专题练习5力学计算题-2022年中考物理热点及重难点专练试卷（原卷+解析）

专项六  专题练习

专题练习5  力学计算题

1.（2021福建）一辆5G无人配送车，质量为400kg，轮胎与路面的总接触面积为0.025 m2，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是车重的0.05倍。如图是配送车某次运动的路程与时间图象。求：

（1）10 min内配送车的平均速度；（2）配送车匀速行驶时的牵引力；（3）配送车对水平地面的压强。

【答案】（1）2m/s    （2）200N       （3）1.6×105Pa

【解析】（1）分析图可知：配送车10 min运动的路程s=1.2km=1.2×103m，送车的平均速度：

v= = = 2m/s。

（2）配送车的重力：G=mg=400kg×10N/kg=4000N；配送车在水平路面上匀速行驶，牵引力和阻力时一对平衡力，所以牵引力：F牵=f=0.05G=0.05×4000N=200N。

（3）配送车对水平地面的压力：F=G=4000N，配送车对水平地面的压强：p= = =1.6×105Pa。

答：（1）10min内配送车的平均速度为2m/s；（2）配送车匀速行驶时的牵引力为200N；（3）配送车对水平地面的压强为1.6×105Pa。

【突破点】做物理计算题，需要熟练掌握计算所需的公式及其适用条件，在众多的公式中，根据要求和条件恰当地选用，变形使用。各量的单位要注意统一，各物理量要与所求对象一一对应。

本题是求速度、压强。在计算压强时，一般固体对地面的压力等于自身的重力，受力面积是指接触面积，单位必须是m2。

2.（2021成都）“天府号”动车组在成绵乐城际高铁上投用，标志着成都、乐山、德阳、绵阳、眉山等城市铁路迎来公交化。一列“天府号”动车组（图）从成都东站驶出，用时54min抵达乐山站，成都东站到乐山站的路程是135km。求：（1）该动车组从成都东站到乐山站的平均速度是多少km/h？

（2）该动车组在平直铁路上以的牵引力匀速前进1.5km，牵引力做功为多少？

【答案】（1）150km/h     （2）7.5×107J

【解析】（1）动车组从成都东站到乐山站的时间t=54min=0.9h,平均速度：v= = = 150km/h。

（2）牵引力做功：W=Fs1=5×104N×1.5×103m=7.5×107J。

答：（1）该动车组从成都东站到乐山站的平均速度是150km/h；（2）牵引车做功为7.5×107J。

【突破点】计算物体做功时，首先要判断力与距离是否是在同方向，距离与力是否对应。

3.（2021内江）现有一辆汽车以30m/s的速度在平直公路上匀速行驶，突然发现正前面有一辆因故障而停止的小货车，于是紧急刹车。汽车司机从发现这一情况到紧急刹车所需反应时间为0.5s，刹车后经过10s汽车停止，在刹车后汽车的平均速度为15m/s，g=10N/kg。求：（1）从司机发现情况到汽车停止这段时间，汽车运动的路程是多少？（2）如果汽车的质量为3t，正常行驶时受到的阻力为重力的0.3倍，那么，汽车在反应时间内牵引力做的功是多少？

【答案】（1）165m    （2）1.35×105J

【解析】（1）在发现到开始刹车的时间内，汽车做匀速运动，汽车前进的路程：S1=V1t1=30m/s×0.5s=15m,在刹车的时间内，汽车前进的距离为: S2=V2t2=15m/s×10s=150m,从司机发现情况到汽车停止这段时间，汽车运动的路程:s=s1+s2=15m+150m=165m。

（2）汽车匀速行驶所受阻力：f=0.3G=0.3mg=0.3×3×103kg×10N/kg=9×103N，汽车牵引力等于阻力，即：F=f=9×103N，牵引力做的功：W=Fs=9×103N×15m=1.35×105J。

答：（1）从司机发现情况到汽车停止这段时间，汽车运动的路程是165m；（2）汽车在反应时间内牵引力做的功是1.35×105J。

4.（2021金华）金义东（金华一义乌一东阳）线是金华轻轨的首条线路，全长约108千米，该线路的建成有助于打造金义都市区“一小时通勤图”。金义东线所用列车空载时的质量约为200吨，停靠时车轮跟铁轨接触总面积为0.8平方米，最高设计速度为120千米/小时。完成下列问题：（1）若列车全程以最高设计速度行驶，途中不停，则从金华到东阳共需要多少小时？（2）停靠时，空载列车对铁轨的压强为多少?（3）若空载列车以最高设计速度匀速直线行驶时，所受阻力为车重的0.04倍，此时该列车的功率为多少瓦?

【答案】（1）2.0×106N     （2）2.5×106Pa     （3）2.7×106W

【解析】（1）从金华到东阳共需要的时间：t= = =0.9h。

（2）停靠时，空载列车对铁轨的压力：F=G=mg=200×103kg×10N/kg=2.0×106N停靠时，空载列车对铁轨的压强为：p= = =2.5×106Pa。

（3）列车匀速运动时，列车受到的牵引力和阻力是平衡力，牵引力：F=f=0.04G=0.04mg=0.04×200×103kg×10N/kg=8×104N， 此时该列车的功率为：

P= = =Fv= 8×104N×m/s≈2.7×106W。

答：（1）若列车全程以最高设计速度行驶，途中不停，则从金华到东阳共需要2.0×106N；（2）停靠时，空载列车对铁轨的压强为2.5×106Pa；（3）若空载列车以最高设计速度匀速直线行驶时，所受阻力为车重的0.04倍，此时该列车的功率为2.7×106W。

5.（2021新疆）一端开口的圆柱形容器厚度均匀，容器的内底面积S1=200m2，外底面积S2=250m2，将圆柱形容器（内有质量可忽略的空气）倒扣于水中静止时如图所示。已知容器内外液面的高度差h1=5m，容器口与容器外部液面的高度差h2=8cm，大气压强取1.0×105Pa。求：（1）外部大气对容器底的压力；（2）容器口处的水产生的压强；（3）圆柱形容器所受的重力。

【答案】（1）2.5×107N    （2）800Pa    （3）1.4×105N

【解析】（1）外部大气压强是1.0×105Pa，大气接触的是圆柱形容器外底面，外底面积S2=250m2，则根据F=ps可知，外部大气对容器底的压力：F=p大气压S2=1.0×105Pa×250m2=2.5×107N。

（2）由题意可知，容器口与容器外部液面的高度差：h2=8cm=0.08m，根据液体压强公式p=ρgh可知，容器口处的水产生的压强：p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa。

（3）观察图，可以把圆柱形容器与容器内的那部分水，看作一个整体，圆柱形容器内的空气，质量可忽略，不计算它的重力，这个整体处于漂浮状态，受到的浮力大小等于重力大小，容器的内底面积S1=200m2，容器内的那部分水的高度：Δh=h2-h1=8cm-5cm=3cm=0.03m，则这部分水的体积：

ΔV=S1Δh=200m2×0.03m=6m3,这部分水的质量：Δm=ρ水ΔV=1.0×103kg/m3=6×103kg，这部分水的重力：ΔG=Δmg=6×103kg×10N/kg=6×104N，设圆柱形容器所受的重力是G圆柱形，则这个整体的重力：

G整体=G圆柱体+ΔG=G圆柱体+6×104N，这个整体还受到外界水的浮力作用，这个整体排开水的体积：

V排=S2h2=250m2×0.08m=20m3，根据阿基米德原理，可知这个整体受到的浮力：

F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×20m3=2×105N,这个整体受到的浮力大小等于重力大小，则：

G整体=F浮，代入数据可得：G圆柱体+6×104N=2×105N,解得G圆柱体=1.4×105N。

答：（1）外部大气对容器底的压力是2.5×107N；（2）容器口处的水产生的压强是800Pa；（3）圆柱形容器所受的重力是1.4×105N。

【突破点】一定要注意区分计算固体产生的压强与液体产生的压强的计算公式不同。对于计算固体产生的压力时，一般F=G=mg,p=F/S；对于液体产生的压强：p=ρgh，其中h是指深度（从自由液面竖直向下的距离），再利用F=pS计算压力。

6.（2021乐山）工人用如图所示装置从水井中匀速吊起一个重为800N的物体，所用拉力F为250N，20s内物体上升了6m（物体的上表面始终未露出水面），已知动滑轮重20N，绳重及摩擦均忽略不计。求：（1）20s内绳子自由端A移动的距离；（2）拉力F做功的功率；（3）物体在水中所受浮力的大小。

【答案】（1）12m     （2）150W     （3）320N

【解析】（1）由图可知：n=2。20s内绳子自由端A移动的距离为：S=nh=2×6m=12m。

（2）拉力F做的功为：W=FS=250N×12m=3000J,拉力F做功的功率为：P= = =150W。

（3）物体收到的拉力为：F拉=nF-G动=2×150N-20N=480N，物体在水中受到的浮力大小为：

F浮=G物-F拉=800N-480N=320N。

答：（1）20s内绳子自由端A移动的距离为12m；（2）拉力F做功的功率为150W；（3）物体在水中所受浮力的大小为320N。

【突破点】涉及滑轮组的计算，首先要求出有多少股绳子提起重物，分清拉力、重力；物体移动的距离、拉力移动的距离等，一定不能混淆。其次根据题设，看是否考虑动滑轮重。摩擦、绳重等。灵活运用公式F拉=nF-G动，可以求出拉力、动滑轮重、绳子的股数等。

7.（2021泸州）智能制造是第四次工业革命的核心技术，如图所示是为圆柱体涂抹防护油的智能装置。其外壳是敞口的长方体容器，距容器底面h0处固定一支撑板C，C的中心有一小圈孔，圆柱体放在支撑板C的正中央。长方体的左下角有注油口，防护油能够匀速注入长方体容器内部，当油的深度为0.175m时，圆柱体刚好浮起离开支撑板C。随着液面升高，圆柱体竖直上浮，当油面上升到压力传感器时，停止注油，此时撑杆的P点对圆柱体有20N的竖直向下的压力。已知h0=0.1m，小圆孔面积S0=8×10-3m2，圆柱体底面积S=2×10-2m2，圆柱体重I2N，支撑板C的厚度不计，g取10N/kg。求：（1）注油前，圆柱体对支撑板C的压强；（2）圆柱体刚好浮起离开支撑板C时浸入油中的体积；

（3）圆柱体的高度。

【答案】（1）1000Pa    （2）1.5×10-3    （3）0.2m

【解析】（1）注油前，圆柱体对支撑板的压力等于圆柱体的重力，那么对支撑板的压强：

p= = = =1000Pa。

（2）圆柱体刚好浮起离开支撑板时，浸入油中的深度：h2=h1-h0=0.175m-0.1m=0.075m，则浸入油中的体积：V排1=Sh2=2×10-2m2×0.075m=1.5×10-3m3。

（3）圆柱体刚好浮起离开支撑板时，所受的浮力等于其重力，即F浮1=G=12N，据阿基米德原理知，油的密度：ρ= = =0.8×103kg/m3。停止注油时，圆柱体受到撑杆向下的压力、竖直向下的重力和竖直向上的浮力的作用处于静止状态，此时所受浮力：F浮2=G+F压=12N+20N=32N。

据阿基米德原理知，此圆柱体的体积与排开油的体积相等，那么圆柱体的体积：

V=V排2= = =4×10-3m3。所以圆柱体的高度：h=   = = 0.2m。

答：（1）注油前，圆柱体对支撑板C的压强为600Pa；（2）圆柱体刚好浮起离开支撑板C时浸入油中的体积为1.5×10-3m3；（3）圆柱体的高度为0.2m。

8．（2021重庆市B卷）小军发现一个质量为1.6kg，不吸水的新型圆台体建筑材料，他只有量程为5N的弹簧测力计，设计了如图所示装置进行实验，重为8N、底面积为100cm2的薄壁容器M内盛有2000cm3的水，容器M置于水平地面，当轻质杠杆在水平位置平衡时竖直向上的拉力F为1.5N，此时材料浸没在水中静止且未触底。求：（1）材料受到的重力；（2）材料未放入前容器对水平地面的压强；（3）材料的密度。

【答案】（1）16N     （2 800Pa     （3）1.6×103 kg/m3

【解析】（1）材料受到的重力:G=mg=1.6kg×10N/kg=16N。

（2）材料未放入前容器对水平地面的压强：p= = = =800Pa。

（3）由平衡条件知道，材料对杠杆的拉力：F压= = =6N，材料受到的浮力：

F浮=G-F拉=16N-6N=10N，材料的体积：V=V排= = =1.0×10-3m3。

材料的密度：ρ= = =1.6×103kg/m3。

答：（1）材料受到的重力16N；（2）材料未放入前容器对水平地面的压强800Pa；（3）材料的密度1.6×103 kg/m3。

【突破点】利用浮力求物体密度的一般步骤：物体浸没时的V排才等于V物，一般利用V=V排= 计算物体的体积；用m=G/g，计算物体的质量；用ρ=m/v 计算密度。

9.（2021市A卷）如图甲所示，小勇同学设计了一个汽车落水安全装置并进行了试验，在汽车的四个门板外侧分别安装一个气囊，气囊的触发由图乙所示电路中a、b间的电压来控制，压敏电阻R1水平安装在汽车底部A处，R1的阻值随其表面水的压力的变化如图丙所示。某次试验时：汽车入水前把R2的滑片调到合适位置不动，闭合开关S，电压表的示数为3V，再把汽车吊入足够高的长方体水池中缓慢下沉，直到a、b间的电压等于或大于3V时，气囊就充气打开，使汽车漂浮在水中，试验装置相关参数如表二所示。

表二：试验装置参数

（1）求汽车入水前电路中的电流；（2）当汽车漂浮时，测得水池的水位比汽车入水前上升了8cm（水未进入车内），求汽车受到的重力；（3）求气囊充气打开时汽车A处浸入水中的深度。

【答案】（1）0.075A       （2）1.6×104N    （3）1m

【解析】（1）汽车入水前，R1的阻值为20ῼ，它两端的电压为：U1=U-U2=4.5V-3V=1.5V，电路中的电流：I= = =0.075A。

（2）汽车排开水的体积为：V排=sh=20m2×0.08m=1.6m3，汽车受到的浮力：

F浮=G排=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.6m3=1.6×104N。

因为汽车漂浮于水面，所以汽车受到的重力为：G=F浮=1.6×104N 。

（3）气囊充气打开时，R1两端电压为3V，此时R2两端电压为：U2′=U-U1′=4.5V-3V=1.5V，

R2接入电路的阻值为：R2= = =40ῼ，电路中电流为：I′= = = 0.0375A。此时，R1的阻值为：R1′= = = 80ῼ，由图可知，R1受到的压力为15N，它受到的压强为：

p= = = 1×104Pa，气囊充气打开时汽车A处浸入水中的深度：

h= = =1m。

答：（1）汽车入水前电路中的电流为0.075A；（2）汽车受到的重力为1.6×104N；（3）求气囊充气打开时汽车A处浸入水中的深度为1m。

10.（2021南充）如图所示，图甲是某大型起吊装置，图乙是其机械起吊部分的简化示意图，已知物体A质量为500kg，底面积为1.25m2，不计绳重量、机械部分摩擦和水的阻力，请完成以下问题。（g=10N/kg）（1）起吊前物体A静止在地面上，其对地面的压强是多少？（2）如图乙所示，当绳子自由端的拉力为1000N时，地面对物体A的支持力为1650N，增加绳子自由端的拉力后物体A被成功匀速提升2m，请计算此时整个机械的机械效率。（3）工人师傅利用该装置将另一物体B以0.1m/s的速度匀速放入水中过程中，绳子拉力功率随时间变化关系如图丙所示，请计算物体B的密度。（）

【答案】（1）4000Pa    （2）88.5%    （3）2.7×103kg/m3

【解析】（1）物体A质量为500kg，g=10N/kg，物体A的重力：GA=mAg=500kg×10N/kg=5000N，物体A静止在地面上，它对地面的压力大小等于其自身的重力大小，底面积为1.25m2，其对地面的压强：

p= = = =4000Pa。

（2）物体A静止在地面时，对物体A受力分析，它受到重力、滑轮组对它的拉力、地面对它的支持力作用，则滑轮组对物体A的拉力：F拉=GA-F支=5000N-1650N=3350N。动滑轮的重力：

G动=nF-F拉=4×1000N-3350N=650N，提升重物过程中所做有用功：W有=GAh=5000N×2m=10000J，

提升重物过程中所做的额外功：W额外=G动h=650N×2m=1300J，滑轮组的机械效率：

η= ×100%= ×100% = ×100%≈88.5%。

（3）4条绳子托着动滑轮，物体B以0.1m/s的速度匀速运动，则绳端移动的速度：V绳=4×0.1m/s=0.4m/s，从图丙可以看到，物体B未接触水面前，绳端拉力功率P=335W,，物体B未接触水面前绳端的拉力：F1= = =837.5N。由F1= 可得，物体B的重力：

GB=4F1-G动=4×837.5N-650N=2700N，又因为物体B全部浸没在水中时绳端的拉力：

F2= = =587.5W，所以物体B全部浸没在水中时滑轮组对物体B的拉力：

F′=4F2-G动=4×587.5N-860N=1700N，物体B在水中所受浮力：F浮=GB-F′=2700N-1700N=1000N。

可知，物体B的体积：V=V排= = =0.1m3，物体B的质量：

mB= = = 270kg,物体B的密度：ρB= = =2.7×103kg/m3。

答：（1）起吊前物体A静止在地面上，其对地面的压强是4000Pa；（2）此时整个机械的机械效率约是88.5%；（3）物体B的密度是2.7×103kg/m3。

【突破点】对应设计图像问题，首先结合题意要读懂图像：横坐标、纵坐标各表示什么？图线的每段表示什么含义？起点、重点的含义是什么？图像走势改变的原因是什么？这些问题一定要首先分析清楚。

11.（2021扬州）如图所示，工人用滑轮组将重为400N的重物从井底匀速吊起2m用时为8s，工人所用拉力F为250N，求：（1）滑轮组的机械效率；（2）拉力F的功率。

【答案】（1）80%    （2）125W

【解析】（1）由图可知，滑轮组的有效绳子段数为n=2，则滑轮组的机械效率为：

η= ×100% = = ×100%= ×100%= ×100%=80%。

（2）绳子自由端移动的距离为：s=nh=2×2m=4m，拉力F做的功为：W=Fs=250N×4m=1000J，则拉力F的功率为：P= = = 125W。

答：（1）滑轮组的机械效率为80%；（2）拉力F的功率为125W。

12.（2021泰安）如图所示，甲工人用水平推力F甲推动重为750N的货物，在水平路面上匀速移动2m至仓库门口A处，用时10s，此过程中甲工人做功的功率P甲=30W；乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在同样的路面上匀速移动3m到达指定位置B，拉力F乙为80N。求：（1）甲工人做的功；

（2）该滑轮组的机械效率。

【答案】（1）300J   （2）62.5%

【解析】（1）甲工人做的功：W甲=P甲t=30W×10s=300J。

（2）货物与地面的摩擦力f=f甲= = =150N，滑轮组对货物的拉力F牵=f=150N，

滑轮组的机械效率: η= ×100% = ×100%= ×100%= 。

答：（1）甲工人做的功为300J；（2）该滑轮组的机械效率为62.5%。