资源简介

(共24张PPT)
力学计算专题(二)——第19题
力学综合计算题主要是运用力学知识和相关公式，根据题目所给条件进行分析、计算，并进行解答。力学综合计算题主要包括速度、密度、压强、浮力、机械功、功率的综合；含有简单机械的功、功率、机械效率的综合。主要以计算题大题的形式进行考查时，对计算的具体格式、规范等有明确要求，不仅要求能分析和计算，还要求能够把整个分析和计算的过程比较准确、合理地表达出来。因此，解答计算题格式一定要规范，必须写出相应的公式(完全无公式的计算题不得分)，代入数据时必须带上单位，注意统一物理量的单位(一般带国际单位)，相同的物理量注意要用上、下标加以区分，并且写上必要的文字说明。对于课本中没有出现的推导公式，解题时一般要先写原始公式，再写推导公式，如：机械功率P＝ ＝Fv等。另外，解答计算题时注意公式的“同一性”：在力学计算题中，各物理量必须对应于同一物体。
类型3 功、功率、浮力
1.(2023 南通)如图所示，小明的质量为60 kg，他在30 s内完成了10个引体向上，每次重心上升50 cm，g取10 N/kg。求：
(1)小明所受重力的大小；
解：小明所受的重力
G＝mg＝60 kg×10 N/kg＝600 N
(2)完成一个引体向上克服重力做的功；
答：小明所受重力为600 N；
解：完成一个引体向上克服重力做的功
W＝Gh＝600 N×0.5 m＝300 J
答：完成一个引体向上克服重力做的功为300 J；
(3)30 s内克服重力做功的功率。
解：30 s内克服重力做的功
W总＝10 W＝10×300 J＝3 000 J
30 s内克服重力做功的功率
答：30 s内克服重力做功的功率为100 W。
2.(2023 广州南沙区一模)如图所示，空气中有一个氢气球，氢气球完全浸没在空气中，氢气球的体积为0.2 m3，已知空气密度ρ空气＝1.29 kg/m3，氢气密度ρ氢气＝0.09 kg/m3，g取10 N/kg。求：
(1)此时氢气球受到的浮力；
解：由题意知此时氢气球受到的浮力
F浮＝ρgV排＝1.29 kg/m3×10 N/kg×0.2 m3＝2.58 N
答：氢气球的浮力为2.58 N；
(2)氢气球排开的空气的质量m排；
解：排开气体的质量为m排＝ρ排V排＝1.29 kg/m3×0.2 m3＝0.258 kg
答：排开的空气质量为0.258 kg；
(3)若氢气球的重力为0.28 N，当氢气球用细绳系着，静止在空中时，细绳对氢气球的拉力为多少？
解：气球处于静止状态，受力平衡，
则F拉＝F浮－G＝2.58 N－0.28 N＝2.3 N
答：细绳的拉力为2.3 N。
(4)若继续向氢气球内充氢气，让球内氢气的密度变大，但氢气球的体积不变，请判断氢气球受到的浮力如何变化？写出判断依据。
解：浮力不变，由F浮＝ρgV排得，空气密度，排开空气体积不变，所以受到的浮力大小不变。
类型4 功、功率、热量
3.(2023 临沂)2023年3月29日，我国自主研发的首款四座氢内燃机飞机验证机(如图所示)成功首飞。这架飞机翼展为13.5 m，机身长度为8.2 m，高压气态储氢罐可储氢4.5 kg，最大起飞质量可达1 260 kg，飞机静止在水平地面上时，轮胎与地面的总接触面积为2.1×103 cm2；在空中以180 km/h的速度匀速巡航时，前置螺旋桨提供的牵引力为1.4×103 N。已知氢气的热值为1.4×108 J/kg，g取10 N/kg，求：
(1)达最大起飞质量的飞机静止在水平地面上时对地面的压强；
解：飞机起飞前对地面的压力等于其重力，即
F＝G＝mg＝1 260 kg×10 N/kg＝1.26×104 N
飞机对地面的压强
答：达最大起飞质量的飞机静止在水平地面上时对地面的压强为6×104 Pa；
(2)高压储氢罐内4.5 kg的氢气完全燃烧放出的热量；
解：氢气完全燃烧放出的热量
Q放＝m氢q＝4.5 kg×1.4×108 J/kg＝6.3×108 J
答：高压储氢罐内4.5 kg的氢气完全燃烧放出的热量为6.3×108 J；
(3)飞机以180 km/h的速度匀速巡航1 h牵引力所做的功。
解：飞机匀速巡航1 h行驶的距离
s＝vt＝180 km/h×1 h＝180 km＝1.8×105 m
飞机以180 km/h的速度匀速巡航1 h牵引力所做的功
W＝F牵s＝1.4×103 N×1.8×105 m＝2.52×108 J
答：飞机以180 km/h的速度匀速巡航1 h牵引力所做的功为2.52
×108 J。
4．(2022 本溪)为改善城市空气质量，很多城市用雾炮车洒水除尘。如图所示为一台正在水平路面上洒水的雾炮车，车内水箱底部出水口面积为50 cm2。(g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3，柴油的热值取4.0×107 J/kg)求：
(1)洒水前水箱中水深1 m，出水口所受压力；
解：出水口面积50 cm2＝5×10－3 m2，则压强
p＝ρ水gh＝1×103kg/m3×10 N/kg×1 m＝1×104 Pa
则受到的压力F＝ps＝1×104 Pa×5×10－3m2＝50 N
答：出水口所受压力为50 N；
(2)洒水前雾炮车以10 m/s的速度在水平路面上做匀速直线运动，发动机的功率为80 kW，此时雾炮车受到的阻力；
解：发动机的功率为80 kW＝80 000 W
汽车做匀速直线运动，受到的阻力等于牵引力为8 000 N
答：雾炮车受到的阻力为8 000 N；
(3)雾炮车以80 kW的功率匀速行驶20 min，若柴油机效率为40%，需要消耗柴油的质量。
解：行驶的时间为20 min＝1 200 s
发动机做功为W＝Pt＝80 000 W×1 200 s＝9.6×107J
答：需要消耗柴油6 kg。
类型5 其他类型
5．(2023 深圳)如图甲所示是古时劳动人民用工具撬起木料的情景，如图乙中已知其中BO∶OC＝1∶5，木料的体积为4 m3，木块的密度为0.5×103 kg/m3。求：
(1)木材所受重力；
解：木材所受重力G＝mg＝ρVg＝0.5×103 kg/m3×4 m3×10 N/kg＝2×104 N
答：木材所受重力为2×104 N；
(2)如图乙所示，在B端有一木材对绳子竖直向下的力F1为1×104 N，当C处竖起向下的力F2为多大时，木料刚好被抬起？
解：由杠杆平衡条件可得F1×OB＝F2×OC，则
答：当F2为2×103 N时，木料刚好被抬起；
(3)随着时代发展，亮亮同学发现吊车能更方便地提起重物。如图丙所示用一吊车匀速向上提起木材，已知提升的功率P＝10 kW，那这个吊车在10 s内可以将该木料提升的高度为多高？
W＝Pt＝10×103 W×10 s＝1×105 J
答：这个吊车在10 s内可以将该木料提升的高度为5 m。
6.(2023 重庆)桔槔是《天工开物》中记载的一种原始的汲水工具。如图所示，硬杆用细绳悬挂在树上，杆可绕O点自由旋转且与树之间无作用力，用细绳将重力为20 N、容积为2.8×10－2m3的桶悬挂在B端，在A端重120 N的拗石辅助下，人可轻松将一桶水从井中提起，OA∶OB＝3∶2；悬挂桶的绳子始终保持在竖直方向上，忽略杆和绳的重力。求：(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
(1)桶装满水时，水的质量；
解：因为桶的容积为容积2.8×10－2 m3，
则桶装满水的质量m＝ρ水V＝1×103 kg/m3×2.8×10－2 m3＝28 kg
答：桶装满水时，水的质量为28 kg；
(2)空桶在井中漂浮时，桶排开水的体积；
解：漂浮在水面的桶受到的浮力等于重力
F浮＝G桶＝m桶g＝2 kg×10 N/kg＝20 N
答：空桶在井中漂浮时，桶排开水的体积为2 000 cm3；
(3)一重力为480 N的人在B端用桔槔将装满水的桶提出水面后(忽略桶外壁沾水)，桔槔处于平衡状态时，人与地面的受力面积为500 cm2，人对地面的压强为多少？
解：桔槔平衡时，根据杠杆平衡条件可求，B端施加的拉力
人对绳子的拉力F拉＝G桶＋G水－FB＝20 N＋280 N－180 N＝120 N
答：人对地面的压强1.2×104 Pa。

展开更多......

收起↑