综合应用题·基础必练（一）

一、计算题

1. 难度：中等

如图所示是小明最喜爱的用于锻炼臂力的健身拉力器结构示意图。小明每次向下拉动拉杆时，拉力为250 N，并在0.4 s内使质量为20 kg的配重块匀速升高到40 cm后放手，让其自由落下。（不计拉杆和绳的重力，g取10 N/kg）求：

(1)小明拉动拉力器的功率；

(2)小明拉动拉力器过程中克服摩擦所做的功；

(3)在小明锻炼过程中拉力器的机械效率。

2. 难度：困难

搬运工人站在水平高台上用如图所示的滑轮组匀速竖直向上提升重物，不计绳重和摩擦，工人的重力为640N，与地面接触的总面积为，提升时间为20s，重物上升高度为2m．求：

提升时绳自由端的速度为多少；

若拉力F的大小为150N，则拉力的功率为多少；

若上述过程中所提货物重为360N，则滑轮组的机械效率为多少；

若仍用该滑轮组提升另一货物，当提升过程中该工人对高台的压强为，则所提升货物的重力为多少．

3. 难度：中等

一辆卡车不慎开进了一段泥泞的道路不能继续行驶，司机找来一辆拖车，利用绳子、动滑轮组装成如图所示的装置来拖出卡车（拖车未画出），若拖车对绳子的水平拉力为4 000 N，将卡车水平匀速向前拖动了6 m，用时30 s，不计绳子和滑轮重，求：

(1)拖车对绳子做的功是多少？

(2)拖车拉绳子的功率是多少？

(3)若卡车被匀速拖动时，泥泞道路对卡车的阻力为6 400 N，则动滑轮的机械效率为多少？

4. 难度：中等

用如图甲所示的滑轮组将物体M以0.5 m/s的速度匀速提升了5 m的高度。已知被提升的物体M重为760 N，卷扬机加在绳子自由端的拉力为F，拉力做的功W随时间t的变化图像如图乙所示，不计绳重及摩擦。求：

(1)滑轮组提升物体所做的有用功W_有；

(2)滑轮组提升物体的机械效率η；

(3)动滑轮的重力G_动。

5. 难度：中等

水平地面上放着重为200N、边长为0.2m的正方体物块现用斜面将其由底端匀速拉到顶端，如图所示已知平行于斜面的拉力为120N，物体移动的距离为2m，升高1m．求：

（1）物块放在水平地面上时对地面的压强；

（2）斜面的机械效率；

（3）物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小．

6. 难度：中等

如图重为2×10⁴ N的汽车，经过一段水平路面，再以8.75×10⁴ W的功率沿与水平地面成30°角的斜坡匀速向上爬行，已知斜坡长200 m，斜坡的机械效率为80%，求：

(1)汽车运动过程中，克服重力做的功；

(2)汽车爬坡时的牵引力；

(3)汽车爬坡的速度。

7. 难度：中等

如图所示，质量不计的轻板AB可绕支点O在竖直面内转动，OA＝0.4 m，OB＝1.6 m。水平地面上有一质量为40 kg、密度为5×10³ kg/m³的正方体通过细绳与A端相连，细绳拉紧时，板面AB恰好水平。现有大小不计、重为160 N的物体C在水平拉力F＝30 N的作用下，以速度v＝0.2 m/s从O点沿水平板面向右做匀速直线运动。g取10 N/kg。求：

(1)物体C开始运动前，正方体对水平地面的压强；

(2)物体C在水平板面上运动的时间；

(3)物体C在水平板面上运动过程中，拉力F做功的功率。

二、综合题

8. 难度：中等

如图是体操选手在跳马比赛时的画面，她的助跑距离约24m，用时3s，助跳板到马面的高度差为1.2m，腾空到最高处体操选手重心离马面2.4m，从离开助跳板到最高点的时间为1.2s，体操选手踏上助跳板时重心距助跳板0.6m，若运动员体重约40kg，她站在地面上脚与地面接触总面积为400cm²。g取10N/kg。求：

(1)体操选手助跑时将________能转化为________能；

(2)体操选手助跑的平均速度是多少________？

(3)体操选手站在比赛等待区准备比赛时，她对水平地面的压强是多少________？

(4)运动员从助跳板起跳到腾空到最高处克服重力做功的平均功率是多少________？

三、计算题

9. 难度：中等

多米诺骨牌(domino)是一种用木制、骨制或塑料制成的长方体骨牌．将骨牌按一定间距排列，当碰倒第一枚骨牌时其余骨牌就会产生连锁反应，依次倒下．在某节目的游戏环节中，用规格为150cm(长)×80cm(宽)×30cm(高)的泡沫板模拟多米诺骨牌．已知每个泡沫板的质量为10.8kg，质量分布均匀。游戏前，工人师傅需要将平放在水平地面上完全相同的50块泡沫板竖立起来(如图所示)，用时15min。求：

(1)泡沫板的密度；

(2)泡沫板平放在水平地面上时对地面的压强；

(3)工人师傅将一块泡沫板竖立起来克服泡沫板重力所做的功及竖起50块泡沫板克服泡沫板重力做功的功率。

10. 难度：中等

在水平地面上并排铺有5块相同的均质砖块，每块砖的质量为m，长为a，宽为b，高为h，若将这些砖块按照图的方式叠放起来，求：

(1)砖块密度；

(2)将砖块叠放起来的过程中要克服砖块重力做的功；

(3)叠放后砖块对地面的压强；

(4)为保证砖块不倒下，4号砖块与5号砖块之间的最大距离。

四、综合题

11. 难度：中等

如图是我国新型气垫登陆船，该船满载后的总质量为160 t。

(1)气垫船行驶时喷出强气流，在船底和水面之间形成气垫，这是通过______的方法来________（选填“增大”或“减小”）摩擦力的；

(2)一艘满载的气垫船停在水平地面上时，与地面间的总接触面积为80 m²，那么它对地面的压强是多少帕______？

(3)气垫船入水后，启动柴油发动机，通过向下喷气将船身匀速抬高2.15 m，若整个过程中没有能量损失，则抬高一次需要消耗多少千克的柴油______？（柴油的热值q_柴油＝4.3×10⁷ J/kg）

(4)气垫船以30 m/s的速度匀速直线运动时，若受到的阻力始终为7.2×10⁴ N，那么推力的功率为多少______？

12. 难度：中等

随着农业机械化的实施，播种机代替了人力播种，大大提高了工作效率，如图是一台播种机在播种小麦，勤学好问的小华测量了他家整个田地的长度为300 m，记录播种机完成整个田地播种一共走了6个来回，用时半个小时，已知播种机在播种时受到的阻力为2×10⁴ N，共消耗柴油4 kg.请计算在此过程中：（q_柴油＝4.3×10⁷ J/kg）

(1)柴油机工作时把________能转化为________能；

(2)播种机的平均速度为多少______？

(3)播种机在这段时间内做的有用功为多少______？

(4)播种机的效率为多少______？（保留三位有效数字）

13. 难度：中等

如图所示为安装着破碎锤的挖掘机。破碎锤的工作原理类似铁锤敲击凿子，燃料释放的能量将活塞向下飞速推出，撞击钎杆，实现打击，表中为某型号破碎锤的部分参数。

(1)破碎锤的钎杆做得很尖，是为了______；

(2)挖掘机工作1 min消耗柴油 0.2 kg，这些柴油完全燃烧释放的热量为多少______？（柴油的热值为4.3×10⁷ J/kg）

(3)每次打击，都能使钎杆移动3 cm，钎杆与活塞的接触面积约2 dm²，求燃料对活塞做功的功率为多少______？

五、计算题

14. 难度：中等

如图是一种手扶式滚刷扫雪机。它能轻巧灵活地清扫道路上的积雪，其部分技术参数如下表。（g取10 N/kg）

(1)扫雪机静止在水平地面上，它与地面接触的总面积为400 cm²，求其对地面的压强；

(2)扫雪机不扫雪时，在道路上以最大速度匀速直线行驶，求其所受阻力；

(3)扫雪机以最大行驶速度扫雪900 m，消耗燃油0.3 kg，求扫雪机的效率。（燃油热值取q＝4.0×10⁷ J/kg）

15. 难度：困难

如图是一辆警车。空车质量为2.72t。某次执行任务时警车以108 km/h的速度沿水平路面匀速直线行驶时的输出功率为60kW（g取10 N/kg）。求：

(1)车上警察的总质量为280 kg，轮胎与路面接触的总面积为1 000 cm²，车静止时对水平路面的压强是多少？

(2)警车以108 km/h的速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是多少？

(3)若警车发动机的效率为40%，警车以60 kW的输出功率行驶 10 min，消耗多少千克的柴油？（柴油的热值取4.0×10⁷ J/kg）

16. 难度：中等

如图是一种以柴油机为动力的抓斗起重机，其部分参数如表。求：

(1)起重机空载静止在水平地面上时，对地面的压强是2.4×10⁵ Pa，它与地面的接触面积是多少？（g＝10 N/kg）

(2)将1.0×10⁴ N的物料抓举到最大高度用时15 s，起重机对物料做功的功率多大？

(3)起重机空载时以最大行驶功率行驶1 h，消耗柴油多少kg？（取q_柴油＝4×10⁷ J/kg）

17. 难度：中等

如图甲所示，电源电压U＝6 V，S为单刀双掷开关，小灯泡L的电阻为R_L＝10 Ω，忽略温度对灯丝电阻的影响，R为某种压敏电阻，其阻值R与压力F成反比，如图乙所示，R的正上方装有一电磁铁P，其线圈电阻不计。

(1)在R上水平放置重量为10 N的铁制品，开关接a，小灯泡两端的电压为多少V？（保留一位小数）

(2)当开关接a时，当压敏电阻的功率达到最大时，放置铁制品的质量是多少？（g取10 N/kg）

(3)在R上水平放置重量为50 N的铁制品，开关接b，电压表稳定后的示数为5 V，则此时压敏电阻的阻值为多少Ω？电磁铁P对铁制品的吸引力为多少N?

六、综合题

18. 难度：中等

如图所示是某压力测力计的电路原理示意图。图中电源电压为7.5 V并保持不变；定值电阻R₀的规格是“400 Ω　15 mA”，起保护电路的作用；Ⓖ是由灵敏电流表改装成的指针式测力显示器（电阻忽略不计，量程为20 mA）；R是一种新型电子元件，在压力不超过600 N的前提下，其阻值随压力大小的变化规律如表格中数据所示。

压力F/N	0	50	100	150	200	250	300	…
电阻R/Ω	300	280	260	240	220	200	180	…

(1)R₀上允许消耗的最大功率是多少______？

(2)分析表格数据可知：电子元件的阻值R随压力F变化的关系式是R＝________；（写出数学表达式即可，不考虑单位）

(3)该测力计的量程是多少______？

(4)写出电流I与压力F的关系式______，说明该测力计的刻度是否均匀______；

(5)若要增大该测力计的量程，请说出一种改进方法______。

七、计算题

19. 难度：中等

河南省实验中学初三物理兴趣小组为学校草坪设计了一个自动注水喷淋系统，其电路设计如图甲。控制电路电源电压U₁=12V，R₀=60Ω，R_F为压敏电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计；压敏电阻R_F放置于水箱底部（图乙），其阻值与压力有关，阻值随水位变化关系如下表。工作电路包括注水系统和喷淋系统，其电源电压U₂=220V；圆柱体水箱底面积S=0.4m²．当通过电磁铁线圈的电流大于等于0.1A时，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，此时电流表示数I₁=1A；当水位下降到1米时，衔铁恰好被拉起，注水系统开始给水箱注水，此时电流表示数I₂=2A。

水位（米）	0.25	0.50	0.75	1.00	1.25	1.50	1.75	2.00	2.25
压敏电阻RF阻值（欧）	300	200	125	90	70	65	62	60	59

（1）水箱内的水位最高可以达到多少米？

（2）当水箱内水位下降到1米时，控制电路的电功率为多大？

（3）已知喷淋系统一直给草坪喷水，每秒钟喷水恒为0.001m³；注水系统工作时，每秒钟给水箱注水恒为0.005m³．求相邻两次开始给水箱注水的这段时间内，工作电路消耗的电能。

八、综合题

20. 难度：中等

近日来，雾霾天气侵袭了河南大部，同时伴随有强风。某初中生设计了如图甲所示的一种测定风力的装置。当有风吹到迎风板上时，压敏电阻R的阻值会发生变化，工作时迎风板总是正对风吹来的方向。已知电源电压恒为4.5V，定值电阻R₀阻值为1.0Ω。压敏电阻的阻值R与迎风板所承受风力F的关系如图乙所示。

(1)如图所示，风力表是由________(选填“电流”或“电压”)表改装而成；

(2)若迎风板的面积为100cm²，压敏电阻的阻值为0.5Ω时，求迎风板所承受的压强________；

(3)无风时，电路中电流是多少________？此时压敏电阻消耗的功率是多少________？

21. 难度：中等

如图甲是汽车的一种自动测量油箱内油量的简易装置，R是阻值均匀的变阻器，它的滑片连在杠杆的一端，当油箱内油面发生变化时，浮标通过杠杆使滑片P在电阻R上滑动，引起油量表的指针偏转。油量表实际上是一个有“0～0.6 A”和“0～3 A”两个量程的电流表，电源电压为12 V且保持不变，R₀＝10 Ω。当长方体油箱中有55升汽油时，测量表的指针满偏，此时R₀两端的电压为6 V；当油箱中的汽油还有5升时，滑片P刚好在R的中点，油量表的示数如图乙所示，此时报警电路（图中未画出）开始自动报警，提醒司机尽快加油。油箱中汽油的体积V和变阻器接入电路的电阻R的关系如图丙所示。问：

(1)当油箱中油量下降时，油箱底部受到的压强______（选填“变大”或“变小”），油量表示数将________（选填“变大”或“变小”）；

(2)油箱装满汽油时R₀消耗的电功率是多少______？

(3)变阻器R的总电阻是多少______？

(4)当油量表的示数为0.4 A时，油箱里还有多少升汽油______？

九、计算题

22. 难度：困难

为探究平衡木受力特点，喜爱体操的小微设计了一个平衡木模型。整个装置如图甲所示AB可绕支点O无摩擦转动，C处固定一竖直硬杆，硬杆的底部安装了压敏电阻片R，R所在的电路放在了硬杆内（整个装置除硬杆以外，其它部分的重力均不计），且AB=5m，OA=BC=1m，电源电压恒为3V，硬杆底部R阻值随地面对它的支持力F变化的关系如图乙所示，整个装置放在水平地面上，AB始终处于水平平衡状态，当重360N的小薇站在A点时，电流表的示数为0.1A，求：

（1）小薇在A点时，C处受到硬杆的拉力；

（2）小薇在A点时，地面对硬杆底部R的支持力；

（3）当电流表的示数为0.3A时，小薇距A点多少米？

十、综合题

23. 难度：中等

如图是潮汐发电的简化示意图，发电机组平均功率达到1.8×10⁴  kW。该电站在某次涨潮前水库的水量为10⁶ m³，涨潮后水库的水量为7×10⁶ m³，潮差为10 m ，整个过程持续2小时。试求：

(1)潮汐发电是将海水的________能转化为电能；

(2)一次涨潮过程中发电机组可以发多少电________？这些电能若由热电转化效率为30%的热电厂来完成，需要燃烧多少千克煤________？（煤的热值为3.0×10⁷ J/kg）

(3)请写出一条潮汐发电相比火力发电的优势________。

十一、计算题

24. 难度：中等

地热资源是一种可持续利用的清洁能源，河南省有一定的地热资源储量，开发利用历史悠久。地热水的特点是水温高，井口水温为80～100 ℃，最高可达120 ℃。河南省某市地热水储量约4.95×10¹⁰ m³。水的密度为1.0×10³ kg/m³，比热容为4.2×10³ J/（kg·℃）。求：

(1)4.95×10¹⁰ m³的地热水温度降低10 ℃，放出的热量是多少？ 如果这些热量被全部利用，可减少消耗的燃煤质量是多少？ （煤的热值为3.0×10⁷ J/kg）

(2)若这些热量转化成的电能可供一台功率为100 kW的大型机床工作4×10⁹ h，求能量转化的效率是多少？（保留三位有效数字）

(3)请你就地热资源的进一步开发利用，提出一条合理化建议。

十二、综合题

25. 难度：中等

为了加快城市生态文明建设，洛阳市广泛使用太阳能亮化照明。如图是新区道路上安装的太阳能照明系统，它的照明灯采用“24 V　60 W”的超高亮LED灯具。该系统白天通过太阳能电池板发电并储存于蓄电池中。

(1)该系统白天工作时的能量转化过程是：__________________。若洛阳地区太阳光照射到地面的辐射功率为800 W/m²，太阳能电池板的光电转化效率为10%，则需要为此款太阳能路灯配置多大面积的太阳能电池板______？

(2)该太阳能路灯正常发光时的电流有多大______？

(3)若某路段共安装100盏这种规格的路灯，按每天发光10 h计算，一个月（30天）消耗的电能有多少______？假设这些电能由热电厂提供，若发电效率为40%，可节约多少标准煤______？（q_煤＝3.0×10⁷ J/kg）

十三、计算题

26. 难度：中等

盛夏酷暑，妈妈为了让小明在考试前有一个更舒适的学习环境，特地在他的房间安装了一台冷热两用的空调。这台空调说明书中的主要数据如表所示。

(1)空调工作时应选用________孔插座；

(2)空调正常制冷时电流是多大？连续正常制冷30 min消耗多少kW·h的电能______？

(3)这些电能若用于加热水，加热器的热效率为80%，能使50 kg的水温度升高多少______？[水的比热容c_水＝4.2×10³ J/（kg·℃）]

27. 难度：中等

如图所示，是某型号的爆米花机的电路图，该爆米花机具有制作和保温功能。只闭合开关S₁时，R₁加热，电动机搅拌，开始制作爆米花；只闭合开关S₂时，R₂保温，防止爆米花变凉；爆米花机的铭牌如表所示。[c_玉米=1.2×10³J/（Kg℃）]

（1）将100g、20℃的玉米加热到300℃成为爆米花时，求玉米粒需要吸收的热量；

（2）电阻R₁发热，把100g、20℃的玉米粒加热成为爆米花，需要用时5min，求R₁的加热效率。

（3）求保温电阻R₂的阻值。

28. 难度：中等

地铁的开通大大缓解了城市公交运输的压力。某学校实践活动小组的同学收集到某市地铁机车和公交车在甲、乙区间内运行的相关数据如表。求：

××型号 地铁机车	地铁电力 机车功率 10^3 kW	平均速度 60 km/h	牵引力 5×10^4 N	额定载客 量500人
××型号 公交汽车	燃油热值 4×10^7 J/kg	平均速度 18 km/h	牵引力 3 000 N	额定载客 量40人

(1)甲、乙两地铁站相距2.4 km，地铁运行一趟需要多少小时？

(2)地铁机车的效率是多少？（保留三位有效数字）

(3)公交车每千米消耗燃油0.3 kg，公交车热机的效率是多少？

十四、综合题

29. 难度：中等

如图所示为某汽车研究所研制的一种太阳能电动观光车。按照设计，其外壳的总体积为0.02 m³，为减轻车体自身的重量，外壳拟采用新近发现的一种强度相当于钢铁2～5倍的聚丙烯塑料制造。已知：观光车太阳能电池板面积为3 m²，车载蓄电池每次充电最多能储存4×10⁷ J的电能。聚丙烯塑料的密度ρ_塑＝1.1×10³ kg/m³，取g＝10 N/kg.煤的热值为3×10⁷ J/kg。

(1)太阳能电池板充电时是将________能转化为________能；

(2)该观光车外壳的质量是多少______？

(3)若该车其余部分的质量为242 kg，车轮与地面的接触总面积为0.05 m²，则该车静止时对水平地面的压强是多大______？

(4)若某地夏季9：00－17：00（共8个小时）太阳辐射的平均功率为1 000 W/m²，太阳能电池板的能量转化效率为25%，则在这8小时内，该观光车获得的电能为多少焦耳______？这些电能相当于燃烧多少煤产生的热量______？

十五、计算题

30. 难度：中等

小明携带质量为10 kg的行李箱从太原到运城，选择了尾气零排放的动车组D2503次列车出行。经查询，D2503次列车时刻表如下。若该动车组列车全程匀速行驶在平直的轨道上，牵引力恒为2.8×10⁵ N，供电电路输入动车组列车的电功率恒为2×10⁷ W。请你根据以上信息，解决下列问题：

站次	站名	到达时间	开车时间	运行里程
1	太原南	—	8：25	0
2	运城北	10：10	10：12	360 km
3	西安北	11：22	—	556 km

(1)若小明的行李箱底部与列车行李架的接触面积为0.2 m²，求此行李箱对水平行李架的压强；（g＝10 N/kg）

(2)求该动车组列车从太原南站至运城北站牵引力所做的功；

(3)求该动车组列车从太原南站至运城北站将电能转化为机械能的效率；

(4)若大型客运燃油汽车运行中做的功与该动车组列车从太原南站至运城北站牵引力所做的功相等，客车热机的效率为30%，该客车从太原南到运城北消耗多少kg燃油？（燃油热值为4×10⁷ J/kg）