專題12 力學(xué)計算（原卷版）

專題12：力學(xué)計算類型一：簡單運動類1．（2021?懷化）張吉懷高速鐵路預(yù)計2021年底通車，讓懷化人們?nèi)ネ鶑埣医缬侄嗔艘环N出行方式。張吉懷高速鐵路總長246km，設(shè)計最高速度為350km/h。假設(shè)通車后，小君和她家人從懷化坐高速列車去張家界旅游，若該次高速列車的平均速度為307.5km/h。求：站名到達(dá)時間開車時間懷化始發(fā)站09：08吉首10：3810：44張家界12：2912：40………………（1）小君和她家人經(jīng)過多少分鐘到達(dá)張家界；（2）如表中為目前懷化站到北京西站的K268次列車運行時刻表（部分），請比較，小君和她家人坐高速列車去張家界比坐K268次列車去張家界節(jié)省多少分鐘？2．（2020?雅安）一輛汽車以恒定的功率在平直的公路上做直線運動，其v﹣t圖象如圖所示，在第10s時速度達(dá)到15m/s，通過的路程為80m。求：（1）在0～10s內(nèi)汽車的平均速度；（2）設(shè)汽車在勻速行駛過程中所受阻力不變，大小為f＝4000N，則汽車勻速行駛時的功率；（3）在0～10s內(nèi)汽車發(fā)動機產(chǎn)生的牽引力所做的功。類型二：壓強、浮力簡單計算考向1：生活情境類3．（2022?呼和浩特）浮筒法，是海洋沉船打撈技術(shù)中常用的方法之一。先讓浮筒灌滿海水，靠自重自由下沉。到達(dá)海底沉船處，將若干個浮筒與沉船固定。給浮筒充氣，排出筒內(nèi)海水，產(chǎn)生向上的上舉力，讓沉船上浮。已知，每個浮筒質(zhì)量為4.8×103kg，體積為160m3，海水密度為1.03×103kg/m3。求：（1）每個浮筒在海底沉船處，充氣，海水全部排出后，受到的浮力大小和產(chǎn)生的上舉力大?。唬?）若沉船在海平面下方200m處，海平面大氣壓為1.0×105Pa，浮筒排出海水時，充氣壓強的最小值；（3）若沉船需要受到向上4.1×107N的上舉力，才能上浮，則至少需要多少個浮筒與沉船固定?？枷?：漂浮、懸浮模型類4．（2022?銅仁市）如圖所示，將邊長為20cm的正方體放入水中，正方體浸入水中的深度為10cm，已知水的密度為1×103kg/m3，g＝10N/kg。求：（1）水對正方體下表面的壓強；（2）正方體受到的浮力；（3）正方體的密度。5．（2020?孝感）物塊P與金屬球Q用細(xì)線連接，一起放入裝有一定質(zhì)量水的柱狀容器內(nèi)，二者恰好懸浮，如圖甲所示，此時柱狀容器中水的深度為23cm；物塊P重1N、體積為1.25×10﹣4m3（ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg）。求：（1）圖甲中水對容器底部的壓強；（2）圖甲中物塊P所受浮力的大?。唬?）若剪斷細(xì)線，物塊P上浮，金屬球Q下沉，待穩(wěn)定后，物塊P漂浮于水面，如圖乙所示，則此時物塊P露出水面的體積?？枷?：提拉模型類6．（2022?內(nèi)蒙古）在物理實驗操作考核中，水平桌面上放置底面積為100cm2圓柱形容器（不計容器壁厚度），內(nèi)有一定量的水（如圖甲）。某考生用彈簧測力計懸掛一金屬圓柱體，從水面開始緩慢浸入水中，拉力F與圓柱體下表面到水面的距離h變化關(guān)系如圖乙所示。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：（1）圓柱體浸沒在水中時所受到的浮力；（2）圓柱體的體積；（3）圓柱體的密度。類型三：壓強、浮力液面變化相關(guān)計算考向1：出水、入水類7．如圖所示，用細(xì)繩將一物體系在裝有水的薄壁柱形容器底部，浸沒。物體所受浮力為10N，容器底面積50cm2，若不計繩重，g取10N/kg：（1）求物體的體積；（2）若細(xì)繩對物體的拉力為4N，求物體的密度；（3）若剪斷細(xì)繩，容器底部受到水的壓強變化了多少。考向2：注水、排水類8．（2022?柳州）如圖為某自動沖水裝置的示意圖，水箱內(nèi)有一個圓柱浮筒A，其重為GA＝4N，底面積為S1＝0.02m2，高度為H＝0.16m。一個重力及厚度不計、面積為S2＝0.01m2的圓形蓋片B蓋住出水口并緊密貼合。A和B用質(zhì)量不計、長為l＝0.08m的輕質(zhì)細(xì)桿相連。初始時，A的一部分浸入水中，輕桿對A、B沒有力的作用。水的密度為ρ＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg。（1）求A所受浮力的大小F浮。（2）求A浸入水的深度h1。（3）開始注水后輕桿受力，且桿對A和B的拉力大小相等。當(dāng)水面升高到某位置時，B剛好被拉起使水箱排水，求此時桿對B的拉力大小F。（4）水箱開始排水時，進(jìn)水管停止注水。為增大一次的排水量，有人做如下改進(jìn)：僅增大B的面積為S2'＝0.012m2。試通過計算說明該方案是否可行？若可行，算出一次的排水量。（水箱底面積S＝0.22m2供選用）類型四：簡單機械類考向1：杠桿類9．（2022?達(dá)州）某興趣小組設(shè)計了一個水塔水位監(jiān)測裝置，圖甲是該裝置的部分簡化模型。輕質(zhì)硬桿AB能繞O點無摩擦轉(zhuǎn)動，AO：OB＝2：3；物體N是一個不吸水的柱體。打開閥門，假定水的流量相同，物體M對壓力傳感器的壓強p與水流時間t的關(guān)系如圖乙所示，t2時刻裝置自動報警，t3時刻塔內(nèi)水流完，杠桿始終在水平位置平衡。已知正方體M的密度為6×103kg/m3，棱長為0.1m；懸掛物體M、N的輕質(zhì)細(xì)繩不可伸長，g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，單位時間內(nèi)水通過閥門處管道橫截面的體積為水的流量。求：（1）物體M的重力大小。（2）t1時刻杠桿A端所受拉力大小。（3）物體N的密度?？枷?：滑輪、滑輪組類10．（2021?宜賓）“塔吊”是建筑工地常用的起重設(shè)備。如圖甲，AC為一簡易“塔吊”的水平臂，A端裝有配重體P，它的質(zhì)量為4噸，在水平臂B、C間安裝有可移動的滑輪組（繞法如圖乙），滑輪組的鋼絲繩繞在電動卷揚機的軸上。已知AB＝10m，BC＝40m，若塔身的寬度和鐵架、鋼繩、滑輪組重力及摩擦均不計，g取10N/kg。（1）求配重體P的重力大?。唬?）當(dāng)滑輪組位于C端時，為了安全起吊，求該“塔吊”恰能吊起貨物的質(zhì)量；（3）某次操作中，滑輪組在BC間安全吊起質(zhì)量為1.5噸的貨物，勻速上升60m，求滑輪組上的鋼繩的水平拉力F大??；（4）在上第（3）小問中，如果電動卷揚機的效率是90%，求配套電動機消耗的電能。考向3：斜面類11．（2021?資陽）隨著疫情防控形勢的好轉(zhuǎn)，人民群眾的生產(chǎn)生活秩序逐步恢復(fù)正常，各地的基礎(chǔ)設(shè)施項目正在熱火朝天的開工建設(shè)。如圖所示，某建筑工地上，工人通過固定在斜面頂端的滑輪組把工件勻速拉上斜面。已知斜面高h(yuǎn)＝6m，長L＝10m，