中考物理专题力学计算专题

专题九力学计算专题

1．(2017·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 900 N 的建筑材料A在5 s的时间里，匀速竖直上升了1 m，绳自由端匀速竖直向下移动了2 m。在这个过程中，拉力F为500 N，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．(2017·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80 kg，g＝10 N/kg。

(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4 cm，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．(2017·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0.14 m2，对地面的压强为3 000 Pa，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＝10 N/kg)。求：

(1)物体A的质量m A和动滑轮的质量m。

(2)用此滑轮组使物体A以0.2 m/s的速度匀速上升，在5 s的时间内，人拉力做的功是多少？

4．(2017·襄阳中考)质量为60 kg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10 N/kg)

(1)影响滑轮组机械效率的因素之一是__________________。

(2)若工人在1 min内将货物匀速向上提高了6 m，作用在钢绳上的拉力为

400 N，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．(2017·河南中考)如图所示，工人用斜面向上、大小为500 N的推力，将重800 N的货物从A点匀速推至B点；再用100 N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5 s，到达C点。已知AB长3 m，BC长1.2 m，距地面高1.5 m。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？

地面的接触面积为40 cm2。求：

(1)若地面受到的压强为5×104 Pa，则该平衡车对地面的压力

为多少；

(2)若该平衡车20 s内沿水平面匀速行驶100 m，受到的阻力为90 N，则此过

程中克服阻力做功的功率为多少。

7．(2017·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8 cm2，瓶底的面积是28 cm2，瓶重和厚度忽略不计(g取10 N/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．(2017·金华中考)2017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：

(1)上海到广州的空中距离大概是 1 470 km，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954 km/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0.1 m2，则C919对地面的压强约多少？

经逐步进入家庭。某品牌小汽车质量是1 600 kg，车上载

有人和物品质量共为200 kg，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60 kW在市区外水平路

面上做匀速直线运动，运动速度v1＝72 km/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24 kW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10 N/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 ＝900 N×1 m＝900 J ，

W 总＝Fs ＝500 N×2 m＝1 000 J ，

机械效率： η＝W 有W 总＝

900 J

1 000 J

＝90%。

(2)拉力F 的功率：

P ＝W 总t ＝1 000 J 5 s

＝200 W 。

2．解：(1)如图所示

(2)人的重力：

G ＝mg ＝80 kg×10 N/kg＝800 N ；

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 ＝Gl

G l 1＝800 N×1

2

＝400 N 。

(3)人克服自身重力所做的功：

W ＝Gh ＝800 N×0.04 m＝32 J 。

(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 ＝F

S

可得，A 对地面的压力：

F 压＝pS ＝3 000 Pa×0.14 m 2＝420 N ，

因为物体A 在水平地面上，所以物体A 的重力：

G A ＝F 压＝420 N ，

物体A 的质量：

m A ＝G A g ＝420 N 10 N/kg

＝42 kg ；

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＝W 有W 总＝Gh （G ＋G 轮）h ＝G G ＋G 轮＝420 N 420 N ＋G 轮

＝84%，

解得G 轮＝80 N ，动滑轮的质量：

m ＝G 轮g ＝80 N 10 N/kg

＝8 kg 。

(2)用此滑轮组使物体A 以0.2 m/s 的速度匀速上升5 s ，则物体A 上升的高度：

h ＝vt ＝0.2 m/s×5 s＝1 m ，

由图可知n ＝2，则拉力端移动距离：

s ＝2h ＝2×1 m＝2 m ，

不计绳重和摩擦，则绳端的拉力：

F ＝12×(

G A ＋G 轮)＝1

2×(420 N＋80 N)＝250 N ， 人拉力做的功：

W 总＝Fs ＝250 N×2 m＝500 J 。

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 ＝3×6 m＝18 m ，

拉力做的功：

W ＝Fs ＝400 N×18 m＝7 200 J ，

P ＝W t ＝7 200 J 60 s

＝120 W 。 (3)由图乙可知，物重G ＝300 N 时，滑轮组的机械效率η＝60%，滑轮组的机械效率：

η＝W 有W 总＝Gh （G ＋G 动）h ＝G G ＋G 动＝300 N 300 N ＋G 动

＝60%，

解得G 动＝200 N 。

(4)已知工人的质量为60 kg ，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 ＝60 kg×10 N/kg＝600 N ，

由F ＝1

n

(G ＋G 动)可得，提升的最大物重：

G 大＝nF 大－G 动＝3×600 N－200 N ＝1 600 N ，

则滑轮组的最大机械效率：

η大＝G 大

G 大＋G 动＝ 1 600 N

1 600 N ＋200 N ≈88.9%。

5．解：(1)省力

(2)货物在水平面上运动的距离为s ＝1.2 m ，所用时间为t ＝5 s ； 在水平面上运动的速度：

v ＝s t ＝1.2 m 5 s

＝0.24 m/s 。 (3)水平推力做功的功率：

P ＝Fv ＝100 N×0.24 m/s＝24 W 。

(4)在斜面上推力做的功：

W 总＝F ′s ＝500 N×3 m＝1 500 J ，

W 有＝Gh ＝800 N×1.5 m＝1 200 J ，

则斜面的机械效率：

η＝W 有W 总＝1 200 J 1 500 J

＝80%。

6．解：(1)根据公式p ＝F

S 可知，对地面的压力：

F ＝pS ＝5×104 Pa×0.004 m 2＝200 N 。

(2)克服阻力所做的功：

W ＝fs ＝90 N×100 m＝9 000 J ；

克服阻力做功的功率：

P ＝W t ＝9 000 J 20 s

＝450 W 。 7．解：(1)倒立放置时瓶盖所受水的压强：

p ＝ρgh 倒立＝1.0×103 kg/m 3×10 N/kg×0.13 m＝1 300 Pa ， 由p ＝F

S 可得，倒立放置时瓶盖所受水的压力：

F ＝pS 瓶盖＝1 300 Pa×8×10－4 m 2＝1.04 N 。

(2)由图可知，矿泉水瓶内水的体积：

V ＝S 瓶底h 正立＝28 cm 2×10 cm＝280 cm 3， 由ρ＝m

V

可得，水的质量：

m 水＝ρV ＝1.0 g/cm 3×280 cm 3＝280 g ＝0.28 kg ，

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 ＝0.28 kg×10 N/kg＝2.8 N ，

倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压强：

p ′＝F ′S 瓶盖＝ 2.8 N 8×10－4 m 2

＝3 500 Pa 。

8．解：(1)已知上海到广州的空中距离s ＝1 470 km ，最大巡航速度v 最大

＝980

km/h ，

由v ＝s

t 可得，从上海到广州大约需要时间：

t ＝s v 最大＝1 470 km 980 km/h

＝1.5 h 。 (2)v ＝954 km/h ＝954×1

3.6 m/s ＝265 m/s ，

发动机的总输出功率：

P ＝W t ＝Fs

t

＝Fv ＝2×105 N×265 m/s＝5.3×107 W 。 (3)C919对地面的压力：

F ＝

G ＝mg ＝77.3×103 kg×10 N/kg＝7.73×105 N ，

对地面的压强：

p ＝F S ＝7.73×105 N 0.1 m

2

＝7.73×106 Pa 。 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 ＝(1 600 kg ＋200 kg)×10 N/kg＝1.8×104 N ，

对水平路面的压强：

p ＝F S ＝1.8×104 N 2.0×10－2 m

2＝9×105

Pa 。 (2)由P ＝W t ＝Fs

t ＝Fv 可知，当汽车以v 1速度匀速行驶时，汽车受到的牵引力：

F 1＝P 1v 1＝6×104 W 72×

1

3.6

m/s

＝3 000 N ，

因为汽车做匀速直线运动，所以汽车受到的阻力：

F 阻＝F 1＝3 000 N 。

(3)当汽车以v 2速度匀速行驶时，汽车受到的牵引力F 2＝F 阻＝3 000 N ，

由P ＝W t ＝Fs

t ＝Fv 可知，t 2时间后汽车运动的速度：

v 2＝P 2F 2＝24×103 W 3 000 N

＝8 m/s 。