专项拓展四 力学综合计算 2025年中考物理一轮专题复习

专项拓展四 力学综合计算 【方法指导】 计算题有效的解题步骤和技巧 1.明确题目要求：首先，需要仔细阅读题目，明确要求计算的物理量及所需的公式.关注，“光滑”“静止”“漂浮”“不考虑摩擦力”“二力平衡”等关键词及隐含的条件. 2.列出已知条件：将题目中已知条件列出来，包括物理量的数值、单位及有关的公式.复杂的计算题尝试从所求物理量入手，逆向思维，联想相关的物理公式. 3.选择适当的计算公式：根据已知和题目要求，选择适当的计算公式.选择公式时，应根据已知条件和待求物理量之间的关系进行判断，确保选择正确的公式进行计算. 4.进行计算并分析结果：在选择适当的公式后，进行计算并得到结果.完成计算后，应对步骤和答案进行检查，以确保计算的准确性.注意细节问题，如单位统一、符号的使用、公式的适用条件等. 1.[2024·齐齐哈尔]如图所示，小宇用动滑轮把重400 N的物体匀速提升了3 m，作用在绳子自由端的拉力F为250 N，方向竖直向上.不计绳重和摩擦，则下列选项正确的是( ) A.绳子自由端移动的距离为3 m B.动滑轮受到的重力为150 N C.拉力F做的功为1 200 J D.该动滑轮的机械效率为80% 2.[2024·鸡西]如图所示是一位同学组装的提升重物的装置. 他用400 N的力在30 s内把重1 000 N的物体匀速提升6 m(不计 绳重及摩擦)，则动滑轮的重力____N，滑轮组的机械效率______ (保留一位小数). 200 83.3% 3.[2024·包头]如图所示，装载车和收割机以2 m/s的速度同向做匀速直线运动，收割机每分钟将50 kg粮食装载到车上.装载车空载时质量为5×103 kg，车轮与地面总接触面积为0.5 m2，车受到的阻力为车总重力的0.2倍.g取10 N/kg，收割开始时车为空载状态，设装载车始终在水平地面上，不计空气阻力，求： (1)装载车1分钟内走过的路程； (2)装载车空载时对地面的压强； (3)装载车工作多长时间功率达到30 kW. 解：(1)装载车1分钟内走过的路程：s＝vt＝2 m/s×1×60 s＝120 m； (2)空载时，对地面的压力： F＝G车＝m车g＝5×103 kg×10 N/kg＝5×104 N， 对地面的压强：p＝ ＝1×105 Pa； 4.[2024·广元]如图甲所示，一个底面积为100 cm2的薄壁圆柱形容器中盛有深度为40 cm的水.电动机吊着一个底面积为50 cm2 的圆柱形金属块，从金属块底面距水面20 cm高处开始竖直下降，然后进入水中，最后静止在容器底部，金属块运动过程中始终做匀速直线运动，水未溢出.整个过程中，电动机对金属块拉力的功率P与金属块运动时间t的关系如图乙所示.g取10 N/kg，水的密度为1.0×103 kg/m3，金属块下降过程中受到的阻力和绳子自重不计.求： (1)金属块下降的速度大小； (2)金属块浸没在水中时，受到的浮力大小； (3)金属块静止在容器底部时，上表面受到水的压力大小. 解：(1)由图乙知，前1 s内，功率不变，且最大，此过程中，金属块未浸入水中， 由图甲知，金属块下降的高度为h＝20 cm＝0.2 m， 则金属块下降的速度：v＝ ＝0.2 m/s； 金属块静止在容器底部时上表面距水面的高度：h′＝h水′－ h金＝45 cm－10 cm＝35 cm＝0.35 m， 根据p＝ρ液gh和p＝ 可得，金属块上表面受到水的压力：F上 ＝ρ水ghS金＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.35 m×50×10－4 m2 ＝17.5 N. 5.[淄博中考]骨骼、肌肉和关节构成了人体的运动系统，最基本的运动都是肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的，其模型就是杠杆.如图所示是踮脚时的示意图，人体的重力为阻力，小腿肌肉施加的拉力为动力.重600 N的小明在1 min内完成50个双脚同时踮起动作，每次踮脚过程中脚跟离开地面的高度是9 cm.求： (1)小腿肌肉对每只脚的拉力； (2)小明踮脚过程中克服重力做功的功率. 解：(1)由图知，动力F的力臂l1＝8 cm＋4 cm＝12 cm＝ 0.12 m，重力的力臂l2＝8 cm＝0.08 m， 根据杠杆的平衡条件可得：Fl1＝Gl2， 则小腿肌肉对两只脚的拉力： 则小腿肌肉对每只脚的拉力：F′＝ F＝ ×400 N＝200 N； (2)小腿肌肉对脚的拉力做的功：W拉力＝Fh＝400 N×0.09 m＝ 36 J； 小明踮脚过程中克服重力做功等于小腿肌肉对脚的拉力做的 功，等于36 J， 小明在1 min内完成50个双脚同时踮起动作，则小明踮脚过程 中克服重力做功的功率：P＝ ＝30 W. 6.[2024·宜宾]质量为500 kg的物体M，与水平地面的接触面积为0.2 m2，用如图所示的滑轮组沿水平方向将物体M从A点匀速拉到B点，AB距离为10 m，物体M在地面滑动过程中受到的阻力是其重力的0.2倍，在此过程中，因动滑轮和绳的重力以及绳与滑轮间的摩擦而做的额外功W0＝200 J，g取9.8 N/kg.求在此过程中： (1)物体M受到的重力； (2)物体M对地面的压强； (3)滑轮组对物体M做的功； (4)如果电动卷扬机的效率是80%，求此电动卷扬机消耗的电能. 解：(1)物体M受到的重力G＝mg＝500 kg×9.8 N/kg＝ 4 900 N； (2)物体M对地面的压力F＝G＝4 900 N，压强p＝ ＝24 500 Pa； (3)滑轮组对物体M拉力F＝f＝0.2G＝0.2×4 900 N＝980 N， 做的功W有用＝Fs＝980 N×10 m＝9 800 J； (4)电动机做的总功W总＝W有用＋W额＝9 800 J＋200 J＝ 10 000 J， 如果电动卷扬机的效率是80%，电动卷扬机消耗的电能W＝ ＝12 500 J. eq \f(F,S)＝eq \f(5×104 N,0.5 m2) (3)装载车功率达到30 kW＝30 000 W； 根据P＝Fv知，匀速运动时牵引力等于阻力，f＝F＝eq \f(P,v)＝eq \f(30 000 W,2 m/s)＝15 000 N； 根据f＝0.2G可得，总重力：G＝eq \f(15 000 N,0.2)＝7.5×104 N， 则粮食的重力：G′＝G－G车＝7.5×104 N－5×104 N＝2.5× 104 N， 所装粮食的质量：m＝eq \f(G′,g)＝eq \f(2.5×104 N,10 N/kg)＝2 500 kg， 收割机每分钟将50 kg粮食装载到车上，装载时间：t＝eq \f(m,m′)＝eq \f(2 500 kg,50 kg/min)＝50 min. eq \f(h,t)＝eq \f(0.2 m,1 s) (2)根据P＝eq \f(W,t)＝eq \f(Fs,t)＝Fv可得，前1 s内金属块受到的拉力：F＝eq \f(P,v)＝eq \f(6 W,0.2 m/s)＝30 N， 此过程中，金属块受到竖直向上的拉力和竖直向下的重力作用，处于平衡状态， 所以金属块的重力：G＝F＝30 N； 由图乙可知，当功率为5 W时，且保持不变，说明金属块已完全浸没在水中， 根据P＝eq \f(W,t)＝eq \f(Fs,t)＝Fv可得，此时金属块受到的拉力：F′＝eq \f(P′,v)＝eq \f(5 W,0.2 m/s)＝25 N， 此过程中，金属块受到竖直向上的拉力、浮力和竖直向下的重力作用，处于平衡状态， 所以金属块浸没在水中时，受到的浮力：F浮＝G－F′＝30 N－25 N＝5 N； (3)金属块的体积等于金属块浸没在水中时排开水的体积， 即V金＝V排＝eq \f(F浮,ρ水g)＝eq \f(5 N,1.0×103 kg/m3×10 N/kg)＝5×10－4 m3＝ 500 cm3，金属块的高度：h金＝eq \f(V金,S金)＝eq \f(500 cm3,50 cm2)＝10 cm； 金属块浸没在水中时，容器中水的总高度： h水′＝eq \f(V水＋V金,S容)＝eq \f(100 cm2×40 cm＋500 cm3,100 cm2)＝45 cm， eq \f(F,S) F＝eq \f(Gl2,l1)＝eq \f(600 N×0.08 m,0.12 m)＝400 N， eq \f(1,2) eq \f(1,2) eq \f(W,t)＝eq \f(36 J×50,60 s) eq \f(F,S)＝eq \f(4 900 N,0.2 m2) eq \f(W总,η)＝eq \f(10 000 J, 80%) $$