
（1）若羽毛球竖直向上运动时，计算羽毛球所受的合力；
（2）在图中画出羽毛球所受合力的示意图。
6．小宇想把一个重1300N的物体搬到高2m的车厢里，为了省力，他找了一块长5m的硬木板，搭在车厢上（衔接处的长度忽略不计），如图甲所示。小宇用力把物体拉至车厢上，物体沿木板移动距离s与拉物体所用时间t的图像如图乙所示，则：
（1）30s内做的有用功是多少？
（2）若物体与木板间的摩擦力为200N，斜面的机械效率是多少？（计算结果保留至0.1%）
（3）30s内拉力的功率是多少？
7．小宇想把一个重1300N的物体搬到高2m的车厢里，为了省力，他找了一块长5m的硬木板，搭在车厢上(衔接处的长度忽略不计)，如图甲所示。小宇用力把物体拉至车厢上，物体沿木板移动距离s与拉物体所用时间t的图像如图乙所示，则：
（1）30s内做的有用功是多少
（2）若物体与木板间的摩擦力为200N， 斜面的机械效率是多少 (计算结果保留至0.1%)
（3）30s内拉力的功率是多少
8．一座公路桥头旁立有一块如图所示的标志牌（t表示吨），用来表示对过桥车辆的限制。现有一辆总重为600kg的卡车，在水平公路上匀速直线行驶时，地面对它的摩擦阻力是它本身重力的0.3倍。求：
（1）卡车受到的重力多大？
（2）此时汽车发动机的牵引力多大？
（3）若车以80km/h的速度匀速直线运动时，受到的空气阻力是400N，则此时汽车发动机的牵引力多大？
（4）通过计算回答这辆卡车能不能通过此桥？
9．如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力F作用下，将重为105N的物体匀速提起，在5s时间内绳子自由端移动的距离为，图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动距离s的关系图。
（1）图乙中阴影部分的面积表示的物理量是 ，该物理量的单位是 ；
（2）计算拉力F做功的功率；
（3）计算滑轮组提升该重物时的机械效率。
10．如图所示，在新农村改造时，质量为70kg的工人用滑轮组吊起质量为40kg的建筑材料，在10s内将该建筑材料匀速竖直提升了2m。不计绳重和摩擦，工人所用的拉力为250N。（g取10N/kg）
（1）求建筑材料的重力；
（2）求绳子末端移动的速度；
（3）请通过计算说明，该工人用此滑轮组能否拉起重为1400N的建筑材料。
11． 某科技小组通过实验研究“物体处于平衡状态时支持力 FN跟拉力 FT的关系”。如图甲所示，他们将调好的电子秤放置在水平桌面上，把一个系有细线的边长为 10cm的正方体合金块放置在电子秤托盘中央，再用数字测力计竖直向上拉合金块。他们根据实验数据绘制了 FN随FT变化的图像，如图乙所示。请你：
（1）计算合金块受到的重力G；
（2）计算合金块的密度；
（3）当合金块对电子秤的压强为1450pa时，求此时FT的大小。
12．在“阿基米德解开王冠之谜”的故事中，若王冠重4.9N，浸没在水中称时，测力计示数为4.5N，ρ金=19.3×103kg/m3。
（1）求：王冠浸没在水中时受到的浮力F浮；
（2）通过计算说明王冠是否是由纯金制成的。
13． 如图所示，这是甲、乙两个相同的薄壁圆柱形容器，容器底面积S=0.01m2，甲容器盛有深度h1=0.2m的盐水，盐水对容器甲底面的压强为2400Pa。乙容器盛有深度h2=0.25m的酒精。（酒精的密度ρ酒精=0.8×103kg/m3，g取10N/kg）请解答：
同学 所设计的方法
小飞 分别在甲、乙中抽出相同高度的盐水和酒精
小文 分别在甲、乙中抽出相同质量的盐水和酒精
（1）盐水的密度是多大；
（2）酒精对容器乙底面的压力是多大；
（3）为使两种液体在各自容器底部产生的压强相等，小飞和小文分别设计了不同的方案（见下表），你认为哪位同学的方案可行。若小飞的方案可行，计算出所需抽出的盐水和酒精的高度；若小文的方案可行，计算出所需抽出的盐水和酒精的质量。
14．如图所示，用弹簧测力计测A物体的重力。求：
（1）A物体所受的重力。
（2）A物体的质量。
（3）现有质量为0.6千克的B物体，能否用这把弹簧测力计测出它的重力。（通过计算加以说明）
15．氢气 汽油发动机采用氢气和汽油两种燃料工作，可进行自由切换，氢气和汽油的热值为，。小华驾驶使用上述发动机的轿车出行，已知出发时轿车油箱内汽油的质量为8kg，轿车和车上人员总质量，受到的阻力大小恒为轿车总重的0.1倍，沿平直公路从甲地至乙地，两地相距250km。设氢气和汽油在气缸内均完全燃烧，轿车行驶中所受阻力恒定，发动机输出的能量全部用来驱动轿车行驶，全程分两个阶段：
阶段一：轿车使用氢燃料从甲地出发，以90km/h的速度匀速行驶1h到达丙地。
阶段二：从丙地开始，由于氢气不足，小华切换汽油为燃料，此过程中发动机的效率为32%。则：
（1）求出发时，轿车对路面的压力大小。
（2）求轿车在第一阶段行驶过程中牵引力的功率。
（3）请通过计算说明小华最终能否到达乙地。
16．一辆无人驾驶的工程样品车，其空车质量为300kg，该车满载时在水平路面上以36km/h的速度匀速行驶，牵引力的输出功率为15kW。求：（g取10N/kg）
（1）车速36km/h即 m/s；
（2）若该车满载匀速直线行驶了3分钟，则牵引力做的功是多少J ？
（3）若该车所受阻力是其总重力的0.2倍，请计算其所装货物的总质量 。
17．实践活动：周末，老师带着小智和小慧去建筑工地做了一次实践调研。他们对建筑工地的相关建材和设备所涉及的物理学知识进行了专项研究，请你帮助他们完成实践活动。
实践：PVC地板涉及到的力学知识
PVC地板是我国市场上非常流行的一种新型轻体地面装饰材料，也称为“轻体地板”，使用非常广泛，比如家庭学校、办公楼等各种场所。如图所示，工地上某工人用厚度为4mm的PVC地板铺设活动室水平地面，若该地板的密度为0.6g/cm3，g取10N/kg。
（1）计算铺好的地板对水平地面的压强。
（2）若铺好后的地板共200m2，请计算水平地面受到的压力。
（3）若工人要先将这批包装好的地板装到高度为1m的货车上运输，用时10分钟，请计算工人装货的功率。
18．如图为我国研制的某款智能机器人，机器人利用磁敏电阻等器件控制驱动电机运转，来监控调节移动速度。下表为机器人的部分参数。
“电池比能量”为单位质量的电池所能输出的电能。
电池的质量 10kg 机器人总质量 50kg
电池比能量 140W h/kg 驱动电机的输入总功率 400W
移动速度 0.1﹣1m/s 驱动电机的工作效率 60%
（1）若机器人与地面接触的总面积为100cm2，计算机器人对地面的压强；
（2）计算电池储存的能量；
（3）若机器人以最大速度沿水平路面匀速直线运动7min，求此过程中机器人受到的阻力。
19．深圳前海自贸区建筑工地上，载重卡车络绎不绝，其中某型号载重卡车的技术参数如下表所示，它匀速行驶时所受的阻力是其重力的 0.2 倍。g取 10N/kg。
卡车空载质量 最大载货量 轮胎个数 行驶时每个轮胎与地面的接触面积 行驶时的最大速度
22t 50t 12 0.05m2 90km/h
（1）该卡车空载时，所受的重力是多少？
（2）该卡车空载，在水平路面上匀速直线行驶时所受的牵引力是多少？
（3）若某高架桥能承受的最大压强为 1×106Pa，该卡车满载时是否会对水平桥面造成损坏？请通过计算说明。
20．有一质量为5.4kg的铝球，体积是3000cm3。（，g=10N/kg）
（1）计算该铝球受到的重力大小为多少？
（2）试判断这个铝球是实心还是空心的？
（3）若是空心的，则空心部分的体积是多大？
21．听说市面上有很多以沙金冒充纯黄金饰品的传言，小明就想利用所学的物理知识，判断妈妈买的金手镯是否为纯黄金制成。他通过查资料获知：沙金是石沙和黄金混合而成的未经提炼的一种混合物，其密度范围约为2~19g/cm3，他用托盘天平、烧杯、溢水杯等测得该手镯的质量为50.8g、体积为4cm3，已知石沙的密度ρ石沙=5g/cm3，纯黄金的密度，求：
（1）通过计算说明该手镯是由纯黄金还是由沙金制成的；
（2）体积同样大小的纯黄金手镯所受的重力；
（3）该手镯所含纯黄金的质量。
22． 如图所示是一款轻质悬挂式晾衣杆，OA为晾衣杆，AB为悬线，已知悬线能承受的最大拉力为30N，在悬线拉力F1作用下，晾衣杆保持水平平衡。已知OA=1m，OC=0.4m，在C点悬挂衣物的质量为2kg，g取10N/kg。求：
（1）请在图中画出拉力F1的力臂；
（2）悬线拉力F1的大小；
（3）若想将悬挂衣服的位置移至A点，请通过计算判断是否可行。
23．如图所示，滚装船是专门用于运载卡车、汽车等带轮货物的特制船舶，这类货物可直接驶进驶出货舱。某型号的滚装船总长199.9m，宽38m，设计最大吃水深度9m，设计航速18.5节（1节=1.852km/h），可运载7000辆汽车，排水量（满载）达40000t。该船采用天然气/燃油双燃料推进系统，并配备电池系统、轴带发电机，更节能、更环保。已知海水的密度海水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg。求：
（1）轮船满载时受到的重力；
（2）当轮船达到最大吃水深度时，船底有一面积为10cm2的传感器所受海水的压力；
（3）若轮船以18节的速度匀速航行，受到水的阻力1×106N，计算轮船的输出功率。（不计风的影响）
24．如图所示，质量为1.6t的大象，每一只脚的触地面积为400cm2。一位女士的重力为540N，每只高跟鞋的触地面积为12cm2。g取10N/kg，当大象和该女士都静止地站立在同样松软的泥地上时，求：
（1）大象重力为多少？
（2）试通过计算比较，大象与该女士谁会在泥地上陷得更深？
25．如图所示是一个用金属制成的卡通魔丸哪吒，它是实心体，小明很想知道它究竟是由什么材料制成的，于是设法测得了它的质量1.17kg，体积为1.5×10-4m3。（）
物质 密度ρ/kg·m-3
金 19.3×103
铜 8.9×103
钢 7.8×103
（1）通过计算和查表判断卡通魔丸哪吒可能是由何种物质制成的？
（2）卡通魔丸哪吒的重力是多少？
（3）若宇航员将该金属卡通魔丸哪吒带到月球上，则卡通在月球的重力是多少？（g月=g）
26．某同学自制了一个可以测人体重心位置的装置，如图所示，取一块与自己等长的木板，一端固定，另一端用轻质细绳通过一个滑轮组悬挂起（摩擦不计，动滑轮重不计）在绳子末端的托盘上放一些码砝，使木板水平平衡。如果该同学身高150cm质量40kg，平躺到木板上后在托盘中再加上质量为8kg的码砝，木板再次水平平衡。
（1）在测人体重心之前，先“在绳子末端的托盘上放一些码砝，使木板水平平衡。这样做的目的是什么？
（2）请你计算出该同学重心到“O”的距离是多少？（写出计算过程）
27．小明同学放学回家经过一家具厂，他看见工人师傅正在利用固定的横梁、活动的横杆和绳子来提升实木家具的高度，其简化模型如图所示。已知实木家具所受重力，匀速提升高度，所用的时间，横杆所受的重力。（不计绳重和摩擦）求：
（1）拉绳子的力做的有用功；
（2）拉绳子的力做功的功率P；
（3）此过程中的机械效率（计算结果精确到0.1%）。
28．用如图所示滑轮组匀速提升400N的重物，10s内物体上升了1m，动滑轮重20N。不计绳重和一切摩擦，求在这10s过程中：
（1）动滑轮对重物做的功；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率（计算结果保留到0.1%）。
29．在水平桌面上放置一个空玻璃杯(杯壁厚度忽略不计)，它的底面积为0.01m2，它对桌面的压强为200Pa， 水的密度ρ水=1.0x103kg/m3， g取10N/kg。
（1）求空玻璃杯对桌面的压力大小。
（2）在玻璃杯中装入 1kg 水后，水对杯底的压强为 900Pa， 求水的深度。
（3）玻璃杯的大致形状是上图中a、b、c的哪一种 根据计算说出你的依据。
30． 如图所示，是心理学中的萨提亚冰山理论模型，它将人的“行为”和“内在”比作一座漂浮在水面上的巨大冰山。露在水面上的部分指能够被外界看到的行为表现或应对方式，大约只占冰山整体体积的八分之一；另外藏在水底的八分之七则指长期压抑并被我们忽略的“内在”。若冰山的质量为900吨，海水的密度为，冰的密度为，g取10N/kg。
（1）求海水下10m深处产生的压强（不计大气压强）；
（2）求此冰山受到的浮力（不计冰熔化）；
（3）按题目所给数据推断，这样的冰山是否符合物理规律，并通过必要的计算说明理由。
31．国庆长假期间小明和爸爸驾车出去旅游，汽车在一段平直且限速120km/h的高速公路上匀速行驶15km，消耗汽油1.6kg，发动机实际输出功率为43.2kW，汽油机效率为30%（假设汽油完全燃烧，）请你帮助小明解决下列问题：
（1）1.6kg汽油完全燃烧能放出多少热量？
（2）汽车在这段路面行驶过程中，受到的阻力是多大？
（3）通过计算说明小明的爸爸是否在超速驾驶。
32．巧克力、香皂等产品一般都做成凹型并刻有字，除了美观吸引人，更重要的是为了节省材料，产生更多利润．一个年产量3000t的巧克力厂，因为刻字使每块巧克力由76g减少1g， 该厂一年多赚50多万元.试计算：（g=10N/kg）
（1）一块刻字的巧克力的重力；
（2）巧克力密度按1.0×103kg/m3计算，则一块巧克力减小的体积是多少cm3
（3）这家巧克力厂年产多少块刻字巧克力
33．已知一辆满载防疫物资的货车满载时，受到的阻力是车重的0.1，车轮与地面接触的总面积为1㎡，对地面的压强为5×105Pa。货车到送货地点要经过一座路面平直的桥梁，这座桥限重55t。
（1）请通过计算判断该货车是否被允许通过这座桥；
（2）货车满载在平直公路匀速行驶时，求货车的牵引力。
34．截至2023年6月，深圳市体育中心改造提升工程项目又有新进展了！在施工过程中，工人师傅用如图甲所示的滑轮组，将重为500N的物体匀速提升到6m高的楼上，图乙为物体提升过程中的图象。已知动滑轮重为100N，不计绳重及摩擦。求：
（1）拉力F的大小。
（2）拉力F的功率。
（3）滑轮组的机械效率（计算结果保留一位小数）。
35． 重50N的物体紧靠在墙面上，并在100N的压力作用下保持静止：
（1） 通过计算求出物体的质量是多少？
（2）当作用的压力增大为200N时，物体所受的摩擦力为多少？
（3） 如果水平推力F减小到85N，物体刚好向下做匀速直线运动，此时物体所受的摩擦力大小为多大
36．A为质量分布均匀的长方体实心物块，质量为300g，边长如图甲所示。B为内部平滑的圆柱形薄壁容器，其质量为600g，底面积为，高度如图乙所示。A、B均静置于水平地面上。求：（，）
（1）物块A的密度；
（2）图乙中容器B对水平地面的压强；
（3）将A以不同的底面朝下先后放入B中，然后向B中缓慢加水，在A对B底部的压力恰好最小的所有情况中，分析并计算水对容器底部的最小压力。
37．桔槔是中国古代的一种汲水工具，桔槔的结构相当于一个普通的杠杆。如图甲所示，横杆的一端用绳子与水桶相连，另一端绑上一块重石头。当要提水时，人用力向下拉绳子使水桶下降到水面以下并让水流入水桶。当水桶装满水后，就让另一端石头下降，通过杠杆作用，就可将水桶提升。这样汲水过程的主要用力方向是向下，由于向下用力可以借助人的体重，因而大大减少了人们提水的疲劳程度。
（1）图乙是桔槔的模型，已知BO＝1m，AO＝2m，空水桶重20N，石头重400N。请计算人至少要用多大的力才能使空水桶匀速下降？
（2）若水桶装满水后的总重为190N，则把装水后的水桶从水井中拉起时，人需要给绳子向上的拉力吗？若无需拉力，请分析说明；若需要拉力，请计算大小。
38．如图所示，在施工过程中，铲车60s内将建筑材料举高3m，装入运输车运走。已知该建筑材料质量约为8.4×104kg，建筑材料的体积为30m3，求：
（1）铲车提升建筑材料上升的平均速度；
（2）这些建筑材料所受的重力；
（3）这些建筑材料的密度；
（4）若全部建筑材料用核定载重量为8t的运输车运输10趟就能完全运走了，通过计算判断货车是否超载。
39．一辆重为2×104N的电动汽车，以恒定功率50kw在平直的公路上匀速行驶3km，用时3min。已知汽车在行驶中所受阻力为车重的0.1倍，汽车轮胎与地面接触的总面积为0.5m2．求：
（1）汽车对地面的压强；
（2）汽车的牵引力所做的功；
（3）汽车发动机的机械效率（计算结果保留一位小数）
40．如图所示是我国制造的超大型集装箱船“中远海运室女座”号，型宽，最大吃水深度，满载时的排水量为万吨，船的甲板面积接近个标准足球场。而我国的辽宁舰航母的满载排水量为万吨，也就是说“中远海运室女座”比艘辽宁舰还大。取
（1）请计算“中远海运室女座”满载时船受到的浮力；
（2）请计算最大吃水深度时“中远海运室女座”船体受到水的压强大小。
41．为设计电子拉力计，小硕将电流表改装为拉力计的表盘，如图甲是其原理图。弹簧右端和滑动变阻器R1的金属片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦力不计）R0=6Ω，AB是一根长为6cm的均匀电阻丝其阻值为24Ω，电源电压U=6V，电流表的量程为0~0.6A，当不拉拉环时，金属滑片P刚好处于A端。已知该弹簧伸长的长度ΔL与所受拉力F间的关系如图乙所示。
（1）拉力计表盘上的零刻度线应标在电流表表盘多少刻度处？
（2）开关S闭合后，当电流表指针在0.6A处，作用在拉环上水平向右的拉力为多少？
（3）在电流表量程不可改的情况下，若要把该装置所能测量的最大拉力为600N，请通过计算（要求只更换一个元件）。
42．如图所示，滑轮组在向下的拉力F作用下，将重为600N的钢材匀速提起，在20s内物体上移的距离为h=2m，拉力F为400N。
（1）计算拉力F所做的有用功功率；
（2）计算滑轮组提升该重物时的机械效率；
（3）如果不计绳重和摩擦，将重为400N的钢材匀速提起时，通过计算说明此时机械效率怎么变化？
43．图是我国自主研发的四轮长航程极地漫游机器人，其质量为500kg，每条履带与水平冰面的接触面积为。机器人在第31次南极科考期间，完成了首次30公里自主行走实验，g取10N/kg。
（1）若在某次科考中，机器人在5min内行走了600m，求其行走的平均速度；
（2）若机器人在水平冰面上匀速行驶时受到的阻力为重力的0.1倍，求此时机器人受到的牵引力大小；
（3）若机器人装载装备时对水平冰面的压强为，求其装载的装备质量。（解答时，要求有必要的文字说明、公式和计算步骤等，只写最后结果不得分）
44．如图所示是物理课堂上用的空气压缩引火仪。实验时在引火仪筒内放小团硝化棉，然后用力快速向下压动引火仪的活塞后可以观察到硝化棉燃烧。虽然课堂上老师分析了棉花燃烧的原因，但小刚想知道通过压缩空气做功，简内空气的温度可以上升到多高？ 通过查阅资料他了解到：在使用空气压缩引火仅时，由于力的作用时间极短，筒內气体压强p、体积V及温度T满足pV=KT这一方程，其中K为恒定不变的常量，T为热力学温度。请解答下列问题：以下计算均不计活塞重、摩擦以及热量损失。
（1）已知活塞的面积为8×10-5m2，当用232N的压力把活塞压缩到最低点时，简内气体压强为多少？ （提示：筒内的气压等于活塞对气体的压强与外界大气压之和，外界大气压p0=1×105Pa）
（2）压缩前筒内空气压强为一个标准大气压，温度为300K （热力学温度）。若硝化棉的着火点为450K，当用232N的压力将简内空气的体积压缩为原来的时，请通过计算说明筒内的棉花是否能燃烧？
45．为美化环境造福人民，某城市管理局在治理护城河时修建了一座桥。如图甲所示，使用吊车向河底投放圆柱形混凝土构件，在整个投放过程中，混凝土构件以0.05m/s的速度匀速竖直下降。图乙是钢丝绳的拉力F随时间t的变化图像。当时吊车开始投放混凝土构件，到100s时结束，此时构件竖立在河中。（已知水的密度为，混凝土的密度为，钢筋的密度为，g取，水的阻力忽略不计）求：
（1）混凝土构件完全浸没时所受浮力；
（2）投放结束时混凝土构件顶部受到水的压强；
（3）通过计算说明这种混凝土构件有没有钢筋制作的骨架。
46．一个不吸水的长方体木块A，底面积为100cm2，高为5cm。如图甲所示，现将A放在容器中，缓慢往容器中注水（水的密度为1×103kg/m3），当水深3cm时，木块对容器底部压力恰好为0。
（1）容器底部受到水的压强；
（2）木块A的密度；
（3）古代有一种计时器称为“漏刻”，其计时原理是通过漏壶或箭壶中水量的均匀变化来度量时间。图乙为我国国家博物馆收藏的西汉时期的计时工具青铜漏壶。图丙为小文同学制作的简易受水壶模型，该模型含有薄壁圆柱形玻璃容器、标有刻度的箭尺，箭尺重力忽略不计，其底部与木块A相连。初始状态下，需要向容器内注水使木块漂浮进入工作状态。当向容器内均匀注水，可使标尺和浮块随水面匀速竖直上升，从而计时；当木块A上升至上表面刚好与容器上沿相平时，一个计时周期结束。已知容器高为50cm，底面积为600cm2，不计容器底和容器壁的厚度。求：
（a）计时周期结束时，容器内水的总质量；
（b）初始状态下，向容器内注水1650g时，请通过计算说明装置是否进入工作状态。
47．如图所示是公园的水上娱乐设施一水上滚简，小朋友们在水上滚筒内尽情运动，快乐嬉戏，已知某水上滚简直径为2m，质量为50kg，为了安全，规定最大排水体积为0.25m3.（水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）
（1）未载人时，计算滚筒漂浮在水面上时受到的浮力：
（2）质量为50kg的安全员在滚筒里时，计算滚筒漂浮时所排开水的体积。
（3）假设每个小朋友的平均质量为40kg，计算说明：为保证安全，水上滚筒除了安全员外还能否再承载4个小朋友。
48．中国天眼（FAST）是世界最大、最灵敏的单口径射电望远镜。天眼表面由厚度仅为1mm的金属层覆盖，无法承受过大的压强。FAST调试组研制了“微重力蜘蛛人系统”，它包括一个氨气球及配重，如图所示。氦气球充气后重1680N，体积为200，为了保证正常工作，工作时“蜘蛛人”受到的支持力不宜低于100N。
（，g取10N/kg，忽略人及其他装备受到的空气浮力）则：
（1）氦气球受到的浮力为多少牛？
（2）若配重的重力最小为300N时，则“蜘蛛人”的重力为多少？
（3）为了保证不损坏金属层，压强不宜超过1000Pa，假设“蜘蛛人”站立时与反射面板的接触面积约为500，通过计算说明“蜘蛛人”是否能系上气球后直接站上去？
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