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文档简介
专题三计算题专题三计算题一、力学计算题年份题号分值类型考查内容2024第19题7分交通工具类(载人飞
船)速度、功、固体压强2023第19题7分交通工具类(客机)重力、固体压强、路
程年份题号分值类型考查内容2022第19题7分交通工具类(智能机
器人)固体压强、牵引力、
功2021第20题7分简单机械类(杠杆)杠杆平衡条件2020第19题7分交通工具类(轿车)速度、路程、功2019第19题7分简单机械类(滑轮组)固体压强、滑轮组、
摩擦力、功率
与速度、重力、压强、功、功率相关的计算典例1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=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)轮子与地面的总接触面积0.5m2空机质量27.8t蓄满水后总质量53.5t最大平飞速度500km/h最大航程4500km(1)飞机蓄满水后的总重力G满=m满g=
.(2)飞机在水平跑道上沿直线匀速滑行了600m,用时10s,且发动机
的总功率始终保持2.5×106W,则:
53.5×103kg×10
N/kg=
5.35×105N
(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
=
.
(5)飞机蓄满水静止在水面上时受到的浮力F浮=G满=
.27.8×103kg×10
N/kg=2.78×105N
5.35×105
N
(7)飞机漂浮在水面上时,舱底某处距离水面1.5m,水对该处产生的
压强p′=ρ水gh=
.
=53.5m31.0×103kg/m3×10
N/kg×1.5m=1.5×104Pa(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200kg,用时20s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′=
.
200kg×10
N/kg×150m=3×105J
=1.5×104W针对训练
1.
(2024·临沂)2024年2月20日,临沂迎来强降雪.环卫部门以雪为
令,迅速启用除雪车全力除雪以保障道路畅通.图甲是一辆除雪车正在
水平路面上除雪的场景,该车10min内的运动图像如图乙所示.若该除雪
车的总质量为6t,除雪过程中所受水平阻力为6×103N,车轮与地面的总
接触面积为0.4m2,g取10N/kg,求该除雪车:(1)对水平地面的压强;
(2)10min内通过的路程;(2)由图乙知,0~6min的速度为4m/s,这段时间内通过的路程s1=v1t1=4m/s×6×60s=1440m6~10min的速度为5m/s,这段时间内通过的路程s2=v2t2=5
m/s×4×60s=1200m除雪车10min内通过的路程s=s1+s2=1440m+1200m=2640m(3)10min内牵引力所做的功.(3)除雪过程,车做匀速直线运动,所受牵引力等于所受水平阻力,
10min内牵引力所做的功W=Fs=fs=6×103N×2640m=1.584×107J.
答:(1)对水平地面的压强为1.5×105Pa;(2)10min内通过的路程为2640m;(3)10min内牵引力所做的功为1.584×107J.
2.
(2024·鸡西)如图是某厂家开发的汽车,其质量为1500kg,车轮
与地面接触的总面积为0.075m2,该车在水平路面上匀速直线行驶13.8
km,用时10min,这一过程中汽车发动机的输出功率为4.6×107W.
(1)汽车静止在水平地面上时,对地面的压强是多少?
(2)汽车牵引力所做的功是多少?(2)汽车牵引力所做的功W=Pt=4.6×107W×10×60s=2.76×1010J(3)行驶过程中汽车受到的阻力是多少?
该车在水平路面上匀速直线行驶,所以阻力等于牵引力,阻力f=F牵
=2×106N.
答:(1)汽车静止在水平地面上时,对地面的压强是2×105Pa;(2)汽车牵引力所做的功是2.76×1010J;(3)行驶过程中汽车受到的阻力是2×106N.
3.
(2024·白银)如图所示,电动独轮平衡车深受年轻人的青睐.爸爸
给小东也买了一辆平衡车做礼物,平衡车的一些参数如表格所示.小东
在广场上的水平路面上以最高速度匀速骑行了3min.若小东的质量为45
kg,求:(g=10N/kg,车对地面的压力等于人和车受到的总重力)平衡车参数净重(含电池组)10kg最高车速18km/h轮胎接地面积5cm2(1)小东3min骑行的距离;
(2)小东在水平路面上骑行时,车对地面的压强;(2)小东在水平路面上骑行
时,车对地面的压力F压=G总=m总g=(45
kg+10kg)×10N/kg=550N
(3)若骑行平衡车时所受阻力为人和车总重的0.1倍,则小东在水平路
面上以最高速度匀速骑行时,平衡车的功率.(3)骑行平衡车时所受阻力f=0.1G总=0.1×550N=55N因为匀速行驶,所以牵引力F牵=f=55N
答:(1)小东3min骑行的距离是900m;(2)车对地面的压强是1.1×106Pa;(3)平衡车的功率是275W.
4.
(2024·齐齐哈尔)如图所示为我国研制的四座氢燃料内燃机飞机验
证机.该飞机使用氢为燃料,高压储氢罐可储氢4kg,最大起飞质量可达
1.2×103kg.已知飞机静止在水平地面上时,轮胎与地面的总接触面积为
0.2m2;在空中以180km/h的速度匀速直线巡航时,前置螺旋桨为飞机提
供的牵引力为2×103N.
已知氢的热值为1.4×108J/kg,g取10N/kg.求:(1)发动机未工作前,飞机静止在水平地面上,达到最大起飞质量时
对地面的压强为多少?
(2)高压储氢罐内4kg的氢完全燃烧放出的热量为多少?(2)氢完全燃烧放出的热量Q放=m氢q=4kg×1.4×108J/kg=
5.6×108J(3)飞机以180km/h的速度匀速直线巡航0.5h,前置螺旋桨为飞机提
供的牵引力做的功为多少?
牵引力做的功W=F牵s=2×103N×9×104m=1.8×108J.
答:(1)达到最大起飞质量时对地面的压强为6×104Pa;(2)高压储氢罐内4kg的氢完全燃烧放出的热量为5.6×108J;(3)前置螺旋桨为飞机提供的牵引力做的功为1.8×108J.
5.
(2024·淮安)人工智能让我们的生活更加便捷,某酒店迎宾机器人
将客人从酒店门口带至前台.这一过程中机器人做匀速直线运动,通过
的路程为20m,所受阻力为自身重力的0.05倍,机器人相关参数如表所
示,g取10N/kg.整机质量:36kg行进速度:1m/s工作电压:24V工作电流:1A轮子与地面接触总面积:1.8×10-3m2(1)求机器人对地面的压强;
(2)求牵引力所做的功;(2)机器人受到的阻力f=0.05G=0.05×360N=18N机器人匀速行驶时,机器人的牵引力与受到的阻力是一对平衡力,
根据二力平衡条件可知,机器人的牵引力F牵=f=18N牵引力所做的功W=F牵s=18N×20m=360J(3)求机器人全程运动的时间及消耗的电能;
机器人消耗的电能W电=UIt=24V×1A×20s=480J(4)求电能转化为机械能的效率.
答:(1)机器人对地面的压强为2×105Pa;(2)牵引力所做的功为360J;(3)机器人全程运动的时间为20s,消耗的电能为480J;(4)电能转化为机械能的效率为75%.6.
如图甲所示为一款新型的仓库道路清扫车,正常工作时整机质量
为340kg,轮子与水平地面的接触面积是500cm2,清扫车在水平地面上
运动时,其路程s与时间t的关系图像如图乙,拉力F与时间t的关系图像如
图丙,则:(g取10N/kg)(1)清扫车静止在地面上时,对地面的压强有多大?
(2)在0~20s内,清扫车的平均速度是多少?
(3)在8~20s内,清扫车受到的摩擦力是多大?牵引力的功率是多
少?(保留1位小数)(3)由图乙可知,8~20s内,清扫车做匀速直线运动,由图丙可知,
此时f=F=40N
答:(1)清扫车静止在地面上时,对地面的压强为6.8×104Pa;(2)在0~20s内,清扫车的平均速度是1m/s;(3)在8~20s内,清扫车受到的摩擦力是40N,牵引力的功率是
26.7W.
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20s内将质量为400kg的工件竖直匀速提升了3m,绳子
自由端所用拉力大小为1500N,不计绳重和摩擦,g取10N/kg,求:(1)此滑轮组承担物重的绳子段数n=
.(2)物体的重力G=mg=
.
3400kg×10
N/kg=4.0×103N
(6)有用功W有=Gh=
.(7)总功W总=F拉s=
.3×1500N-4.0×103N=500N4.0×103N×3m=1.2×104J1500N×3×3m=1.35×104J(8)额外功W额=W总-W有=
.
1.35×104J-1.2×104J=1500J
针对训练
7.
(2023·乐山)中国目前已成为世界基建强国,如图1所示的塔吊是
基建的常用设备,其结构可简化为如图2所示的滑轮组模型.已知物体质
量为120kg,动滑轮的重为300N,在绳子自由端施加拉力F后物体在10s
内匀速上升5m.不计绳重和一切阻力,g取10N/kg.求:(1)物体上升的速度;
(2)10s内拉力F的功率;(2)物体的重力G物=mg=120kg×10N/kg=1200N由图知,通过动滑轮绳子的段数n=3
绳子自由端移动的距离s=nh=3×5m=15m拉力所做的功W总=Fs=500N×15m=7500J
(3)滑轮组的机械效率η.(3)有用功W有=G物h=1200N×5m=6000J
答:(1)物体上升的速度为0.5m/s;(2)10s内拉力F的功率为750W;(3)滑轮组的机械效率η为80%.8.
如图所示,秤砣的质量为0.5kg,秤钩悬挂处A与秤纽O间的距离
为6cm,挂上重物后,秤砣移至距O点24cm的B处时,秤杆正好水平平
衡,求:(g=10N/kg)(1)秤砣受到的重力;解:(1)秤砣受到的重力G砣=0.5kg×10N/kg=5N(2)被称物体的质量;(2)根据杠杆平衡条件得G物LOA=G砣LOB
(3)若秤杆距A点最远为60cm,则这把秤最大能称量多少千克的
物体?(3)秤杆上距A点最远为60cm,此时秤砣的力臂L=60cm-6cm=54
cm
答:(1)秤砣受到的重力为5N;(2)被称物体的质量为2kg;(3)若秤杆距A点最远为60cm,则这把秤最大能称量4.5kg的物体.9.
(2023·重庆)图甲是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂,“横木
插碓头,硬嘴为铁,足踏其末而舂之”.若碓头质量为20kg,不计横木的
重力和转动摩擦,捣谷人双手与扶手之间的作用力为0.(g=10N/kg)(1)求碓头的重力;解:(1)碓头的重力G=mg=20kg×10N/kg=200N(2)碓头竖直下落0.5m,用时0.4s,求重力做功的功率;(2)碓头竖直下落0.5m,重力做的功W=Gh=200N×0.5m=100J
(3)质量为72kg的捣谷人,左脚与地面的接触面积为200cm2,当他右
脚在B点用最小力踩横木使其刚好转动时,示意图如图乙,已知OA∶OB
=3∶2,求人左脚对地面的压强.(3)人的重力G人=m人g=72kg×10N/kg=720N
由力的相互作用得,人受到杠杆的力F2=F1=300N人受到重力、地面支持力、杠杆的力的作用处于静止状态,地面对
人的支持力F支持=G人-F2=720N-300N=420N由力的相互作用得,人左脚对地面的压力F压=F支持=420N
答:(1)碓头的重力为200N;(2)重力做功的功率为250W;(3)人左脚对地面的压强为2.1×104Pa.二、电学计算题年份题号分值类型考查内容2024第20题6分简单串、并联电路电流大小、电功率、
电能2023第20题6分多挡位用电器(3D打
印加热)电流大小、电功率、
电阻年份题号分值类型考查内容2022第20题6分多挡位用电器(取暖器)电流大小、电热、电阻2021第19题6分简单串、并联电路欧姆定律、电压、电阻2020第20题6分多挡位用电器(饮水机)欧姆定律、电功率、电能2019第20题6分简单串、并联电路并联电路电压、电流的规律,欧姆定律、电功
简单串、并联电路计算典例1(2024·新疆)如图所示的电路,定值电阻R1的阻值为10Ω,定值
电阻R2的阻值为20Ω,闭合开关S后,电流表A的示数为0.10A.
求:(1)电阻R1两端的电压;解:(1)分析电路可知,R1、R2串联,电流表测电路电流.电阻R1两
端的电压U1=IR1=0.10A×10Ω=1V(2)电源电压;(2)电路的总电阻R总=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω电源电压U=IR总=0.10A×30Ω=3V(3)整个电路在1min内产生的热量.(3)整个电路在1min内产生的热量Q=I2R总t=(0.10A)2×30Ω×60s
=18J答:(1)电阻R1两端的电压为1V;(2)电源电压为3V;(3)整个电路在1min内产生的热量为18J.
典例2(2023·江西)如图所示,电源电压恒定不变,灯L1标有“3V3
W”字样,灯L2标有“3V6W”字样,闭合开关S,两灯均正常发光.求:(1)灯L1的电阻;
(2)电流表的示数;
由并联电路电流规律可知,电流表的示数为I=I1+I2=1A+2A
=3A(3)电路消耗的总功率.(3)电路消耗的总功率为P总=P1+P2=3W+6W=9W.
答:(1)灯L1的电阻为3Ω;(2)电流表的示数为3A;(3)电路消耗的总功率为9W.
针对训练
1.
(2023·新疆)如图所示,电路中电源电压为3V,闭合开关S后,电
流表A的示数为I=0.90A,电流表A1的示数为I1=0.60A.
求:(1)通过电阻R2的电流;解:(1)两电阻并联,根据并联电路的电流规律可得,通过电阻R2的
电流I2=I-I1=0.90A-0.60A=0.30A(2)电阻R1、R2的阻值;(2)两电阻并联在电源两端,则电阻R1、R2两端的电压U1=U2=U
=3V
(3)整个电路在1min内产生的热量.(3)该电路为纯电阻电路,由焦耳定律可得,整个电路在1min内产生
的热量Q=I2R总t=UIt=3V×0.90A×1×60s=162J.
答:(1)通过电阻R2的电流为0.30A;(2)电阻R1的阻值5Ω,电阻R2的阻值10Ω;(3)整个电路在1min内产生的热量是162J.
2.
(2024·重庆)图甲是同学们自制的调光小台灯,图乙是台灯的电路
原理图.电源电压为3V,R是调节亮度的变阻器,最大阻值为10Ω.灯L
标有“2.5V0.5W”字样.忽略温度对电阻的影响.求:(1)灯L正常发光时的电阻;
(2)灯L正常发光时,变阻器R工作10min产生的热量;
根据串联分压知识可知,变阻器两端的电压U2=U-U1=3V-2.5V
=0.5V变阻器R工作10min产生的热量Q=W=U2It=0.5V×0.2A×10×60s
=60J(3)电源电压降为2.7V后,灯L的最小实际电功率.(3)电源电压降为2.7V后,根据P=I2R可知,当电路中电流最小时,
灯L的实际电功率最小,忽略温度对电阻的影响,则当变阻器的阻值最大
时,电路中的电流最小,即
答:(1)灯L正常发光时的电阻为12.5Ω;(2)灯L正常发光时,变阻器R工作10min产生的热量为60J;(3)电源电压降为2.7V后,灯L的最小实际电功率为0.18W.
3.
(2024·乐山)如图所示的电路中,电阻R1=10Ω.闭合开关S,电流表
A2示数为1A.
(1)求电源电压;解:(1)由图可知为并联电路,根据题意及并联电路电压规律可得电
源电压U=U1=I2R1=1A×10Ω=10V(2)当滑片P位于滑动变阻器RP中点时,电流表A1示数为1.2A,求此
时滑动变阻器RP接入电路的阻值;(2)由图可知电流表A1测干路电流,电流表A2测通过定值电阻的电
流,根据并联电路电流规律可得通过滑动变阻器的电流I滑=I1-I2=1.2A
-1A=0.2A
(3)当滑片P位于滑动变阻器RP最右端时,求整个电路的电功率.
干路电流I=I滑1+I2=0.1A+1A=1.1A整个电路的电功率P=UI=10V×1.1A=11W.
答:(1)电源电压为10V;(2)当滑片P位于滑动变阻器RP中点时,滑动变阻器RP接入电路的阻值
为50Ω;(3)当滑片P位于滑动变阻器RP最右端时,整个电路的电功率为11
W.
4.
(2023·枣庄)体重超标已影响了部分中学生的身心健康,为了动态
监测学生的体重情况,班级科技创新小组设计了一台由电流表改装而成
的简易体重计,其电路如图甲所示.已知电源电压恒定,定值电阻R0=5
Ω,R为压敏电阻,其阻值与所受到的压力关系如图乙所示,电流表量程
为0~0.6A,踏板重力不计,求:(1)闭合开关S,当体重计空载时,电路中的电流为0.12A,电源电压
为多少?解:(1)由图甲可知,闭合开关S,定值电阻R0与压敏电阻R串联,由
图乙可知当体重计空载时,R=45Ω,I=0.12A,则电源电压U=I(R+R0)=0.12A×(45Ω+5Ω)=6V(2)当体重计示数为600N时,R0消耗的电功率为多少?(2)由图乙可知,当体重计示数为600N时,压敏电阻的阻值R′=15
Ω,此时电路中电流
定值电阻R0消耗的电功率P=I′2R0=(0.3A)2×5Ω=0.45W(3)此体重计所能测量的最大体重为多少?
由图乙可知,所能测量的最大体重为1200N.
答:(1)闭合开关S,当体重计空载时,电路中的电流为0.12A,电源
电压为6V;(2)当体重计示数为600N时,R0消耗的电功率为0.45W;(3)此体重计所能测量的最大体重为1200N.
用电器的多挡位计算典例3(2024·苏州)某电饭锅的电路如图所示,发热盘内有发热电阻R1
和分压电阻R2,S是温控开关,当S接a时,电饭锅处于高温挡,通过的电
流为4A;当温度达到一定值时,开关S自动切换到b,电饭锅处于保温
挡,通过的电流为0.25A.
求:(1)R1的阻值;
(2)电饭锅高温挡的功率;(2)根据P=UI可得,电饭锅高温挡的功率P高=UI高=220V×4A=
880W(3)保温16min,分压电阻R2产生的热量.
答:(1)R1的阻值为55Ω;(2)电饭锅高温挡的功率为880W;(3)保温16min,分压电阻R2产生的热量为4.95×104J.
针对训练
5.
(2024·深圳)图甲是某款鸡蛋孵化器,底部装有加热器.通电后,
加热器对水加热,水向上方鸡蛋传递热量,提供孵化所需能量.孵化器
简化电路如图乙,R1、R2都是发热电阻,孵化器相关参数如下表所示.额定电压220V额定功率加热挡80W保温挡22W(1)孵化器在保温挡正常工作,通过R2的电流是多少?
(2)R2的阻值是多少?
(3)孵化器在加热挡正常工作5min消耗电能是多少?芳芳同学算
出水在这段时间内吸收的热量为2.16×104J,则孵化器对水加热的效
率是多少?(3)孵化器消耗的电能W=P加t=80W×5×60s=2.4×104J
答:(1)孵化器在保温挡正常工作,通过R2的电流是0.1A;(2)R2的阻值是2200Ω;(3)孵化器在加热挡正常工作5min消耗电能是2.4×104J;芳芳同学算
出水在这段时间内吸收的热量为2.16×104J,则孵化器对水加热的效率是
90%.6.
(2024·齐齐哈尔)如图甲所示是一款利用
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