内容正文:
题型五 计算题
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小
一、力学计算题
类型1:有关速度、压强、功和功率的计算题
(2022·成都)小杨同学品学兼优,全面发展,热爱劳动.周末,他从超市采购归来,手提一袋大米,站在匀速竖直上升的电梯内.
(1)若小杨及所带物品的总重为700 N,在电梯上升10 m的过程中,求电梯对他的支持力做的功;
(2)若这袋大米的总质量为5 kg,手的受力面积为2 cm2,g取10 N/kg,求他的手受到的压强.
解:(1)电梯匀速上升,电梯对他的支持力等于小杨及所带物品的总重力,电梯对他的支持力做的功:
W=Gh=700 N×10 m=7 000 J;
(2)这袋大米的总重力:
G米=m米g=5 kg×10 N/kg=50 N;
手提大米时,手受到的压力:F′=G米=50 N,手的受力面积为S=2 cm2=2×10-4 m2;
他的手受到的压强:
p=eq \f(F′,S)=eq \f(50 N,2×10-4 m2)=2.5×105 Pa.
(2022·内江)车速过快是造成交通事故的重要原因之一,为限制车速,常常在下坡路段设置减速带.如图所示是有减速带的斜坡示意图,在倾角为30°的斜坡上有7个减速带,相邻两个减速带间的距离均为50 m.现有一辆质量为1.2 t的小汽车,从斜坡上离减速带有一定距离的某处开始下滑,由于减速带、小汽车制动等因素的影响,使得小汽车通过相邻减速带间的平均速度均为10 m/s.(小汽车的长度不计,减速带的宽度不计,g取10 N/kg)则:
(1)小汽车从第1个减速带行驶到第7个减速带所用的时间;
(2)小汽车从第1个减速带行驶到第7个减速带的过程中,重力做的功.
解:(1)根据速度公式v=eq \f(s,t)得,小汽车通过相邻减速带的时间:
t0=eq \f(s0,v)=eq \f(50 m,10 m/s)=5 s,
由题意知小汽车从第1个减速带行驶到第7个减速带所用的时间:
t=6t0=6×5 s=30 s;
(2)由题意知,小汽车下降高度:
h=eq \f(1,2)s=eq \f(1,2)×6s0=eq \f(1,2)×6×50 m=150 m,
小汽车的重力:
G=mg=1.2×103 kg×10 N/kg=1.2×104 N,
小汽车重力做功:
W=Gh=1.2×104 N×150 m=1.8×106 J.
如图所示,是一台火灾现场侦察、灭火的消防机器人,其主要技术参数如下表.它以最大行驶速度在水平地面上匀速行驶了5 min,行驶时所受阻力为自重的0.8倍.求:
车体质量:650 kg
履带与地面接触总面积:0.5 m2
消防水炮水平:90°
消防水炮流量:可调0~50 L/s
车体尺寸:1 000 mm×
700 mm×880 mm
最大行驶速度:3.6 km/h
(1)通过的路程;
(2)消防机器人静止在水平地面时,对地面产生的压强;
(3)牵引力做功的功率.
解:(1)行驶的时间:
t=5 min=300 s,
行驶的速度:
v=3.6 km/h=1 m/s,
通过的路程:
s=vt=1 m/s×300 s=300 m;
(2)消防机器人静止在水平地面上,对地面的压力:
F=G=mg=650 kg×10 N/kg=6 500 N,
对地面产生的压强:
p=eq \f(F,S)=eq \f(6 500 N,0.5 m2)=1.3×104 Pa;
(3)消防机器人匀速直线行驶,则受到的牵引力:
F牵=f=0.8G=0.8×6 500 N=5 200 N,
牵引力做功的功率:
P=eq \f(W,t)=eq \f(F牵s,t)=F牵v=5 200 N×1 m/s=5 200 W.
(2022·宜宾)在平直公路上,AB段的长度等于60 km,BC段的长度等于40 km.一辆纯电动汽车甲,以速度v1=108 km/h从A地匀速行驶到B地,再以恒定功率P0=60 kW从B地匀速行驶到C地.已知汽车甲的质量m=1 500 kg,其运动过程中所受阻力大小恒为自身重力的0.2倍,g取10 N/kg.求:
(1)汽车甲运动过程中所受阻力;
(2)汽车甲在BC段行驶的速度;
(3)汽车甲从A地行驶到C地的平均速度;
(4)若甲车从A地出发的同时,另一辆相同电动汽车乙从C地向A地出发,并以速度v3=48 km/h与甲车相向匀速行驶,求甲、乙两车相遇时所用的时间和甲、乙两车的牵引力做功之和.
解:(1)汽车甲所受阻力:
f=0.2G=0.2 mg=0.2×1 500 kg×10 N/kg
=3 000 N;
(2)汽车甲匀速直线行驶,由二力平衡条件,牵引力:F=f=3 000 N,
由P=eq \f(W,t)=Fv变形得,汽车甲在BC段行驶的速度:
v2=eq \f(P0,F)=eq \f(60×103 W,