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1、
分類匯編:綜合計算題
1.(201濰坊)8如圖所示是一種常見的封閉電熱水袋,其性能參數(shù)如表中所示。已知電熱水袋加熱效率為80%,水的比熱容c=4.2×103J/(kg?℃),水的密度ρ=1.0×103kg/m3.將袋內(nèi)20℃的水加熱到自動斷電,求:
(1)袋內(nèi)水吸收的熱量
(2)需要的加熱時間
額定電壓
額定加熱功率
220V
400W
袋內(nèi)充水
自動斷電溫度
1.0L
60℃
解:(1)由ρ=可得袋內(nèi)水的質(zhì)量:m=ρ水V=1.0×103kg/m3×1.0×103=1kg,
袋內(nèi)水吸收的熱量:
Q=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg?℃)×1kg×(
2、60℃﹣20℃)=1.68×105J;
(2)由η=可得消耗電能:W===2.1×105J,
由P=可得,需要的加熱時間:t===525s。
答:(1)袋內(nèi)水吸收的熱量為1.68×105J;(2)需要的加熱時間為525s。
2.(2018?青島)探究小球在斜面上的運動規(guī)律如圖甲所示,小球以初速度20m/s從A點沿著足夠長的光滑斜面滑下,它在斜面上的速度ν隨時間t均勻變化。實驗數(shù)據(jù)如下表
t/s
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
v/(m.s﹣1)
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),在圖乙中描點
3、并畫出小球的v﹣t圖象。
(2)小球的運動速度v與時間t的關(guān)系式為v= 5m/s2t+2.0m/s ;
(3)如圖丙所示,以速度v1做勻速直線運動的物體在時間t內(nèi)通過的路程是s1=v1t1,它可以用圖線與時間軸所圍矩形(陰影部分)的面積表示。同樣,圖乙中圖線與時間軸所圍圖形的面積,也能表示這個小球在相應(yīng)時間t內(nèi)通過的路程s。上述小球從A點沿光滑斜面滑下,在時間t內(nèi)通過的路程的表達(dá)式為s= 2.0m/s×t+5m/s2t2 。
【分析】(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),由描點法作圖;
(2)由上圖知,小球的運動速度v與時間t的關(guān)系式為一次函數(shù)關(guān)系,設(shè)為v=kt+b,將表中前2組數(shù)據(jù),代入①得出k和
4、b,得出小球的運動速度v與時間t的關(guān)系式;
(3)圖乙中圖線與時間軸所圍圖形的面積表示這個小球在相應(yīng)時間t內(nèi)通過的路程s。根據(jù)梯形面積公式寫出在時間t內(nèi)通過的路程的表達(dá)式為s。
【解答】解:(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),在坐標(biāo)系中找出對應(yīng)的點,然后連接起來,如下圖1所示:
(2)由上圖知,小球的運動速度v與時間t的關(guān)系式為一次函數(shù)關(guān)系,設(shè)為v=kt+b﹣﹣﹣﹣①,將表中前2組數(shù)據(jù),代入①式有:
2.0m/s=b﹣﹣﹣﹣﹣③
2.5m/s=k×0.1s+b﹣﹣﹣﹣﹣④
由③④得:k=5m/s2,
小球的運動速度v與時間t的關(guān)系式為:
v=5m/s2t+2.0m/s;
(3)圖乙中圖線
5、與時間軸所圍圖形的面積,也能表示這個小球在相應(yīng)時間t內(nèi)通過的路程s,即如上圖2梯形ABCD的面積:
S梯形ABCD=(BC+AD)×CD×=(2.0m/s+5m/s2t+2.0m/s)×t×=2.0m/s×t+5m/s2t2,
s=2.0m/s×t+5m/s2t2。
故答案為:(1)如圖1所示;
(2)5m/s2t+2.0m/s;
(3)2.0m/s×t+5m/s2t2。
3.(臨沂)2017年12月24日,我國自主研發(fā)的全球最大水陸兩棲飛機(jī)AG600首飛成功,可為“海上絲綢之路”航行安全提供最快速有效的支援與安全保障。它的最大飛行速度為560km/h,最大航程為4500km,巡航
6、速度(經(jīng)濟(jì)、節(jié)油的飛行速度)為500km/h。某次起飛前,飛機(jī)靜止在水平跑道上,總質(zhì)量為51t,輪胎與跑道的總接觸面積為0.6m2(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)。求:
(1)飛機(jī)靜止在跑道上時對跑道的壓強(qiáng)是多少?
(2)起飛后,飛機(jī)在空中直線飛行1400km,所需要的最短時間是多少?
(3)飛機(jī)到達(dá)目的地降落后,漂浮在水面上,排開水的質(zhì)量為46t,此時飛機(jī)受到的重力是多少?艙底某處距水面1.5m,水對該處產(chǎn)生的壓強(qiáng)是多少?
解:(1)飛機(jī)靜止在跑道上,對跑道的壓力為:
F=G=mg=51×103kg×10N/kg=5.1×105N;
則飛機(jī)對跑道的壓強(qiáng)為:
7、
p===8.5×105Pa;
(2)飛機(jī)的最大飛行速度為560km/h,
由v=得,飛機(jī)所需的最短時間為:
t===2.5h;
(3)飛機(jī)到達(dá)目的地降落后,漂浮在水面上,由漂浮條件可得F浮=G飛機(jī),
由阿基米德原理可得,飛機(jī)受到的浮力為:F浮=G排,
所以,可得此時飛機(jī)的重力為:
G飛機(jī)=G排=m排g=46×103kg×10N/kg=4.6×105N;
水對艙底的壓強(qiáng)為:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5m=1.5×104Pa
答:(1)飛機(jī)靜止在跑道上時對跑道的壓強(qiáng)是8.5×105Pa;
(2)起飛后,飛機(jī)在空中直線飛行1400km,所需
8、要的最短時間是2.5h;
(3)飛機(jī)受到的重力是4.6×105N;水對艙底產(chǎn)生的壓強(qiáng)是1.5×104Pa。
4.(2018濰坊)如圖所示,用細(xì)線將正方體A和物體B相連放入水中,兩物體靜止后恰好懸浮,此時A上表面到水面的高度差為0.12m。已知A的體積為1.0×10﹣3m3,所受重力為8N;B的體積為0.5×10﹣3m3,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)A上表面所受水的壓強(qiáng);
(2)B所受重力大小;
(3)細(xì)線對B的拉力大小。
解:(1)A上表面所受水的壓強(qiáng):p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa;
(2)
9、A、B受到的總浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水g(VA+VB)=1×103kg/m3×10N/kg×(1.0×10﹣3m3+0.5×10﹣3m3)=15N;
因為A、B恰好懸浮,所以F浮=GA+GB,則B的重力:GB=F浮﹣GA=15N﹣8N=7N;
(3)B受到的浮力:F浮B=ρ水gV排B=ρ水gVB=1×103kg/m3×10N/kg×0.5×10﹣3m3=5N,
細(xì)線對B的拉力:F拉=GB﹣F浮B=7N﹣5N=2N。
答:(1)A上表面所受水的壓強(qiáng)為1200Pa;(2)B所受重力大小為7N;
(3)細(xì)線對B的拉力大小為2N。
5.(2018長沙)某??萍夹〗M參觀完湘江航電樞紐
10、后,了解到船只過船閘的時間很長,為此他們在網(wǎng)查閱資料,設(shè)計了一個船只升降實驗?zāi)P?。模型中的左右兩個船廂A、B的容積均為2000cm3,質(zhì)量均為400g(含配件)?,F(xiàn)關(guān)閉進(jìn)水閥和排水閥,使柱形容器E(質(zhì)量不計)中有足夠多的水,在船廂A、B中各裝800g的水,整個裝置靜止后,圓柱體浮筒D浸在水中的深度為8cm,他們依次進(jìn)行了如下(2)~(3)的操作。假設(shè)繩子足夠長,不計繩重和伸長,浮筒D與容器E始終無接觸,且容器E的水無溢出,實驗過程中設(shè)法確保裝置平穩(wěn),忽略摩擦,木頭不吸水,ρ木<ρ水。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。
(1)船廂中各裝800g的水后,求每只船廂所受的總重力
11、;
(2)打開進(jìn)水閥,在柱形容器E中注入一定質(zhì)量的水,浮筒D上升,使船廂下降10cm,再關(guān)閉進(jìn)水閥,求:
①船廂A的總重力對A所做的功;
②此時浮筒D浸入水中的深度;
(3)當(dāng)操作(2)使船廂下降10cm后靜止時,壓強(qiáng)傳感器柱形容器顯示4400Pa;接下來,用手使浮筒D保持此刻位置不變,再在兩邊船廂中同時放入代表船只的800g木塊后,打開排水閥,放出200cm3的水后關(guān)閉排水閥,然后松手,浮筒D仍然在原位置保持靜止,繩C的拉力為18N,壓強(qiáng)傳感器顯4000Pa;然后,把800g木塊同時從船廂中取出,并在船廂中同時注滿水,再把900g和1000g的木塊分別放入A、B船廂后,當(dāng)整個裝置靜止
12、時,壓強(qiáng)傳感器的示數(shù)為p1;最后,打開進(jìn)水閥向容器中緩慢注入m千克水,使壓強(qiáng)傳感器的示數(shù)為3p1,再關(guān)閉進(jìn)水閥。求浮筒D的質(zhì)量和注入圓柱形容器E中的水的質(zhì)量m。
考點:滑輪、重力、浮力
專題:機(jī)械運動和力、機(jī)械能
解析:(1)重力G=mg=(0.4kg+0.8kg)×10N/kg=12N ;
(2)①W=Fs=Gh=12N×0.1m=1.2J;
②h浸=8cm;
由FC+G動=G廂,可得G動=G廂—FC=20N-18N=2N,
由Δp=ρ液gΔh=400Pa,
由
12N—G動=GD—F浮
20N—G動=GD—F浮ˊ
解得ΔF浮=8N,
;
F浮=ρ
13、水gh浸Δh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m×0.02m2=16N ,
F浮ˊ=16N—8N=8N,GD=10N+16N=26N,mD=2.6kg;
由ΔV=(SE—SD)Δh,;
由4000Pa×SE=G水+F浮ˊ,
G水=4000Pa×250×10-4cm2—8N=92N,
注滿水,20N+4N—2N=GD—F浮ˊ,F(xiàn)浮ˊ=4N,
由于
P1SE=G水+F浮ˊ=92N+4N=96N,
3P1SE=G水+ΔG注+F浮ˊ
。
故答案為:(1)12N;(2)①1.2J;②8cm。(3)19.2kg。
6.(2018河北)實心圓柱體甲和長方體乙分別放置
14、在水平地面上,甲的密度為0.6×104 kg/m3,質(zhì)量為12 kg,底面積為4×10?2 m2;乙的質(zhì)量為5.4 kg,邊長分別為0.1 m、0.2 m 0.3 m。(g取10 N/kg)
(1) 求乙的密度_____。
(2) 求甲直立時對水平地面的壓強(qiáng)_____。
(3)若在甲的上方水平截去一段并疊放在乙的正上方后,甲剩余圓柱體對水平面的壓強(qiáng)恰好等于此時乙對水平地面壓強(qiáng)的最小值,求甲截去的高度_____。
【答案】 (1). (2). 3000pa (3). 0.21 m
【解析】分析:(1)知道長方體乙的邊長可求其體積,又知道其質(zhì)量,根據(jù)求出乙的密度;
15、(2)甲直立時對水平地面的壓力和自身的重力相等,根據(jù)求出對水平地面的壓強(qiáng);
(3)設(shè)出甲截取的高度,根據(jù)表示出截取部分的質(zhì)量,甲剩余部分對水平面的壓力等于剩余部分的重力,根據(jù)表示出其大小;甲截取部分疊放在乙的正上方后,對水面的壓力等于兩者重力之和,乙與水面地面的接觸面積即受力面積最大時對水平地面的壓強(qiáng)最小,根據(jù)表示出其大小,利用兩者壓強(qiáng)相等得出截取部分的質(zhì)量,進(jìn)一步求出截取部分的高度。
解答:(1)長方體乙的體積:,乙的密度:;
(2)甲直立時對水平地面的壓力:,對水平地面的壓強(qiáng):;
(3)設(shè)甲在上方水平截取的高度為h,則截取部分的質(zhì)量:,甲剩余部分對水平地面的壓強(qiáng):,甲截取部分疊放在
16、乙的正上方后,要使乙對水平面的壓強(qiáng)最小,則乙的受力面積(乙的底面積)應(yīng)最大,此時乙的受力面積:,此時乙對水平地面的最小壓強(qiáng):,由題意可知,,則有:,即,解得:m=5.04kg,由可得甲截去的高度為:。
答:(1)乙的密度為0.9×103kg/m3;
(2)甲直立時對水平地面的壓強(qiáng)為3×103Pa;
(3)甲截去的高度為0.21m。
7.(2018重慶)為探究平衡木受力特點,喜愛體操的小微設(shè)計了一個平衡木模型。整個裝置如圖甲所示
AB可繞支點O無摩擦轉(zhuǎn)動,C處固定一豎直硬桿,硬桿的底部安裝了壓敏電阻片R,R所在的電路放在了硬桿內(nèi)(整個裝置除硬桿以外,其它部分的重力均不計),且AB=5m
17、,OA=BC=1m,電源電壓恒為3V,硬桿底部R阻值隨地面對它的支持力F受化的關(guān)系如圖乙所示,整個裝置放在水平地面上,AB始終處于水平平衡狀態(tài),當(dāng)重360N的小薇站在A點時,電流表的示數(shù)為0.1A,求:
(1)小薇在A點時,C處受到硬桿的拉力;
(2)小薇在A點時,地面對硬桿底部R的支持力;
(3)當(dāng)電流表的示數(shù)為0.3A時,小薇距A點多少米?
【答案】見解析所示
【解析】解根據(jù)杠桿的平衡條件可得GA所以F==120N,
(2) 小薇站在A點時,電流表的示數(shù)為0.1A,此時電路中的電阻R==30,由乙圖可知F支=60N;(3)G桿=F支+F=120N+60N=180N,當(dāng)=0.
18、3A時,=10,由乙圖知=300N,則桿受到C端的壓力F壓=-G桿=300N-180N=120N,桿對C端的支持力FC=F壓=120N(人在O點的左邊)根據(jù)杠桿的平衡條件得GAl=FC 所以l==1m,小薇距A點l+OA=1m+0.5m=1.5m
(9分)如圖所示,水平地面上有一個掃地機(jī)器人,它通過安裝在身體底部的三個輪子與地面接觸,清掃中利用軟毛刷和吸氣孔收集灰塵,遇到障礙物能夠自動改變方向繼續(xù)行進(jìn),某次機(jī)器人開始掃地1min后遇到障礙原地旋轉(zhuǎn)20s,然后繼續(xù)掃地2min,總行駛路程為36m。已知機(jī)器人質(zhì)量為3.8kg,圓形身體半徑為0.2m,三個輪子與地面接觸的總有效面積為2×10﹣4m
19、2,行進(jìn)中受地面的摩擦阻力大小恒為10N,忽略灰塵質(zhì)量、毛刷支撐以及氣流的影響,取g=10N/kg。求:
(1)機(jī)器人清掃工作中對地面的壓強(qiáng);
(2)機(jī)器人在本次清掃工作中的平均速度
(3)若機(jī)器人某段時間以0.5m/s的速度做勻速直線運動,計算機(jī)器人該段時間內(nèi)牽引力的功率
解:
(1)機(jī)器人對水平地面的壓力為:
F=G=mg=3.8kg×10N/kg=38N;
機(jī)器人對地面的壓強(qiáng)為:;
(2)機(jī)器人總行駛路程S=36m,
所用總時間為:t=1×60s+20s+2×60s=200s,
則機(jī)器人在本次清掃工作中的平均速度:
;
(3)因為機(jī)器人做勻速直線運動,
所以牽引力與阻力平衡,則F牽=f=10N;
由P===Fv可得,機(jī)器人牽引力的功率為:
P=F牽v=10N×0.5m/s=5W。
答:(1)機(jī)器人清掃工作中對地面的壓強(qiáng)為1.9×105Pa;
(2)機(jī)器人在本次清掃工作中的平均速度為0.18m/s;
(3)機(jī)器人牽引力的功率為5W。
9