中考物理復(fù)習(xí)考前提分練習(xí)：速度、功率、效率綜合題（解析版）

速度、功率、效率綜合題

1.近年來(lái)，我國(guó)鐵路進(jìn)行了多次大提速，部分主要干線上的客運(yùn)列車速度已提高到200km∕ho

質(zhì)量為400Ot的列車，以200km∕h的速度沿平直軌道從甲地勻速運(yùn)行到乙地用了Ih,受到的

阻力為4X1()6N,列車的車輪跟鐵軌接觸的總面積為0.8n?(g=10N∕kg)o求：

(1)甲、乙兩地間的距離；

(2)列車對(duì)鐵軌的壓強(qiáng)；

(3)列車從甲地勻速運(yùn)行到乙地，牽引力所做的功。

【答案】(1)2×105m;(2)5×107Pa;(3)8×10"J

【詳解】解：(1)列車的速度v=200km∕h,運(yùn)動(dòng)時(shí)間r=lh,則列車行駛的路程

5=v^200km∕h×1h=200km

(2)列車質(zhì)量

∕n=4000t=4×106kg

列車所受的重力

G=mg=4x106kg×10N∕kg=4×107N

列車在平直軌道上勻速運(yùn)行，鐵軌對(duì)列車的支持力尸與列車重力G是一對(duì)平衡力，由平衡條

件得

F=G=4×107N

列車對(duì)鐵軌的壓力尸與鐵軌對(duì)列車的支持力E是作用力與反作用力，所以

F,=F=4×107N

列車對(duì)鐵軌的壓強(qiáng)

F,4×107N

=5×107Pa

T-0.8m2

(3)因?yàn)榱熊囋谄街避壍郎蟿蛩龠\(yùn)動(dòng)，列車受到的牽引力與阻力尸例是一對(duì)平衡力，所

以

6

Fφ=Fffz=4×10N

牽引力做的功

W^F峻s=4x106N×2×105m=8×10llJ

答：(1)甲、乙兩地間的距離是2x105m；

(2)列車對(duì)鐵軌的壓強(qiáng)是5xl(fPa;

(3)列車從甲地勻速運(yùn)行到乙地，牽引力所做的功是8xlO"J.

2.如圖，某型號(hào)無(wú)人機(jī)的質(zhì)量為2.5kg,在水平方向上以最大速度勻速飛行6km過(guò)程中，消

耗3?6xl（）4j電能，其中60%轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。求:

（1）懸停時(shí)，無(wú)人機(jī)受到的升力有多大？

（2）從地面飛到離地IOm高處過(guò)程中，無(wú)人機(jī)克服自重做了多少功？

（3）以最大速度沿水平方向勻速飛行過(guò)程中，無(wú)人機(jī)受到的水平推力是多少？

【答案】（1）25N；（2）250J；（3）3.6N

【詳解】（1）無(wú)人機(jī)懸停時(shí)，對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行受力分析，無(wú)人機(jī)受到重力和升力，無(wú)人機(jī)處于

平衡狀態(tài)，升力等于重力，則無(wú)人機(jī)受到的升力為

F=G=Wg=2.5kgχlON∕kg=25N

（2）無(wú)人機(jī)克服自重做的功為

W=G∕z=25Nχl0m=250J

（3）以最大速度推進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能為

44

W?=60%XI%1=60%X3.6X10J=2.16*10J

水平推力為

^?-=2?16×10^3,6N

S6000m

答：⑴懸停時(shí)，無(wú)人機(jī)受到的升力為25N；

（2）從地面飛到離地Iom高處過(guò)程中，無(wú)人機(jī)克服自重的功為250J；

（3）以最大速度沿水平方向勻速飛行過(guò)程中，無(wú)人機(jī)受到的水平推力是3.6N。

3.高鐵已成為城際間重要的交通工具，我國(guó)自行設(shè)計(jì)的“復(fù)興號(hào)''列車長(zhǎng)為440米，最高時(shí)速

可達(dá)400千米/時(shí)。若該列車以100米/秒的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

（1）求10秒內(nèi)列車行駛的路程

（2）若該列車以100米/秒的速度勻速通過(guò)長(zhǎng)為1560米的平直隧道。求列車通過(guò)隧道所用時(shí)

間to

【答案】（I）IoOO米；（2）20s

【詳解】解：（1）10秒內(nèi)列車行駛的路程

s=vιtι-?00m∕s×1Os=?OOOm

（2）列車通過(guò)隧道所用時(shí)間

$2I560m+440m“

t===-------------------=20s

v2IOOm/s

答：（1）列車行駛的路程S為IoOom；

(2)列車通過(guò)隧道所用時(shí)間f為20s。

4.一名空降兵攜帶裝備執(zhí)行救災(zāi)任務(wù)，他與裝備的總質(zhì)量為80千克，g=10N∕kg.

(1)求該空降兵和裝備受到的總重力G；

(2)剛打開降落傘時(shí)，受到豎直向上的空氣阻力了,大小為1000牛，求空降兵和裝備受到的

合力尸的大小和方向;

(3)隨后空降兵調(diào)整降落傘的狀態(tài)，勻速降落，求此時(shí)空氣阻力廣的大小。

【答案】(1)800N；(2)200N,豎直向上；(3)800N

【詳解】解：(1)該空降兵和裝備受到的總重力為

G=mg=80kg×10N∕kg=800N

(2)剛打開降落傘時(shí)，空降兵和裝備受到的合力為

F=/-G=I(XX)N-800N=2∞N

合力的方向跟阻力的方向相同，豎直向上；

(3)空降兵在空中勻速下降時(shí)受到的阻力和總重力是一對(duì)平衡力，則

f'=G=800N

答：(1)該空降兵和裝備受到的總重力是800N；

(2)剛打開降落傘時(shí)，空降兵和裝備受到的合力為200N,方向豎直向上；

(3)空降兵調(diào)整降落傘的狀態(tài)勻速降落時(shí)受到的空氣阻力為800No

5.長(zhǎng)安汽車重慶國(guó)際馬拉松賽在重慶市南濱路舉行，長(zhǎng)安汽車為比賽提供的轎車整車質(zhì)量為

1600kg,轎車共有4個(gè)輪子，每個(gè)輪胎與地面的接觸面積為200Cm2。轎車在水平路段勻速行

駛的過(guò)程中，1秒鐘跑了25米遠(yuǎn)，所受的阻力是車自重的0.1倍。

求：

(1)該車靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)；

(2)該車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。

【答案】(1)2×IO5Pa;(2)4×104W

【詳解】解：(1)轎車的重力

G=mg=1600kg×1ON∕kg=1.6×104N

該車靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓力

F=G=1.6×IO4N

受力面積

S=200cm2×4=800cm2=8×10^2m2

該車靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)

1.6X104N

=2×IO5Pa

8×I02m2

(2)因轎車勻速行駛時(shí)處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，所以，發(fā)動(dòng)機(jī)的

牽引力

F'=fi=OΛG=0.1×1.6×104N=1.6×103N

汽車1秒鐘跑了25米遠(yuǎn)，則汽車的速度

V—=濁=25m∕s

tIS

根據(jù)

可知，該車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率

P=F'v=1.6×103N×25m∕s=4×104W

答：(1)該車靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為2xl05pa;

(2)該車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為4xl()4w0

6.小明周末去北京參加科技比賽，周五下午16：30放學(xué)后出發(fā)，周六上午比賽，小明查到

符合條件的高鐵、飛機(jī)班次如圖所示。求：

(1)已知大連北站到北京南站的高鐵里程是981km,高鐵運(yùn)行的平均速度是多大？

(2)已知飛機(jī)飛行平均速度約800km∕h,飛機(jī)航空里程為多少千米？

航空公司發(fā)時(shí)一到時(shí)直飛/中轉(zhuǎn)票價(jià)參考

運(yùn)行時(shí)間

18:30—20:15直達(dá)￥670選卷/

lh45m直飛最低往返價(jià)-7

車次車型始發(fā)站一到達(dá)站發(fā)時(shí)一到時(shí)運(yùn)行時(shí)間票價(jià)參考

始

G4751/G4754訂票大連北站一北京南站21：28—02：555小時(shí)27分二等座￥400

一客座￥625.5

【答案】(1)180kπ√h;(2)1400km

【詳解】解：(1)由圖可知，大連北站到北京南站高鐵運(yùn)行的時(shí)間為

t=5h27min=5.45h

則高鐵運(yùn)行的平均速度

98Ikm

v=-=180km∕h

5.45h

(2)由圖可知，飛機(jī)飛行的時(shí)間

f=lh45min=1.75h

由片士得，E機(jī)航空里程

t

s'=W=8OOkm∕hX1.75h=1400km

答：(1)高鐵運(yùn)行的平均速度約為180km∕h;

(2)飛機(jī)航空里程為UOOkmo

7.魅力中國(guó)城，曲靖在加油。為了倡導(dǎo)綠色出行，智能共享單車來(lái)啦！近階段曲靖投放了大

量支付寶掃描付款的質(zhì)量為8kg哈羅單車。體重52kg的小明在水平路面上勻速騎行時(shí)，所受

阻力是總重力的0.06倍。求：

(1)此時(shí)自行車勻速行駛時(shí)所受的牽引力；

(2)小明以18km∕h的速度勻速騎行時(shí)克服阻力做功的功率；

(3)小明以18km∕h的速度勻速騎行IOmin牽引力所做的功。

【答案】(1)36N；(2)180W；(3)1.08×105J

【詳解】解：(1)單車質(zhì)量為8kg,小明體重為52kg,在水平路面上勻速騎行時(shí)，牽引力與

阻力是一對(duì)平衡力，大小相等，所受阻力是總重力的006倍，則自行車勻速行駛時(shí)所受的牽

引力

F璋=f=0.06G,a=0.06(nzψ+，"人)g=0.06×(8kg+52kg)XION/儂=36N

(2)小明以18km∕h的速度勻速騎行時(shí)克服阻力做功的功率

tvFy18

P=-=—=∕ξ.,v=36N×18km∕h=36N×一m∕s=180W

，，牽3.6

(3)小明以18km∕h的速度勻速騎行IOmin牽引力所做的功

lV,=pf=180W×10×60S=1.08×105J

答：(1)自行車勻速行駛時(shí)所受的牽引力為36N；

(2)小明克服阻力做功的功率為180W；

(3)騎行IOmin牽引力所做的功為1.08χl05J°

8.“天宮”空間站“天和”核心艙發(fā)射入軌后，運(yùn)行在距地表約40Okm的圓形軌道上，每90min

繞地球一圈。

(1)空間站與地球之間用電磁波傳遞信息，電磁波速度與光速相同。如果空間站與北京相距

510km,空間站將信息傳給北京需要多少時(shí)間？

（2）地球的直徑約為12700km,空間站運(yùn)行軌道周長(zhǎng)約多長(zhǎng)？（取π=3）

（3）核心艙的正常飛行時(shí)，速度大約是多少km/s?

【答案】(1)1.7x10%；(2)40500km；(3)7.5km∕s

【詳解】解：（1）光的傳播速度u=3xlθ5km∕s,由V=，可知，信息以光速?gòu)目臻g站傳回北京需

要的時(shí)間

s_5]Ohn

=1.7×10?s

V3×1O5?∕77√S

（2）空間站運(yùn)行的圓形軌道直徑為

d=12700km+400km×2=13500km

空間站運(yùn)行的圓形軌道周長(zhǎng)為

L=πd=3×↑3500km=40500km

（3）核心艙正常飛行時(shí)的速度

，_L_4050OAm

Y=1.5km/s

t'90×60s

答：（1）信息以光速?gòu)目臻g站傳回北京需要的時(shí)間為1.7x10%；

（2）地球的直徑約為12700km,空間站運(yùn)行軌道周長(zhǎng)約40500km；

（3）核心艙正常飛行時(shí)，速度大約是7.5kπVs°

9.一物塊重2.4N,在拉力尸的作用下從底部沿斜面勻速運(yùn)動(dòng)到如圖1所示的位置，用時(shí)6s。

此過(guò)程尸做的功W和時(shí)間f的關(guān)系圖像如圖2所示，物塊運(yùn)動(dòng)的速度和時(shí)間的關(guān)系圖像如圖

3所示。求：

（1）尸所做的功的功率是多少？

（2）產(chǎn)的大小是多少？

（3）斜面的機(jī)械效率是多少？

【答案】(1)0.6W；(2)2N；(3)66.7%

【詳解】解：(1)由圖2知，6s內(nèi)拉力做功的功率為Wg=3.6J,尸所做的功的功率為

P=?=-=0.6W

t6s

(2)由圖3知，物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，且u=O?3m∕s,由尸二所可得

LP0.6W八T

F=-=---------=2N

V0.3m∕s

(3)物體沿斜面移動(dòng)距離為

5=v∕=0.3m∕s×6s=1.8m

由圖1知，物體上升的高度/7=1.Om,對(duì)物體做的有用功為

W產(chǎn)G∕ι=2.4Nxl.0m=2.4J

斜面的機(jī)械效率為

_(L=型*IO。％7%

%3.6J

答：(1)戶所做的功的功率是0.6W；

(2)F的大小是2N；

(3)斜面的機(jī)械效率是66.7%。

10.清明節(jié)叫踏青節(jié)，在仲春與暮春之交，是中國(guó)傳統(tǒng)節(jié)日之一，也是最重要的祭祀節(jié)日之

一，是祭祖和掃墓的日子。今年清明節(jié)放假期間，小張一家人駕駛汽車回老家為先人掃墓。

已知汽車(包括車上的人和物品)質(zhì)量為4t,車輪與地面的總接觸面積為2x102IB2,假如汽

車受到的阻力為重力的0.08倍(MZg=IONZkg),求：

(1)求汽車勻速行駛時(shí)的牽引力；

(2)汽車靜止在水平地面上時(shí)，對(duì)地面的壓強(qiáng)。

【答案】(1)3.2×103N;(2)2×IO6Pa

【詳解】解：(1)汽車的質(zhì)量

/W=4r=4×103kg

汽車的重力

G=mg=4×103kg×10N∕kg=4×104N

汽車受到的阻力

f=0.08G=0.08×4×104N=3.2×101N

因?yàn)槠囎鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，大小是相等，

所以，汽車受到的牽引力

F=∕=3.2×10,N

（2）汽車靜止時(shí)對(duì)路面的壓力

F=G=4χlO4N

對(duì)路面的壓強(qiáng)

4×104N

P=2×106Pa

S2×10^2m2

答：（1）汽車勻速行駛時(shí)的牽引力為3.2X1O3N；

（2）汽車靜止在水平地面上時(shí)，對(duì)地面的壓強(qiáng)為2xl06pa.

11.《天工開物》是我國(guó)古代的科學(xué)著作，書中記載著大量的古代農(nóng)業(yè)機(jī)械。其中這樣寫道:

“凡河濱有制筒車者，堰陂障流繞于車下，激輪使轉(zhuǎn)，挽水入筒，——頃于視內(nèi)，流入畝中，

晝夜不息，百畝無(wú)憂?！痹摱挝淖置枋隽送曹囘@樣一種以水流作動(dòng)力，用來(lái)取水的機(jī)械，如圖

所示。若接水槽離取水處高4m,水輪上有12個(gè)取水筒，一個(gè)取水筒每次可取水4kg,筒車

旋轉(zhuǎn)一周所用時(shí)間為60s。（接水槽離倒水處的高度忽略不計(jì)，g取ION∕kg）

（1）請(qǐng)從能量轉(zhuǎn)化的角度，簡(jiǎn)要分析筒車的工作原理；

（2）求該筒車旋轉(zhuǎn)一周對(duì)進(jìn)入接水槽的水所做的功；

（3）若水流沖擊筒車的功率為40W,求筒車旋轉(zhuǎn)一周取水的機(jī)械效率。

【答案】（1）見解析；（2）1920J；（3）80%

【詳解】解：（1）水流沖擊的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為筒車轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能和提水的重力勢(shì)能。

（2）接水槽離取水處高4m,水輪上有12個(gè)取水筒，一個(gè)取水筒每次可取水4kg,則筒車旋

轉(zhuǎn)一周對(duì)進(jìn)入接水槽的水所做的功

W=12Gh=12mgh=12×4kg×lON/kg×4m=l920J

（3）筒車旋轉(zhuǎn)一周所用時(shí)間為60s,水流沖擊筒車的功率為40W,則筒車旋轉(zhuǎn)一周取水的機(jī)

械效率

%=%=192OJ

7=L×100%=80%

?Pt40W×60s

答：（1）水流沖擊的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為筒車轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能和提水的重力勢(shì)能。

（2）該筒車旋轉(zhuǎn)一周對(duì)進(jìn)入接水槽的水所做的功為1920J；

（3）若水流沖擊筒車的功率為40W,筒車旋轉(zhuǎn)一周取水的機(jī)械效率為80%。

12.如圖所示，某電動(dòng)叉車拾升石材的情景。電動(dòng)叉車將15（）Okg石材完成一次最大起升高度,

用時(shí)30s,其項(xiàng)目參數(shù)如下表。（g取IoN∕kg）

項(xiàng)目參數(shù)

額定載重（kg）1500

最大起升高度（m）3

空載行駛速度（km/h）5

空載質(zhì)量（kg）720

輪胎接地總面積（m。）0.08

（1）求石材被抬升的速度；

（2）求電機(jī)對(duì)石材做的功及做功功率；

（3）求空載的電動(dòng)叉車靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)。

【答案】（1）O.lm/s；（2）4.5×104J,1.5×1O3W;（3）9×IO4Pa

【詳解】解：（1）根據(jù)速度的計(jì)算公式可得，石材被抬升的速度為

v=?=2∏l=oJITI∕S

t30s

（2）由重力的計(jì)算公式可得，石材的重力為

G=mg=1500kg×1ON∕kg=1.5×104N

根據(jù)功的計(jì)算公式可得，電機(jī)對(duì)石材做的功為

Vy=G?=1.5×104N×3m=4.5×104J

由功率的計(jì)算公式可得，電機(jī)對(duì)石材做功功率為

P/=色*?5xθw

t30s

（3）由題意可知，空載叉車靜止時(shí)，其對(duì)地面的壓力與受到的重力大小相等，空載叉車對(duì)地

面的壓力為

F=G'=m'g=720kgX10N∕kg=7.2×10,N

根據(jù)壓強(qiáng)的計(jì)算公式可得，空載的電動(dòng)叉車靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為

3

F7.2×ION4

P=-=----------7=9xl0Pa

S0.08m2

答：（1）石材被抬升的速度為o.lm/s；

（2）電機(jī)對(duì)石材做的功為45χlO*J及做功功率為1.5xl0'W;

（3）空載的電動(dòng)叉車靜止時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為9x104Pao

13.為了建設(shè)精致城市，每到春天園林工人要在過(guò)街天橋上放置花草，為城市增添一抹綠色。

如圖所示，工人用長(zhǎng)木棒、滑輪、輕繩組裝提升裝置。木棒放置在天橋欄桿上始終保持水平，

與欄桿M接觸點(diǎn)為。；用沙袋將木棒B端壓在欄桿N上,在木棒A端吊裝滑輪組。04:03=1:2,

每個(gè)沙袋重300N,每個(gè)滑輪重24N。（木棒和繩的重力、滑輪與軸的摩擦均忽略不計(jì)）

（1）若A點(diǎn)受到豎直向下的拉力為IOOON,為了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置幾

個(gè)沙袋？

（2）若某次工人利用滑輪組豎直向下拉繩子，將重為376N的花架勻速提升5m。求:

①滑輪組的機(jī)械效率。

②滑輪組對(duì)繩AC的拉力。

【答案】（1）2個(gè)；（2）①94%；②624N

【詳解】解：（1）木棒始終水平平衡且不計(jì)木棒重力，由公式E√尸所/2可知，木棒B端受到

的壓力為

沙袋個(gè)數(shù)

5OON,rC

n=---=1.7≈2

3OON

所以至少需要2個(gè)沙袋。

①豎直勻速提升物體，繩的重力及滑輪與軸的摩擦均忽略不計(jì)，有用功為

Wz=G物/?=376Nx5m=1880J

額外功為

W痔G?A=24N×5m=120J

總功為

W公=W〃+W^1880J+120J=2000J

滑輪組的機(jī)械效率為

77=%x100%=100%=94%

W&2000J

②因?yàn)樨Q直勻速提升，所以受力平衡，繩的重力及滑輪與軸的摩擦均忽略不計(jì)，人的拉力為

維馬L=376N+24N=200N

拉22

滑輪組對(duì)繩AC的拉力

7

FA=3∕,i+G后3x200N+24N=624N

答：ɑ)若A點(diǎn)受到豎直向下的拉力為1000N,為了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放

置2個(gè)沙袋；

(2)①滑輪組的機(jī)械效率為94%；

②滑輪組對(duì)繩AC的拉力為624No

14.在泉城濟(jì)南，游客乘坐畫舫游船穿行其間，可以盡享“不出城郭而獲山水之怡，身居鬧市

而有林泉之致”的都市休閑意趣。如圖所示，若畫舫游船質(zhì)量為3t,從黑虎泉站出發(fā)以3.5m/s

的速度勻速行駛到泉城廣場(chǎng)站，所用時(shí)間約為5min,牽引力是6χl0'N0取g=10N∕kg,通過(guò)計(jì)

算回答：

(1)黑虎泉站到泉城廣場(chǎng)站河段大約多長(zhǎng)？

(2)游船在護(hù)城河中受到的浮力多大？

(3)這次水上航行中，牽引力對(duì)游船做了多少功？

(4)這次水上航行中，牽引力對(duì)游船做功的功率多大？

【答案】（1）1050m;（2）3×IO4N;（3）6.3×106J;（4）2,1×104W

【詳解】解：（1）所用時(shí)間約為

t=5min=300s

由公式V=j得，黑虎泉站到泉城廣場(chǎng)站河段的長(zhǎng)度

S=W=3.5m∕sx300s=1050m

（2）畫舫游船質(zhì)量為

機(jī)=3t=3000kg

畫舫游船重力為

G=mg=3000kg×10N∕kg=3×104N

因?yàn)橛未≡谒?，根?jù)漂浮條件得，游船在護(hù)城河中受到的浮力

^=G=3×104N

（3）牽引力對(duì)游船做的功

?Z=FS=6×103N×1050m=6.3×IO6J

（4）牽引力對(duì)游船做功的功率

答：（1）黑虎泉站到泉城廣場(chǎng)站河段長(zhǎng)1050m；

（2）游船在護(hù)城河中受到的浮力是3χl（∕N;

（3）這次水上航行中，牽引力對(duì)游船做功是6.3x10。J；

（4）這次水上航行中，牽引力對(duì)游船做功的功率是2.1xl0*W0

15.天門山盤山公路是網(wǎng)紅打卡地，公路共計(jì)99道彎，似玉帶環(huán)繞，層層疊起，直沖云霄，

公路全長(zhǎng)大約IOkm