資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
力學計算——功率、功、效率大題計算
1、為緩解城市交通擁堵，嘉興市區建設有軌電車交通系統。
（1）電車運行前須進行滿載測試，為確保安全，測試時用沙袋來模仿代替人，如圖。某次測試，車廂內放了30袋沙，每袋體積為0.5米3。這相當于車廂內坐了質量為60千克的人多少個？（沙堆積后的密度ρ取1.6×103千克/米3）
（2）1號線從嘉興南站首發，終點站為嘉興火車站。某同學乘車從南站出發到嘉興一中上學，途經6站，總路程約為8千米，途經各站共停留6分鐘，電車行駛時的平均時速為40千米時，若該同學打算7∶00前到校，那么他應該乘最遲幾點前從南站出發的車？
（3）電車設計的最高速度為72千米/時，若電車總質量為80噸，行駛時受到的阻力為自重的0.05倍，那么，當車輛以最高速度運行時，功率為多少瓦？（g取10牛/千克）
【答案】（1）400人 （2）6∶42 （3）8×105W
【解析】（1）沙袋的總質量
這相當于車廂內坐了質量為60千克的人的人數
（2）電車不停留的時間
總時間
該同學打算7∶00前到校，那么他所乘車的最遲出發的時間
（3）電車設計的最高速度為
電車運行時受到的阻力因電車勻速行駛時，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，所以，電車的牽引力
電車以最高速度空載勻速運行時牽引力的功率。
2、在“碳中和、碳達峰”理念下，電動汽車越來越受人們的歡迎。下表是某品牌電動汽車部分參數：
整車質量 2t
充電一次最大行駛里程 600km
最大載重量 400kg
每個車輪與地面接觸面積 100cm2
（1）空車停在路上對路面的壓強是多少？
（2）在最大載重時，該電動汽車在平直公路上以72km/h的速度勻速行駛2分鐘，此時阻力為車重的0.1倍，求牽引力所作的功；
（3）若勻速行駛時汽車所受阻力與速度的關系為f=kv2，當汽車分別以100km/h和60km/h的速度在平直路面勻速行駛時，其牽引功率之比為。
【答案】（1） 5×105Pa （2）5.76×106J （3）125∶27
【解析】（1）汽車對地面的壓力F=G=mg=2000kg×10N/kg=20000N
汽車與地面的接觸面積S=4×100cm2=400cm2=0.04m2
則汽車對地面的壓強
（2）汽車受到的牽引力F=f=0.1G總=0.1×（2000kg+400kg）×10N/kg=2400N
汽車經過的路程s=vt=20m/s×120s=2400m
則牽引力做的功W=Fs=2400N×2400m=5.76×106J
（3）勻速行駛時汽車所受牽引力等于阻力，由
則牽引功率之比。
3、為減少汽車尾氣排放造成大氣污染的加劇，新能源汽車正逐漸成為汽車行業的焦點。插電式混動汽車是常見的一種新能源汽車，行駛動力可由電動機或燃油發動機單獨提供，也可以由二者同時提供。前不久，小科家新買了一輛新能源汽車，好奇的小科查看了該汽車的說明書，發現了如下表列出的部分有關數據：
整車質量/kg 燃油發動機額定功率/kW 輪胎與地面總接觸面積/cm2 燃油標號
1200 90 2000 95號
結合以上數據分析并計算：
（1）當電池電量充足時，該汽車行駛時通過電池使電動機轉動，從而驅動汽車行駛。此過程中電能轉化為 能；
（2）計算該小汽車靜止在水平地面上時，對地面的壓強為多大？
（3）若該小汽車使用燃油發動機單獨提供動力，在平直高速路上以額定功率勻速運動的速度是108km/h，計算該車行駛10km燃油發動機牽引力所做的功為多大？
【答案】（1）機械能 （2）6×104Pa （3）3×107J
【解析】（1）汽車行駛時消耗電能而運動，即將電能轉化為機械能。
（2）該小汽車靜止在水平地面上時，對地面的壓力為
對地面的壓強為
（3）燃油發動機單獨提供的牽引力為
該車行駛10km燃油發動機牽引力所做的功為。
4、傳統的公共充電樁充電電流在32A到80A之間。充電電流小會使充電速度過慢，用戶等待時間長。日前，華為數字能源助力打造的全液冷超級充電樁正式上線，最大充電電壓為1000V，對應的最大充電功率是600kW。該產品具有充電快、噪音低、壽命長的特點，用“遙遙領先”的技術為國家環保減排事業再立新功。（“全液冷系統”是一種密閉式液冷系統，通過冷板和風液換熱器兩種高效換熱部件將產生的熱量通過液體帶出機體）請結合以上信息。
（1）該充電樁最大充電電流是多少？
（2）新款比亞迪唐純電車搭配有108kW h容量的磷酸鐵鋰電池，若使用最大功率給該車充電，讓電池的電量從25%充到100%，理論上需要多少分鐘？
（3）傳統充電樁沒有冷卻系統，為什么華為超級充電樁需要用“全液冷系統”？
【答案】（1）600A （2）8.1min （3）與傳統充電樁相比，華為超級充電樁的電流大，當電阻和通電時間相同，根據焦耳定律可知，華為超級充電樁通電時產生的熱量多，所以華為超級充電樁需要用“全液冷系統”來降溫。
【解析】（1）由P＝UI可知，該充電樁最大充電電流
（2）電池充滿電消耗的電能W＝（100%﹣25%）W電＝75%×108kW h＝81kW h
由可知，需要的時間
（3）與傳統充電樁相比，華為超級充電樁的電流大，根據焦耳定律可知，所以華為超級充電樁需要用“全液冷系統”來降溫。
答：（1）該充電樁最大充電電流是600A；
（2）若使用最大功率給該車充電，讓電池的電量從25%充到100%；
（3）與傳統充電樁相比，華為超級充電樁的電流大，根據焦耳定律可知，所以華為超級充電樁需要用“全液冷系統”來降溫。
5、圖是家用的手持“吸拖一體機”，它集合了吸塵器、拖把的優點，可實現隨手吸塵和去除污漬，其相關數據如表所示。
項目 參數
充電電壓/V 220
充電電流/A 0.5
充滿電的時間/h 4
整機使用功率/W 220
續航時長/min 48
（1）消耗的電能主要轉化為 能；
（2）若將手持“吸拖一體機”的蓄電池充滿電，需要消耗電能多少千瓦時？
（3）已知該機使用時電能的轉化效率為20~30%，請計算判斷實際續航時間能不能達到48min？
【答案】（1）機械能 （2）0.44kW h （3）見解析
【解析】（1）吸塵器工作時，消耗電能后運動，即將電能轉化為機械能。
（2）充滿電，需要消耗電能
（3）轉化后可以使用的最少電能則
續航時間為，達不到48min。
6、快捷酒店常用智能機器人為旅客送遞物品。如圖是一款質量為80kg的智能機器人。工作時，該機器人在地面上勻速直線移動的速度為1m/s，所受阻力是機器人重力的0.05倍。求：
（1）機器人所受重力；
（2）機器人在水平地面上勻速直線移動時的牽引力；
（3）機器人在水平地面上勻速直線移動30s，此過程中牽引力做功的功率。
【答案】（1）800N （2）40N （3）40W
【解析】（1）機器人的重力
（2）機器人在水平地面受到的阻力機器人勻速直線運動時，機器人的牽引力和阻力是一對平衡力，大小相等，即
（3）此過程中牽引力做的功
此過程中牽引力做功的功率。
7、某汽車空載靜止時對水平地面的壓強為3.5×105Pa，輪胎與地面總接觸面積為0.04m2.當汽車以20m/s的速度勻速直線行駛時，發動機的輸出功率為 20kW。求：
（1）汽車空載時的質量；
（2）當汽車以20m/s的速度勻速直線行駛時所受的阻力；
（3）當汽車以20m/s的速度勻速直線行駛時油耗為10L/100km， 則該汽車發動機的效率。（汽油熱值：（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，汽車空載靜止時對水平地面的壓力為
則汽車的重力為
由G=mg知道，汽車空載時的質量為
（2）當汽車以20m/s的速度沿直線勻速行駛時，處于平衡狀態，所受阻力和牽引力大小相等，由于
汽車所受阻力
（3）當汽車以20m/s的速度勻速直線行駛時油耗為10L/100km，則當汽車以20m/s的速度沿直線勻速行駛100km時，牽引力做功為
由知道，10L汽油的質量為
汽油完全燃燒放出的熱量為
該汽車發動機的效率為。
8、我國新能源汽車年產銷售全球占比已超過。國產某品牌新能源汽車的部分信息如下：
制造年月：2022年02月 驅動電機型號：××7005BEV1 電池容量： 車身尺寸：長寬高：4840/1950/1560（mm） 續航版本：300公里四驅性能版 交流充電樁功率：7千瓦 車身質量： 軸距：
（1）若該汽車停在水平地面時，每個輪胎與地面的接觸面積為，則汽車對地面的壓強為多少？
（2）該車某次行駛時平均車速為，用時10分鐘，則汽車行駛了多少距離？
（3）若該汽車的電量顯示為，假設交流充電樁充電功率為7千瓦不變，則該車充滿電需要多少時間？
【答案】（1）120000Pa （2）6km （3）3.6h
【解析】（1）車身質量m= 2400kg，汽車對水平地面的壓力F為
每個輪胎與地面的接觸面積為，4個輪胎，故受力面積S為
汽車對地面的壓強為
（2）該車行駛時間為，故汽車行駛的距離為
（3）已知電池容量為，汽車的電量顯示為，交流充電樁充電功率為7千瓦不變，該車充滿電需要的時間為
答：（1）汽車對地面的壓強為120000Pa；
（2）汽車行駛了6km；
（3）該車充滿電需要3.6h。
9、我國“華為”公司是當今世界通訊領域的龍頭企業，華為“Mate60pro”不僅采用超大容量電池，并且采用“超級快充”技術，不到10分鐘可把電池電量充達一半以上，極大方便了人們的使用。該電池的部分參數如表甲所示，小科家有一個標有“66瓦”字樣的超級快速充電器，他認為充電過程功率應該不是保持全程66瓦，他測量出充電過程中充電器輸出的電流和電壓，并繪制圖像如圖乙所示。
電池名稱 鋰電子電池
電壓 3.7伏
容量 5000毫安·時
完成下列問題：
（1）該手機電池充滿電時儲存的電能為多少？
（2）利用測量得出的數據，通過計算來證明小科的猜測是否正確；
（3）該手機充電器還支持“5V ；4.5A”“4.5V； 5A”這兩種輸出規格，選用的充電線一樣，則在充電的過程中哪種充電器的充電效率會更高？從能量轉化的角度分析。
【答案】（1）；（2）充電過程功率不是保持全程66W；（3）選擇規格為“5V ；4.5A”的充電器的充電效率會更高
【解析】（1）該手機電池充滿電時儲存的電能
（2）充電器的5~10秒功率
或充電器的10~20秒功率所以充電過程功率不是保持全程66W。
（3）選擇規格為“5V ；4.5A”的充電器的充電效率會更高；因為“輸出5V 4.5A”的充電器的充電電流更小，根據焦耳定律公式可知，當電阻和通電時間相同時，電流越小產生的熱量越小，充電過程中的能量損耗更少，所以充電效率會更高。
答：（1）該手機電池充滿電時儲存的電能為6.66×104J；
（2）見解析；
（3）見解析。
10、如圖是一款國產純電雙人智能飛行器，該款飛行器配備高清攝像頭采用自動駕駛模式，精準航行。請完成下列問題：
（1）地表景物通過飛行器攝像頭所成像的性質是倒立、縮小的 像；
（2）該飛行器水平飛行2千米用時3分20秒，飛行器的平均速度為多少？
（3）總質量為760 kg的飛行器以恒定速度豎直升高100米用時19秒，求此過程中飛行器克服重力做功的功率大小？
【答案】（1）實 （2）10m/s （3）
【解析】（1）攝像頭是利用凸透鏡成倒立、縮小實像的原理制成的。
（2）根據題意知道，飛行距離
飛行時間
由知道，飛行器的平均速度為
（3）此過程中飛行器克服重力做功
此過程中飛行器克服重力做功的功率。
11、如圖甲為某品牌打樁機，其內部部分構造如圖乙所示。打樁機啟動時先用起重機把大鐵塊吊起來，鐵塊底部有一個圓形空間（氣缸），下面是一個活塞，當鐵塊被提起時，氣缸內充滿空氣，釋放鐵塊自由落下，氣缸內的空氣被壓縮，溫度升高至300℃左右。恰在此時，由高壓泵噴入燃料，燃料會劇烈燃燒，把大鐵塊重新推到最高點，此時氣缸內的廢氣會自動釋放，新鮮空氣重新填充到氣缸內。大鐵塊在重力的作用下重新落下，如此循環往復。
燃料 著火點 熱值
乙醇（70%） 363℃ 焦/升
汽油 280℃ 焦/升
航空煤油 256℃ 焦/升
柴油 210℃ 焦/升
請用所學相關科學知識及以上資料信息完成下列問題：
（1）大鐵塊下降時，缸內的空氣被壓縮，此過程中。
①大鐵塊的重力勢能轉化為樁的動能和缸內氣體的______能；
②這個過程類似于燃油發動機的______
A．吸氣沖程　　B．壓縮沖程　　C．做功沖程　　D．排氣沖程
（2）噴入高壓氣缸內的燃料通常會選用柴油，理由是：______；
（3）若鐵塊下落時打在活塞上的壓力為，活塞上表面面積為0.04m2，求此時鐵塊對活塞的壓強；
（4）若打樁機每天消耗柴油200升，計算它們完全燃燒時產生的能量是多少焦？
【答案】（1）內 B （2）柴油的著火點較低 （3） （4）
【解析】（1）大鐵塊下降時，缸內的空氣被壓縮，溫度升高，此過程中，大鐵塊的重力勢能轉化為樁的動能和缸內氣體的內能。大鐵塊下降時，缸內的空氣被壓縮，溫度升高，相當于燃油發動機的壓縮沖程，故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。
（2）氣缸內的空氣被壓縮，溫度升高至300℃左右，由表格數據知道，柴油的著火點較低，易于點燃。
（3）由 知道，此時鐵塊對活塞的壓強
（4）由知道，柴油燃燒時產生的能量是
。
12、電動汽車以其環保的優勢逐漸進入大眾生活，已知某品牌電動汽車的部分參數如下：
空車質量 2000千克
最大承載 400千克
車輪與地面接觸總面積 0.04米2
（1）空車停在水平路面上對路面的壓強是多少帕？
（2）在最大載重時，該電動汽車在平直公路上以90千米/時的速度勻速行駛1小時，其阻力為車總重的0.1倍，求牽引力所做的功。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）空車停在水平路面上對路面的壓強
（2）最大載重時，電動汽車的總重力
電動汽車在平直公路上以90千米/時的速度勻速行駛1小時，行駛路程電動汽車在平直公路上勻速行駛時，受到的牽引力等于阻力，阻力為車總重的0.1倍，則電動汽車受到的牽引力
牽引力所做的功。
答：（1）空車停在水平路面上對路面的壓強是5×105Pa；
（2）牽引力所做的功為2.16×108J。
13、4月25日，神舟十八號載人飛船順利發射升空，自新中國成立以來，喜事連連。如表是中國首個空間站核心艙“天和”號搭載“長征”五號B運載火箭成功發射時相關數據，請回答下列問題。
名稱 長征五號B遙二運載火箭 名稱 天和核心艙
總長 53.7米 全長 166米
起飛重量 837.5噸 最大直徑 4.2米
運載能力 大于22噸 質量 22.5噸
（1）對于火箭上升的“升力”來源，下列說法正確的是__________；
A.火箭上升的“升力”來自于地面對火箭的作用力
B.火箭上升的“升力”來自于空氣對火箭的作用力
C.火箭上升的“升力“來自于火箭向下噴出的高溫氣體對火箭的作用力
（2）起飛前，火箭搭載天和核心艙安靜的矗立在發射塔內，假設火箭底部發射塔的總接觸面積為0.5m2，則其對發射塔的壓強為多大？
（3）已知天河號核心艙發射時最大速度為8600m/s，若以該速度豎直向上勻速行駛（不計空氣阻力），火箭對核心艙做功的功率多大？
【答案】 （1） C （2）火箭對發射塔的壓強為1.72×107Pa （3）火箭對核心艙做功的功率為1.935×109W
【解析】（1）火箭發射時向下噴出高溫高壓的燃氣，給燃氣施加一個向下的力，燃氣對火箭施加一個向上的推力，故C符合題意，AB不符合題意。故選C。
（2）火箭對發射塔壓力等于自身重力，即
火箭對發射塔的壓強為
（3）天河號核心艙發射時最大速度為8600m/s，若以該速度豎直向上勻速行駛受到的推力等于自身重力，火箭對核心艙做功的功率
。
14、電動自行車以其快捷，輕便、經濟的特點備受消費者青睞。如圖所示是國標某兩輪電動自行車的剎車車把，是由剎車線，剎車閘和支點構成的一個杠桿，如表所示為該電動自行車的主要技術參數表。
蓄電池 額定功率
整車質量 最高車速
載重量 正常胎壓
（1）剎車時，若在剎車閘處施加一個如圖所示的力F，此時構成一個 （選填“省力”“費力”或“等臂”）杠桿；
（2）車把表層上有許多花紋，是為了通過 來增大摩擦；
（3）計算下列問題：
①若騎車的人重，行駛時兩輪胎與地面總接觸面積為，那么車對地面的壓強為多大？
②蓄電池可以貯存多少電能？
③電動自行車充滿電，在某平直路段上以額定功率最高車速勻速行駛，能行駛多少路程？
【答案】（1）省力 （2）增大接觸面的粗糙程度 （3）6×104Pa，1.728×106J，30km
【解析】（1）在剎車閘處施加一個如圖所示的力F，此時動力臂大于阻力臂，根據杠桿的平衡條件可知為省力杠桿。
（2）車把表層上有許多花紋，是通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力。
（3）車對地面的壓力為
車對地面的壓強為
蓄電池貯存的電能為
已知額定功率P=320W，則行駛時間為
能行駛的路程為。
15、如圖是一款爬繩機，這款爬繩機可以不消耗人的體能，輕松攀爬、下降，可用于消防救援、礦井救援及橋梁檢測維修等等。爬繩機的質量為10kg，靜止在水平地面上時與地面的接觸面積為0.1m2。在某次爬升中，將一個質量為70kg的工人從地面勻速提升12m高，用時1min。求：
（1）爬繩機上升的速度為多少m/s？
（2）爬繩機靜止在水平地面上時，對地面的壓強大小；
（3）爬繩機對工人做功的功率大小。
【答案】（1） （2） （3）140W
【解析】（1）爬繩機上升高度h=12m，用時
爬繩機上升的速度
（2）爬繩機靜止在水平地面上時，對地面的壓力
靜止在水平地面上時與地面的接觸面積為0.1m2，則對地面的壓強
（3）爬繩機對工人的作用力由于工人與爬繩機相對靜止，故爬升的速度相同，所以爬繩機對工人做功的功率
。
16、圖為某公司發布的一款電動飛行汽車。該飛行汽車整體質量為680千克，采用四旋翼垂直起降，最大飛行高度可達1000米。
（1）該飛行汽車與大小相近的普通汽車相比，質量小得多。則制作車身的材料應該具備
的特點。
（2）該飛行汽車靜止在水平地面上時，若輪胎與地面的總接觸面積為0.4平方米，則該汽車對地面的壓強為多少？
（3）一個70千克的成人駕駛該飛行汽車在空中豎直勻速上升100米，若該過程汽車電動機將電能轉化為機械能的效率為75%，請計算這一過程中汽車消耗的電能。
【答案】（1）密度小 （2）見解析 （3）見解析
【解析】（1）該飛行汽車與大小相近的普通汽車相比，體積不變，質量小得多，由知制作車身的材料應該具備密度小的特點。
（2）飛行汽車的重力G=mg=680kg×10N/kg=6800N
則汽車靜止在水平地面上，對地面的壓力F=G=6800N
該汽車對地面的壓強為
（3）飛行汽車做的功為W機械=G總h=（680kg+70kg）×10N/kg×100m=7.5×105J
這一過程中汽車消耗的電能為。
17、如圖所示“鯤龍-600”(AG600)是我國大飛機三劍客之一，是我國自行設計、研制的大型滅火、水上救援水陸兩棲飛機，是世界在研最大的水陸兩用飛機。該飛機最大起飛質量為53.5t，最大巡航速度為500km/h。在某次測試中，飛機在水面以12m/s的速度沿直線勻速行駛，水平動力的功率（g取10N/kg）為2.4×106W。
（1）“鯤龍-600”在勻速上升的過程中，機械能 （選填“增大”、“減小”或“不變”）的，飛機相對于地面的樹木是 （選填“靜止”或“運動”）的。
（2）飛機以最大起飛質量從水面豎直升至150m高空時，克服重力做功為多少J？
（3）水陸兩棲飛機在水面勻速行駛10s的過程中，水平動力是多大？
【答案】（1）增大 運動 （2） （3）
【解析】（1）“鯤龍-600”在勻速上升的過程中，質量和速度不變，高度增加，動能不變，重力勢能增大，故機械能增大。飛機相對于地面的樹木位置不斷改變，故以地面為參照物，飛機是運動的。
（2）飛機的最大起飛重力為飛機以最大起飛質量從水面豎直升至150m高空時，克服重力做功為
（3）由P=Fv可知，飛機水平飛行的動力是。
18、有一款家用電動車，圖甲是某型號剪式千斤頂的結構示意圖。更換汽車輪胎時，將底部支撐臺置于水平地面，保持千斤頂豎直，將頂升置于汽車車身下，用手搖動扳手使扳手繞O點不斷旋轉，帶動絲桿轉動。通過杠桿水平拉動左端鉸鏈，使支架向內收縮，頂升升高，從而將汽車車身頂起，絲桿上刻有梯形扣，圖乙是梯形扣的實物圖。
（1）從手機APP上可以看到車輛的主要信息，手機和車輛是通過 傳遞信息的，該車電動機的工作原理是： ；
（2）該型號的剪式千斤頂是由一些簡單機械組合而成的，在頂起車身的過程中，絲桿上的梯形扣屬于下列簡單機械中的 ；
A. 滑輪 B. 滑輪組 C. 杠桿 D. 斜面
（3）現使用該剪式千斤頂更換輪胎，頂起汽車車身后，若頂升受到車身豎直向下的壓力大小始終為10000N，且等于頂升對車身的支持力，千斤頂自身重量忽略不計。頂起汽車車身后，為了方便更換輪胎，需要繼續搖動扳手，使頂升繼續升高一段距離，若人搖動扳手使頂升在1min內升高12cm，用千斤頂頂起車身時的機械效率為80%，則人做功的功率是多大？
【答案】（1）電磁波 見詳解 （2）D （3）25W
【解析】（1）電磁波可以在真空中傳播，且傳播速度快，可以傳遞信息，故手機和車輛是通過電磁波傳遞信息的。通導體在磁場中受到力的作用，電動機是根據通電導體在磁場中受力運動的原理工作的。
（2）絲桿上的梯形扣是變形的斜面，可以達到省力的目的，故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。
（3）由題意可知頂升對車身的支持力F支=F壓=10000N，且人搖動扳手使頂升在1min內升高12cm=0.12m，則千斤頂對車做的有用功
人做的總功為
人做功的功率是。
19、我國“天問一號”著陸巡視器成功著陸于火星烏托邦平原（如圖甲），實現了我國首次地外行星著陸。圖乙是其階段Π著陸過程中的高度隨時間的變化關系。已知著陸巡視器在火星上總重4888牛，著陸后與火星地面的接觸面積為12.6米2。
（1）著陸巡視器時段重力做功多少焦？
（2）著陸巡視器著陸后對火星地面的壓強是多少帕？（保留一位小數）
（3）當著陸巡視器距火星地面2~4米時，著陸巡視器會向下噴氣，使著陸巡視器豎直下落的速度減小，請利用所學知識對速度減小的原因做出解釋
。
【答案】（1）4.888×105J （2）387.9Pa （3）見解析
【解析】（1）由圖乙知，著陸巡視器在時段在重力方向上通過的距離為100m，著陸巡視器在時段重力做功為W=Gh=4888N×100m=4.888×105J
（2）著陸巡視器著陸后對火星地面的壓力大小F=G=4888N
著陸巡視器著陸后對火星地面的壓強是
（3）著陸巡視器會向下噴氣，因為力的作用是相互的，噴出氣體對巡視器產生豎直向上的力，力可以改變物體的運動狀態，所以著陸巡視器豎直下落的速度減小。
20、如圖甲是我國自主研制的全球最大集裝箱船舶“地中海·泰莎”號，它于2023年3月下水，該船一次可裝載24116只標準集裝箱，滿載排水量為30萬噸，是當之無愧的“海上巨無霸”和“帶貨之王”．（，g取10N/kg）求：
（1）貨船滿載正常航行時所受浮力為多少？
（2）某單個標準集裝箱及貨物的總質量為12t，箱體外部長6m，寬2.5m，高2.5m，將其平放在水平甲板上，它對甲板的壓強為多少？
（3）若“地中海·泰莎”號勻速直線航行時，航速為27km/h，發動機的主機功率為，求其以該速度勻速直線航行時所受的阻力。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）貨船滿載航行時處于漂浮狀態，浮力等于滿載時船和貨物的總重力，等于船滿載時排開水的總重力，貨船滿載正常航行時所受浮力
（2）集裝箱的底面積
集裝箱對地面的壓力
集裝箱對地面的壓強
（3）航行的速度
船航行時的功率
貨船勻速直線航行時所受的牽引力
因為貨船勻速行駛，貨船收到的阻力和牽引力是一對平衡力，因此其以該速度勻速直線航行時所受的阻力。
答：（1）貨船滿載正常航行時所受浮力為；
（2）某單個標準集裝箱及貨物對甲板的壓強為；
（3）其以該速度勻速直線航行時所受的阻力為。
21、抽水蓄能電站的工作原理如圖所示；用電低谷時（如深夜），電站利用電網多余電能把水從下水庫抽到上水庫中儲存起來；用電高峰時，再利用上水庫中的水發電；浙江寧海抽水蓄能電站總裝機容量140萬千瓦，安裝4臺35萬千瓦可逆式水輪發電機組，設計年平均發電量14億千瓦時，年抽水電量18.6億千瓦時，建成后主要承擔浙江電網的調峰、填谷及事故備用等任務；計劃2024年9月首臺機組投入商業運行；
（1）抽水蓄能電站把水從下水庫抽到上水庫的時段最可能是 ；
A．0︰00~6︰00 B．6︰00~12︰00 C．12︰00~18︰00 D．18︰00~24︰00
（2）抽水蓄能電站在實現能量轉換時存在著能量損失，常用所發電量與抽水電量之比值來表示其綜合效率，則該電站的綜合效率為；（保留整數）
（3）建成后發電時，若該電站上水庫可用于發電的庫容量為，上、下水庫平均水位差460米，上水庫中可用于發電的水流到下水庫，水的重力做功為多少焦；
（4）該電站試運行階段某天一臺發電機發電時間為4小時，則可發 度電；
（5）《抽水蓄能中長期發展規劃（2021-2035年）》要求加快抽水蓄能電站核準建設；各地在籌建抽水蓄能電站時，選址時除了需要考慮上、下水庫的平均高度差外，還應該考慮哪些因素 。
【答案】（1）A （2）75% （3） （4） （5）地理位置上靠近用電負荷中心、河流的泥沙條件、地質條件穩定、水資源豐富等
【解析】（1）由于電站利用電網多余電能把水從下水庫抽到上水庫中儲存起來；用電高峰時，再利用上水庫中的水發電；在0︰00~6︰00時，用電需求少，所以該段時間抽水蓄能電站把水從下水庫抽到上水庫，故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。
（2）由于年平均發電量14億千瓦時，年抽水電量18.6億千瓦時，所以該電站的綜合效率
（3）上水庫可用于發電的水的質量
上水庫可用于發電的水的重力
上、下水庫平均水位差460米，上水庫可用于發電的水的重力做功
（4）35萬千瓦水輪發電機組，一臺發電機發電時間為4小時，則可發電
（5）在籌建抽水蓄能電站時，要考慮地理位置上靠近用電負荷中心、河流的泥沙條件、地質條件穩定、水資源豐富等因素。
22、“2030年碳達峰，2060年碳中和。”這是我國對世界的莊嚴承諾。碳達峰是指在某個時間點，二氧化碳的排放不再增長，達到峰值，之后逐步回落。碳中和是指通過節能減排和吸收二氧化碳，實現二氧化碳的“零排放”。
（1）“碳”吸收。自然界有多種途徑吸收，其中最重要的途徑是綠色植物通過 吸收。
（2）“碳”排放。國家大力推行風力發電，風能屬于 （選填“可再生”或“不可再生”）能源。
（3）“碳平衡”。我國某地建設的光伏電站每天能提供約的電能，減小了對天然氣發電時依賴。若天然氣發電站中天然氣燃燒釋放的熱能只有40%可轉換為電能，天然氣完全燃燒排放二氧化碳約，天然氣的熱值為，則該技術每天可減排二氧化碳約多少噸？（不計熱損失）
【答案】（1）光合作用 （2）可再生
（3）①天然氣燃燒釋放的能量：
②熱能轉化為電能：
③光伏電站提供的電能
④減排噸
答：該技術每天可減排二氧化碳約250噸。
【解析】（1）自然界有多種途徑吸收CO2，其中最重要的途徑是綠色植物通過光合作用吸收CO2，綠色植物在光的作用下，利用二氧化碳和水合成有機物并釋放氧氣；
（2）國家大力推行風力發電，風能屬于可再生能源。可再生能源是指在自然界中可以不斷再生、永續利用的能源，風能取之不盡，用之不竭，屬于可再生能源；
（3）見答案。
23、如圖甲是建筑工地上的“塔吊”示意圖，其配重箱A重4000kg，起重臂上有一個可以沿水平方向左右移動的滑車B，圖乙為滑車B及滑輪組中鋼繩的穿繩示意圖，滑車B內裝的電機可卷動鋼繩提升重物。現用該裝置吊起重的物體C，不計起重臂、滑車B、鋼繩、動滑輪重及摩擦。
（1）若配重箱A到支點O的距離為5m，則滑車B可向右移動的最遠距離是多少？
（2）若電機在內將物體豎直向上勻速吊起，此時電機工作的實際功率為，則該電機的機械效率為多少？
【答案】（1）25cm （2）64%
【解析】（1）配重箱的重力相當于動力，即
重物的重力相當于阻力根據杠桿平衡條件知道，滑車B可向右移動的最遠距離為
（2）該電機克服物體C重力做功
該電機克服物體C重力做功的功率為
電機所做的功為
該電機的機械效率為。
24、小龍爸爸最近想買一輛新車，在買純電車還是燃油車的問題上，出現了糾結，于是小龍查閱了一些資料，從能量轉化和成本等方面作出了一些分析。已知燃油車每百公里耗油10升，油價8.5元/升、純電車每百公里耗電23度，以1元/度計量。假設兩種類型的車子在水平路面上勻速行駛時每百公里克服摩擦力做功均為，汽油的熱值，汽油的密度為。通過計算回答：
（1）從能量轉化效率考慮，燃油車和純電車分別轉化為機械能的效率哪個大？請通過計算說明。
（2）從經濟效益考慮，每行駛1萬公里，使用電動車比使用燃油車能節省多少錢？
【答案】（1）電車機械能的效率；（2）6200元
【解析】（1）燃油車每百公里耗油10L，汽油的質量為
汽油完全燃燒放出的熱量為
汽油汽車的效率
純電車每百公里耗電23度，即
純電車的效率，故電車的效率比燃油車高。
（2）一萬公里消耗的油費
行駛一萬公里消耗的電費
可節約的費用。
答：（1）從能量轉化效率考慮，純電車效率大；
（2）從經濟效益考慮，每行駛1萬公里，使用電動車比使用燃油車能節省6200元。
25、電動汽車因其綠色環保而備受人們的青睞。電動汽車提供能量的裝置是車內的電池組。某電動汽車的部分參數如表所示。
某電動汽車性能參數表
空車質量 1380千克 充電電壓 220伏
最高車速 225千米/時 充電功率 7千瓦
（1）若空載時輪胎與地面接觸總面積400厘米2，則此時車對地面的壓強為多少帕？
（2）對該車充電，電池容量從30%至100%，需用5小時。充滿電后，質量為60千克的司機駕車勻速行駛了40千米，此時儀表盤顯示電池剩余容量為80%。若汽車行駛時所受阻力為總重力的0.05倍，則該電動汽車將電能轉化為機械能的效率為多少？
【答案】（1）3.45×105 Pa （2）80%
【解析】（1）電動汽車對水平地面的壓力F=G車=m車g=1380kg×10N/kg=1.38×104N
電動汽車對水平地面的壓強
（2）汽車重力G總=(m車+m人)g=(1380kg+60kg)×10N/kg=1.44×104N因汽車勻速行駛時處于平衡狀態，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，所以，電動汽車的牽引力
F′=f=0.05G總=0.05×1.44×104N=720N電動汽車勻速行駛40km，牽引力所做的功W=F′s=720N×40×103m=2.88×107J由“電池容量從30%至100%，需用5小時。充滿電后，質量為60千克的司機駕車勻速行駛了40千米，此時儀表盤顯示電池剩余容量為80%”可得消耗的電能為W電=Pt=7×1000W×5×3600s (100 30)% ×(1-80%)=3.6×107J
則該電動汽車將電能轉化為機械能的效率為。
26、電動汽車因其綠色環保而備受人們的青睞。電動汽車提供能量的裝置是車內的電池組。某電動汽車的部分參數如表所示。
某電動汽車性能參數表
空車質量 1380千克 充電電壓 220伏
最高車速 225 千米/時 充電功率 7千瓦
（1）若空載時輪胎與地面接觸總面積400 厘米 ，則此時車對地面的壓強為多少帕？
（2）對該車充電，電池容量從30%至100%，需用5小時。充滿電后，質量為60千克的司機駕車勻速行駛了40千米，此時儀表盤顯示電池剩余容量為80%。若汽車行駛時所受阻力為總重力的0.05倍，則該電動汽車將電能轉化為機械能的效率為多少？
【答案】（1）3.45×105Pa；（2）80%
【解析】（1）電動汽車對水平地面的壓力
電動汽車對水平地面的壓強
（2）汽車重力
因汽車勻速行駛時處于平衡狀態，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，所以，電動汽車的牽引力
電動汽車勻速行駛40km,牽引力所做的功
（3）由“電池容量從30%至100%，需用5小時。充滿電后，質量為60千克的司機駕車勻速行駛了40千米，此時儀表盤顯示電池剩余容量為80%”知道，消耗的電能為
則該電動汽車將電能轉化為機械能的效率為。
答：（1）此時車對地面的壓強為3.45×105Pa；
（2）該電動汽車將電能轉化為機械能的效率為80%。
27、為了緩解城市交通擁堵，某大學兩位研究生設計出“都市螞蟻”概念車（如圖所示），榮獲全國汽車創新設計大賽最高獎項。該車外表似螞蟻，小巧實用，質量僅有400kg，總體積0.75，輪胎與地面的總接觸面積200，標準乘載100kg。請解答標準乘載時的下列問題：
（1）“都市螞蟻”車對水平路面的壓強多大？
（2）“都市螞蟻”車以5m/s的速度在公路上勻速行駛時，受到的阻力是車總重的0.4倍，則發動機的輸出功率多大？
（3）科技社團的同學想將此車改造成“水陸兩棲螞蟻車”，若該車密封良好，請通過計算判斷它能否浮在水面上？
【答案】（1）2.5×105Pa；（2）1×104W；（3）“水陸兩棲螞蟻車”能浮在水面上
【解析】（1）“都市螞蟻”車標準乘載時對地面的壓力
F=G總=（m車+m人）g=（400kg+100kg）×10N/kg=5×103N
對水平路面的壓強
（2）“都市螞蟻”車勻速行駛時，牽引力F=f=0.4G總=0.4×5×103N=2×103N
發動機的輸出功率
（3）“都市螞蟻”車浸沒水中時受到的浮力
F浮=ρ水gV車=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.75m3=7.5×103N
由于F浮＞G總，所以“都市螞蟻”車可以浮在水面上。
答：（1）“都市螞蟻”車對水平路面的壓強是2.5×105Pa；
（2）發動機的輸出功率為1×104W；
（3）“水陸兩棲螞蟻車”能浮在水面上。
28、近年來越來越多的人喜歡騎單車（單車與地面的接觸面積）健身。某公司設計了一款附設USB接口的小型發電機，其主體部分為一個黑色盒子，內置電池及發電裝置，只需將它固定在車架上，當踩動車鏈時，即可發電為手機等裝置充電。請回答下列問題：
騎車速度/千米每小時 10 14 18 22 26
輸出電流/毫安 220 280 360 450 580
（1）從能量角度分析，該單車發電裝置的原理是 ；
（2）已知小平自重50kg，單車重10kg，所受阻力為人和車總重力的0.02倍，他騎該款單車20min行駛了6km，則該單車空載時對地面的壓強是多少？需要克服阻力做功是多少？
（3）該USB發電機的輸出電流與騎車速度之間的關系如下表。若小平以18km/h的速度邊騎單車邊給手機充電，要將電池容量為的手機電量從0%充達50%，至少需要騎車多少小時？（假定USB發電機所發的電全用于手機充電）
【答案】（1）機械能轉化為電能 （2） （3）2.5h
【解析】（1）發電機的原理是電磁感應，從能量角度分析，該單車發電裝置的原理是機械能轉化為電能。
（2）根據題意知道，騎車速度
該單車空載時的重力
由 知道，該單車空載時對地面的壓強是
騎行是總重力
車所受到的阻力
人克服阻力做的功
（3）根據題意知道，若小平以18km/h的速度邊騎單車邊給手機充電，充電電流I=360mA
要將電池容量為1800mA h的手機電量從0%充達50%，需要的電量
充電時間。
答：（1）機械能轉化為電能。
（2）該單車空載時對地面的壓強是，需要克服阻力做功是7.2×104J；
（3）至少需要騎車2.5小時。
29、近年來國產電動汽車發展迅猛，如圖為某型號電動汽車，其電池容量為450A·h，輸出電壓為100V。當電動機工作時，把電能的80%轉化為機械能，之后需重新充電。（已知）
（1）該汽車以額定功率9.6kW在水平公路上勻速行駛，當速度為36km/h時，求所受平均阻力。
（2）該汽車充滿電后，在9.6kW的額定功率下最多可以勻速行駛多長時間？
（3）實際行駛過程中，使用空調、內部線路電阻發熱等而讓電能轉化為機械能的效率降低。若把以上電阻等效為一個定值電阻，該電阻發熱的功率為1000W，通過電阻的電流為5A，則該定值電阻的阻值為多大？
（4）燃油汽車把汽油燃燒放出的能量轉化為機械能的效率為25%。與燃油汽車相比電動汽車內部的電池充滿一次電來提供機械能，燃油汽車需要燃燒多少千克的汽油？（結果保留一位小數）
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】（1）根據
和二力平衡可知，該汽車所受平均阻力等于牽引力，即
（2）該汽車充滿電后，電池中的電能是
根據可知，在9.6kW的額定功率下最多可以勻速行駛的時間
（3）根據
可知，該定值電阻的阻值為
（4）當電動機工作時，把電能的80%轉化為機械能，根據效率的計算可知，電動汽車內部的電池充滿一次電來提供機械能
根據題意可知燃油汽車把汽油燃燒放出的能量轉化為機械能的效率為25%，所以根據可知，燃油汽車需要燃燒汽油的質量。
答：（1）所受平均阻力；
（2）該汽車充滿電后，在9.6kW的額定功率下最多可以勻速行駛；
（3）該定值電阻的阻值為；
（4）燃油汽車需要燃燒的汽油。
30、如圖甲所示，工人用推力F將重為1000N的箱子沿斜面推至水平車廂中，斜面長3m、高1.5m，F始終與箱子運動方向相同。箱子運動路程隨時間變化關系如圖乙所示，推力F隨時間變化關系如圖丙所示。求：
（1）0~20s內工人對箱子做的功；
（2）斜面的機械效率；
（3）箱子在斜面上受到的摩擦力。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由圖乙可知，0~10s內，箱子做勻速直線運動，箱子移動的距離是3m，此時的推力F是600N，此時做的功
10~20s內，箱子做勻速直線運動，箱子移動的距離是8m-3m=5m
此時的推力F是200N，此時做的功
0~20s內工人對箱子做的功
（2）斜面的有用功
斜面的機械效率
（3）克服摩擦力做的功
故摩擦力的大小。
答：（1）0~20s內工人對箱子做的功；
（2）斜面的機械效率；
（3）箱子在斜面上受到的摩擦力。
31、如圖，電動履帶式爬樓機被稱為載人載物的爬樓神器，因其具有“大載重”“便捷使用”等特點，被人們廣泛使用。爬樓機直立時與地面的總接觸面積為10cm2，部分參數如表所示，求：
名稱 電動履帶式爬樓機 輸出功率 800W/500W
設備凈重 40kg 上升速度 快擋：35臺階/分鐘 慢擋：24臺階/分鐘
最大載重 260kg 滿電爬樓 約1800個臺階
（1）爬樓機空載直立靜止在水平地面上時，對地面的壓強。
（2）空載測試時，爬樓機以慢檔在水平地面上勻速直線行駛，若受到的阻力為自重的0.1倍，爬樓機的行駛速度。
（3）估算爬樓機以最大載重滿電爬樓時克服重力最多做功。（已知每個臺階的高度約15cm）
【答案】（1）4×105Pa；（2）12.5m/s；（3）8.1×105J
【解析】（1）爬樓機空載直立靜止在水平地面上時，它對地面的壓力大小等于它的重力，則它對地面的壓強
（2）爬樓機以慢擋在水平地面上勻速直線行駛時，它的動力與阻力是一對平衡力，大小相等，即
由得爬樓機的行駛速度
（3）爬樓機最大載重滿電爬樓時克服重力
爬樓機滿電爬樓的高度爬樓機以最大載重滿電爬樓時克服重力最多做功。
答：（1）對地面的壓強是4×105Pa；
（2）爬樓機的行駛速度是12.5m/s；
（3）爬樓機以最大載重滿電爬樓時克服重力最多做功8.1×105J。
32、福建艦作為國產第一艘彈射型航母，是全球第二款電磁彈射型航母，計劃于2025年服役。福建艦標準配備可達70架各式艦載機，包括殲-15T、殲-15D、殲-35等，戰斗力與美國超級航母相當。下表是遼寧艦航母的主要參數值。（g取10N/kg，海水密度取）求：
相關的量 主要參數值
航母滿載時總質量（包括艦載飛機）
每架艦載飛機的總質量 17500kg
每架艦載飛機與甲板的總接觸面積
航母正常航行速度 54km/h
航母以正常航行速度行駛時所受阻力
（1）福建艦勻速航行時，以停留在甲板上的殲-15戰斗機為參照物，福建艦是 （選填“靜止”或“運動”）的；
（2）若艦載機靜止時，對甲板的壓強為多少？
（3）若其中一架艦載飛機起飛后，求航母排開海水的體積減少了多少立方米？
（4）根據央視報道，福建艦采用了蒸汽輪機作為動力，若航母正常航行時，其功率有多大？
【答案】（1）靜止 （2）3.5×105Pa （3）17.5m3 （4）5.4×109W
【解析】（1）福建艦勻速航行時，以停留在甲板上的殲-15戰斗機為參照物，福建艦的位置沒有發生變化，所以福建艦是靜止的。
（2）每架艦載飛機的總質量為17500kg，則艦載飛機的重力G=mg=17500kg×10N/kg=1.75×105N 每架艦載飛機與甲板的總接觸面積為0.5m2，則艦載機靜止時，對甲板的壓強
（3）艦載飛機與航母處于漂浮狀態，艦載飛機起飛后，航母減少的浮力等于艦載飛機的重力 F浮=G機=1.75×105N
則航母排開海水的體積減少量
（4）航母以正常航行速度行駛時，所受牽引力等于阻力F=F阻=3.6×108N
航母正常航行速度v=54km/h=15m/s
航母正常航行時，其功率P=Fv=3.6×108N×15m/s=5.4×109W。
答：（1）福建艦勻速航行時，以停留在甲板上的殲-15戰斗機為參照物，福建艦是靜止的；
（2）若艦載機靜止時，對甲板的壓強為3.5×105Pa；
（3）若其中一架艦載飛機起飛后，求航母排開海水的體積減少了17.5立方米；
（4）根據央視報道，福建艦采用了蒸汽輪機作為動力，若航母正常航行時，其功率有5.4×109W。
鞏固練習
1．如圖甲所示，一瓶水正放于水平桌面上，已知水瓶質量為m瓶=0.05kg， 瓶底面積S底=50cm2，瓶蓋面積S蓋=5cm2，此時液面高度為8cm；后將水瓶倒置，液面高度變為12cm(ρ水=1x103kg/m3，g=10N/kg)試求：
（1）倒放時液體對瓶蓋的壓力。
（2）水的重力。
（3）已知教學樓每層高度3.4m，小明從教學樓1樓把這瓶水帶上4樓教室，請計算小明在這個過程中克服這瓶水重力做功大小。
【答案】（1）解：
（2）解：
由 得
（3）解：
【知識點】密度公式及其應用；壓強的大小及其計算；液體壓強計算公式的應用；功的計算及應用
【解析】【解答】（1） 在乙圖中，水的深度；
瓶蓋的面積；
液體對瓶蓋的壓強：；
液體對瓶蓋的壓力：。
（2）在甲圖中，水的高度，瓶底的面積；
水的體積；
水的質量 ；
水的重力。
（3）水瓶上升的高度；
瓶子的重力；
水的總重力
對水瓶做的功：。
【分析】（1）首先根據 計算液體對瓶蓋的壓強，然后根據F=pS計算液體對瓶蓋的壓力；
（2）在甲圖中，根據V水=S底h'計算水的體積，再根據 計算水的質量，最后根據 計算水的重力；
（3）根據h總=（n-1）h計算水瓶上升的高度，根據 計算瓶子的重力，根據 計算水和瓶子的總重力，最后根據 計算對這瓶水做的功。
2．一個質量為10kg的鐵塊靜止放在水平桌面上，與桌面的接觸面積是。（取g=10N/kg）求：
（1）鐵塊受到的重力。
（2）計算鐵塊對桌面的壓強。
【答案】（1）100N
（2）2000Pa
【知識點】重力及其大小的計算；壓強的大小及其計算
3．如圖為某品牌微型電動汽車，該車的空載質量為1.0t，最多載員2人，車輪與地面的總接觸面積為。該車在平直公路上勻速行駛1.5km，所用時間為5min。g取10N/kg，求解下列問題：
（1）車內有2人時，估計電動汽車對水平路面的壓強；
（2）電動汽車勻速行駛時的平均速度；
（3）若電動汽車勻速行駛受到的平均阻力是600N，計算5min內牽引力做的功。
【答案】（1）解：一 個人的質量約kg（合理即可），電動汽車對地面的壓力
電動汽車對地面的壓強
答：估計電動汽車對水平路面的壓強是；
（2）解： 電動汽車行駛的平均速度
答：電動汽車勻速行駛時的平均速度5m/s；
（3）解： 電動汽車勻速行駛時，受到的牽引力和阻力是平衡力，則電動汽車受到的牽引力
電動汽車牽引力做的功
答：5min內牽引力做的功為。
【知識點】速度公式及其應用；壓強的大小及其計算；功的計算及應用
【解析】【分析】（1）根據計算電動汽車對地面的壓力，再根據計算電動汽車對地面的壓強；
（2）根據計算電動機汽車行駛的平均速度；
（3）首先根據平衡力的知識F=f計算汽車受到的牽引力，再根據W=Fs計算汽車牽引力做的功。
4．如圖甲所示為一輛節能環保的電動汽車，其質量為1680kg，每個輪胎與水平路面的接觸面積為。（g取10N/kg）求：
（1）計算汽車對水平路面的壓力；
（2）計算汽車對水平路面的壓強；
（3）如圖乙是關于汽車超載的一幅漫畫，請你運用所學物理知識，從安全和公路養護方面說說汽車超載的危害。
【答案】（1）
（2）受力面積為：
由 可知，汽車對水平路面的壓強為：
（3）汽車超載時質量大，慣性大，遇到緊急情況時剎車距離變長，易發生交通事故；
汽車超載時對地面的壓力增大，對地面的壓強也會增大，易損壞路面。
【知識點】慣性及其現象；壓力及重力與壓力的區別；壓強的大小及其計算
【解析】【分析】（1）根據求出汽車對水平路面的壓力；
（2）根據 求出汽車對水平路面的壓強；
（3）慣性的大小與物體的質量有關；
受力面積一定時，壓力越大，壓強越大。
（1）車對水平路面的壓力和自身的重力相等，故汽車對水平路面的壓力
（2）受力面積
由 知道，汽車對水平路面的壓強
（3）汽車超載時質量大，慣性大，遇到緊急情況時剎車距離變長，易發生交通事故；汽車超載時對地面的壓力增大，對地面的壓強也會增大，易損壞路面。
5．如圖所示，一只羽毛球的重力為0.6N，他在空中飛行時受到的空氣阻力始終與運動方向相反，大小恒為0.01N，如圖所示，求：
（1）若羽毛球豎直向上運動時，計算羽毛球所受的合力；
（2）在圖中畫出羽毛球所受合力的示意圖。
【答案】（1）0.7N
（2）
【知識點】力的合成與應用
6．小宇想把一個重1300N的物體搬到高2m的車廂里，為了省力，他找了一塊長5m的硬木板，搭在車廂上（銜接處的長度忽略不計），如圖甲所示。小宇用力把物體拉至車廂上，物體沿木板移動距離s與拉物體所用時間t的圖像如圖乙所示，則：
（1）30s內做的有用功是多少？
（2）若物體與木板間的摩擦力為200N，斜面的機械效率是多少？（計算結果保留至0.1%）
（3）30s內拉力的功率是多少？
【答案】（1）解：（1）由圖乙可知，30s內物體沿木板移動的距離為5m，則物體剛好上升了2m，故克服物體重力做的有用功：
W有＝Gh＝1300N×2m＝2600J
（2）解：（2）克服物體所受摩擦力做的額外功W額＝fs＝200N×5m＝1000J
拉力做的總功W總＝W有+W額＝2600J+1000J=3600J；
斜面的機械效率
（3）解：（3）30s內拉力的功率
【知識點】功率計算公式的應用；機械效率的計算；有用功和額外功
【解析】【分析】（1）根據物體的重力和移動的距離，利用W=Gh，計算客服重力做功多少；
（2）根據摩擦力和移動的距離，利用W=fs，計算額外功，總功是有用功和額外功之和，計算總功；根據，計算機械效率；
（3）根據，計算功率的大小。
（1）由圖乙可知，30s內物體沿木板移動的距離為5m，則物體剛好上升了2m，故克服物體重力做的有用功W有＝Gh＝1300N×2m＝2600J
（2）克服物體所受摩擦力做的額外功W額＝fs＝200N×5m＝1000J
拉力做的總功W總＝W有+W額＝2600J+1000J＝3600J
斜面的機械效率
（3）30s內拉力的功率
7．小宇想把一個重1300N的物體搬到高2m的車廂里，為了省力，他找了一塊長5m的硬木板，搭在車廂上(銜接處的長度忽略不計)，如圖甲所示。小宇用力把物體拉至車廂上，物體沿木板移動距離s與拉物體所用時間t的圖像如圖乙所示，則：
（1）30s內做的有用功是多少
（2）若物體與木板間的摩擦力為200N， 斜面的機械效率是多少 (計算結果保留至0.1%)
（3）30s內拉力的功率是多少
【答案】（1）解：由圖乙可知，30s內物體沿木板移動的距離為5m，則物體剛好上升了2m，
故克服物體重力做的有用功：W有=Gh=1300N×2m=2600J
答：30s內做的有用功是2600J；
（2）解：克服物體所受摩擦力做的額外功：W額＝fs＝200N×5m＝1000J，
拉力做的總功：W總＝W有+W額＝2600J+1000J＝3600J，
斜面的機械效率：η100%100%≈72.2%
答：若物體與木板間的摩擦力為200N，斜面的機械效率是72.2%；
（3）解： 30s內拉力的功率：P120W
答：30s內拉力的功率是120W。
【知識點】功率的計算；機械效率的計算；功的計算及應用
【解析】【分析】（1）圖乙中，根據物體上升了2m，根據W=Gh，計算克服物體重力做的有用功：
（2）根據W=fs，計算克服物體所受摩擦力做的額外功，根據有用功和額外功，計算拉力做的總功，根據，計算斜面的機械效率；
（3）根據，計算30s內拉力的功率。
8．一座公路橋頭旁立有一塊如圖所示的標志牌（t表示噸），用來表示對過橋車輛的限制。現有一輛總重為600kg的卡車，在水平公路上勻速直線行駛時，地面對它的摩擦阻力是它本身重力的0.3倍。求：
（1）卡車受到的重力多大？
（2）此時汽車發動機的牽引力多大？
（3）若車以80km/h的速度勻速直線運動時，受到的空氣阻力是400N，則此時汽車發動機的牽引力多大？
（4）通過計算回答這輛卡車能不能通過此橋？
【答案】（1）6000N
（2）1800N
（3）2200N
（4）能
【知識點】重力及其大小的計算
9．如圖甲所示，滑輪組在豎直向上的拉力F作用下，將重為105N的物體勻速提起，在5s時間內繩子自由端移動的距離為，圖乙是滑輪組工作時的拉力F與繩自由端移動距離s的關系圖。
（1）圖乙中陰影部分的面積表示的物理量是　 　，該物理量的單位是　 　；
（2）計算拉力F做功的功率；
（3）計算滑輪組提升該重物時的機械效率。
【答案】（1）功；焦耳
（2）30W
（3）70%
【知識點】功率計算公式的應用；滑輪（組）的機械效率；滑輪組繩子拉力的計算；功的計算及應用
【解析】【解析】（1） 圖乙中陰影部分的面積為FS的乘積，表示的物理量為功，單位為焦耳。
綜上 第1空、功； 第2、 焦耳。
（2）由乙圖可知，繩子拉力5s做的功為，根據W=Pt可知，
拉力F做功的功率為。
綜上 第1空、30W.
（3）據題可知，拉力為50N，根據動滑輪拉力的計算可知F=，所以G動=45N，
根據效率公式η=
綜上第1空、70%。
【分析】1、功的單位：為焦耳（J），表示物體受到力和在力的方向上移動距離的乘積；功率為物體單位時間做功的多少；
2、動滑輪的工作特點：可以省力，但是費距離，定滑輪的工作特點：可以改變方向但是不省力
3、拉力的計算， ，n為動滑輪纏繞繩子數，繩子移動的距離為物體移動距離的n倍，效率的計算η=。
（1）[1][2]乙圖中陰影部分的面積為橫縱坐標的乘積，即力與距離的乘積，物理學中將力與距離的乘積定義為功，單位為焦耳，簡稱焦。
（2）由乙圖可知，繩子拉力5s做的功為
拉力F做功的功率為
（3）甲圖中n=3，繩子末端移動過的距離3m，則物體移動的距離為1m，滑輪組提升該重物時做的有用功為
輪組提升該重物時的機械效率為
10．如圖所示，在新農村改造時，質量為70kg的工人用滑輪組吊起質量為40kg的建筑材料，在10s內將該建筑材料勻速豎直提升了2m。不計繩重和摩擦，工人所用的拉力為250N。（g取10N/kg）
（1）求建筑材料的重力；
（2）求繩子末端移動的速度；
（3）請通過計算說明，該工人用此滑輪組能否拉起重為1400N的建筑材料。
【答案】（1）400N
（2）0.4m/s
（3）不能
【知識點】重力及其大小的計算；滑輪組繩子拉力的計算
11． 某科技小組通過實驗研究“物體處于平衡狀態時支持力 FN跟拉力 FT的關系”。如圖甲所示，他們將調好的電子秤放置在水平桌面上，把一個系有細線的邊長為 10cm的正方體合金塊放置在電子秤托盤中央，再用數字測力計豎直向上拉合金塊。他們根據實驗數據繪制了 FN隨FT變化的圖像，如圖乙所示。請你：
（1）計算合金塊受到的重力G；
（2）計算合金塊的密度；
（3）當合金塊對電子秤的壓強為1450pa時，求此時FT的大小。
【答案】（1）解：合金塊受到豎直向下的重力、豎直向上的拉力、豎直向上的支持力，三力平衡，由圖乙可知，拉力 FT為14N時，支持力 FN為2N，則合金塊受到的重力為
答：合金塊受到的重力G為16N；
（2）解：合金塊的質量為
則合金塊的密度為
答：合金塊的密度為1.6×103kg/m3；
（3）解：當合金塊對電子秤的壓強為1450pa時，壓力為
壓力和支持力是一對平衡力，大小相等，所以，則此時FT的大小為
答：當合金塊對電子秤的壓強為1450pa時，此時FT的大小為1.5N。
【知識點】重力及其大小的計算；壓強的大小及其計算
【解析】【分析】（1）分析合金塊受到的力，根據三力平衡，求出合金塊受到的重力。
（2）根據計算合金塊的質量，根據體積公式計算合金塊的體積，根據密度公式計算合金塊的密度。
（3）利用的變形式，求出合金塊對電子秤產生的壓力，支持力與壓力相等，重力減去支持力即為FT的大小。
12．在“阿基米德解開王冠之謎”的故事中，若王冠重4.9N，浸沒在水中稱時，測力計示數為4.5N，ρ金=19.3×103kg/m3。
（1）求：王冠浸沒在水中時受到的浮力F浮；
（2）通過計算說明王冠是否是由純金制成的。
【答案】（1）0.4N
（2）不是
【知識點】密度公式及其應用；阿基米德原理；浮力大小的計算
13． 如圖所示，這是甲、乙兩個相同的薄壁圓柱形容器，容器底面積S=0.01m2，甲容器盛有深度h1=0.2m的鹽水，鹽水對容器甲底面的壓強為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）請解答：
同學 所設計的方法
小飛 分別在甲、乙中抽出相同高度的鹽水和酒精
小文 分別在甲、乙中抽出相同質量的鹽水和酒精
（1）鹽水的密度是多大；
（2）酒精對容器乙底面的壓力是多大；
（3）為使兩種液體在各自容器底部產生的壓強相等，小飛和小文分別設計了不同的方案（見下表），你認為哪位同學的方案可行。若小飛的方案可行，計算出所需抽出的鹽水和酒精的高度；若小文的方案可行，計算出所需抽出的鹽水和酒精的質量。
【答案】（1）解：根據p=ρgh可得，鹽水的密度是
答：鹽水的密度是1.2×103kg/m3；
（2）解：根據p=ρgh可得，酒精對容器乙底面的壓強是
根據可得，酒精對容器乙底面的壓力是
答：酒精對容器乙底面的壓力是20N；
（3）解：假設小飛的方案可行，設所需抽出的鹽水和酒精的高度為h時，鹽水和酒精對容器底的壓強相等，根據p=ρgh可得
即
解得，所需抽出的鹽水和酒精的高度為h=0.1m；若小文的方案可行，假設抽出的液體質量為m，根據密度公式以及液體壓強公式可得
即
方程無解，不合理，所以小飛的方案可行，所需抽出的鹽水和酒精的高度為h=0.1m。
答：小飛同學的方案可行，所需抽出的鹽水和酒精的高度為0.1m。
【知識點】液體密度的測量
【解析】【分析】(1)根據液體壓強公式可直接求出鹽水密度。
(2)先利用液體壓強公式求出酒精對容器底面的壓強，再根據壓力等于壓強乘以受力面積求出酒精對容器底面的壓力。
(3)對于小飛的方案，設抽出相同高度后壓強相等，列出等式可求出抽出的高度；對于小文的方案，同樣假設抽出質量后壓強相等，列出等式發現無解，從而判斷小飛的方案可行并求出抽出高度。
14．如圖所示，用彈簧測力計測A物體的重力。求：
（1）A物體所受的重力。
（2）A物體的質量。
（3）現有質量為0.6千克的B物體，能否用這把彈簧測力計測出它的重力。（通過計算加以說明）
【答案】（1）解：從彈簧測力計的讀數可知，A物體所受的重力G=2.4N
（2）解：A物體的質量
（3）解：B物體所受的重力
而彈簧測力計的最大測量值是5N，即有6N>5N
所以用這把彈簧測力計不能測出B的重力。
【知識點】彈簧測力計及其使用；重力及其大小的計算
【解析】【分析】根據彈簧測力計的示數即可讀出物體所受的重力；根據G=mg，知物體的質量為代入數據即可求出。
15．氫氣 汽油發動機采用氫氣和汽油兩種燃料工作，可進行自由切換，氫氣和汽油的熱值為，。小華駕駛使用上述發動機的轎車出行，已知出發時轎車油箱內汽油的質量為8kg，轎車和車上人員總質量，受到的阻力大小恒為轎車總重的0.1倍，沿平直公路從甲地至乙地，兩地相距250km。設氫氣和汽油在氣缸內均完全燃燒，轎車行駛中所受阻力恒定，發動機輸出的能量全部用來驅動轎車行駛，全程分兩個階段：
階段一：轎車使用氫燃料從甲地出發，以90km/h的速度勻速行駛1h到達丙地。
階段二：從丙地開始，由于氫氣不足，小華切換汽油為燃料，此過程中發動機的效率為32%。則：
（1）求出發時，轎車對路面的壓力大小。
（2）求轎車在第一階段行駛過程中牽引力的功率。
（3）請通過計算說明小華最終能否到達乙地。
【答案】（1）8000N；
（2）；
（3）不能
【知識點】功率計算公式的應用；燃料的熱值；熱機的效率；二力平衡的條件及其應用
16．一輛無人駕駛的工程樣品車，其空車質量為300kg，該車滿載時在水平路面上以36km/h的速度勻速行駛，牽引力的輸出功率為15kW。求：（g取10N/kg）
（1）車速36km/h即　 　m/s；
（2）若該車滿載勻速直線行駛了3分鐘，則牽引力做的功是多少J　 　？
（3）若該車所受阻力是其總重力的0.2倍，請計算其所裝貨物的總質量　 　。
【答案】（1）10
（2）
（3）450kg
【知識點】功率計算公式的應用；速度與物體運動；重力及其大小的計算；二力平衡的條件及其應用；功的計算及應用
17．實踐活動：周末，老師帶著小智和小慧去建筑工地做了一次實踐調研。他們對建筑工地的相關建材和設備所涉及的物理學知識進行了專項研究，請你幫助他們完成實踐活動。
實踐：PVC地板涉及到的力學知識
PVC地板是我國市場上非常流行的一種新型輕體地面裝飾材料，也稱為“輕體地板”，使用非常廣泛，比如家庭學校、辦公樓等各種場所。如圖所示，工地上某工人用厚度為4mm的PVC地板鋪設活動室水平地面，若該地板的密度為0.6g/cm3，g取10N/kg。
（1）計算鋪好的地板對水平地面的壓強。
（2）若鋪好后的地板共200m2，請計算水平地面受到的壓力。
（3）若工人要先將這批包裝好的地板裝到高度為1m的貨車上運輸，用時10分鐘，請計算工人裝貨的功率。
【答案】（1）解：鋪好的地板對水平地面的壓強：p＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ρgh＝0.6×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣3m＝24Pa；
答：鋪好的地板對水平地面的壓強為24Pa；
（2）解：由p＝ 可知，鋪好的地板對水平地面的壓力：F＝pS＝24Pa×200m2＝4800N；
答：水平地面受到的壓力為4800N；
（3）解：因為物體對水平地面的壓力大小等于物體的重力，使用這批地板的重力：G＝F＝4800N，
工人裝貨做的功：W有＝Gh＝4800N×1m＝4800J，
工人裝貨的功率：P＝ ＝ ＝8W。
答：工人裝貨的功率為8W。
【知識點】壓強的大小及其計算
【解析】【分析】
（1）因為在水平面上，所以壓力就等于重力，，壓強可算出 地板對水平地面的壓強 ，
（2）根據可算出水平地面受到的壓力，
（3）因為在水平地面上，F=G，先算出有用功，再根據工人裝貨的功率 。
18．如圖為我國研制的某款智能機器人，機器人利用磁敏電阻等器件控制驅動電機運轉，來監控調節移動速度。下表為機器人的部分參數。
“電池比能量”為單位質量的電池所能輸出的電能。
電池的質量 10kg 機器人總質量 50kg
電池比能量 140W h/kg 驅動電機的輸入總功率 400W
移動速度 0.1﹣1m/s 驅動電機的工作效率 60%
（1）若機器人與地面接觸的總面積為100cm2，計算機器人對地面的壓強；
（2）計算電池儲存的能量；
（3）若機器人以最大速度沿水平路面勻速直線運動7min，求此過程中機器人受到的阻力。
【答案】（1）機器人總質量m= 50kg，機器人的總重力
機器人對水平地面的壓力等于重力大小，即
根據公式求出機器人對地面的壓強
（2）電池比能量為140W.h/kg， 由能量單位可知，電池所能輸出總能量
（3）驅動電機的輸入總功率為400W，驅動電機的工作效率60%，根據效率可求出機械功率為
機器人沿水平路面勻速直線運動時，阻力與牽引力是一對平衡力，機器人所受阻力為等于牽引力大小
【知識點】二力平衡的條件及其應用；壓強的大小及其計算；電功的計算
【解析】【分析】（1）根據G=mg得到機器人送餐時所受的總重力；在水平面上機器人對地面的壓力等于機器人的重力，由得到機器人對地面的壓強；
（3）根據電池比能量和電池質量計算電能；
（4）由電動機效率計算機械功率，根據P=FV算出機器人受到的牽引力，由平衡力的知識判斷出機器人所受的阻力。
（1）機器人總質量m= 50kg，機器人的總重力
機器人對水平地面的壓力
機器人對地面的壓強
（2）電池比能量為140W.h/kg， 電池所能輸出總能量
（3）驅動電機的輸入總功率為400W，驅動電機的工作效率60%，機械功率為
機器人沿水平路面勻速直線運動時，阻力與牽引力是一對平衡力，機器人所受阻力為
19．深圳前海自貿區建筑工地上，載重卡車絡繹不絕，其中某型號載重卡車的技術參數如下表所示，它勻速行駛時所受的阻力是其重力的 0.2 倍。g取 10N/kg。
卡車空載質量 最大載貨量 輪胎個數 行駛時每個輪胎與地面的接觸面積 行駛時的最大速度
22t 50t 12 0.05m2 90km/h
（1）該卡車空載時，所受的重力是多少？
（2）該卡車空載，在水平路面上勻速直線行駛時所受的牽引力是多少？
（3）若某高架橋能承受的最大壓強為 1×106Pa，該卡車滿載時是否會對水平橋面造成損壞？請通過計算說明。
【答案】（1）解：該卡車空載時質量為：
m車=22t=2.2 ×104kg；
則空載時重力為：
G車= m車g= 2.2 ×104kg × 10N/kg= 2.2 ×105 N。
（2）勻速行駛時所受的阻力是其重力的0.2倍，阻力位：
f=0.2G車= 0.2×2.2 ×105 N=4.4×104N；
卡車勻速直線行駛，牽引力與阻力是一對平衡力，則：
F牽=f=4.4×104N。
（3）解： 該卡車滿載時對水平橋面的壓力：
；
受力面積：
S=12×0.05m2=0.6m2；
對橋面的壓強：
，
所以，該卡車滿載時會對橋面造成損壞。
答：（1）該卡車空載時，所受的重力是2.2 ×105 N；
（2）該卡車空載，在水平路面上勻速直線行駛時所受的牽引力是4.4×104N；
（3）該卡車滿載時會對橋面造成損壞。
【知識點】重力及其大小的計算；二力平衡的條件及其應用；壓強的大小及其計算
【解析】【分析】（1）根據G= mg計算該卡車空載時，所受的重力；
（2）根據勻速行駛時所受的阻力是其重力的0.2倍，計算出阻力，利用二力平衡計算該卡車空載，在水平路面上勻速直線行駛時所受的牽引力；
（3）該卡車滿載時對水平橋面的壓力等于車和滿載貨物的總重力，受力面積是12個輪胎的總面積，根據計算出卡車滿載時對橋面的壓強，再與高架橋能承受的最大壓強進行比較，判斷出該卡車滿載時是否會對水平橋面造成損壞。
20．有一質量為5.4kg的鋁球，體積是3000cm3。（，g=10N/kg）
（1）計算該鋁球受到的重力大小為多少？
（2）試判斷這個鋁球是實心還是空心的？
（3）若是空心的，則空心部分的體積是多大？
【答案】（1）
（2）空心的
（3）
【知識點】密度公式及其應用
21．聽說市面上有很多以沙金冒充純黃金飾品的傳言，小明就想利用所學的物理知識，判斷媽媽買的金手鐲是否為純黃金制成。他通過查資料獲知：沙金是石沙和黃金混合而成的未經提煉的一種混合物，其密度范圍約為2~19g/cm3，他用托盤天平、燒杯、溢水杯等測得該手鐲的質量為50.8g、體積為4cm3，已知石沙的密度ρ石沙=5g/cm3，純黃金的密度，求：
（1）通過計算說明該手鐲是由純黃金還是由沙金制成的；
（2）體積同樣大小的純黃金手鐲所受的重力；
（3）該手鐲所含純黃金的質量。
【答案】（1）沙金；
（2）0.772N；
（3）41.57g
【知識點】密度的應用與物質鑒別；重力及其大小的計算
22． 如圖所示是一款輕質懸掛式晾衣桿，OA為晾衣桿，AB為懸線，已知懸線能承受的最大拉力為30N，在懸線拉力F1作用下，晾衣桿保持水平平衡。已知OA=1m，OC=0.4m，在C點懸掛衣物的質量為2kg，g取10N/kg。求：
（1）請在圖中畫出拉力F1的力臂；
（2）懸線拉力F1的大小；
（3）若想將懸掛衣服的位置移至A點，請通過計算判斷是否可行。
【答案】（1）解：杠桿OA支點在O點，作用在A點的繩子拉力為動力，衣服對杠桿C點的拉力為阻力，再從O點作動力作用線的垂線，垂線段為動力臂，如圖所示：
（2）解：動力臂
衣物的重力
G=mg=2kg×10N/kg=20N
由杠桿的平衡條件可得
F1l1=Gl2
（3）解：若想將懸掛衣服的位置移至A點，由杠桿的平衡條件可得
F'1l1=Gl'2
超過懸線能承受的最大拉力，不可行。
【知識點】力臂的畫法；杠桿的平衡分析法及其應用
【解析】【分析】（1）從支點到力的作用線的垂直，是杠桿上的力臂；
（2）根據三角形三邊關系，計算力臂大小；利用G=mg，計算重力，根據杠桿的平衡條件，計算拉力的大小；
（3）根據杠桿上的平衡條件，計算拉力。
23．如圖所示，滾裝船是專門用于運載卡車、汽車等帶輪貨物的特制船舶，這類貨物可直接駛進駛出貨艙。某型號的滾裝船總長199.9m，寬38m，設計最大吃水深度9m，設計航速18.5節（1節=1.852km/h），可運載7000輛汽車，排水量（滿載）達40000t。該船采用天然氣/燃油雙燃料推進系統，并配備電池系統、軸帶發電機，更節能、更環保。已知海水的密度海水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg。求：
（1）輪船滿載時受到的重力；
（2）當輪船達到最大吃水深度時，船底有一面積為10cm2的傳感器所受海水的壓力；
（3）若輪船以18節的速度勻速航行，受到水的阻力1×106N，計算輪船的輸出功率。（不計風的影響）
【答案】（1）4×108N
（2）90N
（3）9.26×106W
【知識點】功率計算公式的應用；壓強的大小及其計算；液體壓強計算公式的應用；阿基米德原理；物體的浮沉條件及其應用
24．如圖所示，質量為1.6t的大象，每一只腳的觸地面積為400cm2。一位女士的重力為540N，每只高跟鞋的觸地面積為12cm2。g取10N/kg，當大象和該女士都靜止地站立在同樣松軟的泥地上時，求：
（1）大象重力為多少？
（2）試通過計算比較，大象與該女士誰會在泥地上陷得更深？
【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：因物體對水平面的壓力和自身的重力相等，
所以，大象對泥地的壓強：；人對泥地的壓強：，
由p大象＜p人可知，人在泥地上陷得更深。
【知識點】重力及其大小的計算；壓強的大小及其計算
【解析】【分析】 （1）已知大象的質量，根據G=mg求出大象的重力；
（2）大象和人對同樣松軟泥地的壓力均等于自身的重力，受力面積分別為大象4只腳的觸地面積之和、女生2只高跟鞋的觸地面積之和，根據分別求出對泥地的壓強，然后比較得出答案。
（1）大象的重力
G大象=m大象g=1.6×103kg×10N/kg=1.6×104N
（2）已知大象對地面的壓力
F象=G象=1.6×104N
大象的受力面積
S象=4×400cm2=1600cm2=0.16m2
女士對地面的壓力
F女=G女=540N
女士的受力面積
S女=2×12cm2=24cm2=0.0024m2
大象對地面的壓強
大象對地面的壓強
p象所以，女士會在該泥地陷得更深。
25．如圖所示是一個用金屬制成的卡通魔丸哪吒，它是實心體，小明很想知道它究竟是由什么材料制成的，于是設法測得了它的質量1.17kg，體積為1.5×10-4m3。（）
物質 密度ρ/kg·m-3
金 19.3×103
銅 8.9×103
鋼 7.8×103
（1）通過計算和查表判斷卡通魔丸哪吒可能是由何種物質制成的？
（2）卡通魔丸哪吒的重力是多少？
（3）若宇航員將該金屬卡通魔丸哪吒帶到月球上，則卡通在月球的重力是多少？（g月=g）
【答案】（1）鋼
（2）11.7N
（3）1.95N
【知識點】密度公式及其應用；重力及其大小的計算
26．某同學自制了一個可以測人體重心位置的裝置，如圖所示，取一塊與自己等長的木板，一端固定，另一端用輕質細繩通過一個滑輪組懸掛起（摩擦不計，動滑輪重不計）在繩子末端的托盤上放一些碼砝，使木板水平平衡。如果該同學身高150cm質量40kg，平躺到木板上后在托盤中再加上質量為8kg的碼砝，木板再次水平平衡。
（1）在測人體重心之前，先“在繩子末端的托盤上放一些碼砝，使木板水平平衡。這樣做的目的是什么？
（2）請你計算出該同學重心到“O”的距離是多少？（寫出計算過程）
【答案】（1）消除木板重力對實驗的影響
（2）60cm
【知識點】杠桿的平衡條件；滑輪組繩子拉力的計算
27．小明同學放學回家經過一家具廠，他看見工人師傅正在利用固定的橫梁、活動的橫桿和繩子來提升實木家具的高度，其簡化模型如圖所示。已知實木家具所受重力，勻速提升高度，所用的時間，橫桿所受的重力。（不計繩重和摩擦）求：
（1）拉繩子的力做的有用功；
（2）拉繩子的力做功的功率P；
（3）此過程中的機械效率（計算結果精確到0.1%）。
【答案】（1）拉繩子的力做的有用功等于克服物體重力做功

（2）不計繩重和摩擦，拉繩子的力做的功為
拉繩子的力做功的功率為

（3）此過程中的機械效率為
【知識點】功率計算公式的應用；機械效率的計算；有用功和額外功
【解析】【分析】 （1）根據W有用=Gh求出拉繩子的力做的有用功；
（2）根據W總=Fs=Fnh求出拉繩子的力做功的功率；
（3）根據求出此過程中的機械效率。
（1）拉繩子的力做的有用功為
（2）不計繩重和摩擦，拉繩子的力做的功為
拉繩子的力做功的功率為
（3）此過程中的機械效率為
28．用如圖所示滑輪組勻速提升400N的重物，10s內物體上升了1m，動滑輪重20N。不計繩重和一切摩擦，求在這10s過程中：
（1）動滑輪對重物做的功；
（2）拉力的功率；
（3）滑輪組的機械效率（計算結果保留到0.1%）。
【答案】（1）解：動滑輪對重物做的有用功。
（2）解：由圖知道，n=3，不計繩重及滑輪與軸之間的摩擦，則拉力為
拉力做的功為，所以拉力的功率為；
（3）解：由知道，滑輪組的機械效率。
【知識點】功率計算公式的應用；滑輪（組）的機械效率；有用功和額外功
【解析】【分析】（1）重物的重力為400N，移動距離為1m，根據W=Gh計算物體做的有用功；
（2）由圖知道，纏繞在動滑輪的繩子數n=3，根據拉力的計算公式計算可知拉力為；根據W=Fs計算拉力做的功；根據功率公式W=Pt計算拉力的功率；
（3）由機械效率公式計算，滑輪組的機械效率。
（1）動滑輪對重物做的有用功
（2）由圖知道，n=3，不計繩重及滑輪與軸之間的摩擦，則拉力為
拉力做的功為
所以拉力的功率為
（3）由知道，滑輪組的機械效率
29．在水平桌面上放置一個空玻璃杯(杯壁厚度忽略不計)，它的底面積為0.01m2，它對桌面的壓強為200Pa， 水的密度ρ水=1.0x103kg/m3， g取10N/kg。
（1）求空玻璃杯對桌面的壓力大小。
（2）在玻璃杯中裝入 1kg 水后，水對杯底的壓強為 900Pa， 求水的深度。
（3）玻璃杯的大致形狀是上圖中a、b、c的哪一種 根據計算說出你的依據。
【答案】（1）解： 水平桌面上， 空玻璃杯對桌面的壓力大小等于重力大小：
（2）解：
（3）解： 假設杯壁是豎直的，裝入 1kg 的水后杯中水的深度為：
因為 h'＞h，所以玻璃杯是底小，口大，大致形狀是圖（a）。
【知識點】壓強的大小及其計算；液體壓強計算公式的應用
【解析】【分析】（1）根據題中杯對桌面的壓強和杯的底面積，利用公式F=pS可以求出杯對桌面的壓力，而杯的重力等于杯對桌面的壓力；
（2）根據液體壓強計算公式p=ρgh可以計算出水的深度；
（3）假設杯是圓柱體形狀，算出水的深度，二者比較即可判斷杯子的形狀。
30． 如圖所示，是心理學中的薩提亞冰山理論模型，它將人的“行為”和“內在”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夠被外界看到的行為表現或應對方式，大約只占冰山整體體積的八分之一；另外藏在水底的八分之七則指長期壓抑并被我們忽略的“內在”。若冰山的質量為900噸，海水的密度為，冰的密度為，g取10N/kg。
（1）求海水下10m深處產生的壓強（不計大氣壓強）；
（2）求此冰山受到的浮力（不計冰熔化）；
（3）按題目所給數據推斷，這樣的冰山是否符合物理規律，并通過必要的計算說明理由。
【答案】（1）解：海水下10m深處產生的壓強
（2）解：冰山漂浮在水面，所受的浮力等于自身的重力，即
（3）解：冰山排開海水的體積，即冰山藏在水中的體積
冰山的體積
冰山藏在水中的體積與冰山總體積的比值
則露出水面的冰山約占冰山總體積。所以這樣的冰山符合物理規律。
【知識點】壓強的大小及其計算；阿基米德原理；物體的浮沉條件及其應用
【解析】【分析】（1） 根據計算海水下10m深處產生的壓強；
（2）根據計算冰山漂浮在水面，所受的浮力等于自身的重力；
（3） 根據計算冰山排開海水的體積，即冰山藏在水中的體積。根據計算冰山的體積，最后根據計算冰山藏在水中的體積與冰山總體積的比值即可。
31．國慶長假期間小明和爸爸駕車出去旅游，汽車在一段平直且限速120km/h的高速公路上勻速行駛15km，消耗汽油1.6kg，發動機實際輸出功率為43.2kW，汽油機效率為30%（假設汽油完全燃燒，）請你幫助小明解決下列問題：
（1）1.6kg汽油完全燃燒能放出多少熱量？
（2）汽車在這段路面行駛過程中，受到的阻力是多大？
（3）通過計算說明小明的爸爸是否在超速駕駛。
【答案】（1）1.6kg汽油完全燃燒能放出的熱量為

（2）發動機對外做的機械功為
汽車在這段路面行駛過程中，受到的牽引力是
汽車做勻速直線運動，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，大小相等，汽車受到的阻力是
（3）汽車的行駛速度為
汽車速度小于最高限速120km/h，小明的爸爸沒有超速駕駛。
【知識點】功率計算公式的應用；燃料的熱值；熱機的效率；二力平衡的條件及其應用；功的計算及應用
【解析】【分析】（1）根據Q放=mq求出放出的熱量；
（2）根據可得出牽引力的大小，由二力平衡條件可得阻力的大小；
（3）根據公式P=Fv可以求出速度的大小。
（1）1.6kg汽油完全燃燒能放出的熱量為
（2）發動機對外做的機械功為
汽車在這段路面行駛過程中，受到的牽引力是
汽車做勻速直線運動，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，大小相等，汽車受到的阻力是
（3）汽車的行駛速度為
汽車速度小于最高限速120km/h，小明的爸爸沒有超速駕駛。
32．巧克力、香皂等產品一般都做成凹型并刻有字，除了美觀吸引人，更重要的是為了節省材料，產生更多利潤．一個年產量3000t的巧克力廠，因為刻字使每塊巧克力由76g減少1g， 該廠一年多賺50多萬元.試計算：（g=10N/kg）
（1）一塊刻字的巧克力的重力；
（2）巧克力密度按1.0×103kg/m3計算，則一塊巧克力減小的體積是多少cm3
（3）這家巧克力廠年產多少塊刻字巧克力
【答案】（1）解：刻字的巧克力的質量是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：巧克力的密度為ρ=1.0×103kg/m3=1.0g/cm3，
由ρ=可得，巧克力減小的體積為V===1cm3
（3）解：年產巧克力的塊數：n===4×107塊．
【知識點】密度公式及其應用；重力及其大小的計算
【解析】【分析】（1）根據物體的質量計算重力；
（2）根據重力和密度的比值，計算體積；
（3）根據總質量和單個質量的比值，計算數量。
33．已知一輛滿載防疫物資的貨車滿載時，受到的阻力是車重的0.1，車輪與地面接觸的總面積為1㎡，對地面的壓強為5×105Pa。貨車到送貨地點要經過一座路面平直的橋梁，這座橋限重55t。
（1）請通過計算判斷該貨車是否被允許通過這座橋；
（2）貨車滿載在平直公路勻速行駛時，求貨車的牽引力。
【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， 所以可以通過
（2）解：勻速 F=f=1/10G=1/10×5×105N=5×104N
【知識點】重力及其大小的計算；二力平衡的條件及其應用；壓強的大小及其計算
【解析】【分析】利用已知貨車滿載時，對地面的壓強，根據F=pS可計算對地面的壓力，與橋的限重相比較判斷得出結論；
（2）貨車做勻速直線運動，牽引力等于阻力。
34．截至2023年6月，深圳市體育中心改造提升工程項目又有新進展了！在施工過程中，工人師傅用如圖甲所示的滑輪組，將重為500N的物體勻速提升到6m高的樓上，圖乙為物體提升過程中的圖象。已知動滑輪重為100N，不計繩重及摩擦。求：
（1）拉力F的大小。
（2）拉力F的功率。
（3）滑輪組的機械效率（計算結果保留一位小數）。
【答案】（1）解：由于
（2）解：由圖乙得：當時，，
則
（3）解：
【知識點】功率的計算；滑輪（組）的機械效率；滑輪組繩子拉力的計算
【解析】【分析】（1）由圖甲找出繩子的承重段數n，根據滑輪組特點計算拉力大小為；
（2）題中已經告訴了提升的高度h，由算出物體運動速度，根據計算繩子自由端移動的速度，由公式p=Fv即可計算出拉力的功率；
（3）有用功為，總功為，機械效率計算公式為，其中s=nh。
35． 重50N的物體緊靠在墻面上，并在100N的壓力作用下保持靜止：
（1） 通過計算求出物體的質量是多少？
（2）當作用的壓力增大為200N時，物體所受的摩擦力為多少？
（3） 如果水平推力F減小到85N，物體剛好向下做勻速直線運動，此時物體所受的摩擦力大小為多大
【答案】（1）解： m=G/g =50N/10N/Kg =5Kg
（2）解： 作用力增大時，物體依然保持靜止狀態，物體靜止時，豎直方向受向下的重力和向上的摩擦力，二力為平衡力，即摩擦力大小等于重力，所以：f=G=50N
（3）解： 當水平推力F減小到85N，物體沿豎直面勻速下滑時處于平衡狀態，豎直方向受重力和向上的摩擦力，二力為平衡力，二力大小相等，故摩擦力大小仍為50N
【知識點】重力及其大小的計算；二力平衡的條件及其應用
【解析】【分析】（1）根據，計算物體的質量；
（2）根據二力平衡，結合摩擦力，計算牽引力；
（3）二力平衡時，力的大小相等。
36．A為質量分布均勻的長方體實心物塊，質量為300g，邊長如圖甲所示。B為內部平滑的圓柱形薄壁容器，其質量為600g，底面積為，高度如圖乙所示。A、B均靜置于水平地面上。求：（，）
（1）物塊A的密度；
（2）圖乙中容器B對水平地面的壓強；
（3）將A以不同的底面朝下先后放入B中，然后向B中緩慢加水，在A對B底部的壓力恰好最小的所有情況中，分析并計算水對容器底部的最小壓力。
【答案】（1）解：A的密度：
（2）解：B的重力
底面積
圖乙中B對地面的壓強
（3）解：將A放入B后，向B中緩慢加水，因A的密度小于水的密度，當A剛好漂浮，即
A對B底部的壓力恰好為0；當長方體底面積最大時，水的深度最小，此時水對容器底部的壓力最小；由圖可知，最大底面積為
根據阿基米德原理可知，A浸入水中的深度為
則水對容器的壓強為
則水對容器底部的最小壓力為
【知識點】密度公式及其應用；壓強的大小及其計算；液體壓強計算公式的應用；阿基米德原理；物體的浮沉條件及其應用
【解析】【分析】（1）根據，計算密度；
（2）根據G=mg，計算物體的重力；根據，計算壓強；
（3）根據，計算體積；利用，計算深度；根據p=ρgh，計算液體壓強，根據F=pS，計算壓力大小。
（1）A的密度
（2）B的重力
底面積
圖乙中B對地面的壓強
（3）將A放入B后，向B中緩慢加水，因A的密度小于水的密度，當A剛好漂浮，即
A對B底部的壓力恰好為0；當長方體底面積最大時，水的深度最小，此時水對容器底部的壓力最小；由圖可知，最大底面積為
根據阿基米德原理可知，A浸入水中的深度為
則水對容器的壓強為
則水對容器底部的最小壓力為
37．桔槔是中國古代的一種汲水工具，桔槔的結構相當于一個普通的杠桿。如圖甲所示，橫桿的一端用繩子與水桶相連，另一端綁上一塊重石頭。當要提水時，人用力向下拉繩子使水桶下降到水面以下并讓水流入水桶。當水桶裝滿水后，就讓另一端石頭下降，通過杠桿作用，就可將水桶提升。這樣汲水過程的主要用力方向是向下，由于向下用力可以借助人的體重，因而大大減少了人們提水的疲勞程度。
（1）圖乙是桔槔的模型，已知BO＝1m，AO＝2m，空水桶重20N，石頭重400N。請計算人至少要用多大的力才能使空水桶勻速下降？
（2）若水桶裝滿水后的總重為190N，則把裝水后的水桶從水井中拉起時，人需要給繩子向上的拉力嗎？若無需拉力，請分析說明；若需要拉力，請計算大小。
【答案】（1）解：當空水桶勻速下降時，此時人在向下拉繩子，根據杠桿的平衡條件可得（G桶＋F）×LOA＝G石×LOB
則（20N＋F）×2m＝400N×1m
解得F＝180N。
答：人至少要用180N的力才能使空水桶勻速下降
（2）解：當裝滿水的水桶上升時，動力動力臂的乘積為G石×LOB＝400N×1m＝400N·m
阻力阻力臂的乘積為G總×LOA＝190N×2m＝380N·m
由于動力與動力臂的乘積大于阻力與阻力臂的乘積，所以人無需給繩子向上的拉力。
答：人無需要給繩子向上的拉力。
【知識點】杠桿的平衡條件
【解析】【分析】（1）當空水桶勻速下降時，此時人在向下拉繩子，根據杠桿的平衡條件可得人至少要用多大的力才能使空水桶勻速下降.
（2）利用杠桿的平衡條件分析計算即可。
38．如圖所示，在施工過程中，鏟車60s內將建筑材料舉高3m，裝入運輸車運走。已知該建筑材料質量約為8.4×104kg，建筑材料的體積為30m3，求：
（1）鏟車提升建筑材料上升的平均速度；
（2）這些建筑材料所受的重力；
（3）這些建筑材料的密度；
（4）若全部建筑材料用核定載重量為8t的運輸車運輸10趟就能完全運走了，通過計算判斷貨車是否超載。
【答案】（1）0.05m/s
（2）8.4×105N
（3）2.8×103kg/m3
（4）貨車已經超載
【知識點】密度公式及其應用；速度公式及其應用；重力及其大小的計算
39．一輛重為2×104N的電動汽車，以恒定功率50kw在平直的公路上勻速行駛3km，用時3min。已知汽車在行駛中所受阻力為車重的0.1倍，汽車輪胎與地面接觸的總面積為0.5m2．求：
（1）汽車對地面的壓強；
（2）汽車的牽引力所做的功；
（3）汽車發動機的機械效率（計算結果保留一位小數）
【答案】（1）解： 因水平面上物體的壓力和自身的重力相等，所以，汽車對地面的壓強：
（2）解： 因電動汽車勻速行駛時處于平衡狀態，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，
所以，汽車的牽引力：…
則汽車的牽引力所做的功：
（3）解： 電動汽車消耗的電能：…
汽車發動機的機械效率：
【知識點】力與運動的關系；壓力及重力與壓力的區別；壓強的大小及其計算；電功率的計算
【解析】【分析】1）有受力分析可知，汽車重力等于對地面的壓力，根據壓強公式P=F/S以及題目可知，s=0.5m2，據此計算汽車對地面的壓強
2）根據運動和力可知，物體做勻速運動，物體所受平衡力，所以阻力等于牽引力=0.1×2 ×104N =2×103N，根據題目可知，物體前進的距離為3000m，結合做功公式W=Fs計算汽車牽引力做功
3）根據電功公式W=Pt以及題目可知，電功率為50kW，時間為180s據此計算 電動汽車消耗的電能，根據效率公式η=W機械/W電 計算汽車的機械效率
40．如圖所示是我國制造的超大型集裝箱船“中遠海運室女座”號，型寬，最大吃水深度，滿載時的排水量為萬噸，船的甲板面積接近個標準足球場。而我國的遼寧艦航母的滿載排水量為萬噸，也就是說“中遠海運室女座”比艘遼寧艦還大。取
（1）請計算“中遠海運室女座”滿載時船受到的浮力；
（2）請計算最大吃水深度時“中遠海運室女座”船體受到水的壓強大小。
【答案】（1）解：“中遠海運室女座”滿載時船受到的浮力為：；
答：“中遠海運室女座”滿載時船受到的浮力為；
（2）解：最大吃水深度時“中遠海運室女座”船體受到水的壓強大小為：
。
答：最大吃水深度時“中遠海運室女座”船體受到水的壓強大小為。
【知識點】液體壓強計算公式的應用；阿基米德原理
【解析】【分析】（1）根據阿基米德原理F浮=G排=m排g計算滿載時受到的浮力；
（2）根據液體壓強公式p=ρ液gh計算船體受到的水的壓強大小。
41．為設計電子拉力計，小碩將電流表改裝為拉力計的表盤，如圖甲是其原理圖。彈簧右端和滑動變阻器R1的金屬片P固定在一起（彈簧的電阻不計，P與R1間的摩擦力不計）R0=6Ω，AB是一根長為6cm的均勻電阻絲其阻值為24Ω，電源電壓U=6V，電流表的量程為0~0.6A，當不拉拉環時，金屬滑片P剛好處于A端。已知該彈簧伸長的長度ΔL與所受拉力F間的關系如圖乙所示。
（1）拉力計表盤上的零刻度線應標在電流表表盤多少刻度處？
（2）開關S閉合后，當電流表指針在0.6A處，作用在拉環上水平向右的拉力為多少？
（3）在電流表量程不可改的情況下，若要把該裝置所能測量的最大拉力為600N，請通過計算（要求只更換一個元件）。
【答案】（1）0.2A
（2）3.6A
（3）換為阻值為10Ω的電阻
【知識點】電阻的串聯；歐姆定律及其應用
42．如圖所示，滑輪組在向下的拉力F作用下，將重為600中小學教育資源及組卷應用平臺
力學計算——功率、功、效率大題計算
1、為緩解城市交通擁堵，嘉興市區建設有軌電車交通系統。
（1）電車運行前須進行滿載測試，為確保安全，測試時用沙袋來模仿代替人，如圖。某次測試，車廂內放了30袋沙，每袋體積為0.5米3。這相當于車廂內坐了質量為60千克的人多少個？（沙堆積后的密度ρ取1.6×103千克/米3）
（2）1號線從嘉興南站首發，終點站為嘉興火車站。某同學乘車從南站出發到嘉興一中上學，途經6站，總路程約為8千米，途經各站共停留6分鐘，電車行駛時的平均時速為40千米時，若該同學打算7∶00前到校，那么他應該乘最遲幾點前從南站出發的車？
（3）電車設計的最高速度為72千米/時，若電車總質量為80噸，行駛時受到的阻力為自重的0.05倍，那么，當車輛以最高速度運行時，功率為多少瓦？（g取10牛/千克）
2、在“碳中和、碳達峰”理念下，電動汽車越來越受人們的歡迎。下表是某品牌電動汽車部分參數：
整車質量 2t
充電一次最大行駛里程 600km
最大載重量 400kg
每個車輪與地面接觸面積 100cm2
（1）空車停在路上對路面的壓強是多少？
（2）在最大載重時，該電動汽車在平直公路上以72km/h的速度勻速行駛2分鐘，此時阻力為車重的0.1倍，求牽引力所作的功；
（3）若勻速行駛時汽車所受阻力與速度的關系為f=kv2，當汽車分別以100km/h和60km/h的速度在平直路面勻速行駛時，其牽引功率之比為。
3、為減少汽車尾氣排放造成大氣污染的加劇，新能源汽車正逐漸成為汽車行業的焦點。插電式混動汽車是常見的一種新能源汽車，行駛動力可由電動機或燃油發動機單獨提供，也可以由二者同時提供。前不久，小科家新買了一輛新能源汽車，好奇的小科查看了該汽車的說明書，發現了如下表列出的部分有關數據：
整車質量/kg 燃油發動機額定功率/kW 輪胎與地面總接觸面積/cm2 燃油標號
1200 90 2000 95號
結合以上數據分析并計算：
（1）當電池電量充足時，該汽車行駛時通過電池使電動機轉動，從而驅動汽車行駛。此過程中電能轉化為 能；
（2）計算該小汽車靜止在水平地面上時，對地面的壓強為多大？
（3）若該小汽車使用燃油發動機單獨提供動力，在平直高速路上以額定功率勻速運動的速度是108km/h，計算該車行駛10km燃油發動機牽引力所做的功為多大？
4、傳統的公共充電樁充電電流在32A到80A之間。充電電流小會使充電速度過慢，用戶等待時間長。日前，華為數字能源助力打造的全液冷超級充電樁正式上線，最大充電電壓為1000V，對應的最大充電功率是600kW。該產品具有充電快、噪音低、壽命長的特點，用“遙遙領先”的技術為國家環保減排事業再立新功。（“全液冷系統”是一種密閉式液冷系統，通過冷板和風液換熱器兩種高效換熱部件將產生的熱量通過液體帶出機體）請結合以上信息。
（1）該充電樁最大充電電流是多少？
（2）新款比亞迪唐純電車搭配有108kW h容量的磷酸鐵鋰電池，若使用最大功率給該車充電，讓電池的電量從25%充到100%，理論上需要多少分鐘？
（3）傳統充電樁沒有冷卻系統，為什么華為超級充電樁需要用“全液冷系統”？
5、圖是家用的手持“吸拖一體機”，它集合了吸塵器、拖把的優點，可實現隨手吸塵和去除污漬，其相關數據如表所示。
項目 參數
充電電壓/V 220
充電電流/A 0.5
充滿電的時間/h 4
整機使用功率/W 220
續航時長/min 48
（1）消耗的電能主要轉化為 能；
（2）若將手持“吸拖一體機”的蓄電池充滿電，需要消耗電能多少千瓦時？
（3）已知該機使用時電能的轉化效率為20~30%，請計算判斷實際續航時間能不能達到48min？
6、快捷酒店常用智能機器人為旅客送遞物品。如圖是一款質量為80kg的智能機器人。工作時，該機器人在地面上勻速直線移動的速度為1m/s，所受阻力是機器人重力的0.05倍。求：
（1）機器人所受重力；
（2）機器人在水平地面上勻速直線移動時的牽引力；
（3）機器人在水平地面上勻速直線移動30s，此過程中牽引力做功的功率。
7、某汽車空載靜止時對水平地面的壓強為3.5×105Pa，輪胎與地面總接觸面積為0.04m2.當汽車以20m/s的速度勻速直線行駛時，發動機的輸出功率為 20kW。求：
（1）汽車空載時的質量；
（2）當汽車以20m/s的速度勻速直線行駛時所受的阻力；
（3）當汽車以20m/s的速度勻速直線行駛時油耗為10L/100km， 則該汽車發動機的效率。（汽油熱值：（4.0×107J/kg，汽油密度： 0.8kg/L）
8、我國新能源汽車年產銷售全球占比已超過。國產某品牌新能源汽車的部分信息如下：
制造年月：2022年02月 驅動電機型號：××7005BEV1 電池容量： 車身尺寸：長寬高：4840/1950/1560（mm） 續航版本：300公里四驅性能版 交流充電樁功率：7千瓦 車身質量： 軸距：
（1）若該汽車停在水平地面時，每個輪胎與地面的接觸面積為，則汽車對地面的壓強為多少？
（2）該車某次行駛時平均車速為，用時10分鐘，則汽車行駛了多少距離？
（3）若該汽車的電量顯示為，假設交流充電樁充電功率為7千瓦不變，則該車充滿電需要多少時間？
9、我國“華為”公司是當今世界通訊領域的龍頭企業，華為“Mate60pro”不僅采用超大容量電池，并且采用“超級快充”技術，不到10分鐘可把電池電量充達一半以上，極大方便了人們的使用。該電池的部分參數如表甲所示，小科家有一個標有“66瓦”字樣的超級快速充電器，他認為充電過程功率應該不是保持全程66瓦，他測量出充電過程中充電器輸出的電流和電壓，并繪制圖像如圖乙所示。
電池名稱 鋰電子電池
電壓 3.7伏
容量 5000毫安·時
完成下列問題：
（1）該手機電池充滿電時儲存的電能為多少？
（2）利用測量得出的數據，通過計算來證明小科的猜測是否正確；
（3）該手機充電器還支持“5V ；4.5A”“4.5V； 5A”這兩種輸出規格，選用的充電線一樣，則在充電的過程中哪種充電器的充電效率會更高？從能量轉化的角度分析。
10、如圖是一款國產純電雙人智能飛行器，該款飛行器配備高清攝像頭采用自動駕駛模式，精準航行。請完成下列問題：
（1）地表景物通過飛行器攝像頭所成像的性質是倒立、縮小的 像；
（2）該飛行器水平飛行2千米用時3分20秒，飛行器的平均速度為多少？
（3）總質量為760 kg的飛行器以恒定速度豎直升高100米用時19秒，求此過程中飛行器克服重力做功的功率大小？
11、如圖甲為某品牌打樁機，其內部部分構造如圖乙所示。打樁機啟動時先用起重機把大鐵塊吊起來，鐵塊底部有一個圓形空間（氣缸），下面是一個活塞，當鐵塊被提起時，氣缸內充滿空氣，釋放鐵塊自由落下，氣缸內的空氣被壓縮，溫度升高至300℃左右。恰在此時，由高壓泵噴入燃料，燃料會劇烈燃燒，把大鐵塊重新推到最高點，此時氣缸內的廢氣會自動釋放，新鮮空氣重新填充到氣缸內。大鐵塊在重力的作用下重新落下，如此循環往復。
燃料 著火點 熱值
乙醇（70%） 363℃ 焦/升
汽油 280℃ 焦/升
航空煤油 256℃ 焦/升
柴油 210℃ 焦/升
請用所學相關科學知識及以上資料信息完成下列問題：
（1）大鐵塊下降時，缸內的空氣被壓縮，此過程中。
①大鐵塊的重力勢能轉化為樁的動能和缸內氣體的______能；
②這個過程類似于燃油發動機的______
A．吸氣沖程　　B．壓縮沖程　　C．做功沖程　　D．排氣沖程
（2）噴入高壓氣缸內的燃料通常會選用柴油，理由是：______；
（3）若鐵塊下落時打在活塞上的壓力為，活塞上表面面積為0.04m2，求此時鐵塊對活塞的壓強；
（4）若打樁機每天消耗柴油200升，計算它們完全燃燒時產生的能量是多少焦？
12、電動汽車以其環保的優勢逐漸進入大眾生活，已知某品牌電動汽車的部分參數如下：
空車質量 2000千克
最大承載 400千克
車輪與地面接觸總面積 0.04米2
（1）空車停在水平路面上對路面的壓強是多少帕？
（2）在最大載重時，該電動汽車在平直公路上以90千米/時的速度勻速行駛1小時，其阻力為車總重的0.1倍，求牽引力所做的功。
13、4月25日，神舟十八號載人飛船順利發射升空，自新中國成立以來，喜事連連。如表是中國首個空間站核心艙“天和”號搭載“長征”五號B運載火箭成功發射時相關數據，請回答下列問題。
名稱 長征五號B遙二運載火箭 名稱 天和核心艙
總長 53.7米 全長 166米
起飛重量 837.5噸 最大直徑 4.2米
運載能力 大于22噸 質量 22.5噸
（1）對于火箭上升的“升力”來源，下列說法正確的是__________；
A.火箭上升的“升力”來自于地面對火箭的作用力
B.火箭上升的“升力”來自于空氣對火箭的作用力
C.火箭上升的“升力“來自于火箭向下噴出的高溫氣體對火箭的作用力
（2）起飛前，火箭搭載天和核心艙安靜的矗立在發射塔內，假設火箭底部發射塔的總接觸面積為0.5m2，則其對發射塔的壓強為多大？
（3）已知天河號核心艙發射時最大速度為8600m/s，若以該速度豎直向上勻速行駛（不計空氣阻力），火箭對核心艙做功的功率多大？
14、電動自行車以其快捷，輕便、經濟的特點備受消費者青睞。如圖所示是國標某兩輪電動自行車的剎車車把，是由剎車線，剎車閘和支點構成的一個杠桿，如表所示為該電動自行車的主要技術參數表。
蓄電池 額定功率
整車質量 最高車速
載重量 正常胎壓
（1）剎車時，若在剎車閘處施加一個如圖所示的力F，此時構成一個 （選填“省力”“費力”或“等臂”）杠桿；
（2）車把表層上有許多花紋，是為了通過 來增大摩擦；
（3）計算下列問題：
①若騎車的人重，行駛時兩輪胎與地面總接觸面積為，那么車對地面的壓強為多大？
②蓄電池可以貯存多少電能？
③電動自行車充滿電，在某平直路段上以額定功率最高車速勻速行駛，能行駛多少路程？
15、如圖是一款爬繩機，這款爬繩機可以不消耗人的體能，輕松攀爬、下降，可用于消防救援、礦井救援及橋梁檢測維修等等。爬繩機的質量為10kg，靜止在水平地面上時與地面的接觸面積為0.1m2。在某次爬升中，將一個質量為70kg的工人從地面勻速提升12m高，用時1min。求：
（1）爬繩機上升的速度為多少m/s？
（2）爬繩機靜止在水平地面上時，對地面的壓強大小；
（3）爬繩機對工人做功的功率大小。
16、圖為某公司發布的一款電動飛行汽車。該飛行汽車整體質量為680千克，采用四旋翼垂直起降，最大飛行高度可達1000米。
（1）該飛行汽車與大小相近的普通汽車相比，質量小得多。則制作車身的材料應該具備
的特點。
（2）該飛行汽車靜止在水平地面上時，若輪胎與地面的總接觸面積為0.4平方米，則該汽車對地面的壓強為多少？
（3）一個70千克的成人駕駛該飛行汽車在空中豎直勻速上升100米，若該過程汽車電動機將電能轉化為機械能的效率為75%，請計算這一過程中汽車消耗的電能。
17、如圖所示“鯤龍-600”(AG600)是我國大飛機三劍客之一，是我國自行設計、研制的大型滅火、水上救援水陸兩棲飛機，是世界在研最大的水陸兩用飛機。該飛機最大起飛質量為53.5t，最大巡航速度為500km/h。在某次測試中，飛機在水面以12m/s的速度沿直線勻速行駛，水平動力的功率（g取10N/kg）為2.4×106W。
（1）“鯤龍-600”在勻速上升的過程中，機械能 （選填“增大”、“減小”或“不變”）的，飛機相對于地面的樹木是 （選填“靜止”或“運動”）的。
（2）飛機以最大起飛質量從水面豎直升至150m高空時，克服重力做功為多少J？
（3）水陸兩棲飛機在水面勻速行駛10s的過程中，水平動力是多大？
18、有一款家用電動車，圖甲是某型號剪式千斤頂的結構示意圖。更換汽車輪胎時，將底部支撐臺置于水平地面，保持千斤頂豎直，將頂升置于汽車車身下，用手搖動扳手使扳手繞O點不斷旋轉，帶動絲桿轉動。通過杠桿水平拉動左端鉸鏈，使支架向內收縮，頂升升高，從而將汽車車身頂起，絲桿上刻有梯形扣，圖乙是梯形扣的實物圖。
（1）從手機APP上可以看到車輛的主要信息，手機和車輛是通過 傳遞信息的，該車電動機的工作原理是： ；
（2）該型號的剪式千斤頂是由一些簡單機械組合而成的，在頂起車身的過程中，絲桿上的梯形扣屬于下列簡單機械中的 ；
A. 滑輪 B. 滑輪組 C. 杠桿 D. 斜面
（3）現使用該剪式千斤頂更換輪胎，頂起汽車車身后，若頂升受到車身豎直向下的壓力大小始終為10000N，且等于頂升對車身的支持力，千斤頂自身重量忽略不計。頂起汽車車身后，為了方便更換輪胎，需要繼續搖動扳手，使頂升繼續升高一段距離，若人搖動扳手使頂升在1min內升高12cm，用千斤頂頂起車身時的機械效率為80%，則人做功的功率是多大？
19、我國“天問一號”著陸巡視器成功著陸于火星烏托邦平原（如圖甲），實現了我國首次地外行星著陸。圖乙是其階段Π著陸過程中的高度隨時間的變化關系。已知著陸巡視器在火星上總重4888牛，著陸后與火星地面的接觸面積為12.6米2。
（1）著陸巡視器時段重力做功多少焦？
（2）著陸巡視器著陸后對火星地面的壓強是多少帕？（保留一位小數）
（3）當著陸巡視器距火星地面2~4米時，著陸巡視器會向下噴氣，使著陸巡視器豎直下落的速度減小，請利用所學知識對速度減小的原因做出解釋
。
20、如圖甲是我國自主研制的全球最大集裝箱船舶“地中海·泰莎”號，它于2023年3月下水，該船一次可裝載24116只標準集裝箱，滿載排水量為30萬噸，是當之無愧的“海上巨無霸”和“帶貨之王”．（，g取10N/kg）求：
（1）貨船滿載正常航行時所受浮力為多少？
（2）某單個標準集裝箱及貨物的總質量為12t，箱體外部長6m，寬2.5m，高2.5m，將其平放在水平甲板上，它對甲板的壓強為多少？
（3）若“地中海·泰莎”號勻速直線航行時，航速為27km/h，發動機的主機功率為，求其以該速度勻速直線航行時所受的阻力。
21、抽水蓄能電站的工作原理如圖所示；用電低谷時（如深夜），電站利用電網多余電能把水從下水庫抽到上水庫中儲存起來；用電高峰時，再利用上水庫中的水發電；浙江寧海抽水蓄能電站總裝機容量140萬千瓦，安裝4臺35萬千瓦可逆式水輪發電機組，設計年平均發電量14億千瓦時，年抽水電量18.6億千瓦時，建成后主要承擔浙江電網的調峰、填谷及事故備用等任務；計劃2024年9月首臺機組投入商業運行；
（1）抽水蓄能電站把水從下水庫抽到上水庫的時段最可能是 ；
A．0︰00~6︰00 B．6︰00~12︰00 C．12︰00~18︰00 D．18︰00~24︰00
（2）抽水蓄能電站在實現能量轉換時存在著能量損失，常用所發電量與抽水電量之比值來表示其綜合效率，則該電站的綜合效率為；（保留整數）
（3）建成后發電時，若該電站上水庫可用于發電的庫容量為，上、下水庫平均水位差460米，上水庫中可用于發電的水流到下水庫，水的重力做功為多少焦；
（4）該電站試運行階段某天一臺發電機發電時間為4小時，則可發 度電；
（5）《抽水蓄能中長期發展規劃（2021-2035年）》要求加快抽水蓄能電站核準建設；各地在籌建抽水蓄能電站時，選址時除了需要考慮上、下水庫的平均高度差外，還應該考慮哪些因素 。
22、“2030年碳達峰，2060年碳中和。”這是我國對世界的莊嚴承諾。碳達峰是指在某個時間點，二氧化碳的排放不再增長，達到峰值，之后逐步回落。碳中和是指通過節能減排和吸收二氧化碳，實現二氧化碳的“零排放”。
（1）“碳”吸收。自然界有多種途徑吸收，其中最重要的途徑是綠色植物通過 吸收。
（2）“碳”排放。國家大力推行風力發電，風能屬于 （選填“可再生”或“不可再生”）能源。
（3）“碳平衡”。我國某地建設的光伏電站每天能提供約的電能，減小了對天然氣發電時依賴。若天然氣發電站中天然氣燃燒釋放的熱能只有40%可轉換為電能，天然氣完全燃燒排放二氧化碳約，天然氣的熱值為，則該技術每天可減排二氧化碳約多少噸？（不計熱損失）
23、如圖甲是建筑工地上的“塔吊”示意圖，其配重箱A重4000kg，起重臂上有一個可以沿水平方向左右移動的滑車B，圖乙為滑車B及滑輪組中鋼繩的穿繩示意圖，滑車B內裝的電機可卷動鋼繩提升重物。現用該裝置吊起重的物體C，不計起重臂、滑車B、鋼繩、動滑輪重及摩擦。
（1）若配重箱A到支點O的距離為5m，則滑車B可向右移動的最遠距離是多少？
（2）若電機在內將物體豎直向上勻速吊起，此時電機工作的實際功率為，則該電機的機械效率為多少？
24、小龍爸爸最近想買一輛新車，在買純電車還是燃油車的問題上，出現了糾結，于是小龍查閱了一些資料，從能量轉化和成本等方面作出了一些分析。已知燃油車每百公里耗油10升，油價8.5元/升、純電車每百公里耗電23度，以1元/度計量。假設兩種類型的車子在水平路面上勻速行駛時每百公里克服摩擦力做功均為，汽油的熱值，汽油的密度為。通過計算回答：
（1）從能量轉化效率考慮，燃油車和純電車分別轉化為機械能的效率哪個大？請通過計算說明。
（2）從經濟效益考慮，每行駛1萬公里，使用電動車比使用燃油車能節省多少錢？
25、電動汽車因其綠色環保而備受人們的青睞。電動汽車提供能量的裝置是車內的電池組。某電動汽車的部分參數如表所示。
某電動汽車性能參數表
空車質量 1380千克 充電電壓 220伏
最高車速 225千米/時 充電功率 7千瓦
（1）若空載時輪胎與地面接觸總面積400厘米2，則此時車對地面的壓強為多少帕？
（2）對該車充電，電池容量從30%至100%，需用5小時。充滿電后，質量為60千克的司機駕車勻速行駛了40千米，此時儀表盤顯示電池剩余容量為80%。若汽車行駛時所受阻力為總重力的0.05倍，則該電動汽車將電能轉化為機械能的效率為多少？
26、電動汽車因其綠色環保而備受人們的青睞。電動汽車提供能量的裝置是車內的電池組。某電動汽車的部分參數如表所示。
某電動汽車性能參數表
空車質量 1380千克 充電電壓 220伏
最高車速 225 千米/時 充電功率 7千瓦
（1）若空載時輪胎與地面接觸總面積400 厘米 ，則此時車對地面的壓強為多少帕？
（2）對該車充電，電池容量從30%至100%，需用5小時。充滿電后，質量為60千克的司機駕車勻速行駛了40千米，此時儀表盤顯示電池剩余容量為80%。若汽車行駛時所受阻力為總重力的0.05倍，則該電動汽車將電能轉化為機械能的效率為多少？
27、為了緩解城市交通擁堵，某大學兩位研究生設計出“都市螞蟻”概念車（如圖所示），榮獲全國汽車創新設計大賽最高獎項。該車外表似螞蟻，小巧實用，質量僅有400kg，總體積0.75，輪胎與地面的總接觸面積200，標準乘載100kg。請解答標準乘載時的下列問題：
（1）“都市螞蟻”車對水平路面的壓強多大？
（2）“都市螞蟻”車以5m/s的速度在公路上勻速行駛時，受到的阻力是車總重的0.4倍，則發動機的輸出功率多大？
（3）科技社團的同學想將此車改造成“水陸兩棲螞蟻車”，若該車密封良好，請通過計算判斷它能否浮在水面上？
28、近年來越來越多的人喜歡騎單車（單車與地面的接觸面積）健身。某公司設計了一款附設USB接口的小型發電機，其主體部分為一個黑色盒子，內置電池及發電裝置，只需將它固定在車架上，當踩動車鏈時，即可發電為手機等裝置充電。請回答下列問題：
騎車速度/千米每小時 10 14 18 22 26
輸出電流/毫安 220 280 360 450 580
（1）從能量角度分析，該單車發電裝置的原理是 ；
（2）已知小平自重50kg，單車重10kg，所受阻力為人和車總重力的0.02倍，他騎該款單車20min行駛了6km，則該單車空載時對地面的壓強是多少？需要克服阻力做功是多少？
（3）該USB發電機的輸出電流與騎車速度之間的關系如下表。若小平以18km/h的速度邊騎單車邊給手機充電，要將電池容量為的手機電量從0%充達50%，至少需要騎車多少小時？（假定USB發電機所發的電全用于手機充電）
29、近年來國產電動汽車發展迅猛，如圖為某型號電動汽車，其電池容量為450A·h，輸出電壓為100V。當電動機工作時，把電能的80%轉化為機械能，之后需重新充電。（已知）
（1）該汽車以額定功率9.6kW在水平公路上勻速行駛，當速度為36km/h時，求所受平均阻力。
（2）該汽車充滿電后，在9.6kW的額定功率下最多可以勻速行駛多長時間？
（3）實際行駛過程中，使用空調、內部線路電阻發熱等而讓電能轉化為機械能的效率降低。若把以上電阻等效為一個定值電阻，該電阻發熱的功率為1000W，通過電阻的電流為5A，則該定值電阻的阻值為多大？
（4）燃油汽車把汽油燃燒放出的能量轉化為機械能的效率為25%。與燃油汽車相比電動汽車內部的電池充滿一次電來提供機械能，燃油汽車需要燃燒多少千克的汽油？（結果保留一位小數）
30、如圖甲所示，工人用推力F將重為1000N的箱子沿斜面推至水平車廂中，斜面長3m、高1.5m，F始終與箱子運動方向相同。箱子運動路程隨時間變化關系如圖乙所示，推力F隨時間變化關系如圖丙所示。求：
（1）0~20s內工人對箱子做的功；
（2）斜面的機械效率；
（3）箱子在斜面上受到的摩擦力。
31、如圖，電動履帶式爬樓機被稱為載人載物的爬樓神器，因其具有“大載重”“便捷使用”等特點，被人們廣泛使用。爬樓機直立時與地面的總接觸面積為10cm2，部分參數如表所示，求：
名稱 電動履帶式爬樓機 輸出功率 800W/500W
設備凈重 40kg 上升速度 快擋：35臺階/分鐘 慢擋：24臺階/分鐘
最大載重 260kg 滿電爬樓 約1800個臺階
（1）爬樓機空載直立靜止在水平地面上時，對地面的壓強。
（2）空載測試時，爬樓機以慢檔在水平地面上勻速直線行駛，若受到的阻力為自重的0.1倍，爬樓機的行駛速度。
（3）估算爬樓機以最大載重滿電爬樓時克服重力最多做功。（已知每個臺階的高度約15cm）
32、福建艦作為國產第一艘彈射型航母，是全球第二款電磁彈射型航母，計劃于2025年服役。福建艦標準配備可達70架各式艦載機，包括殲-15T、殲-15D、殲-35等，戰斗力與美國超級航母相當。下表是遼寧艦航母的主要參數值。（g取10N/kg，海水密度取）求：
相關的量 主要參數值
航母滿載時總質量（包括艦載飛機）
每架艦載飛機的總質量 17500kg
每架艦載飛機與甲板的總接觸面積
航母正常航行速度 54km/h
航母以正常航行速度行駛時所受阻力
（1）福建艦勻速航行時，以停留在甲板上的殲-15戰斗機為參照物，福建艦是 （選填“靜止”或“運動”）的；
（2）若艦載機靜止時，對甲板的壓強為多少？
（3）若其中一架艦載飛機起飛后，求航母排開海水的體積減少了多少立方米？
（4）根據央視報道，福建艦采用了蒸汽輪機作為動力，若航母正常航行時，其功率有多大？
鞏固練習
1．如圖甲所示，一瓶水正放于水平桌面上，已知水瓶質量為m瓶=0.05kg， 瓶底面積S底=50cm2，瓶蓋面積S蓋=5cm2，此時液面高度為8cm；后將水瓶倒置，液面高度變為12cm(ρ水=1x103kg/m3，g=10N/kg)試求：
（1）倒放時液體對瓶蓋的壓力。
（2）水的重力。
（3）已知教學樓每層高度3.4m，小明從教學樓1樓把這瓶水帶上4樓教室，請計算小明在這個過程中克服這瓶水重力做功大小。
2．一個質量為10kg的鐵塊靜止放在水平桌面上，與桌面的接觸面積是。（取g=10N/kg）求：
（1）鐵塊受到的重力。
（2）計算鐵塊對桌面的壓強。
3．如圖為某品牌微型電動汽車，該車的空載質量為1.0t，最多載員2人，車輪與地面的總接觸面積為。該車在平直公路上勻速行駛1.5km，所用時間為5min。g取10N/kg，求解下列問題：
（1）車內有2人時，估計電動汽車對水平路面的壓強；
（2）電動汽車勻速行駛時的平均速度；
（3）若電動汽車勻速行駛受到的平均阻力是600N，計算5min內牽引力做的功。
4．如圖甲所示為一輛節能環保的電動汽車，其質量為1680kg，每個輪胎與水平路面的接觸面積為。（g取10N/kg）求：
（1）計算汽車對水平路面的壓力；
（2）計算汽車對水平路面的壓強；
（3）如圖乙是關于汽車超載的一幅漫畫，請你運用所學物理知識，從安全和公路養護方面說說汽車超載的危害。
5．如圖所示，一只羽毛球的重力為0.6N，他在空中飛行時受到的空氣阻力始終與運動方向相反，大小恒為0.01N，如圖所示，求：
（1）若羽毛球豎直向上運動時，計算羽毛球所受的合力；
（2）在圖中畫出羽毛球所受合力的示意圖。
6．小宇想把一個重1300N的物體搬到高2m的車廂里，為了省力，他找了一塊長5m的硬木板，搭在車廂上（銜接處的長度忽略不計），如圖甲所示。小宇用力把物體拉至車廂上，物體沿木板移動距離s與拉物體所用時間t的圖像如圖乙所示，則：
（1）30s內做的有用功是多少？
（2）若物體與木板間的摩擦力為200N，斜面的機械效率是多少？（計算結果保留至0.1%）
（3）30s內拉力的功率是多少？
7．小宇想把一個重1300N的物體搬到高2m的車廂里，為了省力，他找了一塊長5m的硬木板，搭在車廂上(銜接處的長度忽略不計)，如圖甲所示。小宇用力把物體拉至車廂上，物體沿木板移動距離s與拉物體所用時間t的圖像如圖乙所示，則：
（1）30s內做的有用功是多少
（2）若物體與木板間的摩擦力為200N， 斜面的機械效率是多少 (計算結果保留至0.1%)
（3）30s內拉力的功率是多少
8．一座公路橋頭旁立有一塊如圖所示的標志牌（t表示噸），用來表示對過橋車輛的限制。現有一輛總重為600kg的卡車，在水平公路上勻速直線行駛時，地面對它的摩擦阻力是它本身重力的0.3倍。求：
（1）卡車受到的重力多大？
（2）此時汽車發動機的牽引力多大？
（3）若車以80km/h的速度勻速直線運動時，受到的空氣阻力是400N，則此時汽車發動機的牽引力多大？
（4）通過計算回答這輛卡車能不能通過此橋？
9．如圖甲所示，滑輪組在豎直向上的拉力F作用下，將重為105N的物體勻速提起，在5s時間內繩子自由端移動的距離為，圖乙是滑輪組工作時的拉力F與繩自由端移動距離s的關系圖。
（1）圖乙中陰影部分的面積表示的物理量是　 　，該物理量的單位是　 　；
（2）計算拉力F做功的功率；
（3）計算滑輪組提升該重物時的機械效率。
10．如圖所示，在新農村改造時，質量為70kg的工人用滑輪組吊起質量為40kg的建筑材料，在10s內將該建筑材料勻速豎直提升了2m。不計繩重和摩擦，工人所用的拉力為250N。（g取10N/kg）
（1）求建筑材料的重力；
（2）求繩子末端移動的速度；
（3）請通過計算說明，該工人用此滑輪組能否拉起重為1400N的建筑材料。
11． 某科技小組通過實驗研究“物體處于平衡狀態時支持力 FN跟拉力 FT的關系”。如圖甲所示，他們將調好的電子秤放置在水平桌面上，把一個系有細線的邊長為 10cm的正方體合金塊放置在電子秤托盤中央，再用數字測力計豎直向上拉合金塊。他們根據實驗數據繪制了 FN隨FT變化的圖像，如圖乙所示。請你：
（1）計算合金塊受到的重力G；
（2）計算合金塊的密度；
（3）當合金塊對電子秤的壓強為1450pa時，求此時FT的大小。
12．在“阿基米德解開王冠之謎”的故事中，若王冠重4.9N，浸沒在水中稱時，測力計示數為4.5N，ρ金=19.3×103kg/m3。
（1）求：王冠浸沒在水中時受到的浮力F浮；
（2）通過計算說明王冠是否是由純金制成的。
13． 如圖所示，這是甲、乙兩個相同的薄壁圓柱形容器，容器底面積S=0.01m2，甲容器盛有深度h1=0.2m的鹽水，鹽水對容器甲底面的壓強為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）請解答：
同學 所設計的方法
小飛 分別在甲、乙中抽出相同高度的鹽水和酒精
小文 分別在甲、乙中抽出相同質量的鹽水和酒精
（1）鹽水的密度是多大；
（2）酒精對容器乙底面的壓力是多大；
（3）為使兩種液體在各自容器底部產生的壓強相等，小飛和小文分別設計了不同的方案（見下表），你認為哪位同學的方案可行。若小飛的方案可行，計算出所需抽出的鹽水和酒精的高度；若小文的方案可行，計算出所需抽出的鹽水和酒精的質量。
14．如圖所示，用彈簧測力計測A物體的重力。求：
（1）A物體所受的重力。
（2）A物體的質量。
（3）現有質量為0.6千克的B物體，能否用這把彈簧測力計測出它的重力。（通過計算加以說明）
15．氫氣 汽油發動機采用氫氣和汽油兩種燃料工作，可進行自由切換，氫氣和汽油的熱值為，。小華駕駛使用上述發動機的轎車出行，已知出發時轎車油箱內汽油的質量為8kg，轎車和車上人員總質量，受到的阻力大小恒為轎車總重的0.1倍，沿平直公路從甲地至乙地，兩地相距250km。設氫氣和汽油在氣缸內均完全燃燒，轎車行駛中所受阻力恒定，發動機輸出的能量全部用來驅動轎車行駛，全程分兩個階段：
階段一：轎車使用氫燃料從甲地出發，以90km/h的速度勻速行駛1h到達丙地。
階段二：從丙地開始，由于氫氣不足，小華切換汽油為燃料，此過程中發動機的效率為32%。則：
（1）求出發時，轎車對路面的壓力大小。
（2）求轎車在第一階段行駛過程中牽引力的功率。
（3）請通過計算說明小華最終能否到達乙地。
16．一輛無人駕駛的工程樣品車，其空車質量為300kg，該車滿載時在水平路面上以36km/h的速度勻速行駛，牽引力的輸出功率為15kW。求：（g取10N/kg）
（1）車速36km/h即　 　m/s；
（2）若該車滿載勻速直線行駛了3分鐘，則牽引力做的功是多少J　 　？
（3）若該車所受阻力是其總重力的0.2倍，請計算其所裝貨物的總質量　 　。
17．實踐活動：周末，老師帶著小智和小慧去建筑工地做了一次實踐調研。他們對建筑工地的相關建材和設備所涉及的物理學知識進行了專項研究，請你幫助他們完成實踐活動。
實踐：PVC地板涉及到的力學知識
PVC地板是我國市場上非常流行的一種新型輕體地面裝飾材料，也稱為“輕體地板”，使用非常廣泛，比如家庭學校、辦公樓等各種場所。如圖所示，工地上某工人用厚度為4mm的PVC地板鋪設活動室水平地面，若該地板的密度為0.6g/cm3，g取10N/kg。
（1）計算鋪好的地板對水平地面的壓強。
（2）若鋪好后的地板共200m2，請計算水平地面受到的壓力。
（3）若工人要先將這批包裝好的地板裝到高度為1m的貨車上運輸，用時10分鐘，請計算工人裝貨的功率。
18．如圖為我國研制的某款智能機器人，機器人利用磁敏電阻等器件控制驅動電機運轉，來監控調節移動速度。下表為機器人的部分參數。
“電池比能量”為單位質量的電池所能輸出的電能。
電池的質量 10kg 機器人總質量 50kg
電池比能量 140W h/kg 驅動電機的輸入總功率 400W
移動速度 0.1﹣1m/s 驅動電機的工作效率 60%
（1）若機器人與地面接觸的總面積為100cm2，計算機器人對地面的壓強；
（2）計算電池儲存的能量；
（3）若機器人以最大速度沿水平路面勻速直線運動7min，求此過程中機器人受到的阻力。
19．深圳前海自貿區建筑工地上，載重卡車絡繹不絕，其中某型號載重卡車的技術參數如下表所示，它勻速行駛時所受的阻力是其重力的 0.2 倍。g取 10N/kg。
卡車空載質量 最大載貨量 輪胎個數 行駛時每個輪胎與地面的接觸面積 行駛時的最大速度
22t 50t 12 0.05m2 90km/h
（1）該卡車空載時，所受的重力是多少？
（2）該卡車空載，在水平路面上勻速直線行駛時所受的牽引力是多少？
（3）若某高架橋能承受的最大壓強為 1×106Pa，該卡車滿載時是否會對水平橋面造成損壞？請通過計算說明。
20．有一質量為5.4kg的鋁球，體積是3000cm3。（，g=10N/kg）
（1）計算該鋁球受到的重力大小為多少？
（2）試判斷這個鋁球是實心還是空心的？
（3）若是空心的，則空心部分的體積是多大？
21．聽說市面上有很多以沙金冒充純黃金飾品的傳言，小明就想利用所學的物理知識，判斷媽媽買的金手鐲是否為純黃金制成。他通過查資料獲知：沙金是石沙和黃金混合而成的未經提煉的一種混合物，其密度范圍約為2~19g/cm3，他用托盤天平、燒杯、溢水杯等測得該手鐲的質量為50.8g、體積為4cm3，已知石沙的密度ρ石沙=5g/cm3，純黃金的密度，求：
（1）通過計算說明該手鐲是由純黃金還是由沙金制成的；
（2）體積同樣大小的純黃金手鐲所受的重力；
（3）該手鐲所含純黃金的質量。
22． 如圖所示是一款輕質懸掛式晾衣桿，OA為晾衣桿，AB為懸線，已知懸線能承受的最大拉力為30N，在懸線拉力F1作用下，晾衣桿保持水平平衡。已知OA=1m，OC=0.4m，在C點懸掛衣物的質量為2kg，g取10N/kg。求：
（1）請在圖中畫出拉力F1的力臂；
（2）懸線拉力F1的大小；
（3）若想將懸掛衣服的位置移至A點，請通過計算判斷是否可行。
23．如圖所示，滾裝船是專門用于運載卡車、汽車等帶輪貨物的特制船舶，這類貨物可直接駛進駛出貨艙。某型號的滾裝船總長199.9m，寬38m，設計最大吃水深度9m，設計航速18.5節（1節=1.852km/h），可運載7000輛汽車，排水量（滿載）達40000t。該船采用天然氣/燃油雙燃料推進系統，并配備電池系統、軸帶發電機，更節能、更環保。已知海水的密度海水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg。求：
（1）輪船滿載時受到的重力；
（2）當輪船達到最大吃水深度時，船底有一面積為10cm2的傳感器所受海水的壓力；
（3）若輪船以18節的速度勻速航行，受到水的阻力1×106N，計算輪船的輸出功率。（不計風的影響）
24．如圖所示，質量為1.6t的大象，每一只腳的觸地面積為400cm2。一位女士的重力為540N，每只高跟鞋的觸地面積為12cm2。g取10N/kg，當大象和該女士都靜止地站立在同樣松軟的泥地上時，求：
（1）大象重力為多少？
（2）試通過計算比較，大象與該女士誰會在泥地上陷得更深？
25．如圖所示是一個用金屬制成的卡通魔丸哪吒，它是實心體，小明很想知道它究竟是由什么材料制成的，于是設法測得了它的質量1.17kg，體積為1.5×10-4m3。（）
物質 密度ρ/kg·m-3
金 19.3×103
銅 8.9×103
鋼 7.8×103
（1）通過計算和查表判斷卡通魔丸哪吒可能是由何種物質制成的？
（2）卡通魔丸哪吒的重力是多少？
（3）若宇航員將該金屬卡通魔丸哪吒帶到月球上，則卡通在月球的重力是多少？（g月=g）
26．某同學自制了一個可以測人體重心位置的裝置，如圖所示，取一塊與自己等長的木板，一端固定，另一端用輕質細繩通過一個滑輪組懸掛起（摩擦不計，動滑輪重不計）在繩子末端的托盤上放一些碼砝，使木板水平平衡。如果該同學身高150cm質量40kg，平躺到木板上后在托盤中再加上質量為8kg的碼砝，木板再次水平平衡。
（1）在測人體重心之前，先“在繩子末端的托盤上放一些碼砝，使木板水平平衡。這樣做的目的是什么？
（2）請你計算出該同學重心到“O”的距離是多少？（寫出計算過程）
27．小明同學放學回家經過一家具廠，他看見工人師傅正在利用固定的橫梁、活動的橫桿和繩子來提升實木家具的高度，其簡化模型如圖所示。已知實木家具所受重力，勻速提升高度，所用的時間，橫桿所受的重力。（不計繩重和摩擦）求：
（1）拉繩子的力做的有用功；
（2）拉繩子的力做功的功率P；
（3）此過程中的機械效率（計算結果精確到0.1%）。
28．用如圖所示滑輪組勻速提升400N的重物，10s內物體上升了1m，動滑輪重20N。不計繩重和一切摩擦，求在這10s過程中：
（1）動滑輪對重物做的功；
（2）拉力的功率；
（3）滑輪組的機械效率（計算結果保留到0.1%）。
29．在水平桌面上放置一個空玻璃杯(杯壁厚度忽略不計)，它的底面積為0.01m2，它對桌面的壓強為200Pa， 水的密度ρ水=1.0x103kg/m3， g取10N/kg。
（1）求空玻璃杯對桌面的壓力大小。
（2）在玻璃杯中裝入 1kg 水后，水對杯底的壓強為 900Pa， 求水的深度。
（3）玻璃杯的大致形狀是上圖中a、b、c的哪一種 根據計算說出你的依據。
30． 如圖所示，是心理學中的薩提亞冰山理論模型，它將人的“行為”和“內在”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夠被外界看到的行為表現或應對方式，大約只占冰山整體體積的八分之一；另外藏在水底的八分之七則指長期壓抑并被我們忽略的“內在”。若冰山的質量為900噸，海水的密度為，冰的密度為，g取10N/kg。
（1）求海水下10m深處產生的壓強（不計大氣壓強）；
（2）求此冰山受到的浮力（不計冰熔化）；
（3）按題目所給數據推斷，這樣的冰山是否符合物理規律，并通過必要的計算說明理由。
31．國慶長假期間小明和爸爸駕車出去旅游，汽車在一段平直且限速120km/h的高速公路上勻速行駛15km，消耗汽油1.6kg，發動機實際輸出功率為43.2kW，汽油機效率為30%（假設汽油完全燃燒，）請你幫助小明解決下列問題：
（1）1.6kg汽油完全燃燒能放出多少熱量？
（2）汽車在這段路面行駛過程中，受到的阻力是多大？
（3）通過計算說明小明的爸爸是否在超速駕駛。
32．巧克力、香皂等產品一般都做成凹型并刻有字，除了美觀吸引人，更重要的是為了節省材料，產生更多利潤．一個年產量3000t的巧克力廠，因為刻字使每塊巧克力由76g減少1g， 該廠一年多賺50多萬元.試計算：（g=10N/kg）
（1）一塊刻字的巧克力的重力；
（2）巧克力密度按1.0×103kg/m3計算，則一塊巧克力減小的體積是多少cm3
（3）這家巧克力廠年產多少塊刻字巧克力
33．已知一輛滿載防疫物資的貨車滿載時，受到的阻力是車重的0.1，車輪與地面接觸的總面積為1㎡，對地面的壓強為5×105Pa。貨車到送貨地點要經過一座路面平直的橋梁，這座橋限重55t。
（1）請通過計算判斷該貨車是否被允許通過這座橋；
（2）貨車滿載在平直公路勻速行駛時，求貨車的牽引力。
34．截至2023年6月，深圳市體育中心改造提升工程項目又有新進展了！在施工過程中，工人師傅用如圖甲所示的滑輪組，將重為500N的物體勻速提升到6m高的樓上，圖乙為物體提升過程中的圖象。已知動滑輪重為100N，不計繩重及摩擦。求：
（1）拉力F的大小。
（2）拉力F的功率。
（3）滑輪組的機械效率（計算結果保留一位小數）。
35． 重50N的物體緊靠在墻面上，并在100N的壓力作用下保持靜止：
（1） 通過計算求出物體的質量是多少？
（2）當作用的壓力增大為200N時，物體所受的摩擦力為多少？
（3） 如果水平推力F減小到85N，物體剛好向下做勻速直線運動，此時物體所受的摩擦力大小為多大
36．A為質量分布均勻的長方體實心物塊，質量為300g，邊長如圖甲所示。B為內部平滑的圓柱形薄壁容器，其質量為600g，底面積為，高度如圖乙所示。A、B均靜置于水平地面上。求：（，）
（1）物塊A的密度；
（2）圖乙中容器B對水平地面的壓強；
（3）將A以不同的底面朝下先后放入B中，然后向B中緩慢加水，在A對B底部的壓力恰好最小的所有情況中，分析并計算水對容器底部的最小壓力。
37．桔槔是中國古代的一種汲水工具，桔槔的結構相當于一個普通的杠桿。如圖甲所示，橫桿的一端用繩子與水桶相連，另一端綁上一塊重石頭。當要提水時，人用力向下拉繩子使水桶下降到水面以下并讓水流入水桶。當水桶裝滿水后，就讓另一端石頭下降，通過杠桿作用，就可將水桶提升。這樣汲水過程的主要用力方向是向下，由于向下用力可以借助人的體重，因而大大減少了人們提水的疲勞程度。
（1）圖乙是桔槔的模型，已知BO＝1m，AO＝2m，空水桶重20N，石頭重400N。請計算人至少要用多大的力才能使空水桶勻速下降？
（2）若水桶裝滿水后的總重為190N，則把裝水后的水桶從水井中拉起時，人需要給繩子向上的拉力嗎？若無需拉力，請分析說明；若需要拉力，請計算大小。
38．如圖所示，在施工過程中，鏟車60s內將建筑材料舉高3m，裝入運輸車運走。已知該建筑材料質量約為8.4×104kg，建筑材料的體積為30m3，求：
（1）鏟車提升建筑材料上升的平均速度；
（2）這些建筑材料所受的重力；
（3）這些建筑材料的密度；
（4）若全部建筑材料用核定載重量為8t的運輸車運輸10趟就能完全運走了，通過計算判斷貨車是否超載。
39．一輛重為2×104N的電動汽車，以恒定功率50kw在平直的公路上勻速行駛3km，用時3min。已知汽車在行駛中所受阻力為車重的0.1倍，汽車輪胎與地面接觸的總面積為0.5m2．求：
（1）汽車對地面的壓強；
（2）汽車的牽引力所做的功；
（3）汽車發動機的機械效率（計算結果保留一位小數）
40．如圖所示是我國制造的超大型集裝箱船“中遠海運室女座”號，型寬，最大吃水深度，滿載時的排水量為萬噸，船的甲板面積接近個標準足球場。而我國的遼寧艦航母的滿載排水量為萬噸，也就是說“中遠海運室女座”比艘遼寧艦還大。取
（1）請計算“中遠海運室女座”滿載時船受到的浮力；
（2）請計算最大吃水深度時“中遠海運室女座”船體受到水的壓強大小。
41．為設計電子拉力計，小碩將電流表改裝為拉力計的表盤，如圖甲是其原理圖。彈簧右端和滑動變阻器R1的金屬片P固定在一起（彈簧的電阻不計，P與R1間的摩擦力不計）R0=6Ω，AB是一根長為6cm的均勻電阻絲其阻值為24Ω，電源電壓U=6V，電流表的量程為0~0.6A，當不拉拉環時，金屬滑片P剛好處于A端。已知該彈簧伸長的長度ΔL與所受拉力F間的關系如圖乙所示。
（1）拉力計表盤上的零刻度線應標在電流表表盤多少刻度處？
（2）開關S閉合后，當電流表指針在0.6A處，作用在拉環上水平向右的拉力為多少？
（3）在電流表量程不可改的情況下，若要把該裝置所能測量的最大拉力為600N，請通過計算（要求只更換一個元件）。
42．如圖所示，滑輪組在向下的拉力F作用下，將重為600N的鋼材勻速提起，在20s內物體上移的距離為h=2m，拉力F為400N。
（1）計算拉力F所做的有用功功率；
（2）計算滑輪組提升該重物時的機械效率；
（3）如果不計繩重和摩擦，將重為400N的鋼材勻速提起時，通過計算說明此時機械效率怎么變化？
43．圖是我國自主研發的四輪長航程極地漫游機器人，其質量為500kg，每條履帶與水平冰面的接觸面積為。機器人在第31次南極科考期間，完成了首次30公里自主行走實驗，g取10N/kg。
（1）若在某次科考中，機器人在5min內行走了600m，求其行走的平均速度；
（2）若機器人在水平冰面上勻速行駛時受到的阻力為重力的0.1倍，求此時機器人受到的牽引力大小；
（3）若機器人裝載裝備時對水平冰面的壓強為，求其裝載的裝備質量。（解答時，要求有必要的文字說明、公式和計算步驟等，只寫最后結果不得分）
44．如圖所示是物理課堂上用的空氣壓縮引火儀。實驗時在引火儀筒內放小團硝化棉，然后用力快速向下壓動引火儀的活塞后可以觀察到硝化棉燃燒。雖然課堂上老師分析了棉花燃燒的原因，但小剛想知道通過壓縮空氣做功，簡內空氣的溫度可以上升到多高？ 通過查閱資料他了解到：在使用空氣壓縮引火僅時，由于力的作用時間極短，筒內氣體壓強p、體積V及溫度T滿足pV=KT這一方程，其中K為恒定不變的常量，T為熱力學溫度。請解答下列問題：以下計算均不計活塞重、摩擦以及熱量損失。
（1）已知活塞的面積為8×10-5m2，當用232N的壓力把活塞壓縮到最低點時，簡內氣體壓強為多少？ （提示：筒內的氣壓等于活塞對氣體的壓強與外界大氣壓之和，外界大氣壓p0=1×105Pa）
（2）壓縮前筒內空氣壓強為一個標準大氣壓，溫度為300K （熱力學溫度）。若硝化棉的著火點為450K，當用232N的壓力將簡內空氣的體積壓縮為原來的時，請通過計算說明筒內的棉花是否能燃燒？
45．為美化環境造福人民，某城市管理局在治理護城河時修建了一座橋。如圖甲所示，使用吊車向河底投放圓柱形混凝土構件，在整個投放過程中，混凝土構件以0.05m/s的速度勻速豎直下降。圖乙是鋼絲繩的拉力F隨時間t的變化圖像。當時吊車開始投放混凝土構件，到100s時結束，此時構件豎立在河中。（已知水的密度為，混凝土的密度為，鋼筋的密度為，g取，水的阻力忽略不計）求：
（1）混凝土構件完全浸沒時所受浮力；
（2）投放結束時混凝土構件頂部受到水的壓強；
（3）通過計算說明這種混凝土構件有沒有鋼筋制作的骨架。
46．一個不吸水的長方體木塊A，底面積為100cm2，高為5cm。如圖甲所示，現將A放在容器中，緩慢往容器中注水（水的密度為1×103kg/m3），當水深3cm時，木塊對容器底部壓力恰好為0。
（1）容器底部受到水的壓強；
（2）木塊A的密度；
（3）古代有一種計時器稱為“漏刻”，其計時原理是通過漏壺或箭壺中水量的均勻變化來度量時間。圖乙為我國國家博物館收藏的西漢時期的計時工具青銅漏壺。圖丙為小文同學制作的簡易受水壺模型，該模型含有薄壁圓柱形玻璃容器、標有刻度的箭尺，箭尺重力忽略不計，其底部與木塊A相連。初始狀態下，需要向容器內注水使木塊漂浮進入工作狀態。當向容器內均勻注水，可使標尺和浮塊隨水面勻速豎直上升，從而計時；當木塊A上升至上表面剛好與容器上沿相平時，一個計時周期結束。已知容器高為50cm，底面積為600cm2，不計容器底和容器壁的厚度。求：
（a）計時周期結束時，容器內水的總質量；
（b）初始狀態下，向容器內注水1650g時，請通過計算說明裝置是否進入工作狀態。
47．如圖所示是公園的水上娛樂設施一水上滾簡，小朋友們在水上滾筒內盡情運動，快樂嬉戲，已知某水上滾簡直徑為2m，質量為50kg，為了安全，規定最大排水體積為0.25m3.（水的密度為ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）
（1）未載人時，計算滾筒漂浮在水面上時受到的浮力：
（2）質量為50kg的安全員在滾筒里時，計算滾筒漂浮時所排開水的體積。
（3）假設每個小朋友的平均質量為40kg，計算說明：為保證安全，水上滾筒除了安全員外還能否再承載4個小朋友。
48．中國天眼（FAST）是世界最大、最靈敏的單口徑射電望遠鏡。天眼表面由厚度僅為1mm的金屬層覆蓋，無法承受過大的壓強。FAST調試組研制了“微重力蜘蛛人系統”，它包括一個氨氣球及配重，如圖所示。氦氣球充氣后重1680N，體積為200，為了保證正常工作，工作時“蜘蛛人”受到的支持力不宜低于100N。
（，g取10N/kg，忽略人及其他裝備受到的空氣浮力）則：
（1）氦氣球受到的浮力為多少牛？
（2）若配重的重力最小為300N時，則“蜘蛛人”的重力為多少？
（3）為了保證不損壞金屬層，壓強不宜超過1000Pa，假設“蜘蛛人”站立時與反射面板的接觸面積約為500，通過計算說明“蜘蛛人”是否能系上氣球后直接站上去？
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
21世紀教育網(www.21cnjy.com)

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