12功、功率、机械效率的计算及公式的应用（期末常考提升题）-江苏省2023-2024九年级物理上学期期末突击练习

这是一份12功、功率、机械效率的计算及公式的应用（期末常考提升题）-江苏省2023-2024九年级物理上学期期末突击练习，共22页。


A．3WB．30WC．90WD．120W
2．下列有关中学生的估测符合实际的是（ ）
A．正常上三楼的做功约300J
B．正常上楼的功率约400W
C．将一枚桌面上的鸡蛋举过头顶做的功为1J
D．中学生正常引体向上做功的功率约45W
3．如图所示，斜面长10m，高4m，用沿斜面方向的推力F，将一个质量为50kg的货物由斜面底端匀速推到顶端，运动过程中克服摩擦力做功500J，下列说法正确的是（ ）
A．机械效率为75%
B．F＝300N
C．摩擦力为50N
D．推力做的总功为3000J
4．如图所示，老师在课堂上用自制的滑轮组提升重物，将质量为36kg的重物在5s内匀速提升1m。他对绳的拉力F为200N，不计绳重和摩擦，下列判断正确的是（ ）
A．拉力所做的功为200J
B．拉力做功的功率为40W
C．滑轮组的机械效率为90%
D．动滑轮的重力为20N
5．学习物理要注意联系生活实际，以下最接近生活实际的是（ ）
A．将一个鸡蛋从地面举过头顶，做功约10J
B．家用节能灯的额定功率约为100W
C．教室里一盏日光灯正常工作电流约为0.18A
D．对人体安全的电压是36V
6．地秤可用来称量较重的物体，如图所示，ABCD为地秤称量面，称量面与左侧水平地面相平，有一根粗细均匀的实心直钢材，长度为2m，现用320N的拉力让钢材以某一速度自左向右水平匀速运动，从图示位置开始计时，经过8s钢材重心与称量面的中心恰好重合，此过程中拉力的做功功率最接近（ ）
A．160WB．200WC．240WD．420W
7．引体向上是中学生经常进行的体育锻炼项目，若一个普通中学生在1分钟内完成10次引体向上，该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于（ ）
A．10WB．50WC．100WD．200W
8．学习物理要注意联系生活实际，以下最接近生活实际的是（ ）
A．将一个鸡蛋从地面举过头顶，做功约1J
B．家用节能灯的额定功率约为400W
C．教室里一盏日光灯正常工作电流约为1.8A
D．人跳绳时的功率约为120kW
二．填空题（共7小题）
9．无人机下方固定着一个质量为0.2kg的摄像机。在10s内无人机匀速竖直上升了20m，然后边摄像边匀速斜向上飞行了30s，高度又上升了20m。无人机前10s对摄像机做功 J；整个过程中，无人机对摄像机做功的功率为 W。（g取10N/kg）
10．如图所示，斜面s＝1m，h＝0.5m，小明在5s内将重5N的小车匀速拉到h高度处，拉力F为2.8N，斜面的机械效率是 ，斜面摩擦力是 N。
11．用如图所示的滑轮组将重200N的物体在10s内竖直匀速提升4m，机械效率为80%，则有用功为 J，拉力的功率为 W。若增大所提物体的重力，则该滑轮组机械效率将 （增大/不变/减小）。
12．如图所示，小明正在做俯卧撑，这时可以把他的身体看作一个杠杆。图中A为身体的重心，小明的体重为500N，手臂长约50cm。则地面对手臂的支持力F的大小为 N；若小明30s内完成了20个标准的俯卧撑，则小明这段时间内做功的功率约为 W。
13．如图是小明在做俯卧撑和引体向上时的锻炼场景：
（1）图甲中小明静止时地面对双手的支持力为F1，图乙中小明静止悬挂在单杠上时，单杠对他的作用力为F2，则F1 F2。
（2）如图乙，小明的质量为60kg，做一次引体向上需克服重力做功 J，如果小明1min完成10个引体向上，则他的功率是 W。（g取10N/kg）
14．建筑工地的工人用如图所示的滑轮组来提升重物，已知重物G＝900N，不计绳重和摩擦，当绳子自由端的拉力F＝400N时，可将重物匀速提升3m，在此过程中，拉力F做功 J，滑轮组的机械效率为 %；若将该滑轮组的机械效率提高为90%，需要用此滑轮组提升 N的重物。
15．某单缸四冲程汽油机飞轮转速为2400r/min，则1s内该汽油机对外做功 次；该汽油机工作时气缸内燃气对活塞平均推力为2000N，活塞向下运动的距离是50cm，则汽油机的功率是 kW。
三．计算题（共5小题）
16．如图所示，工人利用斜面将箱子匀速推到车上。已知斜面长3m，高1m，工人用400N沿斜面方向的力推箱子，箱子重为900N。在此过程中，求：
（1）推力所做的功。
（2）斜面的机械效率。
（3）箱子受到的摩擦力。
17．如图所示每个滑轮均重50N，拉着重450N的物体以0.1m/s的速度上升了4m，拉力F的功率是60W（不计绳重），求：
（1）拉力做的功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）货物上升4m过程中，克服摩擦力做的功。
18．在城乡建设中，推土机发挥着巨大作用，如图为某型号履带式推土机，额定功率为2.0×105W。当推土机在平直场地上以额定功率进行推土作业时，在1min内匀速前进了120m。
（1）求推土机做了多少功？
（2）求推土机受到的阻力？
（3）若在这1min内消耗了1.5kg柴油，那么推土机的效率是多少？（已知柴油的热值q＝4.0×107J/kg）
19．如图所示，斜面长s＝5m，高h＝3m，小明用沿斜面方向的推力F，历时10s将重100N的物体由斜面底端匀速推到顶端，运动过程中物体受到斜面的摩擦力为20N。求：
（1）有用功；
（2）推力F的功率；
（3）斜面的机械效率。
20．搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭已于2022年11月29日发射升空。若长征二号F遥十五运载火箭在此次发射任务中，以6×106N的推力将起飞质量为500t的火箭在50s的时间内推到3×104m的竖直高度。（已知火箭燃料的热值q＝4×107J/kg，忽略起飞过程中火箭的质量变化）
（1）求火箭发动机推力的平均功率；
（2）在上述过程中共消耗15t燃料，求火箭发动机的效率。
四．解答题（共1小题）
21．某工厂需要将100kg、20℃的水加热到60℃作为工业用热水。已知水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），汽油的热值q＝4.6×107J/kg，求：
（1）水吸收的热量；
（2）若这些热量由汽油完全燃烧放出的，需要多少千克的汽油；（结果保留到小数点后两位）
（3）如果把这些汽油用于小轿车，小轿车发动机的效率为25%，在平直的公路上匀速行驶2km，小轿车受到的牵引力是多少？
12功、功率、机械效率的计算及公式的应用（期末常考提升题）-江苏省2023-2024九年级物理上学期期末突击练习
参考答案与试题解析
一．选择题（共8小题）
1．小丽同学在中考体育考试中，选择了引体向上项目。如图是引体向上的示意图。小丽同学在1分钟内做了8个规范的引体向上，则她在整个做引体向上过程中的功率最接近于（ ）
A．3WB．30WC．90WD．120W
【答案】B
【解答】解：（1）小丽的重力约为500N，每一次引体向上的高度约为0.4m，
小丽每一次引体向上所做的功：
W＝Gh＝500N×0.4m＝200J；
（2）小丽1分钟做的总功：
W总＝200J×8＝1600J，
t＝1min＝60s，
小丽做功的平均功率：
P＝＝≈27W。
计算结果与B选项最为接近。
故选：B。
2．下列有关中学生的估测符合实际的是（ ）
A．正常上三楼的做功约300J
B．正常上楼的功率约400W
C．将一枚桌面上的鸡蛋举过头顶做的功为1J
D．中学生正常引体向上做功的功率约45W
【答案】D
【解答】解：
A．中学生的体重约为500N，一层楼的高度约为3m，正常上三楼（高度约为6m）做功约为W1＝G1h1＝500N×6m＝3000J，故A错误；
B．中学生正常上三楼的时间约为30s，正常上三楼的功率约为P＝＝＝100W，故B错误；
C．一枚鸡蛋重约为G2＝0.5N，将一枚鸡蛋从桌面举过头顶通过的高度约为h2＝1.2m，
所以对鸡蛋做的功约为W2＝G2h2＝0.5N×1.2m＝0.6J，故C错误；
D．一名普通中学生做引体向上，1min约能完成12个，克服重力移动的距离约为0.4m，
中学生正常引体向上做功的功率约P′＝＝＝＝40W，故D正确。
故选D。
3．如图所示，斜面长10m，高4m，用沿斜面方向的推力F，将一个质量为50kg的货物由斜面底端匀速推到顶端，运动过程中克服摩擦力做功500J，下列说法正确的是（ ）
A．机械效率为75%
B．F＝300N
C．摩擦力为50N
D．推力做的总功为3000J
【答案】C
【解答】解：
AD、推力做的有用功：
W有用＝Gh＝mgh＝50kg×10N/kg×4m＝2000J，
推力做的总功：
W总＝W有用+W额＝2000J+500J＝2500J，故D错；
该斜面的机械效率：
η＝＝×100%＝80%，故A错；
B、由W总＝Fs得推力：
F＝＝＝250N，故B错；
C、由W额＝fs得摩擦力：
f＝＝＝50N，故C正确；
故选：C。
4．如图所示，老师在课堂上用自制的滑轮组提升重物，将质量为36kg的重物在5s内匀速提升1m。他对绳的拉力F为200N，不计绳重和摩擦，下列判断正确的是（ ）
A．拉力所做的功为200J
B．拉力做功的功率为40W
C．滑轮组的机械效率为90%
D．动滑轮的重力为20N
【答案】C
【解答】解：A、由图知，承担重物绳子的段数n＝2，绳子自由端移动的距离为：s＝2h＝2×1m＝2m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝200N×2m＝400J，故A错误；
B、拉力的总功率：P＝＝＝80W，故B错误；
C、物体的重力：G＝mg＝36kg×10N/kg＝360N，
有用功：W有＝Gh＝360N×1m＝360J，
滑轮组的机械效率为：η＝＝＝90%，故C正确；
D、不计绳重和摩擦，由F＝（G+G动）可得，动滑轮的重力：
G动＝2F﹣G＝2×200N﹣360N＝40N，故D错误。
故选：C。
5．学习物理要注意联系生活实际，以下最接近生活实际的是（ ）
A．将一个鸡蛋从地面举过头顶，做功约10J
B．家用节能灯的额定功率约为100W
C．教室里一盏日光灯正常工作电流约为0.18A
D．对人体安全的电压是36V
【答案】C
【解答】解：
A、一个鸡蛋的重力约为0.5N，将一个鸡蛋从地面举过头顶做功约为W＝Gh＝0.5N×2m＝1J，故A不符合实际；
B、家用节能灯的额定功率约为10W，故B不符合实际；
C、日光灯的功率为40W左右，正常工作电流约为I＝＝≈0.18A左右，故C符合实际；
D、对人体的安全电压不高于36V．故D错误。
故选：C。
6．地秤可用来称量较重的物体，如图所示，ABCD为地秤称量面，称量面与左侧水平地面相平，有一根粗细均匀的实心直钢材，长度为2m，现用320N的拉力让钢材以某一速度自左向右水平匀速运动，从图示位置开始计时，经过8s钢材重心与称量面的中心恰好重合，此过程中拉力的做功功率最接近（ ）
A．160WB．200WC．240WD．420W
【答案】见试题解答内容
【解答】解：因为形状规则，质量分布均匀物体的重心在物体的几何中心，所以图中钢材的重心距钢材右侧的距离为L钢图，
用刻度尺测出图中地坪中DC的长度为LDC图＝14mm，钢材右侧到地坪AD之间的距离为L距图＝6mm，钢材的长度为L钢图＝9mm，
因为经过8s钢材重心与称量面的中心恰好重合，所以图中钢材重心移动的距离：s图＝L钢图+L距图+LDC图＝×9mm+6mm+×14mm＝17.5mm，
则钢材重心实际移动的距离：s＝×s图＝×17.5mm≈3.9m，
则拉力做的功：W＝Fs＝320N×3.9m＝1248J，
此过程中拉力的做功功率：P＝＝＝156W，故A选项最接近。
故选：A。
7．引体向上是中学生经常进行的体育锻炼项目，若一个普通中学生在1分钟内完成10次引体向上，该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于（ ）
A．10WB．50WC．100WD．200W
【答案】B
【解答】解：学生的体重约为50kg，每次引体向上上升的高度约为0.5m，
则做一次引体向上克服重力做功：W＝Gh＝mgh＝50kg×10N/kg×0.5m＝250J，
在1min内完成10次引体向上，1min共做功：W′＝10W＝10×250J＝2500J；
全过程克服重力做功的平均功率为：P＝＝≈41.2W，故B正确，ACD错误；
故选：B。
8．学习物理要注意联系生活实际，以下最接近生活实际的是（ ）
A．将一个鸡蛋从地面举过头顶，做功约1J
B．家用节能灯的额定功率约为400W
C．教室里一盏日光灯正常工作电流约为1.8A
D．人跳绳时的功率约为120kW
【答案】A
【解答】解：A、一只鸡蛋的质量约50g＝0.05kg，受到的重力为G＝mg＝0.05kg×10N/kg＝0.5N；从地上拿起鸡蛋，并把它缓缓举过头顶，通过的距离大约2m，所以对鸡蛋做的功大约为W＝Gh＝0.5N×2m＝1J，故A符合实际；
B、家用节能灯的额定功率约为20W，故B不符合实际；
C、教室里一盏日光灯的额定功率约为40W，正常工作电流约为I＝＝≈0.18A，故C不符合实际；
D、人跳绳是克服体重做功，体重G约为500N，跳的高度h约为10cm＝0.1m，时间t＝1min＝60s，跳的个数n约为120，则他的功率P＝＝100W，故D不符合实际。
故选：A。
二．填空题（共7小题）
9．无人机下方固定着一个质量为0.2kg的摄像机。在10s内无人机匀速竖直上升了20m，然后边摄像边匀速斜向上飞行了30s，高度又上升了20m。无人机前10s对摄像机做功 40 J；整个过程中，无人机对摄像机做功的功率为 2 W。（g取10N/kg）
【答案】40；2。
【解答】解：无人机前10s对摄像机做功为：
W1＝Gh1＝mgh1＝0.2kg×10N/kg×20m＝40J；
后30s上升的高度一样，所以对摄像机做功一样，所以整个过程中，无人机对摄像机做功为：
W＝2W1＝2×40J＝80J，
则整个过程中，无人机对摄像机做功的功率为：。
故答案为：40；2。
10．如图所示，斜面s＝1m，h＝0.5m，小明在5s内将重5N的小车匀速拉到h高度处，拉力F为2.8N，斜面的机械效率是 89.3% ，斜面摩擦力是 0.3 N。
【答案】89.3%；0.3。
【解答】解：小明将小车匀速拉到h高度处，拉力F做的有用功W有用＝Gh＝5N×0.5m＝2.5J，
总功W总＝Fs＝2.8N×1m＝2.8J，
斜面的机械效率η＝×100%＝×100%＝89.3%。
额外功W额＝W总﹣W有＝2.8J﹣2.5J＝0.3J，
斜面摩擦力f＝＝＝0.3N。
故答案为：89.3%；0.3。
11．用如图所示的滑轮组将重200N的物体在10s内竖直匀速提升4m，机械效率为80%，则有用功为 800 J，拉力的功率为 100 W。若增大所提物体的重力，则该滑轮组机械效率将 增大 （增大/不变/减小）。
【答案】800；100；增大。
【解答】解：（1）拉力做的有用功：W有＝Gh＝200N×4m＝800J；
（2）由η＝×100%可知，拉力做的总功：W总＝＝＝1000J，
拉力做功的功率：P＝＝＝100W；
（3）增大所提物体的重力，在提升高度相同时，由W有＝Gh可知，有用功W有增大，而额外功W额外几乎不变；
由η＝＝＝可知，有用功W有增大，额外功W额外几乎不变时，机械效率增大。
故答案为：800；100；增大。
12．如图所示，小明正在做俯卧撑，这时可以把他的身体看作一个杠杆。图中A为身体的重心，小明的体重为500N，手臂长约50cm。则地面对手臂的支持力F的大小为 300 N；若小明30s内完成了20个标准的俯卧撑，则小明这段时间内做功的功率约为 100 W。
【答案】300；100。
【解答】解：（1）由图可知，O为支点，地面对手的支持力的力臂L＝0.6m+0.9m＝1.5m；
由杠杆平衡条件可得：FL＝GLG，即F×1.5m＝500N×0.9m，
解得：F＝300N；
（2）每做一次俯卧撑肩膀升高的高度：
h＝50cm＝0.5m，
他做一个俯卧撑做的功：
W＝Fh＝300N×0.5m＝150J，
30s内做的总功：
W总＝nW＝20×150J＝3000J，
他做功的功率：
P＝＝＝100W。
故答案为：300；100。
13．如图是小明在做俯卧撑和引体向上时的锻炼场景：
（1）图甲中小明静止时地面对双手的支持力为F1，图乙中小明静止悬挂在单杠上时，单杠对他的作用力为F2，则F1 ＜ F2。
（2）如图乙，小明的质量为60kg，做一次引体向上需克服重力做功 420 J，如果小明1min完成10个引体向上，则他的功率是 70 W。（g取10N/kg）
【答案】（1）＜；（2）420；70。
【解答】解：（1）图甲中小明静止时地面对双手的支持力为F1，此时地面对双手的支持力与双脚的支持力的总和等于小明自身的重力大小，因此F1＜G；
图乙中小明静止悬挂在单杠上时，单杠对他的作用力F2等于小明自身的重力，即F2＝G，因此F1＜F2；
（2）小明的重力：G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N，
由图乙可知，小明做引体向上时，上升的高度h＝0.7m，因此做一次引体向上需克服重力做功：W＝Gh＝600N×0.7m＝420J；
小明1min完成10个引体向上，克服重力做的总功：W总＝10W＝10×420J＝4200J，
则他的功率：P＝＝＝70W。
故答案为：（1）＜；（2）420；70。
14．建筑工地的工人用如图所示的滑轮组来提升重物，已知重物G＝900N，不计绳重和摩擦，当绳子自由端的拉力F＝400N时，可将重物匀速提升3m，在此过程中，拉力F做功 3600 J，滑轮组的机械效率为 75 %；若将该滑轮组的机械效率提高为90%，需要用此滑轮组提升 2700 N的重物。
【答案】3600；75；2700。
【解答】解：（1）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×3m＝9m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝400N×9m＝3600J；
（2）滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝×100%＝75%；
（3）因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝3×400N﹣900N＝300N；
因为不计绳重和摩擦时η＝＝＝＝，
所以滑轮组的机械效率为90%时物体的重力：G物＝＝×300N＝2700N。
故答案为：3600；75；2700。
15．某单缸四冲程汽油机飞轮转速为2400r/min，则1s内该汽油机对外做功 20 次；该汽油机工作时气缸内燃气对活塞平均推力为2000N，活塞向下运动的距离是50cm，则汽油机的功率是 20 kW。
【答案】20；20。
【解答】解：在四冲程内燃机的工作过程中曲轴转2圈，完成4个冲程，完成一个工作循环，1个工作循环外做功1次；
由题意可知，单缸四冲程汽油机的飞轮转速是2400r/min＝40r/s，即每秒钟转40r，
因为飞轮转2r，对外做功1次，所以飞轮转40r，对外做功20次；
活塞向下运动的距离是s＝50cm＝0.5m，
一个做功冲程做的功：W1＝Fs＝2000N×0.5m＝1000J，
该汽油机工作1s时所做的功：W＝20W1＝20×1000J＝20000J；
则汽油机的功率为：
P＝＝＝20000W＝20kW。
故答案为：20；20。
三．计算题（共5小题）
16．如图所示，工人利用斜面将箱子匀速推到车上。已知斜面长3m，高1m，工人用400N沿斜面方向的力推箱子，箱子重为900N。在此过程中，求：
（1）推力所做的功。
（2）斜面的机械效率。
（3）箱子受到的摩擦力。
【答案】（1）推力所做的功为1200J；
（2）斜面的机械效率75%；
（3）箱子受到的摩擦力100N。
【解答】解：（1）推力所做的功W总＝Fs＝400N×3m＝1200J；
（2）推力所做的功为总功，克服重力所做的功为有用功，有用功为W有用＝Gh＝900N×1m＝900J，
机械效率为η＝×100%＝×100%＝75%；
（3）摩擦力方向沿斜面向下，克服摩擦所做的功为额外功，工人做的额外功W额＝W总﹣W有用＝1200J﹣900J＝300J，
摩擦力大小为f＝＝＝100N。
答：（1）推力所做的功为1200J；
（2）斜面的机械效率75%；
（3）箱子受到的摩擦力100N。
17．如图所示每个滑轮均重50N，拉着重450N的物体以0.1m/s的速度上升了4m，拉力F的功率是60W（不计绳重），求：
（1）拉力做的功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）货物上升4m过程中，克服摩擦力做的功。
【答案】（1）拉力做的功为2400J；
（2）滑轮组的机械效率为75%；
（3）货物上升4m过程中，克服摩擦力做的功为400J。
【解答】解：（1）由P＝可得拉力做的总功：
W＝Pt＝P×＝60W×＝2400J，
（2）由图可知，n＝3，则绳子移动的速度v绳＝3v＝3×0.1m/s＝0.3m/s，
由P＝＝＝Fv可得，拉力F＝＝＝200N，
滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝×100%＝75%；
（3）提升动滑轮做功：
W动＝G动h＝50N×4m＝200J，
拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝450N×4m＝1800J，
克服摩擦力做的功：
W摩擦＝W﹣W有用﹣W动＝2400J﹣1800J﹣200J＝400J。
答：（1）拉力做的功为2400J；
（2）滑轮组的机械效率为75%；
（3）货物上升4m过程中，克服摩擦力做的功为400J。
18．在城乡建设中，推土机发挥着巨大作用，如图为某型号履带式推土机，额定功率为2.0×105W。当推土机在平直场地上以额定功率进行推土作业时，在1min内匀速前进了120m。
（1）求推土机做了多少功？
（2）求推土机受到的阻力？
（3）若在这1min内消耗了1.5kg柴油，那么推土机的效率是多少？（已知柴油的热值q＝4.0×107J/kg）
【答案】（1）推土机做了1.2×107J功；
（2）推土机受到的阻力是1×105N；
（3）推土机的效率为20%。
【解答】解：（1）推土机工作时间t＝1min＝60s，推土机功率：P＝2×105W，
推土机做功：W＝Pt＝2×105W×60s＝1.2×107J，
（2）由W＝Fs可知，推力：
F＝＝＝1×105N，
推土机匀速直线运动，处于平衡状态，由力的平衡条件可知，阻力：f＝F＝1×105N；
（3）燃烧柴油放出热量Q＝qm＝4.0×107J/kg×1.5kg＝6×107J，
推土机的效率为：。
答：（1）推土机做了1.2×107J功；
（2）推土机受到的阻力是1×105N；
（3）推土机的效率为20%。
19．如图所示，斜面长s＝5m，高h＝3m，小明用沿斜面方向的推力F，历时10s将重100N的物体由斜面底端匀速推到顶端，运动过程中物体受到斜面的摩擦力为20N。求：
（1）有用功；
（2）推力F的功率；
（3）斜面的机械效率。
【答案】（1）有用功为300J；
（2）推力F的功率为40W；
（3）斜面的机械效率为75%。
【解答】解：（1）推力做的有用功：
W有用＝Gh＝100N×3m＝300J；
（2）推力做的额外功：
W额＝fs＝20N×5m＝100J，
推力做的功：
W总＝W有用+W额＝300J+100J＝400J，
推力的功率：
P＝＝＝40W；
（3）斜面的机械效率：
η＝＝×100%＝75%。
答：（1）有用功为300J；
（2）推力F的功率为40W；
（3）斜面的机械效率为75%。
20．搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭已于2022年11月29日发射升空。若长征二号F遥十五运载火箭在此次发射任务中，以6×106N的推力将起飞质量为500t的火箭在50s的时间内推到3×104m的竖直高度。（已知火箭燃料的热值q＝4×107J/kg，忽略起飞过程中火箭的质量变化）
（1）求火箭发动机推力的平均功率；
（2）在上述过程中共消耗15t燃料，求火箭发动机的效率。
【答案】（1）火箭发动机推力的平均功率为3.6×109W；
（2）火箭发动机的效率为30%。
【解答】解：飞船做的有用功：
W有＝Fs＝6×106N×3×104m＝1.8×1011J；
火箭发动机推力的平均功率：
P＝＝＝3.6×109W；
（2）完全燃烧15t燃料放出的热量：
Q放＝mq＝15×103kg×4×107J/kg＝6×1011J；
火箭发动机的效率：
η＝＝＝30%。
答：（1）火箭发动机推力的平均功率为3.6×109W；
（2）火箭发动机的效率为30%。
四．解答题（共1小题）
21．某工厂需要将100kg、20℃的水加热到60℃作为工业用热水。已知水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），汽油的热值q＝4.6×107J/kg，求：
（1）水吸收的热量；
（2）若这些热量由汽油完全燃烧放出的，需要多少千克的汽油；（结果保留到小数点后两位）
（3）如果把这些汽油用于小轿车，小轿车发动机的效率为25%，在平直的公路上匀速行驶2km，小轿车受到的牵引力是多少？
【答案】（1）水吸收的热量是1.68×106J。
（2）若这些热量由汽油完全燃烧放出的，需要0.37千克的汽油。
（3）如果把这些汽油用于小轿车，小轿车发动机的效率为25%，在平直的公路上匀速行驶2km，小轿车受到的牵引力是2100N。
【解答】解：（1）水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（60℃﹣20℃）＝1.68×107J。
（2）由题知，Q吸＝Q放＝1.68×107J，
由Q放＝mq得，m＝＝＝0.37kg；
（3）因为η＝＝，
所以W有用＝ηW总＝25%×1.68×107J＝4.2×106J；
因为W＝Fs，所以F＝＝＝2100N。
答：（1）水吸收的热量是1.68×106J。
（2）若这些热量由汽油完全燃烧放出的，需要0.37千克的汽油。
（3）如果把这些汽油用于小轿车，小轿车发动机的效率为25%，在平直的公路上匀速行驶2km，小轿车受到的牵引力是2100N。