Question

关于功和功率的初中物理计算题

Answer 1

（2010．宜宾）（12分）2009年秋季以来,我国西南部分地区遭遇严重旱灾,不少地方不得不靠打深井取水．如图所示,小明同学正利用滑轮组和金属水桶从深井中提水,若水桶的材料密度为8g/cm3,水桶质量为4kg,水桶容积为20L．当盛满水的桶从水中慢慢提升（桶始终未出水面）时,小明对绳的拉力为F=25N．不计绳子重量和摩擦,水的密度是1.0×103 kg/m3,g取10N/kg．试求：
（1）动滑轮有多重?
（2）水桶露出水面前,滑轮组的机械效率有多大?
（3）水桶被提离井中水面后,以0.2m/s的速度匀速竖直上升,小明对绳子自由端拉力的功率多大?
答案：（1）水桶的重力是：G=mg=4kg×10N/kg =40N
水桶的体积是：V桶=m/ρ=4kg /（8×103kg/m3）=5×10-4m3
水桶受到的浮力是F浮=ρ水gV排=ρ水gV桶=1.0×103 kg/m3×10N/kg×5×10-4m3=5N
绳子受到水桶的拉力：F拉=G-F浮=40N-5N=35N
因为不计绳子重量和摩擦,有两股绳子承重,故有：
F=(F拉+G动)/2,即：25N=(35N+ G动)/2,解得：G动=15N
（2）水桶露出水面前,滑轮组的机械效率
=70%
（3）水桶装满时水的质量是：m =ρV =1.0×103 kg/m3×20×10-3m3=20kg
水和水桶的总质量是：20kg+4kg=24kg
水和水桶的总重是：G总=m总g=24kg×10N/kg =240N
人的拉力是：F′=（G总+ G动）/2=（240N+15N）/2=127.5N
拉力移动的速度是：v=2v物=2×0.2m/s =0.4m/s
拉力的功率是：P= F′v=127.5N×0.4m/s =51W
1.（2010．镇江）（6分）电动自行车轻便、实用、无污染,很受人们喜爱．若某人骑电动自行车在一段平直的公路上匀速行驶了150m,用时30s,电动自行车的牵引力为20N,在此过程中：
(1)电动自行车速度的大小；(2) 牵引力所做的功；(3) 牵引力做功的功率．
1）v=s/t=150m/30s=5m/s 2）W=Fs=20N*150m=3000J
3)P=W/t=3000J/30s=100W 或P=Fv=20N*5m/s=100W
（2010．江苏无锡）“海宝”是2010年世博会的吉祥物,其形状如图所示．为迎接世博会,某公园大门口的水平地面上安放一个大型“海宝”雕塑,其重力为3.6×104 N,与水平地面间的接触面积为1.2 m2．g取10N／kg．求：
(1)该雕塑的质量是多少?
(2)雕塑对地面的压强是多少?
(3)在搬运过程中,起重机在20s内将该雕塑匀速抬高了2m,则起重机对雕塑所做功的功率是多少?
答案：（1）该雕塑的质量为：
（2）雕塑对地面的压强为：
（3）起重机对雕塑所作的功为：W=Gh=3.6×104 N×2m=7.2×104 J,
起重机做功的功率为：.
10.（2010．临沂）如图所示,四冲程汽油机活塞面积为5×10－3m2,汽油燃烧产生的高温高压气体对活塞的压强为8×105pa,汽油机正常工作10min所做的功为1.8×106J.求：
（1）高温高压气体对活塞产生的压力是多少?
（2）该汽油机的功率是多少?
答案：（1）根据压强的计算公式p=F/S得,F=pS=8×105pa×5×10－3m2=4×103N；
（2）该汽油机的功率为：.
21．（2010．广州南沙）如图所示是一种塔式起重机的简图,用它把质量为4×102kg ,底面积为0.5m2的货物G匀速提起（g=10N/kg）.求
（1）起吊前,当货物静止平放在水平地面时,它对地面的压强是多少?
（2）若把货物匀速提起12m,用了4 0s,则货物上升的速度是多少?
（3）起重机对货物做功的功率是多少?
（4）若OA=12m,OB=4m,起重机本身重力不计,吊起货物时为使起重机不翻倒,其右边至少要配质量为多少千克的物体?
答案：（1）静止于水平地面：
F=G=mg=4×102kg×10N/kg=4×103N
P=F/S=4×103N/0.5m2=8×103Pa
(2）v=s/t=12m/40s=0.3m/s
（3)W =Fs=4×103N×12m=4.8×104J
P=W/t=4.8×104J/40s=1.2×103W
(4)由杠杆平衡条件：OA×mg=OB×m0g
m0=OAm/OB=12m×4×102kg/4m=1.2×103kg
1.（2010．荆门）由航空工业六○五研究所自行设计的“海鸥300”轻型水陆两栖飞机（如图所示）将于今年10月首飞,该机可载4-6名乘客,配置有高性能的发动机和先进航空仪表设备,可用于公务飞行、货物运输、海岸巡逻等.设飞机的总质量为4000kg,g取10N/kg.
（1）飞机停在水面时,排开水的体积是多少m3?
（2）若飞机在空中以360km/h的速度水平匀速飞行时,它在水平方向受到的阻力为飞机重力的0.1倍,飞机发动机的功率是多少W?
（1）飞机停在水面时,即
所以：
（2）飞机水平匀速飞行时,动力等于阻力,即：
F＝0.1G＝0.1mg＝0.1×4000kg×10N/kg＝4000N
飞机的功率