培优班讲义力学计算专题.docx
- 文档编号:11617847
- 上传时间:2023-03-28
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:493.17KB
培优班讲义力学计算专题.docx
《培优班讲义力学计算专题.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《培优班讲义力学计算专题.docx(16页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
培优班讲义力学计算专题
培优练习之力学计算专题
1.(05年河北)如图17所示是TY160型履带式推土机.它的功率为120kW,质量为1.7×104kg,每条履带与地面的接触面积为1.25m2.求:
(1)推土机对水平地面的压强;
(2)当推土机进行推土作业时,在平直的场地上以5.4km/h的速度匀速前进了15m,求推土机受到的阻力及推土机所做的功.(取g=10N/kg)
2.(06年河北)滑轮是我们日常生活和生产中经常使用的简单机械,使用滑轮 能给我们带来许多好处。
(1)请分析图14中的实验,说明图中滑轮的特点;
(2)小明按如图15所示的滑轮组实验时,用F=5N的拉力在3s内将重为12N的物体匀速提高了10cm。
求:
滑轮组的机械效率为多少,拉力F的功率足多少?
3.(07年河北)汽车是我们熟悉的交通运输工具,一些运输单位为了降低运营成本肆意超载,造成路面损坏。
某种型号运输车的部分参数如下表。
求:
自重
15t
载重
20t
汽车轮个数
10
每个轮胎与地
面的接触面积
0.05m2
(1)若该车车厢内装有12m3的沙子,请你通过计算回答,汽车是否超载?
此时汽车对水平路面的压强多大?
(ρ沙=2.5×103kg/m3,g取10N/kg)
(2)已知沙场到建筑工地的距离为180km,当该车满载时,以140kW的功率正常行驶,能否在2h内从沙场到达建筑工地?
(汽车受到的阻力是车重的0.02倍)
4.(08年河北)小明利用如图21所示的滑轮组将重为900N的物体从一楼匀速提升至六楼,所用的拉力为360N,绳子自由端移动的速度为0.3m/s。
(己知每层楼高3m)求:
(1)小明所用的时间;
(2)拉力的功率;
(3)所做的额外功:
(4)在此基础上再加一个滑轮做动滑轮使用,组成一个新的滑轮组,提升相同的重物时,滑轮组的机械效率将如何改变?
为什么?
5.(09年河北)小明做“测滑轮组机械效率”实验时,用图18中所示的滑轮,组装成滑轮组,请在图中画出使用该滑轮组时最省力的绕法。
用此滑轮组将重为3.6N
的物体匀速提起时,拉力的功率为0.36W,滑轮组的机械效率为75%。
(忽略摩擦及绳重)求:
(1)绳子自由端移动的速度和动滑轮的总重。
(2)若用此滑轮组提起小于3.6N的重物时,其机械效率将如何改变?
说明理由。
6.(10年河北)某小汽车的“经济耗油量(90 km/h)8 L/100 km”,是指这辆汽车以90 km/h的速度行驶100 km,消耗汽油8 L。
(1)如图16所示,这辆流线型汽车高速行驶时对水平地面的压力(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
在图中O点画出汽车所受重力的示意图。
(2)该汽车在经济耗油量下沿直线匀速行驶25 km,汽车的效率为31.25%。
求:
汽车消耗多少升汽油及汽车的功率。
(汽油热值3.2×107 J/L)
7.(11年河北)一块写有校训的花岗岩石料质量为31.8t、密度为2.65×103kg/m3,立在用砖砌成的长4m、宽2m、高0.5m的水平基座上(如图所示),石料与基座的接触面积为2.12m2。
已知砖的密度为2.05×103kg/m3,基座砖缝中水泥砂浆的密度与砖的密度相同。
(g取10N/kg)
求:
(1)花岗岩石料的体积;
(2)石料对基座的压强;
(3)石料对基座与基座对地面的压强之比。
8.(12年河北)如图21所示,重为16N的物体A在拉力F的作用下,5s内匀速运动了0.5m。
拉力F做的功随时间变化的图像如图22所示。
己知动滑轮重0.5N,物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力f为物重G的0.5倍。
求:
(1)拉力F的功率。
(2)拉力F大小。
(3)克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例。
9.(13年河北)如图16所示,重为1140N的物体,它与水平地面的接触面积为1.5×103cm2。
工人师傅用600 N的力匀速提升物体,物体的速度为0.2 m/s。
(不计摩擦及绳重)
求:
(1)工人师傅拉绳的功率;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)体重为450 N的小明用此滑轮组提升物体,但物体没有被拉动,物
体对地面的最小压强为多大。
10.(14年河北)小明做俯卧撑时(如图所示),可将其视为一个杠杆,重心在O点。
他将身体撑起时,地面对两脚尖的支持力为250N,两脚尖与地面的接触面积为60cm2,双手与地面的接触面积为300cm2。
⑴画出以B为支点时重力的力臂L。
⑵如果小明的两脚尖对地面的压强与双手对地面的压强之比为5∶2,地面对双手的支持力为多少?
⑶小明在1min内做了30个俯卧撑,每次肩部上升的距离都为0.36m,则他1min内克服重力所做的功为多少?
11.(15年河北)如图19所示,将边长为10cm的正方体合金块,用细绳挂在轻质杠杆的A点处,在B点施加力F1=30N时,杠杆在水平位置平衡,合金块对水平地面的压强恰好为0。
撤去F1,在B点施加力F2时,合金块对地面的压强为l.2×103Pa。
(OB=3OA,g取10N/kg)
(1)画出F2的力臂。
(2)求合金块的质量。
(3)求F2的大小。
培优班讲义之力学计算专题
解题指导:
力学计算题在中考中作为压轴题之一,解题过程中需要运用多个物理概念与规律,思维含量大,对学生综合能力要求高,考查的范围分布在质量、重力、速度、平衡力、压强、浮力、杠杆平衡条件、机械效率、功和功率等重点知识点上,并且与生活实际紧密联系,较为常见的物理情境为交通工具类、简单机械类和综合计算类。
一、交通工具类:
通常以轿车、卡车、自行车与火车等交通工具为背景,侧重考查平衡力、速度、压强、功、功率与热机效率等知识点。
解此类题要注意的问题是:
1.因为经常需要求出速度,但题中所给的速度单位通常是km/h,所以需要首先进行单位换算,根据1m/s=3.6km/h,把速度单位换算成m/s,而时间的单位应换算成s。
2.求解汽车对地面的压强时,题中通常已知物体的质量或重力,所以在写解题步骤时,别忘了写出压力F=G=mg,标明压力与重力虽然大小相等,但不是同一个物理量。
此外,还要明确受力面积是一个轮胎的面积还是轮胎的总面积。
3.车辆行驶时靠牵引力做功,若需要用公式P=Fv,必须注明车辆在做匀速运动。
额定功率P0
140kW
自重G0
15t
核定最大载重G
20t
汽车轮胎个数n
10
每个轮胎与地面的接触面积S0
0.05m2
例:
如图是四川南骏汽车集团有限公司生产的“南骏牌”汽车,它为我市经济建设做出了巨大的贡献。
表中是南骏牌某新型运输车的部分参数。
但一些运输单位为了降低运营成本,肆意超载造成路面损坏。
设砂石的平均密度为ρ=2.5×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)若该车车厢容积为12m3,装满砂石时汽车对水平路面的压强多大?
超载百分之几?
(2)已知砂石厂到建筑工地的距离为18km,若该车按照核定最大载重以额定功率匀速行驶,行驶过程中受到的平均阻力是车重的k=0.02倍,则从砂石厂到达建筑工地需要多长时间?
练习:
1.如图所示是我市部分中小学投入使用的新型安全校车,这种校车的性能完全符合校车12项安全标准.中考期间,××中学的学生乘坐这种新型安全校车到9km外的考点参加考试,校车行驶了15min后安全到达考点.求:
(1)校车在送考过程中的平均速度;
(2)若校车和学生总质量为9000kg,车轮与地面的接触总面积为0.15m2,求校车对水平路面的压强;
(3)若校车以12m/s的速度在一段平直路面是匀速行驶,校车受到的牵引力是4500N,求校车发动机牵引力的功率.
2.如图所示为某型号压路机,其部分参散如下表其中。
振动频率30Hz是指压路机在施工中钢轮1秒钟压路30次。
(g取10N/kg)
整机质量(kg)
18000
钢轮振动频率(Hz)
30
行驶速度
(km/h)
2.5/9.8
钢轮振动振幅(mm)
2.0/1.0
发动机功率
(kw)
110
钢轮激振力
(×103N)
320/160
(1)压路机静止时对水平路面的压力是N;钢轮的质量大、与地面小,对地面的压强大。
(2)压路机以2.5km/h的速度在路面上匀速行驶6min,通过的路程是多少?
(3)若钢轮的激振力为大小不变垂直作用在路面上的力。
振动的振幅为钢轮每次下压路面的距离,则以表中较大激振力和较大振幅工作lmin.激振力对路面所做的功是多少?
功率是多大?
二、简单机械类:
简单机械类又分为滑轮组、斜面、杠杆等类型。
这类题主要考查的知识点有:
功的种类、功率、影响机械效率的因素与机械效率的求解。
利用简单机械做功,解题时一定要注意力、距离、速度等物理量的对应关系,切莫张冠李戴。
例1:
如图所示,用30N的力拉动缠绕在油桶上的绳子,使油桶滚动了4m,求拉力做的功。
例2:
小刚使用如图所示的滑轮组提升重物,所用拉力为200N,重物上升速度为0.5m/s,求小刚做功的功率。
例3:
用一个杠杆提升重物,已知动臂力是阻力臂3倍。
物体重600N,手向下压杠杆的动力是210N,物体被提升20cm。
求:
(1)人做了多少功;
(2)杠杆的机械效率是多大。
1、滑轮组类:
求解这类题时,通常首先要根据题意或附图确定出承重绳子的段数,从而可以求出绳端移动距离与重物移动距离的关系(S=nh)、绳端移动速度与重物移动速度之间的关系,再通过审题,分清题中条件属于以下哪种情况:
a、绳重、动滑轮重、轮与轴的摩擦均不计(即理想情况,机械效率为1);
b、只是绳重、轮与轴间摩擦不计(即半理想情况,自由端的拉力与物重间的关系(F=(G物+G动)/n;可以用η=W有用/W总=G物/(G物+G动)计算);
c、没有注明条件(即所有额外因素全部要考虑,此时适用的公式为:
η=W有用/W总=G物h/FS)
切忌不看题目条件,胡乱套用公式,导致错误。
此外还需注意的是:
同一滑轮组若先后提升重力不同的物体,滑轮组的机械效率会发生变化,即物重越大,机械效率越高。
对于机械效率变化的题型,应紧紧抓住不变量:
即动滑轮重,根据题意首先设法求出动滑轮重,然后把变化后的物重代入公式:
η=W有用/W总=G物/(G物+G动)即可解决问题。
例:
如图所示,水平地面上放着物体A和B,且mA:
mB=9﹕7。
B与地面的接触面积为1.4×103cm2,对地面的压强为2500Pa。
用滑轮组匀速提升A时,滑轮组的机械效率是90%(不计绳重和摩擦,取g=10N/'kg)求:
(1)B的质量;
(2)匀速提升B时滑轮组的机械效率;
(3)用此滑轮组以0.1m/s的速度向上提升A时,人的拉力的功率多大。
练习:
1.某建筑工地用升降机提升大理石的示意图如图所示。
升降机货箱的重力是400N,g取10N/kg。
不计滑轮和钢丝绳的重力,不计摩擦。
试求:
(1)已知大理石的密度是2.8×103kg/m3,每块大理石的体积是1.0×10-2m3,则每块大理石的重力是多少?
(2)如果每根钢丝绳上能承受的最大拉力是2000N,则该升降机一次最多能匀速提升多少块大理石?
(3)某次提升中,升降机在1min内将货物匀速提升了15m,钢丝绳的拉力是2000N。
则钢丝绳的拉力的功率是多少?
2.一辆质量是3.5×103kg的汽车不慎陷入泥泞地面,汽车司机组织人们用如图的滑轮组将汽车拖出.已知整个过程中,水平拉力F是1×103N,汽车沿水平方向匀速移动了2m,滑轮组的机械效率为90%.求:
(1)拉力F做的总功.
(2)有用功为多大?
(3)汽车受到的阻力大小.
3.用如图所示的滑轮组提升货物,已知动滑轮重30N,货物重360N、上升速度是0.3m/s,拉力F的功率是180W(不计绳重)。
求:
(1)滑轮组的机械效率η
(2)货物上升3m过程中,克服摩擦力做的功。
2、斜面类:
求解斜面类题时,应分清有用功与总功:
沿斜面的拉力所做的功为总功,克服物体重力所做功为有用功。
另外要注意,当物体沿斜面做匀速直线运动时,与拉力平衡的不仅是摩擦力,而是摩擦力与重力沿斜面的分力之和,所以当已知条件中沿斜面向上的拉力未知时,总功等于:
W总=W额外+W有用=fs+G物h。
例:
现有重800N的木箱A,小李同学想把它搬到高为6m、长为10m的斜面上,如图所示,他站在斜面上,沿斜面向上用600N的拉力使木箱A以0.2m/s的速度匀速从斜面底端到达斜面顶端。
求:
(1)小李同学拉木箱的功率是多大?
(2)该斜面的机械效率是多少?
(3)木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大?
练习:
1.如图所示,斜面长S=10m,高h=4m.用沿斜面方向的推力F,将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B.运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功.求:
(1)运动过程中克服物体的重力做的功;
(2)斜面的机械效率;
(3)推力F的大小.
2.某公司在工艺品市场购买了一件大型工艺花瓶,花瓶质量约为250kg。
为了便于搬运,工作人员先用质量约为50kg的包装箱对花瓶进行包装;然后用两根粗钢管在高1.2m的车厢与地面之间搭成一个长度约为4.8m的简易斜面,如图所示。
装车时,工作人员用平行于钢管方向1000N的推力把包装好的花瓶匀速推上车。
求:
(1)搬运花瓶做的有用功;
(2)搬运花瓶的机械效率;
(3)克服摩擦做的额外功。
3、杠杆类:
求解这类题的关键是要准确找出杠杆的五要素:
支点、动力、动力臂、阻力与阻力臂,尤其是与数学中的三角函数(如:
正弦、余弦)相结合求力臂时,一定要格外仔细,正确运用数学知识求出力臂,最后根据杠杆的平衡条件进行求解。
需要注意的是同一个杠杆,支点的位置并不是固定的,可以根据解题需要选择不同的位置作为支点进行求解。
例:
如图所示,大李和小李用一根轻质的木棒抬重物,已知重物重900N,两人肩头的位置相距1.8m,重物挂点O到小李肩头A点的距离为0.8m,大李体重600N,两脚与地面的接触面积为400cm2,(两人手对木棒的力忽略不计)求:
(1)小李肩头对木棒的支持力;
(2)大李对地面的压强。
练习:
1.如图所示,轻质杠杆OP长1m,能绕O点转动,P端用细绳悬于N点。
现有一质量为1kg的物体A通过滑环挂在M点(滑环和绳子的质量可忽略),OM的长度为0.1m,由于杆OP与水平方向成30°角倾斜,滑环刚好能由M向P端匀速滑动,滑动速度为0.02m/s,细绳能承受的最大拉力为9N。
(g取10N/kg)求:
(1)滑环从M点开始滑动,经过多长时间后细绳会断裂;
(2)从滑环自M点滑动到细绳PN断裂时,A所受重力做的功;
(3)上述过程中,A所受重力做功的功率。
2. 如图所示为一装配线上的一个“机械手”,其O点为固定转动轴.现在它水平抓住一只重40N的工件G,则动力机械M至少要施加多大的推力?
若它在0.5s内匀速将这一工件提升了20cm,而M的功率为20W,则机械手做的功为多少J?
机械效率为多少?
3.小明在探究利用杠杆做功的实践活动中,所用的杠杆是一根重为5N、质量均匀的硬棒.他将棒的一端固定,把重为15N的重物挂在棒的中点,然后用手竖直提起棒的另一端,如图所示.若把重物提升了10cm,则小明使用杠杆所做的有用功为多少?
机械效率是多少?
(一切摩擦忽略不计)
三、综合计算类:
这类问题往往把简单机械与压强、浮力、做功等问题综合在一起进行考察,难度较大。
解决这类问题一般可以采用如下方法:
1.整体隔离受力分析;
2.这类问题中通常会出现一套机械的多种状态,一定是先对各个不同状态做受力分析再列平衡方程。
列出平衡方程之后可能出现两种情况:
(1)能够步步求解的问题(即条件比较多,能求出相关的一些力的大小,然后由平衡方程可以找到一个突破口,然后求出各个力)
(2)有比例关系,需要通过一个共同的未知量来表示比例量,然后得到这个共同未知量的一个方程,从而解出这个未知量。
解出这个未知量之后再通过不同状态的平衡等式可解出其他物理量。
例1:
小雨受到的重力为640N,他站在水平地面上时对地面的压强为1.6×103Pa.
(1)他用图甲所示滑轮组匀速提升物体A,滑轮组的机械效率为90%(不计绳重和摩擦),此时他对水平地面的压强为6×103Pa.则物体A重力GA=?
(2)如图乙所示,若他用此滑轮组从水下缓慢提起边长为0.3m的正方体B(不计水的阻力、绳重和摩擦),当物体B的下表面所受水的压强为2×103Pa时,小雨对水平地面的压强为匀速提升物体A时对水平地面压强的
,则物体B的密度ρB=?
例2:
图2是运动员利用机械进行训练的示意图,其中横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动,OA:
OB=4:
5,系在横杆A端的细绳通过滑轮悬挂着物体M。
运动员小强站在水平地面上时对地面的压强为1.1×104Pa,当他用力举起横杆B端恰好使AB在水平位置平衡时,他对横杆B端竖直向上的作用力F1为300N,此时他对水平地面的压强为1.6×104Pa。
若在物体M下面再加挂物体N,小强需用更大的力举起横杆B端。
当AB在水平位置再次平衡时,他对横杆B端竖直向上的作用力为F2,他对水平地面的压强为3.3×104Pa,此时细绳对横杆A端的拉力为F3.根据上述条件,下列计算结果正确的是(g取10N/kg,横杆AB与细绳的质量均忽略不计)()
A.物体M的质量为375kg
B.小强的质量为65kg
C.F2的大小为750N
D.F3的大小为1650N
练习:
1.把物体A放在水平地面上时,它对地面的压强为2700Pa,把重物A挂在杠杆A端,在B端挂一个质量为2kg的物体B时,杠杆在水平位置平衡,物体A对地面的压强为1200Pa,已知OA:
OB=1:
2,要使物体A离开水平地面,在杠杆B端所挂物体的质量至少为多少?
2.一保洁工人,要清洗一高楼的外墙,他使用了如图所示的装置进行升降,已知工人的质量为60kg,保洁器材的质量为20kg,人对绳的拉力为300N,吊篮在拉力的作用下1min匀速上升了10m,求:
(1)此过程中的有用功;
(2)拉力F做功的功率;
(3)滑轮组的机械效率(结果保留一位小数)。
3.如图所示,AB是一杠杆,可绕支点O在竖直平面内转动,AO:
OB=2:
3,OD:
DB=1:
1,滑轮重为100N。
当在B点施加大小为F的竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,边长为0.2m的正方体M对水平地面的压强为7500pa;当在D点施加大小为F的竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,正方体M对水平地面的压强为15000pa。
(不计杠杆重、绳重和摩擦,图中各段绳子所受拉力均沿竖直方向)
求:
(1)正方体M的受到的重力;
(2)拉力F的大小
4.
如图所示,光滑带槽的长木条AB(质量不计)可以绕支点O转动,A端用绳沿竖直方向连接在地板上,在B端挂一密度为
,长20cm的长方体物块
.在B端正下方放一盛水的溢水杯,水面恰到溢水口处.现将物块缓慢浸入溢水杯中,当物块底面浸到水下10cm深处时,杠杆处于如图所示的平衡状态,从溢水口处溢出
的水.当一质量为250g的小球从O点以
的速度沿槽向A端匀速运动时,试求经多长时间,系在A端绳的拉力刚好为零?
(g=10N/kg)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 培优班 讲义 力学 计算 专题