功与机械能—2022年郑州市中考物理一模汇编

功与机械能—2022年郑州市中考物理一模汇编
1. 2011 年 3 月 11 日，日本仙台以东海域发生大地震并引发海啸。

海浪具有巨大的 能，致使褔岛核电站冷却系统受损，反应堆温度升高。

用海水冷却反应堆是因为水的 大，利用 方式来改变反应堆的内能。

2. 如图所示，是李刚和班上另一位同学一起在单杠上练习引体向上。

下列说法正确的是
A ．李刚上升到最高点时，他的动能最大
B ．李刚在匀速上升的过程中，他的机械能逐渐增大
C ．李刚在做“引体向上”的过程中，他要克服自身的重力做功
D ．选向上运动的李刚为参照物，杆是静止的
3. 随着人们环保意识的增强，越来越多的城市居民选择公共自行车出行。

如图是为郑州市的公共自行车，其相关数据如下：（g 取 10 N/kg ）
车架材料高强度合金
车架质量/kg 4.5整车质量/kg 10单轮接触面积/cm 2
4
(1) 该车以 18 km/h 的速度匀速行驶 6 min ，求通过的路程。

(2) 某市民的质量为 70 kg ，他在骑该自行车行驶时自行车对地面的压强为多少？
(3) 该市民在某路段匀速骑行 6 km ，耗时 10 min ，若该路段阻力为总重力的 0.02，求他的骑行
功率。

4.
随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了寻常百姓家，如图所示，某款国产混合
动力车是一辆以使用天然气为主的节能环保型小汽车，该汽车以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20kW，若小汽车行驶的距离为100km，天然气的热值为q= 7.5×107J/m3，小汽车发动机的效率为25%。

求：
(1) 该节能环保型小汽车的发动机在这段路程中所做的功；
(2) 该节能环保型小汽车在这段路程中消耗的天然气的体积。

（小数点后保留两位数字）
5.分别用如图所示的（甲）、（乙）两个滑轮组，在100s内将重为400N的物体G匀速提升10m，每个滑轮的重均为20N．不计绳重及摩擦，此过程中
A．F
甲做的功大于F
乙
做的功
B．F
甲做的功小于F
乙
做的功
C．F
甲做功的功率小于F
乙
做功的功率
D．F
甲做功的功率等于F
乙
做功的功率
6.汽车已经走进了很多普通农村家庭，最近方文同学也购买了一辆小汽车，方文同学十分高兴，将
汽车里里外外看了个遍，并且进行了认真地思考，发现汽车上许多地方都用到了物理知识，下面就是他思考的问题，请你和他一起解答。

(1) 汽车发动机是汽油机，从能源可否再生角度看，汽油是（选填“可再生”或“不可再生”）能
源；发动机工作时，冲程将内能转化为机械能。

(2) 若汽车油箱的容积为60L（dm3），内装密度为0.71×103kg/m3、热值为4.61×107J/kg
的汽油，则油箱最多可以装多少千克的汽油？
(3) 若轿车以60kW的恒定功率启动做匀速直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动速度
v与时间t的关系如图所示，则在0∼50s时间内，轿车发动机所做的功为多少？轿车在运动过程中受到的阻力为多少？
7.如图甲是某小区高层住宅电梯结构的示意图，它主要是由轿厢、滑轮、配重、缆绳及电动机等部
件组成，小明家住该小区某栋楼的21楼，他乘电梯从1楼匀速升到21楼用时60s，已知每层楼的高度为3m。

小明重500N，轿厢重4500N，动滑轮和细绳的重力以及摩擦力均忽略不计，针对此过程，解答下列问题。

(1) 拉力F的功率为多大？
(2) 动滑轮A提升小明的机械效率为多少？
(3) 图乙是该电梯超载自动报警系统工作原理的示意图，在工作电路中，当电梯没有超载时，触
点K与触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作，当电梯超载时，触点K与触点B 接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关S，电动机也不工作，在控制电路中，已知电源电压为8V，保护电阻R2=100Ω，电阻式压力传感器R1的阻值随乘客压力（F压）大小变化如图丙所示，电磁铁线圈的阻值忽略不计，当电磁铁线圈电流超过0.02A时，电铃就会发出警报声。

i 由丙图可知，电梯承载的人越多，电阻式压力传感器R1受到的压力越大，电阻，电
路中电流，当电流达到0.02A时，衔铁被吸下，电铃发出警报声。

ii 若乘客人均重为600N，该电梯最多可以承载多少人？
答案
1. 【答案】机械；比热容；热传递
【解析】（1）引发海啸时海浪非常的汹涌，具有动能；且能掀起巨浪，具有重力势能；故海浪具有巨大机械能；
（2）水的比热容大，在相同情况下，温度变化相同时，吸收的热量较多，故用海水冷却反应堆；
（3）用海水改变物体内能冷却反应堆是让温度低的海水向温度高的反应堆吸热；即利用热传递的方式改变反应堆的内能。

2. 【答案】B；C
【解析】李刚上升到最高点时速度为0，所以他的动能最小为0，故A错误；
李刚在匀速上升的过程中，质量不变，速度不变，动能不变；高度增大，重力势能增大；机械能等于动能与势能的总和，所以他的机械能增加，故B正确；
在做“引体向上”的过程中，人要克服自身的重力做功，故C正确；
选向上运动的李刚为参照物，杆与人的相对位置在变化，所以杆是运动的，故D错误。

3. 【答案】
(1) 1.8km
(2) 1×106Pa
(3) 160W
【解析】
(1) 根据v=s
t 可得，通过的路程：s=vt=18km/h×6
60
h=1.8km。

(2) 人和自行车对地面的压力：F=G=mg=(70kg+10kg)×10N/kg=800N，
自行车对地面的压强：p=F
S =800N
2×4×10−4m2
=1×106Pa。

(3) 因为自行车匀速行驶，所以自行车在行驶过程中受到的牵引力等于阻力，即F=f= 0.02×800N=16N，
该市民骑行时做的功：
W=Fs=16N×6000m=9.6×104J，
他的骑行功率：P=W
t =9.6×104J
10×60s
=160W。

4. 【答案】
(1) 1×108J
(2) 5.33m3
【解析】
(1) v=72km/h=20m/s；由v=s
t 得，汽车行驶的时间为：t=s
v
=100000m
20m/s
=5×103s；由
P=W
t
得，发动机做的功：W=Pt=20×103W×5×103s=1×108J；
(2) 天然气完全燃烧放出的热量Q=qV，又因为热机效率η=W
Q
，所以，消耗的天然气的体积：
V=Q
q =W
qη
=1×108J
7.5×107J/m3×25%
≈5.33m3。

5. 【答案】D
【解析】（1）由图甲可知：n=2，
∵不计绳重及滑轮轴间的摩擦，
∴F
甲=1
2
(G
物
+G
轮
)=1
2
(400N+20N)=210N，
W
甲=F
甲
S
甲
=F
甲
nℎ
甲
=210N×2×10m=4200J
P 甲=
W
甲
t
=4200J
100s
=42W．
（2）由图乙可知：n=3，
∵不计绳重及滑轮轴间的摩擦，
∴F
乙=1
3
(G
物
+G
轮
)=1
3
(400N+20N)=140N，
W
乙=F
乙
S
乙
=F
乙
nℎ
乙
=140N×3×10m=4200J
P 乙=
W
乙
t
=4200J
100s
=42W．
由以上可得：W
甲=W
乙
，P
甲
=P
乙
．
6. 【答案】
(1) 不可再生，做功
(2) 42.6kg
(3) 3×106J；2000N
【解析】
(1) 由于汽油不能源源不断地从自然界获得或不可以重复利用的能源是不可再生能源，汽车的内
燃机有四个冲程，其中做功冲程将内能转化为机械能；
(2) 汽车油箱的容积，V=60L=60dm3=60×10−3m3，
汽油的密度，ρ=0.71×103kg/m3，
油箱最多装的汽油的质量，m=ρV=0.71×103kg/m3×60×10−3m3=42.6kg；
(3) 轿车以60kW的恒定功率运动50s所做的功，
W=Pt=60×103W×50s=3×106J；
由功和功率的关系，P=W
t =Fs
t
，s=vt，所以P=Fv，
牵引力F=P
v
，由图象可知汽车做匀速直线运动时的速度v=30m/s，
F=P
v =60×103W
30m/s
=2000N，
汽车匀速直线运动时，汽车二力平衡，牵引力和阻力大小相等，
f=F=2000N。

7. 【答案】
(1) 5000W
(2) 10%
(3) i 越小；越大
ii 13
【解析】
(1) 他乘电梯从1楼匀速升到21楼时，上升的高度：
ℎ=(21−1)×3m=60m，
因动滑轮和细绳的重力以及摩擦力均忽略不计，克服小明重力和轿厢重力做的功为总功，所以，拉力F做的总功：
W
总=(G+G
轿厢
)ℎ=(500N+4500N)×60m=3×105J，
拉力F的功率：
P=W
总
t
=3×105J
60s
=5000W。

(2) 动滑轮A提升小明时做的有用功：W
有
=Gℎ=500N×60m=3×104J，动滑轮A提升小明的机械效率：
η=W
有
W
总
×100%=3×104J
3×105J
×100%=10%。

(3) i 电梯承载的人越多，电阻式压力传感器R1受到的压力越大，由丙图可知，电阻越小，电路中的总电阻越小，
由I=U
R
可知，电路中电流越大，当电流达到0.02A时，衔铁被吸下，电铃发出警报声。

ii 当电流达到0.02A时，电路的总电阻：R=U
I =8V
0.02A
=400Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，此时压力传感器的电阻值：
R1=R−R2=400Ω−100Ω=300Ω，
由图丙可知，此时的最大压力为8000N，
电梯承载的人数=8000N
600N
≈13.3，即13人。