2025年中考物理热点题型归纳与变式演练（全国）专题04 功和机械能问题（原卷版）.docxVIP

专题04功和机械能问题

一、功的计算

计算公式

力学中规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积，即W＝FS。

功的单位

功的单位是焦，符号为J,1J＝1N·m。

③计算时的注意事项a．分清是哪个力对物体做功，即明确公式中的F；b．公式中的“s”是在力F的方向上通过的距离，必须与“F”对应；c．F、s的单位分别是N、m，得出功的单位才是J。

二、物体做功的快慢——功率

定义

单位时间内所做的功叫做功率，用符号“P”表示；功率是表示物体做功快慢的物理量。

公式：P＝eq\f(W,t)=Fv(其中W是物体所做的功，单位是J；t是做功所用的时间，单位是s)

单位

功率P的国际单位是瓦特，符号是W,1W＝1J/s；常用单位还有kW,1kW＝103W。

温馨提示功率和机械效率是两个不同的概念，功率表示物体做功的快慢，即单位时间内所做的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的功是有用的。它们之间的物理意义不同，也没有直接联系，功率大的机械，机械效率不一定大；机械效率高的机械，功率也不一定大

1．（2023?西宁）西宁舰是我国自主研制的新型驱逐舰，其满载时排水量为7500t，吃水深度为6.5m。某次西宁舰满载时以54km/h的速度匀速航行2.5h，此过程中发动机的输出功率为9.6×106W。（海水的密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：

（1）西宁舰此次航行的路程为多少。

（2）西宁舰满载时，舰体底部受到海水的压强为多少。

（3）西宁舰满载时，受到的浮力为多少。

（4）西宁舰满载时以54km/h的速度匀速航行时，发动机的牵引力为多少。

2．（2023?内江）如图是当今世界上必威体育精装版研发的“侦探猎犬”超音速汽车，最大车速能达到1.6×103km/h，它创造了短期内无法超越的世界纪录。在某次测试中，该超音速汽车以1.26×103km/h的速度在水平轨道上匀速直线行驶时，汽车受到水平方向的阻力为1.8×105N，求在这次测试中：

（1）汽车受到水平方向的牵引力。

（2）汽车牵引力的功率。

3．（2023?沈阳）重为5N的空鱼缸，放在水平窗台上，其底面与窗台的接触面积为0.01m2，如图，向鱼缸内注入1.5kg的水，水的深度为10cm。假设小明沿竖直方向把盛水的鱼缸匀速抬高0.3m。（g取10N/kg，水的密度为1.0×103kg/m3）求：

（1）空鱼缸对窗台的压强；

（2）注水后鱼缸底部受到水的压强；

（3）抬高鱼缸的过程中，小明对鱼缸和水总共做的功。

4．（2023?东营）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，质量为30kg，底部轮与地面接触总面积为150cm2，它在某次引领接待工作中沿直线行走的速度随时间变化的图象如图乙所示。（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内行走的距离和0～10s内的平均速度。

（3）在0～6s内，智能机器人受到的水平阻力为重力的0.05倍，求此段时间内智能机器人牵引力做功的功率。

5．（2023?潍坊）图示为某公司研发的一款太阳能辅助电动车，车身上部铺满了太阳能电池薄膜，可实现太阳能和充电桩两种充电模式。使用前对该车进行测试，在其匀速直线行驶阶段，有关测试数据如下表所示。已知该车行驶过程所受阻力包括摩擦力和空气阻力，摩擦力为整车重力的0.03倍，空气阻力与行进速度的关系为f＝kv2，k＝0.02N?s2/m2。若定义该车的推进效率为该车的牵引力所做的功与其消耗电能之比，用字母η表示，g取10N/kg，求该车本次测试过程中：

整车质量：940kg

行驶路程：54km

行驶时间：0.5h

消耗电能：5kW?h

（1）行驶的速度；

（2）牵引力做功的功率；

（3）推进效率η。

6．（2023?湖北）如图甲是中国海军十堰舰停泊在港湾时的情景，相关参数如下表。执行任务过程中，该舰以恒定最大推进功率航行。（g取10N/kg）求：

排水量

1220t

吃水深度

4m

最大航速

12.5m/s

最大推动功率

12500kW

（1）十堰舰满载停泊在港湾时所受浮力大小；

（2）若十堰舰从静止出发，加速航行0.96km时达到最大航速，图乙是本次航行的v﹣t图像，求加速阶段的平均速度；

（3）十堰舰以最大航速水平匀速直线航行时，十堰舰所受阻力大小。

7．（2023?武汉）智能机器正在进入我们的生活，为人们提供高效、精准的服务。某台全自动扫拖一体机器人主要由锂电池组、扫地模组、吸尘模组、拖地模组、升降模组和车轮模组等组件构成，它既可以扫地，也可以拖地。小强同学在面积为S1＝27m2的空房间（矩形ABCD）内，用这台机器人打扫家庭卫生。