初中物理速度公式及其应用解答题

如图所示为某品牌四旋翼无人机，该无人机具有一键起降和返航、空中悬停、高清拍摄、 $\mathit{GPS}$定位等功能，下表是该无人的部分参数：

整机质量	$2\mathit{kg}$	电池额定电压	$15V$
最大上升速度	$6m/s$	电动机工作电压	$12V$
最大下降速度	$2m/s$	悬停时每个电动机功率	$50W$
最大水平速度	$16m/s$	电动机数量	4

在某次火灾中，该无人机参与火情的勘测，它先以最大速度匀速直线上升，且达到 $60m$高处时，再以最大速度水平匀速直线飞行到达 $1.6\mathit{km}$远处的火场上空。若无人机整个过程四个电动机同时工作，电动机将电能转化为机械能的效率为 $90\%$，假设无人机以最大速度匀速直线上升时，受到的阻力大小为 $10N$，通过计算回答下列问题： $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）无人机从起飞到火场上空，这一过程共耗时多少秒？

（2）无人机到达火场上空后，悬停观测10分钟，则10分钟内电动机消耗多少电能？

（3）无人机以最大速度匀速直线上升 $60m$，这个过程中消耗多少电能？

近年来，独轮电动平衡车深受年轻人的喜爱，如图所示，它采用站立式的驾驶方式，人通过身体的前倾、后仰实现驾驶，如表为某型号独轮电动车平衡车的部分数据，则：

质量	$10\mathit{kg}$
轮胎与地面接触面积	$30c{m}^2$
最大速度	$16\mathit{km}/h$
充满电行程	$24\mathit{km}$

（1）该车充满电后，若以最大速度行驶，能行驶的最长时间是多少？

（2）质量为 $50\mathit{kg}$的人驾驶该车，在水平地面上匀速行驶。若所受阻力为总重力的0.2倍，此时该车受到的牵引力是多大？ $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（3）质量为 $50\mathit{kg}$的人驾驶该车时，车对水平地面的压强是多大？

小明在卸货点用水平方向的推力把箱子推到 $D$处，如图甲。经过 $A$处4秒后在 $B$处遇到方方，方方迅速取下小箱子，1秒后在 $C$处小明调整了推力，继续将大箱子推到 $D$处才撤去推力。 $\mathit{AD}$段推力与时间的关系如图乙，箱子速度与时间的关系如图丙。已知大箱子底面积为0.5平方米，质量为20千克，小箱子质量为5千克。

（1） $\mathit{BC}$段大箱子受到的摩擦力大小为　　。

（2） $\mathit{AB}$段大箱子对地面的压强为　　。

（3） $\mathit{CD}$段小明推力所做的功为　　。

我国从今年4月15日起，正式实施电动自行车新国标。李强购置了一辆符合新国标的电动车，其整车质量为 $50\mathit{kg}$，最高速度为 $25\mathit{km}/h$。 $g$取 $10N/\mathit{kg}$。试问：

（1）对蓄电池充电时，电能转化为　 　能；行驶时，电动机提供动力，其工作原理是　　。

（2）当蓄电池的电全部耗完后，若充电功率为 $100W$，充满电需要 $5h$，不计能量损失，则充满电后蓄电池储存的电能为多少？

（3）蓄电池充满电后，其储存电能的 $75\%$用于车克服阻力做功，当质量为 $70\mathit{kg}$的李强在水平路面上骑着车，以最高速度匀速电动行驶时，所受阻力为总重的 $\frac{1}{40}$，则车最多能行驶多少小时？

（4）新国标对电动车的整车质量、最高速度都进行了限制，这样做主要是为了防止车的　　较大，以减小行车危险。

随着科技的发展，智能机器人不断出现在宾馆、医院、车站等公共场所。被誉为抗疫"智"先锋的医用消毒机器人，可在无人环境下自主导航，利用闪蒸技术 $360°$ 无死角消毒，在此次抗击"新冠肺炎"中发挥着重要作用。某品牌消毒机器人部分参数如下表：

$\times \times$ 牌消毒机器人
项目	参数
机身自重（千克）	80
运行速度（米     $/$ 秒）	1

请分析计算下列问题；

（1）该机器人以运行速度匀速行驶5分钟，行驶的路程有多少米？

（2）若该机器人装载8千克消毒液并静止在水平地面上，与地面接触的总面积为0.008米 ${}^2$ ，此时该机器人对地面的压强有多大？

（3）该机器人在粗糙程度相同的水平地面上，以运行速度做匀速直线运动，若电池的输出功率为140瓦，克服摩擦力做功的功率占电池输出功率的 $35\%$ ，则该机器人受到的摩擦力多大？

最近，南京服务网络平台上线了“共享汽车”服务，如图所示是“共享汽车”中的某品牌纯电动汽车，它不仅环保，而且使用成本还不到传统汽车的 $\frac{1}{8}$。

（1）某市民驾驶该车行驶在回家的路上，若以该车为参照物，路旁的树木是　　（选填“运动”或“静止” $)$的。

（2）该车以 $36\mathit{km}/h$的速度匀速行驶 $6\mathit{min}$，求通过的路程。

（3）一辆空车静止在水平地面上时，轮胎与地面的总接触面积为 $0.08m^2$，已知车对地面的压强是 $1.2\times {10}^5\mathit{Pa}$，求空车的质量。 $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

我国新一代水上飞机“鲲龙”（如图 $1)$的一项绝技是森林灭火，它汲水迅速、投水精准，灭火能力不同凡响。

（1）用水灭火的原理是　             　。（写出一点）

（2）“鲲龙”机翼截面如图2，飞行时机翼上表面空气流速　　下表面空气流速，使上表面气压小于下表面气压，从而获得足够大的升力。

（3）“鲲龙”飞行时最大航速为560千米 $/$时，计算飞往距它140千米远的火灾现场至少需要的时间。

根据下面4个图所给信息填空。

（1）采用绕线法测得铜丝的直径 $d=$　　 $\mathit{cm}$。

（2）小球浸没在液体中受到的浮力 $F=$　　 $N$。

（3）冬天室外气温 $t=$　　 ${}^{°}\text{C}$。

（4）甲、乙两车同时同地同方向做匀速直线运动，它们的 $s-t$图象如图所示， $t=6s$时两车间距离 $x=$　　 $m$。

据近期新闻报道，南京街头出现了一款智能下水管道机器人（如图甲所示），其上装有摄像头和探照灯，能将水管内拍摄到的影像无线传输至路面的接收装置中（如图乙所示），以便对管道及时检测修补。

（1）摄像头拍射到的影像是通过　　传输到地面的。

（2）机器人最大行驶速度为 $30\mathit{cm}/s$，则要通过一段 $120m$长的管道，至少需要多长时间？

（3）若机器人的质量为 $15\mathit{kg}$，车轮和水平管道地面的总接触面积是 $40c{m}^2$，则它对管道地面的压强是多少帕？ $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

如图所示是正在航拍的无人机。起飞前，放在地面上要确保四脚着地；启动后，利用遥控器可控制它运动和工作。无人机的参数如下表，求： $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）无人机从地面飞到离地 $20m$高处，至少要多长时间？

（2）无人机从 $20m$高处降落到地面，重力做功是多少？

（3）无人机停放在水平地面上时对地面的压强是多少？

（4）无人机的突出问题是飞行时间短，请提出一个解决问题的合理建议。

机身质量 $/\mathit{kg}$	2.4	四脚着地总面积 $/c{m}^2$	10
电池充满后储存电能 $/J$	36000	最大水平速度 $/(m·s^{-1})$	5
机身尺寸 $/\mathit{mm}$	$400\times 300\times 200$	最大上升速度 $/(m·s^{-1})$	1

2021年5月15日，天问一号火星探测器所携带的"祝融号"火星车及其着陆组合体成功降落在火星北半球的乌托邦平原南部，实现中国航天历史性的突破。

（1）虽然火星大气稀薄，着陆组合体冲入火星大气层后，5千米 $/$ 秒级别的速度依然导致大气冲击和摩擦产生了巨大的振动和热量，足以熔化大部分金属。通过隔热装置和多种散热手段，着陆组合体的温度依然能保持常温。图甲为着陆组合体部分着陆流程的示意，则隔热装置应安装在 　　（选填" $A$ "或" $B$ " $)$ 处。

（2）当着陆组合体的速度骤降到数百米 $/$ 秒，巨大的降落伞在火星上空约10千米的高度打开。当速度降低到100米 $/$ 秒以内，降落伞"功成身退"，着陆组合体依靠底部强大的反冲火箭工作进一步减速。随着速度进一步降低，着陆组合体进入悬停避障状态。着陆组合体悬停时（如图乙所示），反冲火箭喷气的方向为 　　。

（3）着陆组合体总着陆时间只有9分钟左右，也被叫做"恐怖9分钟"。这是因为火星距离地球太遥远 $(5.5\times {10}^{10}$ 米 $~4\times {10}^{11}$ 米），如果着陆组合体通过电磁波信号与地面控制中心通信，信号来回至少需要几分钟？（电磁波在真空中传播速度为 $3\times {10}^8$ 米 $/$ 秒）

从2016年开始，省会兰州和部分地区的大街小巷出现了一批体积小、节能环保的知豆纯电动车，如图所示正在充电的知豆。知豆空车时整车质量为670千克，额定功率为 $9\mathit{kW}$．则该车行驶过程中受到的阻力是车重的0.05倍 $(g=10N/\mathit{kg})$，请问：

（1）该车静止在水平地面上，轮胎与地面的接触总面积为 $0.04m^2$，则空车时该车对地面的压强多大？

（2）若该车载人后总质量为 $800\mathit{kg}$，该车以额定输出功率在平直公路上匀速行驶时速度多大？

（3）小丽家距学校大约 $7200m$，小丽爸爸开知豆送小丽去学校路上用时 $10\mathit{min}$，兰州市城市道路限速 $40\mathit{km}/h$，请计算说明小丽爸爸是否驾车超速？

便捷的交通与互联网给人们出行带来了极大的方便，王爷爷带小孙子驾车到萍乡北站，然后乘高铁去南昌参观滕王阁， $8:20$开车出发，并看到路边如图所示的交通标志牌，此刻吩咐小孙子通过铁路12306网站查询列车时刻表，如表。

车次	萍乡北开	南昌西到	运行距离
$G1346$	$08:38$	$09:40$	$240\mathit{km}$
$G1692$	$08:49$	$10:05$	$240\mathit{km}$
$G1482$	$09:11$	$10:31$	$240\mathit{km}$

（1）在交通正常的情况下，依据以上信息并通过计算，爷孙俩最快能赶上哪一车次？

（2）该趟高铁运行的平均速度为多少 $\mathit{km}/h$？

近年来，衢州城市面貌焕然一新，这离不开环卫工人们的辛苦付出。如图，洒水车某次在平直的道路上以15千米 $/$时的速度匀速行驶，进行洒水作业。洒水车的部分参数如下表。

项目	数值
空载质量（吨 $)$	2.4
满载装水量（吨 $)$	20
满载时车轮与水平地面接触总面积（米 ${}^2)$	0.4
正常洒水流量（吨 $/$时）	50

（1）若洒水车满载并按正常洒水流量洒水，它在本次洒水过程中最多可连续喷洒多少路程？

（2）求洒水车满载时，停在水平地面上对地面的压强。

（3）在本次洒水过程中，洒水车的机械能大小变化情况是　　。

航天迷小伟利用自制降落伞模拟返回舱的降落过程。将带有降落伞的重物从高处释放，一段时间后打开降落伞。重物在离地 $4m$ 高处开始匀速下落，速度为 $5m/s$ 。若打开降落伞后，降落伞和重物受到的阻力 $f$ 与速度 $v$ 满足关系 $f=k{v}^2$ 中， $k=3N·s^2/m^2$ ．求：

（1）重物从开始匀速下落到落地所用的时间；

（2）降落伞和重物的总重