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专题04功和机械能问题

【知识储备】

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。

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)(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。

【专题突破】

1．2022年3月，运城临猗出现新冠疫情，为了防止疫情扩散，政府使用如图的炮雾车对街道进行消毒。已知重为4.8×104N的炮雾车在大小为6.0×103N的牵引力作用下，沿某平直道路匀速行驶50s。通过的路程为100m，忽略其质量变化，车轮与路面总接触面积为0.12m2。求：

（1）炮雾车对路面的压强；

（2）该过程牵引力做的功；

（3）该过程牵引力做功的功率。

2．我国第一艘国产航母“山东号”满载排水量约为6.7万吨，它的飞机升降机位于航母舷侧，如图甲所示。它的四边形升降平台前后两边各有四组钢丝绳。每组钢丝绳由大功率液压机推动，八组钢丝绳同步提升即可将飞机平稳提到甲板上。其中一组钢丝绳的组装如图乙所示，其它七组与之相同。（不计滑轮重及摩擦）

升降机的设计指标如下表：

从机库到航母平台高度

整个上升时间

升降平台质量

最大提升质量

液压油的压强约

30m

50s

80t

40t

107Pa

请问：

（1）以起飞的战斗机为参照物，航母是（选填“运动”或“静止”）的；战斗机的发动机向后喷气，战斗机高速飞行，说明。

（2）如果海水密度为1.0×103kg/m3，满载航行的“山东号”航母排开的海水的体积是多少m3？

（3）请依据航母升降机的设计指标推断，升降机配备的每台液压机的活塞面积至少为多少m2？每台液压机的功率至少为多少千瓦？

3．在万物皆可外卖的时代，外卖拯救了无数人的胃和无数“出门困难户”，外卖骑手为加快送餐速度避免超时差评，从而超速、逆行、闯红灯等问题屡屡发生，下表是他电动车主要技术参数。（g＝10N/kg）

基本信息

整车质量

50kg

最高车速

40km/h

最大噪声

62dB

轮胎与水平面着地总面积

200cm2

蓄电池

电压

48V

容量

12A?h

（1）目前国家对电动车进行严格的速度限制，电动车每小时不得超过25km行驶速度，外卖骑手现接到一个从商家到顾客距离为3km的订单，他用时10min将货送到了顾客手里，假设他在整个过程中都匀速直线行驶，骑手在送餐过程中是否超速？（通过计算进行说明，并写出必要计算步骤）

（2）质量为70kg的骑手在水平路面上骑行时，请计算电动车对路面的压强。

（3）在（1）中，若电动车匀速直线行驶时受到的平均阻力为40N，求电动车做功的功率为多少？

（4）请你简述电动车在行驶时，不能超载或超速的原因（“超载”和“超速”选一个作答）。

4．一辆5G无人配送车，质量为400kg，轮胎与路面的总接触面积为0.025m2，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是车重的0.05倍。如图是配送车某次运动的路程与时间图象。（g取10N/kg）求：

（1）10min内配送车的平均速度；

（2）配送车匀速行驶时的牵引力做功的功率多大；

（3）配送车对水平地面的压强。

5．圆柱形容器内有未知液体，一个边长为10cm的实心正方体金属块，用绳子系住，静止在容器底部，此时容器底部液体压强为6400Pa，液面距底部高度h为0.4m，如图所示，用力竖直向上以0.02m/s的速度匀速提起金属块。（g取10N/kg，不计液体阻力）

（1）未知液体的密度？

（2）金属块未露出液面前，金属块所受浮力；

（3）若金属块重66N，在匀速提升5s过程中，求金属块上升的距离和拉力的功率。

6．氢燃料电池可作为汽车的绿色动力源，其最大优势就是真正的实现了“零排放”目标。一辆新型氢燃料电池车质量为1600kg；车轮与水平地面的总接触面积为0.08m2。在某次测试中，氢燃料电池车以20m/s的速度在平直公路上匀速行驶50s，已知运动中受到的阻力恒为1400N。求：

（1）氢燃料电