2025年中考物理专题训练——功和功率的综合计算

2025年中考物理专题训练——功和功率的综合计算 一、计算题 1．小聪的体重是500N，家住19楼（楼的层高为3m），家里用燃气灶烧水、做饭。如果他从1楼步行上楼到家里（走了18层楼），用时3 min。已知天然气的热值3.0×107J/m3，水的比热容是4.2×103J/（kg·℃）。问： (1)他上楼克服重力做的功是多少？做功的功率是多少？ (2)完全燃烧多少立方米天然气放出的热量与小聪做的功相等？如果这些热量有35%被水吸收，能使0.5 kg水的温度升高多少？ 2．2016年5月，中国首批电气新能源公交汽车在常州使用，它既可以用充电桩充电，也可以用车辆顶部的太阳能电池板为车辆辅助充电，还可以使用天然气，当蓄电池电力储存不够时，就用燃气发动机为汽车提供动力，太阳能电池板每天能向蓄电池充入10kW·h~20kW·h的电能，已知蓄电池消耗的电能有90%转化为汽车前进所做的功，天然气完全燃烧产生的内能有30%转化为汽车前进所做的功，天然气热值为4.5×107J/kg，该车行驶时受到的阻力为3.6×103N。 （1）当车辆以72km/h匀速行驶时，牵引力的功率为多少？ （2）太阳能电池板提供的电能每天最少能让汽车匀速行驶多少距离？ （3）若汽车使用太阳能电池板提供的电能，则每天最多可以节约天然气的质量为多少？ 3．如图所示，为通往柴府花园的部分路段示意图，水平路面AB=200m、斜坡BC=120m、坡高CD=6m。搭载乘客后总重为G=1.5105N的公交车，轮胎与水平路面总接触面积为0.4m2。当它以恒定功率P1匀速通过AB段时，用时t1=20s；以恒定功率匀速通过BC段时，用时t2=16s。公交车在AB段和BC段行驶时受到的阻力始终是车总重的0.01倍。请完成下列问题： (1)请求出公交车静止在水平地面时对地面的压强； (2)公交车通过AB段时，牵引力的功率P1是多少瓦特？ (3)公交车通过BC段时，可以看成一个简单机械，即斜面。牵引力做的功就是总功，克服阻力做的功是额外功，克服重力做的功是有用功，求公交车通过BC段时牵引力的功为多少焦耳？ (4)该斜面的机械效率是多少？（结果保留一位小数） 4．3月25日山西阳泉10台无人驾驶快递车首次路上试运行，快递车装好货物后靠右行驶，遇到红灯会等待，遇到行人和车辆自动刹车避让。该款无人车满载质量为500kg，最大速度可达50km/h，若该无人车每个轮子与地面的接触面积为，在路面行驶时，受到的摩擦力为重力的0.02倍。求： （1）该无人快递车满载时，对水平地面的压强； （2）若该无人快递车满载工作，并以最大速度行驶在水平路面上，求汽车牵引力做功的功率。（结果保留两位小数） 5．如图是我国自主研制的3321型气垫两栖登陆艇。它的质量约为2.0×105kg底面积约为500m2.求： （1）它漂浮在海面上时，受到的浮力是多少。 （2）登陆艇静止在水平海滩上时，对海滩的压强是多少。 （3）若登陆艇用3.0×105N的推进力，以20m/s航速匀速行驶5min，则登陆艇的推进力做多少功。 （4）行驶5min内，耗油150kg，则发动机的推进效率是多少。（g取10N/kg，汽油热值约为4.6×107J/kg结果保留整数） 6．如图所示，沿斜面将一个质量为6kg的物体匀速由A点拉到B点拉力为40N，升高的高度为0.5m，AB的长度为1m，求： （1）拉力做的有用功； （2）物体受到的摩擦力。 7．如图是爸爸给小林买的一部电动平衡车。小林从家骑电动平衡车以12km/h的速度匀速行驶，用15min到达了市民广场。小林的质量为40kg，平衡车净重10kg，最高车速可达18km/h，轮胎总触地面积为5cm2，骑行时所受阻力恒为人车总重的0.1倍，g取10N/kg。求： （1）家到广场的距离 （2）小林骑行时车对水平地面的压强 （3）保持最高车速骑行时平衡车动力的功率 8．杠杆和滑轮等简单机械在我国古代就有了许多巧妙的应用，护城河上安装的吊桥装置就是一个简易杠杆。在拉起吊桥过程中，吊桥可看作杠杆，桥的重心位于几何重心，支点为B点，绳子的拉力作用于A点，吊桥质量为200kg。吊桥未被拉起时，绳AC与桥AB形成的夹角为45°，取1.4，忽略绳重和摩擦，求： （1）吊桥被拉起的瞬间拉力F的大小； （2）若吊桥A端匀速上升0.5m，用时0.2s，求该过程拉力的功率。 9．2023年3月19日重庆马拉松比赛在南滨公园拉开帷幕，记者们用无人机搭载高清相机拍摄。如图所示，无人机及搭载装置的总质量约为1.6kg，若无人机从地面用10s竖直上升到50m的高空中悬停进行拍摄。忽略它们受到的浮力，求： （1）无人机及搭载装置所受的重力； （2）航拍起飞至悬停，无人机及搭载装置克服重力做的功； （3）无人机及搭载装置克服重力做功的功率。    10．为了省力，装修工人用如图所示的斜面装置向二楼运送装饰材料。已知该斜面长为6m，高为3m，且固定不动。运送材料时，工人用300N的力拉绳子，将装饰材料在20s内沿斜面由底端拉到顶端。求： （1）工人拉力的功率； （2）若该装置的机械效率为62.5%，则装饰材料的重是多少？ 11．一次旅行时，司机驾驶某汽车沿一平直公路以80km/h的速度匀速行驶了3min，消耗汽油1L。已知该车匀速行驶时受到的牵引力是3600N且保持不变，汽油的密度为，热值为。 (1)求1L汽油完全燃烧放出的热量是多少？ (2)求汽车匀速行驶3min的过程中牵引力做的功是多少？ (3)则该汽油机的效率是多少？（百分号前保留整数） 12．如图是我国首款大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600，这是我国国产大飞机领域取得的又一个重大突破，填补了我国大型水陆两栖飞机的研制空白。“鲲龙”AG600可以进行海上救援，森林灭火，还具有相当的军用价值，飞机的各参数如下表所示。通过计算回答（g取10N/kg）： 轮子与地面的总接触面积 5000cm2 空机质量 45.5t 最大载水量 12t 最大平飞速度 500km/h 最大航程 4500km （1）空载的飞机静止在水平地面上的时候，对地面的压强是多少？ （2）蓄满水后的飞机漂浮在水面上的时候，排开水的体积是多少？ （3）一次执行任务时，蓄满水的飞机在水面上以10m/s的速度匀速直线滑行1min，在水面上的阻力是重力的0.5倍，飞机的功率是多少？ 13．2023年3月，在舟山海事巡逻艇的护航下，“鑫福102”轮（后被正式命名为“MSCIRINA”）从浙江舟山金海智造船厂离泊开航前往山东青岛，标志着全球最大装箱量的集装箱船正式交付投用，“鑫福102”轮总长399.99米，型宽61.3米，吃水深度17m，满载排水量达到了24万吨，一次可装载创纪录的24346个20英尺标准集装箱，是名副其实的海上“巨无霸”和“带货王”。若，，试求： （1）某单个20英尺集装箱及货物的总质量为9t，箱体外部长6m，宽，高，将其平放在水平甲板上，它对甲板的压强为多少？ （2）若“鑫福102”轮匀速直线航行时，航速为20节（节航速约为1.8km/h），发动机的主机功率为60800kW，求其以该速度匀速直线航行时所受的阻力； （3）如果“鑫福102”连带货物一共重18万吨，求其航行在海面上时排开海水的体积。    14．工人用如图所示的滑轮组提升重物，在10s内将240N的物体匀速提升2m．已知工人的拉力为100N（不计绳重与摩擦阻力），求： (1) 对重物做的有用功； (2) 工人做功的功率； (3) 滑轮组的机械效率； (4) 如果用此滑轮组匀速提升300N的重物，拉力应为多大？ 15．利用如图所示的装置，把体积为1dm3、密度为3×103kg/m3的石块从水面下2 m处用5s的时间匀速拉出水面后，再匀速提升了5m，动滑轮重为20N；（不考虑石块的厚度，不计摩擦，不计水的阻力）求： （1）在石块未离开水面前拉力F的功率； （2）石块离开水面后，这个装置的机械效率。 16．如图所示是一款履带式小型多功能田园翻地机。其输出功率为5kW，在水平地面上匀速翻地时每小时可前进3.6km，其自重为80kg，静止在水平地面上时，与地面接触的总面积为500cm²。求： （1）当翻地机静止在水平地面时，对地面的压强是多少? （2）翻地机在水平地面上匀速翻地时每小时做多少功? （3）匀速直线翻地时翻地机受到的阻力是多大? 17．小雨通过如图滑轮组将一只底面积为的正方体空心铁质箱子匀速缓慢地放入水中，箱子未接触水面之前的过程中他施加在绳子上的拉力为（不计绳重和摩擦，取）．请画出与解题过程相应的受力分析示意图． （1）当把这个正方体箱子放入水中漂浮时，箱子的底部所受水的压强为，则这个正方体箱子浸入水中的深度多大？ （2）求动滑轮的重力． （3）在箱子里放入一个物体，小雨用的力拉着绳子使箱子保持静止，此时箱子浸入水中的深度为．小雨用力将箱子拉出水面，又经过使箱子在空中匀速上升，在这中，小雨做功的功率多大？ 18．如图是最新一款无人驾驶汽车原型图。该款车在一段平直的公路上匀速行驶了8km用时400s，受到的阻力为300N，求： （1）汽车的速度。 （2）汽车牵引力做的功。 （3）汽车牵引力的功率。    19．如图，我国自主研制的“鲲龙”AG600是目前世界上最大的水陆两栖飞机，用于森林灭火、水上救援等。它的最大起飞质量为5.3×104kg，在机翼两侧下方各装有一个浮筒，为了防止侧翻，当单侧浮筒的三分之一在水中时， 至少要产生4×104N的浮力。求“鲲龙”AG600∶（g取 10 N/kg， ） （1）停在水面上时飞机底部距水面2m，飞机底部受到的水的压强； （2）以最大起飞质量从海平面升至500m高空，飞机克服重力做的功； （3）每个浮筒的体积不得小于多少？ 20．如图所示为一辆无人驾驶清扫车，已知空车质量为400kg，空车行驶时牵引力的功率为1440W，在1min内匀速行驶120m，求： （1）空车行驶的速度； （2）空车行驶时的牵引力。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2025年中考物理专题训练——功和功率的综合计算》参考答案 1．(1)2.7×104J；150W；(2)0.0009m3；4.5℃ 【详解】(1)上楼的高度为 上楼克服重力做的功是 做功的功率是 (2)由题可知 Q放=W=2.7×104J 根据Q放=Vq 水吸收热量 根据 答：(1)他上楼克服重力做的功是2.7×104J。做功的功率是150W。 (2)完全燃烧0.0009m3天然气放出的热量与小聪做的功相等。如果这些热量有35%被水吸收，能使0.5 kg水的温度升高4.5℃。 2．（1）7.2×104W；（2）9000m；（3）4.8kg 【详解】解：（1）汽车的速度 v=72km/h=20m/s 匀速行驶时，牵引力和阻力是平衡力，牵引力等于阻力，即 F=f=3.6×103N 所以牵引力的功率为 （2）太阳能电池板每天向蓄电池充入的电能至少为 W电=10kW·h=3.6×107J 汽车获得的机械能 W机械=W电×90%=3.6×107J×90%=3.24×107J 汽车行驶的最小距离 （3）根据题意可知，太阳能电池板每天充入的最多电能 W电大=20kW·h=20×3.6×106J=7.2×107J W电×90%=Q天然气×30% 代入数据 7.2×107J×90%=Q天然气×30% 解得 Q天然气=2.16×108J 故每天最多可以节约天然气的质量为 答：（1）当车辆以72km/h匀速行驶时，牵引力的功率为7.2×104W； （2）太阳能电池板提供的电能每天最少能让汽车匀速行驶的距离为9000m； （3）若汽车使用太阳能电池板提供的电能，则每天最多可以节约天然气的质量为4.8kg。 3．(1)3.75105Pa；(2)1.5104W；(3)1.08106J；(4)83.3 【分析】(1)公交车静止在水平地面时对地面的压力等于其总重，已知轮胎与水平路面总接触面积，利用求出对地面的压强； (2)根据求出公交车通过AB段的速度，根据求出公交车在段和段行驶时受到的阻力，公交车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，据此求出牵引力，利用求出牵引力的功率； (3)公交车通过段时，根据求出克服阻力做的额外功，根据求出克服重力做的有用功，两者之和即为公交车通过段时牵引力做的功； (4)根据求出该斜面的机械效率。 【详解】解：(1)公交车静止在水平地面时对地面的压力 对地面的压强 (2)公交车通过段的速度 公交车在段和段行驶时受到的阻力 因公交车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以牵引力 则牵引力的功率 (3)由题知，公交车在段和段行驶时受到的阻力相等，公交车通过段时，克服阻力做的额外功： 克服重力做的有用功 公交车通过段时牵引力做的功 (4)该斜面的机械效率 答：(1)公交车静止在水平地面时对地面的压强为； (2)公交车通过段时，牵引力的功率为； (3)公交车通过段时牵引力的功为； (4)该斜面的机械效率是。 4．（1）；（2）1388.89W 【详解】解：（1）快递车对水平地面的压力等于总重力，故无人快递车满载时，对水平地面的压强为 （2）快递车匀速行驶时，牵引力等于阻力，车牵引力做功的功率 答：（1）该无人快递车满载时，对水平地面的压强为； （2）汽车牵引力做功的功率为1388.89W。 5．（1）2.0×106N；（2）4000Pa；（3）1.8×l09J；（4）26％。 【详解】解：（1）由题意得 G＝mg＝2.0×105kg×10N/kg＝2.0×106N 因为登陆艇漂浮在海面上，所以 F浮＝G＝2.0×106N （2）登陆艇静止在水平海滩上时，对海滩的压强为 （3）登陆艇以20m/s航速匀速行驶5min的路程为 s＝vt＝20m/s×5×60s=6000m登陆艇的推进力做的功为 W=Fs＝3.0×105N×6000m＝1.8×109J （4）由题意得 Q放＝mq＝150kg×4.6×107J/kg＝6.9×109J发动机的推进效率为 答：（1）它漂浮在海面上时，受到的浮力是2.0×106N； （2）登陆艇静止在水平海滩上时，对海滩的压强是4000Pa； （3）若登陆艇用3.0×105N的推进力，以20m/s航速匀速行驶5min，则登陆艇的推进力做功为1.8×l09J； （4）行驶5min内，耗油150kg，则发动机的推进效率是26％。 6．（1）30J；（2）10N 【详解】解：（1）物体重力为 拉力做的有用功为 （2）拉力做的总功为 额外功为 由可得物体受到的摩擦力为 答：（1）拉力做的有用功为30J； （2）物体受到的摩擦力为10N。 7．（1）3km；（2）106Pa；（3）250W 【详解】（1）家到广场的距离为 （2）自行车对地面的压力为 小林骑行时车对水平地面的压强为 （3）匀速直线运动时处于平衡状态，动力等于阻力，故动力为 保持最高车速骑行时平衡车动力的功率为 答：（1）家到广场的距离为3km。 （2）小林骑行时车对水平地面的压强为。 （3）保持最高车速骑行时平衡车动力的功率为250W。 8．（1）1400N；（2）2500W 【详解】解：（1）吊桥所受重力为 G=mg=200kg×10N/kg=2000N 设吊桥长度为L，根据杠杆平衡条件得 （2）不计绳重和摩擦，拉力做功等于克服重力做功 该过程拉力的功率 答：（1）吊桥被拉起的瞬间拉力F的大小1400N； （2）该过程拉力的功率2500W。 9．（1）16N；（2）800J；（3）80W 【详解】解：（1）无人机及搭载装置所受的重力 （2）航拍起飞至悬停，无人机及搭载装置克服重力做的功 （3）无人机及搭载装置克服重力做功的功率 答：（1）无人机及搭载装置所受的重力16N； （2）航拍起飞至悬停，无人机及搭载装置克服重力做的功800J； （3）无人机及搭载装置克服重力做功的功率80W。 10．（1）180W；（2）750N 【详解】解：（1）由图知绳子段数，则绳子自由端移动距离为 工人所做的总功为 工人拉力的功率为 （2）该装置的机械效率为 即 解得 答：（1）工人拉力的功率为180W； （2）若该装置的机械效率为62.5%，则装饰材料的重是750N。 11．(1) (2) (3) 【详解】（1）汽油的体积为 要计算汽油放出的热量，需先计算出汽油的质量为 则这1L汽油完全燃烧放出的热量为 （2）汽车匀速行驶的时间 这段时间驶过的路程为 此过程牵引力做的功 （3）根据热机效率公式，计算汽油机的效率 12．（1）9.1×105Pa；（2）57.5m3；（3） 【详解】解：（1）空载的飞机静止在水平地面上的时候，对地面的压力为 根据可得，空载的飞机静止在水平地面上的时候，对地面的压强是 （2）蓄满水后的飞机的总重力为 由于飞机漂浮在水面上，根据物体浮沉条件可得，此时飞机受到的浮力为 根据阿基米德原理可得，排开水的体积是 （3）飞机受到水的阻力为 由于飞机是匀速直线运动的，飞机受到的是平衡力，因此飞机受到的牵引力为 根据 可得，飞机的功率是 答：（1）空载的飞机静止在水平地面上的时候，对地面的压强是9.1×105Pa； （2）蓄满水后的飞机漂浮在水面上的时候，排开水的体积是57.5m3； （3）一次执行任务时，蓄满水的飞机在水面上以10m/s的速度匀速直线滑行1min，在水面上的阻力是重力的0.5倍，飞机的功率是。 13．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）水平面上的物体对水平面的压力等于自身的重力，则集装箱对甲板的压强为 （2） “鑫福102”轮匀速直线航行时的航速为 由得，其以该速度匀速直线航行时所受的牵引力为 “鑫福102”轮匀速直线航行时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，其以该速度匀速直线航行时所受的阻力为 （3） “鑫福102”始终漂浮，受到的重力和浮力是一对平衡力，大小相等，则“鑫福102”连带货物一共受到的浮力为 根据阿基米德原理可知，其航行在海面上时排开海水的体积为 答：（1）单个20英尺集装箱平放在水平甲板上对甲板的压强为； （2） “鑫福102”轮以20节的航速匀速直线航行时所受的阻力为； （3） “鑫福102”连带货物一共重18万吨时航行在海面上时排开海水的体积为。 14．(1)480J   (2)60W   (3) 80℅  (4) 120N 【详解】本题考查的知识点是滑轮组的机械效率；有用功好呢额外功；功率的计算． 由滑轮组结构看出，承担物重的绳子股数n=3，s=3h． （1）知道物体重和上升的高度，利用W有用=Gh求出有用功， （2）利用s=3h求绳的自由端移动的距离，再利用W总=Fs求拉力做功；又知道做功时间，利用功率公式求拉力做功的功率； （3）求出了有用功和总功，利用效率公式求滑轮组的机械效率； （4）由于不计绳重与摩擦阻力，利用F=（G物+G动）求动滑轮重；再利用F′=（G物′+G动）求匀速提升300N的重物时的拉力． 解：（1）W有用=Gh=240N×2m=480J； （2）由题知，n=3，s=3h=3×2m=6m， W总=Fs=100N×6m=600J， P===60W， （3）η===80%； （4）∵不计绳重与摩擦阻力， ∴F=（G物+G动）， 即：100N=（240N+G动）， ∴G动=60N， 匀速提升300N的重物时： F′=（G物′+G动）=（300N+60N）=120N． 答：（1）对重物做的有用功为480J； （2）工人做功的功率为60W； （3）滑轮组的机械效率80%； （4）如果用此滑轮组匀速提升300N的重物，拉力应为120N． 要解决本题需知道使用滑轮组时有用功、总功、机械效率的计算方法，本题的关键：一是由图得出n的值，利用好s=nh；二是利用好“不计绳重与摩擦阻力，拉力和物重的关系F=（G物+G动）”． 15．（1）16W；（2）60% 【详解】解：（1）在离开水面前，石块受的浮力为 石块的重力为 若动滑轮下端所受的拉力F1，则 由图通过动滑轮绳子段数n=2，离开水面前绳子自由端的拉力为 绳子自由端拉力所做的总功为 故拉力F的功率为 （2）离开水面后，绳子自由端的拉力为 石块离开水面后 这个装置的机械效率 答：（1）在石块未离开水面前拉力F的功率为16W； （2）石块离开水面后，这个装置的机械效率为60%。 16．（1）1.6×104Pa；（2）1.8×107J；（3）5000N 【详解】解：（1）当翻地机静止在水平地面时，对地面的压强是 （2）翻地机在水平地面上匀速翻地时每小时做功 W=Pt=5000W×3600s=1.8×107J （3）匀速直线翻地时翻地机受到的阻力是 答：（1）当翻地机静止在水平地面时，对地面的压强是1.6×104Pa； （2）翻地机在水平地面上匀速翻地时每小时做功1.8×107J； （3）匀速直线翻地时翻地机受到的阻力是5000N。 17．（1）0.05m（2）30N（3）54W 【详解】(1)由知道，正方体箱子浸入水中的深度是： (2)由于箱子在水中漂浮，所以，箱子的重力是： 将箱子匀速放入水中的过程中，对箱子和动滑轮进行整体受力分析，如图， 动滑轮的重力是： ； (3) 放入一个物体后，箱子的浮力是： 箱子未被拉出水面前，对箱子、物体和动滑轮进行整体受力分析，如图， 箱子在空气中，所需拉力是： 小雨做功的功率是： 18．（1）20m/s；（2）2.4×106J；（3）6000W。 【详解】解：（1）汽车的速度 （2）汽车匀速行驶时，处于平衡状态，所受牵引力 F＝f＝300N 汽车牵引力做的功 W＝Fs＝300N×8×103m＝2.4×106J （3）汽车牵引力的功率 答：（1）汽车的速度为20m/s； （2）汽车牵引力做的功为2.4×106J； （3）汽车牵引力的功率为6000W。 19．（1）2×104Pa；（2）2.65×108J；（3）12m3 【详解】解：（1）飞机底部距水面2m深处受到水的压强 p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×2m=2×104Pa（2）飞机的最大起飞质量是5.3×104kg，最大重力 G=mg=5.3×104kg×10N/kg=5.3×105N飞机克服重力做的功 W=Gh=5.3×105N×500m=2.65×108J（3）根据F浮=ρ水gV排可得单侧浮筒的三分之一的体积 单侧浮筒的体积为 V′=3V=3×4m3=12m3答：（1）停在水面上时飞机底部距水面2m,飞机底部受到的水的压强为2×104Pa； （2）以最大起飞质量从海平面升至500m高空，飞机克服重力做的功为2.65×108J； （3）每个浮筒的体积不得小于12m3。 20．（1）2m/s；（2）720N 【详解】解：（1）空车行驶的速度 （2）空车行驶时的牵引力 答：（1）空车行驶的速度为2m/s； （2）空车行驶时牵引力为720N。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$