综合应用题·基础必练（二）

一、计算题

1. 难度：简单

小强用如图所示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m，此过程中拉力F的功率为120W．求：

（1）提升装置所做的有用功；

（2）拉力F做的功；

（3）该滑轮组的机械效率．

2. 难度：困难

小夏利用如图所示的滑轮组，将重量为280 N的物体匀速提升了2 m。已知他自身的重量为500 N，对绳子施加的拉力F=200 N，两脚与地面接触的总面积S=400 cm^2.求此过程中：

(1)小夏对地面的压强；

(2)拉力F做的功；

(3)该滑轮组的机械效率；

(4)小夏加快物体匀速上升的速度，则滑轮组的机械效率如何变化？请说明理由。

3. 难度：中等

如图所示，斜面长s=2 m，高h=0.5 m。建筑工人将质量m=40 kg，长度a=50 cm，宽度b=20 cm，高度c=10 cm的长方体模具，用绳子从斜面底端匀速拉到顶端时，用时15 s，沿斜面向上的拉力F=150 N。（忽略绳子重力，g=10 N/kg）。求：

(1)长方体模具的密度；

(2)匀速拉动物体的过程中，拉力的功率；

(3)斜面的机械效率。

4. 难度：简单

如图,使用杠杆提升重物,拉力F竖直向下,重物匀速缓慢上升,相关数据如下表:求

物重G/N	拉力F/N	时间t/s	A端上升的竖直距离h/m	B端下降的竖直距离s/m
200	500	0.5	0.4	0.2

（1）拉力所做的功

（2）拉力做功的功率

（3）此过程中,该杠杆的机械效率

5. 难度：中等

“转大运”是大力士比赛中的一个项目，如图甲所示，长为4 m 的杠杆一端固定并保持水平，将重量300 kg的重物系在距离支点2.5 m的位置，选手将重物抬离地面后，沿顺时针绕圈30 s，杠杆转动角度为180°，如图乙所示：（杠杆重力不计，g取10 N/kg，π=3.14）

(1)若重物底面积为0.25 m²，则重物放在水平地面上时对地面的压强是多少？

(2)选手要将重物刚好抬离地面，至少需要施加多大的力？

(3)该选手绕圈过程中的平均速度是多少？（计算结果保留2位小数）

二、综合题

6. 难度：中等

河南省郏县饸饹面是一道拥有千年历史的传统特色名小吃，以荞麦面制成，不仅味道鲜美，香而不腻，而且有暖胃去寒、保健防病的功能。如图甲所示为我国古代制作饸饹面的工具—饸饹床子。使用饸饹床子“压”饸饹时，把和好的面团放进底部装有圆形网眼的圆柱形腔室内，在长杠一端用力向下压，带动木塞挤压面团，面团受力从网眼漏出，不计长杠、木塞的重力。如图乙所示为“压”饸饹示意图，O为支点，A为木塞的位置，B为下压处，已知OA＝0.3m，OB＝1.2m，圆柱形腔室的底面积为100cm²。某次“压”饸饹时，人对长杠竖直向下的力始终为450N，10s内木塞从开始接触面团到下降至最低点的高度为0.15m。试问：

(1)使用饸饹床子“压”饸饹时，饸饹床子的长杠OAB属于________杠杆；

(2)“压”饸饹时，面团受到的压强是多少________？

(3)“压”一次饸饹人做功的功率是多大________？

三、计算题

7. 难度：中等

如图为某型号的房车，该房车在一段平直公路上匀速行驶了56km，用时半小时，车的总质量为3×10³kg，受到的阻力为车重的0.1倍，g＝10N/kg。求：

(1)该房车的行驶速度是多少？

(2)该房车牵引力所做的功是多少？

(3)若这一过程消耗燃油1.5×10^－2m³，求燃油机在这一过程中消耗的总能量是多少？(假设燃油完全燃烧，燃油密度ρ＝0.8×10³kg/m³，燃油热值q＝4.5×10⁷J/kg)

(4)若将该房车改装成纯电动汽车，则可使二氧化碳排放量由每消耗1kg汽油排放mkg二氧化碳降为零。已知改装后的房车每行驶N公里能耗为EkW·h，请推导出房车的效率表达式。

四、综合题

8. 难度：中等

压路机又称压土机，是一种修路的设备，它以机械本身的重力作用，广泛用于高等级公路、铁路、机场跑道、大坝、体育场等大型工程项目的填方压实作业。如图所示为某型号压路机，整机质量，行驶速度，发动机功率。已知柴油的热值。请回答下列问题：

（1）压路机碾子质量很大是通过_____的方式来增大压强的；

（2）该压路机以的速度匀速通过的距离的过程所受的阻力多大？_____

（3）若该压路机柴油发动机的效率为40%，通过此段路程需要完全燃烧多少千克柴油？_____

9. 难度：中等

如图是我国人民解放军使用的一种中型气垫登陆艇，其部分参数如下：满载排水量：160吨，续航距离：320公里，航速：80节。其入水后，启动柴油发动机，通过向下喷气将船身微略举高，就可以减少航行时的阻力。

(1)气垫船在被举高时的施力物体是_____，这里采用了_____办法减小了气垫船在水中航行时的阻力；

(2)该满载的气垫船静止的漂浮在水面上时所受的浮力是多少？_____（取）

(3)该气垫船以的速度匀速直线运动时，若受到的阻力始终为，则该气垫船以这样的速度航行320公里大约需要消耗多少千克的柴油_____？这个过程中推力的功率为多少？_____（该气垫船所用的柴油机的效率大约为，柴油的热值）

五、填空题

10. 难度：中等

小明家有一艘玻璃钢海钓船，底部平直，其参数如表所示（柴油热值q=4.3×10⁷ J/kg，g=10 N/kg）：

长度：4.3 m　　宽度：1.55 m　　高度：0.6 m

空船质量：300 kg　最大载重：1 000 kg　核载人数：6人

柴油发动机最大功率：40 kW　最大安全行驶速度：6 m/s

(1)海钓船在出海作业时受到的浮力________（选填“大于”“小于”或“等于”）总重力，满载归来与空载出海时相比，船身浸没的深度较________（选填“深”或“浅”）；

(2)不出海时，空船放置在水平沙滩上，船底与沙滩的接触面积为2 m²，求船对沙滩的压强____。

(3)小明一家人某次出海钓鱼，人员和钓鱼装备共300 kg，船匀速直线行驶4.3 km，船受到的阻力为总重力的0.5倍，发动机的实际输出功率为12 kW、消耗柴油1 kg（假设柴油完全燃烧）。求：船行驶的速度___和发动机的效率_____。

六、综合题

11. 难度：简单

节能减排，绿色环保，新能源汽车成为未来汽车发展的方向。某种型号纯电动汽车的部分参数如表：

空车质量	1380kg	最大功率	100kW
轮胎与地面总接触面积	0.032m^2	最高时速	120km/h
电池容量	42kw.h	最大续行里程	260km

假如汽车上只有司机一人，质量为60kg，汽车以60km/h的速度匀速行驶36km，耗电9kW•h，汽车所受的阻力为汽车总重的0.05倍。g＝10N/kg，试问：

（1）电动机的工作原理是_____（选填“电流的磁效应”、“磁场对电流的作用”）电动汽车前进和倒退是通过改变_____来改变电动机的转动方向的。

（2）电动汽车对水平地面的压强是多少_____？

（3）电动汽车牵引力所做的功是多大_____？

（4）电动汽车电能转化为机械能的效率是多大______？

12. 难度：中等

如图所示是正在航拍的无人机。起飞前，放在地面上要确保四脚着地：启动后，利用遥控器可控制它运动和工作。无人机的参数如下表，求：（g取10/kg）

机身质量/kg	2.4	四脚着地总面积/cm^2	10
电池充满后储存电能/J	36000	最大水平速度/(m·s^-1)	5
机身尺寸/mm	400×300×200	最大上升速度/(m·s^-1)	1

（1）无人机从地面飞到离地20m高处，至少要多长时间？

（2）无人机从20m高处降落到地面，重力做功是多少？

（3）无人机停放在水平地面上时对地面的压强是多少？

（4）无人机的突出问题是飞行时间短，请提出一个解决问题的合理建议。

七、计算题

13. 难度：中等

电梯为居民出入带来很大的便利，出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示。已知控制电路的电源电压U=9V，保护电阻R₁=100Ω，压敏电阻R₂的阻值随压力F大小的变化关系如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值忽略不计。试问：

(1)在图中的控制电路中，电磁铁上端为其磁场的________极，当压敏电阻R₂受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点________接触，电铃发出警报声；

(2)若电梯在15s内将一位重600N的乘客匀速提升15m，求电梯对乘客做功的功率_______；

(3)当电磁铁线圈电流达到30mA时，衔铁刚好被吸住。若每位乘客体重为650N，请计算说明此电梯最多可乘几个人_______(g取10N/kg)；

(4)若电铃发出警报声条件如(3)，需要减小最大载客量，可采取什么措施_______?

14. 难度：困难

小聪同学设计了一个测量海水深度的装置，其内部电路如图甲所示，，为压敏电阻，阻值随所受压力的变化关系如图乙所示，电源电压保持不变；将此压敏电阻用绝缘薄膜包好后放在一个硬质绝缘盒中，将其放入海水中保持受力面水平，且只有一个面积为的面承受海水压力；（设海水的密度）求：

（1）当的阻值为时，电流表的示数；

（2）当电流表示数为时，消耗的电功率；

（3）若将装有此压敏电阻的绝缘盒放入水下深处，则此时电流表的示数为多少（结果保留一位小数）；

（4）若电流表的量程为，则此装置可以测量的最大海水深度为多少。

八、综合题

15. 难度：中等

如图甲所示是健身房常用的拉力器设计原理图。硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起。电压表量程为0～3V，均匀电阻丝MN长为10cm、电阻R₁＝10Ω，电源电压U＝6V，P与R₁间的摩擦不计。

(1)R₀的作用是____________________________(写出一条即可)，当作用在拉环上的力越大时，电压表的示数就越________；

(2)为保证电压表能正常工作，电路中R₀至少应为多大_____________？

(3)当拉环不受拉力时，滑片P处于M端，闭合开关后，已知该弹簧伸长的长度ΔL与所受拉力F的关系如图乙所示，若R₀＝20Ω，通过计算说明，开关S闭合后，当电压表指针指在1V处，作用在拉环上水平向右的拉力为多大_____________？

(4)在保证元件安全的条件下，此拉力器所能承受的拉力范围为多少_____________？

16. 难度：中等

核能利用前景广阔，核电站为缓解我国用电紧张做出了贡献。核电站的工作原理和火电厂相似，都是利用产生热量加热水产生水蒸气推动发电机组发电的：

(1)核能是________（选填“可再生”或“不可再生”）能源，发电过程将内能转化为________能再转化为电能。

(2)某核电站中的一台发电机组发电功率为100万千瓦，则该发电机组30天发电多少kW·h_____？

(3)若产生的电能用热电转化效率为30%的火力发电厂发电需要完全燃烧多少煤。若1t煤产生30kg粉尘，燃烧这些煤会产生多少粉尘______？（q_煤=3.0×10⁷J/kg）

九、计算题

17. 难度：中等

某居民家安装了一台电热水器，其铭牌标示如下表所示。加满20℃的水后加热至70℃，已知水的比热容c_水=4.2×10³J/(kg·℃)，干木材的热值q=1.2×10⁷J/ kg 。

××型电热水器
额定加热功率	2400W	加热方式	电加热器
额定电压	220V	安全等级	防触电保护一类
温度设定范围	20℃~90℃	净重	20kg
容量	40L	整机外形尺寸	530mm×400mm×400mm
出厂日期	2019年5月15日

（1）水需要吸收多少热量？

（2）电热水器正常工作时至少需要多长时间？

（3）如果用干木材替代电热水器烧水，效率为14%，需要多少干木材？

十、综合题

18. 难度：中等

电蒸锅也叫电蒸笼，是一种在传统的木蒸笼、铝蒸笼、竹蒸笼等基础上开发出来的用电热蒸气原理来直接清蒸各种美食的厨房电器。小万家买了一台电蒸锅如图甲所示，电蒸锅的部分参数如表格所示。（忽略温度对加热电阻的影响）求：

XX电蒸锅
额定电压	220 V
额定功率	1 100 W
额定频率	50 Hz
水箱容量	2.5 L
蒸笼容量	7.5 L
定时时间	60 min

(1)电蒸锅应使用图乙中________（选填“上”或“下”）面的插座，目的是使电蒸锅的__________与大地相连，防止因漏电而造成触电事故；

(2)电蒸锅的加热电阻为多少_____？若某次电路中的实际电压为198 V，在此电压下利用定时时间蒸熟食物消耗的电能为多少_____？

(3)如果电蒸锅正常工作时把满箱初始温度为25 ℃的水烧开（1标准大气压下），电蒸锅的热效率为90%，所需要的时间是多少_____？[c_水=4.2×10³ J/（kg·℃），计算结果保留一位小数]

19. 难度：中等

如图甲所示为某电热炉，其工作原理如图乙所示，下表为其铭牌的部分参数(其中高温挡的额定功率模糊不清)，R₁、R₂均为电热丝(电阻不随温度变化)。求：

额定电压	220V
额定功率	低温档	550W
中温档	1100W
高温档

(1)开关S₁断开，开关S₂接到b，电热炉处于______挡；

(2)电热炉高温挡的功率是多少______？

(3)若电能全部转化为热能，用电热炉将2.2kg的初温为25℃的水加热至沸腾最少需要多长时间______(在标准大气压下)？[c_水＝4.2×10³J/(kg·℃)]

20. 难度：困难

如图甲为家用电热饮水机，图乙为它的电路原理图，下表为它的铭牌数据。

水桶容量	20L
热水箱容量	1L
额定电压	220V
加热功率	400W
保温功率	44W

（1）当S₁闭合，S₂断开时，电热饮水机处于_____状态（填“加热”或“保温”），此时电路中的电流是多大_______？

（2）饮水机正常工作时，将热水箱中的水从20℃加热到90℃，求：水吸收的热量是多少_____？（水的比热容4.2×10³J/（kg•℃））

（3）电热饮水机正常工作时加热效率为80%．求：将热水箱中的水从20℃加热到90℃的时间为多少秒___？

21. 难度：中等

风是永不枯竭的能源。自古以来风能就受到人们的青睐，帆船、风车都是对风能的利用。现在，由于电能的广泛利用，风力发电得到世界各国的高度重视：

(1)为提高捕获风能的效率，叶片设计是风力发电机研制的核心技术之一，叶片截面制成图甲的形状，当风以图乙所示的角度流经叶片时，叶片会按________（选填“顺时针”或“逆时针”）方向转动；

(2)由于远海的风能资源更丰富，海上发电必定会向远海发展。远海发电机需安装在漂浮式基础上（如图丙），若它们的总质量达11 200 t，则漂浮式基础的总体积至少需要多少m³____？（海水密度取1.0×10³ kg/m³）

(3)传统的火力发电不仅会释放各种大气污染物，而且效率不高，每生产1千瓦时的电能需要消耗标准煤约0.4 kg。若功率为30 000 kW的风力发电机组工作24小时，相当于替代标准煤多少吨______？

22. 难度：中等

“共享汽车”自推出以来受到市民的青睐，它属于公共交通的补充，可以满足人们自驾出行的需求。某款纯电动汽车（如图所示）充足电后，在水平路面进行性能测试，记录数据如表所示：

水平牵引力	400 N	人和车身总质量	1 000 kg
最大续行距离	180 km	最高时速	120 km/h
轮胎与地面接触的总面积	0.1 m^2	充电电源电压	220 V
电动机最大功率	52 kW	快充80%电量的时间	30 min

请根据以上信息解答下列问题：

(1)纯电动汽车利用电动机将电能转化为______能，实现废气零排放。

(2)该汽车静止时对路面的压强是多少_____？（g取10 N/kg）

(3)若该车保持最大功率以最高车速匀速行驶，则行驶120 km消耗多少度电______？

(4)续行最大里程时纯电动汽车牵引力做了多少功？若同类型的燃油汽车在同等条件下行驶，发动机的转化效率为30%，则需要燃烧多少千克汽油才能使发动机做这么多功____？（已知汽油的热值大约为4.6×10⁷ J/kg）（保留一位小数）