四川省各地市2022年中考物理真题分项汇编-14做功、机械能、机械效率计算题专题

四川省各地市2022年中考物理真题分项汇编-14做功、机械能、机械效率计算题专题

一、计算题

1．（2022·四川宜宾·统考中考真题）在平直公路上，AB段s=60km，BC段s=40km。一辆纯电动汽车甲，以速度v1=108km/h从A地匀速行驶到B地，再以恒定功率P0=60kW从B地匀速行驶到C地。已知汽车甲的质量m=1500kg，其运动过程中所受阻力大小恒为自身重力的0.2倍，g取10N/kg。试问：

（1）汽车甲运动过程中所受阻力的大？

（2）汽车甲在BC段行驶的速度v2的大小？

（3）汽车甲从A地行驶到C地的平均速度v的大小？

（4）若甲车从A地出发的同时，另一辆相同电动汽车乙从C地向A地出发，并以速度v=48km/h与甲车相向匀速行驶，求甲、乙两车相遇时所用的时间t和甲、乙两车的牵引力做功之和W总？

2．（2022·四川资阳·统考中考真题）我国第十四个五年规划和2035年远景目标纲要明确提出，要推进以县城为重要载体的城镇化建设，加快推进公共服务、环境卫生、市政公用、产业配套等设施提级扩能，增强综合承载能力和治理能力。随着近期疫情防控形势的好转，各类基础设施建设正如火如荼的展开。如图所示，一建筑工人欲通过滑轮组向高的三楼阳台上运送建筑材料，已知滑轮组的定滑轮固定在三楼阳台上面的天花板外缘。若工人用的力拉绳子，将重为的建材在内匀速竖直的由地面提升到三楼阳台上，不计建材和滑轮组长度，忽略绳的重量及绳与滑轮间、滑轮与轮轴间的摩擦，g取，求：

（1）工人拉力F的功率P；

（2）滑轮组装置的机械效率η（结果保留2位小数）；

（3）滑轮组中动滑轮的质量m。

3．（2022·四川眉山·统考中考真题）为加快构建清洁低碳安全高效新能源体系，国务院办公厅于2022年5月30日转发了国家发改委能源局《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》，将大力推动开发新能源，引导全社会消费绿色电力。下表是我国自主研发的某新能源电动车的部分参数：

在该新能源电动车正常充电10min后，求：

（1）电动车获得的电能；

（2）若获得的电能由完全燃烧热值为的燃油来提供，需要该燃油的质量；

（3）若该电动车在水平公路上匀速行驶受到的阻力为500N，电动车将电能转换为机械能的效率为60%，该车能行驶的路程。

4．（2022·四川内江·统考中考真题）车速过快是造成交通事故的重要原因之一，为限制车速，常常在下坡路段设置减速带。如图所示是有减速带的斜坡示意图，在倾角为的斜坡上有7个减速带，相邻两个减速带间的距离均为50m。现有一辆质量为1.2t的小汽车，从斜坡上离减速带有一定距离的某处开始下滑，由于减速带、小汽车制动等因素的影响，使得小汽车通过相邻减速带间的平均速度均为10m/s。（小汽车的长度不计，减速带的宽度不计，g=10N/kg）则：

（1）小汽车从第1个减速带行驶到第7个减速带所用的时间是多少？

（2）小汽车从第1个减速带行驶到第7个减速带的过程中，重力做的功为多少？

5．（2022·四川成都·统考中考真题）小杨同学品学兼优，全面发展，热爱劳动，周末，他从超市采购归来，手提一袋大米，站在匀速竖直上升的电梯内。

（1）若小杨及所带物品的总重为700N，在电梯上升10m的过程中，求电梯对他的支持力做的功；

（2）若这袋大米总质量为5kg，手的受力面积为2cm2，g取10N/kg，求他的手受到的压强。

6．（2022·四川广安·统考中考真题）某校科技小组，设计了如图所示的一套从水中打捞物体的简单滑轮组装置，动滑轮的重力为50N，物体A的密度为1.5×103kg/m3，体积为0.04m3；通过滑轮组把A从水中匀速提升（A始终未露出水面），不计绳重、摩擦及水的阻力，ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg。求：

（1）A浸没在水中所受浮力；

（2）A露出水面前，滑轮组的机械效率；

（3）若人的重力为625N，与水平地面的接触面积为500cm2，人对地面的压强。

7．（2022·四川达州·统考中考真题）某兴趣小组设计了一个水塔水位监测装置，图甲是该装置的部分简化模型，轻质硬杆AB能绕O点无摩擦转动，AO∶OB=2∶3，物体N是一个不吸水的柱体，打开阀门，假定水的流量相同，物体M对压力传感器的压强p与水流时间t的关系如图乙所示，t2时刻装置自动报警，t3时刻塔内水流完，杠杆始终在水平位置平衡。已知正方体M的密度为6×103kg/m3，棱长为0.1m，悬挂物体M、N的轻质细绳不可伸长，g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3，单位时间内水通过阀门处管道横截面的体积为水的流量，求：

（1）物体M的重力大小；

（2）t1时刻杠杆A端所受拉力大小；

（3）物体N的密度。

8．（2022·四川遂宁·统考中考真题）小超与同学到某工地参观，看到工人操作电动机通过如图所示滑轮组将正方体石料从水池底竖直匀速吊起。他们通过调查得知：石料的边长为0.2m，密度为，石料上升时速度恒为0.4m/s，圆柱形水池的底面积为，动滑轮重为30N。请根据他们的调查数据求：（不计绳重和摩擦，，g取10N/kg）：

（1）石料露出水面前受到的浮力；

（2）石料的重力；

（3）石料露出水面前滑轮组的机械效率；

（4）石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间；并推导出该过程中电动机的输出功率P（单位：W）与时间t（单位：s）的函数关系式。

二、综合题

9．（2022·四川广元·统考中考真题）如图所示，水平实验台宽为l，边缘安装有压力传感器C、D，现将长为3l的一轻质杆平放在C、D上，其两端到C、D的距离相等，两端分别挂有质量均为m0的空容器A、B，实验中向A中装入一定质量的细沙，要使杆始终水平静止不动，可向B中注入一定质量的水。请分析：（水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg）

（1）已知m0=2kg，若小刚操作中，向B中注入水的体积为6L时，观察到传感器C示数恰好为零。

①求容器B中水的质量；(    )

②求容器A中细沙的质量。(    )

（2）若小明操作中，向A中装入细沙的质量为mA（mA>0），求杆始终水平静止不动时，B中注入水的质量范围（结果用mA、m0表示）。(    )

参考答案：

1．（1）3000N；（2）72km/h；（3）90km/h；（4）3×108J

【详解】解：（1）已知汽车甲的质量为1500kg，则汽车的重力

G=mg=1500kg×10N/kg=15000N

其运动过程中所受阻力大小恒为自身重力的0.2倍，汽车匀速运动，所受牵引力与阻力大小相等，即

F=f=0.2G=0.2×15000N=3000N

（2）根据

可得汽车甲在BC段行驶的速度

（3）汽车甲从A地行驶到C地的时间

汽车甲从A地行驶到C地的平均速度

（4）设甲、乙两车在B点相遇，则甲车行驶的时间

乙车行驶的时间

因为t甲<t乙，所以甲、乙两车在BC段相遇，甲、乙两车相遇时所用的时间为t，根据速度公式则有

(t-t甲)v2+vt=s

代入数据可得

解方程可得

乙两车的牵引力做功之和

W总=F×s=3000N×(60000m+40000m)=3×108J

答：（1）汽车甲运动过程中所受阻力为3000N；

（2）汽车甲在BC段行驶的速度v2的大小为72km/h；

（3）汽车甲从A地行驶到C地的平均速度v的大小为90km/h；

（4）甲、乙两车相遇时所用的时间t为2400s，甲、乙两车的牵引力做功之和为3×108J。

2．（1）216W；（2）97.22%；（3）4kg

【详解】解：（1）由图可知

绳子自由端移动的距离

拉力做的总功

工人拉力的功率为

（2）有用功为

滑轮组的机械效率

（3）不计绳重和摩擦

则动滑轮的重力

由知动滑轮的质量为

答：（1）工人拉力的功率为216W；

（2）滑轮组装置的机械效率为；

（3）滑轮组中动滑轮的质量为。

3．（1）；（2）0.57kg；（3）

【详解】解：（1）由题意可知，新能源电动车正常充电10min后，电动车获得的电能

（2）若电动车获得的电能由完全燃烧燃油来提供，则

由公式得，需要该燃油的质量为

（3）因为电动车将电能转换为机械能效率为60%，所以电动车获得的机械能为

又因为电动车在水平公路上匀速行驶，所以

由得

答：（1）电动车获得的电能为；

（2）若获得的电能由完全燃烧的燃油来提供，需要该燃油的质量为0.57kg；

（3）该车能行驶的路程为。

4．（1）；（2）

【详解】解：（1）小汽车通过相邻减速带的时间

由题意，小汽车通过全部减速带的时间

（2）小汽车下降的高度

小汽车重力

重力做功

答：（1）小汽车通过全部减速带的时间为30s ；

（2）重力做的功为1.8×106J。

5．（1）7×103J；（2）2.5×105Pa

【详解】解：（1）由题意可知，电梯对小杨的支持力F等于小杨的总重力G总，即

F=G总=700N

电梯上升的高度为h=10m，故由W=Fs可得，电梯对他的支持力做的功为

W=Fs=G总h=700N×10m=7×103J

（2）由受力分析可知，大米对手的压力F压大小等于大米的重力G大小，即

F压=G=mg=5kg×10N/kg=50N

由可得，手受到的压强为

答：（1）电梯对他的支持力做的功为7×103J；

（2）他的手受到的压强为2.5×105Pa。

6．（1）400N；（2）80%；（3）104Pa

【详解】解：（1）A浸没在水中时，排开水的体积为

V排=V=0.04m3

A浸没在水中时所受浮力为

F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.04m3=400N

（2）A的重力为

G=mg=1.5×103kg/m3×0.04m3×10N/kg=600N

A露出水面前，滑轮组的机械效率为

人对绳子的拉力为

人的重力为625N，人对地面的压力为

F压=G-F=625N-125N=500N

人对地面的压强强为

答：（1）A浸没在水中所受浮力为400N；

（2）A露出水面前，滑轮组的机械效率为80%；

（3）人对地面的压强为104Pa。

7．（1）60N；（2）30N；（3）1.5×103kg/m3

【详解】解：（1）由题意可知，物体M的密度为ρM=6×103kg/m3，物体M的体积为

VM=(0.1m)3=1×10-3m3

故由可得，物体M的质量为

mM=ρMVM=6×103kg/m3×1×10-3m3=6kg

故由G=mg可得，物体M的重力大小为

GM=mMg=6kg×10N/kg=60N

（2）由图乙可知，t1时刻物体M对压力传感器的压强为p=4000Pa，故由可得，物体M对压力传感器的压力为

F压=pSM=4000Pa×(0.1m)2=40N

因物体M对压力传感器的压力F压与压力传感器对物体M的支持力F支是一对相互作用力，大小相等，故可知压力传感器对物体M的支持力为

F支=F压=40N

对物体M受力分析可知，物体M受到向下的重力GM，向上的压力传感器的支持力F支和绳子的拉力F，物体M处于受力平衡状态，由力的平衡可得

GM=F支+F

解得B端绳子的拉力为

F=GM-F支=60N-40N=20N

杠杆在水平位置平衡时，由杠杆的平衡条件可得

F×OA=F×OB

解得t1时刻杠杆A端所受拉力大小为

（3）由图乙可知，随着时间的增加，水塔内的水逐渐减少，t1时刻开始，物体N开始露出水面，此时杠杆A端所受拉力逐渐增大，由杠杆的平衡条件可知，此时杠杆B端所受拉力也逐渐增大，则物体M对压力传感器的压力逐渐减小，故物体M对压力传感器的压强也逐渐减小，t2时刻，物体N恰好完全露出水面，此时水面位于物体N的下边缘，杠杆A端所受拉力最大，则此时杠杆B端所受拉力也最大，物体M对压力传感器的压强最小，为0，t3时刻，塔内水流完，此时物体M对压力传感器的压强仍为0，物体N完全露出水面时，此时杠杆A端所受拉力F′A等于物体N的重力GN，因此时物体M对压力传感器的压强为零，故可得此时杠杆B端所受拉力F′B等于物体M的重力GM，由杠杆的平衡条件可得

GN×OA=GM×OB

解得物体N的重力为

由（2）中可得，t1时刻杠杆A端所受拉力大小为FA=30N，由称重法可得，此时物体N所受浮力为

F浮=GN-F=90N-30N=60N

因此时物体N完全浸没在水中，故由F浮=ρ液gV排可得，物体N的体积为

故由可得，物体N的密度为

答：（1）物体M的重力大小为60N；

（2）t1时刻杠杆A端所受拉力大小为30N；

（3）物体N的密度为1.5×103kg/m3。

8．（1）80N；（2）200N；（3）80%；（4），(0≤t≤0.4s)

【详解】解：（1）石料的体积

V=(0.2m)3=0.008m3

石料露出水面前受到的浮力

F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=80N

（2）石料的重力

G=mg=ρgV=2.5×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=200N

（3）由图可知，绳子承重段数n=2，不计绳重和摩擦，绳子的拉力

石料露出水面前滑轮组的机械效率

（4）拉出水面后，水面下降的高度

石料上升的实际距离

石料从刚露出水面到完全露出水面的时间

石料经过t秒上升的高度

h1=vt=0.4t

石料的底面积

S石=0.2m×0.2m=0.04m2

水面下降的高度

露出水面的高度

h露=h1+h2=0.4t+0.1t=0.5t

此时排开水的体积

V′排=(L-h露)S石=(0.2-0.5t)×0.04m2=-0.02t+0.008

浮力

F′浮=ρ水gV′排=1×103×10×(0.008-0.02t)=-200t+80

自由端的拉力

自由端的速度

v绳=2v=2×0.4m/s=0.8m/s

电动机功率

综上

(0≤t≤0.4s)

答：（1）石料露出水面前受到的浮力是80N；

（2）石料的重力是200N；

（3）石料露出水面前滑轮组的机械效率是80%；

（4）石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间是0.4s；该过程中电动机的输出功率P（单位：W）与时间t（单位：s）的函数关系式是(0≤t≤0.4s)

9．     6kg     2kg     见解析

【详解】（1）[1]由题意可知，根据可知，容器B中水的质量为

m=ρV=1.0×103kg/m3×6×10-3m3=6kg

[2]当传感器C示数为零时，以D为支点，可得

（m沙+m0）g•2l=（m水+m0）g•l

即

（m沙+2kg）g•2l=（6kg+2kg）g•l

解得：m沙=2kg。

（2）[3]当传感器D示数为零时，mB有最小值，根据杠杆平衡条件可得

（mA+m0）gl=（mB+m0）g•2l

解得：mB=；

当传感器C示数为零时，mB有最大值，根据杠杆平衡条件可得

（mA+m0）g•2l=（mB+m0）gl

解得：mB=2mA+m0；

由题意可知，mA>0，所以当mA≤m0时，mB有最小值为0，最大值为2mA+m0；当mA>m0时，mB有最小值为，最大值为2mA+m0；

即当mA≤m0时，0≤mB≤2mA+m0；当mA＜m0时，≤mB≤2mA+m0。