初中物理运动和力计算题

2021年5月22日10时40分，火星探测器"天问一号"的着陆器搭载"祝融号"火星车成功降落在火星北半球的乌托邦平原，中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。火星车质量达240kg，有六个形状大小相同的车轮，每个车轮与地面的接触面积约为190cm ²，在火星表面行驶时，它会展开太阳能蝶形面板--四块"特别订制"的太阳能电池阵，相比传统电路，提高了太阳能电池20%的利用效率。

（1）太阳能电池正常工作时，能量转化情况是： 　     　转化为 　     　；

（2）火星对它表面附近的物体也有引力，这个力大约是地球对地面附近同一物体引力的38%，当火星车静止在火星水平表面时，对火星表面的压强是多少？（g＝10N/kg）

（3）火星车在火星表面进行长距离自主移动进行科学探测时，走一下歇一下，若它在三天行驶了9km的直线距离，它行驶的平均速度是多少km/h？

近年来，十堰市委、政府十分重视精神文明建设，倡导“绿色出行，低碳生活”的生活理念。全市主要公园、游乐场都配备了旅游观光自行车（如图）。小华一行四人在农业观光园游玩时，租借了一辆四人骑联排自行车骑行观光，在某一段平直路面上，他们用时 $50s$匀速骑行了 $150m$。已知他们每个人的质量均为 $50\mathit{kg}$，该自行车自重为 $400N$，绕观光园一圈的路程是 $5.4\mathit{km}$，假定在匀速骑行过程中人和车受到的阻力始终为总重的0.05倍，求：

$(g=10N/\mathit{kg})$

（1）若他们绕观光园骑行的平均速度与平直路面上的速度相同，则绕观光园骑行一圈需要多长时间？

（2）假若骑行时前后轮胎和地面的总接触面积为 $120c{m}^2$，他们骑行时车对水平地面压强。

（3）平直路面上骑行时的功率。

随着人民生活水平的提高，小汽车逐步走进千家万户。

（1）如图所示是小丽家新买的小汽车，总质量1200kg，每个车轮与地面接触面积20cm²．求：小汽车停放在车库时，车对地面的压强。（取g＝10N/kg）

（2）小丽家打算利用周末去离家72km的武汉，若车行驶的平均速度为20m/s，则去武汉大约需多长时间？

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。如图甲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 $2m^3$、质量 $1500\mathit{kg}$，最大下潜深度 $5000m$，最大下潜速度 $10\mathit{km}/h$（不考虑海水密度变化，密度 $\rho$取 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$。求：

（1）某次执行任务，当潜航器下潜到最大深度时所受的海水压强。

（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。

（4）当潜航器漂浮在海面时，由起重装置将其匀速竖直吊离海面。起重装置拉力的功率随时间变化的图象如图乙所示，图中 $P_3=3P_1$．求 $t_1$时刻起重装置对潜航器的拉力。（不考虑水的阻力）

陆羽公园矗立着由汉白玉制成的“茶圣”陆羽的雕像，其质量为5.4t，吊装时用如图所示的滑轮组将雕像匀速吊上3m的高台。已知提升雕像时，拉力F的功率为6×10³W，绳子自由端移动速度为0.3m/s。（g＝10N/kg）求：

（1）滑轮组将雕像吊上3m高台需要的时间t为多少秒？

（2）滑轮组对雕像做的有用功是多少？

（3）提升雕像的过程中滑轮组的机械效率是多少？

陆羽公园矗立着由汉白玉制成的“茶圣”陆羽的雕像，其质量为5.4t，吊装时用如图所示的滑轮组将雕像匀速吊上3m的高台。已知提升雕像时，拉力F的功率为6×10³W，绳子自由端移动速度为0.3m/s。（g＝10N/kg）求：

（1）滑轮组将雕像吊上3m高台需要的时间t为多少秒？

（2）滑轮组对雕像做的有用功是多少？

（3）提升雕像的过程中滑轮组的机械效率是多少？

如图所示工人师傅正在用叉车搬运货物，现将质量为1t的货物匀速提高1.5m用时5s。试求：

（1）货物上升的速度是多少？

（2）货物所受到的重力是多少？

（3）叉车提升货物时对货物所做的功是多少？

（4）叉车提升货物的功率是多少？

在某工地上，起重机在20s内把质量为3t的石头匀速提升2m。试求：

（1）货物上升的速度是多少？

（2）货物所受到的重力是多少？

（3）起重机提升货物时对货物所做的功是多少？

（4）起重机提升货物的功率是多少？

如图所示为“无人机”（多功能飞行器），它具有4个旋翼，可通过无线电进行操控，其在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景。

（1）起飞时，增大四个旋翼的转速，使吹向下方的风量增加，无人机就会上升，这是因为力的作用是　　。在空中飞行时，只要增加　　侧两个旋翼的转速，就能使无人机右侧抬升，向左倾斜飞行。

（2）若该机在30秒内匀速竖直上升120米进行空中拍摄，则它飞行的速度是多少米 $/$秒？

（3）该机一个旋翼的电动机额定功率为30瓦，额定电压为15伏，电动机正常工作时，通过的电流为多少安？

（4）该机所需的能量是由一块输出电压为15伏，容量为 $5000\mathit{mA}·h$的电池提供，若电能的 $80\%$用于飞行，飞行时的实际功率为 $100W$，则该机最多能飞行多少时间？

小明跑1000m用时4分30秒。为了提高成绩，体育老师建议他通过快速爬楼梯训练来加强耐力和腿部力量。小明的质量为50kg，双脚与地面的接触面积是400cm²。

（1）训练前，小明1000m跑的平均速度是多少？（计算结果保留1位小数）

（2）爬楼梯前，小明双脚站在水平地面上，对地面的压强是多少？（g＝10N/kg）

（3）某次训练时，小明在30s内从一楼爬到四楼（每层楼高3m），在这个过程中他至少做了多少功？功率是多少？

如图所示，万众期待的泉州公共自行车"小黄人"于5月20日终于和市民见面啦！小健同学骑着"小黄人"，在一段平直的公路上匀速行驶了 $300m$ ，用时 $1\mathit{min}$ ，若自行车的质量为 $20\mathit{kg}$ ，受到的阻力为 $20N$ ，与地面的总接触面积为 $3\times {10}^{-3}{m}^2$ ，小健的质量为 $55\mathit{kg}$ 。求：

（1）自行车行驶的速度；

（2）骑行时地面受到的压强；

（3）小健骑行时的功率。

如图所示，是根据王爷爷驾驶汽车在某段平直高速公路上行驶时记录的数据，描绘出的 $s-t$图象。请你根据图象，求：

（1） $20\mathit{min}~40\mathit{min}$时间段内汽车的速度；

（2） $0~50\mathit{min}$时间段内汽车的平均速度；

（3）若汽车以速度 $v$匀速行驶时间 $t$，已知汽车总重为 $G$，匀速行驶时受到的阻力为汽车总重的 $\frac{1}{n}$，求汽车在这段时间内的功率。（温馨提示：本问计算结果请用字母表示）

如图，水平地面上一个重为 $50N$ 的物体，在大小为 $10N$ 的水平拉力 $F$ 作用下，向左做匀速直线运动，在 $5s$ 的时间内通过的距离为 $2m$ 。求物体运动过程中

（1）所受摩擦力的大小；

（2）拉力 $F$ 做功的功率。

每天都会有许多全国各地的人民群众，来到天安门广场观看升国旗仪式。天安门广场上的国旗，每天都会随太阳一起升起，25000次零失误。奇迹。天安门广场上的国旗总重为 $175N$ ，升旗时（如图），国旗上升高度为 $30m$ ，所使用时间2分07秒，求解下列问题：

（1）国旗上升的平均速度是多少？（保留一位小数）

（2）将国旗沿竖直方向匀速升高 $30m$ ，拉力对国旗做的功是多少？

（3）若某持枪战士总重约为 $700N$ ，估算该战士站立时对水平地面的压强。

物理是一门注重实验的自然科学，请同学们根据自己掌握的实验操作技能，解答下列问题

（1）如图1所示的钟表，其分度值为　　，显示的时刻为 $15h$　　 $\mathit{min}$　　 $s$。

（2）在练习使用量筒时，为了使测量结果更准确，应选用如图2所示的　　量筒，其量程是　　。

（3）在练习用天平测物体质量的实验中

①取出天平，观察称量和感量

②将天平（砝码）放在水平桌面上，如图3所示，接下来的操作是　　。

③调节天平平衡，并完成下列实验步骤。