内容正文:
第二轮 题型突破
课时15
力学计算专题(二)——第19题
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力学综合计算题主要是运用力学知识和相关公式,根据题目所给条件进行分析、计算,并进行解答。力学综合计算题主要包括速度、密度、压强、浮力、机械功、功率的综合;含有简单机械的功、功率、机械效率的综合。主要以计算题大题的形式进行考查时,对计算的具体格式、规范等有明确要求,不仅要求能分析和计算,还要求能够把整个分析和计算的过程比较准确、合理地表达出来。因此,解答计算题格式一定要规范,必须写出相应的公式(完全无公式的计算题不得分),代入数据时必须带上单位,注意统一物理量的单位(一般带国际单位),相同的物理量注意要用上、下标加以区分,并且写上必要的文字说明。对于课本中没有出现的推导公式,解题时一般要先写原始公式,再写推导公式,如:机械功率P==Fv等。另外,解答计算题时注意公式的“同一性”:在力学计算题中,各物理量必须对应于同一物体。
学霸中考·物理
类型3 功、功率、浮力
1.(2021·江苏)如图所示为南通“濠河国际龙舟邀请赛”的比赛场景。500 m直线赛项目的冠军队所使用龙舟的质量为300 kg,运动员总质量为1 500 kg,比赛用时2 min 30 s。假设比赛中龙舟作匀速直线运动,且龙舟受到的阻力是龙舟和运动员总重力的0.1倍,g取10 N/kg。求:
(1)龙舟的重力;
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(2)运动员坐上龙舟后龙舟排开水的体积;
(3)比赛过程中龙舟获得的动力做功的功率。
解:(1)龙舟的质量为300 kg,龙舟的重力
G=mg=300 kg×10 N/kg=3 000 N
(2)运动员总质量为1 500 kg,运动员的总重力
G'=m'g=1 500 kg×10 N/kg=15 000 N
运动员和龙舟的总重
G总=G+G'=3 000 N+15 000 N=18 000 N
由漂浮的特点,运动员坐上龙舟后龙舟受到的浮力等于运动员和龙舟的总重,根据阿基米德原理可得,龙舟排开水的体积V排===1.8 m3
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(3)龙舟受到的阻力是龙舟和运动员总重力的0.1倍,故阻力
f=0.1G总=0.1×18 000 N=1 800 N
因比赛中龙舟作匀速直线运动,根据二力平衡知识,比赛过程中龙舟获得的动力
F=f=1 800 N
所用时间t=2 min 30 s=150 s
比赛过程中龙舟获得的动力做功的功率
P====6 000 W
答:(1)龙舟的重力为3 000 N;
(2)运动员坐上龙舟后龙舟排开水的体积为1.8 m3;
(3)比赛过程中龙舟获得的动力做功的功率为6 000 W。
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2. 2021年4月,中国海军组织“辽宁”号航母编队在台湾周边海域进行训练,有利于提高维护国家主权、安全、发展利益的能力。我国“辽宁”号航空母舰满载时的排水量m=6.75×104 t,它以54 km/h的速度匀速航行,受到的阻力f=1.0×107 N,设海水密度ρ=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg,求:
(1)航母航行120 min通过的路程;
(2)航母排开海水的体积;
(3)航母航行时推进力的功率。
解:(1)航母航行的时间t=120 min=2 h
根据v=可得,航母航行的路程
s=vt=54 km/h×2 h=108 km=1.08×105 m
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(2)由ρ=可得,航母排开海水的体积
V排===6.75×104m3
(3)航母匀速航行,受力平衡,则推进力 F=f=1.0×107 N
推进力做的功 W=Fs=1.0×107 N×1.08×105 m=1.08×1012 J
推进力做功的功率P===1.5×108 W
答:(1)航行120 min通过的路程为1.08×105 m;
(2)航母排开海水的体积为6.75×104 m3;
(3)航母航行时推进力的功率为1.5×108 W。
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类型4 功、功率、热量
3.(2022·锦州)如图所示是我国自行设计研制的AG600全状态新构型灭火飞机。若该飞机以270 km/h的速度匀速直线航行20 min,消耗航空燃油1.35 t,飞机发动机的功率为2.25×107 W。(q油=4×107 J/kg)求:
(1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量;
(2)飞机在航行过程中的阻力;
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(3)发动机的效率。
解:(1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量
Q放=mq油=1.35×103 kg×4×107 J/kg=5.4×1010 J
(2)飞机航行20 min牵引力做功
W=Pt=2.25×107 W×20×60 s=2.7×1010 J
飞机运动的路程
s=vt=270 km/h×h=90 km=9×104 m
飞机受到的牵引力F===3×105 N