04功率、机械效率、热机效率常考题题-江苏省九年级上学期期末重难点突破练习（苏科版）
一．功率的计算及公式的应用（共10小题）
1．下列有关中学生的估测符合实际的是（ ）
A．正常上三楼的做功约300J
B．正常上楼的功率约400W
C．将一枚桌面上的鸡蛋举过头顶做的功为1J
D．中学生正常引体向上做功的功率约45W
2．地秤可用来称量较重的物体，如图所示，ABCD为地秤称量面，有一根粗细均匀的实心直钢材，长度为2m，从图示位置开始计时，经过8s钢材重心与称量面的中心恰好重合（ ）
A．160W B．200W C．240W D．420W
3．引体向上是中学生经常进行的体育锻炼项目，若一个普通中学生在1分钟内完成10次引体向上，该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于（ ）
A．10W B．50W C．100W D．200W
4．登楼梯比赛中，九年级的小华同学从一楼跑步登上五楼，共用了40s（ ）
A．1500W B．150W C．15W D．2W
5．小明在楼梯上跑步爬楼健身，如图所示，他从一楼跑到五楼用了20s（ ）
A．3200W B．320W C．32W D．3.2W
6．一辆新能源小汽车在平直公路上以20m/s的速度匀速行驶30km，发动机提供的牵引力是600N。则此过程中发动机的输出功率为 kW。当汽车需上坡时，一般为了增大牵引力，使汽车 （选填“加”或“减”）速。
7．某班级组织了一次登楼梯比赛活动，从一楼匀速登上6m高的三楼，看谁的功率最大。已知小朱质量为50kg J，若要测得他上楼的功率还需要的条件： ；如果不知道楼层的高度， （“能”或“不能”）比较两个体重已知（但不同）的同学上楼功率大小。
8．小明同学用20N的水平推力推着重100N的书箱在水平地面上前进了5m，所用时间为10s，在此过程中小明对书箱做功 J，功率为 W，书箱的重力做功 J。
9．如图是小明在做俯卧撑和引体向上时的锻炼场景：
（1）图甲中小明静止时地面对双手的支持力为F1，图乙中小明静止悬挂在单杠上时，单杠对他的作用力为F2，则F1 F2。
（2）如图乙，小明的质量为60kg，做一次引体向上需克服重力做功 J，如果小明1min完成10个引体向上，则他的功率是 W。（g取10N/kg）
10．某轿车以96kW的恒定功率在水平路面启动做直线运动，速度v与时间t的关系如图所示，若轿车运动过程中受到的阻力不变，其发动机做功为 J，运动过程中受到的阻力为 N。
二．滑轮（组）的机械效率（共9小题）
11．如图所示，老师在课堂上用自制的滑轮组提升重物，将质量为36kg的重物在5s内匀速提升1m。他对绳的拉力F为200N，下列判断正确的是（ ）
A．拉力所做的功为200J
B．拉力做功的功率为40W
C．滑轮组的机械效率为90%
D．动滑轮的重力为20N
12．用如图所示的滑轮组将重200N的物体在10s内竖直匀速提升4m，机械效率为80%，则有用功为 J，拉力的功率为 W。若增大所提物体的重力，则该滑轮组机械效率将 （增大/不变/减小）。
13．如图所示，用滑轮组提升重为150N的物体，动滑轮重为30N，若在5s内将物体匀速提升2m，则拉力的功率为 W，滑轮组的机械效率为 %；若匀速提升重为100N的物体，则该滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
14．如图所示，工人利用滑轮组将200N的重物从地面向上提升到2m高的平台上，他所用的拉力为160N J，滑轮的机效率为 。
15．如图所示，工人师傅通过滑轮组用200N的拉力在20s内将重为480N的物体匀速提高2m，（不计绳重和摩擦），求：
（1）工人师傅拉绳子的速度；
（2）拉力的功率；
（3）该滑轮的机械效率。
16．如图，塔式起重机上的滑轮组匀速吊起1.2×104N的重物升高2m时，拉力做的总功为3×104J。求：
（1）绳端所用拉力；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）若动滑轮重400N，求克服摩擦和钢绳重所做的功。
17．如图所示，人静止站在地面上用200N的力向下拉绳子，将物体匀速向上提升1m
求：（1）人拉绳子所做的功；
（2）物体的重力。
18．如图所示，小明利用滑轮组以0.1m/s的速度匀速提升150kg的摩托车时，所用拉力为300N，当摩托车匀速上升0.5m时，求：（g取10N/kg）
（1）对摩托车做的有用功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）小明做功的功率。
19．今年，兴化市政府对多个老旧小区进行改造，推动城市品质提升，工人用该装置将质量为80kg的建筑材料匀速提升了8m，用时10s。电动机的输出功率恒定为800W，g＝10N/kg。求：
（1）10s内电动机输出的总功；
（2）此时滑轮组的机械效率；
（3）动滑轮所受的重力。
三．斜面的机械效率（共2小题）
20．如图所示，斜面长10m，高4m，将一个质量为50kg的货物由斜面底端匀速推到顶端，运动过程中克服摩擦力做功500J（ ）
A．机械效率为75%
B．F＝300N
C．摩擦力为50N
D．推力做的总功为3000J
21．如图所示，斜面长s＝5m，高h＝3m，历时10s将重100N的物体由斜面底端匀速推到顶端，运动过程中物体受到斜面的摩擦力为20N。求：
（1）有用功；
（2）推力F的功率；
（3）斜面的机械效率。
四．热机的效率（共6小题）
22．李老师家购买了某款油电混合动力汽车，该车在蓄电池电量充足时由电动机提供动力（电动模式），当电量不足时（燃油模式），同时给蓄电池充电，已知电池满电容量为30kW h。某次出行在满电状态下先以电动模式沿水平公路匀速行驶90km，随后切换到燃油模式下又行驶了40km，消耗燃油4kg，燃油的热值q＝4.5×107J/kg。假设汽车行驶过程中阻力保持不变，且不考虑充电时的能量损失，求：
（1）李老师家充电桩功率为3kW，动力电池从无电到充满需要多长时间？
（2）4kg燃油完全燃烧时放出的热量；
（3）汽车在电动方式行驶时受到的阻力；
（4）燃油模式下发动机的效率。
23．如图是我国自主研发的水陆两栖飞机“鲲龙﹣600”，它可以承担大型灭火、水上救援
等任务。若该两栖飞机以10m/s的速度匀速直线飞行60s，消耗航空燃油50kg，发动机的效率为40%燃油＝4.2×107J/kg。求：
（1）它在此过程中飞行的路程。
（2）50kg的航空燃油完全燃烧放出的热量。
（3）飞机发动机的功率。
24．某燃油车以108km/h的速度在高速公路上匀速行驶10min，消耗的汽油的质量为1.8kg。该车匀速行驶时受到的阻力f＝1.2×103N，已知汽油的热值q＝4.6×107J/kg。求：
（1）该燃油车牵引力所做的功WF牵。
（2）汽油完全燃烧放出的热量Q放。
（3）该燃油车的效率η。
25．某汽车在一段平直的公路上匀速行驶，汽车以50km/h的速度匀速直线行驶了0.6h。汽车所受的阻力与速度的图像如图所示。且行驶过程中消耗了10kg燃油（假设燃油完全燃烧）。油的热值q＝4×107J/kg，求：
（1）行驶过程中燃油燃烧放出的总热量；
（2）汽车牵引力所做的功；
（3）汽车的热机效率。
26．无人驾驶汽车是一种智能汽车，也可称之为轮式移动机器人，主要依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。如图所示为某款无人驾驶汽车，消耗汽油1.2kg。假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%，在这段运动过程中，求：（汽油的热值为4.5×107J/kg）
（1）1.2kg汽油完全燃烧产生的热量。
（2）该汽车发动机做的有用功。
（3）该汽车输出的功率。
（4）该汽车所受的阻力。
27．百度联手奇瑞汽车，在安徽省芜湖市打造了国内首个全无人车运营区域。某正在测试中的一款无人汽车，其质量为1.6×103kg，汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶75min，消耗汽油6.4kg，汽油的热值是4.5×107J/kg。求：
（1）汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，汽车发动机的牵引力。
（2）汽车行驶75min牵引力做的功。
（3）汽车发动机的效率。
04功率、机械效率、热机效率常考题题-江苏省九年级上学期期末重难点突破练习（苏科版）
参考答案与试题解析
一．功率的计算及公式的应用（共10小题）
1．下列有关中学生的估测符合实际的是（ ）
A．正常上三楼的做功约300J
B．正常上楼的功率约400W
C．将一枚桌面上的鸡蛋举过头顶做的功为1J
D．中学生正常引体向上做功的功率约45W
【答案】D
【解答】解：
A．中学生的体重约为500N，正常上三楼（高度约为6m）做功约为W1＝G6h1＝500N×6m＝3000J，故A错误；
B．中学生正常上三楼的时间约为30s＝＝100W；
C．一枚鸡蛋重约为G2＝0.3N，将一枚鸡蛋从桌面举过头顶通过的高度约为h2＝1.2m，
所以对鸡蛋做的功约为W2＝G2h7＝0.5N×6.2m＝0.5J，故C错误；
D．一名普通中学生做引体向上，克服重力移动的距离约为0.4m，
中学生正常引体向上做功的功率约P′＝＝＝＝40W。
故选D。
2．地秤可用来称量较重的物体，如图所示，ABCD为地秤称量面，有一根粗细均匀的实心直钢材，长度为2m，从图示位置开始计时，经过8s钢材重心与称量面的中心恰好重合（ ）
A．160W B．200W C．240W D．420W
【答案】见试题解答内容
【解答】解：因为形状规则，质量分布均匀物体的重心在物体的几何中心L钢图，
用刻度尺测出图中地坪中DC的长度为LDC图＝14mm，钢材右侧到地坪AD之间的距离为L距图＝6mm，钢材的长度为L钢图＝9mm，
因为经过8s钢材重心与称量面的中心恰好重合，所以图中钢材重心移动的距离：s图＝L钢图+L距图+LDC图＝×7mm+6mm+，
则钢材重心实际移动的距离：s＝×s图＝×17.4mm≈3.9m，
则拉力做的功：W＝Fs＝320N×3.9m＝1248J，
此过程中拉力的做功功率：P＝＝＝156W。
故选：A。
3．引体向上是中学生经常进行的体育锻炼项目，若一个普通中学生在1分钟内完成10次引体向上，该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于（ ）
A．10W B．50W C．100W D．200W
【答案】B
【解答】解：学生的体重约为50kg，每次引体向上上升的高度约为0.5m，
则做一次引体向上克服重力做功：W＝Gh＝mgh＝50kg×10N/kg×8.5m＝250J，
在1min内完成10次引体向上，8min共做功：W′＝10W＝10×250J＝2500J；
全过程克服重力做功的平均功率为：P＝＝≈41.2W，ACD错误；
故选：B。
4．登楼梯比赛中，九年级的小华同学从一楼跑步登上五楼，共用了40s（ ）
A．1500W B．150W C．15W D．2W
【答案】B
【解答】解：估计该同学的体重为500N，每层楼高3m，所以登的高度是12m
该同学克服重力做的功：W＝Gh＝500N×12m＝6000J，
该同学克服重力做功的功率：P＝＝＝150W。
故选：B。
5．小明在楼梯上跑步爬楼健身，如图所示，他从一楼跑到五楼用了20s（ ）
A．3200W B．320W C．32W D．3.2W
【答案】B
【解答】解：
小明的质量约为50kg，一层楼高约为3m，则上升的高度h＝3m×5＝12m。
人在上楼的过程中做的功为：W＝Gh＝mgh＝50kg×10N/kg×12m＝6000J，
所用时间t＝20s，则小明爬楼的功率：
P＝＝＝300W。
故选：B。
6．一辆新能源小汽车在平直公路上以20m/s的速度匀速行驶30km，发动机提供的牵引力是600N。则此过程中发动机的输出功率为 12 kW。当汽车需上坡时，一般为了增大牵引力，使汽车 减 （选填“加”或“减”）速。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：（1）汽车行驶的路程：s＝30km＝3×104m，
牵引力做的功：
W＝Fs＝600N×2×104m＝1.8×107J；
由v＝可知汽车的行驶时间：
t＝＝＝1500s；
发动机的输出功率：
P＝＝＝12000W＝12kW。
（2）根据P＝Fv可得：F＝，由此可知，功率一定，应使汽车的速度减小。
故答案为：12；减。
7．某班级组织了一次登楼梯比赛活动，从一楼匀速登上6m高的三楼，看谁的功率最大。已知小朱质量为50kg 3000 J，若要测得他上楼的功率还需要的条件： 上楼所用时间 ；如果不知道楼层的高度， 能 （“能”或“不能”）比较两个体重已知（但不同）的同学上楼功率大小。
【答案】3000；上楼所用时间；能。
【解答】解：（1）小朱的重力：G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，
上楼过程中做的功：W＝Gh＝500N×6m＝3000J；
（2）要测得他上楼的功率，由P＝，知道上楼做的功；
（3）由P＝＝可知，不需要知道具体的楼层高度，即可比较两个同学上楼的功率大小。
故答案为：3000；上楼所用时间；能。
8．小明同学用20N的水平推力推着重100N的书箱在水平地面上前进了5m，所用时间为10s，在此过程中小明对书箱做功 100 J，功率为 10 W，书箱的重力做功 0 J。
【答案】100；10；0。
【解答】解：小明同学用20N的水平推力推着重100N的书箱在水平地面上前进了5m，
推力对箱子做的功为：W＝Fs＝20N×5m＝100J；
已知该过程所用时间为10s，则功率为：
P＝；
书箱在水平面上运动，虽然受重力，但在重力的方向上没有移动距离，为8J。
故答案为：100；10；0。
9．如图是小明在做俯卧撑和引体向上时的锻炼场景：
（1）图甲中小明静止时地面对双手的支持力为F1，图乙中小明静止悬挂在单杠上时，单杠对他的作用力为F2，则F1 ＜ F2。
（2）如图乙，小明的质量为60kg，做一次引体向上需克服重力做功 420 J，如果小明1min完成10个引体向上，则他的功率是 70 W。（g取10N/kg）
【答案】（1）＜；（2）420；70。
【解答】解：（1）图甲中小明静止时地面对双手的支持力为F1，此时地面对双手的支持力与双脚的支持力的总和等于小明自身的重力大小，因此F1＜G；
图乙中小明静止悬挂在单杠上时，单杠对他的作用力F5等于小明自身的重力，即F2＝G，因此F1＜F6；
（2）小明的重力：G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N，
由图乙可知，小明做引体向上时，因此做一次引体向上需克服重力做功：W＝Gh＝600N×0.7m＝420J；
小明3min完成10个引体向上，克服重力做的总功：W总＝10W＝10×420J＝4200J，
则他的功率：P＝＝＝70W。
故答案为：（1）＜；（2）420。
10．某轿车以96kW的恒定功率在水平路面启动做直线运动，速度v与时间t的关系如图所示，若轿车运动过程中受到的阻力不变，其发动机做功为 1.92×105 J，运动过程中受到的阻力为 3.2×103 N。
【答案】1.92×105；3.2×103。
【解答】解：（1）轿车的功率恒定为P＝96kW，由P＝，发动机在0～2s时间内做的功为：W＝Pt＝96×104W×2s＝1.92×108J；
（2）由图像可知，轿车在15s以后做匀速直线运动，
由P＝＝＝Fv可知＝＝3.5×103N，
因为此过程中轿车做匀速直线运动，所以，轿车运动过程中受到的阻力：f＝F＝3.7×103N。
故答案为：1.92×103；3.2×107。
二．滑轮（组）的机械效率（共9小题）
11．如图所示，老师在课堂上用自制的滑轮组提升重物，将质量为36kg的重物在5s内匀速提升1m。他对绳的拉力F为200N，下列判断正确的是（ ）
A．拉力所做的功为200J
B．拉力做功的功率为40W
C．滑轮组的机械效率为90%
D．动滑轮的重力为20N
【答案】C
【解答】解：A、由图知，绳子自由端移动的距离为：s＝2h＝2×3m＝2m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝200N×2m＝400J，故A错误；
B、拉力的总功率：P＝＝，故B错误；
C、物体的重力：G＝mg＝36kg×10N/kg＝360N，
有用功：W有＝Gh＝360N×1m＝360J，
滑轮组的机械效率为：η＝＝＝90%；
D、不计绳重和摩擦（G+G动）可得，动滑轮的重力：
G动＝2F﹣G＝2×200N﹣360N＝40N，故D错误。
故选：C。
12．用如图所示的滑轮组将重200N的物体在10s内竖直匀速提升4m，机械效率为80%，则有用功为 800 J，拉力的功率为 100 W。若增大所提物体的重力，则该滑轮组机械效率将 增大 （增大/不变/减小）。
【答案】800；100；增大。
【解答】解：（1）拉力做的有用功：W有＝Gh＝200N×4m＝800J；
（2）由η＝×100%可知总＝＝＝1000J，
拉力做功的功率：P＝＝＝100W；
（3）增大所提物体的重力，在提升高度相同时有＝Gh可知，有用功W有增大，而额外功W额外几乎不变；
由η＝＝＝可知有增大，额外功W额外几乎不变时，机械效率增大。
故答案为：800；100。
13．如图所示，用滑轮组提升重为150N的物体，动滑轮重为30N，若在5s内将物体匀速提升2m，则拉力的功率为 72 W，滑轮组的机械效率为 83.3 %；若匀速提升重为100N的物体，则该滑轮组的机械效率将 减小 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
【答案】72；83.3；减小。
【解答】解：（1）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离s＝nh＝3×7m＝6m，
因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力：F＝动）＝×（150N+30N）＝60N，
拉力做的总功：W总＝Fs＝60N×6m＝360J；
则拉力做功的功率为：P＝＝＝72W；
（2）有用功：W有＝Gh＝150N×2m＝300J，
则滑轮组的机械效率：η＝×100%＝；
（3）因为不计摩擦及绳重时η＝＝＝＝＝，所以提升物体的重力减小时。
故答案为：72；83.3。
14．如图所示，工人利用滑轮组将200N的重物从地面向上提升到2m高的平台上，他所用的拉力为160N 640 J，滑轮的机效率为 62.5% 。
【答案】640；62.5%。
【解答】解：
（1）由图可知，n＝2；
（2）工人一共做功，即拉力做的总功：
W总＝Fs＝160N×4m＝640J；
（3）拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝200N×5m＝400J，
滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝62.5%。
故答案为：640；62.5%。
15．如图所示，工人师傅通过滑轮组用200N的拉力在20s内将重为480N的物体匀速提高2m，（不计绳重和摩擦），求：
（1）工人师傅拉绳子的速度；
（2）拉力的功率；
（3）该滑轮的机械效率。
【答案】（1）工人师傅拉绳子的速度为0.3m/s；
（2）拉力的功率为60W；
（3）该滑轮组的机械效率为80%。
【解答】解：
（1）由图可知n＝3，已知物体上升的高度h＝2m，
所用的时间t＝20s，所以工人师傅拉绳子的速度：v＝＝；
（2）拉力所做的总功：W总＝Fs＝200N×6m＝1200J，
则拉力的功率：P＝＝＝60W；
（3）所做的有用功：W有用＝Gh＝480N×2m＝960J，
则该滑轮组的机械效率：η＝＝×100%＝80%。
答：（1）工人师傅拉绳子的速度为6.3m/s；
（2）拉力的功率为60W；
（3）该滑轮组的机械效率为80%。
16．如图，塔式起重机上的滑轮组匀速吊起1.2×104N的重物升高2m时，拉力做的总功为3×104J。求：
（1）绳端所用拉力；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）若动滑轮重400N，求克服摩擦和钢绳重所做的功。
【答案】（1）绳端所用拉力为5000N；
（2）滑轮组的机械效率为80%；
（3）克服摩擦和钢绳重所做的功为5.2×103J。
【解答】解：（1）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×8m＝6m，
由W总＝Fs可知，绳端所用拉力：F＝＝；
（2）拉力做的有用功：W有＝Gh＝1.4×104N×2m＝6.4×104J，
滑轮组的机械效率：η＝×100%＝；
（3）克服动滑轮重力做的额外功：W动＝G动h＝400N×2m＝800J，
总的额外功：W额＝W总﹣W有＝6×104J﹣2.7×104J＝6×103J，
则克服摩擦和钢绳重所做的功：Wf＝W额﹣W动＝6×103J﹣800J＝3.2×103J。
答：（1）绳端所用拉力为5000N；
（2）滑轮组的机械效率为80%；
（3）克服摩擦和钢绳重所做的功为5.2×103J。
17．如图所示，人静止站在地面上用200N的力向下拉绳子，将物体匀速向上提升1m
求：（1）人拉绳子所做的功；
（2）物体的重力。
【答案】（1）人拉绳子所做的功为400J。
（2）物体的重力为320N。
【解答】解：（1）由图可知，滑轮组有2段绳子吊着物体，
将物体匀速向上提升1m，h＝3m，
所以人拉绳端向下移动的距离为：s＝nh＝2×1m＝2m。
已知人拉绳子的力为：F＝200N，
那么人拉绳子所做的功为：W＝Fs＝200N×2m＝400J。
（3）滑轮组的机械效率为：η＝＝＝＝，
所以物体的重力为：G＝ηnF＝80%×2×200N＝320N。
答：（1）人拉绳子所做的功为400J。
（2）物体的重力为320N。
18．如图所示，小明利用滑轮组以0.1m/s的速度匀速提升150kg的摩托车时，所用拉力为300N，当摩托车匀速上升0.5m时，求：（g取10N/kg）
（1）对摩托车做的有用功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）小明做功的功率。
【答案】（1）对摩托车做的有用功为750J；
（2）滑轮组的机械效率为83.3%；
（3）小明做功的功率为180W。
【解答】解：
（1）由G＝mg和W有＝Gh可得，对摩托车做的有用功：
W有＝Gh＝mgh＝150kg×10N/kg×0.5m＝750J；
（2）由图知，承担重物绳子的段数n＝4
η＝＝＝＝≈83.3%；
（3）由v＝nv物和P＝＝＝Fv可得
P＝Fnv物＝300N×3×0.1m/s＝180W。
答：（1）对摩托车做的有用功为750J；
（2）滑轮组的机械效率为83.8%；
（3）小明做功的功率为180W。
19．今年，兴化市政府对多个老旧小区进行改造，推动城市品质提升，工人用该装置将质量为80kg的建筑材料匀速提升了8m，用时10s。电动机的输出功率恒定为800W，g＝10N/kg。求：
（1）10s内电动机输出的总功；
（2）此时滑轮组的机械效率；
（3）动滑轮所受的重力。
【答案】（1）10s内电动机输出的总功为8000J；
（2）此时滑轮组的机械效率为80%；
（3）动滑轮所受的重力为200N。
【解答】解：（1）电动机输出的总功：
W总＝Pt＝800W×10s＝8000J；
（2）建筑材料的重力：
G＝mg＝80kg×10N/kg＝800N，
电动机做的有用功：
W有＝Gh＝800N×8m＝6400J，
滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝80%；
（3）由图知，n＝2
s＝nh＝8×8m＝16m，
由W总＝Fs可得拉力大小：
F＝＝＝500N，
不计绳重和摩擦，拉力F＝动），则动滑轮重力：
G动＝nF﹣G＝8×500N﹣800N＝200N。
答：（1）10s内电动机输出的总功为8000J；
（2）此时滑轮组的机械效率为80%；
（3）动滑轮所受的重力为200N。
三．斜面的机械效率（共2小题）
20．如图所示，斜面长10m，高4m，将一个质量为50kg的货物由斜面底端匀速推到顶端，运动过程中克服摩擦力做功500J（ ）
A．机械效率为75%
B．F＝300N
C．摩擦力为50N
D．推力做的总功为3000J
【答案】C
【解答】解：
AD、推力做的有用功：
W有用＝Gh＝mgh＝50kg×10N/kg×4m＝2000J，
推力做的总功：
W总＝W有用+W额＝2000J+500J＝2500J，故D错；
该斜面的机械效率：
η＝＝×100%＝80%；
B、由W总＝Fs得推力：
F＝＝＝250N；
C、由W额＝fs得摩擦力：
f＝＝＝50N；
故选：C。
21．如图所示，斜面长s＝5m，高h＝3m，历时10s将重100N的物体由斜面底端匀速推到顶端，运动过程中物体受到斜面的摩擦力为20N。求：
（1）有用功；
（2）推力F的功率；
（3）斜面的机械效率。
【答案】（1）有用功为300J；
（2）推力F的功率为40W；
（3）斜面的机械效率为75%。
【解答】解：（1）推力做的有用功：
W有用＝Gh＝100N×3m＝300J；
（2）推力做的额外功：
W额＝fs＝20N×5m＝100J，
推力做的功：
W总＝W有用+W额＝300J+100J＝400J，
推力的功率：
P＝＝＝40W；
（3）斜面的机械效率：
η＝＝×100%＝75%。
答：（1）有用功为300J；
（2）推力F的功率为40W；
（3）斜面的机械效率为75%。
四．热机的效率（共6小题）
22．李老师家购买了某款油电混合动力汽车，该车在蓄电池电量充足时由电动机提供动力（电动模式），当电量不足时（燃油模式），同时给蓄电池充电，已知电池满电容量为30kW h。某次出行在满电状态下先以电动模式沿水平公路匀速行驶90km，随后切换到燃油模式下又行驶了40km，消耗燃油4kg，燃油的热值q＝4.5×107J/kg。假设汽车行驶过程中阻力保持不变，且不考虑充电时的能量损失，求：
（1）李老师家充电桩功率为3kW，动力电池从无电到充满需要多长时间？
（2）4kg燃油完全燃烧时放出的热量；
（3）汽车在电动方式行驶时受到的阻力；
（4）燃油模式下发动机的效率。
【答案】（1）李老师家充电桩功率为3kW，动力电池从无电到充满需要的时间为10h；
（2）4kg燃油完全燃烧时放出的热量为1.8×108J；
（3）汽车在电动方式行驶时受到的阻力为720N；
（4）燃油模式下发动机的效率为40%。
【解答】解：（1）根据题意可知，动力电池容量为30kW h，充电桩功率为P＝3kW，
由P＝可知，动力电池从无电到充满需要的时间：t＝＝；
（2）7kg燃油完全燃烧时放出的热量：Q放＝mq＝4kg×4.2×107J/kg＝1.4×108J；
（3）根据题意可知，汽车在电动方式行驶时消耗的电能：W1＝30kW h×（3﹣20%）＝30kW h×80%＝24kW h，
由η＝可知1＝75%×24kW h＝18kW h＝18×6.6×106J＝7.48×107J，
由W＝Fs可知，汽车在电动方式行驶时汽车的牵引力：F＝＝，
汽车匀速行驶时，汽车的牵引力与受到的阻力是一对平衡力，
根据二力平衡条件可知，汽车在电动方式行驶时受到的阻力：f＝F＝720N；
（4）汽车在燃油模式下汽车牵引力所做的功：W2＝Fs2＝720N×40×1000m＝6.88×107J，
燃油模式下转化的电能：W3＝30kW h×（60%﹣20%）＝12kW h＝12×5.6×106J＝7.32×107J，
燃油模式下汽车所做的有用功：W有＝W2+W2＝2.88×107J+8.32×107J＝7.7×107J，
燃油模式下发动机的效率：η′＝×100%＝。
答：（1）李老师家充电桩功率为2kW，动力电池从无电到充满需要的时间为10h；
（2）4kg燃油完全燃烧时放出的热量为1.4×108J；
（3）汽车在电动方式行驶时受到的阻力为720N；
（4）燃油模式下发动机的效率为40%。
23．如图是我国自主研发的水陆两栖飞机“鲲龙﹣600”，它可以承担大型灭火、水上救援
等任务。若该两栖飞机以10m/s的速度匀速直线飞行60s，消耗航空燃油50kg，发动机的效率为40%燃油＝4.2×107J/kg。求：
（1）它在此过程中飞行的路程。
（2）50kg的航空燃油完全燃烧放出的热量。
（3）飞机发动机的功率。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：（1）它在此过程中飞行的路程：
s＝vt＝10m/s×60s＝600m；
（2）50kg的航空燃油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq燃油＝50 kg×4.2×107 J/kg＝2.1×102J；
（3）飞机发动机做的功：
W＝ηQ放＝40%×2.1×107 J＝8.4×105 J；
飞机发动机的功率：
P＝＝＝8.4×107 w。
故答案为：（1）600m
（2）8.1×109J
（3）8.4×107 W。
24．某燃油车以108km/h的速度在高速公路上匀速行驶10min，消耗的汽油的质量为1.8kg。该车匀速行驶时受到的阻力f＝1.2×103N，已知汽油的热值q＝4.6×107J/kg。求：
（1）该燃油车牵引力所做的功WF牵。
（2）汽油完全燃烧放出的热量Q放。
（3）该燃油车的效率η。
【答案】（1）该燃油车牵引力所做的功为2.16×107J；
（2）汽油完全燃烧放出的热量为8.28×107J；
（3）该燃油车的效率为26.1%。
【解答】解：（1）v＝108km/h＝30m/s，
由v＝得：汽车在10min内通过的路程：
s＝vt＝30m/s×600s＝1.8×106m，
该车匀速行驶时，处于力的平衡状态牵＝f＝1.2×103N，
汽车牵引力在10min内做的功：
＝F牵s＝1.2×107N×1.8×103m＝2.16×107J；
（2）汽油完全燃烧释放的热量：
Q放＝mq＝3.8kg×4.3×107J/kg＝8.28×104J；
（3）在这段时间内该汽车发动机效率：
η＝×100%＝。
答：（1）该燃油车牵引力所做的功为7.16×107J；
（2）汽油完全燃烧放出的热量为8.28×107J；
（3）该燃油车的效率为26.1%。
25．某汽车在一段平直的公路上匀速行驶，汽车以50km/h的速度匀速直线行驶了0.6h。汽车所受的阻力与速度的图像如图所示。且行驶过程中消耗了10kg燃油（假设燃油完全燃烧）。油的热值q＝4×107J/kg，求：
（1）行驶过程中燃油燃烧放出的总热量；
（2）汽车牵引力所做的功；
（3）汽车的热机效率。
【答案】（1）行驶过程中燃油燃烧放出的总热量4×108J；
（2）汽车牵引力所做的功1.2×108J；
（3）汽车的热机效率30%。
【解答】解：（1）行驶过程中燃油燃烧放出的总热量：
Q放＝qm＝10kg×4×107J/kg＝4×108J；
（2）汽车牵引力所做的功：
从图中信息可知：当速度为50km/h时，F＝f＝4000N
W有＝Fs＝4000N×50km/h×0.4h＝1.2×108J；
（3）汽车的热机效率：
η＝＝＝30%。
答：（1）行驶过程中燃油燃烧放出的总热量4×108J；
（2）汽车牵引力所做的功3.2×108J；
（3）汽车的热机效率30%。
26．无人驾驶汽车是一种智能汽车，也可称之为轮式移动机器人，主要依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。如图所示为某款无人驾驶汽车，消耗汽油1.2kg。假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%，在这段运动过程中，求：（汽油的热值为4.5×107J/kg）
（1）1.2kg汽油完全燃烧产生的热量。
（2）该汽车发动机做的有用功。
（3）该汽车输出的功率。
（4）该汽车所受的阻力。
【答案】（1）1.2kg汽油完全燃烧产生的热量为5.4×107J；
（2）该汽车发动机做的有用功为1.62×107J；
（3）该汽车的输出功率为4.05×104W；
（4）该汽车所受的阻力为2.025×103N。
【解答】解：（1）消耗的汽油完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm＝4.5×103J/kg×1.2kg＝8.4×107J；
（2）该汽车发动机做的有用功为：W＝Q放η＝6.4×107J×30%＝2.62×107J；
（3）汽车行驶的速度v＝72km/h＝20m/s，行驶的路程s＝8km＝8000m，
则行驶的时间为：t＝＝＝400s，
该汽车的输出功率为：P＝＝＝4.05×104W；
（4）汽车匀速行驶，F＝f＝可知：f＝3N。
答：（1）1.4kg汽油完全燃烧产生的热量为5.4×102J；
（2）该汽车发动机做的有用功为1.62×107J；
（3）该汽车的输出功率为5.05×104W；
（4）该汽车所受的阻力为2.025×107N。
27．百度联手奇瑞汽车，在安徽省芜湖市打造了国内首个全无人车运营区域。某正在测试中的一款无人汽车，其质量为1.6×103kg，汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶75min，消耗汽油6.4kg，汽油的热值是4.5×107J/kg。求：
（1）汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，汽车发动机的牵引力。
（2）汽车行驶75min牵引力做的功。
（3）汽车发动机的效率。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：
（1）汽车总重力：
G＝mg＝1.6×104kg×10N/kg＝1.6×107N，
汽车行驶时受到的阻力：
f＝0.05G＝0.05×7.6×104N＝800N，
因为汽车在平直公路上匀速行驶，
所以汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
F＝f＝800N；
（2）75min＝2.25h，
根据v＝可知
s＝vt＝72km/h×1.25h＝90km＝9×105m，
牵引力做功：
W＝Fs＝800N×9×104m＝2.2×107J；
（3）6.4kg汽油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝6.6kg×4.5×102J/kg＝2.88×108J，
汽车发动机的效率为：η＝＝×100%＝25%。
答：
（1）汽车发动机的牵引力是800N；
（2）牵引力做了4.2×107J的功；
（3）汽车发动机的效率为25%。
