初中物理- 力學(xué)綜合一

1.(2017?襄陽)質(zhì)量為60kg的工人用如圖甲所示的滑輪組運(yùn)送貨物上樓，滑輪

組的機(jī)械效率隨貨物重力變化的圖象如圖乙，機(jī)械中摩擦力及繩重忽略不

計(jì).(g=10N/kg)

(1)影響滑輪組機(jī)械效率的因素之一是物重(或動滑輪重).

(2)若工人在lmin內(nèi)將貨物勻速向上提高了6m,作用在鋼繩上的拉力為400N,

求拉力的功率.

(3)求動滑輪受到的重力.

(4)該工人豎直向下拉繩子自由端運(yùn)送貨物時(shí)，此滑輪組的機(jī)械效率最大值是

多少？

【解答】解：

(1)已知機(jī)械中摩擦力及繩重忽略不計(jì)，則影響滑輪組機(jī)械效率的因素有物重、

動滑輪重；

(2)由圖可知，n=3,則繩端移動的距離：

s=nh=3X6m=18m,

拉力做的功：

W=Fs=400NX18m=7200J,

拉力的功率：

p-jr-7200J=12OW；

t60s

(3)由圖乙可知，物重G=300N時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率r|=60%,

因機(jī)械中摩擦力及繩重忽略不計(jì)，克服物重做的功為有用功，克服動滑輪重力和

物重做的功為總功，

所以，滑輪組的機(jī)械效率：

"有=Gh=G=300N=6。％,

W總(G+G動)hG+G動300N+G動

解得：G動=200N；

（4）已知工人的質(zhì)量為60kg,

則該工人豎直向下拉繩子自由端運(yùn)送貨物時(shí)，繩子的最大拉力：

F大=G人=01人g=60kgX10N/kg=600N,

由F=L（G+G動）可得，提升的最大物重：

n

G大=nF大-G動=3X600N-200N=1600N,

則滑輪組的最大機(jī)械效率：

n大=———X100%=—1E'°ON_X100%%88.9%.

G大+G動1600N+200N

答：（1）物重（或動滑輪重）；

（2）拉力的功率為120W；

（3）動滑輪受到的重力為200N；

（4）該工人豎直向下拉繩子自由端運(yùn)送貨物時(shí)，此滑輪組的機(jī)械效率最大值是

88.9%.

2.（2017?常州）2012年某日,太平洋某海域，"蛟龍?zhí)?完成了下潛前的準(zhǔn)備,

腹部掛好壓載鐵塊；艙內(nèi)科考隊(duì)員均就位；艙門封閉如圖甲所示，止匕時(shí)“蛟龍?zhí)?

的工作參數(shù)如表格所示（g取10N/kg）

狀態(tài)滿載

整體體積22.3m3

整體質(zhì)量24.95t

海水密度l.lX103kg/m3

問：(1)在海水中1.2km深處完成科考任務(wù)后，發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)故障，無法拋掉壓

載鐵塊，只得啟動“蛟龍?zhí)?兩側(cè)的螺旋槳，兩側(cè)螺旋槳共同作用使“蛟龍?zhí)枴鲍@得

豎直向上的推力F推，幫助“蛟龍?zhí)?勻速上升，不計(jì)海水對“蛟龍?zhí)枴钡淖枇?，?/p>

速上升過程中，F(xiàn)推有多大？

(2)上升過程耗時(shí)2h,F推做功的功率多大？

(3)為保障電動機(jī)驅(qū)動螺旋槳用電，艙內(nèi)其他用電器都被關(guān)閉，儀表顯示上升

過程中耗電2kW?h,此過程中，電能轉(zhuǎn)化為F推做功的效率有多大

(4)接近水面時(shí)，關(guān)閉兩側(cè)螺旋槳，輪船用滑輪組將“蛟龍?zhí)枴睆乃袆蛩俚蹼x

水面至高處，如圖乙、丙所示，已知動滑輪總質(zhì)量為50kg,不計(jì)繩重及輪、軸

之間摩擦，此過程中，滑輪組繩端拉力的最大值多大？與之對應(yīng)的滑輪組機(jī)械效

率的最大值為多大？

【解答】解：⑴蛟龍?zhí)栔亓=mg=24.95X103kgX10N/kg=2.495X105N,

“蛟龍?zhí)?下潛后受到的浮力F水gVSFI.IX103kg/m3X10N/kgX22.3m3=2.453

X105N,

勻速上升過程中，F(xiàn)推=6-F浮=2.495X105N-2.453X105N=4.2X103N,

(2)上升速度v=A=L_21SEL=0.6km/h=0.6X_l_m/s=l.m/s,

t2h3.66

F推做功的功率P=此=F推^且=F推v=4.2X^L03NxLm/s=0.7X103w=0.7kW,

tt6

(3)由P=更可得，

t

F推有用能量WF?=Pt=0.7kWX2h=1.4kW?h,

已知W電=2kW?h,

則電能轉(zhuǎn)化為F推做功的效率n=^Mx100%=L4kW，hX100%=70%；

W電2kW?h

(4)已知動滑輪總質(zhì)量為50kg,則動滑輪總重力G動=01動g=50kgX10N/kg=500N,

由圖可知,滑輪組有5段繩子承擔(dān)，則Fmax=0+G動-=2-495X1°5N+50°N=5x104N,

55

滑輪組機(jī)械效率的最大值23里><100%=生=—g―=2.495X10、X

W總FsG+G動2.5X105N

100%=99.8%.

答：(1)勻速上升過程中，F(xiàn)推有4.2X103N；

(2)上升過程耗時(shí)2h,F推做功的功率0.7kW；

(3)電能轉(zhuǎn)化為F推做功的效率70%；

(4)滑輪組繩端拉力的最大值為5X104N,與之對應(yīng)的滑輪組機(jī)械效率的最大

值99.8%.

3.(2017?青島)小雨用滑輪組提升重物.每個滑輪等重，不計(jì)繩重、摩擦和水

的阻力.請畫出與解題過程相應(yīng)的受力分析示意圖.

(1)物體A的質(zhì)量為50kg,求物體A的重力是多少？

(2)如圖甲所示，小雨對繩子自由端的拉力為150N時(shí)，地面對物體A的支持

力是100N.為了提起物體A,他增加了滑輪個數(shù)，組裝了如圖乙所示的滑輪組,

并利用它將物體A在空氣中勻速提升了2m,求小雨做的功是多少？

(3)小雨用圖乙所示的滑輪組，將另一密度為l.5XI03kg/m3的物體B從某液體

中勻速向上拉至空氣中，拉力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖丙所示.已知F2與Fi

之差為50N,在空氣中提升B時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為75%.求液體密度是多少？

【解答】解：

(1)物體A的重力：G=mg=50kgX10N/kg=500N；

(2)如圖甲，由題意可知，小雨沒有把重物A提起來，

對A進(jìn)行受力分析如下圖1,由力的平衡條件可得G=F拉+F支，

A物體

圖2

圖1

滑輪組對A的拉力：F拉=6-F支=500N-100N=400N,

根據(jù)力的作用是相互的，A對滑輪組的拉力等于滑輪組對A的拉力，

由圖甲可知，n=3,對甲滑輪組的動滑輪進(jìn)行受力分析，如圖2所示，

由力的平衡條件可得3F=F拉+G動，

所以動滑輪的重力：G動=3F-F拉=3X150N-400N=50N,

為了提起物體A,他增加了滑輪個數(shù)，組裝了如圖乙所示的滑輪組，對乙圖的動

滑輪和A物體進(jìn)行受力分析，如圖3：

乙圖中動滑輪和A物體乙圖中動滑輪和B物體

(B浸沒在液體中)

圖3圖4

此時(shí)繩端的拉力F=L(G+2G動)=1(500N+2X50N)=150N,

44

由圖乙可知，n，=4,

繩子移動的距離：s=4h=4X2m=8m,

小雨做的功：W=Fzs=150NX8m=1200J；

(3)不計(jì)繩重、摩擦，在空氣中提升B時(shí)滑輪組的機(jī)械效率:

h

W有用.GBGR

n=-5~=75%,

w總Gsh+2G動hGB+2G動

代入數(shù)據(jù)可得：一芻，解得GB=300N；

GB+2X50N4

已知B的密度，由可得，B的體積：

V

3

VB=呢=GB=------;----------------------^=0.02m；

pBgPfi10N/kgX1.5X103kg/in3

在空氣中，繩端的拉力：

B

P2=—（G+2G動）」（300N+2X50N）=100N,

44

已知F2-FI=50N,則在水中繩端的拉力：FI=F2-50N=100N-50N=50N,

B物體浸沒在水中時(shí)，以B物體和2個動滑輪為研究對象，其受力情況如圖4,

由力的平衡條件可得4F1+F浮3=仃8+2G動，

則B在水中受至U的浮力：F浮B=GB+2G動-4Fi=300N+2X50N-4X50N=200N；

由F浮B=p液gV可得，液體的密度：

pj孚建200N

-^-=1X103kg/m3.

gVlON/kgXQ.02m3

答：（1）物體A的重力是500N；

（2）小雨做的功是120是;

（3）液體密度是lX103kg/m3.

4.（2017?畢節(jié)市）我國南海海底存儲著豐富的"可燃冰”資源.可燃冰被視為21

世紀(jì)新型綠色能源，可燃冰的主要成分是甲烷，lm3的可燃冰可轉(zhuǎn)化生成164m3

的甲烷氣體和0.8m3的水.已知甲烷氣體的熱值是3.6X107j/m3.我市公交車以

天然液化氣為燃料，其主要成分就是甲烷.如果一輛公交車滿載乘客時(shí)總質(zhì)量是

6000kg,那么lm3可燃冰轉(zhuǎn)化生成的甲烷氣體完全燃燒產(chǎn)生的能量可供公交車滿

載時(shí)以36km/h的速度勻速行駛1640min.勻速行駛中公交車受到的平均阻力為

車重的。05倍.求：

（1）公交車滿載乘客時(shí)的重力；（g=10N/kg）

（2）這段時(shí)間內(nèi)公交車牽引力所做功的功率；

（3）1m3的可燃冰轉(zhuǎn)化生成的甲烷氣體完全燃燒所產(chǎn)生的能量能將多少千克的

水從2CTC加熱到沸騰.（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，c水=4.2X103〃（kg?。。，結(jié)果保留整數(shù)）

（4）這段時(shí)間內(nèi)公交車發(fā)動機(jī)的效率是多大?

【解答】解：

（1）公交車滿載乘客時(shí)的重力：

4

G&=m總g=6000kgX10N/kg=6X10N；

（2）由題知，勻速行駛中公交車受到的平均阻力：

f=0.05G息=0.05X6X104N=3000N,

因?yàn)楣卉噭蛩傩旭偅?/p>

所以公交車受到的牽引力：

F=f=3000N,

公交車行駛速度v=36km/h=10m/s,

這段時(shí)間內(nèi)公交車牽引力所做功的功率：

P=匹生=Fv=3000NX10m/s=3X104W；

tt

（3）lm3的可燃冰可轉(zhuǎn)化生成164m3的甲烷氣體完全燃燒放出的熱量（總能量）:

ChkVq=164m3X3.6X107j/m3=5.904X109j,

由題知，水吸收的熱量Q吸=€^=5.904X109」，

標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100℃,

由Cbkcmat可得水的質(zhì)量：

m=&L=5.904X10.^I7571kg；

cAt4.2X103J/（kg'DX（100r-20D

（4）這段時(shí)間內(nèi)公交車牽引力所做功（有用能量）:

W=Pt=3X104WX1640X60s=2.952X109J,

這段時(shí)間內(nèi)公交車發(fā)動機(jī)的效率：

9

n=W=2.952X1QJX1OO%=5O%

Q放5.904X1o9j

答：（1）公交車滿載乘客時(shí)的重力為6X104N；

（2）這段時(shí)間內(nèi)公交車牽引力所做功的功率3X104W；

（3）lm3的可燃冰轉(zhuǎn)化生成的甲烷氣體完全燃燒所產(chǎn)生的能量能將17571kg的

水從20℃加熱到沸騰；

（4）這段時(shí)間內(nèi)公交車發(fā)動機(jī)的效率是50%.

5.（2017?遼陽）2017年5月5□,我國自主研制的新一,代噴氣式大型客機(jī)C919

成功首飛，揭開了中國民用飛機(jī)發(fā)展史上嶄新的一頁，C919空載質(zhì)量為60t,輪

胎與地面接觸總面積為0.5m2,在空中以90m/s的速度水平方向勻速飛行80min,

受到的阻力為1.2X105N.（g取10N/kg）求：

（1）C919空載停在機(jī)場的水平地面上時(shí)，對地面產(chǎn)生的壓強(qiáng)是多少？

（2）飛行過程中發(fā)動機(jī)的功率是多少？

（3）若發(fā)動機(jī)的效率為48%,飛行80min過程中消耗燃油的質(zhì)量是多少？（q燃

油=4.5XK）7j/kg）

【解答】解：(])飛機(jī)停在水平地面上：F壓=G=mg=60X1000kgX

10N/kg=600000N,

p=Ll=600000N=L2x106Pa；

S0.51rl2

(2)由丫=且可得：s=vt=90m/sX80X60s=4.32X105m,

t

飛機(jī)水平勻速飛行：F=f=1.2X105N,

W=Fs=1.2X105NX4.32X105m=5.184X10wJ,

P=j!L=L.184><1010J=1.08X107W；

t4800s

（3）由n=3-可得：Q=JL=M84X1010J=i.Q8xIOUJ,

Qr\48%

由Q=mq可得，m=~^L08X10——L=2400kg.

q4.5X107J/kg

答：（1）C919空載停在機(jī)場的水平地面上時(shí)，對地面產(chǎn)生的壓強(qiáng)是L2X106pa；

（2）飛行過程中發(fā)動機(jī)的功率是1.08X107W；

（3）若發(fā)動機(jī)的效率為48%,飛行80min過程中消耗燃油的質(zhì)量是2400kg.

6.（2017?攀枝花）如圖所示，放在水平桌面上的正方?體物塊A的密度為2.5X

103kg/m3,邊長為0.2m；物體B所受的重力為18N,用水平向左的拉力F勻速拉

動物塊A,使物體B在2s內(nèi)豎直向上移動了0.4m.物塊A受到的摩擦力為它的

重力的0.1倍，動滑輪所受重力為4N,不計(jì)繩重及滑輪的摩擦，g=10N/kg.求:

（1）物塊A的質(zhì)量；

（2）物體A對桌面的壓強(qiáng)；

（3）利用動滑輪提升物體B的機(jī)械效率；

（4）拉力F的功率.

【解答】解：(1)由m=pV得：mA=PAVA=2.5X103kg/m3X(0.2m)3=20kg；

(2)物體A對水平地面的壓力：FA=GA=mAg=20kgX10N/kg=200N,

PA=—^-=——UU"-----=5000Pa；

SA0.2mX0.2m

(3)不計(jì)繩重及滑輪的摩擦，對動滑輪的拉力F'=2XGB+G動=2X18N+4N=40N,

拉力所移動的距離：h'=Xh=—X0.4m=0.2m,

22

""有X100%=GB11」8NX0.4m=90%；

W總F'h'40NX0.2ni

(4)物體勻速運(yùn)動，拉力F的大小為：F=F'+f=40N+0.1X200N=60N,

0.4mX

物體A的移動速度：VA=-----------2_=O.lm/s,

2s

P=FVA=6ONX0.1m/s=6W.

答：(1)物塊A的質(zhì)量為20kg；

(2)物體A對桌面的壓強(qiáng)為5000Pa；

(3)利用動滑輪提升物體B的機(jī)械效率為90%；

(4)拉力F的功率為6W.

7.(2017?白銀)從2016年開始，省會蘭州和部分地區(qū)的大街小巷出現(xiàn)了一批體

積小、節(jié)能環(huán)保的知豆純電動車，如圖所示為正在充電的知豆.知豆空車時(shí)整車

質(zhì)量為670kg、額定輸出功率為9kW.設(shè)該車行駛過程中受到的阻力是車重的0.05

倍.(g=10N/kg)請問：

(1)該車靜止在水平地面上，輪胎與地面的接觸總面積為0.04m2時(shí)，則空車時(shí)

該車對地面的壓強(qiáng)多大？

(2)若該車載人后總質(zhì)量為800kg,該車以額定輸出功率在平直公路上勻速行

駛時(shí)速度多大？

(3)小麗家距學(xué)校大約7200m,小麗爸爸開知豆送小麗去學(xué)校路上用時(shí)lOmin,

蘭州市城市道路限速40km/h,請計(jì)算說明小麗爸爸是否駕車超速?

【解答】解：(1)電動車對水平地面的壓力F=G=mg=670kgX10N/kg=6.7X103N；

3

電動車對地面的壓強(qiáng)p=l=6-7X1°N=1.675X105Pa；

S0.04in2

(2)電動車勻速行駛時(shí)F=f=0.05G=0.05X8000N=400N,

由P=^L=ZA^FV可得，

tt

3

電動車勻速行駛的速度V=X91UN=22.5m/s；

F400N

（3）小麗爸爸的車速為丫=且=74OOin=]_2m/s=43.2km/h；

t10X60s

因?yàn)?3.2km/h>40km/h,所以，超速了.

答：（1）則空車時(shí)該車對地面的壓強(qiáng)為L675X105pa；

（2）該車以額定輸出功率在平直公路上勻速行駛時(shí)速度為22.5m/s；

（3）小麗爸爸駕車超速.

8.（2017?大連）某人用如圖所示的滑輪組，在20s內(nèi)將一個重為600N的物體,

沿著水平地面勻速拉動了4m.拉力F做功為1440J,物體與地面的接觸面積為

0.4m2,物體移動時(shí)受地面的摩擦力為350N.不計(jì)繩重及機(jī)械的摩擦.試求：

（1）物體對地面的壓強(qiáng)是多少？

（2）拉力F做功的功率是多少？

（3）拉力F的大小是多少？

（4）動滑輪的重力是多少？

【解答】解：（1）物體對地面的壓力:

F=G=600N,

物體對地面的壓強(qiáng)：

p=g=SOON=i500Pa；

S0.4in2

（2）拉力F做功的功率：

P=WL1440J=72W;

t20s

（3）由圖可知，n=3,則繩端移動的距離:

s繩二ns物=3X4m=12m,

由W=Fs可得，拉力F的大?。?/p>

F="=144°J=120N；

s曼12m

(4)因物體勻速移動時(shí)處于平衡狀態(tài)，受到的拉力F拉和摩擦力是一對平衡力，

所以，滑輪組對物體的拉力Fii=f=350N,

不計(jì)繩重及機(jī)械的摩擦，由F=L(G動+F拉)可得，動滑輪的重力：

n

G動=nF-F拉=3X120N-350N=10N.

答：(1)物體對地面的壓強(qiáng)是1500Pa；

(2)拉力F做功的功率是72W；

(3)拉力F的大小是120N；

(4)動滑輪的重力是10N.

9.(2017?金華)2017年5月5日，大飛機(jī)C919首飛任務(wù)的完成，標(biāo)志著我國

航空工業(yè)向前邁進(jìn)一大步.C919主要性能參數(shù)如表所示：

中國商飛C919

最大載重|77.3噸

巡航速度0.78-0.8馬赫（相當(dāng)于954km/h到980km/h）

巡航高度12100米

最長航程5555公里

最多座椅數(shù)190個

(1)上海到廣州的空中距離大概是1470km,若全程以最大巡航速度勻速飛行，

則C919從上海到廣州大約需多長時(shí)間？

(2)當(dāng)C919發(fā)動機(jī)總推力達(dá)到2X105N,飛行速度達(dá)到954km/h時(shí)，C919發(fā)

動機(jī)的總輸出功率是多少？

(3)當(dāng)C919以最大載重停在機(jī)場時(shí)，輪胎與地面的總接觸面積大約為0.1m2,

則C919對地面的壓強(qiáng)約多少？

【解答】解：(1)已知上海到廣州的空中距離s=1470km,最大巡航速度v最大

=980km/h,

由v二且可得，

t

從上海到廣州大約需要時(shí)間t=s=1470km=L5h；

v最大980km/h

(2)v=954km/h=954X=^m/s=265m/s,

3.6

發(fā)動機(jī)的總輸出功率P=W=Z^=F?旦=Fv=2X105NX265m/s=5.3X107W；

ttt

(3)C919對地面的壓力F=G=mg=77.3X103kgX10N/kg=7.73X105N,

5

對地面的壓強(qiáng)p=￡=7?0」'1=7.73x106pa.

S0.1m2

答：(1)C919從上海到廣州大約1.5h；

(2)C919發(fā)動機(jī)的總輸出功率是5.3X107W；

(3)C919對地面的壓強(qiáng)為7.73Xl()6pa.

10.（2017?山西）小明攜帶質(zhì)量為10kg的行李箱從太原到運(yùn)城，選擇了尾氣零

排放的動車組D2503次列車出行.經(jīng)查詢，D2503次列車時(shí)刻表如下.若該動車

組列車全程勻速行駛在平直的軌道上，牽引力恒為2.8X105N,供電電路輸入動

車組列車的電功率恒為2X107W.

站次站名到達(dá)時(shí)間開車時(shí)間運(yùn)行里程

1太原南-8：250

2運(yùn)城北10：1010：12360km

3西安北11：22-556km

請你根據(jù)以上信息，解決下列問題：

問題一：若小明的行李箱底部與列車行李架的接觸面積約為0.2m2,求此行李箱

對水平行李架的壓強(qiáng).（g取10N/kg）

問題二：求該動車組列車從太原南站到運(yùn)城北站牽引力所做的功.

問題三：求該動車組列車從太原南站到運(yùn)城北站將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率.

問題四：若大型客運(yùn)燃油汽車運(yùn)行中做的功與該動車組列車從太原南站至運(yùn)城北

站牽引力所做的功相等，求該燃油汽車排放氣態(tài)污染物的質(zhì)量.（大型客運(yùn)燃油

汽車每做1焦耳的功排放氣態(tài)污染物5X106g）

【解答】解：（1）行李箱對行李架的壓力：F=G=mg=10kgX10N/kg=100N,

行李箱對水平行李架的壓強(qiáng)：p=E=@L500Pa；

S0.2m2

（2）由表可知動車組行駛路程s=360km=3.6X105m,

動車組列車從太原南站到運(yùn)城北站牽引力所做的功：W=FS=2.8X105NX3.6X

105m=1.008X1011J；

（3）由表可知，動車組運(yùn)行時(shí)間t=10：10-8：25=lh45min=105min=105X

60s=6300s,

由P二生得：

t

動車組消耗的電能：W電二Pt=2X107WX6300s=1.26X10nJ,

該動車組列車從太原南站到運(yùn)城北站將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：n=JLx

w電

100%=L0"jx100%=80%；

1.26X1011；

（4）該燃油汽車排放氣態(tài)污染物的質(zhì)量：

m排=1.008X10uJX5X106g/J=5.04X105g=504kg.

答：（1）此行李箱對水平行李架的壓強(qiáng)500Pa；

（2）該動車組列車從太原南站到運(yùn)城北站牽引力所做的功1.008X10^；

（3）該動車組列車從太原南站到運(yùn)城北站將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率80%；

（4）該燃油汽車排放氣態(tài)污染物的質(zhì)量504kg.

1L（2017?瀘州）2017年4月1日，中國四川省川南臨港自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)揭牌

儀式在成都舉行，標(biāo)志著四川航運(yùn)第一大港--瀘州港稱為重要區(qū)域性綜合交通

樞紐.如圖所示是瀘州港口的軌道式龍門吊設(shè)備的簡化機(jī)械示意圖.圖中在貨船

水平甲板上被吊起的集裝箱體積是24m3,底面積4m2,平均密度1.5XlC^kg/nA

圖中每個滑輪的重力均為1.0X104N,在繩子自由端拉力F的作用下，集裝箱以

0.2m/s的速度在空中勻速豎直上升（繩重和摩擦不計(jì)，取g=10N/kg）.求：

（1）該集裝箱的重力；

（2）繩子自由端拉力F的功率；

（3）在開始起吊集裝箱的過程中，當(dāng)繩子自由端的拉力為F=1.45X105N時(shí)，集

裝箱對水平甲板的壓強(qiáng).

J

【解答】解：

(1)由p=皿得集裝箱的質(zhì)量：

V

m=pV=1.5X103kg/m3X24m3=3.6X104kg,

該集裝箱的重力：

G=mg=3.6X104kgX10N/kg=3.6X105N；

(2)由圖可知n=2,繩重和摩擦不計(jì)，則繩子自由端的拉力：

F=L(G+G輪)=J_X(3.6X105N+1.0X104N)=1.85X105N；

22

拉力端移動速度：v=2v箱=2X0.2m/s=0.4m/s,

拉力做功的功率：

P=匹住=Fv=1.85X105NX0.4m/s=7.4X104W；

tt

(3)當(dāng)繩子自由端的拉力為F=1.45X105N時(shí)，設(shè)滑輪組對集裝箱的拉力為F拉,

繩重和摩擦不計(jì)，此時(shí)繩子自由端的拉力：

F=1(F拉+G輪),

2

則滑輪組對集裝箱的拉力：

F拉=2F'-G輪=2X1.45X105N-1.0X104N=2.8X105N,

集裝箱受向上的拉力F拉、向上的支持力F支和向下的重力G而靜止在水平甲板上,

所以，F(xiàn)拉+F蚌G,

且壓力和支持力為一對相互作用力，它們大小相等，則集裝箱對甲板的壓力：

F壓=F支=G-F拉=3.6X105N-2.8X105N=8X104N,

集裝箱對水平甲板的壓強(qiáng)：

p=￡s=8><10^2xl04Pa.

S4m2

答：(1)該集裝箱的重力為3.6X1O5N；

(2)繩子自由端拉力F的功率為7.4X104W；

（3）當(dāng)繩子自由端的拉力為F=1.45X105N時(shí)，集裝箱對水平甲板的壓強(qiáng)為2X

104Pa.

12.（2017?東營）進(jìn)入三月份以來，東營街頭出現(xiàn)了一種共享電動汽車.下表是

這種汽車的主要參數(shù).（g取10N/kg）

空車質(zhì)量800kg

每個輪胎與地面接觸面積50cm2

電池容量44kW?h

標(biāo)準(zhǔn)承載200kg

最大續(xù)航（充滿電最大行駛路程）200km

所受阻力與汽車總重的比值0.09

（1）電動機(jī)是電動汽車的核心部分，電動機(jī)工作時(shí)能量的轉(zhuǎn)化是電能轉(zhuǎn)化為

機(jī)械能.電動機(jī)的工作原理是通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動.

（2）標(biāo)準(zhǔn)承載下，電動汽車靜止時(shí)對水平地面的壓強(qiáng)是多少？

（3）圖2是電動汽車行駛在某路段的路程與時(shí)間圖象，標(biāo)準(zhǔn)承載下，電動汽車

以速度勻速行駛1分鐘的耗電量為0.4kW?h,電動機(jī)的效率是多少？

（4）若某燃油汽車百公里耗油6升，每升油5.5元，電動汽車充電每度0.8元，

通過計(jì)算比較使用燃油汽車與電動汽車哪種更經(jīng)濟(jì)？

0）

國1國2

【解答】解：（1）電動機(jī)正常工作時(shí),將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，是利用通電線圈在

磁場中受力轉(zhuǎn)動原理工作的；

（2）乘客與車的總質(zhì)量：

m=mi+m2=800kg+200kg=1000kg,

汽車對水平地面的壓力：

F=G=mg=1000kgX10N/kg=104N,

汽車與水平地面的總接觸面積：

2222

S=4S0=4X50cm=200cm=2X10m,

汽車對水平地面的壓強(qiáng)：

p=b-----10"-----=5X105Pa；

S2X10_2ID2

（3）由圖可知，電動汽車做勻速直線運(yùn)動，當(dāng)ti=3s時(shí)，Si=60m,

則電動汽車行駛的速度：

v=-1=501rl=20m/s,

t]3s

電動汽車以速度勻速行駛1分鐘的路程：

s=vt=20mX60s=1200m,

電動汽車的牽引力：

Fi=f=0.09G=0.09X104N=900N,

電動汽車牽引力做的功：

6

Ww=FiS=600NX12OOm=l.O8X10J,

電動汽車發(fā)動機(jī)的效率：

n=-x100%=l-08X106JX1OO%=75%；

W電0.4X3.6X106J

（4）燃油汽車100km費(fèi)用：6LX5.5元/L=33元，

電動汽車100km費(fèi)用：22kW?hX0.8元/kW?h=17.6元，

因?yàn)?7.6元小于33元，所以使用電動汽車費(fèi)用少，更經(jīng)濟(jì).

答：（1）電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動；

（2）標(biāo)準(zhǔn)承載下，電動汽車靜止時(shí)對水平地面的壓強(qiáng)是5X105pa；

（3）電動機(jī)的效率是75%；

（4）使用電動汽車更經(jīng)濟(jì).

13.（2017?重慶）如圖甲所示為中國首艘國產(chǎn)航母001A下水時(shí)的情景.某中學(xué)

物理興趣小組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室模擬航母下水前的一個過程，他們將一個質(zhì)量為

2kg的航母模型置于水平地面上的一個薄壁柱形容器底部，該柱形容器質(zhì)量為

6kg,底面積為0.03m2,高為0.4m,如圖乙所示.現(xiàn)在向容器中加水，當(dāng)加水深

度為0.1m時(shí)，模型剛好離開容器底部，如圖丙所示.繼續(xù)加水直到深度為0.38m,

然后將一質(zhì)量為0.9kg的艦載機(jī)模型輕放在航母模型上，靜止后它們一起漂浮在

水面.求：

（1）圖丙中水對容器底部的壓強(qiáng)為多少帕？

（2）圖丙中航母模型浸入水中的體積為多少立方■米？

（3）放上艦載機(jī)后整個裝置靜止時(shí)，相對于水深為0.38m時(shí)，容器對水平地面

的壓強(qiáng)增加了多少帕？

【解答】解：（1）由題意可知，圖丙中水的深度h=0.1m,

則圖丙中水對容器底部的壓強(qiáng)：

p=p水gh=1.0X103kg/m3X10N/kgX0.1m=lX103Pa；

（2）航母模型的重力：GR=mmg=2kgX10N/kg=20N；

由題知，模型剛好離開容器底部，即航母模型漂浮，

所以此時(shí)航母模型受到的浮力：Fi?=G航=20N；

由阿基米德原理可知，航母排開水的體積：

V排=—'^—=---------迎----------=2.0X103m3；

P水g1.0X103kg/m3X10N/kg

（3）艦載機(jī)模型的重力：G艦載機(jī)=m艦載機(jī)g=0.9kgX10N/kg=9N；

放上艦載機(jī)后整個裝置靜止時(shí)，增加的浮力：

△FS=G艦載機(jī)=9N,

增加的排開水的體積：

△V排=9匡=--------------------=9X104m3,

P水glX103kg/m3X10NAg

水面升高：

△h=AZjL9X10&3=oo3m,

S0.03m2

原來水深為0.38m,容器高度為0.4m,所以有水溢出，

水平地面增加的壓力：

△F=G艦載機(jī)-G流=9N-1X103kg/m3X0.03m2X（0.38m+0.03m-0.4m）X

10N/kg=6N；

則容器對水平地面的壓強(qiáng)增加量：

△p=,^fj=————=200Pa.

S0.03in2

答：（1）圖丙中水對容器底部的壓強(qiáng)為IX103pa；

（2）圖丙中航母模型浸入水中的體積為2.0Xl（T3m3；

（3）放上艦載機(jī)后整個裝置靜止時(shí)，相對于水深為0.38m時(shí)，容器對水平地面

的壓強(qiáng)增加了200Pa.

14.（2017?西寧）物理興趣小組設(shè)計(jì)了一個便攜式水深測量儀，如圖甲所示，它

主要是由探頭A和控制盒B構(gòu)成，它們之間用有絕緣皮的細(xì)導(dǎo)線相連形成回

路.其中探頭A是一個底面積為1X10-3m2、高0.1m、重4N的實(shí)心圓柱體，探

頭A的底部有壓敏電阻R（R與水接觸的表面涂有絕緣漆，R的體積和重力均不

計(jì)），工作時(shí)底部始終與水平面相平，壓敏電阻R的阻值隨表面壓力大小的變化

如圖乙所示.A和B間的電路連線如圖丙所示，其中電源電壓恒為3V,電流表

改裝成深度表（導(dǎo)線的重力與體積均不計(jì)）.興趣小組的同學(xué)將探頭A緩慢放入

水中，求（g=10N/kg）：

（1）探頭A的密度是多少？

（2）探頭A一半體積浸入水中時(shí)，底部受到水的壓強(qiáng)是多少？

（3）探頭A全部浸入水中時(shí)（不接觸池底），導(dǎo)線對探頭A的拉力是多少？

（4）將探頭A投入水池中某深度處（不接觸池底），電流表示數(shù)為0.4A,則此

處水的深度為多少？

M也削

丙

【解答】解:(1)探頭A的質(zhì)量：m=色=—=0.4kg,

g10N/kg

-32-43

探頭A的體積：Vw=Sh=lX10mX0.1m=lX10m,

33

探頭A的密度：p=m=84kg_=4X10kg/m；

V物lXlO^m3

（2）探頭A一半體積浸入水中時(shí)，深度：h，=Lh=J_X0.1m=0.05m,

22

底部受至U水的壓強(qiáng)：p=p*ghz=lX103kg/m3X10N/kgX0.05m=500Pa；

33

（3）探頭A全部浸入水中時(shí)受到的浮力：F浮=p水gVj^=p水gVtt=lX10kg/mX

10N/kgX104m3=lN,

探頭A不接觸池底，

則導(dǎo)線對探頭A的拉力：Ffi=G-F浮=4N-1N=3N；

（4）根據(jù)l=U可得，壓敏電阻的阻值：R=匹用_=7.5。，

RI0.4A

由圖象可知，探頭A下表面所受壓力為F=75N,

則下表面所受壓強(qiáng)：p'=E=一迎一=7.5X104Pa,

S1義10&2

則水的深度：卜'=上_=----7.5Xl04pa---------=7.5m.

P水glX103kg/m3X10NAg

答：（1）探頭A的密度是4X103kg/m3；

（2）探頭A一半體積浸入水中時(shí)，底部受到水的壓強(qiáng)是500Pa；

（3）導(dǎo)線對探頭A的拉力是多3N；

（4）此處水的深度為7.5m.

15.（2017?巴彥淖爾）用如圖甲所示的滑輪組提升浸沒在水中的實(shí)心圓柱形物體,

己知物體的高度為1m,底面積為0.12m2,質(zhì)量為200kg,物體始終以0.5m/s的

速度勻速上升，物體浸沒在水中勻速上升時(shí)，作用在繩端的拉力F所做的功隨時(shí)

間的變化關(guān)系如圖乙所示.（不計(jì)繩重、摩擦及水的阻力.p=1.0X103kg/m3,

g=10N/kg）求：

（1）當(dāng)物體的上表面剛好與水面相平時(shí)，其底部受到水的壓強(qiáng)；

（2）物體浸沒在水中時(shí)受到的浮力；

（3）物體浸沒在水中勻速上升時(shí)繩端受到的拉力；

（4）物體浸沒在水中勻速上升時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率；

(5)物體出水后繩端拉力的功率.

甲乙

【解答】解：(1)根據(jù)p=phg可得，當(dāng)物體的上表面剛好與水面相平時(shí)，其底部

受到水的壓強(qiáng)為：

p=pgh=1.0X103kg/m3X10N/kgXlm=10000Pa；

23

(2)物體浸沒在水中時(shí)：V?=Vw=0.12mXlm=0.12m,

受到的浮力：F浮=p水V排g=p水V物g=L0X103kg/m3X0.12m3X10N/kg=1200N；

(3)由乙圖可知，物體在10s內(nèi)F所做的做W=6000J,

繩端所移動的距離：s=4s'=4vt=4X0.5m/sX10s=20m,

拉力F『W=6000J=300N；

s20m

(4)物體浸沒在水中勻速上升時(shí)，滑輪組對物體的拉力：F=G-Fs=mg-F#=200kg

XlON/kg-1200N=800N,

口」有用=Fh=Fh=F=800N=66.7%；

W總F拉sF拉nhF拉nSOONX4

(5)物體出水后，繩對物體的拉力等于物體的重力，即F'=G=mg=2OOkgX

10N/kg=2000N,

繩端拉力的功率：P=F'v=2000NX0.5m/s=1000W.

答：(1)當(dāng)物體的上表面剛好與水面相平時(shí)，其底部受到水的壓強(qiáng)為lOOOOPa；

(2)物體浸沒在水中時(shí)受到的浮力為1200N；

(3)物體浸沒在水中勻速上升時(shí)繩端受到的拉力為300N；

(4)物體浸沒在水中勻速上升時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為66.7%；

(5)物體出水后繩端拉力的功率為1000W.

16.（2017?廣東）常用機(jī)器人潛入水下打撈沉船上的物體，（p水=1.0X103kg/m3,

g=10N/kg）

（1）某時(shí)刻機(jī)器人在水下用豎直向上的力舉著體積為0.03m\密度為2.5X

103kg/m3的實(shí)心物體靜止不動，該力的大小是多少？

（2）若機(jī)器人在水下30m處將該物體勻速豎直向上運(yùn)至水面需時(shí)間150s,物體

豎直上升所需要的動力F與物體運(yùn)動速度v的關(guān)系如圖所示，求：

①物體上升的速度是多少？

F浮=「水gV排=p*gV=1.0X103kg/m3X10N/kgX0.03m3=300N,

由p=g和G=mg可得，物體受到的重力：

G=mg=pVg=2.5X103kg/m3X0.03m3X10N/kg=750N,

對物體受力分析可，受豎直向下的重力G、豎直向上的浮力F浮、機(jī)器人向上的

舉力F舉作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，

所以，機(jī)器人對物體的舉力：

F舉=6-F浮=750N-300N=450N；

（2）①物體上升的速度：

V__S_30ID_Q2m/s；

t150s

②由圖象可知，物體豎直上升所需要的動力F=500N,

這個過程動力F對物體做的功：

W=Fs=500NX30m=15000J.

答：（1）該力的大小是450N；

（2）①物體上升的速度是0.2m/s；②這個過程動力F對物體做了15000J的功.

17.(2017?綿陽)蛟龍AG600水陸兩棲飛機(jī)是我國自主研制的“三個大飛機(jī)"(運(yùn)

-20、AG600和C919)之一，被譽(yù)為國之重器.AG600主要用于大型滅火和水

上救援，可以從地面起飛和降落，也可以從水面起飛和降落，2017年2月13日，

實(shí)現(xiàn)全部四臺發(fā)動機(jī)試車成功，之后又進(jìn)行了系列測試.AG600空載時(shí)質(zhì)量為

41.5t,最多可儲水12t.(取g=10N/kg,p*=1.0X103kg/m3)

①某次試飛前，AG600蓄滿水后靜止在某湖面上，求其排開湖水的體積.

②在水面滑行測試中，AG600蓄一定質(zhì)量的水，發(fā)動機(jī)牽引力的實(shí)際總功率為

2500kW,飛機(jī)在水面上以36km/h的速度勻速滑行了lmin,滑行過程中所受阻

力為總重的0.5倍.求所蓄水的質(zhì)量.

③在一次滅火演習(xí)測試中，AG600蓄水后以最大巡航速度飛往假象火場并盤懸在

火場上方155m處，分次將所蓄水投下，每次投水100kg,投下的水下落過程中

由于重力和空氣阻力的作用，先加速運(yùn)動后勻速運(yùn)動，勻速運(yùn)動的速度是10m/s,

運(yùn)動時(shí)間是14s,加速過程的平均速度是勻速運(yùn)動速度的0.25倍.求一次所投的

水在下落過程中重力做功的平均功率.

【解答】解：

①AG600蓄滿水后的總重力：

335

G,6=mig+m2g=(41.5X10kg+12X10kg)X10N/kg=5.35X10N,

因?yàn)锳G600蓄滿水后靜止在某湖面上，

5

所以有：F?=G,e=5.35X10N,

由P水gV排可得，排開湖水的體積：

V排=F浮—5.35X105N=535M3；

P水glX103kg/in3X10NAg

②飛機(jī)在水面上的速度v=36km/h=10m/s,

由P=1=FS=FV可得，飛機(jī)受到的牽引力：

tt

6

F=P=2,5X1QW=25X105N;

v10ID/S

因?yàn)轱w機(jī)勻速滑行，所以飛機(jī)受到的阻力：f=F=2.5X105N,

由題意可知，f=0.5G總，

55

則此時(shí)飛機(jī)的總重力為:G,a=2f=2X2.5X10N=5X10N；

此時(shí)飛機(jī)的總質(zhì)量為：

m,=^5XL0i5X1O4kg=5Ot;

g10N/kg

飛機(jī)所蓄水的質(zhì)量為總-

m3=mmi=50t-41.5t=8.5t；

③已知水勻速下落的速度為vi=10m/s,勻速運(yùn)動的時(shí)間ti=14s,

則水勻速下落的高度：hi=viti=10m/sX14s=140m,

由題意可知，水加速下落的速度：V2=0.25VI=0.25X10m/s=2.5m/s,

已知水下落的總高度總則水加速下落的高度：

h=155m,h2=h,6-hi=155m-

140m=15m,

水加速下落時(shí)間：t2=%15m=6s,

v22.5m/s

整個過程中水的重力做功：W=m水ghi=100kgX10N/kgX155m=1.55X105J,

重力做功的平均功率：

p，=W=1.55X105J=775OW.

tj+t214s+6s

答：①其排開湖水的體積為53.5m3.

②所蓄水的質(zhì)量為8.5t.

③一次所投的水在下落過程中重力做功的平均功率為7750W.

18.（2017?德州）圖1是一艘完全依靠太陽能驅(qū)動的船，該船長30米，寬15

米，排水量60噸，船的表面安裝有太陽能電池板，接收太陽能的功率為1.6X

1O5W,若接收的太陽能只用來驅(qū)動船前進(jìn).在一次航行中，從某一時(shí)刻開始，

太陽能船收到水平方向的牽引力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖2甲所示，船的運(yùn)動

速度v隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖2乙所示.（g取10N/kg）

圖1圖2

求：

(1)滿載時(shí)太陽能船受到的浮力；

(2)第50s到第100s內(nèi)牽引力做的功；

(3)第50s到第100s的運(yùn)動過程中，太陽能船的效率.

【解答】解：(1)滿載時(shí)太陽能船受到的浮力：

F浮=G排=01排g=60X103kgX10N/kg=6X105N；

(2)第50s到第100s內(nèi)，由圖甲可知牽引力F=8X104|\l,由圖乙可知船勻速行

駛的速度v=0.5m/s,

由v=亙可得，船行駛的距離：

t

s=vt=0.5m/sX50s=25m,

第50s到第100s內(nèi)牽引力做的功:

W=Fs=8X104NX25m=2X106J；

(3)由題可知，太陽能電池板接收太陽能的功率為1.6X105W,

則第50s到第100s的運(yùn)動過程中，太陽能電池板接收到的太陽能：

E=Pt=1.6X105WX50s=8X106J,

則太陽能船的效率：

6

n=*X100%=2乂1°工X100%=25%.

E8X106J

答：(1)滿載時(shí)太陽能船受到的浮力為6X105N；

(2)第50s到第100s內(nèi)牽引力做的功為2X106J；

(3)第50s到第100s的運(yùn)動過程中，太陽能船的效率為25%.

19.(2017?遵義)我國自主設(shè)計(jì)研發(fā)的“蚊龍”號載人深潛器不斷刷新潛水深度紀(jì)

錄，為我國探究深海海洋資源提供了大量寶貴資料."蛟龍”號的一些主要參數(shù)如

表所示，蚊龍”號可在潛水器外搭載幾塊壓載鐵塊作無動力下潛.在一次下潛中，

搭載3名乘員下潛到7200m深處作業(yè)，3名乘員總質(zhì)量為180kg,自帶裝備總質(zhì)

量為220kg,海水密度取1.0X103kg/m3,壓載鐵的密度為7.9Xl()3kg/m3,g取

10N/kg.求，

項(xiàng)目參數(shù)

規(guī)格長8.2m,寬3.0m,高3.4m

空重22t（不含乘員、裝備、壓載鐵塊）

最大負(fù)220kg（不含乘員）

荷____________________________________________________________

乘員準(zhǔn)載3人，每人不超過80kg

（1）"蚊龍"號搭載3名乘員及裝備（不含壓載鐵塊）時(shí)的總質(zhì)量；

（2）“蚊龍"號下潛到頂部距海面7200m深處時(shí)頂部受到海水的壓強(qiáng)；

（3）"蛟龍"號潛水器無動力下潛時(shí)，需在外部搭載4塊壓載鐵塊，每塊壓載鐵

塊的質(zhì)量為3.16X104kg,無動力下潛時(shí)整個潛水器受到的浮力多大.

【解答】解：

（1）已知“蚊龍”號、3名乘員及裝備的質(zhì)量，則"蚊龍”號搭載3名乘員及裝備（不

含壓載鐵塊）時(shí)的總質(zhì)量為：

m.e.=m空重+m人+m裝備=22X103kg+180kg+220kg=2.24X104|<g；

（2）“蚊龍"號下潛到頂部距海面7200m深處時(shí)頂部受到海水的壓強(qiáng)：

p=pgh=1.0X103kg/m3X10N/kgX7200m=7.2X107Pa；

（3）由p=2可得，一塊壓載鐵的體積：

V

Vo=^3.16XlQ^kg=4m3；

P鐵7.gxiO.g/m?

4塊壓載鐵的體積：V鐵=4Vo=4X4m3=16m3；

"蛟龍”號潛水器的體積：V=abc=8.2mX3.0mX3.4m=83.64m3；

無動力下潛時(shí)整個潛水器的體積，即排開液體的體積：V排封+V鐵

=83.64m3+16m3=99.64m3,

由阿基米德原理可得整個潛水器受到的浮力：

F浮=p液gV排=1X103kg/m3X10N/kgX99.64m3=9.964X105N.

答：（1）“蚊龍"號搭載3名乘員及裝備（不含壓載鐵塊）時(shí)的總質(zhì)量是2.24X

104kg；

（2）“蚊龍"號下潛到頂部距海面7200m深處時(shí)頂部受到海水的壓強(qiáng)是7.2X

107Pa；

（3）"蛟龍"號無動力下潛時(shí)整個潛水器受到的浮力是9.964X105N.

20.（2017?義烏市）今年5月，運(yùn)用“藍(lán)鯨一號"鉆探平臺，我國南海神孤海域首

次實(shí)現(xiàn)可燃冰試采成功.

材料一：可燃冰，學(xué)名天然氣水化合物，其化學(xué)式為CH4?8H2O.它是天然氣的

固體狀態(tài)（因海底高壓）.埋于海底地層深處的大量有機(jī)質(zhì)在細(xì)菌的分解作用下，

最后形成石油和天然氣（石油氣），其中許多天然氣被包進(jìn)水分子中，在海底的

低溫（2?5℃）與壓力下結(jié)晶，形成"可燃冰”.

材料二："藍(lán)鯨一號”鉆探平臺設(shè)計(jì)和建造過程創(chuàng)新了多項(xiàng)世界記錄.它長117米，

寬92.7米，高118米，質(zhì)量為42000噸.

請根據(jù)上述材料回答：

（1）形成可燃冰需要一定的生態(tài)環(huán)境.

①海底底層深處，這些分解有機(jī)質(zhì)的細(xì)菌能很好的生存，體現(xiàn)了生物對環(huán)境的

適應(yīng)，這些細(xì)菌分解有機(jī)質(zhì)不需要（選填"需要"或"不需要"）氧氣.這些

細(xì)菌與真菌在