初二物理力学计算大题20题(期末冲刺)

力学大题计算30题

1.如图是我国自主研发的战略重型运输机“运20”,它能跻身全球十大运力最强运输机之列,它对于推进我国经济和国防现代化建设,应对抢险救灾、人道主义援助等紧急情况,具有重要意义。求:

(1)该机的最大速度约为700km/h,从我国广州到澳大利亚珀斯的距离大约为6160km,该机从广州飞到珀斯至少需要多长时间？

(2)该机有14个轮子,每个轮子与地面的接触面积约为0.3m2,某次试飞时的总质量约为2.1×103kg,该机静止在水平跑道上时,对地面的压强约为多少?该机从地面飞到10000米高空时,克服重力所做的功约为多少?(g取10N/kg）

答案：

变式：

（1）磁悬浮列车是一种新型交通工具，如图所示．列车受到磁力作用而浮起，使列车与轨道间的摩擦力减小到零．上海磁悬浮列车线路长是30km，单向运行时间440s．

（1）求列车单向运行的平均速度是多少?

（2）假设一节车厢总质量是20t，磁悬浮列车行驶时，强大的磁力使车厢匀速上升10mm，求上升过程中磁力对该车厢做的功是多少?（g取10N／kg）

2.在高速公路上，一些司机为了降低营运成本，肆意超载，带来极大的危害．按照我国汽车工业的行业标准，载货车辆对地面的压强应控制在7×105Pa以内．有一辆自重2000kg的6轮汽车，已知该车在某次实际营运中装货10t，每个车轮与地面的接触面积为0.02m2．求：

(1)这辆汽车对路面的压强是多少?是否超过行业标准?

(2)如果要求该车运行时不超过规定的行业标准，这辆汽车最多装多少吨货?(设车轮与地面的接触面积不变)(计算中g取10N／kg)

解：（1）（3分，该解题方法不是唯一的）

车的总重力：G=mg=12000kg×10N/kg=1.2×105N

车对路面压强：P=F/S=1.2×105N÷6×0.02m2=10×105Pa

10×105Pa＞7×105Pa，超过行业标准

（2）（4分，该解题方法不是唯一的）

总重力：G=F=P·S=7×105Pa×0.12m2=0.84×105N

总质量：m=G/g=0.84×105N÷10N/kg=8400kg=8.4t

可运货物质量：8.4t－2t=6.4t

3.无人机在疫区封闭管理期间肩负着消毒作业和运输物资等任务。在一次运输任务中,图17所示的一架机身质量为25kg的无人机,满载15kg物资以36km/h的速度水平飞行6min,将物资从某地运送至武汉金银潭医院,飞行所受阻力为总重力的0.05倍,着地时与地面接触的总面积是40cm2。请你计算该无人机(g取10N/kg):

(1)着地静止时对水平地面的压强;

(2)水平飞行时克服阻力做的功。

4.为了美化城市环境，同时又减小对市民出行的影响，济南城管对洒水车喷水位置、洒水角度和方向、洒水时间等进行了改良，“改出”了济南的人情味，“洒出”了济南的城市温度。如图所示是一辆“东风”牌洒水车，车自身质量12000kg，罐体有效容积10m3．完成一次洒水任务后，该车沿平直路面匀速返回，10min从距驻地10km处的位置返回，若返回途中洒水车受到的阻力大小是1.2×104N，g取10Nkg．通过计算回答

（1）罐中装满水时，水的重力是多少？

（2）返回途中牵引力做了多少功？

（3）牵引力做功的功率是多少？

答案：（1）1×105N；（2）1.2×108J；（3）2×105W。

【详解】

（1）罐中装满水时，水的体积等于罐体的容积，即V水＝V＝10m3,根据ρ＝m

V

可得，水的

质量：m水＝ρ水V水＝1×103kg/m3×10m3＝1×104kg，则水的重力：G水＝m水g＝1×104kg×10N/kg＝1×105N；

（2）该车沿平直路面匀速返回，则牵引力F＝f＝1.2×104N，返回途中牵引力做的功：W＝Fs＝1.2×104N×10×103m＝1.2×108J；

（3）牵引力做功的功率：P＝W

t

＝

8

1.210J

1060s

?

?

＝2×105W。

变式： （1）

5．如图所示是利用5G 网络实现远程驾驶的汽车，其质量为1.5t ，车轮与地面接触的总面积为750cm 2，该车在水平路面上匀速直线行驶13.8km ，用时10min ，消耗汽油2kg ，这一过程中汽车发动机的输出功率为46kW ．求：（汽油热值为q 汽＝4.6×107J/kg ，g 取10N/kg ）

（1）汽车静止在水平地面上时，对地面的压强。 （2）在这一过程中汽车受到的阻力。 （3）在这一过程中汽车发动机的效率。

答案：（1）2×105Pa （2）2000N （3）30% 【详解】

(1)该汽车静止在水平路面上时，对路面的压力：

F 压＝

G ＝mg ＝1.5×103kg ×10N/kg ＝1.5×104N ，

对路面的压强：

45-42

1.5?10N =2?10Pa 750?10m

F p S == ； (2)汽车行驶的速度：

313.8?10m =23m /s 10?60s

s v t == ，

根据P =Fv 可得汽车的牵引力：

346?10W =2000N 23m /s

P F v '== ，

因汽车匀速行驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等，所以，阻力

f ＝F ′＝2000N ；

(3)牵引力做的有用功：

W 有用＝Fs ＝2000N ×13.8×103m ＝2.76×107J ，

汽油完全燃烧放出的热量：

Q 放＝mq ＝2kg ×4.6×107J/kg ＝9.2×108J ，

这段时间内该发动机所做的有用功：

782.76?10J ×100%30%9.2?10J

W Q η=

=有用放

＝。 答：(1)汽车静止在水平地面上时，对地面的压强2×105

Pa ； (2)在这一过程中汽车受到的阻力2000N ； (3)在这一过程中汽车发动机的效率为30%。

6．小明骑自行车在某段平直的水平路面上由静止开始运动，共用时12s ，小明体重500N ，自行车重200N ，轮子与地面总接触面积是20cm 2，图甲是速度v 随时间t 变化的图象，图乙是动力F 随时间t 变化的图象．求：

（1）小明骑自行车在水平地面上行驶时，对地面的压强多大？

（2）在5～12s 内，小明骑自行车的过程中动力F 做了多少功？功率是多少？

答案：(1)3.5×105Pa ；(2)1260J ；180W 【详解】

(1)小明骑自行车在水平地面行驶时，对地面的压力：

F ＝

G 总＝G 小明+G 车＝500N+200N ＝700N ，

对地面的压强：

p =

-42700N 2010m

F S =?=3.5×105

Pa ； (2)由v ﹣t 图象可知，自行车在5～12s 做匀速直线运动，速度v ＝6m/s ，由F ﹣t 图象可知，在5～12s 自行车的动力F ＝30N ，在5～12s 自行车行驶的时间

t ＝12s ﹣5s ＝7s ，

在5～12s 自行车行驶的路程：

s ＝vt ＝6m/s ×7s ＝42m ，

自行车动力F 做的功：

W ＝Fs ＝30N ×42m ＝1260J ，

此时的功率：

P =

1260J 7s

W t ==180W ． 答：(1)小明骑自行车在水平地面上行驶时，对地面的压强3.5×105

Pa ； (2)在5～12s 内，小明骑自行车的过程中动力F 做了1260J 的功；功率是180W ．

7．如图甲所示，质量为20kg 的小车受到90N 的水平推力F 的作用下，在水平地面上做匀速直线运动，其距离随时间变化的图象如图乙所示。求：

（1）小车受到的重力是多少？取g =10N/kg （2）小车受到的阻力是多少？ （3）小车运动的速度是多大？

（4）5s 内人对小车做多少的功？推力做功的功率是多大？

答案(1) 200N ；(2) 90N ；(3) 1.2m/s ；(4) 540J ，108W 。 【详解】

(1) 小车受到的重力是

20kg?10N /kg =200N G mg ==；

(2)因为小车在水平地面上做匀速直线运动，因此二力平衡，水平推力F 等于阻力为90N ； (3)由图像可知小车运动的速度是

12m =1.2m /s 10s

s v t =

=； (4) 5s 内人对小车做的功为：

90N?1.2m /s?5s =540J W Fs Fvt === ，

推力做功的功率是

540J ==108W 5s

W P t =

。 答：(1) 小车受到的重力是200N ； (2) 小车受到的阻力是90N ； (3) 小车运动的速度是1.2m/s ；

(4) 5s 内人对小车做的功为540J ，推力做功的功率是108W 。

8．如图所示，在纪念中国抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年大阅兵中，我国展示了国产05式高速两栖突击车，它是当今世界上水上速度最快的中型两栖突击车．该两栖突击车的总质量为2.9×104kg ，发动机的功率为106W ，每条履带与地面接触面积为2m 2，海上最大行驶速度为40km/h ．g 取10N/kg ，求：

（1）突击车静止在水面上时，受到的浮力多大？ （2）突击车停在水平地面上，对地面的压强多大？

（3）突击车在海上以最大速度行驶0.8km ，发动机做功多少？

答案：（1）2.9×105N ；（2）7.25×104Pa ；（3）7.2×107J ． 【详解】

（1）突击车静止在水面上时处于漂浮状态，受到的浮力和自身的重力相等，即浮力是：F 浮=G=mg =2.9×104 kg ×10N/kg=2.9×105 N ；

（2）突击车停在水平地面上，对地面的压力是：F=G =2.9×105 N ，

对地面的压强是：54

2

2.910N 7.25102m 2

Pa F p S ?===?? （3）由s

v t

=

知道，突击车在海上以最大速度行驶0.8km 行驶的时间是：0.8km 40km/h

s v t ===0.02h=72s ，

由W P t

= 知道，发动机做的功是：W=Pt =106 W ×72s=7.2×107

J 。

9．如图所示，重为800N 的物体放在水平地面上，物体的底面积为0.04m 2，搬运工人用重为240N 滑轮组将物体匀速提升，工人所用的拉力F 为400N ，物体在10s 上升了4m 。 求：

（1）未提物体时，物体对水平地面的压强。 （2）滑轮组的机械效率为多少？ （3）拉力F 所做的功的功率为多少W ？ 答案：（1）20000Pa ；（2）66.7%；（3）480 【详解】

（1）未提物体时，物体对水平地面的压力是：F=G =800N ，又因为物体的底面积为0.04m 2，所以，物体对水平地面的压强是：28000.04N m

F p S =

= =20000Pa ； （2）由图知道，n =3，故s =3h =3×4m=12m ，拉力F 所做的功是：W 总=Fs =400N ×12m=4800J ， 克服物体重力做的功是：W 有用=Gh =800N ×4m=3200J ，所以，滑轮组的机械效率是：

3200J

=100%4866.7%00J

W W η=

?=有用总 （3）拉力F 所做的功的功率是：4800J

=10s

480W W P t ==总。

10．已知小汽车的总质量为1300kg ，与地面接触的总面积为0.13m 2

，现该车在200s 内水平匀速直线前进了5000m ，汽车在行驶过程中受到的阻力为车重的0.16倍（g =10N/kg ）求： （1）小车行驶的速度；

（2）小汽车静止时对地面的压强； （3）在此过程中汽车牵引力做功的功率。

答案：（1）25m/s （2）1 105Pa （3）5.2 104

W 【详解】 （1）5000m =25m /s 200s

s v t =

= （2）4

1300kg 10N /kg=1.310N F G mg ===??

452

1.310N

=110Pa 0.13m

F p S ?==? （3）因为匀速行驶

4

0.160.16 1.310N 2080N F F G ==?=??=阻牵 42080N 25m /s=5.210W P Fv ==?? 【点睛】计算功率时注意速度单位必须为m/s 。

11．建筑工人要向楼上运送货物，为了省力，他在一个斜面上安装了一个滑轮组，做成如图1的装置，已知斜面长为6m ，高为3m ，且固定在在水平面上。运送货物时，工人用200N 的力拉绳子，将重为500N 的货物在20s 内沿斜面由底部拉到顶端，求此过程中：

（1）工人拉力的功率； （2）该装置的机械效率；

（3）若不用斜面直接用滑轮组将货物匀速拉起来，如图2，每个滑轮重为20N ，不计绳子与滑轮之间的摩擦，求拉力的大小。

答案：（1）120W ；（2）62.5%；（3）260N 。 【详解】

（1）由图1知，n ＝2，则绳子自由端移动距离：s 绳＝2s 物＝2×6m ＝12m ，工人所做总功：W

总

＝Fs 绳＝200N ×12m ＝2400J ，工人拉力的功率：P ＝

W t

总＝2400J

20s ＝120W ；

（2）有用功：W 有用＝Gh ＝500N ×3m ＝1500J ，该装置的机械效率：η＝W W 有总

×100%＝

1500J

2400J

×100%＝62.5%；

（3）图2中，n ＝2，不用斜面直接用滑轮组将货物匀速拉起来，此时的拉力：F ′＝12

（G +G

动）＝

1

2

×（500N+20N ）＝260N 。

12．如图所示，用滑轮组拉重400N 的物体A 沿水平方向以0.02m/s 的速度匀速运动，滑轮组的机械效率为80%运动中物体A 受到地面的摩擦阻力为200N ，人对地面的压强为2×104Pa ．(不计绳重、滑轮摩擦)，地面上的定滑轮与物体A 相连的绳子沿水平方向，地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上．已知人与地的接触面积为300cm 2．求：

(1)拉力的功率； (2)动滑轮的重力； (3)人的重力．

答案：（1）5W （2）50N （3）725N 【详解】

（1）因为物体A 沿水平方向速度匀速运动，所以二力平衡滑轮组对物体的拉力等于摩擦力，分析图中的装置可知，摩擦阻力由2段绳子承担，且滑轮组的机械效率为80%，则

2f

F

η= ,

200N =125N 220.8f F η==?，绳子自由端移动的速度为

220.02m /s =0.04m /s A v v ==? ，拉力的功率为125N 0.04m /s =5W P Fv ==? ；

（2）F =125N ，则所用的总的拉力为125N ×2=250N ，动滑轮的重G 轮=F 总-f =250N-200N=50N ； （3）人拉绳时对地面的压力F =Ps =20000Pa ×300×10-4m 2=600N ，人的重力G =600N+125N=725N ．

13．如图所示，工人准备用一根最多能承受400N 力的绳子（若超过绳子将断裂）绕成的滑轮组先后打捞水中材料相同、体积不同的实心物体A 和B ．完全露出水面的物体A 被此装置匀速提起时绳子达到最大拉力．已知动滑轮的质量为20kg （绳的质量、绳与滑轮的摩擦、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计，连接动滑轮与物体间的钢绳不会断裂，（g ＝10N/kg ）．求：

（1）物体A 完全露出水面后以0.5m/s 的速度匀速上升时，物体A 的重力和工人拉力的功率分别是多少．

（2）在物体A 浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率为75%，物体A 的密度是多少．

（3）若用该滑轮组打捞体积为50dm 3的物体B 时，物体B 最多露出多少体积时绳子将断裂．

答案：（1）1000N （2）600W （3）2.5×103

kg/m 3

（4）25dm 3

【详解】

（1）．滑轮的重力是：

G 动＝m 动g ＝20kg ×10Nkg ＝200N

由图知道，有三段绳子承担物重，n ＝3，

()()11

400200N 3

A A F N G G G n ==

+=+动 所以，物体A 的重力是：

G A ＝1000N

绳子自由端移动的速度是：v ＝nv '＝3×＝0.5m/s ＝1.5m/s ； 工人拉力的功率是：P ＝Fv ＝400N ×1.5m/s ＝600W ．

（2）．物体A 浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组提起的力是 ：

F '＝

G A ﹣F 浮＝1000N ﹣ρ水gV A ，

滑轮组的机械效率是：

()=W F h W F G h

η'='+有用总动=75%

代入数据解得：

V A ＝4×10﹣2m 3

又因为G A ＝ρA gV A ，所以，

ρA ＝2.5×103kg/m 3

（3）．物体B 的重力是：

G B ＝ρB gV B ＝2.5×103kg/m 3×10N/kg ×50×10﹣3m 3＝1250N

绳子即将断裂时的拉力是：

()

1

=400N 3

B F G F G '=

-+浮动 解得：F '浮＝250N ，

由阿基米德原理知道，此时排开水的体积是：

33

250N =

=1.010kg/m 10N/kg

F V g ρ'??浮排水 ＝2.5×10﹣2m 3＝25dm 3

物体B 最多露出的体积是：V 露＝V B ﹣V 排＝50dm 3﹣25dm 3＝25dm 3． 答：（1）．物体A 的重力是1000N ，工人拉力的功率是600W ． （2）．物体A 的密度是2.5×103kg/m 3． （3）．物体B 最多露出25dm 3

时绳子将断裂．

14．用如图甲所示的滑轮组提升物体M ，已知被提升的物体M 重为760 N ，卷扬机加在绳子自由端的拉力为F ，将物体M 以0.5 m/s 的速度匀速提升到10 m 的高度。拉力做的功W 随时间t 的变化图像如图乙所示，不计绳重和滑轮与轴的摩擦。求：

(1)滑轮组提升重物所做的有用功；

(2)滑轮组提升重物的机械效率；

(3)绳子自由端的拉力的功率；

(4)动滑轮的重力。

答案：(1)7600J；(2)95%；(3)400W；(4)40N

【详解】

(1)滑轮组提升重物所做的有用功

W有用=Gh＝760N×10m＝7600J 滑轮组提升重物所做的有用功是7600J。

(2)重物运动的时间

t=

10m

0.5m/s

s

v

==20s

由图乙可知，此时20s拉力做的总功是8000J，滑轮组提升重物的机械效率

η=

7600J

=

8000J

W

W

有用

总

=95%

滑轮组提升重物的机械效率是95%。

(3)绳自由端拉力的功率

P=

8000J

20s

W

t

=

总=400W

绳自由端拉力的功率是400W。

(4)功率的公式

P=W Fs

t t

==Fv，

由图可知滑轮组的动滑轮绕2段绳，绳自由端的拉力

F=

400W

0.5m/s2

P

v

=

?

=400N

不计绳的重、摩擦力，动滑轮的重力

G动=2F-G=2×400N-760N=40N

动滑轮的重力是40N。

答：(1)滑轮组提升重物所做的有用功是7600J；

(2)滑轮组提升重物的机械效率是95%；

(3)绳子自由端的拉力的功率是400W；

(4)动滑轮的重力是40N。

15．以步代车是一种健康的生活方式。小明步行的速度是1.2 m/s，他根据自己的腿长和步距画出了如图所示的步行示意图，对步行时重心的变化进行了分析：当两脚一前一后着她时重心降低，而单脚着地迈步时重心升高，因此每走一步都要克服重力做功，如果小明的质量为 50 kg，试求（g取 10N/kg）

（1）他每走一步克服重力所做的功；

（2）他走路时克服重力做功的功率；

（3）小明在水平路面上正常行走1h，手机上的运动软件显示他消耗了7.2?105 J的能量，则小明走路时身体克服重力做功的效率是多少？

答案：(1)25J；(2)60W；(3)30%。

【详解】

(1)小明的重力：

G=mg=50kg×10N/kg=500N，

设走一步重心上升的高度为h，则：

(65cm)2-(50cm

2

)2=(65cm-h)2

解得：

h=5cm=0.05m，

走一步克服重力做功：

W=Gh=500N×0.05m=25J；

(2)由v=s

t

得每走一步的时间：

t=

s

v

=

0.5m

1.2m/s

=

5

12

s，

每走一步克服重力做功的功率：

P=W

t

=

25J

5

s

12

=60W；

(3)行走1h克服重力做的功：

W′=Pt′=60W?3600s=2.16?105J；克服重力做功的效率：

η=W

Q

'

?100%=

5

5

2.1610J

7.210J

?

?

?

100%=30%。

答：(1)他每走一步克服重力所做的功为30J；

(2)每走一步克服重力做功的功率为72W；

(3) 小明走路时身体克服重力做功的效率是30%。

16．一辆汽车以72 km/h的速度在一段水平的公路上匀速行驶了 8 km，消耗汽油2 kg。假设汽油机的效率为40%，汽油的热值取4.5×107J/kg，求这段运动过程中：

（1）该汽车发动机做的有用功；

（2）汽车匀速行驶时受到的阻力f；

（3）该汽车发动机的输出功率。

答案：(1)3.6×107J；(2)4500N；(3)90kW。

【详解】

(1)汽油完全燃烧放出的热量：

Q放=mq=2 kg×4.5×107J/kg=9×107J，

由η=W

Q

放得该汽车发动机做的有用功是：

W=ηQ放=40%×9×107J=3.6×107J；

(2)由W=Fs得汽车发动机的牵引力：

F=W

s

=

7

3

3.610J

810m

?

?

=4500N，

汽车受到的阻力：

f=F=4500N；

(3)由v=s

t

得汽车运动的时间：

t=

s

v

=

8km

72km/h

=

1

9

h=400s；

该汽车的输出功率：

P=W

t

=

7

3.610J

400s

?

=9×104W=90kW。

答：(1)该汽车发动机做的有用功为3.6×107J；

(2)汽车受到的阻力为4500N；

(3)该汽车的输出功率为90kW。

17.