专题12 力学计算-2023年中考物理二轮核心专题研究

专题12：力学计算 类型一：简单运动类 1．（2021•怀化）张吉怀高速铁路预计2021年底通车，让怀化人们去往张家界又多了一种出行方式。张吉怀高速铁路总长246km，设计最高速度为350km/h。假设通车后，小君和她家人从怀化坐高速列车去张家界旅游，若该次高速列车的平均速度为307.5km/h。求： 站名 到达时间 开车时间 怀化 始发站 09：08 吉首 10：38 10：44 张家界 12：29 12：40 …… …… …… （1）小君和她家人经过多少分钟到达张家界； （2）如表中为目前怀化站到北京西站的K268次列车运行时刻表（部分），请比较，小君和她家人坐高速列车去张家界比坐K268次列车去张家界节省多少分钟？ 【解答】解：（1）由v＝得，小君和她家人到达张家界的时间： t＝＝＝0.8h＝48min； （2）从K268次列车运行时刻表中可以看出，K268次列车从怀化到张家界的运动时间为： t′＝12：29﹣9：08＝3：21＝201min， 节省的时间为： △t＝t﹣t′＝201min﹣48min＝153min。 答：（1）小君和她家人经过48分钟到达张家界； （2）小君和她家人坐高速列车去张家界比坐K268次列车去张家界节省153分钟。 2．（2020•雅安）一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其v﹣t图象如图所示，在第10s时速度达到15m/s，通过的路程为80m。求： （1）在0～10s内汽车的平均速度； （2）设汽车在匀速行驶过程中所受阻力不变，大小为f＝4000N，则汽车匀速行驶时的功率； （3）在0～10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功。 【解答】解：（1）由题知，在0～10s内汽车通过的路程s＝80m，则在0～10s内汽车的平均速度： v＝＝＝8m/s； （2）由图可知，10s后汽车做匀速直线运动，速度v＝15m/s，此时汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，则牵引力 F＝f＝4000N， 汽车行驶时的功率为： P＝＝＝Fv＝4000N×15m/s＝6×104W； （3）因为汽车的功率不变，所以在0～10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功： W＝Pt＝6×104W×10s＝6×105J。 答：（1）在0～10s内汽车的平均速度为8m/s； （2）汽车行驶时的功率为6×104W； （3）在0～10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是6×105J。 类型二：压强、浮力简单计算 考向1：生活情境类 3．（2022•呼和浩特）浮筒法，是海洋沉船打捞技术中常用的方法之一。先让浮筒灌满海水，靠自重自由下沉。到达海底沉船处，将若干个浮筒与沉船固定。给浮筒充气，排出筒内海水，产生向上的上举力，让沉船上浮。已知，每个浮筒质量为4.8×103kg，体积为160m3，海水密度为1.03×103kg/m3。求： （1）每个浮筒在海底沉船处，充气，海水全部排出后，受到的浮力大小和产生的上举力大小； （2）若沉船在海平面下方200m处，海平面大气压为1.0×105Pa，浮筒排出海水时，充气压强的最小值； （3）若沉船需要受到向上4.1×107N的上举力，才能上浮，则至少需要多少个浮筒与沉船固定。 【解答】解：（1）浮筒浸没时，每个浮筒受到的浮力： F浮＝ρ海水gV排＝ρ水gV＝1.03×103kg/m3×10N/kg×160m3＝1.648×106N， 每个浮筒的重力： G＝mg＝4.8×103kg×10N/kg＝4.8×104N， 每个浮筒能产生的上举力： F举＝F浮﹣G＝1.648×106N﹣4.8×104N＝1.6×106N； （2）海平面下方200m处海水的压强： p海水＝ρ海水gh＝1.03×103kg/m3×10N/kg×200m＝2.06×106Pa， 浮筒排出海水时，充气压强的最小值： p最小＝p海水+p0＝2.06×106Pa+1.0×105Pa＝2.16×106Pa； （3）因为需要通过4.1×107N的举力，所以需要浮筒的个数： n＝＝≈25.6， 因此至少需要26个浮筒。 答：（1）每个浮筒受到的浮力为1.648×106N，产生的上举力大小为1.6×106N； （2）浮筒排出海水时，充气压强的最小值为2.16×106Pa； （3）若沉船需要受到向上4.1×107N的上举力，才能上浮，至少需要26个浮筒与沉船固定。 考向2：漂浮、悬浮模型类 4．（2022•铜仁市）如图所示，将边长为20cm的正方体放入水中，正方体浸入水中的深度为10cm，已知水的密度为1×103kg/m3，g＝10N/kg。求： （1）水对正方体下表面的压强； （2）正方体受到的浮力； （3）正方体的密度。 【解答】解： （1）正方体浸入水中的深度为h＝10cm＝0.1m， 水对正方体下