2018年（呼伦贝尔兴安盟专版）中考物理复习（练习）题型训练(四)　力学综合计算题.doc 10页

　[题型训练(四)　力学综合计算题]类型1　压强、浮力、机械效率综合计算题|强化训练|1．【2017·咸宁】底面积为100cm2的平底圆柱形容器内装有适量的水，放置于水平桌面上。现将体积为500cm3、重为3N的木块A轻放入容器内的水中，静止后水面的高度为8cm，如图T4－2甲所示。若将一重为6N的物体B用细绳系于A的下方，使其恰好浸没在水中，如图乙所示(水未溢出)，不计绳重及其体积，求：(g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3)(1)图甲中木块A静止时浸入水中的体积。(2)物体B的密度。(3)图乙中水对容器底部的压强。图T4－22．【2017·昆明】中国首艘国产航母001A于2017年4月26日正式下水(如图T4－3所示)。下水方式采用了漂浮式下水，这也是现代航母建造中普遍使用的下水方式。漂浮式下水是打开闸门让海水注入船坞(停泊、修理或制造船只的地方)，船依靠浮力浮起后驶离船坞。问：(g取10N/kg，海水密度取1.0×103kg/m3)(1)航母001A设计满载时的排水量约7万吨，那么它满载时受到的浮力是多少？(2)水面下4m深处的海水产生的压强是多少？(3)一位质量为60kg的“歼－15”舰载机飞行员来到航母的水平甲板上，若双脚与甲板的接触面积是0.04m2，则他双脚站立时对甲板的压强是多少？图T4－33．如图T4－4甲所示，水平桌面上放置底面积为100cm2、质量为500g的圆筒，筒内装有20cm深的某液体。弹簧测力计下悬挂底面积为60cm2、高为10cm的圆柱体，从液面处逐渐浸入直至完全浸没，弹簧测力计示数F随圆柱体浸入液体的深度h的变化关系如图乙所示，求：(可以忽略圆筒的厚度，浸入过程中液体始终没有从筒中溢出，g取10N/kg)(1)圆柱体完全浸没时受到液体的浮力是多少。 (2)筒内液体密度是多少。(3)当圆柱体完全浸没时，圆筒对桌面的压强是多少。图T4－44.如图T4－5甲所示，弹簧测力计下面挂一实心圆柱体，将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与水面平行)，使其逐渐浸入水中。图乙是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的数据图像。求：(容器厚度不计，忽略液面变化，g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3)(1)圆柱体浸没时受到的浮力。(2)圆柱体的密度。(3)圆柱体在刚浸没时下表面受到的水的压强。(4)若盛水容器的底面积为100cm2，当圆柱体完全浸没时与圆柱体未接触水时相比较，水对容器底产生的压强增加了多少；容器对水平支持面的压强增加了多少。图T4－55．半潜船是通过压水舱的吸水和排水，实现其上浮和半潜(甲板潜入水中)。现有一艘质量为4×104t的半潜船，前去执行运输一艘受损船舶的任务。(ρ海水取1.0×103kg/m3，g取10N/kg)(1)如图T4－6甲所示，当该半潜船不装货物，且压水舱不吸水时，受到的浮力有多大？(2)压水舱吸水，半潜船下沉，实现半潜，如图乙所示。将受损船舶移动到半潜船甲板上方后，半潜船通过排水上浮，当压水舱剩余海水的体积达到3×103m3时，半潜船浸入海水中的体积为5×104m3，这时甲板已完全露出水面，如图丙所示，则其运输的船舶质量是多少？图T4－6 6.如图T4－7所示，在一次野外救援行动中，救援队通过滑轮组将掉落在深井中的物体拉至井口。已知井深15m，物体重G＝5.94×103N，汽车重G车＝1.8×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力F＝2.2×103N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍。求：(1)将物体从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功。(2)滑轮组的机械效率。(3)若汽车运动的速度为3m/s，则将物体由井底拉至井口需要多长时间。(4)汽车牵引力为多少；牵引力做功时的功率为多少。图T4－77．电动蛙式打夯机(如图T4－8甲所示)是利用冲击和冲击振动来夯实、平整场地的机械，由电动机、皮带轮、偏心块、夯架、夯锤等组成(如图乙所示)。启动电动机，旋转着的偏心块在离心力作用下，夯架绕后轴上下摆动，当夯架向下摆动时夯锤就夯击土层，向上摆动时使打夯机前移，故每夯击一次，机身即向前移动一次。下表是某型号电动蛙式打夯机的部分参数(设夯锤夯击土层的能量全部用于夯实土层)。电动机功率3kW夯锤夯击土层的能量400J/次夯锤着地面积600cm2前进速度8～13m/min夯击次数120次/min(1)若打夯机以10m/min的平均速度沿直线前进，则10min前进了多少米？(2)为了估算某次夯锤夯击土层时的冲击力，小明将重为4N、底面积为1cm2的圆柱体竖直平放在被夯击土层上，土层被压下的深度与夯锤夯击的深度相同，则此次夯击时的平均冲击力为多少牛？(3)施工时，若打夯机前移消耗的能量为200J/次，则打夯机的机械效率是多少？ 图T4－88.【2017·包头青山区二模】用如图T4－9甲所示的滑轮组从水底匀速提升一个重2400N、体积为0.2m3的物体。若物体在露出水面前，此装置的机械效率为80%。求：(不考虑绳重、摩擦和水的阻力，g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3)(1)物体的密度。(2)物体在露出水面之前，人的水平拉力F。(3)物体逐渐露出水面的过程中，人拉力的功率随时间变化的图像如图乙所示，已知P1＝0.5P2，求物体露出水面过程中的t1时刻，物体所受浮力的大小。图T4－9类型2　以简单机械为载体的综合计算题|强化训练|1．为了将放置在水平地面上，重100N的重物提升到高处，小明同学设计了图T4－11甲所示的滑轮组装置。当小明用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图丙和丁所示。若重物与地面的接触面积S＝5×10－2m2，不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成竖直方向。求：(1)在2～3s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率。(机械效率写成百分数的形式，小数点后保留两位小数)(2)在1～2s内，拉力F做的功W。(3)在0～1s内，重物对地面的压强p。图T4－11 2．如图T4－12所示，轻质杠杆OP长1m，能绕O点转动，P端用细绳悬于N点。现有一质量为1kg的物体A通过滑环挂在M点(滑环和绳子的质量可忽略)，OM的长度为0.1m，由于杆OP与水平方向成30°角倾斜，滑环刚好能由M向P端匀速滑动，滑动速度为0.02m/s，细绳能承受的最大拉力为9N。求：(g取10N/kg)(1)滑环从M点开始滑动，经过多长时间后细绳会断裂。(2)从滑环自M点滑动到细绳PN断裂时，A所受重力做的功。(3)上述过程中，A所受重力做功的功率。图T4－123．配重M单独置于水平地面上静止时，对地面压强为3×105Pa，将配重M用绳系在杠杆的B端，在杠杆的A端悬挂一滑轮组，定滑轮重150N，动滑轮重90N，杠杆AB的支点为O，OA∶OB＝5∶3，由这些器材组装成一个重物提升装置，如图T4－13所示，当工人利用滑轮组提升重力为210N的物体以0.4m/s的速度匀速上升时，杠杆在水平位置平衡，此时配重M对地面压强为1×105Pa。(杠杆与绳的重力、滑轮组的摩擦均不计，g取10N/kg)(1)求滑轮组的机械效率。(2)配重M的质量。(3)为使配重M不离开地面，人对绳的最大拉力。图T4－134．如图T4－14所示，光滑长木板AB可绕O转动，质量不计，A端用竖直绳与地板上拉着，在离O点0.4m 的B处弹簧测力计下挂一密度为0.8×103kg/m3、长20cm的长方体，当物体浸入水中10cm深处静止时，从盛满水的溢水杯中溢出0.5N的水。求：(ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg)(1)物体受到的浮力。(2)系在B端的弹簧测力计示数为多少。(3)当一质量为200g的球从O点以2cm/s的速度沿木板向A端匀速运动时，球由O点出发多长时间后A端绳子拉力刚好为0。图T4－14参考答案类型1　压强、浮力、机械效率综合计算题|强化训练|1．解：(1)因为A漂浮在水中，所以F浮＝GA＝3N，根据F浮＝ρ水gV排得V排A＝＝＝3×10－4m3。(2)题图乙中A、B共同悬浮，F浮A＋F浮B＝GA＋GB，则ρ水g(VA＋VB)＝GA＋GB，VA＋VB＝＝＝9×10－4m3，其中VA＝500cm3＝5×10－4m3，则VB＝4×10－4m3，B的质量mB＝＝＝0.6kg，B的密度ρB＝＝＝1.5×103kg/m3。(3)当A、B共同悬浮在水中时，浸入水中体积的增加量为ΔV＝VA＋VB－V排A＝9×10－4m3－3×10－4m3＝6×10－4m3，液面升高Δh＝＝＝0.06m，图乙中水对容器底部的压强p＝ρ水gh＝ρ水g(h甲＋Δh)＝1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.08m＋0.06m)＝1400Pa。2．解：(1)满载时排水量m排＝70000t＝7×107kg，满载时受到的浮力F浮＝G排＝m排g＝7×107kg×10N/kg＝7×108N。(2)水面下4m深处的海水产生的压强p＝ρ海水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×4m＝4×104Pa。(3)对地面的压力F＝G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N， 双脚站立时对甲板的压强p＝＝＝1.5×104Pa。3．解：(1)由题图乙知，当h＝0时，弹簧测力计的示数等于圆柱体的重力，所以G＝18N；当h≥10cm时，弹簧测力计的示数不变，说明此时浮力不变，圆柱体完全浸没，此时F＝13.2N，所以完全浸没时F浮＝G－F＝18N－13.2N＝4.8N。(2)完全浸没时物体排开液体的体积V排＝V物＝S物h物＝60×10－4m2×10×10－2m＝6×10－4m3，由F浮＝ρ液gV排得ρ液＝＝＝0.8×103kg/m3。(3)液体的质量m液＝ρ液V液＝0.8×103kg/m3×100×10－4m2×20×10－2m＝1.6kg，将圆柱体、圆筒、液体看成一个整体，则其对地面的压力F′＝(m液＋m筒)g＋G物－F拉＝(1.6kg＋0.5kg)×10N/kg＋18N－13.2N＝25.8N，对地面的压强p＝＝＝2.58×103Pa。4．解：(1)由题图乙可知，当h＝0时，弹簧测力计示数为12N，此时圆柱体处于空气中，根据二力平衡条件可知，圆柱体重力G＝12N，当h＝7cm时，圆柱体受到的拉力F＝4N，圆柱体浸没时受到的浮力F浮＝G－F＝12N－4N＝8N。(2)由F浮＝ρ水gV排得，圆柱体完全浸入水中时排开水的体积V排＝＝＝8×10－4m3，圆柱体的质量m＝＝＝1.2kg，圆柱体的密度ρ＝＝＝＝1.5×103kg/m3。(3)由图乙可知，圆柱体刚浸没时，下表面所处的深度为h＝7cm－3cm＝4cm＝0.04m，因此刚浸没时下表面受到的液体压强p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m＝400Pa。(4)水面升高的高度Δh＝＝＝0.08m，水对容器底压强的增加量Δp＝ρ水gΔh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m＝800Pa；容器对水平支持面压力的增加量ΔF＝F浮＝8N，容器对水平支持面压强的增加量Δp′＝＝＝800Pa。5．解：(1)当该半潜船不装货物，且压水舱不吸水时受到的浮力F浮＝G船＝m船g＝4×104×103kg×10N/kg＝4×108N。(2)当压水舱剩余海水的体积达到3×103m3时，半潜船受到的浮力F浮′＝ρ海水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×5×104m3＝5×108N。压水舱内海水的重力为G海水＝ρ海水gV海水＝1.0×103kg/m3×10N/kg×3×103m3＝3×107N，其运输的船舶的重力为G运＝F浮′－G海水－G船＝5×108N－3×107N－4×108N＝7×107N，其运输的船舶的质量为m运＝＝＝7×106kg。6．解：(1)由图知，n＝3，拉力端移动距离s＝3h＝3×15m＝45m，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功W＝Fs＝2.2×103N×45m＝9.9×104J。(2)滑轮组的机械效率η＝＝＝＝＝＝90%。(3)已知汽车运动的速度为v＝3m/s， 则物体上升的速度v物＝v＝×3m/s＝1m/s，将物体由井底拉至井口需要的时间t物＝＝＝15s。(4)汽车向右匀速运动时，受到向右的牵引力、向左的绳子拉力和向左的摩擦力，则牵引力F牵＝F＋f＝F＋0.1G车＝2.2×103N＋0.1×1.8×104N＝4×103N。牵引力做功时的功率P＝＝＝F牵v＝4×103N×3m/s＝1.2×104W。7．解：(1)s＝vt＝10m/min×10min＝100m。(2)p＝＝＝4×104Pa，由题意知，夯锤夯击时对土层的压强等于圆柱体对土层的压强，故夯击时的平均冲击力为F′＝pS′＝4×104Pa×600×10－4m2＝2.4×103N。(3)打夯机工作1min时，W有＝(400＋200)J/次×120次＝7.2×104J，W总＝W电＝Pt′＝3000W×60s＝1.8×105J，η＝＝＝40%。8．解：(1)已知物体的重力和体积，由ρ＝和G＝mg可得，物体的密度ρ＝＝＝1.2×103kg/m3。(2)物体露出水面前受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m3＝2000N，物体被匀速提升，受到平衡力作用，所以出水前滑轮组对物体的拉力F′＝G－F浮＝2400N－2000N＝400N，由题图甲知，通过动滑轮绳子的段数n＝2，由η＝＝＝可得，作用在绳子末端的拉力F＝＝＝250N。(3)由题知，不考虑绳重、摩擦和水的阻力，所以动滑轮的重力G动＝2F－F′＝2×250N－400N＝100N，物体部分露出水面时的拉力F1＝，物体全部露出水面后的拉力F2＝，由于物体匀速上升，速度不变，由P＝＝＝Fv和P1＝0.5P2得，所以F1v＝0.5F2v，即F1＝0.5F2，所以＝0.5×，G－F浮′＋G动＝0.5×(G＋G动)F浮′＝0.5×(G＋G动)＝0.5×(2400N＋100N)＝1250N。类型2　以简单机械为载体的综合计算题|强化训练|1．解：(1)由题图可知2～3s内，重物做匀速运动，v＝2.50m/s，拉力F1＝40N，从动滑轮上直接引出的绳子股数(承担物重的绳子股数)n＝3。则拉力F的作用点下降的速度v′＝3v＝3×2.50m/s＝7.5m/s。拉力做功的功率 P＝F1v′＝40N×7.5m/s＝300W，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝≈83.33%。(2)在1～2s内，拉力F2＝50N，重物上升高度h2＝1.25m，拉力F的作用点下降的距离s2＝3h2＝3×1.25m＝3.75m，拉力做的功W＝F2s2＝50N×3.75m＝187.5J。(3)设动滑轮重为G动，由F1＝(G物＋G动)，得动滑轮重G动＝3F1－G＝3×40N－100N＝20N。在0～1s内，拉力F3＝30N，把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态。则F支＋3F3＝G动＋G物，地面对重物的支持力F支＝G物＋G动－3F3＝100N＋20N－3×30N＝30N。根据力的作用是相互的可知，重物对地面的压力F压＝F支＝30N，对地面的压强p＝＝＝600Pa。2．解：(1)设经t时间后细绳会断裂，由杠杆平衡条件有FP·OPcos30°＝FA(OM＋vt)cos30°，FA＝mAg，则FP·OP＝mAg(OM＋vt)t＝＝＝40s。(2)重力做的功WG＝mAgh＝mAgvtsin30°＝1kg×10N/kg×0.02m/s×40s×0.5＝4J。(3)重力做功的功率P＝＝＝0.1W。3．解：(1)根据题图可知，n＝2，则F＝(G＋G动)＝×(210N＋90N)＝150N，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝＝70%。(2)设配重M的底面积为S，由p＝可得，3×105Pa＝①，当物体匀速上升时，作用在杠杆A端的力FA＝3F＋G定＝3×150N＋150N＝600N。由杠杆平衡条件可得，FB×OB＝FA×OA，即FB＝＝＝1000N，由p＝可得，1×105Pa＝＝②，联立①②可得GM＝1500N，m＝＝＝150kg。 (3)当配重对地面的压力为0时，人对绳子的拉力最大，此时B端受到的拉力F′B＝1500N，由杠杆平衡条件可得，FB′×OB＝FA′×OA，即FA′＝＝＝900N，由二力平衡条件可得3F′＋G定＝FA′，F′＝＝＝250N。4．解：(1)G排＝0.5N，所以物体受到的浮力F浮＝G排＝0.5N。(2)根据F浮＝ρ水V排g可知，V排＝＝＝5×10－5m3，V物＝2V排＝2×5×10－5m3＝1×10－4m3，物体的重力G＝mg＝ρ物V物g＝0.8×103kg/m3×1×10－4m3×10N/kg＝0.8N，所以弹簧测力计示数F示＝G－F浮＝0.8N－0.5N＝0.3N。(3)绳子在B处的拉力为0.3N，设小球运动t秒后，系在A端的绳拉力FA＝0N，而v球＝2cm/s＝0.02m/s，G球＝m球g＝0.2kg×10N/kg＝2N，则FB×lOB＝G球×v球t，即0.3N×0.4m＝2N×0.02m/s×t，解得t＝3s。