中考物理--力学综合计算题专练 含答案

这是一份中考物理--力学综合计算题专练 含答案，共33页。试卷主要包含了浮力类，简单运动类，简单机械类，力热等内容，欢迎下载使用。

1. （陕师大附中七模）2019年4月 9日，正在执行中国大洋52航次任务的“大洋一号”船上，由中国自主研发的 6 000米勘查取样型无人遥控潜水器（ROV）“海龙Ⅲ”在西南印度洋洋中脊龙旂热液口成功完成本站下潜任务．“海龙Ⅲ”潜水器在空气中的质量为3.25 吨．（ρ水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg）
（1）“海龙Ⅲ”潜水器是靠________________实现上浮与下沉的．“海龙Ⅲ”潜水器在水下下潜过程中，所受的浮力________（选填“变大”“变小”或“不变”）．
（2）达到6 000米深潜时，“海龙Ⅲ”潜水器所受海水的压强为多大？在该深度处表面积为0.025 m2 的一扇窗上所受的平均压力为多少？
（3）将“海龙Ⅲ”潜水器从水中捞出过程中，起吊器提供的最小拉力是2.75×104 N，则“海龙Ⅲ”潜水器的体积为多大？
第1题图
2. （西安高新一中四模）森林火灾是一种破坏性大、处置救助较为困难的自然灾害．AG600是我国研发的最大一款水陆两栖飞机，满足我国森林灭火和水上救援的迫切需要．AG600空载质量为41.5 t，最大起飞质量为53.5 t，匀速飞行时最大巡航速度为500 km/h.（g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3）
（1）AG600汲水后与空载相比，静止在水平跑道时对跑道的压强将______________．
（2）当该飞机以最大起飞质量浮在水面时，排开水的体积是多少m3?
（3）在某次水面滑行测试中，蓄有8.5 t水的AG600以36 km/h的速度匀速直线滑行1分钟，若滑行过程中所受阻力为总重的0.5倍，则该飞机的牵引力做了多少功？飞机的功率为多少？
3. （西工大附中五模）物理兴趣小组同学对物体的浮沉条件进行研究，在一个质量为400 g，底面积为200 cm2的圆柱形薄壁玻璃容器底部，放一个边长为10 cm的正方体物块，然后逐渐向容器中倒水（始终未溢出）．通过测量容器中水的深度h，分别计算出该物块所受到的浮力F浮，并绘制了如图所示的图像．请你解答下列问题．（g取10 N/kg）
（1）分析图像可知，水的深度由0逐渐增加到8 cm的过程中，物块受到的浮力越来越________，继续往容器中倒水，随着水的深度增加，水对容器底部的压强________．当水深增至8 cm后，物块处于________（选填“漂浮”“悬浮”或“下沉”）状态．
（2）物块的密度是多少？
（3）若容器中水的重力为20 N，此时容器对水平桌面的压强是多少？
第3题图
4. （陕西黑白卷）小明学了浮力的知识后，想制造一台浮力秤，他将一段密度为0.5×103 kg/m3、横截面积为0.01 m2、长度为50 cm的粗细均匀的木料进行不吸水处理后，上部装上轻质秤盘，再将其竖立水中，如图所示．（ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg）
（1）空载时浮力秤所受的浮力是多少牛？
（2）浮力秤的0刻度线的位置距木料下表面多少厘米？
（3）将物体A放在秤盘上，液面稳定后距离木料下表面30 cm，A的质量为多少克？
（4）此浮力秤的最大测量值是多少？为了使其量程更大，可以将此浮力秤放入密度________（选填“更大”或“更小”）的液体中．
第4题图
5. （陕西定心卷）如图甲所示，某工程队在一次施工作业中，以恒定速度沿竖直方向将圆柱形工件从深水中吊起至距水面某一高度，工件从刚接触水面到完全脱离水面用时5 s，绳子作用在工件上端的拉力F随工件上升高度h变化的图像如图乙所示，不计水的阻力．（ρ水＝1.0×103 kg/m3 ，g取10 N/kg）
第5题图
（1）由图乙可知，刚开始拉动时工件上表面所受到水的压强为________Pa.
（2）工件完全浸没在水中时所受浮力是多大？
（3）工件完全浸没在水中时，拉力做功的功率是多少？
（4）若将该工件置于水平面上，其对水平面的压强是多少？
6. （淄博）2019年4月23日，在庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动中，055大型驱逐舰接受检阅，向世界展示了我国大型驱逐舰的发展规模和强大实力．驱逐舰长174 m，宽23 m，吃水深度8 m，满载排水量12 300 t，最大航速32节（1节＝0.5 m/s，海水密度为1.03×103 kg/m3，g取10 N/kg）．求：
（1）驱逐舰行驶到某海域时，舰底受到的海水压强为7.21×104 Pa，此时舰底所处的深度；
（2）驱逐舰满载时受到的浮力；
（3）驱逐舰满载时，以最大航速匀速直线航行，若所受海水阻力是其总重的0.1倍，它的动力功率．
7. （云南省卷）某水底打捞作业中，需将一长方体石柱从水底匀速打捞出水．如图所示是吊车钢丝绳拉力F随石柱下表面距水底深度h变化的图像．（水的阻力忽略不计，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg）求：
（1）石柱浸没在水中受到的浮力；
（2）石柱未露出水面前，在水中上升2 m钢丝绳拉力所做的功；
（3）在水底时石柱上表面受到的水的压强．
第7题图
8. （潍坊）中国研制的“鲲龙”AG600是目前世界上最大的水陆两栖飞机，可用于森林灭火、水上救援等，其有关参数如表所示．在某次测试中，飞机在水面以12 m/s的速度沿直线匀速行驶，水平动力的功率为2.4×106 W．水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg.求：

第8题图
（1）飞机以最大巡航速度飞行4 000 km所用的时间；
（2）飞机在水面匀速行驶时，水平动力的大小；
（3）飞机关闭动力系统静止在水面上，达最大起飞质量时排开水的体积．
9. （永州改编）伟大的中华民族正在走向复兴，人民海军走向深蓝.2019年4月23日，为庆祝中国人民海军成立七十周年，中国完全自主研制的055大型驱逐舰首次在山东青岛公开亮相．该舰是中国第一款排水量超过万吨的主力驱逐舰，舰长183 m、宽23 m，满载时吃水深度为8 m，排水量可达12 500 t．（g取10 N/kg，海水密度取ρ海水＝1.0×103 kg/m3）
（1）055驱逐舰在海上出任务时，与陆地指挥部通过________进行信息的传递．
（2）求055驱逐舰满载时所受的浮力．
（3）若一架总质量为13 t的直升机为了执行侦察任务飞离驱逐舰，求055驱逐舰浸在水里的体积减少了多少．
第9题图
二、简单运动类
10. （绍兴）如图是浙江大学机器人研究团队研发的名为“绝影” 的四足机器狗，它能稳健地爬陡坡．它的出现，让我国四足机器人技术达到国际一流水平．机器狗质量为70千克，每只脚与地面接触面积为50平方厘米．
（1）以行走的机器狗为参照物，旁边的台阶是________（选填“静止”或“运动”）的．
（2）机器狗行走时（两脚着地），它对地面的压强为多少帕？
（3）机器狗爬上3米高的陡坡时，克服自身重力做功为多少焦？
第10题图
11. （陕西黑白卷）如图所示，西安市轨道交通中的一条骨干线路——地铁4号线已于2018年12月26日开通运营，从北客站站至航天新城站全长35.2公里，共设29座车站，地铁空载时总质量约为180 吨，设计最高速度为80 km/h. （g取10 N/kg）
（1）地铁高速行驶时易吸附空气中的灰尘是因为车身与空气摩擦后________．
（2）若车轮与轨道的总接触面积为0.9 m2，地铁静止在平直轨道上时对轨道的压强是多少？
（3）如果地铁运行时受到的阻力为车重的0.04倍，以最高速度空载匀速运行全程时牵引力的功率和所做的功是多少？
第11题图
12. （遵义改编）如图甲所示为一辆洒水车，未装水时其质量为4 t．（ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg）
第12题图
（1）洒水车的方向盘相当于________杠杆，当洒水车洒水时，其惯性________（选填“增大”“减小”或“不变”）．
（2）洒水车储水箱装满水后，水箱内距水面0.4 m深处，水产生的压强多大？
（3）洒水车空车行驶时，某段时间内的s－t图像如图乙所示，这段时间内其所受阻力为800 N，则这段时间内洒水车牵引力的功率多大？
13. （陕西逆袭卷）如图所示为直－9型舰载直升机．该直升机有效载荷1 863 kg，最大起飞质量3 850 kg，最大续航时间5 h，下表是直升机航行时所受阻力的大小与速度的关系．（g取10 N/kg）求：
第13题图
（1）直升机上升时机翼上方的压强________机翼下方的压强．
（2）直升机以最大起飞质量水平匀速飞行时的升力．
（3）该直升机3 min竖直上升至756 m高空的平均速度.
（4）当直升机以80 m/s的速度水平匀速巡航时，发动机的输出功率.
14. （甘肃省卷）“节能减排，低碳生活”旨在倡导节约能源和减少二氧化碳排放．李明同学坚持骑自行车上下学，他的质量为50 kg，所骑自行车质量为15 kg.（g取10 N/kg）求：
（1）若他在平直公路上5 min内匀速行驶了1 500 m，则这段时间他骑行的速度是多大？
（2）若他骑行时的牵引力恒为60 N，则他骑行这5 min 内克服阻力做了多少功？
（3）若他骑行时自行车两轮与地面总的接触面积为25 cm2，则他骑行时自行车对地面的压强为多少？
15. （陕西黑马卷）如图所示为我国生产的一款高性能7座纯电动SUV，部分参数如下表所示（g取10 N/kg）：
（1）汽车在水平地面高速行驶时对地面的压力________（选填“大于”“小于”或“等于”）重力．
（2）如果司机和乘客的平均质量为50 kg，该汽车满载静止在水平地面上时对地面的压强是多少？
（3）如果该汽车满载时在水平路面匀速行驶，受到的阻力为人和车总重的0.03倍，它在水平路面上以最大车速匀速行驶时牵引力的功率是多少？
第15题图
三、简单机械类
16. （西安高新一中七模）如图甲所示是箱式电梯的工作原理图．若轿厢和动滑轮的总质量为200 kg，某次电梯运送一质量为330 kg的货物上楼，轿厢上升高度h与时间t的关系如图乙所示，电动机输出拉力的功率P拉与时间t的关系如图丙所示（g取10 N/kg，不计绳重和摩擦），解答下列问题：
第16题图
（1）电梯在这次上升中的平均速度为________m/s，匀速上升时，货物对电梯的压力为________N.
（2）4～16 s内，电动机施加在钢丝绳上的拉力为多少牛？
（3）4～16 s内，电动机运送货物的机械效率为多少？
17. （西交大附中二模）在某厂房建设中，需要利用牵引机把重为 1×105 N 的材料沿与水平地面成 30°角的斜坡以1 m/s 的速度匀速从底部拉上坡顶．如图所示，已知斜坡长度为 15 m，牵引机的牵引功率为6×104 W.
（1）斜面是一种________（选填“省力”“省距离”或“省功”）的简单机械．
（2）牵引机把材料从斜面底拉到斜面顶的时间是多少？
（3）牵引机把材料拉上斜面顶的过程中的机械效率是多少？（计算结果精确到 0.1%）
（4）斜面对物体的摩擦力是多少？
第17题图
18. （天水）在修建天水市体育中心的施工过程中，起重机在4 s内将质量为5×103 kg的钢材沿竖直方向匀速提升了2 m，而它的电动机做的功是2×105 J（g取10 N/kg）．求：
（1）钢材上升过程中的速度．
（2）起重机对钢材所做的有用功．
（3）起重机的机械效率．
19. （无锡）在更换家用轿车的轮胎时，剪式千斤顶是一种常用工具，图甲是某型号剪式千斤顶的结构示意图．使用时，将底部支撑台置于水平地面，保持千斤顶竖直，将顶升置于汽车车身下，用手摇动扳手使扳手绕O点不断旋转，带动丝杆转动，通过丝杆水平拉动左端铰链，使支架向内收缩，顶升升高，从而将汽车车身顶起．丝杆上刻有梯形扣，图乙是梯形扣的实物图．
第19题图
（1）该型号的剪式千斤顶是由一些简单机械组合而成的．在顶起车身的过程中，丝杆上的梯形扣属于下列哪一种简单机械？________．
A. 滑轮 B. 滑轮组
C. 杠杆 D. 斜面
（2）现使用该剪式千斤顶更换轮胎，顶起汽车车身后，若顶升受到车身竖直向下的压力大小始终为10 000 N，且等于顶升对车身的支持力，千斤顶自身重量忽略不计．
①若底部支撑台与地面接触面积为0.04 m2，顶起汽车车身后手不再用力，则千斤顶对地面产生的压强是多大？
②顶起汽车车身后，为了方便更换轮胎，需要继续摇动扳手，使顶升继续升高一段距离．若人揺动扳手使顶升在1 min内升高12 cm，用千斤顶顶起车身时的机械效率为80%，则人做功的功率是多大？
20. （陕西黑马卷）如图是提升货物的某升降机示意图．货厢内所装货物的重力是6 000 N，货厢的重力是2 000 N，若不计钢丝绳和动滑轮的重力，不计摩擦．求：
（1）若升降机在30 s内将货厢和货物匀速提升6 m，则钢丝绳自由端拉力的功率是多少？
（2）在（1）的情景中，若电动机的功率为2 kW，则该装置的效率为多少？
（3）若用此装置提升的货物质量变大时，它的机械效率将__________（选填“变大”“变小”或“不变”）．
第20题图
21. 某楼房修缮时使用如图所示的提升装置将物体A运送到施工楼层，A与地面的接触面积为0.14 m2，将物体A放置在水平地面静止时，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取10 N/kg）．
（1）该提升装置中定滑轮的作用是________________．
（2）物体A的质量mA是多少？动滑轮的重为多少？
（3）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，拉力做的功是多少？
第21题图
22. （常德）如图甲所示，柳叶湖大桥让常德市区交通变得便捷的同时也成为了一道亮丽的风景．小洋暑假里在常德欢乐水世界游玩后乘小汽车返回市区，需要从平直的道路驶上柳叶湖大桥．已知小汽车（含乘客）总质量为2.5×103 kg，以18 m/s的速度在大桥的引桥上匀速行驶，如图乙所示，此过程中小汽车的功率为36 kW，可以将引桥近似看成一个倾角较小的斜面，此斜面的长度为400 m，高度为12 m.
（1）如果小汽车与地面的总接触面积为0.05 m2，它静止在水平路面上对地面的压强为多大？
（2）大桥引桥的机械效率为多大？
（3）小汽车在引桥上行驶时所受路面的摩擦力（空气阻力忽略不计）为多大？
第22题图
23. 炼油厂工人将油桶装到卡车上，需要用木板搭建一个斜面．卡车车厢底部离地1.2 m，所用木板长6 m，工人沿着斜面用700 N的力将油桶推上车，用时1 min，若该斜面的机械效率为40%.求：
（1）工人推油桶所做的功是多少？
（2）工人做功的功率是多少？
（3）油桶的质量是多少？（g取10 N/kg）
24. （沈阳）如图所示，电动起重机是通过电动机拉动绳子b带动滑轮组工作的装置（滑轮组的连接方式未画出）．质量为360 kg的货箱放在水平地面上，与地面的接触面积是0.25 m2.求：
（1）当绳子a对货箱的拉力Fa为600 N时，货箱未离开地面，此时货箱对地面的压强是多大？（g取10 N/kg）
（2）在匀速拉起货箱的过程中，电动机把绳子b匀速收起了12 m，绳子b的拉力Fb做了2.4×104 J的功，拉力Fb是多大？
（3）在上述匀速拉起货箱的过程中，使用滑轮组所做的额外功是9.6×103 J，滑轮组的机械效率是多大？
第24题图
25. 某服务区水泵房每天需要将重为3×106 N的水送到36 m高的蓄水池里．若用额定功率为10 kW的电动机带动一台水泵正常工作5 h来完成蓄水工作．问：
（1）电动机的工作原理是____________________________________．
（2）水泵对这些水做了多少功？
（3）此过程中水泵的效率为多少？
四、力热、力电综合题
26. （陕师大附中五模）如图是一种手扶式滚刷扫雪机．它能轻巧灵活地清扫道路上的积雪，其部分技术参数如下表．（g取10 N/kg）
（1）扫雪机静止在水平地面上，它与地面接触的总面积为400 cm2，求其对地面的压强．

第26题图
（2）扫雪机不扫雪时，在道路上以最大速度匀速直线行驶，求其所受阻力．
（3）扫雪机以最大行驶速度扫雪900 m，消耗燃油0.3 kg，求扫雪机的效率．（燃油热值取q＝4.0×107 J/kg）
27. （河南改编）我国今年4月15日起，正式实施电动自行车新国标．李强购置了一辆符合新国标的电动车，其整车质量为50 kg，最高速度为25 km/h.g取10 N/kg.试问：
（1）对蓄电池充电时，电能转化为________能；行驶时，电动机提供动力，其工作原理是______________．
（2）对蓄电池的电全部耗完后，若充电功率为100 W，充满电需要5 h，不计能量损失，则充满电后蓄电池储存的电能为多少？
（3）蓄电池充满电后，其储存电能的75%用于车克服阻力做功，当质量为70 kg的李强在水平路面上骑着电动车，以最高速度匀速行驶时，所受阻力为总重的eq \f(1,40)，则车最多能行驶多少小时？
28. （青海省卷）一辆以天然气为燃料的公交汽车质量为16 000 kg，轮胎与地面的总接触面积为400 cm2.某次行驶过程中，搭载的人员及物品共2 000 kg，所受阻力为车总重的0.01倍，40 s内匀速直线行驶了400 m，共消耗天然气0.025 kg（天然气完全燃烧，其热值为6.4×107 J/kg）．针对此次行驶过程，求：
（1）汽车对地面的压强；（g取10 N/kg）
（2）汽车的功率；
（3）汽车发动机的效率．
29. （葫芦岛）如图是一辆质量为11 t的流动式混凝土搅拌车，当装有5 t的混凝土时，轮胎与地面接触的总面积为0.8 m2.车以72 km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，发动机的输出功率为128 kW.（g取10 N/kg，燃油的热值取q＝4×107 J/kg）求：
（1）装有5 t混凝土的搅拌车静止在水平地面上，对地面的压强．
（2）搅拌车以72 km/h的速度匀速直线行驶时，受到地面的阻力（拌筒旋转功率忽略不计）．
（3）搅拌车行驶时发动机的效率为40%，以72 km/h的速度匀速行驶10 km，需要消耗多少千克燃油？
第29题图
30. （西交大附中9模）中国辽宁号航空母舰是中国人民解放军海军的第一艘航空母舰．辽宁号航空母舰各项参数如表（海水密度取1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg），求：
（1）如果辽宁号航空母舰从中国黄海驶到南海（航母在行驶过程中的质量变化忽略不计），黄海海水密度大于南海，航母所受的浮力F随航母吃水的深度h的变化量的关系如下图所示，其中正确的是（ ）
（2）辽宁号航空母舰的满载时排开海水的体积是多少？
（3）如果航母总功率全部用来提供它向前的牵引力，当航母以最高航速54 km/h航行时，它产生的牵引力是多少？若在这种状态下匀速航行1 000 km，至少需要燃烧103 t的重油，则航母发动机的效率为多少？（重油的热值为4.0×107 J/kg）
第30题图
31. （西安高新一中6模）如图甲是中国自主研制的一款单轨列车，其亮点是安装有高压细水雾灭火系统和制动发电装置．当列车在平直轨道上制动减速时，所减小机械能的36%转化为电能，如图乙是机械能的变化量ΔW与速度变化量Δv的关系图像．
（1）由图像可知，速度的变化量越大，获得的电能越________．
（2）当高压细水雾系统中的水枪工作时，若喷孔的总面积S＝5×10－5 m2，水对喷孔的压强p＝1.0×107 Pa，水对喷孔压力为多少牛？若水枪的喷水功率为5 000 W，则喷出水雾的速度为多少米/秒？（不计大气压强）
（3）若列车开始减速，转化的电能可供总功率为1 000 W的照明灯正常发光1 h，则列车的速度将会减小多少米/秒？

甲 乙
第31题图
参考答案
一、力学综合题
1. （1）改变自身的重力 不变
解：（2）当潜水器下潜到6 000 m深处时，承受海水的压强p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×6 000 m＝6×107 Pa
由p＝eq \f(F,S)得，面积为0.025 m2的窗上承受海水的压力F＝pS＝6×107 Pa×0.025 m2＝1.5×106 N
（3）潜水器的重量为G＝mg＝3.25×1 000 kg×10 N/kg＝3.25×104 N
潜水器受到的最大浮力F浮＝G－F拉＝3.25×104 N－2.75×104 N＝5×103 N
由F浮＝ρ液gV排可知，潜水器的体积为：V潜水器＝V排＝eq \f(F浮,ρ水g)＝eq \f(5×103 N,1.0×103 kg/m3×10 N/kg)＝0.5 m3
2. （1）增大
解：（2）飞机漂浮在水面上受到的浮力等于飞机的总重力，即F浮＝G飞机＝G排
故飞机排开水的质量等于其最大起飞质量，由ρ＝eq \f(m,V)可知排开水的体积V＝eq \f(m,ρ水)＝eq \f(53.5×103 kg,1.0×103 kg/m3)＝53.5 m3
（3）飞机的总重力G＝m总g＝（41.5＋8.5）×103 kg×10 N/kg＝5×105 N
飞机匀速飞行时，牵引力大小等于阻力F＝f＝0.5G＝0.5×5×105 N＝2.5×105 N
飞机飞行的速度v＝36 km/h＝10 m/s
由P＝eq \f(W,t)＝eq \f(Fs,t)＝Fv知，飞机的功率P＝Fv＝2.5×105 N×10 m/s＝2.5×106 W
牵引力做的功W＝Pt＝2.5×106 W×1×60 s＝1.5×108 J
3. （1）大 增大 漂浮
解：（2）由图像可知，G＝F浮＝8 N
物块的体积V＝10 cm×10 cm×10 cm＝1×10－3 m3
物块的密度ρ＝eq \f(m,V)＝eq \f(G,gV)＝eq \f(8 N,10 N/kg×1×10－3 m3)＝0.8×103 kg/m3
（3）容器对水平桌面的压力F＝G水＋G＋G容器＝20 N＋8 N＋0.4 kg×10 N/kg＝32 N
容器对水平桌面的压强p＝eq \f(F,S)＝eq \f(32 N,200×10－4 m2)＝1 600 Pa
4. 解：（1）轻质秤盘说明秤盘的质量不计，空载时浮力秤的质量m＝ρ木V＝ρ木Sh＝0.5×103 kg/m3×0.01 m2×0.5 m＝2.5 kg
浮力秤漂浮，浮力等于重力，即F浮＝G＝mg＝2.5 kg×10 N/kg＝25 N
（2）由F浮＝ρ水gV排可知，空载时排开水的体积
V排＝eq \f(F浮,ρ水g)＝eq \f(25 N,1.0×103 kg/m3×10 N/kg)＝2.5×10－3 m3
0刻度线的位置即空载时液面的位置距离木料下表面的距离h0＝eq \f(V排,S)＝eq \f(2.5×10－3 m3,0.01 m2)＝0.25 m＝25 cm
（3）将物体A放在秤盘上时，木料排开水的体积为V排′＝Sh′＝0.01 m2×0.3 m＝0.003 m3
此时浮力秤所受到的浮力F浮′＝ρ水V排′g＝1.0×103 kg/m3×0.003 m3×10 N/kg＝30 N
物体A的质量mA＝eq \f(GA,g)＝eq \f(F浮′－G,g)＝eq \f(30 N－25 N,10 N/kg)＝0.5 kg＝500 g
（4）木料刚好浸没时受到的浮力最大，测量的质量最大，此时F浮max＝ρ水Vg＝ρ水Shg＝1.0×103 kg/m3×0.01 m2×0.5 m×10 N/kg＝50 N
F测max＝F浮max－G＝50 N－25 N＝25 N
更大
5. （1） 1×105
其受到水的压强p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10 m＝1×105 Pa.
解：（2）由图乙可知，当工件完全浸没在水中时，绳子作用在工件上端的拉力F拉＝4×104 N
当工件完全离开水面时所受的拉力
F拉′＝G＝5×104 N
所以，工件完全浸没在水中时所受的浮力
F浮＝G－F拉＝5×104 N－4×104 N＝1×104 N
（3）由题意可知，工件的恒定速度为
v＝eq \f(s,t)＝eq \f(12 m－10 m,5 s)＝0.4 m/s
完全浸没在水中时绳子作用在工件上端的拉力为F拉＝4×104 N
则拉力的功率为
P＝eq \f(W,t)＝eq \f(Fs,t)＝F拉v＝4×104 N×0.4 m/s＝1.6×104 W
（4）当工件完全浸没时，由F浮＝ρ水gV排可知
V物＝V排＝eq \f(F浮,ρ水g)＝eq \f(1×104 N,1.0×103 kg/m3×10 N/kg)＝1 m3
由图乙可知，工件的高度h物＝12 m－10 m＝2 m
工件的底面积为S物＝eq \f(V物,h物)＝eq \f(1 m3,2 m)＝0.5 m2
工件对水平面的压强p＝eq \f(F,S)＝eq \f(G,S物)＝eq \f(5×104 N,0.5 m2)＝1×105 Pa
6. 解：（1）由p＝ρ海水gh得，舰底所处的深度：
h＝eq \f(p,ρ海水g)＝eq \f(7.21×104 Pa,1.03×103 kg/m3×10 N/kg)＝7 m
（2）满载时，驱逐舰受到浮力：
F浮＝G排＝m排g＝12 300×103 kg×10 N/kg＝1.23×108 N
（3）由驱逐舰漂浮得，G＝F浮＝1.23×108 N
受到海水的阻力为： f＝0.1G＝0.1×1.23×108 N＝1.23×107 N
由于驱逐舰做匀速直线运动，故动力为：F＝f＝1.23×107 N
驱逐舰的速度为：v＝32×0.5 m/s＝16 m/s
驱逐舰动力功率：P＝eq \f(W,t)＝eq \f(Fs,t)＝Fv＝1.23×107 N×16 m/s＝1.968×108 W
7. 解：（1）由图可知，当石柱浸没时拉力F＝7 500 N，当石柱离开水后，重力G＝12 500 N
所以石柱浸没在水中受到的浮力
F浮＝G－F＝12 500 N－7 500 N＝5 000 N
（2）石柱未露出水面前，钢丝绳的拉力F＝7 500 N
所以在水中上升2 m拉力所做的功W＝Fs＝7 500 N×2 m＝1.5×104 J
（3）在水底时石柱上表面距水面的深度为h＝3 m
故在水底时石柱上表面受到水的压强
p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3 m＝3×104 Pa
8. 解：（1）t＝eq \f(s,v)＝eq \f(4 000 km,500 km/h)＝8 h
（2）由P＝eq \f(W,t)＝eq \f(Fs,t)＝Fv得
水平动力F＝eq \f(P,v′)＝eq \f(2.4×106 W,12 m/s)＝2×105 N
（3）最大起飞质量m＝53.5 t＝5.35×104 kg
飞机所受浮力
F浮＝G＝mg＝5.35×104 kg×10 N/kg＝5.35×105 N
由F浮＝ρ水gV排得，排开水的体积
V排＝eq \f(F浮,ρ水g)＝eq \f(5.35×105 N,1.0×103 kg/m3×10 N/kg)＝53.5 m3
9. （1）电磁波
解：（2）055驱逐舰满载时所受的浮力F浮＝G排＝m排g＝12 500×103 kg×10 N/kg＝1.25×108 N
（3）直升飞机飞离驱逐舰，055驱逐舰所受的浮力减少了F浮′＝G机＝m机g＝13×103 kg×10 N/kg＝1.3×105 N
由阿基米德原理F浮＝ρgV排可知，055驱逐舰浸在水中的体积减小了ΔV排＝eq \f(F浮′,ρ海水g)＝eq \f(1.3×105 N,1.0 × 103 kg/m3×10 N/kg)＝13 m3
10. （1）运动
解：（2）机器狗对地面的压力
F＝G＝mg＝70 kg×10 N/kg＝700 N
两足着地时机器狗与地面的接触面积
S＝2×50 cm2＝0.01 m2
它对地面的压强p＝eq \f(F,S)＝eq \f(700 N,0.01 m2)＝7×104 Pa
（3）机器狗爬上3米高的陡坡时克服自身重力做功
W＝Gh＝700 N×3 m＝2 100 J
11. （1）带电（或带了电荷）
解：（2）地铁受到的重力
G＝mg＝180×1 000 kg×10 N/kg＝1.8×106 N
地铁对轨道的压强
p＝eq \f(F压,S)＝eq \f(G,S)＝eq \f(1.8×106 N,0.9 m2)＝2×106 Pa
（3）列车运行时受到的阻力
f＝0.04G＝0.04×1.8×106 N＝7.2×104 N
因地铁匀速行驶时，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以地铁的牵引力F＝f＝7.2×104 N
则地铁以最高速度空载匀速运行时牵引力的功率
P＝eq \f(W,t)＝eq \f(Fs,t)＝Fv＝7.2×104 N×eq \f(80,3.6) m/s＝1.6×106 W
地铁的牵引力做的功
W＝Fs＝7.2×104 N×35.2×103 m＝2.534 4×109 J
12. （1）省力 减小
解：（2）水产生的压强p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.4 m＝4.0×103 Pa
（3）由图乙可知，这段时间洒水车做匀速直线运动，故F＝f，路程s＝100 m，时间t＝10 s，则速度v＝eq \f(s,t)＝eq \f(100 m,10 s)＝10 m/s
牵引力的功率P＝eq \f(W,t)＝eq \f(Fs,t)＝Fv＝fv＝800 N×10 m/s＝8 000 W
13. （1）小于
解：（2）直升机以最大起飞质量水平匀速飞行时，竖直方向受到的重力与升力是一对平衡力
升力F＝G＝mg＝3 850 kg×10 N/kg＝3.85×104 N
（3）直升机竖直上升的平均速度
v＝eq \f(s,t)＝eq \f(756 m,3×60 s)＝4.2 m/s
（4）由表可知，直升机以80 m/s的速度水平匀速巡航时所受的阻力为1 600 N，此时牵引力等于阻力，即F牵＝f＝1 600 N
故直升机发动机的输出功率
P＝eq \f(W,t)＝eq \f(F牵s,t)＝F牵v′＝1 600 N×80 m/s＝1.28×105 W
14. 解：（1）骑行的速度为：v＝eq \f(s,t)＝eq \f(1 500 m,5×60 s)＝5 m/s
（2）因自行车在平直公路上匀速行驶，所以自行车受到的阻力为f＝F牵＝60 N
李明克服阻力所做的功：W＝fs＝60 N×1 500 m＝9×104 J
（3）骑自行车行驶时对地面的压力：F＝G＝（m1＋m2）g＝（15 kg＋50 kg）×10 N/kg＝650 N
自行车与地面总的接触面积：S＝25 cm2＝2.5×10－3 m2
李明骑自行车行驶时对地面的压强：p＝eq \f(F,S)＝eq \f(650 N,2.5×10－3 m2)＝2.6×105 Pa
15. （1）小于
解：（2）满载时车和人的总重：
G总＝（m车＋m人）g＝（2 460 kg＋7×50 kg）×10 N/kg＝2.81×104 N
满载静止时车对水平地面的压力：
F＝G总＝2.81×104 N
满载静止时车对水平地面的压强：p＝eq \f(F,S)＝eq \f(2.81×104 N,0.1 m2)＝2.81×105 Pa
（3）因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，所以车的牵引力：
F′＝f＝0.03G总＝0.03×2.81×104 N＝843 N
车的最大行驶速度：
v＝198 km/h＝55 m/s
此过程中牵引力的功率：
P＝eq \f(W,t)＝eq \f(F′s,t)＝F′v＝843 N×55 m/s＝46 365 W
16. （1）1.25 3 300
解：（2）由图丙可知，在4～16 s内，拉力的功率恒为P＝9 000 W
由P＝eq \f(W,t)得，W总＝Pt＝9 000 W×12 s＝1.08×105 J
由图乙可知，在4～16 s内，电梯上升的高度
h＝20 m－2 m＝18 m
电动机端钢丝绳移动的距离s＝nh＝4×18 m＝72 m
由W＝Fs得，F＝eq \f(W总,s)＝eq \f(1.08×105 J,72 m)＝1.5×103 N
（3）在4～16 s内，电梯克服货物重力做的功
W有用＝G货h＝330 kg×10 N/kg×18 m＝5.94×104 J
电动机做的功W总＝1.08×105 J
电动机运送货物的机械效率
η＝eq \f(W有用,W总)×100%＝eq \f(5.94×104 J,1.08×105 J)×100%＝55%
17. （1）省力
解：（2）牵引机把材料从斜面底拉到斜面顶的时间
t＝eq \f(s,v)＝eq \f(15 m,1 m/s)＝15 s
（3）牵引机把材料从斜面底拉到斜面顶过程中，牵引机做的有用功W有用＝Gh＝1×105 N×15 m×eq \f(1,2)＝7.5×105 J
牵引机把材料从斜面底拉到斜面顶过程中，牵引机做的总功
W总＝Pt＝6×104 W×15 s＝9×105 J
机械效率η＝eq \f(W有用,W总)×100%＝eq \f(7.5×105 J,9×105 J)×100%≈83.3%
（4）牵引机做的额外功W额外＝W总－W有用＝9×105 J－7.5×105 J＝1.5×105 J
牵引机做的额外功用来克服摩擦力做功，由W额外＝fs可得，斜面对物体的摩擦力
f＝eq \f(W额外,s)＝eq \f(1.5×105 J,15 m)＝1×104 N
18. 解：（1）钢材上升的速度v＝eq \f(s,t)＝eq \f(2 m,4 s)＝0.5 m/s
（2）钢材受到的重力
G＝mg＝5×103 kg×10 N/kg＝5×104 N
起重机提升钢材所做的有用功
W有＝Gh＝5×104 N×2 m＝1×105 J
（3）起重机的机械效率
η＝eq \f(W有,W电)×100%＝eq \f(1×105 J,2×105 J)×100%＝50%
19. （1）D
解：（2） ①由于千斤顶自身重量忽略不计，故千斤顶对地面的压力F＝10 000 N
千斤顶对地面的压强p＝eq \f(F,S)＝eq \f(10 000 N,0.04 m2)＝2.5×105 Pa
②千斤顶做的有用功
W有用＝Gh＝Fh＝10 000 N×0.12 m＝1 200 J
由η＝eq \f(W有用,W总)×100%可知
人做功的功率P人＝eq \f(W总,t)＝eq \f(W有用,ηt)＝eq \f(1 200 J,80%×60 s)＝25 W
20. 解：（1）由图可知，n＝4
钢丝绳自由端移动的距离：s＝nh＝4×6 m＝24 m
钢丝绳自由端的拉力：F2＝eq \f(1,n)（G1＋G2）＝eq \f(1,4)×（6 000 N＋2 000 N）＝2 000 N
钢丝绳自由端拉力做的功：
W＝F2s＝2 000 N×24 m＝48 000 J
钢丝绳自由端拉力的功率：P＝eq \f(W,t)＝eq \f(48 000 J,30 s)＝1 600 W
（2）有用功：W有＝G1h＝6 000 N×6 m＝36 000 J
总功：W总＝Pt＝2 000 W×30 s＝60 000 J
该装置的效率：η＝eq \f(W有,W总)×100%＝eq \f(36 000 J,60 000 J)×100%＝60%
（3）变大
21. （1）改变力的方向
解：（2）由p＝eq \f(F,S)可得，A对地面的压力
F压＝pS＝3 000 Pa×0.14 m2＝420 N
因为物体A静止在水平地面上且仅受重力和支持力作用
所以物体A的重力GA＝F压＝420 N
物体A的质量mA＝eq \f(GA,g)＝eq \f(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＝eq \f(W有,W总)×100%＝eq \f(GAh,（GA＋G轮）h)×100%＝eq \f(GA,GA＋G轮)×100%＝eq \f(420 N,420 N＋G轮)×100%＝84%
解得动滑轮重力：G轮＝80 N
（3）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＝eq \f(1,2)（GA＋G轮）＝eq \f(1,2)×（420 N＋80 N）＝250 N
拉力做的功W总＝Fs＝250 N×2 m＝500 J
22. 解：（1）小汽车静止在水平路面上对地面的压强：
p＝eq \f(F,S)＝eq \f(mg,S)＝eq \f(2.5×103 kg×10 N/kg,0.05 m2)＝5×105 Pa
（2）由P＝eq \f(W,t)＝eq \f(Fs,t)＝Fv可知，小汽车牵引力：
F＝eq \f(P,v)＝eq \f(36×103 W,18 m/s)＝2 000 N
则大桥引桥的机械效率为η＝eq \f(W有,W总)×100%＝eq \f(Gh,Fs)×100%＝eq \f(2.5×103 kg×10 N/kg×12 m,2 000 N×400 m)×100%＝37.5%
（3）由题意可知，小汽车在引桥上行驶时克服摩擦力所做的功为额外功，则W额＝W总－W有＝2 000 N×400 m－2.5×103 kg×10 N/kg×12 m＝5×105 J
由W＝Fs可得，小汽车受到的摩擦力：f＝eq \f(W额,s)＝eq \f(5×105 J,400 m)＝1.25×103 N
23. 解：（1）工人用700 N的力，把物体推上6 m长的斜面，所做的功为：W总＝Fs＝700 N×6 m＝4 200 J
（2）做功用时1 min＝60 s
工人做功功率：P＝eq \f(W总,t)＝eq \f(4 200 J,60 s)＝70 W
（3）斜面的机械效率是40%，总功为4 200 J，油桶上升高度1.2 m
由η＝eq \f(W有,W总)×100%得：W有＝W总·η＝4 200 J×40%＝1 680 J
由W有＝Gh得：G＝eq \f(W有,h)＝eq \f(1 680 J,1.2 m)＝1 400 N
油桶质量m＝eq \f(G,g)＝eq \f(1400 N,10 N/kg)＝140 kg
24. 解：（1）货箱的重力G＝mg＝360 kg×10 N/kg＝3 600 N
货箱对地面的压力F＝G－Fa＝3 600 N－600 N＝3 000 N
地面受到的压强p＝eq \f(F,S)＝eq \f(3 000 N,0.25 m2)＝1.2×104 Pa
（2）由于W＝Fs，所以Fb＝eq \f(W总,s)＝eq \f(2.4×104 J,12 m)＝2 000 N
（3）有用功W有＝W总－W额＝2.4×104 J－9.6×103 J＝1.44×104 J
机械效率η＝eq \f(W有,W总)×100%＝eq \f(1.44×104 J,2.4×104 J)×100%＝60%
25. （1）通电线圈在磁场中受到力的作用
解：（2）水泵对水做的有用功W有用＝Gh＝3×106 N×36 m＝1.08×108 J
（3）电动机做的总功W总＝Pt＝10×103 W×5×3 600 s＝1.8×108 J
水泵的效率η＝eq \f(W有用,W总)×100%＝eq \f(1.08×108 J,1.8×108 J)×100%＝60%
四、力热、力电综合题
26. 解：（1）扫雪机静止在水平地面上时对地面的压力
F＝G＝mg＝200 kg×10 N/kg＝2 000 N
则其对地面的压强p＝eq \f(F,S)＝eq \f(2 000 N,4×10－2 m2)＝5×104 Pa
（2）因为P＝eq \f(W,t)＝eq \f(Fs,t)＝Fv，所以扫雪机不扫雪时，在道路上以最大速度匀速直线行驶时的牵引力
F牵＝eq \f(P,v)＝eq \f(500 W,1 m/s)＝500 N
扫雪机在道路上匀速直线行驶，则其所受阻力
f＝F牵＝500 N
（3）扫雪机以最大行驶速度扫雪时的牵引力
F牵′＝eq \f(P′,v)＝eq \f(4×103 W,1 m/s)＝4×103 N
则扫雪机做的功W＝F牵′s＝4×103 N×900 m＝3.6×106 J
0．3 kg燃油完全燃烧放出的热量
Q放＝m′q＝0.3 kg×4.0×107 J/kg＝1.2×107 J
则扫雪机的效率η＝eq \f(W,Q放)×100%＝eq \f(3.6×106 J,1.2×107 J)×100%＝30%
27. （1）化学 通电导体在磁场中受力转动
解：（2）充满电后蓄电池储存的电能
W电＝Pt＝100 W×5×3 600 s＝1.8×106 J
（3）由题意知，克服阻力做的功
W＝ηW电＝75%×1.8×106 J＝1.35×106 J
人和车的总重力G总＝（m车＋m人）g＝（50 kg＋70 kg）×10 N/kg＝1 200 N
电动车在水平路面行驶时受到的阻力
f＝eq \f(1,40)G总＝eq \f(1,40)×1 200 N＝30 N
因为车匀速运动，所以牵引力F牵＝f
由W＝Fs得，电动车行驶的路程
s＝eq \f(W,F牵)＝eq \f(W,f)＝eq \f(1.35×106 J,30 N)＝4.5×104 m＝45 km
由v＝eq \f(s,t)得，电动车最多能行驶的时间
t＝eq \f(s,v)＝eq \f(45 km,25 km/h)＝1.8 h
28. 解：（1）F＝G＝mg＝（16 000 kg＋2 000 kg）×10 N/kg＝1.8×105 N
p＝eq \f(F,S)＝eq \f(1.8×105 N,400×10－4 m2)＝4.5×106 Pa
（2）匀速直线行驶时，牵引力F＝f＝0.01 G＝0.01×1.8×105 N＝1.8×103 N
汽车做功W＝Fs＝1.8×103 N×400 m＝7.2×105 J
功率P＝eq \f(W,t)＝eq \f(7.2×105 J,40 s)＝1.8×104 W
（3）Q＝mq＝0.025 kg×6.4×107 J/kg＝1.6×106 J
发动机效率η＝eq \f(W,Q)×100%＝eq \f(7.2×105 J,1.6×106 J)×100%＝45%
29. 解：（1）搅拌车对地面的压力F＝G＝m总g＝（11×103 kg＋5×103 kg）×10 N/kg＝1.6×105 N
搅拌车对地面的压强p＝eq \f(F,S)＝eq \f(1.6×105 N,0.8 m2)＝2×105 Pa
（2）搅拌车行驶的速度v＝72 km/h＝20 m/s
牵引力的功率P＝eq \f(W,t)＝Fv，F＝eq \f(P,v)＝eq \f(1.28×105 W,20 m/s)＝6.4×103 N
由于搅拌车匀速行驶，所以F阻＝F＝6.4×103 N
（3）搅拌车牵引力所做的功W＝Fs＝6.4×103 N×104 m＝6.4×107 J
由η＝eq \f(W,Q放)得，行驶过程中需要放出的热量
Q放＝eq \f(W,η)＝eq \f(6.4×107 J,40%)＝1.6×108 J
需要燃油m油＝eq \f(Q放,q)＝eq \f(1.6×108 J,4×107 J/kg)＝4 kg
30. （1）B
解：（2）航空母舰满载时受到海水的浮力F浮＝G排＝m排g＝67 500×103 kg×10 N/kg＝6.75×108 N
根据阿基米德原理：F浮＝ρ海gV排得：
V排＝eq \f(F浮,ρ海g)＝eq \f(6.75×108 N,1.0×103 kg/m3×10 N/kg)＝6.75×104 m3
（3）v＝54 km/h＝54×eq \f(1,3.6) m/s＝15 m/s
因为P＝Fv，所以牵引力：F＝eq \f(P,v)＝eq \f(1.5×108 W,15 m/s)＝1×107 N
s＝1 000 km＝1×106 m
航母做的有用功：W＝Fs＝1×107 N×1×106 m＝1×1013 J
燃料完全燃烧放出的热量：Q＝mq＝103×103 kg×4.0×107 J/kg＝4×1013 J
发动机的效率：η＝eq \f(W,Q)×100%＝eq \f(1×1013 J,4×1013 J)×100%＝25%
31. （1）多
解：（2）水对喷孔的压力F＝pS＝1.0×107 Pa×5×10－5 m2＝500 N
由P＝eq \f(W,t)＝eq \f(Fs,t)＝Fv得喷出的水雾速度为
v＝eq \f(P,F)＝eq \f(5 000 W,500 N)＝10 m/s
（3）转化的电能W电能＝P1t＝1 kW×1 h＝1 kW·h＝3.6×106 J
由η＝eq \f(W电能,W机械)×100%得，减小的机械能W机械＝eq \f(W电能,η)＝eq \f(3.6×106 J,36%)＝1×107 J
由乙可知，速度将会减少10 m/s“鲲龙”AG600有关参数
最大起飞质量
53.5 t
最大巡航速度
500 km/h
最大航行时间
12 h
最大航行路程
4 500 km
速度v（m/s）
20
40
60
80
阻力f/N
100
400
900
1 600
空车质量
2 460 kg
车身长度
5 022 mm
满载人员
7人（含司机）
满载时所有轮胎与地面总的接触面积
0.1 m2
最大车速
198 km/h
纯电动连续行驶里程
≤355 km
自身质量
200 kg
不扫雪时行驶功率
500 W
扫雪时总功率
4 kW
最大行驶速度
1 m/s
辽宁号航空母舰参数
满载排水量/t
67 500
总功率/kW
1.5×105
动力提供（燃料）
重油
最高航速km/h
54
最大舰长/m
304
最大舰宽/m
70.5
发动机的效率/%
最大舰载机数量/架
30