2024年中考物理专题训练——功和功率的综合计算（含答案）

这是一份2024年中考物理专题训练——功和功率的综合计算（含答案），共17页。
（2）佳琪骑行时，单车轮胎对地面的压强；
（3）佳琪上学这段路，她要做的功和做功的平均功率。
2．某品牌无人驾驶汽车在一段平直的公路上匀速行驶6.9km，用时345s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧，通过计算可知：
（1）消耗的燃油完全燃烧放出的热量是多少J？
（2）汽车牵引力做功的功率是多大？
（3）汽车发动机的效率是多大？
3．随着人们生活水平的不断提高，自驾游已经成为人们最喜爱的旅行方式之一，玲玲家上个周末驾驶自家轿车从长沙市区到浏阳大围山景区，若该车以72km/h匀速行驶了2小时20分钟到达大围山景区。求：
(1)玲玲家到大围山景区的路程是多少km？
(2)若该车的发动机输出功率恒定为80kW，轿车匀速行驶过程中所受的阻力；
(3)玲玲质量为52kg，当她登上离地面高度约为1300米的山顶时，玲玲克服重力做的功。
4．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。氢气和汽油的热值分别取、。小华驾驶使用上述发动机的轿车沿平直公路从甲地至乙地，两地相距250km，出发时油箱内汽油的质量为8kg。设氢气和汽油在汽缸内均完全燃烧，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，如图所示。
阶段一：轿车使用氢燃料从甲地出发，以25m/s的速度匀速行驶1h到达丙地，此过程中轿车牵引力的功率为20kW，消耗了0.8kg氢气。
阶段二：从丙地开始，由于氢气不足，小华切换汽油为燃料，轿车仍以25m/s的速度匀速行驶，此过程中发动机的效率为30%。
（1）求轿车行驶过程中受到的阻力；
（2）在使用氢燃料的情况下，求轿车发动机的效率；
（3）请通过计算说明小华最终能否到达乙地。
5．如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，物体A重360N，动滑轮重40N，绳重和摩擦不计，某同学用力F竖直向下拉动绳子，使物体A在5s内匀速上升了1m，此过程中。求：
（1）拉力F的大小；
（2）拉力F做功的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
6．如图是小明家购买的电动自行车，整车质量为m。小明爸爸以速度v匀速骑行路程为s的过程中，受到的阻力恒为总重力的K倍，电动机两端的电压恒为U，通过的电流为I。小明爸爸的质量为M，g为已知。求本次骑行过程中：
（1）骑行所用的时间t；
（2）电动机的功率P；
（3）电动自行车的牵引力做功和机械效率。（以上答案均用题目给的已知物理量字母表示）
7．如图所示为一款新型无人驾驶电动汽车，在某次性能测试中，汽车沿平直的公路匀速行驶，行驶过程中汽车受到的阻力为1500N，在180s的测试时间内汽车匀速行驶了1800m。求：
（1）汽车受到的牵引力；
（2）此过程中汽车牵引力所做的功；
（3）牵引力做功的功率。
8．如图所示，2020年11月中国国际高新技术成果交易会上一款送餐服务机器人在展区内不停地“巡游”引起观展市民的注意。某次送餐时，机器人和餐品的总重力为480N，其以0.5m/s的速度沿水平方向匀速直线运动1min，整个过程中机器人受到的阻力是其总重力的0.05倍。求此过程中（g=10N/kg）：
（1）机器人通过的距离；
（2）机器人牵引力做的功；
（3）机器人克服阻力做功的功率。
9．我国首款大型水陆两栖飞机如图所示，该飞机蓄满水后总质量60吨，为检测飞机性能， 先后进行了模拟灭火和水面滑行测试。在灭火测试中：飞机盘悬在火场上方200m处，将所蓄水分次投下，每次投水200kg，用时20s到达地面。在水面滑行测试中：飞机在水平面上以10m/s的速度沿直线匀速滑行了60s，若飞机发动机牵引力的总功率始终保持2.5×106W。（ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）求：
（1）飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积；
（2）每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率；
（3）飞机在水面沿直线匀速滑行时，飞机所受的牵引力。
10．十一黄金周小芳同学一家驾车沿高速公路到某地旅游，路程为360km，所用时间为10h。假设轿车是匀速行驶，且受到的阻力为500N，用了20kg汽油。汽油的热值为4.6×107J/kg。求：
（1）汽车牵引力做功是多少？
（2）汽车发动机的功率是多少？
（3）汽油机的效率是多少？
11．如图所示的滑轮组，用200N的拉力在10s内将重为450N的重物匀速提高2m，不计绳重和滑轮组的摩擦。 求
（1）此过程中人通过滑轮组所做的有用功是多少？
（2）克服重力做功的功率是多少？
（3）滑轮组的机械效率是多少？
12．最近几年我国大力发展新能源汽车。一辆质量为1.68t的氢燃料新能源汽车行驶在一段斜坡路上，从坡底以18km/h的速度匀速行驶2min到达高为100m的坡顶，行驶过程中汽车的输出功率保持56kW不变。求：（g取10N/kg，氢的热值为平）
（1）汽车的牵引力是多大？
（2）斜坡的机械效率是多大？
（3）若汽车发动机的热机效率为50%，则全程共消耗多少克氢燃料？
13．2019年10月1日，中国自主研制的新一代隐身战斗机歼﹣20在天安门广场上方翱翔，接受全国人民和习近平主席的检阅，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，歼﹣20的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出发机获得向前的推力。若歼﹣20在高空中飞行时在恒定的水平推力F作用下，以720km/h的速度沿水平方向匀速航行1h，需要燃烧航空煤油6000kg。已知飞机发动提供的机械功率是3.2×107W，航空煤油的热值为4×107J/kg，试求在这1h内：
（1）航空煤油完全燃烧放出的热量；
（2）发动机获得水平推力F；
（3）该飞机发动机的热机效率。
14．如图所示，某四冲程汽机活塞面积为5×10-3 m2，汽油燃烧产生的高温高压气体对活塞的压强为8×105 Pa该汽油机正工作10 min消耗13 g汽油，所做的功为1.8×105 J（汽油热值为q＝4.0×107 J/kg）
（1）高温高压气体对活塞产生的压力多大？
（2）该汽油机的功率是多少？
（3）该汽油机的效率是多少？
15．炎热的夏天，王爷爷驾着一辆功率为120kW的小轿车，带着家人前往井冈山避暑，在一段平直的高速公路上，以90km/h的速度匀速行驶，求：
（1）5min内行驶的路程；
（2）5min内牵引力做的功；
（3）这段路程中小车受到的阻力。
16．一列质量为1×103t的火车，以180km/h的速度在平直轨道上匀速行驶，整列火车受到的阻力是8×103N。求：
（1）火车的牵引力；
（2）火车行驶1min时间内，机车牵引力所做的功；
（3）牵引力的功率。
17．某型号汽车发动机的额定功率为4×104W，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1000N。在额定功率下，当汽车匀速行驶时，求：
（l）发动机所提供的牵引力大小；
（2）行驶速度的大小；
（3）行驶5min牵引力所做的功。
18．电动汽车以节能、环保的优势很快成为城市公交的重要选择，图示为某城市公交电动汽车，某次在运载游客时，以的速度匀速行驶了，功率恒定为。
（1）电动公交汽车行驶过程中受到的阻力是多大?
（2）牵引力做了多少功?
（3）由于途中遇一段上坡路，需要获得的牵引力，在不改变功率的情况下，通过计算说明，应怎样驾驶汽车?
参考答案：
1．（1）2.5m/s；（2）3×105Pa；（3）10800J，30W
【详解】解：（1）由题意可知，她骑行的时间为
t＝6min＝360s
骑行的距离为s=900m，故她骑车上学的平均速度为
（2）由受力分析可知，骑行时单车对地面的压力为
F＝G＝（m人+m车）g＝（50kg+10kg）×10N/kg＝600N
故单车轮胎对地面的压强为
（3）由题意可知，行驶时的阻力为
f＝0.02G＝0.02×600N＝12N
故骑行做的功为
W＝fs＝12N×900m＝10800J
故做功的功率为
答：（1）佳琪骑车上学的平均速度为2.5m/s；
（2）佳琪骑行时，单车轮胎对地面的压强3×105Pa；
（3）要做的功是10800J，做功的平均功率30W。
2．（1）；（2）；（3）20%
【详解】解：（1）燃油完全燃烧放出的热量
（2）汽车牵引力做功
汽车牵引力做功的功率
（3）汽车发动机的效率
答：（1）消耗的燃油完全燃烧放出的热量是；
（2）汽车牵引力做功的功率是；
（3）汽车发动机的效率是20%。
3．(1)168km；(2)4000N；(3)6.76×105J
【详解】解：(1)行驶时间
玲玲家到大围山景区的路程
(2)汽车的功率
P=80kW=80000W
速度
v=72km/h=20m/s
根据可知牵引力
由于车匀速行驶，车受到的阻力等于牵引力，即轿车匀速行驶过程中所受的阻力
f=F=4000N
(3)玲玲的重力
G=mg=52kg×10N/kg=520N
玲玲克服重力做的功
W=Gh=520N×1300m=6.76×105J
答：(1)玲玲家到大围山景区的路程是168km；
(2)若该车的发动机输出功率恒定为80kW，轿车匀速行驶过程中所受的阻力是4000N；
(3)玲玲质量为52kg，当她登上离地面高度约为1300米的山顶时，玲玲克服重力做的功是6.76×105J。
4．（1）800N；（2）；（3）不能
【详解】解：（1）轿车使用氢燃料从甲地匀速行驶到达丙地，轿车牵引力的功率为20kW，轿车的速度25m/s，轿车行驶过程中受到的阻力与牵引力为平衡力，由
得轿车行驶过程中受到的阻力
（2）使用氢燃料，轿车发动机做功
W有=Pt=20×103W×3600s=7.2×107J
氢燃烧放出的热量
Q放1=m氢q=0.8kg×1.5×108J/kg=1.2×108J
轿车发动机的效率
（3）轿车从甲地到丙地通过的路程
则从丙地到乙地的距离为
s2=250km-90km=160km
设油箱内汽油的质量能使轿车行驶的路程为s，由
得
所以小华最终不到达乙地。
答：（1）轿车行驶过程中受到的阻力为800N；
（2）在使用氢燃料的情况下，轿车发动机的效率是；
（3）小华最终不能到达乙地。
5．（1）200N；（2）80W；（3）90%
【详解】解：（1）由图可知，绳子承担重物的段数n为2，不计绳重和摩擦，则拉力F的大小
（2）物体A在5s内匀速上升了1m，则拉力F作用下的绳子自由端移动距离
拉力F做功
则拉力F做功的功率
（3）物体A克服重力做的有用功
则滑轮组的机械效率
答：（1）拉力F的大小是200N；
（2）拉力F做功的功率是80W；
（3）滑轮组的机械效率是90%。
6．（1）；（2）UI；（3）K (m+M)gs，
【详解】解：（1）骑行所用的时间
（2）电动机的功率
P=UI
（3）因为匀速，所以牵引力等于阻力为
F=f=KG=K (mg+Mg)=K (m+M)g
牵引力做功
W=Fs= K (m+M)gs
电流做功
W1=Pt=
机械效率
答：（1）骑行所用的时间；
（2）电动机的功率K (m+M)gv；
（3）电动自行车的牵引力做功K (mg+Mg)s，机械效率。
7．（1）1500N；（2）；（3）
【详解】解：（1）汽车沿平直的公路匀速行驶，行驶过程中汽车受到牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等、方向相反，故汽车受到的牵引力为1500N。
（2）此过程中汽车牵引力所做的功
（3）牵引力做功的功率
答：（1）汽车受到的牵引力为1500N；
（2）此过程中汽车牵引力所做的功为；
（3）牵引力做功的功率为。
8．（1）30m；（2）720J；（3）12W
【详解】解：（1）机器人匀速直线运动的时间
t=1min=60s
由可得机器人通过的距离
（2）机器人做匀速直线运动，受到的牵引力与阻力是一对大小相等的平衡力。由题意有
则机器人牵引力做的功
（3）因为机器人做匀速直线运动，则机器人克服阻力做功的功率
答：（1）机器人通过的距离是30m；
（2）机器人牵引力做的功是720J；
（3）机器人克服阻力做功的功率是12W。
9．（1）60m3；（2）2×104W；（3）2.5×105N
【详解】解：（1）飞机蓄满水后总质量
m=60t=6×104kg
因为飞机蓄满水静止在水面上时，处于漂浮状态，受到的浮力等于自身总重力，即
根据可得飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积
（2）根据G=mg以及W=Fs可得每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率
（3）根据可得飞机在水面沿直线匀速滑行时所受的牵引力
答：（1）飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积是60m3；
（2）每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率是2×104W；
（3）飞机在水面沿直线匀速滑行时，飞机所受的牵引力是2.5×105N。
10．（1）1.8×108J；（2）5×103W；（3）19.6%
【详解】解：（1）轿车匀速行驶时，牵引力等于受到的阻力，轿车牵引力做的功
（2）汽车行驶时间
汽车发动机的功率
（3）汽油完全燃烧放出的热量
汽油机的效率
答：（1）汽车牵引力做功是1.8×108J；
（2）汽车发动机的功率是5×103W；
（3）汽油机的效率是19.6%。
11．（1）900J；（2）90W；（3）75%
【详解】解：（1）此过程中人通过滑轮组所做的有用功是
W有=Gh=450N×2m=900J
（2）克服重力做的功即有用功，克服重力做功的功率的是
（3）绳子的有效段数为3，绳子自由端移动的距离
滑轮组的机械效率是
答：（1）此过程中人通过滑轮组所做的有用功是900J；
（2）克服重力做功的功率是；
（3）滑轮组的机械效率是75%。
12．（1）11200N；（2）25%；（3）96克
【详解】（1）由
知道，汽车的牵引力是
（2）上坡过程牵引力做的总功
此过程做的有用功
斜坡的机械效率是
（3）若汽车发动机的热机效率为50%，则氢燃料燃烧释放的能量
由知道，全程共消耗氢燃料的质量
答：（1）汽车的牵引力是11200N；
（2）斜坡的机械效率是25%；
（3）若汽车发动机的热机效率为50%，则全程共消耗96克氢燃料。
13．（1）2.4×1011J；（2）1.6×105 N；（3）48%
【详解】解：（1）煤油完全燃烧放出的热量为
Q放＝qm＝4×107J/kg×6000kg＝2.4×1011J
（2）该飞机水平匀速飞行的速度
v＝720km/h＝200m/s
由
P＝=Fv
得，发动机获得的水平推力为
F＝＝1.6×105 N
（3）该飞机沿水平方向匀速航行1h，则发动机做的功为
W＝Pt＝3.2×107 W×3600s＝1.152×1011J
发动机的热机效率为
η＝×100%＝48%
答：（1）航空煤油完全燃烧放出的热量是2.4×1011J；
（2）发动机获得水平推力F是1.6×105 N；
（3）该飞机发动机的热机效率是48%。
14．（1）4×103 N；（2）300 W；（3）35 %
【详解】解：（1）高温高压气体对活塞产生的压力
（2）该汽油机的功率是
（3）该汽油机的效率是
答：（1）高温高压气体对活塞产生的压力;
（2）该汽油机的功率是300W；
（3）该汽油机的效率是。
15．（1）7.5km；（2）3.6×107J；（3）4800N
【详解】解：（1）由题意可知，车的行驶速度为v=90km/h，故5min 内行驶的路程为
（2）因小轿车的功率为
P=120kW=1.2105W
故5min内牵引力做的功为
（3）由题意可知，小轿车的速度为
v=90km/h=25m/s
故由P=Fv可得，小车的牵引力为
又因小轿车匀速直线行驶，处于受力平衡状态，故这段路程中小车受到的阻力f等于小车的牵引力F，即
f=F=4800N
答：（1）5min 内行驶的路程为7.5km；
（2）5min内牵引力做的功为3.6107J；
（3）这段路程中小车受到的阻力为4800N。
16．（1）8×103N；（2）2.4×107J；（3）4×105W
【详解】（1）由于火车在平直轨道上匀速行驶，所以，水平方向的阻力和牵引力是一对平衡力，即
F牵=f=8×103N
（2）根据题意知道，火车速度
v=180km/h=50m/s
火车在水平方向移动的距离
s=vt=50m/s×60s=3×103m
机车牵引力做的功为
W牵=F牵s=8×103N×3×103m=2.4×107J
（3）牵引力的功率为
答：（1）火车的牵引力为8×103N；
（2）火车行驶1min时间内，机车牵引力所做的功为2.4×107J；
（3）牵引力的功率为4×105W。
17．（1）1000N；（2）40m/s；（3）1.2×107J
【详解】解：（1）因汽车在水平路面上匀速行驶时处于平衡状态，发动机所提供的牵引力和受到的阻力是一对平衡力，所以，发动机所提供的牵引力
F=f=1000N
（2）由
可得，汽车行驶的速度
（3）行驶5min牵引力所做的功
W=Pt=4×104W×5×60s=1.2×107J
答：（l）发动机所提供的牵引力大小是1000N；
（2）行驶速度的大小是40m/s；
（3）行驶5min牵引力所做的功1.2×107J。
18．(1)1.8×103N；(2)9×105J ；(3)减小速度，增大牵引力
【详解】解：（1）汽车的速度和功率
v=36km/h=10m/s，P=18kW=1.8×104W
根据公式P=Fv可得牵引力为
F==1.8×103N
（2）汽车行驶的路程
s=0.5km=500m
牵引力做的功
W=Fs=1.8×103N×500m=9×105J
（3）功率恒定，F’=3600N，根据公式P=Fv可知
v==5m/s
因此，减小速度，才能增大牵引力，当速度减为5m/s时，牵引力就会变成3600N。
答：（1）电动公交汽车行驶过程中受到的阻力是1800N；
（2）牵引力做功9×105J；
（3）在不改变功率的情况下，应减小速度从而增大牵引力。