2019中考物理题型复习五综合计算题4.pdf
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1、1 题型复习 (五) 综合计算题 题型之一力学计算 类型 1交通工具类 ( 压强、功、功率、效率) 1太阳能汽车是靠太阳能电池提供动力若某太阳能汽车质量是500 kg ,在平直路面上行驶 速度最大可达15 m/s ,行驶过程中所受的平均阻力是车重的0.02 倍,一个轮胎接触地面的面积是 50 cm 2,则该汽车在平直路面上以最高速度行驶 5 min 时, (g取 10 N/kg) 求: (1) 太阳能汽车的重力是多少;驱动电机提供的牵引力是多少; (2) 太阳能汽车克服阻力做了多少功;驱动电机的输出功率是多少; (3) 其次军军的爸爸用这太阳能汽车送他上学,在十字路口突然有人横穿马路,军军的爸
2、爸紧急 刹车,此时车上的军军突然前倾摔倒,请用物理知识解释这一现象 解: (1) 太阳能汽车的重力: Gmg500 kg10 N/kg 510 3 N 因为匀速直线运动,由二力平衡 得Ff0.02G510 3 N0.02 100 N (2)svt15 m/s560 s 4 500 m 太阳能汽车克服阻力做的功: Wfs100 N4 500 m4.5 10 5 J 输出功率:PFv100 N15 m/s1.5 10 3 W (3) 军军的爸爸紧急刹车时,汽车很快停止了前进,军军的下半身随车停止了运动,而上半身由 于惯性要保持原来的状态继续向前运动,所以才会前倾摔倒 2下表是某种型号自行车的主要技
3、术参数某同学到学校的路程是610 3 m 的平直路面,匀 速骑车从家到学校的时间为20 min ,该同学的质量是40 kg ,骑车过程中所受的阻力为人和车重的 0.02 倍(g取 10 N/kg) ,求该同学骑车上学时: 自行车净重200 N 行驶过程中轮胎与地面总接触面积110 2 m2 车轮直径0.61 m 轮胎承受的最大压强1.4 10 5 Pa (1) 骑车时的速度; 2 (2) 自行车对地面的压强; (3) 人克服阻力做功的功率 解: (1) 骑车时的速度:vs t 610 3 m 2060 s 5 m/s (2) 人的重力:G人mg40 kg 10 N/kg 400N 自行车对地面
4、的压强:pF S G S G人G车 S (400 N200 N) 110 2 m2610 4 Pa (3) 车受到的阻力:f0.02G0.02600 N 12 N 人克服阻力做功的功率: Pfv12 N5 m/s 60 W 3“国庆节”小佳一家去植物园游玩,看到如图所示的新型太阳能电动观光车,该车质量为 400 kg. 求: (1) 若车上人的总质量是200 kg ,车轮与地面总的接触面积为0.05 m 2,则乘客坐在观光车上静 止时车辆对水平地面的压强是多大; (2) 观光车以5 m/s 的速度在水平路面上匀速行驶时,受到的平均阻力是200 N,则观光车克服 阻力做功的功率是多大; (3)
5、观光车的表面安装有太阳能电池板,以5 m/s 的速度在水平路面上匀速行驶时接受太阳能的 功率为 510 3 W,求太阳能观光车的效率 解: (1) 该车受到的重力:G车m车g400 kg10 N/kg 410 3 N 人的重力:G人mg200 kg10 N/kg 210 3 N 总重力: GG车G人410 3 N2103 N6103 N 车辆对水平地面的压强: p F S G S (4 000 N 2 000 N ) 0.05 m 21.2 10 5 Pa (2) 观光车克服阻力做功的功率: 3 Pfv200 N5 m/s 1 000 W (3) 太阳能观光车的效率: W机械 W太阳 Pt P
6、太阳t P P太阳 1 000 W 510 3 W 20% 4(2017福建 ) 一辆汽车为50 km 长的新建大桥进行通车测试,如图所示汽车总质量为1.5 t ,以 100 km/h的速度匀速通过大桥,受到的阻力是总重的0.08 倍,全程消耗了4 kg的汽油g 取 10 N/kg ,求汽车通过大桥: (1) 所需的时间; (2) 牵引力所做的功; (3) 汽油机的效率(q汽油4.6 10 7 J/kg) 解: (1) 由v s t 可得,所需的时间: t s v 50 km 100 km/h 0.5 h (2) 汽车的总重力: Gmg1.5 10 3 kg10 N/kg 1.5 10 4 N
7、 汽车受到的阻力是总重的0.08 倍,即 f0.08G0.081.5 10 4 N1.2 103 N 因为匀速通过大桥,所以牵引力:Ff1.2 10 3 N 牵引力所做的功: WFs1.2 10 3 N510 4 m6107 J (3) 汽油完全燃烧放出的热量: Qmq4 kg 4.6 10 7 J/kg 1.84108 J 汽油机的效率 W Q 610 7 J 1.8410 8 J32.6% 5(2018宜昌 )近几年来,我国大力推广新能源汽车,2017 年 12 月宜昌市正式发放新能源汽 车牌照某款电动汽车( 如图 ) 以 60 km/h的速度匀速行驶了80 km,所受的牵引力为720 N
8、,耗电 4 18 kWh,请解答下列问题: (1) 牵引力所做的功及功率各是多少? (2) 上述行驶过程中,电动车的效率是多少? (3) 有一款与它外形,重量均相同的汽油车,在相同路面上以60 km/h 的速度行驶80 km,其效 率为 25% ,需要消耗多少汽油?(q汽油4.5 10 7 J/kg) 解: (1) 牵引力做的功( 有用功 ) : W有用Fs720 N8010 3 m5.76107 J 牵引力做功的功率: P W t Fs t Fv720 N60 1 3.6 m/s 1.2 10 4 W (2) 消耗的电能: W总18 kWh183.6 10 6 J 6.48107 J 电动车
9、的效率: W有用 W总 5.7610 7 J 6.4810 7 J100% 88.9% (3) 由 W 有用 Q放 得, Q放 W有用 25% 5.7610 7 J 25% 2.30410 8 J 由Q放mq得需要汽油的质量: m Q放 q 2.30410 8 J 4.5 10 7 J/kg5.12 kg 类型 2海上运输类 ( 压强、浮力、效率) 6海权握,国则兴,建设一支强大海军是实现中国梦的有力保障某次军事演习,我国派出多 艘驱逐舰进行军事表演,其中一艘舰船的排水量为5 000 t ,海水的密度是1.0 10 3 kg/m 3.( g取 10 N/kg) 请解答下列问题: (1) 满载时
10、,该船受到的浮力是多少? (2) 表演时该船以18 km/h 匀速行驶5 h ,受到的动力为1.2 10 6 N,则该船在 5 h 内动力做的 功是多少? 5 (3) 军事演习时,我国航空母舰也亮相了,当舰载机飞离航母后,航母所受浮力将如何变化? 解: (1) 满载时,该船受到的浮力: F浮G排m排g510 6 kg10 N/kg 510 7 N (2)5 h内的路程:svt18 km/h5 h 90 km 该船在 5 h 内动力做的功: WFs1.2 10 6 N910 4 m1.081011 J (3) 由于航母处于漂浮,F浮G,当舰载机飞离后,航母仍漂浮,F浮G,由于G减小,所 以所受的
11、浮力减小 7仁爱礁是我国的固有领土,隶属我国海南省三沙市,中国公务船只定期在那里巡视,如图所 示是我国一艘装备精良的现代化综合公务船g取 10 N/kg. (1) 该船以 20 km/h 的速度匀速航行了5 h ,则航行的距离是多少? (2) 若该船的声呐探头距海面深度为10 m,则该声呐探头受到海水的压强是多少? (3) 该船满载时排水量为510 6 kg ,则船受到的重力和浮力各为多少? ( 海水密度为1.0310 3 kg/m 3 ) 解: (1) 航行的距离:svt20 km/h5 h 100 km (2) 该声呐探头受到海水的压强:p水gh1.0310 3 kg/m310 N/kg
12、10 m1.03105 Pa (3) 船受到的浮力:F浮G排m排g510 6 kg10 N/kg 510 7 N 船漂浮在水面,则重力:GF浮510 7 N 8五一假期间,毛毛组织同学乘坐游艇沿江游玩,一条游艇满载时排开水的体积是2.8 m 3,游 艇及艇上工作人员质量为1.7 10 3 kg ,若每位学生的质量为 52 kg(g取 10 N/kg) 求: (1) 游艇满载时所受的浮力是多少? (2) 若游艇吃水深度为1.8 m ,则游艇底受到水的压强为多大? 6 (3) 为了保证同学安全,一条游艇最多可承载多少位学生游玩? 解: (1) 游艇满载时所受的浮力:F浮水gV排1.0 10 3 k
13、g/m 310 N/kg2.8 m32.8 104 N (2) 游艇底受到水的压强:p水gh1.0 10 3 kg/m310 N/kg 1.8 m1.8 104 Pa (3) 满载时:GF浮2.8 10 4 N 游艇所能承受的最大质量: m G g 2.8 10 4 N 10 N/kg 2.8 10 3 kg m学生2.8 10 3 kg 1.7 103 kg 1.1 103 kg 学生数n 1.1 10 3 kg 52 kg 21.15 所以,最多可承载21 位同学 9(2017德州 ) 图 1 是一艘完全依靠太阳能驱动的船,该船长30 米,宽 15 米,排水量60 t, 船的表面安装有太阳
14、能电池板,接收太阳能的功率为1.6 10 5 W,若接收的太阳能只用来驱动船前 进在一次航行中,从某一时刻开始,太阳能船受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图 2 甲所示,船的运动速度v随时间t的变化关系如图2 乙所示 (g取 10 N/kg) 求: 甲乙 图 1 图 2 (1) 满载时太阳能船受到的浮力; (2) 第 50 s 到第 100 s 内牵引力做的功; (3) 第 50 s 到第 100 s 的运动过程中,太阳能船的效率 解: (1) 满载时太阳能船受到的浮力: F浮G排m排g6010 3 kg10 N/kg 610 5 N (2) 第 50 s 到第 100 s 内,由图甲
15、可知牵引力F810 4 N,由图乙可知船匀速行驶的速度 v 0.5 m/s 由v s t 可得,船行驶的距离: svt0.5 m/s 50 s 25 m 第 50 s 到第 100 s 内牵引力做的功: 7 WFs8 10 4 N25 m210 6 J (3) 由题可知,太阳能电池板接收太阳能的功率为1.6 10 5 W,则第 50 s 到第 100 s 的运动过 程中,太阳能电池板接收到的太阳能: EPt1.6 10 5 W 50 s 810 6 J 则太阳能船的效率: W E 210 6 J 810 6 J25% 类型 3简单机械类 10 用如图所示滑轮组在15 s 内将重 1 000 N
16、 的物体匀速提升了3 m,人所用的拉力F为 400 N, 不计绳重和摩擦力求: (1) 动滑轮的重; (2) 绳子自由端拉力F的功率; (3) 滑轮组的机械效率; (4) 若用此滑轮组匀速吊起重为1 300 N的物体时,用该滑轮组将重物匀速提高相同的高度,该 滑轮组的机械效率是多少?( 结果保留一位小数) 解: (1) 动滑轮的重:G动nFG物3400 N 1 000 N 200 N (2) 绳子自由端拉力F做的功: W总Fs400 N33 m3.6 10 3 J 功率:P W t 3.6 10 3 J 15 s 240 W (3) 滑轮组的机械效率: W有 W总 Gh Fs Gh nFh G
17、 nF 1 000 N 3400 N 83.3% (4) 拉力:F G物G动 n 1 300 N 200 N 3 500 N 则该滑轮组的机械效率: G物 nF 1 300 N 3500 N 86.7% 11 用如图所示滑轮组提升重物人用 50 N的拉力F, 15 s 内使重为 90 N的物体匀速上升了3 m 不 8 计绳重和摩擦,求: (1) 人拉绳子做功的功率; (2) 滑轮组的机械效率; (3) 如果用同一滑轮组只改变绕线方法,提升相同的重物,机械效率如何变化? 解: (1) 物体移动的速度:v物 3 m 15 s 0.2 m/s 人拉绳子做功的功率: PFv50 N20.2 m/s 2
18、0 W (2) 滑轮组的机械效率: G物 nF 90 N 250 N 90% (3) 不考虑绳重和摩擦,滑轮组的机械效率: W有 W总 W有 W有W动 Gh GhG动h G GG动 由此可知滑轮轮组的机械效率与绕线方法无关,所以机械效率不变 12 如图所示,一个质量为60 kg 的物块,通过滑轮组在25 N 拉力作用下做匀速直线运动,在 水平方向前进0.5 m用时 2 s ,已知物块受到的滑动摩擦力为物重的0.1倍, ( 不计绳重和滑轮摩 擦) 求: (1) 该滑轮组的有用功是多少? (2) 该滑轮组的机械效率是多少? (3) 拉力F做功的功率是多少? 解: (1) 滑动摩擦力:f0.1G物0
19、.1 60 kg 10 N/kg 60 N 滑轮组的有用功:W有fs60 N0.5 m 30 J (2) 滑轮组的机械效率: W有 W f nF 60 N 325 N 80% (3) 物体移动的速度:v物 s t 0.5 m 2 s 0.25 m/s 9 拉力F做功的功率: PFv25 N30.25 m/s 18.75 W 13(2017郴州 ) 利用如图所示的滑轮组,用F1 000 N 的力拉绳子自由端,货物A以 0.1 m/s 的速度匀速直线运动10 s ,整个过程中,滑轮组的机械效率为75%.求: (1) 货物A在 10 s 内移动的距离; (2) 这个过程中拉力F的功率; (3) 水平
20、地面对货物A的摩擦力大小 解: (1) 根据vs t 可知货物A在 10 s 内移动的距离: sAvAt0.1 m/s 10 s 1 m (2) 绳子自由端移动的速度: v绳nvA20.1 m/s 0.2 m/s 拉力的功率: p W t Fs t Fv绳1 000 N 0.2 m/s 200 W (3) 由 W有用 W总 fs Fns f nF 得摩擦力: fnF275% 1 000 N 1 500 N 14 在“大力士”比赛中,需要把一质量m400 kg ,边长l1 m,质量分布均匀的立方体,利 用翻滚的方法沿直线移动一段距离,如图所示g取 10 N/kg. 求: (1) 立方体静止时对水
21、平地面的压强; (2) 翻滚立方体时,使立方体一边刚刚离开地面,所用最小力F的大小; (3) “大力士”用翻滚的方法使立方体沿直线移动了10 m,用时20 s ,“大力士”克服立方体 重力做功的功率 10 解: (1) 立方体对地面的压力: F压Gmg400 kg10 N/kg 4 000 N 立方体静止时对水平地面的压强: p F压 S 4 000 N 1 m1 m 4 000 Pa (2) 要想用最小的力立方体一边刚好离开地面,由图知,支点为O,动力臂应该达到最大,OA为 力臂,所施加的力应该与力臂OA垂直且向上; OA(1 m) 2( 1 m)2 2 m 根据杠杆平衡条件可知: FOAG
22、 1 2l 最小力:F Gl 2OA 4 000 N 1 m 22 m 1 414 N (3) 翻滚时重心升高的高度:h 2 2 m 1 2 m 21 2 m 翻滚一次克服重力做的功: WGh4 000 N 21 2 m 828 J 移动 10 m,要翻滚10 次,所以人做的功:W总 10 W10828 J 8 280 J 克服立方体重力做功的功率: P W总 t 8 280 J 20 s 414 W 15(2018昆明 ) 用如图所示的装置将浸没在水中、质量为0.85 kg的物体以0.1 m/s的速度匀 速提升 0.2 m ,弹簧测力计的示数为3 N, 不计绳子和滑轮的重及摩擦,假设物体始终
23、未露出水面(g 取 10 N/kg) 求: 11 (1) 物体受到的浮力; (2) 物体的密度; (3) 拉力的功率 解: (1) 物体重力Gmg0.85 kg 10 N/kg 8.5 N 物体受到重力,浮力及绳的拉力匀速上升,弹簧测力计的示数即拉力F 1 2( GF浮) ,则物体受 到的浮力: F浮G2F8.5 N 23 N 2.5 N (2) 由F浮水V排g得物体的体积: VV排 F浮 水g 2.5 N 110 3 kg/m310 N/kg2.5 10 4 m3 物体的密度: 物 m V 0.85 kg 2.5 10 4 m33.4 10 3 kg/m3 (3) 拉力端移动速度: v2v物
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