2020年中考物理计算题复习：力学综合计算题

专题2.7力学综合计算题一、解决力学体系内综合计算题需要用到的公式1.根tsv可求路程vts和时间vst2．重力的计算公式：G=mg，（式中g是重力与质量的比值：g=9.8N/kg，在粗略计算时也可取g=10N/kg）；重力跟质量成正比。3.二力平衡的条件：作用在同一个物体上的两个力，大小相等、方向相反、并且在同一直线上。4．压强公式SFp，导出公式pSF和PFS5.液体压强计算：ghp，（ρ是液体密度，单位是kg/m3；g=9.8N/kg；h是深度，指液体自由液面到液体内部某点的竖直距离，单位是m）6.浮力产生的原因：浸在液体中的物体受到液体对它的向上和向下的压力差。7.阿基米德原理：浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力大小等于它排开的液体受到的重力。（浸没在气体里的物体受到的浮力大小等于它排开气体受到的重力）阿基米德原理公式：排液排浮gVGF8.计算浮力方法有：(1)秤量法：F浮=G-F拉(G是物体受到重力，F拉是物体浸入液体中弹簧秤的读数)(2)压力差法：F浮=F向上-F向下(3)阿基米德原理：排液排浮gVGF(4)平衡法：F浮=G物(适合漂浮、悬浮)9.杠杆平衡的条件:F1L1=F2L2。这个平衡条件也就是阿基米德发现的杠杆原理。10.滑轮组：使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一，即F＝G/n11.功的计算：功(W)等于力(F)跟物体在力的方向上通过的距离(s)的乘积。功的公式：W=Fs；单位：W→焦(J)；F→牛顿(N)；s→米(m)。(1焦=1牛·米).12.功率(P)：单位时间(t)里完成的功(W)，叫功率。知识回顾计算公式：tWP。单位：P→瓦特(w)；W→焦(J)；t→秒(s)。13.机械效率：（1）有用功：对人们有利用价值的功，记作W有用用滑轮组提升时：W有用＝Gh；用滑轮组平拉物体时：W总功＝fs（2）总功：动力对机械所做的功，记作W总；W总＝Fs（3）额外功：对人们无用又不得不做的功，记作W额外。三者间的关系：W有用＋W额外=W总（4）机械效率：有用功跟总功的比值叫机械效率。计算公式：%100总有用WW，因为使用任何机械都要做额外功，所以有用功总小于总功，则机械效率总小于1。提高滑轮组的机械效率的方法:增大物重和减小绳与滑轮的摩擦二、解计算题的一般要求1.要明确已知条件和相对隐含条件，确定主要解题步骤。2.分析判断，找到解题的理论依据。3.分清各个物理过程、状态及其相互联系。4.计算过程应正确、规范。要正确写出有关的公式，正确代入公式中物理量的数字和单位。能画图的可以作图辅佐解题。5.解计算题应注意：单位的统一性；物理量的同体性、同时性；解题的规范性。类型1.求解重力、速度、压强物理量的计算题【例题1】（2018海南）滑旱冰是青少年最喜欢的一项运动。如图所示，小兵质量约为34kg，所穿的四轮直排旱冰鞋每只质量为3kg，鞋底每个轮子与地面接触面积为4cm2．（g取10N/kg）求：（1）小兵自身受到的重力（2）若比赛时小兵滑行1200m用时2.5min，小兵滑动的平均速度是多少m/s。（3）小兵单脚滑行时对地面的压强（4）小兵在练习时，想冲上一个斜坡，请从能量角度分析他该怎样做，为什么？（不计斜坡阻力）类型与典例突破【答案】（1）小兵自身受到的重力为340N；（2）小兵滑动的平均速度是8m/s；（3）兵单脚滑行时对地面的压强为2.5×105Pa；（4）提高速度；速度大，动能大，容易冲上斜坡。【解析】（1）小兵质量约为m=34kg，则小兵自身受到的重力：G=mg=34kg×10N/kg=340N；（2）小兵滑行的路程s=1200m，所用时间：t=2.5min=2.5×60s=150s，小兵滑动的平均速度：v=s/t=1200m/150s=8m/s；（3）小兵滑行时对地面的压力：F=G总=G人+G鞋=340N+3kg×2×10N/kg=400N；一只旱冰鞋与地面的接触面积为：S=4×4cm2=1.6×10﹣3m2，对地面的压强：p=F/s=400N/1.6×10﹣3m2=2.5×105Pa；（4）冲上斜坡时，动能转化为重力势能，所以他应该提高速度，增大动能，容易冲上斜坡。类型2.求解压强、浮力、机械效率物理量的计算题【例题2】（2019山东省东营）3月12日，我国自主研发建造的“天鲲号”绞吸挖泥船正式投产首航，其智能化水平以及挖掘系统、输送系统的高功率配置均为世界之最。（g取10N/kg，ρ水取1.0×103kg/m3）主要参数如下表。项目参数总长度（m）140宽度（m）27.8吸/排管径（mm）1000/1000满载排水量（t）1.7×104满载吃水深度（m）6.5泥泵输送功率（W）1.7×107（1）满载时，求“天鲲号”受到水的浮力是多少？（2）满载时，求“天鲲号”底部受到水的压强是多少？若船底需要安装探测仪器，其面积为40cm2，求探测仪器受到水的压力是多少？（3）“天鲲号”去某水域执行任务，其工作量相当于将1.36×104t的淤泥输送至15m高的台田上。假设“天鲲号”绞吸挖泥船泥泵的机械效率为30%，求完成此任务需要的时间是多少？【答案】（1）“天鲲号”受到水的浮力是1.7×108N；（2）“天鲲号”底部受到水的压强是6.5×104Pa，面积为40cm2探测仪器受到水的压力是260N；（3）完成此任务需要的时间是400s。【解析】（1）“天鲲号”受到的浮力为：F浮＝G排＝m排g＝1.7×104×103kg×10N/kg＝1.7×108N；（2）“天鲲号”底部受到水的压强为：p＝ρ水gh水＝1.0×103kg/m3×10N/kg×6.5m＝6.5×104Pa，由p＝得，探测仪器受到水的压力为：F＝pS＝6.5×104Pa×40×10﹣4m2＝260N；（3）淤泥的质量为：m＝1.36×104t＝1.36×104×103kg＝1.36×107kg，淤泥所受的重力为：G＝mg＝1.36×107kg×10N/kg＝1.36×108N，“天鲲号”绞吸挖泥船泥泵做的有用功为：W有用＝Gh＝1.36×108N×15m＝2.04×109J，“天鲲号”绞吸挖泥船泥泵做的总功为：W＝＝＝6.8×109J，“天鲲号”绞吸挖泥船泥泵需用时间为：t＝＝＝400s；类型3.结合杠杆滑轮组，求解重力、机械功率、机械效率等物理量的计算题【例题3】（2019四川南充）如图，杠杆在水平位置平衡，物体M1重为500N，OA：OB＝2：3，每个滑轮重为20N，滑轮组的机械效率为80%，在拉力F的作用下，物体M2以0.5m/s速度匀速上升了5m。（杠杆与绳的自重、摩擦均不计）求：（1）物体M2的重力；（2）拉力F的功率；（3）物体M1对水平面的压力。【答案】（1）物体M2的重力为80N；（2）拉力F的功率为50W；（3）物体M1对水平面的压力为245N。【解析】（1）因杠杆与绳的自重、摩擦均不计，故克服动滑轮重力做的功为额外功，则滑轮组的机械效率：η=W有/W总=G2h/（G2+20）h=80%，解得物体M2的重力：G=G2＝80N（2）由图知，绳子的有效段数为2，绳的自重、摩擦均不计，则作用在绳子自由端的拉力：F=（G2+20）/2=50N；物体M2以0.5m/s速度匀速上升了h，绳子自由端移动的距离为：s＝2h，由v可得绳子自由端的速度为：v绳＝2v＝2×0.5m/s＝1m/s；拉力F的功率：P=Fv绳＝50N×1m/s＝50W；（3）由力的平衡条件可得，B端对定滑轮向上的拉力：F′B＝3F+G定＝3×50N+20N＝170N，根据力的作用是相互的，则定滑轮对杠杆B端的拉力为：FB＝F′B＝170N，根据杠杆的平衡条件可得：FA×OA＝FB×OB，故绳子对杠杆A端的拉力为：FA＝255N，力的作用是相互的，则绳子对M1向上的拉力为FA′＝FA＝255N，根据力的平衡，地面对M1的支持力：F支＝G1﹣FA′＝500N﹣255N＝245N；由力的相互性可知，物体M1对水平面的压力：F压＝F支＝245N。类型4.结合图像和简单机械，求解浮力、密度、功率等物理量的计算题【例题4】（经典难度题）如图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图，使用电动机和滑轮组（图中未画出）将实心长方体A从江底竖直方向匀速吊起，图乙是钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图象．A完全离开水面后，电动机对绳的拉力F大小为1×104N．滑轮组的机械效率为75%．已知A的重力为3×104N，A上升的速度始终为0.1m/s．（不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重，不考虑风浪、水流等因素的影响）求：（1）长方体A未露出水面时受到的浮力；（2）长方体A的体积；（3）长方体A的密度；（4）长方体A完全离开水面后，在上升过程中F的功率．【答案】（1）长方体A未露出水面时受到的浮力为2×104N；（2）长方体A的体积2m3；（3）长方体A的密度1.5×103kg/m3；（4）长方体A完全离开水面后，在上升过程中F的功率为4000W．【解析】（1）根据图乙可知，A未露出水面时所受的拉力F1=1×104N；则A未露出水面时受到的浮力：F浮=G﹣F1=3×104N﹣1×104N=2×104N；（2）由F浮=ρ水gV排可得A排开水的体积：V排=F浮/ρ水g=2×104N/1.5×103kg/m3×10N/kg=2m3；因为A浸没在水中，所以A的体积：V=V排=2m3；（3）A的质量：m=G/g=3×104N/10N/kg=3×103kg，A的密度：ρA=m/V=3×103kg/2m3=1.5×103kg/m3；（4）A完全离开水面后，滑轮组的机械效率为75%，此时电动机对绳的拉力F为1×104N，由η=W有用/W总=G/nF得，承担物重的绳子股数：n=G/ηF=3×104N/1×104N×75%=4，则拉力端移动速度：v=4v物=4×0.1m/s=0.4m/s，长方体A完全离开水面后，在上升过程中F的功率：P=Fv=1×104N×0.4m/s=4000W．一、选择题1.（2019四川达州）如图所示，轻质杠杆AB可绕O点转动，当物体C浸没在水中时杠杆恰好水平静止，A、B两端的绳子均不可伸长且处于张紧状态。已知C是体积为1dm3、重为80N的实心物体，D是边长为20cm、质量为20kg的正方体，OA：OB＝2：1，圆柱形容器的底面积为400cm2（g＝10N/kg），则下列结果不正确的是（）A．物体C的密度为8×103kg/m3B．杠杆A端受到细线的拉力为70NC．物体D对地面的压强为1.5×103PaD．物体C浸没在水中前后，水对容器底的压强增大了2×103Pa【答案】D中考达标训练题【解析】A.物体C的质量：mC＝＝＝8kg；物体C的密度：ρC＝＝＝8×103kg/m3，故A正确；B.物体C排开水的体积：V排＝VC＝1×10﹣3m3，受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3＝10N；杠杆A端受到的拉力：FA＝GC﹣F浮＝80N﹣10N＝70N，故B正确；C.由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2得：FA×OA＝FB×OB，则杠杆B端受到细线的拉力：FB＝×FA＝×70N＝140N，由于力的作用是相互的，杠杆B端对D的拉力：F拉＝FB＝140N，D对地面的压力：F压＝GD﹣FB＝mDg﹣F拉＝20kg×10N/kg﹣140N＝60N，D对地面的压强：p＝＝＝1.5×103Pa，故C正确；D.物体C浸没在水中前后，水的深度变化：△h＝＝＝＝2.5cm＝0.025m，水对容器底的压强增大值：△p＝ρ水g△h＝1×103kg/m3×10N/kg×0.025m＝2.5×102Pa，故D错。2.（2019四川巴中）将一实心圆柱体悬挂于弹簧测力计下，物体下表面刚好与水面接触，从此处匀速下放物体，直至浸没（物体未与容器底接触）的过程中，弹簧测力计示数F与物体下表面浸人水中深度h的关系如图所示，则下列说法正确的是（）A．物体重力为40NB．物体浸没时受到的浮力为15NC．物体的密度为2.5×103kg