中考物理总复习第二编重点题型专题突破篇专题七综合应用题第课时力学和热学综合应用题试题

专题七综合应用题

第一课时力学和热学综合应用题

,专题特征)

随着科技的迅速发展和知识的不断更新，中考综合性计算题也不断地推陈出新，特别是综合计算题，一道题会涉及到多方面的计算，形式上也体现多样性的变化，单纯的计算逐渐被计算与说理、计算与设计、计算与改进等新型计算题所取代，试题覆盖面广、容量大。综合性计算题对学生的自学能力、探究能力、思维能力、创新能力和加速反应能力进行综合考查。

,典例剖析)

【例】在荆州火车站附近的荆州中学新校区的建设工地上，工人把重1200N的物体沿着长L＝5m、高h＝1m的斜面从底部匀速拉上斜面的顶端，沿斜面所用的拉力为300N(不计空气阻力)。求：

(1)将物体从斜面底部匀速拉到斜面顶端的过程中，拉力做了多少功？ (2)工人使用斜面做功的机械效率是多少？ (3)物体和斜面之间的摩擦力是多大？

【答案】解：(1)W 总＝Fs ＝FL ＝300N×5m＝1500J ； (2)W 有＝Gh ＝1200N×1m＝1200J ；

η＝W 有W 总×100%＝1200J 1500J

×100%＝80%；

(3)W 额＝W 总－W 有＝1500J －1200J ＝300J ，根据W 额＝fL ，得到f ＝W 额L ＝300J

5m

＝60N 。

,专题训练)

1.(2016香城中考)某村在新农村建设中需在河道上修建一座石桥，图甲是使用吊车向河底投放圆柱形石块的示意图，在整个投放的过程中，石块始终以0.05m/s 的速度匀速下降，图乙是吊车钢丝绳的拉力F 随时间t 的变化图像(水的阻力忽略不计)(g 取10N/kg)。请求：

(1)石块的重力为__7000__N ，石块全部浸没在河水中时所受的浮力为__3000__N ； (2)投放石块处河水的深度和水对河底的压强；

(3)石块的密度(保留一位小数)。

解：(2)h ＝vt ＝0.05m/s×100s＝5m ，p ＝ρ水gh ＝1×103

kg/m 3

×10N/kg ×5m ＝5×104

Pa 。(3)石块的质量为m

＝G g ＝7000N 10N/kg ＝700kg ，石块的体积为V ＝F 浮ρ水g ＝3000N 1×103kg/m 3

×10N/kg ＝0.3m 3，石块的密度为ρ＝m V ＝700kg 0.3m 3

≈2.3×103

kg/m 3

。

2．(2016陕西中考)如图是一台两栖履带起重机。它可以在陆地和水深不超过2.5米的滩涂路面行驶工作。 (1)起重机安装宽大的履带的目的是减小起重机对地面的__压强__。

(2)当起重机吊起4.8×105

N 的货物时，货物匀速升高15m 用时40s 。若滑轮组的机械效率为75%，滑轮组上自由端的拉力及拉力的功率各是多少？

解：解法一：提升重物时做的有用功W 有＝G 物h ＝4.8×105

N ×15m ＝7.2×106

J ，由η＝

W 有

W 总

×100%得，拉力做的总功W 总＝W 有η×100%＝7.2×106

J 75%＝9.6×106J 。由W ＝Fs 得，拉力F ＝W 总s ＝W 总2h ＝9.6×106J 2×15m

＝3.2×105

N ，拉力做功的

功率P ＝W 总t ＝9.6×106J 40s

＝2.4×105

W 。

解法二：由η＝W 有W 总×100%＝Gh Fs ×100%＝G 2F ×100%得，拉力F ＝G 物2η＝4.8×105N 2×75%

＝3.2×105

W 。绳子自由端移动

的速度v ＝s t ＝2h t ＝2×15m 40s ＝0.75m/s ，则拉力做功的功率P ＝W t

＝Fv ＝3.2×105N ×0.75m/s ＝2.4×105

W 。

3．(2016河南中考)某款新型电动车的性能参数如表所示，请回答下列问题。

工作电压

400V 电动机功率 40kW 百公里耗电量

15kW·h

(1)电动机是电动车的核心部件，电动机正常工作时，电能转化为__机械__能，电动机的工作原理是__通电导

体在磁场中受到力的作用__。

(2)电动机正常工作时，通过线圈的电流是多大？

(3)同类型号的燃油汽车在同等条件下百公里消耗汽油为10L ，请通过计算比较两种汽车的百公里能耗，并说明能耗不同的主要原因。汽油的密度ρ＝0.7×103

kg/m 3

，热值q ＝4.6×107

J/kg 。

(4)汽车在某段公路上匀速行驶时，进入某超声测速区域，如图所示。当该车运动到距测速仪370m 时，测速仪向该车发出一超声波信号，2s 后收到从车返回的信号。超声波在空气中传播速度为340m/s ，求该车的速度。

解：(2)I ＝P U ＝4×104W 400V

＝100A 。(3)电动汽车百公里能耗W ＝15kW·h＝15×3.6×106J ＝5.4×107

J ，燃油汽车

百公里油耗m ＝ρV ＝0.7×103

×10×10－3

kg ＝7kg ，燃油汽车百公里能耗Q ＝mq ＝7kg×4.6×107

J/kg ＝3.22×108

J ，电动汽车百公里能耗小于燃油汽车百公里能耗，主要是因为电动汽车的效率高于燃油汽车的效率。(4)设汽车的速度为v ，超声测速仪发出的信号2s

2＝1s 后与汽车相遇，在这段时间内，汽车的路程与超声波的路程有关系

式：v ×1＋340×1＝370，解得v ＝30m/s 。

4．(2016邵阳中考)在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化如图。为了尽快疏通道路，交警只用了30s的时间，指挥拖车在水平路面上将质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是6m/s，绳子自由端的拉力F是500N，该装置的机械效率是80%。求：

(1)故障车在30s内通过的路程；

(2)拉力F在30s内所做的功；

(3)故障车在被拖离过程中受到的阻力。

解：(1)s＝vt＝6m/s×30s＝180m。(2)设绳子自由端移动的距离是s′。∵s′＝3s＝3×180m＝540m，W总＝

Fs′＝500N×540m＝2.7×105J。(3)设小汽车受到的阻力为f，绳子对故障车的拉力为F′，η＝W有

W总

＝

F′s

W总

，F′

＝W总η

s

＝

2.7×105J×80%

180m

＝1.2×103N。∵f与F′是一对平衡力，∴f＝F′＝1.2×103N。

5．(2016西宁中考)如图是太阳能热水器内部水箱的结构示意图。A、B是水箱中两个相同的实心圆柱体，密

度为2×103kg/m3，悬挂在水箱顶部的压力传感开关S上。当S受到竖直向下的拉力达到一定值时闭合，电动水泵M开始向水箱注水；当拉力等于10N时，S断开，电动水泵M停止注水，此时水箱水位最高为 1.2m。g取10N/kg。求：

(1)若水箱内有100kg的水，该太阳能热水器将水从20℃加热到50℃时水吸收的热量。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]

(2)停止注水后水箱底部受到的水的压强。

(3)若A、B的体积均为400cm3，A、B受到的总重力。

(4)正常情况下水箱中的水位最高时如图所示，A受到的浮力(开关S下的细绳和A、B间的细绳质量与体积均忽略不计)。

解：(1)Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(50－20)℃＝1.26×107J。(2)p＝ρgh＝1×103kg/m3×10N/kg×1.2m＝1.2×104Pa。(3)G总＝m总g＝ρV总g＝ρ(V A＋V B)g＝2×103kg/m3×(4×10－4m3＋4×10－4m3)×10N/kg ＝16N。(4)正常情况下，当水位最高时，绳子受到的拉力最小，此时F总浮＝G总－F＝16N－10N＝6N，F B浮＝ρ水gV B ＝1.0×103kg/m3×4×10－4m3×10N/kg＝4N，F A浮＝F总浮－F B浮＝6N－4N＝2N。

6．(2016内江中考)严重的雾霾天气，对国计民生已造成严重的影响，其中，汽车尾气是形成雾霾的重要污染源。城市地铁列车可实现零排放，大力发展地铁，可以大大减少燃油汽车的使用，减少汽车尾气的排放。现有一沿直线运动的地铁列车，以恒定功率6×103kW从甲站由静止开始起动，先以36km/h的平均速度加速运动20s 后，再以72km/h的速度匀速运动80s，接着关闭发动机，列车失去牵引力，以加速运动时的平均速度做减速运动，经过15s后到达乙站停止。求：

(1)甲站到乙站的距离。

(2)牵引力做的功。

解：(1)根据速度v1＝v3＝36km/h＝10m/s，v2＝72km/h＝20m/s。列车加速运动的距离s1＝v1t1＝10m/s×20s＝200m，列车匀速运动的距离s2＝v2t2＝20m/s×80s＝1600m，列车减速运动的距离s3＝v3t3＝10m/s×15s＝150m，甲站到乙站的距离s＝s1＋s2＋s3＝200m＋1600m＋150m＝1950m。(2)列车在加速过程中做的功W1＝Pt1＝6×106W×20s ＝1.2×108J，列车在匀速过程中做的功W2＝Pt2＝6×106W×80s＝4.8×108J，牵引力做的功W＝W1＋W2＝1.2×108J ＋4.8×108J＝6×108J。

7．(2016孝感中考)用滑轮组与电动机结合使用可节省人力，提高工作效率。如图所示，是一业余打捞队打捞某密封箱子的示意图，已知电动机工作时拉绳子的功率为1100W保持不变，箱子质量300kg、体积0.1m3，每个滑轮重200N，水深6m，水面离地面4m，将箱子从水底提到地面时，用时间24s(不计绳重、摩擦和水的阻力，g 取10N/kg)。求：

(1)箱子在水底时下表面受到水的压强。

(2)电动机把箱子提升到地面做的总功。

(3)整个打捞过程中，滑轮组机械效率的最大值。

(4)整个打捞过程中，箱子上升的最大速度。

解：(1)p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×6m＝6×104Pa。(2)W总＝Pt＝1100W×24s＝26400J。(3)箱子完全

出水后，箱子上升，滑轮组的机械效率最大，η＝

W 有W 总＝Gh Fs ＝Gh Gh ＋G 动h ＝G G ＋G 动＝mg mg ＋G 动＝300kg ×10N/kg 300kg ×10N/kg ＋200N

＝93.75%。(4)箱子完全浸没在水中时箱子上升的速度最大，F 拉

＝G －F

浮

＝mg －ρ水gV ＝300kg ×10N/kg －

1.0×103

kg/m 3

×10N/kg ×0.1m 3

＝2000N ，F ′＝F 拉＋G 动2

＝

2000N ＋200N

2

＝1100N ，v ＝

P F ′＝1100W 1100N

＝1m/s ，v 最大

＝V

2

＝1m/s

2

＝0.5m/s 。 8．(2016贵阳中考)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 v 2

r

。

(1)他们在弯道处的行驶速度为54km/h ，合__15__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)

解：(2)F 向＝m v 2r ＝45kg×（15m/s ）

2

45m

＝225N 。(3)不对。向心力就是由地面对车的摩擦力提供的，车门对小强

的力不是提供给他做圆周运动的向心力，因为这两个力施力物体不同。(4)相同。f ＝kF 压＝kmg ＝m v 2

r

，v ＝kgr ，

可见速度与质量无关。