(尖子生专用)2020中考物理挑战压轴题专题06功与机械能(含解析)

压轴题06 功与机械能

1．平衡车作为一种新兴的代步工具，深得年轻人的喜欢，小华最近购入一台平衡车，他仔细阅读此款平衡车的说明书，主要参数如下：

（1）小华的质量为60kg，当他站立在平衡车上静止时，车轮与水平地面的接触总面积为4×10﹣3m2，则此时平衡车对水平地面的压强有多大？

（2）小华家距公园1.6km，他骑行此款平衡车以最高车速从家到公园，需要多长时间？

（3）若平衡车正常工作时，发动机提供的牵引力为180N，则小华以最高车速从家行驶到公园，牵引力的功率为多少？（假设小华从家到公园做匀速直线运动）

【答案】（1）1.8×105Pa；（2）0.1h；（3）800W。

【解析】

【详解】

（1）．该车静止时对水平地面的压力：

F=G总=（m1+m2）g=（60kg+12kg）×10N/kg=720N，

对水平地面的压强：

532720N 1.810Pa 410m

F p S =

==⨯⨯﹣； （2）．由s

v t

=

可得，以最高车速从家到公园，需要的时间： 1.6km

0.1h 16km/h

s t v =

==； （3）．最高车速：

140

16km/h 16m/s m/s 3.69

v ==⨯

=， 牵引力的功率：

40

180N m/s 800W 9

P Fv ==⨯

=。 答：（1）．此时平衡车对水平地面的压强有1.8×105

Pa ；

（2）．他骑行此款平衡车以最高车速从家到公园，需要0.1h 时间； （3）．牵引力的功率为800W 。

2．一辆汽车以72 km/h 的速度匀速行驶10 min ，消耗的汽油为1.2 kg 。汽车匀速行驶时受到的牵引力F ＝1.2×103

N ，汽油的热值q ＝4.6×107

J/kg 。问： (1)这段时间内汽油完全燃烧放出的热量是多少？ (2)这段时间内汽车牵引力做功的功率是多少？ (3)该汽车的效率是多少？

【答案】(1)5.52×107J ；(2)2.4×104W ；(3)26% 【解析】 【详解】

(1)汽油完全燃烧放出的热量：

77==1.2kg 4.610J/kg=5.5210J Q mq ⨯⨯⨯放

(2)汽车的速度

v ＝72 km/h ＝20 m/s

汽车牵引力做功的功率：

34

1.210N 20?m /s

2.410W P Fv ⨯⨯⨯有

＝＝＝ (3)在测试时间内汽车的有用功：

472.410W 600s 1.4410J W P t ⨯⨯⨯有有

＝＝＝ 在测试时间内该汽车的效率：

771.4410J 100%100%26%5.5210J

W Q η⨯=⨯=⨯≈⨯有

放

答：(1)汽油完全燃烧放出的热量是5.52×107

J ； (2)汽车牵引力做功的功率是2.4×104

W ； (3)汽车的效率是26%。

3．近几年来，我国大力推广新能源汽车，2018年4月扬州市正式发放新能源汽车牌照。某款电动汽车（如图所示）以60 km/h 的速度匀速行驶了80 km ，所受的牵引力为720 N ，耗电18 kW·h，请解答下列问题：

（1）牵引力所做的功是多少？ （2）牵引力的功率是多少？

（3）上述行驶过程中，电动车的效率是多少？ 【答案】（1）5.76×107J ；（2）1.2×104w ；（3）88.9％ 【解析】 【分析】 【详解】

(1)牵引力所做的功是

W =FS =720N×80×103 m=5.76×107J

(2)由速度公式知

80km 4

=h=4800s 60km h 3

S t V =

= 则牵引力的功率是

745.7610 1.210W 4800s

J W P t ⨯===⨯

(3)电动车的效率是

100%88.9W W η=

⨯=有总

％

答：(1)牵引力所做的功是5.76×107

J ； (2)牵引力的功率是1.2×104w ； (3)电动车的效率是88.9％。

4．如图所示，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体，已知物体重1.2×103

N ，密度为1.6×103

kg/m 3

。测得物体在出水面后牵引车作用在绳子上的拉力为500牛。若不计摩擦、绳重及水的阻力，g 取10N/kg ，问：

(1)物体浸没水中时所受的浮力多大？ (2)物体露出水面前滑轮组机械效率多大？

(3)物体出水面后上升的速度是0.5m/s ，牵引车拉力的功率多大？ 【答案】(1)750N ；(2)60%；(3)750W 【解析】 【分析】 【详解】

(1)由G mg =可得物体的质量

31.210N 120kg 10N/kg

G m g ⨯===

根据m

V

ρ=

可得物体的体积 333

120kg

0.075m 1.610kg/m

m

V ρ

=

=

=⨯ 物体浸没水中时排开液体体积等于物体体积，所受的浮力

3331.010kg/m 10N/kg 0.075m 750N F gV gV ρρ===⨯⨯⨯=物浮排

(2)由图知绳子承担物重的段数n 为3，由()1

3

F G G =

+物轮可得