2024年广东省中考物理二轮复习课件：力学计算题

力学计算题 年份 题号 类型 考查内容 2023 第19题 交通工具类(客机) 重力、固体压强、路程 2022 第19题 交通工具类(智能机器人) 固体压强、牵引力、功 2021 第20题 简单机械类(杠杆) 杠杆平衡条件 2020 第19题 交通工具类(轿车) 速度、路程、功 2019 第19题 简单机械类(滑轮组) 固体压强、滑轮组、摩擦力、功率 ⁠ ⁠与密度、速度、重力、压强、浮力、功、功率相关的计算 ⁠ ⁠我国首款大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600如图所示，飞机的各参数如表所示．求：(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg) 轮子与地面的总接触面积 0.5 m2 空机质量 27.8 t 蓄满水后总质量 53.5 t 最大平飞速度 500 km/h 最大航程 4 500 km (1)飞机蓄满水后的总重力G满＝m满g＝ 　53.5×103 kg×10 N/kg＝5.35×105 N　⁠. 53.5×103 kg×10 N/kg＝ 5.35×105 N　 轮子与地面的总接触面积 0.5 m2 空机质量 27.8 t 蓄满水后总质量 53.5 t 最大平飞速度 500 km/h 最大航程 4 500 km (2)飞机在水平跑道上沿直线匀速滑行了600 m，用时10 s，且发动机的总功率始终保持2.5×106 W，则： ①飞机滑行的速度v＝＝ 　＝60 m /s　 ⁠． ②滑行过程中所受的阻力f阻＝F＝＝≈4.2 ×104 N　 ⁠． ＝60m/s　 ≈4.2×104N　 轮子与地面的总接触面积 0.5 m2 空机质量 27.8 t 蓄满水后总质量 53.5 t 最大平飞速度 500 km/h 最大航程 4 500 km (3)飞机没有载重静止在水平跑道上时，对跑道的压力F′＝G空＝m空g＝ 　27.8×103 kg×10 N/kg＝2.78×105 N　 ⁠． (4)飞机没有载重静止在水平跑道上时，对跑道的压强p＝＝＝ 　＝5.56×105 Pa　 ⁠． 27.8×103 kg×10 N/kg＝2.78×105 N　 ＝5.56×105 Pa　 轮子与地面的总接触面积 0.5 m2 空机质量 27.8 t 蓄满水后总质量 53.5 t 最大平飞速度 500 km/h 最大航程 4 500 km (5)飞机蓄满水静止在水面上时受到的浮力F浮＝G满＝ 　5.35×105 N ⁠． (6)飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积V排＝＝ ＝53.5 . 5.35×105N ＝53.5m3　 轮子与地面的总接触面积 0.5 m2 空机质量 27.8 t 蓄满水后总质量 53.5 t 最大平飞速度 500 km/h 最大航程 4 500 km (7)飞机漂浮在水面上时，舱底某处距离水面1.5 m，水对该处产生的压强p′＝ρ水gh＝ 　1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.5 m＝1.5×104 Pa　 ⁠． 1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.5 m＝1.5×104 Pa　 轮子与地面的总接触面积 0.5 m2 空机质量 27.8 t 蓄满水后总质量 53.5 t 最大平飞速度 500 km/h 最大航程 4 500 km (8)为检测飞机性能，进行了模拟灭火测试，飞机盘旋在火场上方150 m处，将所蓄水分次投下，每次投水200 kg，用时20 s到达地面．则： ①每次投下的水在下落过程中重力做的功W＝m水gh′＝ 　200 kg×10 N/kg×150 m＝3×105 J　 ⁠． ②每次投下的水在下落过程中重力做功的功率为P′＝＝ ＝ 1.5×104 W　 ⁠． 200 kg×10 N/kg×150 m＝3×105 J　 ＝1.5×104W 轮子与地面的总接触面积 0.5 m2 空机质量 27.8 t 蓄满水后总质量 53.5 t 最大平飞速度 500 km/h 最大航程 4 500 km 1．(2023·衡阳)如图所示是北京冬奥会中国女子冰壶比赛时的情景．冰壶由花岗岩凿磨而成，质量为20 kg，体积为8×10-3 m3，停在冰面上时冰壶与冰面的接触面积为0.02 m2.某次比赛中，投掷手将冰壶推出，冰壶在12 s内向前滑行了18 m．求： (1)冰壶在滑行过程中的平均速度； 解：(1)冰壶在滑行过程中的平均速度v＝＝＝1.5 m/s 答：(1)冰壶在滑行过程中的平均速度是1.5 m/s； (2)冰壶的密度； (2)冰壶的密度ρ＝＝＝2.5×103 kg/m3 答：(2)冰壶的密度是2.5×103 kg/m3； (3)冰壶停在水平冰面上时，冰壶对冰面的压强． (3)冰壶停在水平冰面上时，冰壶对冰面的压力 F＝G＝mg＝20 kg×10 N/kg＝200 N 冰壶停在冰面上时对冰面的压强p＝＝＝1×104 PA． 答：(3)冰壶停在水平冰面上时，冰壶对冰面的压强是1×104 PA． 2．(2023·金昌)随着人们生活水平的提高，房车旅游受到了大众的青睐，某公司推出了如图所示的小型房车，小林和父母参观车展时试驾了该车，该车在平直公路上以54 km/h的速度匀速行驶了3 600 m，已知车轮与水平地面总接触面积为0.4 m2，试驾时车和人总质量为4×103 kg，阻力是车重的0.1倍．求：(假定汽车静止时对地面的压力大小等于汽车总重力，汽车匀速行驶时牵引力等于阻力，g取10 N/kg) (1)该房车匀速行驶了多长时间？ 解：(1)由题意可知，试驾的路程为s＝3 600 m，试驾时的速度为v＝54 km/h＝15 m/s 故由v＝可得，试驾所用的时间为t＝＝＝240 s 答：(1)该房车匀速行驶了240 s； (2)该房车静止在水平地面上时，对地面的压强是多少？ (2)房车的总质量为m＝4×103 kg，故房车的重力为 G＝mg＝4×103 kg×10 N/kg＝4×104 N 由p＝可得，房车对地面的压强为p＝＝＝＝1×105 Pa 答：(2)该房车静止在水平地面上时，对地面的压强是1×105 Pa； (3)该房车匀速行驶时牵引力做功的功率是多大？ (3)由题意可得，房车所受阻力为 f＝0.1G＝0.1×4×104 N＝4×103 N 房车在水平路面匀速行驶，处于平衡状态， 故房车所受牵引力大小为F牵＝f＝4×103 N 由P＝Fv可得，牵引力的功率为 P＝F牵v＝4×103 N×15 m/s＝6×104 W. 答：(3)该房车匀速行驶时牵引力做功的功率为6×104 W． 3.(2023·齐齐哈尔)如图所示为我国生产的一款水陆两栖观光车，它既能在陆地上行驶，又能像船一样在水中航行．该车的总质量是12 t，空载静止在水平地面上时，四个车轮与地面接触的总面积为0.2 m2.求： (1)该车空载静止在水平地面上时，它对水平地面的压强是多少？ 解：(1)该车空载时的质量m＝12 t＝1.2×104 kg 该车空载时对水平地面的压力 F＝G＝mg＝1.2×104 kg×10 N/kg＝1.2×105 N 该车空载时对水平地面的压强p＝＝＝6×105 Pa 答：(1)该车空载静止在水平地面上时，它对水平地面的压强是6×105 Pa； (2)该车空载(驾驶员质量忽略不计)在水中航行时，受到的浮力是多少？ (2)该车空载时在水中航行处于漂浮状态，则浮力F浮＝G＝1.2×105 N 答：(2)该车空载(驾驶员质量忽略不计)在水中航行时，受到的浮力是1.2×105 N； (3)该车在水中以36 km/h的速度匀速直线航行5 min，此时发动机输出功率为180 kW，观光车航行过程中受到的阻力是多少？ (3)该车在水中航行过程中发动机输出功率P＝180 kW＝1.8×105 W 该车在水中航行的速度v＝36 km/h＝10 m/s 根据公式P＝Fv可知，发动机的牵引力为 F牵＝＝＝1.8×104 N 因为车匀速直线运动，受到的阻力与牵引力是一对平衡力，所以f＝F牵＝1.8×104 N． 答：(3)观光车航行过程中受到的阻力是1.8×104 N． 4．(2023·湖北)如图，一台用于侦察、灭火的电动消防机器人，质量为1 000 kg，静止时履带与地面接触的总面积为0.5 m2.在某段平直公路上，机器人以3 m/s的速度匀速行驶1 min，其受到的阻力是机器人所受重力的0.05倍，这段路程消耗的电能中有75%用于机器人的牵引力做功.求： (1)机器人1 min通过的路程； 解：(1)机器人运动1 min通过的路程s＝vt＝3 m/s×1×60 s＝180 m 答：(1)机器人1 min通过的路程为180 m； (2)机器人静止时，对水平地面产生的压强； (2)机器人的重力G＝mg＝1 000 kg×10 N/kg＝1×104 N 机器人对水平地面的压力等于它所受的重力，即F＝G＝1×104 N 机器人对地面产生的压强p＝＝＝2×104 Pa 答：(2)机器人静止时，对水平地面产生的压强为2×104 Pa； (3)机器人在这段路程中消耗的电能． (3)机器人在平直公路上所受的阻力f＝0.05G＝0.05×1×104 N＝500 N 因为匀速直线运动，机器人受力平衡，即F′＝f＝500 N 机器人在平直公路上匀速直线运动1 min牵引力做功 W＝F′s＝500 N×180 m＝9×104 J 机器人在这段路程中消耗的电能W电＝＝＝1.2×105 J. 答：(3)机器人在这段路程中消耗的电能为1.2×105 J． 5.(2022·绥化)如图甲所示，有一底面积为0.01 m2，质量为3 kg的正方体物块，在拉力F的作用下在水平面上做直线运动．拉力随时间变化、速度随时间变化的图象分别如图乙、丙所示，已知物块在2～4 s的运动距离为2 m．求： (1)物块静止时对水平面的压强； 解：(1)物块对水平面的压力 F压＝G＝mg＝3 kg×10 N/kg＝30 N 物块对水平面的压强p＝＝＝3×103 Pa 答：(1)物块静止时对水平面的压强是3×103 Pa； (2)在2～4 s物块受到的摩擦力； (2)由图象可知物块在4～6 s做匀速直线运动，摩擦力f与拉力F大小相等，即f＝F＝6 N 物块运动过程压力和接触面粗糙程度不变，摩擦力不变．所以2～4 s物块受到的摩擦力f′＝f＝6 N 答：(2)在2～4 s物块受到的摩擦力是6 N； (3)在前6 s内，拉力F做的功． (3)0～2 s物块处于静止状态，拉力不做功．已知物块在2～4 s运动的距离s′＝2 m，2～4 s拉力F做的功W′＝F′s′＝9 N×2 m＝18 J 物块在4～6 s内运动的距离s＝vt＝2 m/s×2 s＝4 m 4～6 s拉力F做的功W＝Fs＝6 N×4 m＝24 J 前6 s拉力F做的功W总＝W′＋W＝18 J＋24 J＝42 J． 答：(3)在前6 s内，拉力F做的功是42 J． ⁠ ⁠与简单机械有关的计算 ►典例2 如图所示是蒙华铁路荆州段长江大桥施工现场，工程师用如图所示的滑轮组在20 s内将质量为400 kg 的工件竖直匀速提升了3 m，绳子自由端所用拉力大小为1 500 N，不计绳重和摩擦，g取10 N/kg，求： (1)此滑轮组承担物重的绳子段数n＝ 　3　 ⁠． (2)物体的重力G＝mg＝ 　400 kg×10 N/kg＝4.0×103 N　 ⁠． 3　 400 kg×10 N/kg＝4.0×103 N　 (3)物体上升 速度v物＝＝＝0.15 m /s　 ⁠． (4)绳子的速度v绳＝＝＝＝0 .45 m/s　 ⁠． =0.15m/s =0.45m/s (5)由绳端的拉力F拉＝，可得动滑轮的重G动＝nF拉－G物＝ 　3×1 500 N－4.0×103 N＝500 N　 ⁠． (6)有用功W有＝Gh＝ 　4.0×103 N×3 m＝1.2×104 J　 ⁠． 3×1 500 N－4.0×103N＝500N　 4.0×103 N×3 m＝1.2×104 J　 (7)总功W总＝F拉s＝ 　1 500 N×3×3 m＝1.35×104 J　 ⁠． (8)额外功W额＝W总－W有＝ 　1.35×104 J－1.2×104 J＝1 500 J　 ⁠． 1 500 N×3×3 m＝1.35×104 J　 1.35×104 J－1.2×104 J＝1 500 J　 (9)机械效率η＝＝___⁠___________________． (10)拉力的功率P＝＝ 　＝675________ W　 ⁠． ≈88.9%　 ≈ 675W 　 6．(2023·眉山)如图所示，工人用滑轮组提升重物，已知重物重力G＝1 000 N，动滑轮重力G动＝200 N．在工人用力F作用下，重物匀速上升，30 s达到规定高度6 m处．不计绳重和机械之间的摩擦．求： (1)拉力做功的功率； 解：(1)承担物重的动滑轮上绳子的段数n＝3，不计绳重和机械之间的摩擦，拉力F＝＝＝400 N 拉力移动的距离s＝nh＝3×6 m＝18 m 拉力做的功W＝Fs＝400 N×18 m＝7 200 J 拉力做功的功率P＝＝＝240 W 答：(1)拉力做功的功率为240 W； (2)滑轮组的有用功W有＝Gh＝1 000 N×6 m＝6 000 J 机械效率η＝×100%＝×100%≈83.3% 答：(2)滑轮组的机械效率为83.3%； (2)滑轮组的机械效率； (3)若用该装置提升另一重物时，机械效率达到90%，则该重物的重力是多少？ (3)若用该装置提升另一重物时，机械效率达到90%，则 η ′＝×100%＝×100%＝×100%＝90% 解得该重物的重力是G′＝1 800 N. 答：(3)若用该装置提升另一重物时，机械效率达到90%，则该重物的重力是1 800 N． 7．工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石材．质量为1.8×103 kg的石材放在水平地面上，在拉力F的作用下沿水平方向做匀速直线运动，其路程随时间变化的图象如图乙所示．石材在水平方向上受到的阻力为石材重的0.1倍，滑轮组的机械效率为75%，滑轮组和绳子的自重不计．求：(g＝10 N/kg) (1)石材受到的阻力； 解：(1)石材的重力G＝mg＝1.8×103 kg×10 N/kg＝1.8×104 N 石材的阻力F阻＝0.1G＝0.1×1.8×104 N＝1.8×103 N 答：(1)石材受到的阻力为1.8×103 N； (2)在石材移动40 s过程中，工人做的有用功； (2)由图乙知，石材运动的速度v＝＝＝0.1 m/s 石材移动t1＝40 s过程中，石材运动的距离 s1＝vt1＝0.1 m/s×40 s＝4 m 石材在水平面上做匀速直线运动，所以石材受到的滑轮拉力 F1＝F阻＝1.8×103 N 在石材移动40 s过程中，工人做的有用功 W有＝F1s1＝1.8×103 N×4 m＝7.2×103 J 答：(2)在石材移动40 s过程中，工人做的有用功为7.2×103 J； (3)在石材移动40 s过程中，工人作用在绳子自由端的拉力F. (3)由η＝×100%得，工人做的总功 W总＝＝＝9.6×103 J 由图甲分析知，绳子段数n＝3，则绳子自由端移动的距离 s绳＝ns1＝3×4 m＝12 m 由W＝Fs得，工人作用在绳子自由端的拉力 F＝＝＝800 N. 答：(3)在石材移动40 s过程中，工人作用在绳子自由端的拉力F为800 N． 8.(2023·深圳)如图1是古时劳动人民用工具撬起木料的情景，如图2中已知其中BO：OC＝1：5.已知木料的体积为4 m3，木料的密度为0.5×103 kg/m3，g取10 N/kg. (1)求木料所受重力； 解：(1)木料所受重力 G＝mg＝ρVg＝0.5×103 kg/m3×4 m3×10 N/kg＝2×104 N 答：(1)木料所受重力为2×104 N； (2)如图2，在B端有一木料对绳子的力F1为1×104 N，当F2为多大时，木料刚好被抬起？ (2)由杠杆平衡条件可得F1×BO＝F2×OC，则F2＝＝＝2×103 N 答：(2)当F2为2×103 N时，木料刚好被抬起； (3)随着时代发展，亮亮同学发现吊车能更方便地提起重物．如图3用一吊车匀速向上提起木料，已知提升的功率为P＝10 kW，那这个吊车在10 s内可以将该木料提升的高度为多高？ (3)由P＝可得，这个吊车在10 s内做的功 W＝Pt＝10×103 W×10 s＝1×105 J 由W＝Gh可得，提升的高度h＝＝＝5 m. 答：(3)这个吊车在10 s内可以将该木料提升的高度为5 m． 9．(2023·江西)如图所示，利用斜面将箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了，某同学用100 N的力沿斜面向上匀速推动箱子，已知箱子质量为20 kg，斜面长3 m，斜面高1.2 m，g＝10 N/kg.求： (1)箱子受到的重力； 解：(1)箱子受到的重力G＝mg＝20 kg×10 N/kg＝200 N 答：(1)箱子受到的重力是200 N； (2)箱子受到的摩擦力； (2)推力所做的功W总＝Fs＝100 N×3 m＝300 J 有用功W有＝Gh＝200 N×1.2 m＝240 J 额外功W额＝W总－W有＝300 J－240 J＝60 J 斜面对箱子的摩擦力f＝＝＝20 N 答：(2)箱子受到的摩擦力是20 N； (3)斜面的机械效率； (3)斜面的机械效率η＝＝＝80% 答：(3)斜面的机械效率是80%； (4)使用斜面推箱子时有哪些更省力的方法． (4)拉动物体沿斜面运动时，斜面坡度越小越省力，可适当减小斜面的坡度． 答：(4)可适当减小斜面的坡度． $$