广东省2020年中考物理二轮复习专题3计算题第2节力学计算题课件

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第三专题　计算题 实 验 篇 第 2 节　力学计算题 2 3 4 ( 一 ) 求速度、质量、压强、功、功率、效率综合 ( 水平方向 ) 1 ． 2019 年，我国航天事业取得了世界瞩目的又一项成就 —— “ 玉兔二号”月球车成功登陆月球背面．如图示为科技馆展厅内“玉兔二号”月球车的模型，质量为 36 kg. (1) 模型车静止在水平地面上时，它对地面的压力为多少牛？ ( g 取 10 N/kg) (2) 若车轮与地面的总接触面积为 400 cm 2 ，则车对地面的压强为多少帕？ 5 6 2 ．如图所示，足够高的薄壁圆柱形容器甲、乙置于水平桌面上，容器甲、乙底部所受液体的压强相等．容器甲中盛有水，水的深度为 0.08 米，容器乙中盛有另一种液体 . (1) 若水的质量为 2 千克，求容器甲中水的体积 V 水． (2) 求容器甲中水对容器底部的压强 p 水． (3) 现往容器甲中加水，直至与乙容器中的液面等高，此时水对容器底部的压强增大了 196 帕，求液体乙的密度 ρ 液． 7 8 3 ． 2018 年 10 月 24 日，港珠澳大桥正式建成通车，如图所示．一辆汽车行驶在其中一段长 15 km 的直桥上，已知：汽车的总质量为 1.5 t( 包括车、车上的人和物品等 ) ，轮胎与地面的总接触面积为 0.2 m 2 ，汽车以 90 km /h 的速度匀速通过大桥的这一段路段，行驶过程中受到的阻力为 900 N ． ( g 取 10 N/ kg) ，求： (1) 汽车静止在水平地面时对地面的压强； (2) 此过程中汽车牵引力所做的功； (3) 此过程中汽车牵引力做功的功率． 9 10 (2) 因为匀速通过大桥，所以牵引力 F ＝ f ＝ 900 N 牵引力所做的功 W ＝ Fs ＝ 900×15×10 3 J ＝ 1.35×10 7 J. (3) 汽车牵引力做功的功率 P ＝ F v ＝ 900×25 W ＝ 2.25×10 4 W. 11 4 ．中国研制的“鲲龙” AG600 是目前世界上最大的水陆两栖飞机，可用于森林灭火、水上救援等，其有关参数如表所示．在某次测试中，飞机在水面以 12 m /s 的速度沿直线匀速行驶，水平动力的功率为 2.4 × 10 6 W ．水的密度 ρ 水 ＝ 1.0 × 10 3 kg/ m 3 ， g 取 10 N/kg. 求： (1) 飞机以最大巡航速度飞行 4 000 km 所用的时间； (2) 飞机在水面匀速行驶时，水平动力的大小； (3) 飞机关闭动力系统静止在水面上，达最大起飞质量时排开水的体积． “ 鲲龙 ” AG600 有关参数 最大起飞质量 53.5 t 最大航行时间 12 h 最大巡航速度 500 km/h 最大航行路程 4 500 km 12 13 5 ．一辆质量为 1.5 × 10 3 kg 的汽车陷入一泥泞路段，司机师傅利用滑轮组和周围条件，组装成了如图所示的拖车装置．已知汽车通过泥泞路段需移动 8 m 距离，汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的 0.1 倍，滑轮组的机械效率为 80% ， g 取 10 N/kg. 在将车匀速拖离泥泞路段的过程中，求： (1) 做的有用功； (2) 作用在绳子自由端的拉力． 14 解： (1) 汽车在泥泞路段受到的阻力 f ＝ 0.1 mg ＝ 0.1×1.5×10 3 ×10 N ＝ 1.5×10 3 N 将车匀速拖离，由二力平衡条件可得，滑轮组对车的拉力 F 拉 ＝ f ＝ 1.5×10 3 N 所做有用功 W 有 ＝ F 拉 s 车 ＝ 1.5×10 3 ×8 J ＝ 1.2×10 4 J. 15 16 ( 二 ) 求速度、力、密度、压强、功、功率、效率综合 ( 垂直方向 ) 6 ．如图所示，质量为 70 kg ，边长为 20 cm 的正方体物块 A 置于水平地面上，通过绳子系于轻质杠杆 BOC 的 B 端，杠杆可绕 O 点转动，且 BC ＝ 3 BO . 在 C 端用 F ＝ 150 N 的力竖直向下拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡，且绳被拉直 ( 绳重不计， g 取 10 N/kg) ，求： (1) 物体 A 的重力 G ； (2) 绳对杠杆 B 端的拉力 F 拉 ； (3) 此时物体 A 对地面的压强 p . 17 18 7 ．如图所示，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： (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． 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 19 20 8 ．工人师傅用如图所示的滑轮组将重为 600 N 的货物匀速提升了 2 m ，拉力 F 做了 1 500 J 的功．求： (1) 滑轮组的机械效率； (2) 当他用 400 N 的拉力匀速提升其他货物时，额外功占总功的 15% ，求提升货物的重力． 21 22 9 ．如图所示为某种型号的剪叉式高空作业平台．这台机器利用起升电机升降作业平台，方便工人高空作业．该机器的部分数据如表所示． ( g 取 10 N/kg) (1) 这台机器空载且静止时，对水平地面的压强是多大？ (2) 起升电机以额定功率工作时，将总重为 1 000 N 的人和作业工具以 0.2 m/s 的速度举高 8 m ．该机器做的有用功是多少？机械效率是多少？ (3) 此类机器机械效率一般较低的主要原因是什么？ 整机质量 ( 空载 )/kg 3 200 安全工作载荷 /kg 200 起升电机额定电压 /V 24 起升电机额定功率 /kW 4.0 轮胎接地总面积 /m 2 0.08 23 24 10 ．如图所示，是考古工作队用起重机沿竖直方向匀速向上打捞一个体积为 0.5 m 3 、质量为 1.2 t 的圆柱体文物的情景． B 为起重机的配重， OA 为起重机的起重臂， AB ＝ 25 m ， OB ＝ 5 m ，若在整个打捞过程中，文物始终保持 0.3 m /s 的速度不变 ( ρ 水 ＝ 1.0 × 10 3 kg/ m 3 ， g 取 10 N/kg ，起重机横梁重力和滑轮重力及摩擦均不计 ) ．求： (1) 文物从开始上升直到刚露出江面的过程中受到的浮力大小； (2) 在整个打捞文物的过程中，起重机的拉力做功的最小功率； (3) 为了使起重机不翻倒，起重机的配重 B 的质量至少是多少？ 25 解： (1) 根据阿基米德原理得 F 浮 ＝ ρ 水 gV 排 ＝ 1.0×10 3 ×10×0.5 N ＝ 5.0×10 3 N. (2) 在整个打捞文物的过程中，由于文物的速度保持不变，文物受力平衡得 F 拉 ＋ F 浮 ＝ G 物 因为 G 物 保持不变，当 F 浮 最大，即文物完全浸没在水中时， F 拉 最小，而 v 物 不变，根据 P ＝ F 拉 v 物 知此时拉力做功的功率最小． 文物的重力 G 物 ＝ mg ＝ 1.2×10 3 ×10 N ＝ 1.2×10 4 N 而最大浮力 F 浮 ＝ 5.0×10 3 N 则最小拉力 F 拉 ＝ G 物 － F 浮 ＝ 7×10 3 N 最小功率 P ＝ F 拉 v 物 ＝ 7×10 3 ×0.3 W ＝ 2.1×10 3 W. 26 27 ( 三 ) 求速度、力、密度、功、功率、效率综合 ( 图象结合 ) 11 ．小华和妈妈去超市购物，她们将 17 kg 物品放在小推车中推行，小推车在某段时间内速度 v 随时间 t 变化关系的图象如图所示．已知小推车重 130 N ，所受阻力是总重的 0.15 倍． ( g 取 10 N/kg) 求： (1) 在 0 ～ 10 s 内，水平推力 ________( 填“大于”“小于”或“等于” ) 阻力，阻力大小为 ______N. (2)10 ～ 20 s 内水平推力做了多少功？ (3)10 ～ 20 s 内水平推力的功率多大？ 大于　 45 　 28 29 12 ．跳伞是一项极具挑战的运动，现在越来越受到人们的喜爱．在某次跳伞训练过程中，一体重为 500 N 的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图所示，经 15 s 下落 210 m 后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时 30 s ，在这个过程中，求： (1) 运动员下落的平均速度； (2) 重力做的功； (3) 匀速下降时重力做功的功率． 30 31 13 ．用弹簧测力计悬挂一实心物块，物块下表面与水面刚好接触，如图甲所示．由此处匀速下放物块，直至浸没于水中并继续匀速下放 ( 物块始终未与容器接触 ) ．物块下放过程中，弹簧测力计示数 F 与物块下表面浸入水中的深度 h 的关系如图乙所示．求： ( g 取 10 N/kg) (1) 物块完全浸没在水中受到的浮力； (2) 物块的密度； (3) 从物块刚好浸没水中到 h ＝ 10 cm 过程中，水对物块下表面的压强变化了多少 Pa? 32 33 (3) 由图乙可知， h 1 ＝ 4 cm 时物块刚好浸没水中，从物块刚好浸没水中到 h 2 ＝ 10 cm 过程中，物块的下表面变化的深度 Δ h ＝ h 2 － h 1 ＝ 0.06 m ，水对物块的下表面的压强变化 Δ p ＝ ρ 水 g Δ h ＝ 1×10 3 ×10×0.06 Pa ＝ 600 Pa. 34 14 ．如图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图，使用电动机和滑轮组 ( 图中未画出 ) 将实心长方体 A 从江底竖直方向匀速吊起，图乙是钢缆绳对 A 的拉力 F 1 随时间 t 变化的图象． A 完全离开水面后，电动机对绳的拉力 F 大小为 1×10 4 N ，滑轮组的机械效率为 75%. 已知 A 的重力为 3×10 4 N ， A 上升的速度始终为 0.1 m/s.( 不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重，不考虑风浪、水流等因素的影响 ) 求： (1) 长方体 A 未露出水面时受到的浮力； (2) 长方体 A 的体积； (3) 长方体 A 完全离开水面后，在上升过程中 F 的功率． 35 36 37 15 ．如图甲所示是某种升降电梯工作原理图，它由轿厢、对重、电动机、钢丝绳、滑轮等部件连接组成，电动机和对重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力，连接轿厢的两根钢丝绳非常靠近，轿厢与对重的运动方向始终相反．对重的质量为 400 kg ，空轿厢的质量是 500 kg ，额定载重量是 1 000 kg. 某次电梯满载上升时的 v － t 图象如图乙所示．不计钢丝绳重力和一切摩擦． ( g ＝ 10 N/kg) 求： (1) 电梯匀速上升的高度是多少？ (2) 电梯匀速运动阶段，对重的重力做的功是多少？ (3) 电梯匀速运动时，电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率是多少？ 38 解： (1) 由图象可知 v ＝ 2 m/s ，匀速运动的时间 t ＝ 6 s ， 电梯匀速上升的高度 h ＝ v t ＝ 2 m/s × 6 s ＝ 12 m. (2) 对重的重力 G 对重 ＝ m 对重 g ＝ 400 kg × 10 N/kg ＝ 4 × 10 3 N 对重下降高度 h ＝ 12 m ，对重的重力做的功 W 对重 ＝ G 对重 h ＝ 4 × 10 3 N × 12 m ＝ 4.8 × 10 4 J. 39 (3) 由平衡条件知， G 对重 ＋ F ＝ G 轿厢 ＋ G 额定载重 故电动机钢丝绳对轿厢的拉力 F ＝ G 轿厢 ＋ G 额定载重 － G 对重 ＝ (500 ＋ 1 000 － 400) kg×10 N/kg ＝ 1.1×10 4 N 电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率 P ＝ F v ＝ 1.1×10 4 N×2 m/s ＝ 2.2×10 4 W.