陕西省中考物理专题复习力学综合题.pdf

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1、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 10 5 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)

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 Fp水S进水口1.2 10 5 Pa2.5 10 4 m 230 N 浮子 A处于静止状态，所以浮子A受到的浮力F浮FG 30 N10 N40 N (3) 根据阿基米德原理可知F浮水gV排，则 浮子 A排开水的体积V排 F浮 水g 40 N 110 3 kg/m 3 10 N/kg410 3 m 3 浮子 A有1 5体积露出水面，浮子 A的体积 V V排 11 5 4 10 3 m 3 4 5 510 3 m 3 浮子 A的质量 m G g 10 N 10 N/kg1 kg 浮子 A的密度 m V 1 kg 510 3

3、m 30.2 10 3 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

4、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g200 g10 N/kg0.2 kg10 N/kg2 N 由 F浮水V排g 可得： V排 F浮 水g 2 N 110 3 kg/m 310 N/kg210 4 m 3 h V排 S 210 4 m 3 40 cm 2 210 4 m 3 4010 4 m 20.05 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 c

5、m，且处于漂浮状态，则： G总 F浮 水V排g 110 3 kg/m 340 104 m 20.2 m10 N/kg8 N 则 m大 G大 g G总G筒 g 8 N2 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？( 取海水1.0 10

6、 3 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海水gh1.0 10 3 kg/m 310 N /kg 4 000 m4 10 7 Pa 由 p F S得探测窗口所受海水的压力 FpS4 10 7 Pa2010 4 m 28104 N (3) “深海勇士号”所受的重力为Gmg 2210 3 kg10 N/kg2.2 10 5 N 因为悬浮时排开海水的体积就是物体的体积，所以其在

7、海水中悬浮时， GF浮 海水gV排 所以它的体积为 V物V排 F浮 海水g 2.2 10 5 N 1.0 10 3 kg/m 310 N/kg22 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 10 3 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”“

8、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 10 6 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 t4.9810 6 kg “向阳红01”号满载时受到的浮力为F浮 G排m排g4.9810 6 kg 10 N/kg 4.9810 7 N 满载时船底受到海水的压强为：pgh1.0 10 3 kg/m 3 10 N /kg5.6 m5.6 10 4 Pa (3)

9、由 vs t 得“向阳红01”号巡航的路程： svt 18 km/h5 h90 km 由于匀速航行，则科考船受到的推进力为： Ff 1.0 10 6 N 则推进力所做的功： W Fs1.0 10 6 N910 4 m910 10 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 g10 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

10、，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： FGmg (7 000 kg8 000 kg) 10 N/kg1.5 1 0 5 N 对路面的压强：pF S 1.5 10 5 N 0.1 m 21.5 10 6 Pa (3) 垃圾车匀速行驶，受力平衡，牵引力等于阻力 F牵f 0.1G0.1 1.5 10 5 N1.5 10 4 N 牵引力做的

11、功：W F牵s1.5 10 4 N10 3 m1.5 10 7 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：PW t 1.5 10 7 J 50 s 3 10 5 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NewLite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

12、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vs t 1 500 m 560 s5 m/s 小明骑车时对水平地面的压力 FG总 (m人m车)g (55 kg15 kg) 10 N/kg700 N 小明骑车时对水平地面的压强p F S 700 N 20.005 m 2710 4 Pa (3) 小明骑共享单车匀速行驶时受到的牵引力Ff 0.1G总0.1 700 N 70 N 则小明骑车的功率

13、P Fv70 N5 m/s350 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. (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 s0.4 m/s (3) 冰壶静止在冰面上时，对冰面的压力：FG mg 19 kg10 N/

14、kg190 N 对冰面的压强：pF S 190 N 0.04 m 24 750 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

15、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 svt 130 km/h0.5 h65 km “美洲豹”对地面的压力： FGmg 1 050 kg10 N/kg1.0510 4 N 对地面的压强： p F S 1.05 10 4 N 0.1 m 21.0510 5 Pa (3) 由题可求出F阻0.3G0.3 1.05 10

16、4 N3 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，v72 km/h 20 m/s 发动机的功率为：P W t F牵s t F牵v3 150 N20 m/s6.3 10 4 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710 4 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

17、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G1 m1g810 3 kg10 N/kg810 4 N 设备重： G24 000 N 起重机对地面的压力：F G1G2810 4 N4 000 N8.4 10 4 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 10 4 N 710 4 Pa 1.2 m 2 (3) 绳子自由端移动的距离：s2h23 m6 m 有用功： W有Gh 4 000 N3 m1.2 10 4 J 总功： W总Fs2 500 N6 m1.5 10 4 J 额外功： W额W

18、总W有1.5 10 4 J1.2 10 4 J3 000 J 起重机的机械效率： W有 W总100% 1.2 10 4 J 1.5 10 4 J100% 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 10 5 J，此时滑轮组的机械效率为 90%(g10 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)

19、增大 解： (2) 钢绳拉力做的有用功W有 Gh 2.7 10 4 kg10 N/kg5 m1.3510 6 J 钢绳拉力做的总功 W总W 有 1.35 10 6 J 90% 1.5 10 6 J 则钢绳的拉力F W总 s 1.5 10 6 J 5 m3 1.0 10 5 N 绳端的速度v3v物30.2 m/s0.6 m/s 根据公式P W t Fs t Fv 可得 拉力的功率为PFv1.0 10 5 N0.6 m/s610 4 W (3) 对动滑轮做的功W动 W总W有 W额1.5 10 6 J 1.35 10 6 J1.4 10 5 J 1.0 10 4 J 则动滑轮重G动 W动 h 1.0

20、 10 4 J 5 m 210 3 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 s0.25

21、 m/s (2) 物体的重力：Gmg 400 kg 10 N/kg4 000 N 有用功： W有Gh 4 000 N5 m20 000 J 有用功的功率：PW 有 t 20 000 J 40 s 500 W (3) 根据 W有 W总100% 得， W 总 W有 20 000 J 80% 25 000 J 则 W额W总W有 25 000 J20 000 J5 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

22、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110 5 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610 4 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 10 5 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

23、 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Pt610 4 W15 s910 5 J 因为斜面与水平地面成30角，斜面长度为s15 m 故斜面的高度为h1 2s 1 215 m7.5 m 牵引机所做的有用功： W有Gh 110 5 N7.5 m7.5 10 5 J 斜坡的机械效率为： W有 W总100% 7.5 10 5 J 910 5 J 100% 83.3% (2) 额外功： W额W总W有910 5 J7.5 10 5 J1.5 10 5 J 则材料和斜坡之间的摩擦力为： f W额 s 1.5 10 5 J 15 m 1.0 10 4 N (3) 变大