2018年中考物理专题复习题之力学综合题

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15

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 S

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 345＝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 340 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22 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 N (3)“深海勇士号”所受的重力为G ＝mg ＝22×103 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1.0×103kg/m3).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1.0×106N，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＝4.98×106kg

“向阳红01”号满载时受到的浮力为F浮＝G排＝m排g＝4.98×106kg×10 N/kg＝4.98×107N

满载时船底受到海水的压强为：p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10 N/kg×5.6 m＝5.6×104Pa

(3)由v＝s

t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＝1.0×106N

则推进力所做的功：

W＝Fs＝1.0×106N×9×104m＝9×1010J

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？

【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 N

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 W 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Ne w 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 Pa (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 )

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 t

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

2＝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 W 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 Pa

＝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 J

总功：W 总＝Fs ＝2 500 N ×6 m ＝1.5×104 J

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 J

×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 J 则钢绳的拉力F ＝W 总s ＝1.5×106 J 5 m ×3

＝1.0×105 N 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 t

＝Fv 可得 拉力的功率为P ＝Fv ＝1.0×105 N ×0.6 m /s ＝6×104 W

(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 J

则动滑轮重G 动＝W 动h ＝1.0×104 J 5 m

＝2×103 N 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. 某电子厂在厂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 J

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 ＝12

×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 J

×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