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力学计算题练习
一、计算题
1.(2022·广东佛山模拟)某汽车(包括司乘人员)的质量为1.2t,在水平路面上以恒定功率做直线运动的v—t图像如图所示,在前10s汽车通过的路程为100m。(g取10N/kg)
(1)求汽车在20s内的平均速度;
(2)如果汽车匀速行驶过程中所受阻力大小为车重的0.03倍,求汽车的牵引力;
(3)求汽车在0~20s内牵引力做的功。
2.(2023·江苏苏州一模)如图甲是工人使用升降平台进行高空玻璃幕墙清洗的场景,该平台结构简图如图乙所示,吊篮和动滑轮质量为20kg,吊篮由电动机控制升降,电动机输出功率恒为600W,在某次吊升过程中,两名工人及所带工具总质量200kg,30s内吊篮匀速上升6m,g=10N/kg,求
(1)该过程中的有用功;
(2)平台的机械效率;
(3)判断该平台中绕绳的重力及各处摩擦能否忽略,在平台各器材不可替换的情况下,欲提高该平台使用时的机械效率,可采用什么方法?(说出一种)
3.(2023·北京房山一模)如图所示,底面积为100cm2的圆柱形容器静止在水平桌面上,容器内水重6N,用轻质细线拉着物体A浸没在水中处于静止状态,物体A重3N,体积为400cm3。已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,细线质量忽略不计。
(1)请画出物体A的受力示意图;
(2)求物体A受到的浮力F浮;
(3)求水对容器底的压强p水。
4.(2023·北京海淀一模)《天工开物》中记载了中国古人利用桔槔汲水的情景,如今一些农田在灌溉时仍然传承着这种汲水方式。桔槔的主要结构如图所示,其上方的横杆是一根硬棒,横杆由竖木支撑,可绕通过O点的转轴转动,横杆A点绑有配重石块,B点连接一根细杆,细杆下方连有木桶,使用时人可对细杆施加向上或向下的力。已知OA长为1m,OB长为3m。横杆的自重、支点处的摩擦均忽略不计,汲水过程中细杆始终竖直。
(1)若配重石块重300N,当横杆在水平位置静止时,求B点受到的拉力F的大小。
(2)木桶装满水时,细杆、木桶和水总重140N,要使横杆提着装满水的木桶在水平位置静止(木桶完全离开井内水面),当所用配重石块重300N时,人对细杆的力为F1,当所用配重石块重600N时,人对细杆的力为F2。请通过计算说明F1与F2的大小关系。
5.(2023·湖南娄底一模)天门山盘山公路是网红打卡地,公路共计99道弯,似玉带环绕,层层叠起,直冲云霄,公路全长大约8km,公路的海拔落差高度约800m。为助力“2023年湖南省首届旅游发展大会”,实现省委省政府提出的“立标打样”、“办一次会、兴一座城”的目标要求,天门山景区购置了一批新能源纯电动客车,客车满载时总质量为6000kg。现有一辆满载的新能源客车,以80kW的恒定功率,4m/s的速度沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶。(行驶过程中客车所受重力和阻力大小恒定不变,g取10N/kg)请完成下列问题:
(1)整个过程中,电动机对客车和游客所做的有用功为多少?
(2)盘山公路的机械效率为多少?
(3)整个过程中,电动机的牵引力为多少?汽车受到的阻力为多少?
6.(2023·辽宁铁岭一模)如图,一个圆柱形密闭金属盒,漂浮在水中静止,已知金属盒的上表面受到大气的压力为,金属盒底部距液面的距离为,大气压强取,g取。求:
(1)金属盒的底面积是多少?
(2)水对金属盒底部的压强是多少?
(3)水对金属盒底部的压力是多少?
7.(2023·广东深圳二模)市面上有一种防溺水手环,如图,将手环系在手臂上,紧急情况下打开手环,手环内气瓶的CO2会迅速充满气囊,最终使人漂浮于水面。为确保安全,人体浸入水中的体积不能超过人体总体积的五分之四,已知某运动员质量m人=51kg,平均密度ρ人=1.02×103kg/m3,水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,忽略手环体积和自重,求:
(1)该运动员的重力;
(2)当人体浸入水中体积为人体总体积的五分之四时,该运动员在水中受到的浮力;
(3)人漂浮时,气囊体积至少多大,才能确保运动员的安全。
8.(2023·辽宁抚顺二模)如图是某景区的观光艇,该观光艇空艇质量为800kg,最大载重量480kg。小明乘坐观光艇满载游玩时,发动机的输出功率为4.3×104W,航速为36 km/h。(g=10N/kg, q 柴油=4.3×107J/kg)求:
(1)若观光艇空艇放在水平沙滩上,与沙滩的接触面积是5 m2,则观光艇对沙滩的压强是多少?
(2)小明游玩时观光艇受到水的平均阻力是多大?
(3)若发动机的效率为45%,小明游玩30 min需要消耗柴油的质量是多少?
9.(2023·广东深圳二模)如图所示,一个重力为6N,密度为6g/cm3的合金块,悬挂在轻质杠杆的A点,O为支点,OA长10cm,此时合金块