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文档简介

专题九力学计算专题1.(2023·北京中考)如图是用滑轮组提升建筑材料A的示意图,在竖直向下的拉力F作用下,使重900N的建筑材料A在5s的时间里,匀速竖直上升了1m,绳自由端匀速竖直向下移动了2m。在这个过程中,拉力F为500N,滑轮组的机械效率为η,拉力F做功的功率为P。求:(1)滑轮组的机械效率η;(2)拉力F的功率P。2.(2023·扬州中考)“暴走”是一种快速的徒步运动方式。观察分析人走路情形,可以将人的脚视为一根杠杆,如图所示,行走时人的脚掌前端是支点,人体受到的重力是阻力,小腿肌肉施加的力是动力。已知某人的质量为80kg,g=10N/kg。运动方式散步快走慢跑快跑消耗能量E/J3151165.512601764(1)请画出小腿肌肉施加的拉力F的力臂l1。(2)根据图片,估算小腿肌肉产生的拉力。(3)人向前走一步的过程中,重心升高约4cm,人克服自身重力约做了多少焦耳的功?(4)通过查阅资料:人以不同方式徒步运动半小时,消耗人体内的能量如表所示。请你从能量角度分析“暴走”能健身的原因:_______________________________________________________。3.(2023·大庆中考)如图所示,在水平地面上放着物体A,A与地面的接触面积为0.14m2,对地面的压强为3000Pa,用滑轮组匀速提升物体A时,滑轮组的机械效率是84%(不计绳重和摩擦,g=10N/kg)。求:(1)物体A的质量mA和动滑轮的质量m。(2)用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升,在5s的时间内,人拉力做的功是多少?4.(2023·襄阳中考)质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼,滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙,机械中摩擦力及绳重忽略不计。(g取10N/kg)(1)影响滑轮组机械效率的因素之一是__________________。(2)若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m,作用在钢绳上的拉力为400N,求拉力的功率。(3)求动滑轮受到的重力。(4)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,此滑轮组的机械效率最大值是多少?5.(2023·河南中考)如图所示,工人用斜面向上、大小为500N的推力,将重800N的货物从A点匀速推至B点;再用100N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5s,到达C点。已知AB长3m,BC长1.2m,距地面高1.5m。试问:(1)利用斜面搬运货物主要是为了________。(2)货物在水平面上运动的速度为多少?(3)水平推力做功的功率为多少?(4)斜面的机械效率为多少?6.(2023·扬州中考)如图,是某一款电动平衡车,两车轮与地面的接触面积为40cm2。求:(1)若地面受到的压强为5×104Pa,则该平衡车对地面的压力为多少;(2)若该平衡车20s内沿水平面匀速行驶100m,受到的阻力为90N,则此过程中克服阻力做功的功率为多少。7.(2023·通辽中考)将一未装满水密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,如图所示,瓶盖的面积是8cm2,瓶底的面积是28cm2,瓶重和厚度忽略不计(g取10N/kg)。求:(1)倒立放置时瓶盖所受水的压力和压强;(2)倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强。8.(2023·金华中考)2023年5月5日,大飞机C919首飞任务的完成,标志着我国航空工业向前迈进一大步。C919主要性能参数如表所示:中国商飞C919最大载重77.3t巡航速度0.78~0.8马赫(相当于954km/h到980km/h)巡航高度12100m最长航程5555km最多座椅数190个(1)上海到广州的空中距离大概是1470km,若全程以最大巡航速度匀速飞行,则C919从上海到广州大约需多长时间?(2)当C919发动机总推力达到2×105N,飞行速度达到954km/h时,C919发动机的总输出功率是多少?(3)当C919以最大载重停在机场时,轮胎与地面的总接触面积大约为0.1m2,则C919对地面的压强约多少?9.(2023·泰安中考)随着人们生活水平的提高,小汽车已经逐步进入家庭。某品牌小汽车质量是1600kg,车上载有人和物品质量共为200kg,车轮与地面的总接触面积为2.0×10-2m2。若小汽车以输出功率60kW在市区外水平路面上做匀速直线运动,运动速度v1=72km/h;当汽车将要进入市区时,司机减小了油门,使汽车的输出功率立即减小为24kW并保持该功率继续直线行驶,汽车的速度与时间的关系如图所示,设运动过程中汽车所受阻力不变,g取10N/kg。求:(1)该汽车静止时对水平路面的压强;(2)汽车运动过程中受到的阻力;(3)t2时间后汽车运动的速度v2大小。参考答案1.解:(1)W有=Gh=900N×1m=900J,W总=Fs=500N×2m=1000J,机械效率:η=eq\f(W有,W总)=eq\f(900J,1000J)=90%。(2)拉力F的功率:P=eq\f(W总,t)=eq\f(1000J,5s)=200W。2.解:(1)如图所示(2)人的重力:G=mg=80kg×10N/kg=800N;由图可知,力F的力臂大约是G的力臂的二倍,根据杠杆的平衡条件可估算小腿肌肉产生的拉力:F=eq\f(GlG,l1)=800N×eq\f(1,2)=400N。(3)人克服自身重力所做的功:W=Gh=800N×0.04m=32J。(4)人运动的速度越大,在单位时间内消耗的能量越多3.解:(1)由p=eq\f(F,S)可得,A对地面的压力:F压=pS=3000Pa×0.14m2=420N,因为物体A在水平地面上,所以物体A的重力:GA=F压=420N,物体A的质量:mA=eq\f(GA,g)=eq\f(420N,10N/kg)=42kg;用滑轮组匀速提升物体A时,不计绳重和摩擦,则滑轮组的机械效率:η=eq\f(W有,W总)=eq\f(Gh,(G+G轮)h)=eq\f(G,G+G轮)=eq\f(420N,420N+G轮)=84%,解得G轮=80N,动滑轮的质量:m=eq\f(G轮,g)=eq\f(80N,10N/kg)=8kg。(2)用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升5s,则物体A上升的高度:h=vt=0.2m/s×5s=1m,由图可知n=2,则拉力端移动距离:s=2h=2×1m=2m,不计绳重和摩擦,则绳端的拉力:F=eq\f(1,2)×(GA+G轮)=eq\f(1,2)×(420N+80N)=250N,人拉力做的功:W总=Fs=250N×2m=500J。4.解:(1)物重和动滑轮重(2)由图可知,n=3,则绳端移动的距离:s=nh=3×6m=18m,拉力做的功:W=Fs=400N×18m=7200J,拉力的功率:P=eq\f(W,t)=eq\f(7200J,60s)=120W。(3)由图乙可知,物重G=300N时,滑轮组的机械效率η=60%,滑轮组的机械效率:η=eq\f(W有,W总)=eq\f(Gh,(G+G动)h)=eq\f(G,G+G动)=eq\f(300N,300N+G动)=60%,解得G动=200N。(4)已知工人的质量为60kg,则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,绳子的最大拉力:F大=G人=m人g=60kg×10N/kg=600N,由F=eq\f(1,n)(G+G动)可得,提升的最大物重:G大=nF大-G动=3×600N-200N=1600N,则滑轮组的最大机械效率:η大=eq\f(G大,G大+G动)=eq\f(1600N,1600N+200N)≈88.9%。5.解:(1)省力(2)货物在水平面上运动的距离为s=1.2m,所用时间为t=5s;在水平面上运动的速度:v=eq\f(s,t)=eq\f(1.2m,5s)=0.24m/s。(3)水平推力做功的功率:P=Fv=100N×0.24m/s=24W。(4)在斜面上推力做的功:W总=F′s=500N×3m=1500J,做的有用功:W有=Gh=800N×1.5m=1200J,则斜面的机械效率:η=eq\f(W有,W总)=eq\f(1200J,1500J)=80%。6.解:(1)根据公式p=eq\f(F,S)可知,对地面的压力:F=pS=5×104Pa×0.004m2=200N。(2)克服阻力所做的功:W=fs=90N×100m=9000J;克服阻力做功的功率:P=eq\f(W,t)=eq\f(9000J,20s)=450W。7.解:(1)倒立放置时瓶盖所受水的压强:p=ρgh倒立=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.13m=1300Pa,由p=eq\f(F,S)可得,倒立放置时瓶盖所受水的压力:F=pS瓶盖=1300Pa×8×10-4m2=1.04N。(2)由图可知,矿泉水瓶内水的体积:V=S瓶底h正立=28cm2×10cm=280cm3,由ρ=eq\f(m,V)可得,水的质量:m水=ρV=1.0g/cm3×280cm3=280g=0.28kg,瓶重和厚度忽略不计,则倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压力:F′=G水=m水g=0.28kg×10N/kg=2.8N,倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强:p′=eq\f(F′,S瓶盖)=eq\f(2.8N,8×10-4m2)=3500Pa。8.解:(1)已知上海到广州的空中距离s=1470km,最大巡航速度v最大=980km/h,由v=eq\f(s,t)可得,从上海到广州大约需要时间:t=eq\f(s,v最大)=eq\f(1470km,980km/h)=1.5h。(2)v=954km/h=954×eq\f(1,3.6)m/s=265m/s,发动机的总输出功率:P=eq\f(W,t)=eq\f(Fs,t)=Fv=2×105N×265m/s=5.3×107W。(3)C919对地面的压力:F=G=mg=77.3×103kg×10N/kg=7.73×105N,对地面的压强:p=eq\f(F,S)=eq\f(7.73×105N,0.1m2)=7.73×106Pa。9.解:(1)该汽车静止时对水平路面的压力:F=G总=m总g=(m车+m物)g=(1600kg+200kg)×10N/kg=1.8×104N,对水平路面的压强:p=eq\f(F,S)=eq\f(1.8×104N,2.0×10-2m2)=9×105Pa。(2)由P=eq\f(W,t)=eq\f(Fs,t)=Fv可知,当汽车

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