中考物理专题复习力学综合题

力学综合题

一、浮力及相关力学综合

1. 如图所示，是小婷为防止家中停水而设计的贮水箱.当水箱中水深达到 1.2 m 时，浮子A 恰好堵住进水管，使其停止向箱内放水，此时浮子A

有1

5体积露出水面(浮子A 只能沿

图示位置的竖直方向移动).进水管口水的压强为

1.2×105

Pa ，管口横截面积为 2.5 cm 2

，

贮水箱底面积为 0.8 m 2

，浮子A 重10 N .

(1)注水过程中，随着水位上升，水对水箱底部的压强逐渐(选填“增大”或“减小”).

第1题图

(2)此时浮子A 受到的浮力为多大？ (3)浮子A 的密度是多少？答案(1)增大

解：(2)浮子A 堵住进水口时，根据公式p ＝F

可得，

进水管口水对浮子A 的压力F ＝p 水S 进水口＝1.2×105

Pa ×2.5×10－4

m 2

＝30 N 浮子A 处于静止状态，所以浮子A 受到的浮力F 浮＝F ＋G ＝30 N ＋10 N ＝40 N (3)根据阿基米德原理可知F 浮＝ρ水gV 排，则

浮子A 排开水的体积V 排＝F 浮ρ水g ＝40 N 1×103 kg /m 3

×10 N /kg ＝4×10－3 m 3

浮子A 有15体积露出水面，浮子A 的体积V ＝V 排1－

15＝4×10－3

m 3

5＝5×10－3 m 3

浮子A 的质量m ＝G g ＝10 N

10 N /kg

＝1 kg

浮子A 的密度ρ＝m V ＝ 1 kg 5×10－3 m

3＝0.2×103 kg /m 3

2. 图示为小唯同学利用圆柱形容器自制的浮力秤(右图是其原理图)，利用它可以方便

的测出放入杯内物体的质量.该装置(小筒)的质量为200 g ，底面积为40 cm 2

，高度为20 cm .

第2题图

(1)当小筒静止时，它受到的浮力与重力(选填“是”或“不是”)一对平衡力. (2)当小筒竖直漂浮在水中时，求它受到的浮力大小与浸入水中的深度.

(3)通过实验，小唯把“浮力秤”的读数均匀的刻在了小筒上，请简要回答：小唯是怎样确定该“浮力秤”的零刻度线？该“浮力秤”所能测量的最大质量是多少？

答案(1)是

解析由题中“静止”可知此时浮力秤处于平衡状态，它受到的浮力与重力是一对平衡力. 解：(2)由题可知，小筒是漂浮状态，则：

F 浮＝

G 筒＝m 筒g ＝200 g ×10 N /kg ＝0.2 kg ×10 N /kg ＝2 N 由F 浮＝ρ水V 排g 可得：

V 排＝F 浮ρ水g ＝ 2 N 1×103 kg /m 3

×10 N /kg ＝2×10－4 m 3

h ＝V 排S ＝2×10－4

m 3

40 cm 2＝2×10－4

m 3

40×10－4 m

2＝0.05 m

(3)由题分析可知，当空的小筒竖直漂浮在水中时，此时小筒浸入水中的深度0.05 m 处

即为该“浮力秤”的零刻度线位置，由题可知，当放入最大质量的物体时，浮力秤浸入水中的深度为h ＝20 cm ，且处于漂浮状态，则：

G 总＝ F 浮′＝ρ水V 排′g ＝ 1×103 kg /m 3×40×10－4 m 2

×0.2 m ×10 N /kg ＝8 N

则m 大＝G 大g ＝G 总－G 筒g ＝8 N －2 N

10 N /kg

＝0.6 kg

3. 继“蛟龙号”后我国自主设计的“深海勇士号”(如图所示)，2017年10月3日完

成最大深度4 500米下潜后，胜利返航海南三亚港.

第3题图

(1)当“蛟龙号”从3 000 m 深处下潜至4 000 m 过程中，载人潜水器受到的浮力将，压强将(均选填“变大”“变小”或“不变”).

(2)当它下潜至4 000 m 深度处时，受到海水的压强是多大？(取ρ海水＝1.0×103 kg /m 3

)

若它上面有一个20 cm 2

的探测窗口，在4 000 m 深度处窗口所受海水的压力是多少？

(3)若“深海勇士号”的质量为 t ，请你计算它体积的大小. 答案(1)不变变大

解：(2)当它下潜至4 000 m 深度处受到海水的压强p ＝ρ海水gh ＝1.0×103 kg /m 3

×10 N /kg ×4 000 m ＝4×107 Pa

由p ＝F S 得探测窗口所受海水的压力F ＝pS ＝4×107 Pa ×20×10－4 m 2＝8×104

(3)“深海勇士号”所受的重力为G ＝mg ＝×103

kg ×10 N /kg ＝2.2×105

N 因为悬浮时排开海水的体积就是物体的体积，所以其在海水中悬浮时， G ＝F 浮＝ρ海水gV 排所以它的体积为

V 物＝V 排＝F 浮ρ海水g ＝ 2.2×105

N 1.0×103 kg /m 3

×10 N /kg

＝22 m 3

4. 2017年8月28日，中国最先进的科考船“向阳红01”号从青岛起航，开始执行首次环球海洋综合科学考察.“向阳红01”号满载时吃水深度

5.6 m ，排水量4 980 t ，船上载有CTD 作业操控系统可探测104 m 的深度，能够满足全球海洋环境和资源科学调查需要

(海水的密度取为1.0×103 kg /m 3

).求：

(1)科孝船从长江使往马里亚纳海沟海域进行科学考察，在此过程中科考船受到的浮力将_________(选填“增大”“减少”或“不变”).

(2)“向阳红01”号满载时受到的浮力是多少？满载时船底受到海水的压强是多少？ (3)“向阳红01”号科考船以18 km /h 的速度匀速航行5小时，若巡航时海水所受的阻

力为1.0×106

N ，则这一过程中船的推进力所做的功为多少？

答案(1)不变

解：(2)船的满载排水量为：

m 排＝4 980 t ＝4.98×106

“向阳红01”号满载时受到的浮力为F 浮＝G 排＝m 排g ＝4.98×106

kg ×10 N /kg ＝

4.98×107

满载时船底受到海水的压强为：p ＝ρgh＝1.0×103 kg /m 3×10 N /kg ×5.6 m ＝5.6×104

(3)由v ＝s

得“向阳红01”号巡航的路程：

s ＝vt ＝18 km /h ×5 h ＝90 km

由于匀速航行，则科考船受到的推进力为：

F ＝f ＝1.0×106

N 则推进力所做的功：

W ＝Fs ＝1.0×106 N ×9×104 m ＝9×1010

J 二、以简单(匀速)运动为背景

5. 城市的整洁卫生离不开清洁工人的辛勤劳动，清洁工人运送垃圾时会用到如图所示的垃圾车，它的部分参数如下表所示(取g ＝10 N /kg ).

第5题图

(1)当垃圾车驶过时，我们会闻到刺鼻的味道，这是因为. (2)在满载时垃圾车对水平路面的压强是多少？

(3)该垃圾车满载时，在平直的公路上以最高车速匀速行驶1 km ，受到的摩擦阻力为车重的0.1倍，求发动机牵引力做功的功率是多少？

型号 ××× 空车质量(t ) 7 额定载重(t ) 8 百公里耗油(L ) 14 最高车速(km /h ) 72

车轮与地面的总接触面积(m 2

) 0.1

答案(1)分子在永不停息地做无规则运动解：(2)垃圾车满载时对路面的压力：

F ＝

G ＝mg ＝(7 000 kg ＋8 000 kg )×10 N /kg ＝1.5×105

N 对路面的压强：p ＝F S ＝1.5×105

N 0.1 m 2

＝1.5×106

Pa (3)垃圾车匀速行驶，受力平衡，牵引力等于阻力

F 牵＝f ＝0.1

G ＝0.1×1.5×105 N ＝1.5×104

牵引力做的功：W ＝F 牵s ＝1.5×104 N ×103 m ＝1.5×107

J 所用时间：t ＝s v ＝ 1 km 72 km /h ＝1 000 m

20 m /s

＝50 s

发动机牵引力做功的功率：P ＝W t ＝1.5×107

J 50 s

＝3×105

6. “低碳环保，节能减排”，在免受交通拥堵的同时还能锻炼身体等优点使共享单车

成为名副其实的第三大公共出行方式.如图19所示摩拜New Lite 是目前市场上最轻的主流共享单车，整车仅重15 kg ，质量为55 kg 的小明某次外出匀速骑车的路程为1 500 m ，用时5 min ，求：

(1)共享单车的轮船上刻有许多花纹是多为.

(2)小明骑车的速度是多少；若每个轮胎与水平地面的接触面积为0.005 m 2

，小明骑车时对水平地面的压强是多少？

(3)若共享单车匀速行驶中所受阻力为人和车总重的0.1倍，则小明骑车的功率是多少？

答案(1)增大摩擦

解：(2)小明骑车的速度v ＝s t ＝1 500 m

5×60 s ＝5 m /s

小明骑车时对水平地面的压力

F ＝

G 总＝(m 人＋m 车)g ＝(55 kg ＋15 kg )×10 N /kg ＝700 N 小明骑车时对水平地面的压强p ＝F S ＝700 N 2×0.005 m

2＝7×104

(3)小明骑共享单车匀速行驶时受到的牵引力F ＝f ＝0.1G 总＝0.1×700 N ＝70 N 则小明骑车的功率P ＝Fv ＝70 N ×5 m /s ＝350 W

7. 12月9日，在捷克比尔森举行的2018平昌冬奥会冰壶项目落选赛的晋级赛中，中国女队以11比4战胜意大利女队，获得平昌冬奥会参赛资格.

(1)冰壶被推出后仍向前滑行是因为冰壶具有Ｗ.

(2)若5 s 内冰壶向前滑行了2 m ，此过程中冰壶运动的平均速度为多少？

(3)若所用冰壶的质量为19 kg ，底面积为0.04 m 2

，则冰壶静止在冰面上时对冰面的压强为多少？

答案(1)惯性

解：(2)冰壶运动的平均速度：v ＝s t ＝2 m

5 s

＝0.4 m /s

(3)冰壶静止在冰面上时，对冰面的压力：F ＝G ＝mg ＝19 kg ×10 N /kg ＝190 N 对冰面的压强：p ＝F S ＝190 N

0.04 m

2＝4 750 Pa

8. 被称为“世界最快的水陆两栖车”的“美洲豹”已经在海外正式上市，如图所示.“美洲豹”的铬钼钢底盘可滑进一个纤维玻璃外壳.纤维玻璃外壳内装有密闭的聚苯乙烯泡沫塑料，为汽车提供浮力.它的相关数据如下.(g 取10 N /kg )

车身质量(kg ) 1 050 车身长度(m ) 1.5 最多可乘坐人数 4 水上最高速度(km /h ) 72 陆上最高速度(km /h ) 130

第8题图

(1)“美洲豹”快速行驶时，车上的人相对于岸边的房屋是(选填“运动”或“静止”)的.

(2)“美洲豹”在陆地上以最高速度行驶0.5 h ，通过的路程是多千米？“美洲豹”空

载停在平直公路上时，轮胎与地面的总接触面积大约为0.1 m 2

，此时对地面的压强约多少？

(3)“美洲豹”以最高速度在水上行驶时，受到的阻力约是车身重力的0.3倍，此时发动机的功率约多少？

答案(1)运动

解：(2)由v ＝s

得，路程

s ＝vt ＝130 km /h ×0.5 h ＝65 km “美洲豹”对地面的压力：

F ＝

G ＝mg ＝1 050 kg ×10 N /kg ＝1.05×104

N 对地面的压强：

p ＝F S ＝1.05×104

N 0.1 m

＝1.05×105 Pa (3)由题可求出F 阻＝0.3G ＝0.3×1.05×104

N ＝3 150 N 因为“美洲豹”做匀速运动，由二力平衡条件知： F 牵＝F 阻＝3 150 N ，v ＝72 km /h ＝20 m /s

发动机的功率为：P ＝W t ＝F 牵s t

＝F 牵v ＝3 150 N ×20 m /s ＝6.3×104

三、以简单机械为背景

9. 如图所示，起重机将地面上的一箱设备沿竖直方向匀速吊到施工台上，设备重 4 000 N ，施工台距离地面的高度为3 m (g 取10 N /kg ).

(1)起重机臂是一个杠杆.

(2)起重机的质量为8 t ，工作时，用支架将汽车的轮胎支离开地面.如果地面能承受的

最大压强是7×104

Pa ，则支架与地面接触的总面积是多少？

(3)若动滑轮上每段钢绳的拉力是2 500 N ，起重机做的额外功和机械效率是多少？

第9题图

答案(1)费力

解：(2)起重机的重力G 1＝m 1g ＝8×103 kg ×10 N /kg ＝8×104

N 设备重：G 2＝4 000 N

起重机对地面的压力：F ＝G 1＋G 2＝8×104 N ＋4 000 N ＝8.4×104

N 根据压强公式p ＝F

S 可得，支架与地面的接触面积

S ＝F p ＝8.4×104

N 7×104

＝1.2 m 2 (3)绳子自由端移动的距离：s ＝2h ＝2×3 m ＝6 m

有用功：W 有＝Gh ＝4 000 N ×3 m ＝1.2×104

总功：W 总＝Fs ＝2 500 N ×6 m ＝1.5×104

额外功：W 额＝W 总－W 有＝1.5×104 J －1.2×104

J ＝3 000 J 起重机的机械效率：

η＝W 有W 总×100%＝1.2×104

J 1.5×104

×100%＝80% 10. 海港现有一批钢材重27 t ，先将它以0.2 m /s 的速度匀速吊起5 m 高，如图为吊

车滑轮组示意图，其中克服钢绳重力和摩擦力做功为 1.4×105

J ，此时滑轮组的机械效率为90%(g ＝10 N /kg ).求此过程中：

第10题图

(1)若增大吊车所拉重物的质量，则此吊车的机械效率将(选填“增大”“不变”或“减小”).

(2)钢绳拉力是多少？拉力功率是多少？ (3)吊车上动滑轮的重力是多少？答案(1)增大

解：(2)钢绳拉力做的有用功W 有＝Gh ＝2.7×104 kg ×10 N /kg ×5 m ＝1.35×106

J 钢绳拉力做的总功

W 总＝W 有η＝1.35×106

J 90%

＝1.5×106

则钢绳的拉力F ＝W 总s ＝1.5×106

J 5 m ×3＝1.0×105

绳端的速度v ＝3v 物＝3×0.2 m /s ＝0.6 m /s 根据公式P ＝W t ＝Fs

＝Fv 可得

拉力的功率为P ＝Fv ＝1.0×105

N ×0.6 m /s ＝6×104

(3)对动滑轮做的功W 动＝W 总－W 有－W 额＝1.5×106 J －1.35×106 J －1.4×105

J ＝

1.0×104

则动滑轮重G 动＝W 动h ＝1.0×104 J 5 m

＝2×103

11. 如图所示，建筑工人通过滑轮装置将一质量是400 kg 的物体沿斜面由底端匀速地

拉到顶端，人所用的拉力F 始终与斜面平行，斜面长是10 m ，斜面高为5 m ，整个过程耗时40 s ，g 取10 N /kg .

第11题图

(1)物体从斜面底端到达斜面顶端的平均速度是多少？ (2)人对物体做的有用功的功率是多少？

(3)若斜面的机械效率为80%，则斜面对物体施加的摩擦力为多少？ (4)若要提高该斜面的机械效率，可采取的措施(写出一条即可). 答案解：(1)物体从斜面底端到达斜面顶端的平均速度 v ＝s t ＝10 m 40 s

＝0.25 m /s (2)物体的重力：G ＝mg ＝400 kg ×10 N /kg ＝4 000 N 有用功：W 有＝Gh ＝4 000 N ×5 m ＝20 000 J 有用功的功率：P ＝W 有t ＝20 000 J

40 s

＝500 W

(3)根据η＝W 有W 总×100%得，W 总＝W 有η＝20 000 J

80%＝25 000 J

则W 额＝W 总－W 有＝25 000 J －20 000 J ＝5 000 J 由W 额＝fs 可得， f ＝W 额s ＝5 000 J

10 m

＝500 N

(4)增大斜面的倾斜角或减小斜面的粗糙程度

解析斜面的机械效率与斜面的粗糙程度、斜面的坡度有关，斜面越光滑、越陡，机械效率越高，所以提高斜面机械效率可以增大斜面的倾斜角或减小斜面粗糙程度.

12. 某电子在房建设中需要利用牵引机把重为1×105

N 的材料沿与水平地面成30°角的斜坡以1 m /s 的速度匀速从底部拉上坡顶.如图所示，已知斜坡长度为15 m ，牵引机的牵

引功率为6×104

W ，在牵引机把材料拉上斜坡顶端的过程中.求：

(1)牵引机做的功，斜坡的机械效率.(计算结果保留一位小数)

第12题图

(2)材料和斜坡之间的摩擦力.

(3)若牵引机仍以相同功率将1.5×105

N 的材料沿该斜坡从斜坡底部拉到斜坡顶端，它的机械效率将(选填“变大”“变小”或“不变”).

答案解：(1)由速度的计算公式v ＝s t 得，将材料拉至坡顶所用时间为：t ＝s v ＝15 m

1 m /s ＝

15 s

由功率的计算公式P ＝W

t 得，牵引机所做的功为：

W 总＝Pt ＝6×104

W ×15 s ＝9×105

因为斜面与水平地面成30°角，斜面长度为s ＝15 m 故斜面的高度为h ＝12s ＝1

2×15 m ＝7.5 m

牵引机所做的有用功：

W 有＝Gh ＝1×105 N ×7.5 m ＝7.5×105

J 斜坡的机械效率为：

η＝W 有W 总×100%＝7.5×105

J 9×105

×100%≈83.3% (2)额外功：W 额＝W 总－W 有＝9×105

J －7.5×105

J ＝1.5×105

J 则材料和斜坡之间的摩擦力为： f ＝W 额s ＝1.5×105

J 15 m ＝1.0×104 N

(3)变大