2024年中考物理压轴题训练——焦耳定律的综合计算
一、计算题
1．有一款雪地摩托车，其净质量为150kg，静止时与地面接触的总面积为500cm2，当其以最大功率72kW在水平雪地上匀速直线行驶时，最高速度可达108km/h。求：
（1）雪地摩托车载着质量为50kg的人静止时对水平地面的压强；
（2）该车以最大功率在水平雪地上用最高速度匀速直线行驶时受到的阻力。
2．如图所示是小东同学骑着某质量为12kg的助力车，在平直路面上由静止开始做直线运动的v-t图象，全程共运动8min，在第5min时刚好到达全路程的中点，g取10N/kg，求：
（1）若助力车在匀速运动过程中，动力的功率恒为2kW，则助力车匀速运动时，动力做功多少J？
（2）在全程运动的时间内，全程动力做的总功为5.4105J，助力车受到的平均动力？
3．用如图所示的定滑轮把一个重95 N的物体吊到5 m高处，人拉绳所用的力为100 N．
(1)人拉绳的力为什么不是95 N而是100 N呢 请回答原因．
(2)求提升物体的过程中所做的有用功、总功及机械效率分别是多少
4．由我国自主生产的大型水陆两栖飞机“锟龙-600”(如图)是一种可用于森林灭火或水上救援的特种飞机。其最大特点是既能在陆地起降，又能在水面起降，可在水源与火场之间多次往返。在执行灭火任务时，可在水上汲水后起飞，到达火场后喷水灭火。下表为其部分参数。
WJ6发动机数量(台) 4
最大巡航速度(km/h) 500
最大起飞质量(t) 53.5
翼展(m) 38.8
全长(m) 36.3
某次执行灭火演习任务，该飞机在水面汲水12t后即达到最大起飞质量。已知水的密度为1.0×103kg/m3。
(1)飞机没有汲水时的重力为多少
(2)汲水12t后，飞机浸入水中的体积增加了多少
(3)某次执行任务，飞机以恒定的速度水平直线飞行时，克服阻力做的功为W。已知飞机所受阻力与速度之间的关系为f=kv2(k为常数)，求飞机克服阻力做这么多功所花的时间(用以上字母表示)。
5．随着国家开启“生态保持红线”战略，电动汽车也在全国各大城市逐渐多了起来．如图是某市停放在指定地点的一种共享电动汽车，下表是这种汽车的主要参数，在标准载重下．(g 取 10 N/kg)求：
空车质量 800kg
电池容量 400kW·h
标准承载 200kg
每个轮胎与地面接触面积 50cm2
所受阻力与汽车总重的比值 0.09
额定输出功率 1.8kW
(1)电动汽车静止时对水平地面的压强；
(2)电动汽车以额定输出功率在平直公路上匀速行驶时的速度；
(3)正常工作时，电动汽车匀速行驶5min的耗电量为2kW·h，电动汽车的效率．
6．如图所示，它是我国第一艘航空母舰﹣﹣辽宁舰，如表是该航母的主要参数值。（g取10N/kg，海水的密度ρ海水=1.03×103kg/m3）
主要参数值
航母满载时总质量（包括舰载飞机） 6.75×107kg
每架舰载飞机的质量 5150kg
每架舰载飞机与甲板的总接触面积 5000cm2
航母正常航行速度 54km/h
航母以正常航行速度行驶时所受阻力 3.6×108N
求：（1）每架舰载飞机对甲板的压强；
（2）航母所受的浮力；
（3）若航母以正常航行速度匀速从甲地开往乙地，行驶了540km。求此过程中航母牵引力的功率；
（4）若其中一架舰载飞机起飞后，求航母排开海水的体积减少了多少？
7．用20N的水平恒力在水平地面上推一个重力为50N的木箱，木箱以0.5m/s的速度匀速前进20s。求：
（1）水平恒力所做的功；
（2）水平恒力做功的功率；
（3）箱子的底面积为0.1m2，静止在水平地面上，木箱对地面的压强。
8．共享电动自行车很好的解决了城市居民最后3-5公里的出行需求。已知某品牌共享电动自行车的整车质量是40kg，轮胎与地面的总接触面积约为200cm2。一位质量为60kg的市民在水平路面以5m/s的速度匀速骑行1min，其受到的阻力是总重力的0.05倍。（g取10N/kg）
（1）求骑行时电动车对地面的压强；
（2）求电动车牵引力做功的功率。
9．高出水面36m处有一水箱，容积为50m3 ， 现要在1h内用一水泵给水箱充满水，则这台水泵的功率至少是多少kW？（g=10N/kg）
10．一辆运送大石块填海的汽车在平直公路上匀速行驶，行驶120km后到达目的地所用时间为80min．已知汽车受到的阻力为6000N，大石块的质量为1.5×104kg，体积为5m3，大石块与水平车厢的接触面积为3m2。（g=10N/kg，ρ海水=1.03×103kg/m3）求：
（1）石块对水平车厢的压强；
（2）汽车的功率；
（3）该石块全部沉入海水后，石块顶部距离海水面1m，计算石块所受到的浮力大小和顶部所受的海水压强。
11．某景区索道全长3000m，最高处到最低处高度差为600m，吊车质量为200kg，从索道最高处运行到最低处，需时25min，求：
（1）吊车运行的平均速度是多少；
（2）吊车的重力做了多少功。
12．节能和环保是当前汽车工业研发新型汽车的方向，某公司最近推出的一款电力驱动车就是一种尝试．其电力驱动部分是6个相同的12V可充电电池的组合，行驶中能提供72V的工作电压和4.32×10７J的总能量．
（1）电力驱动部分的电池以 联的方式组合在一起．
（2）当车在水平公路匀速行驶时，消耗的能量用于了哪些途径？（任意说出1例即可） ．
（3）如果该款车电力驱动部分的能量转换效率为80%，行驶中的平均工作电流为50A，求此电力驱动车能行驶的时间 ．
13．如图所示，某工人用125N的力F把重200N的砖头在10s内匀速提升2m，求：
(1)工人对砖头做的有用功；
(2)拉力F的功率；
(3)动滑轮的机械效率.
14．2022年4月16日，神舟十三号成功返回着陆。返回舱进入大气层时，与其周围空气剧烈摩擦，过热的温度会使得返回舱周围的气体电离，形成等离子体而屏蔽电磁波，隔绝地面与返回舱之间的通信联络，这段时间被称为黑障区。黑障区大约在离地面35km到80km的大气层中，返回舱穿过黑障区大约需要五分钟，返回舱质量为3t；（g取10N/kg）求：
（1）返回舱穿过黑障区的平均速度；
（2）返回舱的重力在黑障区做的功。
15．如图是一款爬绳机，这款爬绳机可以不消耗人的体能，轻松攀爬、下降，可用于消防救援、矿井救援及桥梁检测维修等等。爬绳机的质量为10kg，静止在水平地面上时与地面的接触面积为0.1m2。在某次爬升中，将一个质量为70kg的工人从地面匀速提升12m高，用时1min。（g取10N/kg）求：
（1）爬绳机上升的速度为多少m/s？
（2）爬绳机静止在水平地面上时，对地面的压强大小。
（3）爬绳机对工人做功的功率大小。
16．如图甲所示的地面清洁机器人，机器人在水平地面上运动时，所受推力与速度关系如图乙所示。求：
（1）该机器人所提供的水平推力为50N时，匀速直线运动2s，此时水平推力做了多少功？
（2）该机器人在水平地面上以0.5m/s速度匀速直线运动时，水平推力的功率是多大？
17．青少年要健康地成长，需要有一个科学、适度地体育锻炼的习惯，如图是同学们在体育课上做仰卧起坐。小林做仰卧起坐，坐起一次上半身重心上升0.3m，用时1s（假设他上半身所受的重力为300N），求：
（1）小林上半身上升一次克服重力做的功；
（2）在一次训练中，小林1min内完成40个仰卧起坐全过程，求他在这1min内克服上半身重力做功的功率。
18．环卫部门为了保持城市的清洁,环卫洒水车常在主干道进行洒水保洁．已知洒水车自重5 t,满载时装水10t,共有10个轮胎，每个轮胎与地面的接触面积为0.05 m2．在某水平直线路段匀速行驶,其受到的摩擦力是其总重力的0.1倍,g取10 N/kg．当汽车满载且未洒水时,求:
(1)洒水车与水的总重．
(2)洒水车在3min内行驶1440m,洒水车牵引力做功的功率．
(3)装满水时,洒水车对地面的压强．
19．图是某品牌双轮电动平衡车，如表是它的部分技术参数，（g取10N/kg）
车身自重 40kg
最大载重 160kg
最高速度 20km/h
（1）若电动平衡车行驶时受到的阻力为总重的0.1倍，重力为600N的小明站在该车上沿水平路面匀速行驶时，不计空气阻力，车轮受到的摩擦力为多大；
（2）该双轮电动平衡车以速度18km/h匀速行驶时，牵引力的功率是多少；
（3）小明驾驶它在水平路面上行驶5km，克服摩擦力做了多少功？若每个车轮与地面的接触面积为20cm2，则车对地面的压强是多大？
20．胡灏同学从赣州乘车去南昌游玩，某时刻他所乘坐汽车的速度计如图甲所示，同时他看见路边一个交通标志牌如图乙所示。
（1）胡灏乘坐的汽车此时的行驶速度是多少？该汽车是否超速。
（2）胡灏从图乙的标志牌位置开始计时，到南昌花了12min的时间，求该车从交通标志牌处到南昌的平均速度。
（3）若人和车总重力为16000N，汽车在水平路面上匀速行驶时受到的阻力恒为360N，求汽车以速度表上速度行驶时的功率。
参考答案：
1．（1）4×104Pa；（2）2400N
2．（1）3.6×105；（2）150N
3． 人的拉力除了提升重物之外，还需要克服滑轮勺轴之间的摩擦
力，所以所用的拉力大于重物的重力． 475J 500 J 95％
4．(1)4.15N；(2)12m3；(3)
5．(1)5×105 Pa；(2)20 m/s；(3)75%
6．（1）1.03×105Pa；（2）6.75×108N；（3）5.4×109W；（4）5m3
7．（1）200J；（2）10W；（3）500Pa
8．（1）5×104Pa；（2）250W
9．5kW．
10．（1）5×104Pa；（2）1.5×105W；（3）5.15×104N， 1.03×104Pa
11．（1）2m/s；（2）1.2×106J
12． 串 克服地面阻力做功 9.6×103s
13．(1)400J (2)50W (3) 80%
14．（1）150m/s；（2）1.35×109J
15．（1）0.2m/s；（2）1000Pa；（3）140W
16．（1）30J；（2）75W
17．（1）90J；（2）60W
18．(1)1.5×105 N(2)1.2×105W(3)3×105 Pa
19．（1）100N；（2）500W；（3）5×105J，2.5×105Pa
20．（1）110km/h；没有超速；（2）100km/h；（3）11000W
