【期末专项训练】功和机械能计算题-2024-2025学年物理八年级下册人教版（2024）

【期末专项训练】功和机械能计算题-2024-2025学年物理八年级下册人教版（2024） 一、计算题 1．人工智能逐渐融入我们的生活，一些餐厅、饭店等餐饮场所使用送餐机器人送餐。如图所示是某餐厅的送餐机器人，其自身质量为50kg，当该送餐机器人托着质量为4kg的物体送餐时，在2min内匀速直线运动180m，机器人受到的摩擦力约为其总重力的0.05倍。求： （1）该送餐机器人自身的重力。（未携带物体时） （2）此次送餐过程中，送餐机器人的速度。 （3）此次送餐过程中，送餐机器人克服摩擦力所做的功。 2．“绿色出行，低碳生活”。新能源汽车因环保、节能、高效等优势，成为人们日常使用的重要交通工具。如图是国内某型号的新能源汽车，满载时的总质量为1.8×103kg，四个轮胎的着地面积是0.06m2，在平直公路上匀速行驶1000m，用时50s，此过程中汽车牵引力做功1.5×106J。（g取10N/kg）求满载时： （1）该车静止在水平地面上时对地面的压强； （2）汽车匀速行驶时的速度； （3）汽车匀速行驶时所受的牵引力。 3．如图所示为公园游玩常用的观光船，为了保护环境一般采用电力驱动。这种游船满载时，船和人的总质量为280kg。（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）求： （1）该游船满载时，游船排开水的体积； （2）该游船满载时，在平静的湖面上以1.5m/s的速度匀速行驶，驱动电机的功率为750W，求此时游船所受水的阻力。 4．小华和妈妈去超市购物，超市地面水平，她们将物品放在推车中水平推行，推车在某段时间内速度v随时间t变化的关系图像如图所示。已知推车所受阻力f=40N。（g取10N/kg） （1）10~20s内推车运动的距离是多少？ （2）10~20s内水平推力做了多少功？ （3）10~20s内水平推力的功率多大？ （4）在0~10s内，物体水平方向上推力和摩擦力的合力是否为零？ 5．如图，某智能机器人的质量为，其轮子与水平地面接触的总面积为。机器人在的牵引力作用下沿力的方向在水平地面移动了。求： （1）机器人受到的重力； （2）机器人对水平地面的压强； （3）牵引力对机器人所做的功。 6．如图所示，是以丹东命名的退役导弹护卫舰—弦号543“丹东舰”，丹东舰舰长103.2m，宽10.8m，满载排水量1944t，满载时船身浸入水中3.9m。若军舰在一段平直水面上匀速直线航行3km时，用的时间为5min，它所受阻力是。（g取，）求： （1）丹东舰满载静止时受到的浮力和舰船底受到水的压强； （2）丹东舰在这段水面匀速直线航行时所受的牵引力大小； （3）丹东舰在这段水面匀速直线航行时牵引力做的功和功率。 7．如图所示是我国研发的四轮极地漫游机器人，若机器人的质量为500kg，发动机提供的牵引力为，科考队员通过遥控机器人使其在10s内匀速行驶30m，常数g取10N/kg，求： （1）机器人的重力； （2）发动机的输出功率。 8．举重是我国的优势体育项目之一。如图所示，一位质量为的举重运动员在抓举的整个过程中：先将的杠铃举高用时，然后空中停留。已知取，运动员每只脚与水平地面的接触面积为，求： （1）在整个抓举过程中，他对杠铃做的功； （2）在整个抓举过程中，他对杠铃做功的功率。 （3）他举起杠铃后对水平地面的压强。 9．为保障消防救援人员的人身安全，科技强消、机器换人刻不容缓，如图所示是一台消防机器人，其质量为600kg，消防机器人静止在水平地面时，对地面产生的压强为1.2×104Pa，以3m/s的速度在水平地面沿直线匀速前进了1min，行驶时所受阻力为自重的0.02倍；（g取10N/kg）求： （1）消防机器人静止在水平地面时，履带与地面接触的总面积； （2）在水平地面匀速直线前进的过程中，消防机器人牵引力做功的功率。 10． 如图所示，一辆纯电动公交车在平直的公路上匀速行驶600m，所用时间为40s，轮胎与地面的总接触面积为0.2m2，该公交车的总重为，公交车匀速行驶时受到的阻力是公交车总重的0.2 倍。求； （1）公交车静止时对水平地面的压强； （2）公交车行驶时牵引力的大小； （3）公交车的牵引力做功的功率。 11．2024年4月27日，我国发布首个纯电驱拟人奔跑的全尺寸人形机器人“天工”，如图所示，其身高为163cm，质量为43kg，双脚与地面的接触面积为0.04m2。某次测试中，它在“盲视”状态下，平稳登上斜面长为1m，高为0.5m的斜坡，g取10N/kg。求： （1）“天工”受到的重力的大小； （2）“天工”双脚站立时，对水平地面的压强； （3）“天工”从坡底登到坡顶，克服重力所做的功。 12．如图所示，某品牌扫地机器人的质量为1.2kg，在6N的牵引力作用下，8s内在水平地面匀速前进了1.6m，g取10N/kg。求： （1）扫地机器人受到的重力； （2）牵引力所做的功； （3）牵引力做功的功率。 13．2024年初，“空中的士”首飞成功，深圳至珠海仅需20分钟。它既能像直升机一样垂直起飞，又能如传统大飞机一样在空中高速巡航。它的最大起飞质量2t，可载5人，巡航速度可达200km/h，核心模组100%国产化。若参照最大起飞质量，请求： （1）“空中的士”停在水平地面，它与地面的总接触面积是5000cm2，则地面承受的压强是多少? （2）“空中的士”若以25m/s的速度竖直匀速上升300m，求克服重力所做的功和功率。 14．如图甲所示，为我国自主研发的新一代智能四轮汽车，该汽车具有自动加速、刹车和避障等功能。已知汽车总重为1.5×104N，静止时轮胎与水平地面的接触总面积为0.05m2。不考虑外界因素影响，汽车匀速行驶时受到的阻力为汽车总重的0.06倍。如图乙所示，是汽车以恒定功率行驶时的速度v与时间t图像，g取10N/kg。求： （1）汽车静止在水平地面时对地面的压强； （2）汽车匀速行驶时的功率； （3）0~20s汽车牵引力做的功。 15．“共建卫生城市，构建美好家园”，如图所示是“雾炮车”喷洒水雾以减少扬尘的情景。某次喷洒完后，该车在 的牵引力作用下，匀速通过100m的平直道路，用时20s。求： （1）该车行驶的速度； （2）此过程中该车的牵引力所做的功； （3）此过程中该车牵引力的功率。 16．2023年5月，世界智能大会在天津的成功举办，将进一步推动我国人工智能技术的研发和应用。图甲为某款智能机器人，重为300N，底部轮与地面接触总面积为，它在某次引领接待工作中，沿相同的地面直线行走的速度随时间变化的图像如图乙所示，智能机器人受到的水平阻力为重力的倍。（g取10N/kg） （1）求智能机器人静止在水平地面上时，对地面产生的压强； （2）求智能机器人在0~6s内行走的路程； （3）在0~6s内，求此段时间内智能机器人牵引力做的功； （4）在6~10s内，求此段时间内智能机器人牵引力做功的功率。 答案解析部分 1．【答案】（1）解：该送餐机器人自身的重力：G=mg=50kg×10N/kg=500N； 答：该送餐机器人自身的重力为500N； （2）解：送餐机器人的速度：； 答：此次送餐过程中，送餐机器人的速度为1.5m/s。 （3）解：机器人受到的摩擦力：f=0.05G总=0.05m总g=0.05×（50kg+4kg）×10N/kg=27N， 克服摩擦力做的功：W=fs=27N×180m=4860J。 答：此次送餐过程中，送餐机器人克服摩擦力所做的功4860J。 【解析】【分析】 （1）利用G=mg计算该送餐机器人自身的重力； （2）利用速度公式计算送餐机器人的速度； （3）机器人受到的摩擦力f=0.05G总，再利用W=fs计算克服摩擦力做的功。 2．【答案】（1）3×105Pa；（2）20m/s；（3）1.5×103N 【解析】【解答】解：（1） 首先根据重力公式G=mg（其中m是质量，g取10N/kg ），计算满载时汽车的总重力G满载时的总重力 因为汽车静止在水平地面上，此时汽车对地面的压力压等于汽车的重力G 因为汽车静止在水平地面上，此时汽车对地面的压力压等于汽车的重力G，即压 。 再根据压强公式p=SF​（其中F是压力，S是受力面积 ），已知四个轮胎着地面积S=0.06m2，可得汽车对地面的压强p为： （2） 根据速度公式v=ts​（其中s是路程，t是时间 ），已知汽车行驶的路程s=1000m，行驶时间t=50s，则汽车匀速行驶时的速度v为： （3） 由功的公式W=Fs（其中W是功，F是力，s是在力的方向上移动的距离 ）变形， ​已知汽车牵引力做功W=1.5×106J，行驶路程s=1000m，则汽车匀速行驶时所受的牵引力牵为 答：（1）该车静止在水平地面上时对地面的压强是3×105Pa； （2）汽车匀速行驶时的速度是20m/s； （3）汽车匀速行驶时所受的牵引力是1.5×103N。 【分析】 本题综合考查了重力、压强、速度以及功和力的相关知识。 （1）对于压强问题，关键是明确汽车静止时压力与重力的关系，再利用压强公式计算。 （2）速度计算直接运用速度公式，根据已知路程和时间求解。 （3）求牵引力则是通过功的公式变形，结合已知的功和行驶路程得出结果。 3．【答案】解：（1）该游船满载时，漂浮在水面上，游船受到的浮力为 由阿基米德原理可得，所以有 （2）当船在平静的湖面匀速行驶时，所受的阻力与牵引力是一对平衡力，大小相等，所以船受到的阻力为 答：（1）该游船满载时，游船排开水的体积为0.28 m3； （2）该游船满载时，在平静的湖面上以1.5m/s的速度匀速行驶，驱动电机的功率为750W，此时游船所受水的阻力为500N。 【解析】【分析】（1）游船漂浮，浮力和物体的重力相等；根据，计算排开液体的体积； （2）根据船的速度和功率，利用P=Fv，计算牵引力，结合二力平衡，计算阻力大小。 4．【答案】（1）解：由图可知，推车的速度v=0.8m/s，所以推车运动的距离s=vt=0.8m/s×10s=8m （2）解：10~20s内推车匀速运动，推车处于平衡状态，推车受力平衡，即推车受到的推力和阻力是一对平衡力，推车所受阻力f=40N，则推车受到的推力F推=F阻=40N 由图可知，推车的速度v=0.8m/s，所以推车运动的距离 s=vt=0.8m/s×10s=8m 水平推力做的功 W=F推s=40N×8m=320J （3） （4）解：根据速度v随时间t变化的关系图象知道，在0~10s内小车加速运动，所以水平推力大于摩擦力，合力不为零。 【解析】【分析】（1）推车运动的距离等于速度乘以时间； （2）推力做功等于力与在力的方向的距离的乘积； （3）功率等于做功除以时间； （4）小车加速运动，水平推力大于摩擦力，合力不为零。 5．【答案】（1）解：机器人的重力为： （2）解：机器人对水平地面的压力为：； 机器人对水平地面的压强为： （3）解：牵引力对机器人所做的功为： 【解析】【分析】(1)利用G=mg计算出机器人的重力； (2)在水平地面上工作时，机器人对水平地面的压力大小等于机器人自身的重力大小；利用计算出机器人对水平地面的压强； (3)利用W=Fs计算牵引力对机器人所做的功。 6．【答案】解：（1）丹东舰排开水的质量为： 丹东舰满载静止时受到的浮力为 舰船底受到水的压强为 （2）丹东舰在水面上做匀速直线运动，受到的牵引力和阻力是平衡力，所以 （3）牵引力做的功： 功率为： 答：（1）丹东舰满载静止时受到的浮力为；舰船底受到水的压强为； （2）丹东舰在这段水面匀速直线航行时所受的牵引力大小为； （3）丹东舰在这段水面匀速直线航行时牵引力做的功为；功率为。 【解析】【分析】（1）根据F浮=G排=mg，可以计算物体受到的浮力；利用p=ρgh，计算液体压强； （2）物体匀速直线运动时，根据二力平衡，计算牵引力； （3）根据W=Fs，计算做功多少；根据，计算功率的大小。 7．【答案】【解答】（1）机器人的重力 （2）发动机的输出功率 答：（1）5000N；（2）。 【解析】【分析】（1）根据G=mg求机器人的重力； （2）根据求发动机的输出功率。 8．【答案】解：（1）杠铃的重力：G杠=m杠g=140kg×10N/kg=1400N 运动员对杠铃做的功：W=G杠h=1400N×1.7m=2380J （2）由题意可知，整个抓举过程所用的时间：t=0.8s+0.6s=1.4s 在这一抓举过程中他对杠铃做功的功率： （3）运动员的重力：G人=m人g=80kg×10N/kg=800N 他举起杠铃后对水平地面的压力 F=G总=G人+G杠=800N+1400N=2200N 他举起杠铃后对水平地面的压强 答：（1）在整个抓举过程中，他对杠铃做的功是2380J； （2）在整个抓举过程中，他对杠铃做功的功率是1700W； （3）他举起杠铃后对水平地面的压强是5.5×104Pa。 【解析】【分析】（1）根据杠铃的质量，利用G=mg，计算重力；根据W=Gh，计算做功多少； （2）结合抓举的时间，利用，计算功率； （3）根据人质量，计算重力；结合水平面上物体的重力，计算水平面受到的压力；根据，计算压强。 9．【答案】解：（1）消防机器人静止在水平地面时，对地面的压力：F=G=mg=600kg×10N/kg=6000N； 根据可知履带与地面接触的总面积： ； （2）在水平地面匀速直线前进的过程中，消防机器人处于平衡状态，所受牵引力： F牵=f=0.02G=0.02×6000N=120N； 根据， 可知消防机器人牵引力做功的功率：P=F牵v=120N×3m/s=360W。 【解析】【分析】（1）消防机器人静止在水平地面时，根据F=G=mg得出对地面的压力，根据，可知履带与地面接触的总面积； （2）在水平地面匀速直线前进的过程中，消防机器人处于平衡状态，根据F牵=f=0.02G得出受牵引力，根据可知消防机器人牵引力做功的功率。 10．【答案】（1）解：公交车对水平地面的压力为 F=G=2×105N 公交车静止时对水平地面的压强为 （2）解：因为公交车在平直的公路上匀速行驶，所以公交车受到的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等 （3）解：此过程中牵引力做的功为 W=F牵s=4×104N×600m=2.4×107J 此过程中牵引力做功的功率为 【解析】【分析】（1） 根据F=G计算公交车对水平地面的压力，再根据计算公交车静止时对水平地面的压强。 （2）根据平衡力的知识 计算公交车行驶时受到的牵引力； （3） 根据W=F牵s计算此过程中牵引力做的功，再根据计算牵引力做功的功。 11．【答案】解：（1）“天工”受到的重力：G=mg=43kg×10N/kg=430N； （2）“天工”站立时对水平地面的压力：F=G=430N， “天工”站立时对水平地面的压强：； （3）“天工”从坡底登到坡顶，克服重力所做的功：W=Gh=430N×0.5m=215J； 答：（1）“天工”受到的重力的大小为430N； （2）“天工”双脚站立时，对水平地面的压强10750Pa； （3）“天工”从坡底登到坡顶，克服重力所做的功215J。 【解析】【分析】（1）根据G=mg求出“天工”受到的重力； （2）水平面上物体的压力和自身的重力相等，根据压强公式求出“天工”站立时对水平地面的压强； （3）做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是在力的方向上通过的距离，根据W=Fs求出功的大小。 12．【答案】解：（1）根据重力公式可以求出扫地机器人受到的重力G＝mg＝1.2kg×10N/kg＝12N； （2）由功的公式可知牵引力所做的功W＝Fs＝6N×1.6m＝9.6J； （3）牵引力做功的功率。 答：（1）扫地机器人受到的重力为12N。 （2）牵引力所做的功为9.6J。 （3）牵引力做功的功率为1.2W。 【解析】【分析】 （1）根据G=mg得出扫地机器人受到的重力； （2）根据W=Fs得出牵引力所做的功； （3）根据得出牵引力做功的功率。 13．【答案】解：（1）对地面的压力是F=G=m1g=2000kg×10N/kg=20000N， 对地面的压强为：；（2）“空中的士”在整个飞行过程中克服重力所做的功：W=Gh=20000N×300m=6×106J； “空中的士”在整个飞行过程中克服重力的功率：。 答：（1）“空中的士”停在水平地面，它与地面的总接触面积是5000cm2，则地面承受的压强是40000Pa； （2）“空中的士”若以25m/s的速度竖直匀速上升300m，克服重力所做的功和功率分别为：6×106J；5×105W。 【解析】【分析】 （1）飞机静止在水平地面上时，对地面的压力和自身的重力相等，根据F=G=mg求出其大小，根据p=求出对地面的压强； （2）已知升力和“空中的士”上升的高度，利用W=Gh求出“空中的士”飞行时所做的功；根据，得到无人机在整个飞行过程中克服重力的功率。 14．【答案】解：（1）汽车对水平地面的压力大小 汽车静止时对水平地面的压强 （2）由图乙可知，汽车匀速行驶时的速度，汽车匀速行驶时受到的阻力 因为汽车做匀速直线运动，由二力平衡条件可知，汽车的牵引力为 汽车匀速行驶时的功率 （3）汽车功率恒定，0~20s内汽车牵引力做的功 答：（1）汽车静止在水平地面时对地面的压强为； （2）汽车匀速行驶时的功率为； （3）0~20s汽车牵引力做的功为。 【解析】【分析】（1）水平面受到的压力和物体的重力相等，根据，计算压强的大小； （2）结合摩擦力和重力关系，计算摩擦力；根据牵引力和摩擦力二力平衡，大小相等，利用P=Fv，计算功率的大小； （3）根据功率和时间，利用W=Pt，计算牵引力做功多少。 15．【答案】（1）车行驶的速度 （2）车的牵引力所做的功 （3）该车牵引力的功率 【解析】【分析】（1），根据速度的定义，用通过的路程除以所用时间即可求出车行驶的速度。 （2）利用功的计算公式，牵引力乘以在牵引力方向上移动的距离可得到牵引力所做的功。 （3）功率的计算可以用功除以时间，即由（2）中求出的功除以所用时间，就可得到牵引力的功率。 16．【答案】（1）；（2）；（3）；（4） 【解析】【分析】（1）智能机器人静止在水平地面上时重力为300N，压力等于重力等于300N， 底部轮与地面接触总面积为 ，根据P=F/S计算对地面产生的压强 （2）由图可知，智能机器人在0~6s内速度为1.2m/s，根据S=vt计算行走的路程 （3）机器人做匀速直线运动时，受到的牵引力等于阻力15N，由2）知智能机器人行走的路程s、，根据W=Fs计算智能机器人牵引力做的功 （4）由图可知，在6~10s内，机器人的速度为1m/s，根据P=Fv计算智能机器人牵引力做功的功率 学科网（北京）股份有限公司 $$