初中物理运动和力计算题

2016年6月28日，备受关注的南宁地铁1号线东段将进入试运行阶段。若南湖站到金湖广场站的路程为380m，地铁1号专用列车从南湖站到金湖广场站的运行时间约为40s，列车牵引力约为2×10⁴N．求这段路程中：

（1）列车行驶的平均速度；

（2）列车牵引力所做的功。

2016年五一假期，三千多名自行车爱好者在风景秀美的环江滨水大道等路段参加“快乐骑行，拥抱柳江”的健身运动。小龙同学骑公共自行车参加了6km骑行体验运动。他在某路段匀速直线行驶。在50s内通过了300m的路程，所受阻力大小为40N。

（1）小龙同学在50s内骑车行驶的速度是多少？若他按此速度完成6km骑行体验运动，需要多长时间？

（2）小龙同学在50s内骑车行驶的功率是多少？

如图所示，叉车在10s内将质量为2t的平桂大理石沿竖直方向匀速提升了1m，发动机所做的功是5×10⁴J，求：

（1）大理石在10s内被提升的平均速度是多少m/s。

（2）叉车支持力对大理石做的功是多少J？

（3）叉车提升大理石的功率是多少W？

（4）叉车提升大理石的机械效率是多少？

随着生活水平的提高，新型智能扫地机器人逐步进入普通家庭，如图是某型号扫地机器人，该机前置大半径旋转式双边刷，中设V型滚刷，后置拖布，集扫卷拖于一体，高效干净；还具有定时预约清扫、智能远程操控、智能回归充电等功能，其铭牌上的部分参数如下表，请解答下列有关问题。

工作电压	15V
额定功率	30W
电池容量	2000mAh
充电时间	5h
平均速度	0.3m/s

（1）扫地机器人持续正常工作0.5h通过的路程是多少？

（2）扫地机器人正常工作时的电流是多大？

（3）如图乙所示，当机器人检测到电池容量低至5%时会自动返回充电，此时机器人剩余的电能是多少？

（4）若返回过程中剩余电池容量的20%用于克服阻力做功，机器人离充电座距离为60米时恰好能顺利返回充电，则返回过程中受到的阻力是多大？

小明一家双休日驾车外出郊游，汽车以60km/h的平均速度行驶0.4h才到达旅游景点。傍晚，他们沿原路返回，从景点到家用了30min。求：

（1）从小明家到旅游景点的路程；

（2）小明一家从景点回家的平均速度。

电动车是环保的交通工具，行驶时蓄电池给电动机供电，表1是某厂家生产的电动车的主要参数，测试员还做了其他参数的测试。

测试一：一次性充满电后，在相同的路面、不同负重情况下连续行驶的最大里程数s_m，结果如表2。

表1：

整车	整车质量	40kg
	最高车速	30km/h
蓄电池	蓄电容量	0.55kW•h
电动机	额定电压	48V
	额定功率	240W

表2：

负重（kg）	60	80	100	120
sm（km）	28	25.8	23.3	20.5

测试二：电动车一次性充满电后连续行驶直至储存电能将耗尽的过程中，在同样的路面，行驶里程s对电动机牵引力F的影响，得到的图象如图所示。

根据以上数据求：

（1）电动车以6m/s速度匀速行驶100s的路程。

（2）由表2数据反映的现象，其原因是　　。

（3）在测试二中电动车的蓄电池所储存的能量剩余量低于10%后电动车已无法连续行驶，此时行驶里程为30km，求这次测试中该电动车的效率。

在水平地面上，用50N的水平拉力拉着重为100N的小车匀速前进10m，所用时间为20s，求这一过程中：

（1）小车的速度；

（2）拉力所做的功；

（3）拉力做功的功率。

一辆从铜仁到梵净山的旅游大巴车，车与乘客的总质量为9000kg，车轮与地面的接触总面积为0.3m²．该大巴在某段平直公路上匀速行驶6km，用时5min．（g取10N/kg）求：

（1）该大巴车行驶的速度；

（2）该大巴车对水平地面的压强；

（3）若该大巴车发动机的额定功率为120kw，求发动机的牵引力

“每天锻炼一小时，幸福生活一辈子”的健康理念被人们接受，引导广大市民走向全民健身行列。如图所示是某型号健身器的结构简化图，每个滑轮质量为2kg。小刚质量为60kg，他竖直向下拉手柄，将20kg的配重匀速向上拉。2s配重上升了1m，不计绳重和摩擦，g＝10N/kg。求：

（1）手柄移动的速度；

（2）小刚做功的功率；

（3）若小刚站立时，鞋底与地面的接触面积为500cm²，配重被匀速拉起时，他对地面的压强是多少？

如图所示，是中国“956型”驱逐舰，在某次执行任务中，以40km/h的速度为我国的渔船护航，时间共用了6.5h，则“956型”驱逐舰在此次执行任务中行驶的路程为多少？若船底某位置距水面3m时，受到水的压强是多少？

小安和小锋检修自行车时观察到：摇动自行车脚踏板时，大齿轮转动并通过链条带动小齿轮一起转动。小锋认为两齿轮转动一样快，小安则认为小齿轮比大齿轮快，两人带着不同的观点请教老师。

老师解释道：你们说的都有些道理，此轮转动时，其周边的齿轮绕轴心作轨迹为圆的运动﹣﹣圆周运动，可以通过轮齿的运动来研究齿轮的转动，比较物体做圆周运动的快慢有两种方法：①比较单位时间内物体通过的圆弧长，物理学中称为线速度，计算公式 $v=\frac{s}{t}$（v：线速度 s：圆弧长 t：时间）；②比较单位时间内物体与圆心连线（半径）扫过的角度（如图甲所示），物理学中称为角速度，用字母Ω表示，国际单位是弧度/秒（rad/s）二者之间的关系满足公式：v＝Ωr，r表示圆的半径，要比较齿轮转动的快慢，就需要判断大，小齿轮上的轮齿在运动过程中各物理量的大小。

根据老师的解释，请你解答下列问题：

（1）如图乙所示，匀速摇动脚踏板时，大齿轮上某个轮齿（标记为a）在1s内从A点运动到A′点，弧长 $\stackrel{̂}{A{A}^{\text{'}}}$＝0.16m，则轮齿a的线速度v是多大？

（2）若轮齿a到轴心的距离r₀＝0.1m，其角速度ϖ是多大？

（3）A点与轴心的连线上有一点C，请你根据角速度的定义判断齿轮转动过程中A，C两点角速度的大小关系，并说明理由。

（4）小齿轮上的某个轮齿（标记为b），在轮齿a由A点运动到A′点的同时从B点运动到B′点，弧长为 $\stackrel{̂}{B{B}^{\text{'}}}$，测量发现 $\stackrel{̂}{B{B}^{\text{'}}}$＝ $\stackrel{̂}{A{A}^{\text{'}}}$．请你结合上述材料分别解释两位同学的观点。（链条长度固定且运动过程中与齿轮不打滑）

2015年3月，全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”，开始首次环球航行，途径我国重庆和南京两个城市，此行的重要目的是传播新能源理念（全程消耗的能源全部由电池板吸收的太阳能提供）。

（1）该机从重庆飞往南京的航程约为1260km，用时17.5h，则它飞行的平均速度约为多少？

（2）为降低飞行时的能量消耗，该机选用了新型轻质材料。取一块面积为1m²、厚度为1mm的此新型材料（立方体），测得其质量为250g，则此材料的密度为多少？

（3）该机从南京起飞后直飞美国夏威夷，是此次环球航行中最具有挑战性的一段航程，飞行时间长达120h，飞行过程中依靠平均功率为10kw的电动机提供动力，此次飞行消耗了多少电能？

小强一家驾车郊游，车行至一个水平弯道处，坐在副驾驶座位上的小强不由自主靠向车门，并与车门产生挤压，如图甲所示。小强问爸爸：我向外靠是因为惯性所致，但我和车门挤压时，显然车门对我有一个反向的作用力，这个力有什么作用呢？爸爸解释道：刚才我们在弯道上的运动是圆周运动，而做圆周运动的物体，需要有指向圆心的力来维持物体做这种运动，这种力叫向心力，刚才车所需的向心力就是由地面对车的摩擦力提供的。小强恍然：那刚才车门对我的力就是提供我做圆周运动的向心力啦！

小强进一步查阅资料得知：如图乙所示，若一个质量为m的物体，沿半径为r的圆弧做圆周运动，其运动的速度为v（即单位时间内物体通过的圆弧长），那么物体所需向心力的大小为 $F_{向}=m\frac{v^2}{r}$。

（1）他们在弯道处的行驶速度为54km/h，合　　m/s。

（2）小强的质量m＝45kg，弯道处的圆弧半径r＝45m，行驶速度v＝15m/s，求在转弯过程中他所需向心力的大小。

（3）你认为小强当时说的“刚才车门对我的力就是提供我做圆周运动的向心力啦！”这句话对吗？为什么？

（4）已知在考虑其他外界因素影响的情况下，汽车在水平弯道上行驶时，所需向心力仅由地面对它的摩擦力提供，那么，不同质量的车辆在同一弯道处的限速是否相同？请推导说明。（设：此时车辆受到的最大摩擦力与它对地面的压力成正比）

某海上蹦极挑战者的质量为50kg，下落的高度为45m，所用的时间为5s，g取10N/kg，求：

（1）挑战者下落的平均速度；

（2）重力对挑战者所做的功

（3）重力做功的功率。

电动汽车是我国重点发展的项目，已经走进我们的家庭。已知某款电动汽车满载时，人和车总质量为1500kg。电动汽车工作时的电路原理如图所示，在电动汽车行驶时，通过改变调速电阻来调节电动机的转速，改变汽车的速度，当汽车行驶速度最大时，电压表示数为200V，电流表示数为15A，此时最大车速为36km/h，匀速行驶时汽车受到的阻力为车总重的0.01倍。请你用学过的物理知识解答下面的问题。（电池组内阻忽略不计）

（1）电动汽车以最大速度匀速行驶时，牵引力为多少？（g＝10N/kg）

（2）若电动汽车以最大车速行驶1h，电动机消耗的电能是多少？

（3）已知电动机的内阻为1Ω，求1h内电动机产生的热量？

（4）调节调速滑片，当电压表示数为150V，电流表示数为10A时，求调速电阻接入电路中的电阻。