力学计算题

力学计算题

类型１　纯力学交通工具

１．在某新型轨道交通高速测试过程中，列车以５４ｋｍ／ｈ的速度匀速运动３ｍｉｎ，列车在运行过

程中所受的阻力大小恒为１×１０５Ｎ．求：

（１）列车在这段时间内通过的路程；

（２）列车匀速运动过程中牵引力所做的功；（３）牵引力做功的功率．

解：（１）列车的速度ｖ＝５４ｋｍ／ｈ＝１５ｍ／ｓ列车在这段时间内通过的路程

ｓ＝ｖｔ＝１５ｍ／ｓ×３×６０ｓ＝２７００ｍ

（２）因为列车匀速行驶，牵引力等于阻力，即

Ｆ＝ｆ＝１×１０５Ｎ

列车匀速运动过程中牵引力所做的功

Ｗ＝Ｆｓ＝１×１０５Ｎ×２７００ｍ＝２．７×１０８Ｊ

（３）牵引力做功的功率

Ｐ＝Ｗｔ＝２．７×１０８Ｊ３×６０ｓ

＝１．５×１０６Ｗ２．随着环保要求的增高，

电动汽车使用率也越来越多．某型号的电动清洁车，质量为６００ｋｇ，最大能承载质量为７５０ｋｇ的重物，行驶时与地面

总接触面积为５．４×１０－２ｍ２，匀速行驶时，所受

阻力为车总重的０．０２倍．若在某次满载清扫工作中，该车在水平路面上匀速行驶１５ｍｉｎ通过的路程为４ｋｍ．求：

（１）这段时间内清洁车的行驶速度；

（２）当满载的清洁车停在水平地面上时，对地面的压强；

（３）此次工作过程中，牵引力做的功．

第２题图

解：（１）ｔ＝１５ｍｉｎ＝０．２５ｈ，这段时间内清洁车的行驶速度：

ｖ＝ｓｔ＝４ｋｍ０．２５ｈ

＝１６ｋｍ／ｈ（２）清洁车满载时停在水平地面上，对地面的压力：

Ｆ＝Ｇ车＋Ｇ物＝

ｍｇ＝６００ｋｇ×１０Ｎ／ｋｇ＋７５０ｋｇ×１０Ｎ／ｋｇ＝１．３５×１０４Ｎ

则车对地面的压强ｐ＝ＦＳ＝１．３５×１０４Ｎ５．４×１０－２Ｍ

２＝２．５

×１０５Ｐａ

（３）匀速行驶时Ｆ

＝ｆ＝０．０２×１．３５×１０４Ｎ＝

牵

２７０Ｊ

则牵引力做功

Ｗ＝Ｆ

ｓ＝２７０Ｊ×４０００ｍ＝１．０８×１０６Ｊ

牵

３．放假时小泽一家人去公园游玩，看到如图所示的新型太阳能电动三轮观光车，该车的整车质量为４００ｋｇ．

（１）若车上人的总质量是３５０ｋｇ，每个车轮与地面的接触面积为０．０２５ｍ２，则观光车静止时对水平地面的压力是多少，压强又是多大？

（２）观光车以５ｍ／ｓ的速度在水平路面上匀速行驶时，５ｍｉｎ内做了３×１０５Ｊ的功，则观光车的功率是多少？（３）从环保角度分析，太阳能电动观光车与普通汽车相比，具有哪些优点？（写出一条即可）

第３题图

解：（１）观光车静止时对水平地面的压力：

Ｆ＝Ｇ总＝（ｍ车＋ｍ人）

ｇ＝（４００ｋｇ＋３５０ｋｇ）×１０Ｎ／ｋｇ＝７５００Ｎ

观光车静止时对水平地面的压强：

ｐ＝ＦＳ＝７５００Ｎ０．０２５ｍ２×

３＝１×１０５Ｐａ（２）观光车的功率：Ｐ＝Ｗｔ＝３×１０５Ｊ５×６０ｓ

＝１０００Ｗ（３）太阳能观光车不燃烧化石燃料，因此具有节能、噪声小、无尾气排放等优点．

４．关于深海的探究，

对一个国家的国防和经济建设都有很重要的意义，我国在这一领域的研究

也处于世界领先水平．

如图所示是我们自行研制的水下智能潜航器，其外形与潜艇相似，相关

参数为：体积２ｍ３、质量１５００ｋｇ，最大下潜深度

５０００ｍ，最大下潜速度１０ｋｍ／ｈ（不考虑海水密

度变化，密度ρ取１．０×１０３ｋｇ／ｍ３，ｇ取１０Ｎ／

ｋｇ）．求：

（１）某次任务中，一个重２０ｋｇ的探测设备从水面下潜到最大深度时重力所做的功．

（２）潜航器以最大下潜速度匀速竖直下潜至最大深度所用的时间．

（３）潜航器任务完成后，变为自重时静止漂浮在

海面上，此时露出海面体积．

第４题图

解：（１）２０ｋｇ的探测设备从水面下潜到最大深

度时重力所做的功Ｗ＝Ｇ

ｈ＝ｍｇｈ＝２０ｋｇ×１０Ｎ／ｋｇ×５０００ｍ＝１×１０６Ｗ

（２）根据ｖ＝ｓｔ

得，航海器以最大下潜速度匀速竖直下潜至最大深度所用的时间：

ｔ＝ｓｖ＝５ｋｍ１０ｋｍ／ｈ

＝０．５ｈ（３）静止漂浮在海面上时，受到的重力和自身重力相等，所以此时航海器受到的浮力为：Ｆ浮＝

Ｇ＝ｍｇ＝１５００ｋｇ×１０Ｎ／ｋｇ＝１５０００Ｎ根据Ｆ浮＝

ρｇＶ排得，排开水的体积为：Ｖ＝Ｆρｇ＝１５０００Ｎ１．０×１０

３ｋｇ／ｍ３×１０Ｎ／ｋｇ＝１．５ｍ３航海器露出水面的体积：

Ｖ露＝Ｖ－Ｖ排＝

２ｍ３－１．５ｍ３＝０．５ｍ３５．目前，许多行业已经开始用无人机进行运货、拍摄等活动．如图所示为一架货运无人机，该无人机自

重７．８ｋｇ，与地面的总接触面积为０．０１ｍ２

．

第５题图（１）无人机静止在水平

地面时，对地面的压强

是多少？

（２）无人机载着质量为

４．２ｋｇ货物匀速上升到５ｍ的高空，所做的有用功是多少？

（３）无人机载着货物上升过程中所做的总功是多少？

解：（１）无人机静止在水平地面上，对地面的压力等于重力，

则Ｆ＝Ｇ＝ｍｇ＝７．２ｋｇ×１０Ｎ／ｋｇ＝７８Ｎ

所以ｐ＝Ｆｓ＝７８Ｎ０．０１ｍ

２＝７．８×１０３Ｐａ（２）无人机载着质量为４．２ｋｇ货物匀速上升到５ｍ的高空，

所做的有用功Ｗ有＝ｍ物ｇ

ｈ＝４．２ｋｇ×１０Ｎ／ｋｇ×５ｍ＝２２０Ｊ

（３）所做的总功Ｗ总＝ｍ总ｇ

ｈ＝（７．８ｋｇ＋４．２ｋｇ

）×１０Ｎ／ｋｇ×５ｍ＝６００Ｊ６．如图所示为一种水陆两栖坦克，既能在陆地行驶，也可以漂浮在水面行驶．该坦克质量２２ｔ，