专题09力学综合计算(专项测试)(原卷版+解析)

专题09力学综合计算专项测试（满分100分，时间60分钟）学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________计算题（共10小题，每小题10分，共100分）1.一平底玻璃杯放在水平桌面上，内装150g的水，杯中水的高度为12cm，杯子与桌面的接触面积是10cm2，如图所示．（1）求出水对杯底的压强；（2）若桌面所受玻璃杯的压强是2.7×103，求玻璃杯的质量．（取g=10N/kg）2.（2020·西宁）如图是一款新研发的机器人．若机器人的质量为2kg，与地面的总接触面积是1×10−3m2，机器人在水平地面匀速行驶，牵引力大小是重力的0.5倍．求：（1）机器人受到的摩擦力大小；（2）机器人静止时对水平地面的压强。3.用图所示的装置，将浸没在水中、体积为2.5×103m3的物体以0.2m/s的速度匀速提升0.2m，弹簧测力计示数为F=3N，不计绳子和滑轮的重及摩擦，假设物体始终未露出水面.g取10N/kg，（ρ水=1.0×103kg/m3）求：（1）物体受到的浮力．（2）拉力的功率．（3）物体的密度．4.（2020·周口）小用一个弹簧测力计挂着一块矿石，当矿石逐渐浸入装满水的烧杯的过程中，记录弹簧测力计的示数如图所示：（g=10N/kg）求：（1）矿石的质量？（2）矿石浸没水中时受到的浮力？（3）矿石的密度？（4）该石块浸没前后水面上升了2cm，求烧杯底面受到水的压强变化了多少？5.为了响应低碳，绿色出行的号召，岳阳市投入了大量的共享单车，极大的便利了市民的生活，如图所示，在平直的公路上小明背着书包骑着共享单车，在2min内匀速行驶了480m，假定共享单车的质量为10kg，小明和书包的总质量为50kg，骑车时受到的阻力为20N，与水平地面的总接触面积为20cm2，骑车时忽略空气的影响，在2min内，求：（1）小明骑车的速度；（2）小明骑车时的功率；（3）小明骑车时，该共享单车对水平地面的压强6.一辆重为2×104N的电动汽车，以恒定功率50kW在平直的公路上匀速行驶3km，用时3min，已知汽车在行驶中所受阻力为车重的0.1倍，汽车轮胎与地面接触的总面积为0.5m2．求：（1）汽车对地面的压强．（2）汽车的牵引力所做的功．（3）汽车发动机的机械效率．7.在创建文明城市中，使用如图的新型清扫车对道路进行清洁工作．若该车质量为5×103kg，在某平直道路上匀速行驶100s，通过的路程为200m，牵引力为6×103N，求清扫车：（1）所受的重力；（2）匀速行驶时牵引力做的功；（3）匀速行驶时的功率．8.（2020·南京）在建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为200N的建材从地面匀速送到6m高处，所用拉力为120N，时间为20s。求：（1）工人做的有用功；（2）此过程中该装置的机械效率；（3）工人做功的功率。9.如图所示，现在用一个滑轮组来提升水中的物体A．若物体的重力为1200N，体积为50dm3，物体A在水中被匀速提升时，拉力F是250N．求：（1）滑轮组的机械效率为多大？（2）如果动滑轮挂钩用钢丝绳与物体相连，当物体露出水面的体积为24dm3时，拉绳刚好断裂，滑轮组所拉绳索能承受的最大拉力为多少？（假设滑轮组机械效率不变）10.如图所示，一体重为500N的工人，双脚与地面的接触面积为0.05m2，用如图所示的滑轮组在10s内沿竖直方向将重为600N的物体匀速提升2m，此时该滑轮组的机械效率为80%（不计绳重及摩擦）。求：（1）物体上升的速度；（2）在匀速提升的过程中，拉力的功率；（3）匀速提升物体的过程中，工人对地面的压强为多大。专题09力学综合计算专项测试（满分100分，时间60分钟）学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________计算题（共10小题，每小题10分，共100分）1.一平底玻璃杯放在水平桌面上，内装150g的水，杯中水的高度为12cm，杯子与桌面的接触面积是10cm2，如图所示．（1）求出水对杯底的压强；（2）若桌面所受玻璃杯的压强是2.7×103，求玻璃杯的质量．（取g=10N/kg）【答案】（1）水对杯底的压强为1.2×103Pa；（2）玻璃杯的质量为0.12kg．【解析】解：（1）水对杯底的压强：p1=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1.2×103Pa；（2）G水=m水g=0.15kg×10N/kg=1.5N，p=F/S，F桌=p桌S=2.7×103Pa×10×10−4m2=2.7N，F桌=G杯+G水，G杯=F桌−G水=2.7N−1.5N=1.2N，所以玻璃杯的质量：m杯=G杯/g=1.2N/10N/kg=0.12kg．2.（2020·西宁）如图是一款新研发的机器人．若机器人的质量为2kg，与地面的总接触面积是1×10−3m2，机器人在水平地面匀速行驶，牵引力大小是重力的0.5倍．求：（1）机器人受到的摩擦力大小；（2）机器人静止时对水平地面的压强。【答案】（1）机器人受到的摩擦力为10N；（2）机器人静止时对水平地面的压强是2×104Pa．【解析】（1）由G=mg，机器人受到的重力：G机=m机g=2kg×10N/kg=20N，则F牵=0.5G机=0.5×20N=10N，因为机器人匀速行驶，所以机器人受到的摩擦力为：Ff=F牵=10N；（2）机器人静止在水平地面上时，对地面的压力：F压=G=20N，对水平地面的压强：p=F压/S=20N/1×10−3m2=2×104Pa．3.用图所示的装置，将浸没在水中、体积为2.5×103m3的物体以0.2m/s的速度匀速提升0.2m，弹簧测力计示数为F=3N，不计绳子和滑轮的重及摩擦，假设物体始终未露出水面.g取10N/kg，（ρ水=1.0×103kg/m3）求：（1）物体受到的浮力．（2）拉力的功率．（3）物体的密度．【答案】（1）物体受到的浮力为2.5N．（2）拉力的功率为1.2W．（3）物体的密度为3.4×103kg/m3．【解析】（1）F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×2.5×10−4m3×10N/kg=2.5N．（2）弹簧测力计的示数即拉力大小F=3N，移动的速度：v拉=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s，拉力的功率：P拉=Fv拉=3N×0.4m/s=1.2W．（3）F拉=12(G物−F浮)，G物=2F拉+F浮=2×3N+2.5N=8.5N，m物=G物/g=8.5N/10N/kg=0.85kg，ρ物=m物/V物=0.85kg/2.5×10−4m3=3.4×103kg/m3．4.（2020·周口）小用一个弹簧测力计挂着一块矿石，当矿石逐渐浸入装满水的烧杯的过程中，记录弹簧测力计的示数如图所示：（g=10N/kg）求：（1）矿石的质量？（2）矿石浸没水中时受到的浮力？（3）矿石的密度？（4）该石块浸没前后水面上升了2cm，求烧杯底面受到水的压强变化了多少？【答案】矿石的质量为0.5kg．2.矿石浸没在水中受到的浮力为2N．矿石的密度为2.5×103kg/m3．4.烧杯底面受到水的压强变化了200Pa．【解析】（1）矿石的质量为m=G/g=5N/10N/kg=0.5kg．（2）矿石浸没在水中受到的浮力为：F浮=G−F=5N−3N=2N．（3）矿石的体积为V排=F浮/(ρ水g)=2N/(1×103kg/m3×10N/kg)=2×10−4m3，矿石的密度为ρ=m/V=0.5kg/2×10−4m3=2.5×103kg/m3．（4）烧杯底面受到水的压强变化量为：p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa．5.为了响应低碳，绿色出行的号召，岳阳市投入了大量的共享单车，极大的便利了市民的生活，如图所示，在平直的公路上小明背着书包骑着共享单车，在2min内匀速行驶了480m，假定共享单车的质量为10kg，小明和书包的总质量为50kg，骑车时受到的阻力为20N，与水平地面的总接触面积为20cm2，骑车时忽略空气的影响，在2min内，求：（1）小明骑车的速度；（2）小明骑车时的功率；（3）小明骑车时，该共享单车对水平地面的压强【答案】（1）小明骑自行车行驶的速度为4m/s；（2）小明骑车时的功率为80W；（3）该共享单车对地面的压强为3×105Pa．【解析】（1）t=2min=120s，小明骑车的速度：v=s/t=480m/120s=4m/s；（2）由于小明骑车做匀速直线运动，F牵=f阻，则W=Fs=20N×480m=9600J，小明骑车时的功率：P=W/t=9600J/120s=80W；（3）小明骑车行驶时，该共享单车对地面的压力：F=G=mg=(50kg+10kg)×10N/kg=600N，地面受力面积：S=20cm2=20×10−4m2，对地面的压强：P=F/S=600N/20×10−4m2=3×105Pa．6.一辆重为2×104N的电动汽车，以恒定功率50kW在平直的公路上匀速行驶3km，用时3min，已知汽车在行驶中所受阻力为车重的0.1倍，汽车轮胎与地面接触的总面积为0.5m2．求：（1）汽车对地面的压强．（2）汽车的牵引力所做的功．（3）汽车发动机的机械效率．【答案】（1）汽车对地面的压强为4×104Pa．（2）汽车的牵引力所做的功为6×106J．（3）汽车发动机的机械效率为66.7%．【解析】（1）因水平面上物体的压力和自身的重力相等，所以，汽车对地面的压强：p=F/S=G/S=2×104N/0.5m2=4×104Pa．（2）因电动汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，汽车的牵引力：F'＝F阻＝0.1G＝0.1×2×104N＝2×103N，则汽车的牵引力所做的功：W机械＝F's＝2×103N×3×103m＝6×106J．（3）由P=Wt可得，电动汽车消耗的电能：W电＝Pt＝50×103W×3×60s＝9×106J，汽车发动机的机械效率：η=W/W×100%=6×106J/9×106J×100%≈66.7%．7.在创建文明城市中，使用如图的新型清扫车对道路进行清洁工作．若该车质量为5×103kg，在某平直道路上匀速行驶100s，通过的路程为200m，牵引力为6×103N，求清扫车：（1）所受的重力；（2）匀速行驶时牵引力做的功；（3）匀速行驶时的功率．【答案】（1）清扫车所受的重力为5×104N；（2）匀速行驶时牵引力做的功为1.2×106J；（3）匀速行驶时的功率1.2×104W．【解析】解：（1）清扫车所受的重力：G=mg=5×103kg×10N/kg=5×104N；解：（2）清扫车匀速行驶时牵引力做的功：W=Fs=6×103N×200m=1.2×106J；（3）清扫车匀速行驶时的功率：P=W/t=1.2×106J/100s=1.2×104W．8.（2020·南京）在建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为200N的建材从地面匀速送到6m高处，所用拉力为120N，时间为20s。求：（1）工人做的有用功；（2）此过程中该装置的机械效率；（3）工人做功的功率。【答案】1.工人做的有用功是1200J；2.此过程中该装置的机械效率是83.3%；3.工人做功的功率是72W。【解析】工人所做的有用功W有＝Gh＝200N×6m＝1200J；由图知n＝2，拉力端移动距离s＝nh＝2×6m＝12m，工人做的总功：W总＝Fs＝120N×12m＝1440J；该装置的机械效率η=W/W×100%=1200J/1440J×100%≈83.3%；工人做功的功率：P=W/t=1440J/20s=72W。9.如图所示，现在用一个滑轮组来提升水中的物体A．若物体的重力为1200N，体积为50dm3，物体A在水中被匀速提升时，拉力F是250N．求：（1）滑轮组的机械效率为多大？（2）如果动滑轮挂钩用钢丝绳与物体相连，当物体露出水面的体积为24dm3时，拉绳刚好断裂，滑轮组所拉绳索能承受的最大拉力为多少？（假设滑轮组机械效率不变）【答案】1.滑轮组的机械效率为70%；2.滑轮组所拉绳索能承受的最大拉力为336N。【解析】物体A浸没在水中，则物体A受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×50×10−3m3=500N；动滑轮挂钩受到绳子的拉力为：F拉=GA−F浮=1200N−500N=700N；由图知，n=4，则拉力端移动距离s=4h，滑轮组的机械效率为：η=W有用/W总=F拉h/Fs=F拉h/F4h=F拉/4F=700N/4×250N×100%=70%；当物体A露出水面的体积为24dm3时，物体A受到的浮力为：F浮'=ρ水gV排'=1.0×103kg/m3×10N/kg×(50−24)×10−3m3=260N，动滑轮挂钩受到绳子的拉力为：F拉'=GA−F浮'=1200N−260N=940N，因为η=W有用/W总=F拉h/Fs=F拉h/F4h=F拉/4F，且滑轮组机械效率不变，所以滑轮组所拉绳索能承受的最大拉力为：F最大=F′拉/4×η=940N/4×70%≈336N。10.如图所示，一体重为500N的工人，双脚与地面的接触面积为0.05m2，用如图所示的滑轮组在10s内沿竖直方向将重为600N的物体匀速提升2m，此时该滑轮组的机械效率为80%（不计绳重及摩擦）。求：（1）物体上升的速度；（2）在匀速提升的过程中，拉力的功率；（3）匀速提升物体的过程中，工人对地面的压强为多大。【答案】1.物体上升的速度为0.2m/s；2.在匀速提升的过程中，拉力的功率为150W；3.匀速