专题14 力学综合（解析版）

专题14力学综合一、单项选择题1.（2020·四川省雅安市）下列运动项目沙及的物理知识描述正确的是（）A.三级跳远——快速助跑是为了利用惯性B.引体向上——人对单杠的拉力与单杠对人的拉力是一对平衡力C.做俯卧撑——被手臂支撑的身体，相当于以脚尖为支点的费力杠杆D.百米赛跑——裁判员通过相同时间比较路程的方法判断运动员的快慢【答案】A【解析】【分析】(1)惯性是物体保持原来运动状态不变的性质；(2)一对平衡力必须大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在同一物体上；(3)在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒叫杠杆，根据动力臂和阻力臂的大小关系判断它是属于哪种类型的杠杆；(4)比较物体运动快慢的方法：①通过相同的路程，比较时间的多少，用时越多，运动越慢；②利用相同的时间，比较路程的长短，经过路程越长，运动越快。【详解】A．跳远运动员在起跳前要助跑是为了利用惯性，使起跳时的速度更大些，从而跳得更远，故A正确；B．引体向上−−人对单杠的拉力与单杠对人的拉力作用在不同的物体上，是相互作用力，不是一对平衡力，故B错误；C．做俯卧撑时，以脚为支点，阻力作用在人的重心，动力作用在人的肩膀处，动力臂大于阻力臂，所以人体相当于一个省力杠杆，故C错误；D．百米赛跑−−裁判员是在路程相同的情况下，比较时间判断运动快慢，谁用时间少，谁跑得快，故D错误。故选A。2.（2020·山东省泰安市）直升飞机以1m/s的速度竖直匀速降落，下列有关说法中（）①直升飞机受到的升力与重力大小相等②直升飞机的机械能减小③直升飞机的升力小于重力④直升飞机的机械能不变A.只有①④正确B.只有①②正确C.只有②③正确D.只有③④正确【答案】B【解析】【详解】①直升飞机匀速降落，处于平衡状态，受到重力和升力是平衡力，所以受到的升力与重力大小相等，说法正确；②直升飞机匀速降落，质量不变，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小，直升飞机的机械能减小，说法正确；③由①可知直升飞机的升力等于重力，说法错误；④由②可知直升飞机的机械能减小，说法错误。故选B。3.（2020·江苏省泰州市）在水平地面上铺一张纸，将一只皮球表面涂黑，使其先后从高处下落，在纸上留下黑色圆斑A、B。如图所示。关于皮球两次下落形成圆斑的过程，下列说法正确的是（）A.皮球对纸的最大压力相等B.皮球刚到达纸面时的速度相等C.皮球刚到达纸面时的动能相等D.皮球获得的最大弹性势能不等【答案】D【解析】【详解】A．由图可知，黑色圆斑B比较大，而力的大小影响力的作用效果，力越大作用效果越明显形变量越大，可知从B处落下的皮球对纸的最大压力较大，故A错误；BCD．皮球从不同的高度落下时，高度减小，速度变大，重力势能转化为动能；在纸上留下黑色圆斑A、B，留下圆斑说明皮球下落到纸面上时发生了弹性形变，此过程是动能转化为弹性势能，由图中两个圆斑大小可看出，圆斑大的（B）皮球转化的弹性势能较大，说明它原来所具有的重力势能大，即B所处的高度较高；可知从B处落下的皮球刚到达纸面时的速度较大，此时动能也较大，故BC错误；D正确。故选D。4.（2020·江苏省连云港市）如图所示，某同学进行爬竿训练，爬上竿顶后，再从竿顶顺竿滑到地面，每次所用时间各不相同，下列说法正确的是（）A.向上爬竿过程中动能转化为重力势能B.下滑过程中摩擦力的大小一定保持不变C.向上爬竿时受到的摩擦力方向向上D.下滑时间短的那次速度大，重力做的功多【答案】C【解析】【详解】A．向上爬竿过程中，速度变化，动能可能增大，可能不变，可能减小，重力势能增大，动能没有转化为重力势能，故A错误；B．下滑过程中，速度变化，受到的重力和摩擦力不一定是平衡力，摩擦力不一定等于重力，摩擦力大小可能变化，故B错误；C．向上爬竿时，手相对于竿向下运动，受到的摩擦力方向向上，故C正确；D．下滑到底端，运动的距离相等，由v=st可知时间短的那次速度大，由W=Gh可知各次重力做的功相等，故D错误。故选C。5.（2020·湖南省常德市）如图，物体重50N静止在竖直的墙壁上，F压=30N，若物体与墙壁的接触面积为0.2m2，下列分析正确的是（）A.物体受到竖直向上的摩擦力大小等于50NB.物体对墙壁的压强为250PaC.物体受到的压力越大，摩擦力越大D.若物体受到的力全部消失，则物体向下运动【答案】A【解析】【详解】A．物体静止在竖直的墙壁上，则即物体处于平衡状态，所受的是平衡力，那么物体在竖直方向上所受的两个力：重力和摩擦力是一对平衡力，所以摩擦力的大小等于50N，故A正确；B．物体对墙壁的压强230N150Pa0.2mFPS压故B错误；C．物体是被压在竖直墙壁上并处于静止状态，其摩擦力的大小与重力的大小有关，故C错误；D．若物体所受的力全部消失，则物体会保持原来的运动状态不变，而物体原是静止的，那么还会保持静止不动，故D错误。故选A。6.（2020·贵州省黔西南州）2019年12月17日，中国第一艘国产航空母舰在海南三亚某军港交付海军，这艘航母命名为“中国人民解放军海军山东舰”。山东舰满载排水量约5万吨，可以搭载36架歼-15舰载机。下列分析正确的是（）A.山东舰满载时受到的浮力为5×107NB.舰载机全部飞出后，山东舰受到的浮力不变C.舰载机在舰上起飞的过程是匀速直线运动D.山东舰在海上沿直线匀速航行时，受到的阻力与水的推力是平衡力【答案】D【解析】【详解】A．由题意可知，山东舰满载排水量约5万吨，这些水的重力78510kg10N/kg510NGmg根据阿基米德原理可知，山东舰满载时受到的浮力大小等于排开这些水的重力，即山东舰满载时受到的浮力为8510N，A错误；B．根据二力平衡可知，舰载机没有飞出前，山东舰受到的浮力大小等于其自身和舰载机重力之和；舰载机全部飞出后，山东舰受到的浮力大小等于其自身重力，浮力是有变化的；B错误；C．舰载机在舰上起飞的过程速度是越来越大的，不是匀速运动，C错误；D．山东舰在海上沿直线匀速航行时，水平方向上处于平衡状态，受力平衡，水平方向受到阻力和水的推力作用，这两个力是平衡力，D正确。故选D。二、填空题7.（2020·河南省）公安交通管理部门要求驾驶员和乘客必须使用安全带，如图所示。汽车匀速行驶时，坐在座位上的乘客相对于汽车是______的。如果不系安全带，汽车一旦发生碰撞突然停止运动，乘客由于______继续向前运动，就会与车身发生碰撞，对人身造成伤害。行驶的汽车受到碰撞停止运动，说明力可以改变物体的______。【答案】(1).静止(2).惯性(3).运动状态【解析】【详解】[1]汽车匀速行驶时，坐在座位上的乘客和汽车之间没有发生位置的改变，以汽车为参照物，乘客是静止的。[2]当汽车突然发生碰撞而停止运动时，由于阻力作用，车身停止运动，而驾驶员和前排乘客由于惯性还要保持原来的运动状态向前运动，在车内与车身撞击，严重时可能把挡风玻璃撞碎而向前飞出车外，所以驾驶员和前排乘客必须使用安全带。[3]力的作用效果有两个：一是使物体发生形变，二是改变物体的运动状态。行驶的汽车受到碰撞停止运动，说明力可以改变物体的运动状态。8.（2020·贵州省黔西南州）如图甲、乙所示是建设武汉火神山医院的场景。(1)在图甲中，挖掘机铲斗的铲头做成比较锋利的齿状，目的是为了________压强，履带的外表面做得凹凸不平，是为了________摩擦。（选填“增大”或“减小”）(2)在图乙中，压路机将地面压平、压实，利用了力可以改变物体的________；将土压实后，泥土的密度________（选填“变大”或“变小”）。【答案】(1).增大(2).增大(3).形状(4).变大【解析】【详解】[1]挖掘机铲斗的铲头做成比较锋利的齿状是通过减小受力面积增大压强。[2]履带的外表面做得凹凸不平是通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦。[3]压路机将地面压平、压实，使地面形状发生改变，利用了力可以改变物体的形状。[4]将土压实后，质量不变，但土的体积变小，所以密度变大。三、计算题9.（2020·四川省雅安市）一辆汽车以恒定的功率．．．．．在平直的公路上做直线运动，其v-t图像如图所示，在第10s时速度达到15m/s，通过的路程为80m。求∶(1)在0~10s内汽车的平均速度；(2)设汽车在匀速行驶过程中所受阻力不变，大小为f=4000N，则汽车匀速行驶时的功率；(3)在0~10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功。【答案】(1)8m/s；(2)4610W；(3)5610J【解析】【分析】(1)由题知，在0~10s内汽车通过的路程，利用速度公式求在0~10s内汽车的平均速度；(2)由图可知，10s后汽车做匀速直线运动，速度v=15m/s，此时汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，牵引力大小等于阻力大小，利用P=Fv求汽车行驶时的功率；(3)由于汽车的功率不变，利用W=Pt求在0~10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功。【详解】(1)由题知，在0~10s内汽车通过的路程s=80m，则在0~10s内汽车的平均速度80m8m/s10ssvt(2)由图可知，10s后汽车做匀速直线运动，速度v=15m/s，此时汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，则牵引力F=f=4000N汽车行驶时的功率为44000N15m/s610WWPFvt(3)因为汽车的功率不变，所以在0~10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功45610W10s610JWPt答：(1)在0~10s内汽车的平均速度为8m/s；(2)汽车行驶时的功率为4610W；(3)在0~10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是5610J。10.（2020·四川省成都市）据光明日报客户端报道，“东方电机有限公司研制的世界首台百万千瓦水电机组核心部件完工交付”入选2019年中国十大科技进展新闻。首台百万千瓦转轮由多个叶片组成，每个叶片重达11吨。叶片由钢质材料制成，一个叶片的质量为11吨，钢的密度为ρ=7.90×103kg/m3，常数g取10N/kg。求：(1)一个叶片的体积；(2)将一个叶片整体匀速提升4m需要做的功。【答案】(1)1.39m3；(2)4.4×105J【解析】【详解】(1)一个叶片的体积33331.39m7.90/1110kg10kgmmV(2)将一个叶片整体匀速提升4m需要做的功3510N/kg4m=4.410J1110kgWGhmgh答：(1)一个叶片的体积为1.39m3。(2)将一个叶片整体匀速提升4m需要做的功为4.4×105J。11.（2020·山东省泰安市）利用叉车运送货物，已知货物质量为500kg、底面积为5m2，货物与叉车水平叉臂的接触面积为0.8m2，g取10N/kg。(1)叉车托着货物匀速水平移动，求货物对叉车水平叉臂的压强；(2)叉车在20s内将货物匀速举高1.8m，求叉车支持力对货物做功的功率。【答案】(1)6.25×103Pa；(2)450W【解析】【详解】(1)货物对叉臂的压力F＝G＝mg＝500kg×10N/kg＝5×103N货物对叉车水平叉臂的压强p＝32510N0.8mFS＝6.25×103Pa(2)叉车对货物的支持力F′＝G＝5×103N叉车支持力对货物做的功W＝F′s＝5×103N×1.8m＝9×103J叉车支持力对货物做功的功率P＝Wt＝3910J20s＝450W答：(1)货物对叉臂的压强是6.25×103Pa；(2)叉车对货物做功的功率是450W。12.（2020·江苏省连云港市）随着科技的发展，无人驾驶汽车已进入人们的生活。无人驾驶汽车通过车载激光雷达摄像头等传感器实现自动驾驶。一质量为1.2t的无人驾驶汽车，静止时四个轮子与地面的总接触面积为0.12m2，在平直道路上以36km/h的速度匀速行驶，受到的牵引力大小为4×103N。某时刻车头上的激光雷达向正前方的固定障碍物发射一束激光信号，经3×10-7s激光雷达接收到障碍物反射回的信号（该时间内汽车行驶的距离忽略不计）。已知光速为3×108m/s，g取10