内容正文:
题型五 计算题
一、力学计算题
类型1:有关速度、压强、功和功率的计算题
1.(2022·重庆)“共建卫生城市,构建美好家园”,如图所示是“雾炮车”喷洒水雾以减少扬尘的情景.某次喷洒完后,该车在4×103 N的牵引力作用下,匀速通过200 m的平直道路用时20 s.求:(g取10 N/kg)
(1)此过程中该车的速度;
(2)此过程中该车牵引力的功率.
解:(1)该车的速度:
v=eq \f(s,t)=eq \f(200 m,20 s)=10 m/s;
(2)由P=eq \f(W,t)=eq \f(Fs,t)=Fv可知,该车牵引力的功率:
P=Fv=4×103 N×10 m/s=4×104 W.
2.(2022·齐齐哈尔)如图所示是我国研发生产的某型号航拍无人机.无人机起飞前,放在地面上要确保四脚着地.启动后,利用遥控器可对它进行控制.无人机的参数如表.(g取10 N/kg)求:
机身总质量/kg
3.6
四脚着地总面积/cm2
12
电池充满后储存的电能/J
108 000
最大水平速度/(m·s-1)
6
机身尺寸/mm
400×300×200
最大上升速度/(m·s-1)
1.5
(1)无人机所受重力;
(2)无人机启动前,四脚着地静止停放在水平地面上,此时无人机对地面的压强;
(3)无人机以最大上升速度匀速竖直升高30 m,要飞行的时间;
(4)无人机从50 m高空降落到地面,重力做功.
解:(1)无人机机身总质量m=3.6 kg,则无人机的重力:
G=mg=3.6 kg×10 N/kg=36 N;
(2)无人机停放在水平地面上时对地面的压力:
F=G=36 N,
由表格数据可知,四脚着地总面积:
S=12 cm2=1.2×10-3 m2,
无人机停放在水平地面上时对地面的压强:
p=eq \f(F,S)=eq \f(36 N,1.2×10-3 m2)=3×104 Pa;
(3)最大上升速度v=1.5 m/s,由v=eq \f(s,t)可得无人机从地面飞到离地30 m高处至少需要的时间:
t=eq \f(h,v)=eq \f(30 m,1.5 m/s)=20 s;
(4)无人机从50 m高处降落到地面,重力做的功:
W=Gh′=36 N×50 m=1 800 J.
类型2:与密度、压强、浮力相关的计算题
3.(2022·宜宾模拟)如图所示,边长为10 cm的正方体木块漂浮在水面上,体积的 eq \f(3,5) 浸没在水中,如图甲所示.将木块从水中取出,放入另一种液体中,并在木块的上表面放一个重为2 N的小铁块,静止时木块的上表面恰好与液面相平,如图乙所示.(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)求:
(1)甲图中木块所受浮力的大小;
(2)图乙中液体的密度;
(3)图乙中木块下表面所受压强的大小.
解:(1)木块的体积:
V木=L3=(10 cm)3=1 000 cm3=1×10-3 m3,
甲图中木块排开水的体积:
V排=eq \f(3,5)V木=eq \f(3,5)×1×10-3 m3=6×10-4 m3,
由阿基米德原理可得木块所受浮力的大小:
F浮=ρ水V排g=1.0×103 kg/m3×6×10-4 m3×10 N/kg=6 N;
(2)甲图中木块漂浮,则木块的重力:
G木=F浮=6 N,
图乙中木块排开液体的体积:
V排′=V木=1×10-3 m3,
浮力F浮′=G总=G木+G铁=6 N+2 N=8 N,
由F浮=ρ液V排g可得液体的密度:
ρ液=eq \f(F浮′,gV排′)=eq \f(8 N,10 N/kg×1×10-3 m3)=0.8×103 kg/m3;
(3)图乙中木块下表面所处的深度:
h=L=10 cm=0.1 m,
则下表面受到液体的压强:
p=ρ液gh=0.8×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m=800 Pa.
4.(2022·巴中模拟)底面积为200 cm2、重1 N 的薄壁柱形容器放在水平地面上,不吸水的正方体A边长为10 cm,下表面的中点通过弹簧与容器底部相连,弹簧原长为16 cm.向容器内加水至A刚好浸没,如图所示,此时A对弹簧的拉力为2 N.(不计弹簧的质量和体积,弹簧的长度每改变1 cm,弹力变化量为1 N,且弹簧在弹性限度内变化,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)求:
(1)正方体A所受的重力;
(2)正方体A刚好浸没时,水对容器底部的压强;
(3)若打开阀门B缓慢放水,当A对弹簧的作用力大小变为4 N时关闭阀门B,此时容器对桌面的压强.
解:(1)受力分析可知,正方体A受到竖直向下的重力和拉力、竖直向上的浮力,此时A对弹簧的拉力为2 N,即A受到的弹力F弹=2 N;
正方体A的体积: VA=a3