2023学年中考物理挑战压轴题专题04运动和力含解析.docx

压轴题04 运动和力 1．人类从鸟类飞行得到启示发明了飞机，从鱼类游泳得到启示发明了潜艇。某大学两位研究生从蚂蚁身上得到启示，设计出“都市蚂蚁”概念车（如图所示）质量是360kg。这款概念车小巧实用，有利于缓解城市交通拥堵。（g取10N/kg） (1)该车乘载两个总质量为140kg的人静止在水平地面上，轮胎与地面的接触面积总共m2。该车对地面的压强多大？ (2)这款概念车在水平地面上匀速行驶18km所用的时间为0.5h，且在匀速行驶过程中受到的阻力是总重的0.4倍，则该车的速度是多少？此时车受到多大的牵引力？ (3)航模社的同学想将此概念车改进成“水陆两栖车”。若上述乘载两人的概念车要在水面漂浮，且至少有三分之一的体积露出水面，则它的总体积至少为多大（假设车内不进水）？ 【答案】(1)；(2)，；(3) 【解析】 【分析】 【详解】 (1)该车在水平地面上静止时对地面的压力 对地面的压强 (2)该车的速度 因车匀速行驶时受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，发动机的牵引力 (3)因车在水面上漂浮，所以，受到的浮力 由得，排开水的体积 因车至少有三分之一的体积露出水面，所以 解得 答：(1)该车在水平地面上静止时对地面的压强为； (2)该车的速度为，此时车受到N的牵引力； (3)它的总体积至少为。 2．如图所示，是一辆新概念电动汽车，车与人的总质量为800kg，静止在水平地面上时，对水平地面的压强为4Pa，最高时速可达180km/h，此时汽车受到的阻力为车重的0.2倍，q汽油=4.6×107J/kg。求： (1)该车静止在水平地面上时与地面的总接触面积是多大_________； (2)在测试中，该车以最高时速在平直公路上匀速前进230s所消耗的电能与完全燃烧0.5kg汽油所释放的能量相同，则该车的效率为多少_________； (3)电动汽车在高速行驶的过程中对地面的压力_________(选填“变大”、“变小”或“不变”)，原因是什么______________？ 【答案】80%减小受到一个向上的压力差 【解析】 【分析】 【详解】 (1)车静止在水平地面上对地面的压力等于车的重力，即 由可得车静止在水平地面上时与地面的总接触面积 (2)车在在平直公路上匀速前进，牵引力与阻力是一对平衡力，而受到受到的阻力为车重的0.2倍，则有 匀速前进230s行驶的距离 则牵引力做的有用功 因为消耗的电能与完全燃烧0.5kg汽油所释放的能量相同，则电能 则车的效率 (3)地面给的支持力和车给地面的压力是一对大小相等的相互作用力，当汽车在静止时，在竖直方向上受到重力和地面给支持力作用保持平衡，两个力大小相等；在高速行驶的过程中，车上表面的流速大，压强小，小于车下表面的压强，产生一个向上的压力差，此时汽车在竖直方向上受到重力、地面给的支持力和向上的压力差的作用，所以电动汽车在高速行驶的过程中对地面的压力减小。 答：(1)车静止在水平地面上时与地面的总接触面积是； (2)车以最高时速在平直公路上匀速前进230s所消耗的电能与完全燃烧0.5kg汽油所释放的能量相同，则该车的效率为80%； (3)见解析。 3．如图所示，外卖小哥使用无人机从地面向高楼阳台送餐。已知无人机质量为2.9kg，外卖质量为0.7kg，无人机先以4m/s的速度竖直上升10s，再水平匀速飞行30m到阳台。求：（g=10N/kg） (1)无人机匀速上升的过程中，旋翼产生的升力为多大？ (2)整个过程历时25s，则无人机水平飞行的速度为多大？ (3)整个过程中无人机对外卖做功的功率为多大？ 【答案】(1)36N； (2)2m/s ；(3)11.2W 【解析】 【分析】 【详解】 (1)因为匀速上升，所以升力与重力是一对平衡力，大小相等，所以升力为 (2)水平飞行的时间为 25s-10s=15s 所以水平飞行的速度为 (3)无人机升高的高度为 所以无人机对外卖所做的功为 功率为 答：(1)无人机匀速上升的过程中，旋翼产生的升力为36N； (2)整个过程历时25s，则无人机水平飞行的速度为2m/s； (3)整个过程中无人机对外卖做功的功率为11.2W。 4．如图中，质量分布均匀的长方体木块静止在粗糙水平桌面，木块的重为G=50N，现用大小为10N的水平推力F作用木块一端，使木块做匀速直线运动。已知木块运动时所受摩擦力与桌面对木块的支持力成正比，比例系数为k（k只与相互接触的两个物体的材料有关）： (1)求木块运动时所受摩擦力及比例系数k的大小； (2)竖置截面S将木块分成a、b两个等大的长方体，如图乙，求木块在桌面上匀速运动时，a所受摩擦力的大小。（要求用比例系数求） 【答案】(1) 10N；0.2；(2) 5N 【解析】 【分析】 【详解】 (1)木块在水平面上做匀速直线运动，受到平衡力作用，所以有 ， 则摩擦系数为 (2)将木块分成a、b两个等大的长方体，则a受到的支持力变为原来的一半即 相互接触的两个物体的材料不变，所以k不变，则a所受摩擦力为 答：(1)木块运动时所受摩擦力为10N，比例系数k为0.2； (2)a所受摩擦力的大小为5N。 5．如图所示，小华在滑冰场上快速滑行，在10s内滑行80m ，她和冰刀的总质量为40kg，已知每只冰刀与冰面的接触面积为15cm2．问： （1）小华受到的重力是多大？ （2）小华滑行的平均速度是多大？ （3）小华在单脚滑行时对冰面的压强是多大？当小华双脚站立时，她对冰面的压强怎样变化，简要说明理由． 【答案】400N8m/s2.67×105Pa压强变小因为压力一定，受力面积变大，压强变小 【解析】 （1）小华受到的总重力：； （2）小华滑行的平均速度：； （3）小华在单脚滑行时对冰面的压力：，单脚滑行时对冰面的压强： ．当小华双脚站立时，她对冰面的压强减小．因为双脚站立时，在压力不变，脚与冰面的接触面积增大． 答：（1）小华受到的重力是400N； （2）小华滑行的平均速度是8m/s； （3）小华单脚滑行时对冰面的压强是2.67×105Pa．当小华双脚站立时，她对冰面的压强减小．因为双脚站立时，在压力不变，脚与冰面的接触面积增大． 【点睛】本题考到了重力计算公式，速度的计算，压强的计算以及影响压强大小的因素等等，其中重力计算公式是关键． 6．重104N的汽车在水平路面匀速运动，汽车牵引力功率9.2kW，其汽油发动机效率为20%（汽油热值是4.6×107J/kg）： (1)以点代车，画出汽车匀速运动过程中水平方向受力示意图； (2)若汽车与地面的接触面积为0.04m2，小轿车对地面多大压强？ (3)求汽车运动100s内，发动机消耗多少汽油质量？ 【答案】(1)；(2)；(3) 【解析】 【分析】 【详解】 (1)由题意可知，汽车在水平路面匀速运动，水平方向上受力平衡，它受到牵引力和摩擦力的作用，牵引力方向向左，摩擦力方向向右，这两个力大小相等，受力示意图如下图所示。 (2)由题意可知，小轿车对地面的压力 汽车与地面的接触面积为0.04m2，小轿车对地面的压强 小轿车对地面的压强是。 (3)汽车牵引力功率是9.2kW，那么汽车运动100s，牵引力做的功是 其汽油发动机效率为20%，发动机所做的总功符合关系式 解得 根据可知，汽车运动100s内，发动机消耗汽油质量 汽车运动100s内，发动机消耗汽油质量是。 答：(1)以点代车，汽车匀速运动过程中水平方向受力示意图如图所示；(2)若汽车与地面的接触面积为0.04m2，小轿车对地面的压强是；(3)汽车运动100s内，发动机消耗汽油质量是。 7．质监部门对某型号汽车进行检测，测得该型号汽车质量为2×103 kg，在水平公路上匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍，求： (1)汽车受到的重力是多少？ (2)汽车匀速行驶时受到的阻力是多少？ (3)汽车匀速行驶时，发动机的牵引力是多少？ 【答案】(1)2×104N；(2)400N；(3)400N 【解析】 【分析】 【详解】 (1)汽车受到的重力 G=mg=2×103 kg ×10N/kg= 2×104 N (2)汽车受到的阻力 f =0.02G=0.02×2×104N=400N (3)汽车做匀速运动，处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是平衡力，发动机的牵引力 F=f=400N 答：(1)汽车受到的重力是2×104 N； (2)汽车匀速行驶时受到的阻力是400N； (3)汽车匀速行驶时，发动机的牵引力是400N。 8．一个重为3.6×10-3 N的物体从空中由静止开始竖直落下。研究发现：运动物体受到的空气阻力与物体的速度关系如下表。求： 速度v/m·s-1 1 2 3 4 5 6 7 阻力f（×10-4）/N 1 4 9 16 25 36 49 (1)该物体匀速下落时受到的空气阻力是多少？ (2)写出运动物体受到的空气阻力f与物体运动速度v关系的表达式（提示：关系为F阻=kv2，其中k为常数，需求出）； (3)该物体匀速下落时的速度是多少？ 【答案】(1)3.6×10-3N；(2)F阻=1×10-4 Ns2/m2v2；(3)6m/s 【解析】 【分析】 【详解】 (1)该物体匀速下落时，处于平衡状态，受到的重力和阻力是平衡力，受到的空气阻力 f=G=3.6×10-3N (2)因为 F阻=kv2 由表格数据可知，当v=2m/s时，f=4×10-4N k == 1×10-4 Ns2/m2 F阻=1×10-4 Ns2/m2v2 (3)物体匀速下落时，阻力f=3.6×10-3N，由F阻= kv2 得 v==6m/s 答：(1)该物体匀速下落时受到的空气阻力是3.6×10-3N； (2) F阻=1×10-4 Ns2/m2v2； (3)该物体匀速下落时的速度是6m/s。 9．某桥梁的桥头有如图所示的标志牌，g取l 0N/kg。则： (1)此桥梁所允许通过车辆的最大重力为多少? (2)一辆自重为2.0×105 N的卡车要安全通过此桥，所装载的货物不能超过多少千克? (3)若己知上述卡车通过桥面时的摩擦阻力是车重的0.02倍，则当该卡车空载匀速通过此桥时发动机提供的牵引力为多大? 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【分析】 （1）根据交通标志牌的含义分析答题。（2）由G＝mg求重力。（3）由受力平衡可求出牵引力的大小。 【详解】 (1)46t表示此桥限载46吨，允许车辆的最大重力 (2) 因为桥限重＝N所以，所能装载货物的最大重力 货物的最大质量 (3) 卡车通过桥面时的摩擦阻力是 当卡车匀速行驶时，由二力平衡可知：发动机提供的牵引力等于摩擦阻力，所以发动机提供的牵引力为 答：(1) 此桥梁所允许通过车辆的最大重力为； (2)该卡车要安全通过此桥，所装载的货物不能超过； (3) 当该卡车空载匀速通过此桥时发动机提供的牵引力为。 【点睛】 知道交通标志牌的含义，应用G＝mg可正确解题，本题是一道 基础题 10．一种名为跳蚤（又称虼蚤、虼蚤子）的昆虫。身长只有0.5-3毫米，可是往上跳的高度却可达350mm，其比例相当于标准身高的人跳过35层高的摩天大楼，如果一只跳蛋质量为200毫克，可在10-2s时间内跳跃350mm的高度，它跳跃时所用的力为体重的400倍。求： (1)跳蚤的重力： (2)跳蚤从起跳至最高点过程中，克服重力所做功的平均功率。 (3)若跳蚤的脚与地面的总接触面积为1×10-5m2，它跳跃时对地面的压强多大？ 【答案