押湖北卷第22题 力学综合计算题（试题版含答案详解）-备战2024年中考物理临考题号押题（湖北省卷专用）

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1．三一重工股份有限公司是由三一集团创建，公司秉承“一切源于创新”的理念，致力于研发世界工程机械最前沿技术与最先进产品。如图所示三一钢铁侠——SY285是适用水面、沼泽软地面及滩涂作业的多用途液压挖掘机。能够在水中漂浮作业关键在于下方的履带上面安装了专门的空心浮箱，提供了浮力的同时也给自身带来了更好的稳定性。其具体参数如下表所示：
求：（1）该挖掘机用最高行走速度到达工作地点用时15min，求行驶的路程。
（2）该挖掘机静止在水平地面不工作时对地面的压强。
（3）挖掘机漂浮在水中挖掘、运送淤泥过程中，铲斗装满淤泥，排开液体体积是多少。（淤泥的密度为，水的密度为，）
2．如图，是一台全自动扫拖一体机器人，它可以沿自动规划的路线进行扫地和拖地。这台机器人用时1500s清扫完空房间，刚好通过60m。
（1）求机器人全程的平均速度；
（2）机器人水平牵引功率是20W，求机器人清扫完空房间牵引力做的功；
（3）机器人总重18N，与地面总接触面积为，求机器人静止时对水平地面的压强。
3．2023年 12月 28日，许昌至信阳高速公路、栾川至卢氏高速公路、濮阳至湖北阳新高速公路黄河特大桥通车，至此，我省高速公路通车总里程达到8321公里，继续保持全国第一方阵。小明一家开着自家的汽车行驶在新开通的高速公路上，如图甲所示。
（g取10N/kg）
（1）汽车在行驶时，相对于车内的小明它是 的。
（2）已知小明家汽车的质量约为1.5t，每个轮胎与地面的接触面积约为 250cm2。则汽车静止在水平地面上时，对地面的压强是多大？
（3）当汽车以如图乙所示的速度在高速公路上匀速直线运动时：
①求该车 10min内行驶的路程。
②若汽车牵引力的功率为90kW，则汽车所受的牵引力为多少 N？
4．2024年春节以来多地遭受旱灾，为保证灾区某校师生用水，政府派出抗旱送水车送水。如果一辆送水空车质量6t，水箱容积。装满水后，车轮与地面的总接触面积为。学校距取水处12km，汽车匀速行驶20min到达学校。求：
（1）汽车匀速行驶时的速度；
（2）装满水时，车对地面的压强；
（3）车平均阻力为6400N，则牵引力做功为多少，发动机功率为多少？
（4）同学们，水是生命之源，请你写出日常生活中的两项节水措施。
5．小郡和同学们在橘子洲游玩时一起乘坐了“橘洲快乐鸭”的水陆两栖观光巴士。如图所示，“橘洲快乐鸭”的水陆两栖观光巴士既能在陆地上行驶又能在水里航行，它长约12m，车重1.38×104kg，最多可载客38人（包含司机），在水中最大航行速度为18km/h，在陆地上最大行驶速度可达80km/h，如果每名乘客体重都为700N。（ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）则：
（1）空车静止在地面时对地面的压力是多少？
（2）“橘洲快乐鸭”两栖车在水中直线航行7.2km所需要的最短时间是多少？
（3）“橘洲快乐鸭”两栖车满载时，漂浮在水面上，排开水的体积是多少？
6．2024年1月2日，央视《新闻联播》公开了我国第三艘航母福建舰的近况，福建舰是中国自主研制的电磁弹射型航母，其规格如下表（1节航速等于1.852千米/小时）。海水的密度1.0×103kg/m3，g取10N/kg。
（1）福建舰在海上以最大航速行驶2小时所走的路程为多少千米？
（2）吃水深度为13米时，舰底所受海水的压强？
（3）福建舰静止在海面上时所受的浮力为多少？
7．我国自主研制了一款两栖坦克，坦克发动机最大功率为，满载时质量是，在野外陆地的最大速度是，在水中的最大速度是。已知：，，请完成下列问题：
（1）坦克在野外陆地行驶，用时，坦克的平均速度是多少？
（2）坦克满载在水中行进时，排开水的体积是多少？
（3）坦克以最大功率在水中行驶，发动机所做的功是多少？
8．近年来可骑行电动行李箱受到许多顾客的喜爱．如图所示是某品牌电动行李箱，该电动行李箱的部分参数如下表所示，厂家在行李箱出厂前进行测试，已知测试者质量为50kg，骑行时所受阻力为总重力的0.03倍，g取10N/kg。
（1）测试者坐在空的电动行李箱上时，对水平地面的压强为多少？
（2）若测试者在水平地面上以最大速度匀速直线骑行了30min，则前进的路程有多大？
（3）上述测试过程中牵引力做的功和功率各为多少？
9．杭州亚运会田径比赛场第一次使用足式机器人。这个自身质量为18kg的机器狗背上有个卡槽，能够承受2kg的铁饼。铁饼掷出后，机器狗跑到铁饼处由工作人员把铁饼放置在卡槽上（如图所示），操控机器狗将铁饼运输回到起点处，整个过程机器狗做匀速运动。已知机器狗每只脚与地面接触面积为50cm²，某次往返运输的时间为34s，机器狗的运动速度为10.8km/h，机器狗在前进过程中驱动力为40N， g取 10N/kg。求:
（1）机器狗此次往返通过的路程；
（2）机器狗背上铁饼站立在水平地面上静止时，对地面的压强；
（3）机器狗往返时做功的功率。
10．五一期间，小魏办理行李托运时，显示行李箱质量为12kg，行李箱竖直放置时轮子与地面的总接触面积为。当他拉行李箱时，行李箱和水平地面的夹角保持60°，拉力的作用点在拉杆末端，O点到重力作用线的距离OA为12.5cm，如图所示。到家后，他用了45s把行李箱从一楼提到三楼，共提高6m。（g＝10N/kg）求：
（1）行李箱竖直静止放置在水平地面时，对地面的压强；
（2）提行李箱上楼时，克服行李箱重力做功的功率；
（3）用图示方式拉行李箱时，竖直方向拉力的大小。
11．如图是一种用于河道清淤的绞吸挖泥船，其工作原理是利用转动的绞刀绞松河底的淤泥和土壤，与水混合成泥浆，经吸泥泵吸入泵体并经过排泥管送至高处的排泥区。某型号绞吸挖泥船部分技术参数如表所示。（g取10N/kg）
（1）求吸泥泵正常工作船底受到水的压强。
（2）求在非工作状态下静止在水面的绞吸挖泥船浸入水中的体积。
（3）某次吸泥泵正常工作时，排泥流量为每分钟，排泥扬程（将河底泥浆提起的高度）为18m，泥浆的密度为，求吸泥泵此次工作时的机械效率。
12．一种新型井盖排水系统如图甲所示。系统的结构简化示意图如图乙所示，排水系统由井盖、两个相同杠杆（AOB是其中之一），容器等组成，AB长度是300mm，AO长度是120mm。井盖的上表面和侧面都有排水孔，下暴雨时，雨水从排水孔经排水管导流到容器中，再从容器底部的排水孔流入下水道，由于容器的排水速度较小，当容器中的雨水上升到一定高度时，容器下降，拉动杠杆，将井盖顶起，加速路面排水。当容器中的雨水下降到一定高度时，井盖自动下降盖住井口，不影响车辆、行人的通行。该井盖的体积是，容器的质量是6kg，不考虑杠杆的质量，不考虑各连接处的摩擦。
（1）球墨铸铁强度高、韧性好，密度是7×103kg/m3，若上述规格的井盖全部用球墨铸铁制成，每个井盖的质量为多少kg？
（2）下暴雨时，杠杆会将井盖顶起0.05m，如图丙所示。两个相同杠杆对井盖至少做了多少功？
（3）某次调试中，为了节约用水，调试人员将容器底部的排水孔全部堵住，再将容器和杠杆组装在一起，直接向容器内匀速注水，注水120s时球墨铸铁做的井盖刚好被顶起，假设在任意时刻水对容器的压力与容器中水的重力大小相等，则每分钟向容器内注水的体积是多少升？
13．第19届亚运会在杭州举行，围绕“互联网+体育”这个概念，“智能亚运”有望得到广泛应用。如图所示，交警利用我国自主研发的新一代大疆无人机对高速公路通行情况进行实时监测，无人机的部分参数如表格所示：
（1）该无人机静止在公路的水平地面时，假设无人机与地面接触总面积为，求它对水平地面的压强；
（2）某段高速公路上小轿车限速120千米/时。一辆小轿车在通行0.4米的过程中，该无人机拍摄小轿车的帧数为110帧，请通过计算判断小轿车是否超速；
（3）利用大疆载货无人机也可以运送急需物品，实现无障碍无接触快速送达。如该无人机可以载重30kg的物品提升至40m高空需要50s，此过程无人机升力做功的功率多大？无人机工作的效率多大？
14．某工地用起重机通过图甲所示的滑轮组提升一质量为200kg的正方体货物，正方体货物的边长为0.5m，货物上升的距离随时间变化的图像如图乙所示，已知动滑轮A的质量为4kg，g取10N/kg，不计绳重与摩擦。求：
（1）货物平放在水平地面上时，对地面的压强。
（2）起重机对滑轮组的牵引力。
（3）起重机的输出功率。
15．水平面上放置一重为50N的正方体物块，其边长为20cm。用水平放置的滑轮组拉物块，如图所示，滑轮组绳子自由端的水平拉力，物块做匀速直线运动。不计滑轮与绳子的质量及滑轮组的摩擦，求：
（1）正方体物块静止时对水平面的压强；
（2）正方体物块匀速运动时受到水平面的摩擦力大小；
（3）若物块在5s内运动了60cm，拉力F做功的功率大小。
16．如图所示，为某工人用一个动滑轮提升木箱的示意图。工人自身重力为700N，双脚与地面的总接触面积为500cm2，匀速竖直向下拉绳子的力为400N，将重600N的木箱匀速提升了5m，所用时间为10s，g取10N/kg，试求：
（1）工人此时双脚对地面的压强是多少？
（2）工人对绳子拉力所做的功和功率是多少？
（3）此次提升木箱的机械效率是多少？

参考答案：
1．（1）1.3km；（2）；（3）
【详解】解：（1）挖掘机的最高行走速度是5.2km/h，15min行驶的路程
（2）挖掘机静止且不工作时对水平地面的压力
F=G机=2.5×105N
受力面积
S=2×2.5m2=5m2
对地面的压强
（3）铲斗容量是1.5m3，淤泥的密度为1.4×103kg/m3，铲斗装满淤泥时，淤泥的质量
m=ρ淤V=1.4×103kg/m3×1.5m3=2.1×103kg
挖掘机在水中静止时处于漂浮状态，则挖掘机受到的浮力
F浮=G机+G淤=G机+mg=2.5×105N+2.1×103kg×10N/kg=2.71×105N
由可得，挖掘机所排开水的体积
答：（1）该挖掘机用最高行走速度到达工作地点用时15min，行驶的路程是1.3km；
（2）该挖掘机静止在水平地面不工作时对地面的压强是5×104Pa；
（3）挖掘机漂浮在水中挖掘、运送淤泥过程中，铲斗装满淤泥，排开液体体积是27.1m3。
2．（1）0.04m/s；（2）；（3）
【详解】解：（1）机器人的平均速
（2）机器人牵引力做的功
（3）机器人静止在水平地面的压力
对地面的压强
答：（1）机器人全程的平均速度为0.04m/s；
（2）机器人清扫完空房间牵引力做的功为；
（3）机器人静止时对水平地面的压强为。
3．（1）静止；（2）；（3），
【详解】解：（1）汽车在行驶时，相对于车内的小明汽车的位置没有变化，所以汽车是静止的。
（2）汽车对地面的压力

汽车对地面的压强

（3）①由图乙可知汽车的速度为
10min内汽车行驶的路程

②由

可得，汽车所受的牵引力

答：（1）汽车在行驶时，相对于车内的小明它是静止的；
（2）已知小明家汽车的质量约为1.5t，每个轮胎与地面的接触面积约为 250cm²。则汽车静止在水平地面上时，对地面的压强是1.5×105Pa；
（3）当汽车以如图乙所示的速度在高速公路上匀速直线运动时：该车 10min内行驶的路程1.5×104m；若汽车牵引力的功率为90kW，则汽车所受的牵引力为3600N。
4．（1）10m/s；（2）；（3）；（4）①提高水的重复使用；②及时关闭水龙头。（合理即可）
【详解】解：（1）汽车匀速行驶时的速度
（2）装满水时，水的质量
车的总重力
装满水时，车对地面的压强
（3）汽车做匀速直线运动，水平方向上所受的牵引力与阻力是一对平衡力，则
牵引力做功
发动机功率
（4）日常生活中的两项节水措施
①提高水的重复使用；②及时关闭水龙头。（合理即可）
答：（1）汽车匀速行驶时的速度为10m/s；
（2）装满水时，车对地面的压强为；
（3）车平均阻力为6400N，则牵引力做功为多少，发动机功率为；
（4）①提高水的重复使用；②及时关闭水龙头。（合理即可）
5．（1）1.38×105N；（2）0.4h；（3）16.46m3
【详解】解：（1）在水平地面上，空车静止时对地面的压力即为重力，为
（2）“橘洲快乐鸭”两栖车在水中直线航行7.2km所需要的最短时间是
（3）“橘洲快乐鸭”两栖车满载时，漂浮在水面上，所受的浮力等于重力，为
根据阿基米德原理可得排开水的体积是
答：（1）空车静止在地面时对地面的压力是；
（2）所需要的最短时间是0.4h；
（3）排开水的体积是。
6．（1）；（2）；（3）
【详解】解：（1）以最大航速行驶2小时所走的路程为
（2）吃水深度为13米时，舰底所受海水的压强为
（3）福建舰所受的浮力为
答：（1）福建舰在海上以最大航速行驶2小时所走的路程为；
（2）吃水深度为13米时，舰底所受海水的压强为；
（3）福建舰静止在海面上时所受的浮力为。
7．（1）；（2）；（3）
【详解】解：（1）坦克的平均速度为
（2）坦克满载在水中行进时，处于漂浮状态，受平衡力，即浮力与重力相等，则浮力大小为
坦克排开水的体积为
（3）坦克以最大功率在水中行驶，坦克发动机所做的功为
答：（1）坦克在野外陆地行驶，用时，坦克的平均速度是；
（2）坦克满载在水中行进时，排开水的体积是；
（3）坦克以最大功率在水中行驶，发动机所做的功是。
8．（1）；（2）4500m；（3），45W
【详解】解：（1）根据题意可知，测试者坐在空的行李箱上时总重力为
对水平地面的压强为
（2）根据题意可知，测试者与行李箱前进的路程
（3）因匀速直线骑行，骑行时的牵引力为
牵引力做的功为
做功的功率为
（1）测试者坐在空的电动行李箱上时，对水平地面的压强为；
（2）前进的路程为4500m；
（3）上述测试过程中牵引力做的功和功率各为，45W。
9．（1）102m；（2）1×104Pa；（3）120W
【详解】解：（1）由得，机器狗此次往返通过的路程
（2）机器狗背上铁饼站立在水平地面上静止时，对地面的压力为
机器狗背上铁饼站立在水平地面上静止时，对地面的压强为
（3）机器狗往返时做功的功率
答：（1）机器狗此次往返通过的路程102m；
（2）机器狗背上铁饼站立在水平地面上静止时，对地面的压强1×104Pa；
（3）机器狗往返时做功的功率120W。
10．（1）；（2）；（3）30N
【详解】解：（1）行李箱重力为
则行李箱竖直静止放置在水平地面时，对地面的压强为
（2）提行李箱上楼时，克服行李箱重力做功为
则克服行李箱重力做功的功率为
（3）行李箱和水平地面的夹角保持60°，根据数学知识可知竖直方向拉力的力臂为
根据杠杆平衡条件则有
解得竖直方向拉力。
答：（1）行李箱竖直静止放置在水平地面时，对地面的压强为；
（2）提行李箱上楼时，克服行李箱重力做功的功率为；
（3）用图示方式拉行李箱时，竖直方向拉力的大小为30N。
11．（1）；（2）；（3）44.4%
【详解】解：（1）根据题意可知，绞吸挖泥船吃水深度为1.8m，由可得，吸泥泵正常工作船底受到水的压强为
（2）由二力平衡知，漂浮在水面的绞吸挖泥船受到的浮力为
由阿基米德原理知，绞吸挖泥船浸入水中的体积为
（3）吸泥泵1min排泥质量
吸泥泵lmin做的有用功为
吸泥泵lmin做的总功为
则吸泥泵此次工作时的机械效率为
答：（1）吸泥泵正常工作船底受到水的压强为；
（2）在非工作状态下静止在水面的绞吸挖泥船浸入水中的体积为；
（3）吸泥泵此次工作时的机械效率为44.4%。
12．（1）21kg；（2）10.5J；（3）4L
【详解】解：（1）依题意得，若上述规格的井盖全部用球墨铸铁制成，每个井盖的质量为
（2）已知井盖上升的高度h=0.05m，井盖所受重力
则要顶起井盖，两个相同的杠杆至少做功
（3）由于两个杠杆完全相同，每个杠杆A端受到的压力和对杠杆向下的拉力相等，井盖刚好被顶起时，杠杆AOB的A端受到的压力

由杠杆平衡条件得
FALOA=FBLOB
LOB=LAB-LOA=300mm- 120mm= 180mm
容器对杠杆B端的拉力
容器中水的重力

120s注水80N，则每分钟向容器中注入水的质量
则每分钟向容器中注入水的体积

答：（1）球墨铸铁强度高、韧性好，密度是7×103kg/m3，若上述规格的井盖全部用球墨铸铁制成，每个井盖的质量为21kg。
（2）下暴雨时，杠杆会将井盖顶起0.05m，如图丙所示。两个相同杠杆对井盖至少做功10.5J。
（3）某次调试中，为了节约用水，调试人员将容器底部的排水孔全部堵住，再将容器和杠杆组装在一起，直接向容器内匀速注水，注水120s时球墨铸铁做的井盖刚好被顶起，假设在任意时刻水对容器的压力与容器中水的重力大小相等，则每分钟向容器内注水的体积是4升。
13．（1）1×104Pa；（2）超速；（3）336W，60％
【详解】解：（1）该无人机静止在公路的水平地面时，对水平地面的压力为
假设无人机与地面接触总面积为，对水平地面的压强
（2）依题意得，轿车运动的时间为
小轿车的速度为
小轿车超速。
（3）此过程无人机升力的做功为
升力做功的功率为
无人机做的有用功
由得，无人机消耗的电能为
无人机工作的效率
答：（1）该无人机静止在公路的水平地面时，假设无人机与地面接触总面积为，它对水平地面的压强1×104Pa；
（2）小轿车超速；
（3）此过程无人机升力做功的功率336W，无人机工作的效率60％。
14．（1）8000Pa；（2）1020N；（3）6120W
【详解】解：（1）货物平放在水平地面上时，对地面的压力为
货物对地面的压强为
（2）根据题意可知，动滑轮的重力为
从图一中可知，连接动滑轮的绳子有2股，则n=2，不计绳重和摩擦的情况下，起重机对滑轮组的牵引力为
（3）从图乙中可以看出货物上升的速度为
绳端移动的速度为
因为
起重机的输出功率为
答：（1）货物平放在水平地面上时，对地面的压强为8000Pa；。
（2）起重机对滑轮组的牵引力为1020N；
（3）起重机的输出功率为6120W。
15．（1）1250Pa；（2）30N；（3）3.6W
【详解】解：（1）正方体物块静止时对水平面的压力
正方体物块静止时对水平面的压强
（2）由图知，通过动滑轮绳子的段数，物块匀速运动的过程中水平方向受到地面的摩擦力和滑轮组对物块的拉力是一对平衡力，所以，不计滑轮与绳子的质量及滑轮组的摩擦，由滑轮组的特点可知物块受到地面的摩擦力为
（3）物块运动的距离为
由和可得，绳端拉力做的功
绳端拉力的功率
答：（1）正方体物块静止时对水平面的压强是1250Pa；
（2）正方体物块匀速运动时受到水平面的摩擦力大小是30N；
（3）若物块在5s内运动了60cm，拉力F做功的功率大小是。
16．（1）6000Pa；（2）4000J，400W；（3）75%
【详解】解：（1）根据题意可知，工人此时双脚对地面的压力为
F压=F支=G-F拉=700N-400N=300N
工人此时双脚对地面的压强为
（2）从图中可知n=2，则绳子自由端的移动的距离为
s=2h=2×5m=10m
工人对绳子拉力所做的功为
W总=F拉s=400N×10m=4000J
工人对绳子拉力所做的功的功率为
（3）此次提升木箱的有用功为
W有用=Gh=600N×5m=3000J
此次提升木箱的机械效率为
答：（1）工人此时双脚对地面的压强是6000Pa；
（2）工人对绳子拉力所做的功和功率分别是4000J、400W；
（3）此次提升木箱的机械效率是75%。
整机重力（N）
单条履带接地面积（）
2.5
行走速度（高/低）（km/h）
5.2/3.2
单条履带总长度（m）
3
铲斗容量（）
1.5
单个浮箱体积（）
7
最大速度
2.5m/s
空箱质量
10kg
轮子与地面的总接触面积
最大续航里程
5km
船体总质量/t
吸泥泵额定功率P/KW
最大排泥流量Q/（）
最大扬程h/m
吃水深度/m
80
30
3
20
1.8
无人机部分参数
质量
12千克
最大飞行半径
5千米
最大航速
50千米/时
拍摄速度
11000帧/秒
额定功率
400W