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．
解：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

Answer 2

由电源引到某工地的一只“220V、100W”的灯泡亮度较暗，测得该灯泡的实际功率只有81瓦，而电源的电压确为220伏。输电导线上消耗的功率约有多大？你在计算中用到了什么近似？
如果发电机的发电功率是56万千瓦，发电机把机械能转化为电能的效率为80%，不计水蒸汽通过涡轮机过程中由于热传递造成的能量损失及涡轮机的摩擦，试求水蒸汽的能量转化为电能的效率。