中考力学综合题及详细答案.docx
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中考力学综合题及详细答案
中考力学压轴题及解答
1.如图21所示装置,物体B重为50N,体积VB=1.0×10-3m3,B在水中匀速下沉时,通过滑轮组拉着物体A在水平面上向左匀速运动,此时滑轮组的机械效率为80%。
若将物体B换成与物体B体积相同的物体C后,用水平向右的力F拉物体A,使物体C在水中4s内匀速上升0.4m(物体C未露出水面),此时滑轮组的机械效率为60%。
不计绳重、滑轮轴处摩擦及水的阻力,g取10N/kg,计算结果保留1位小数。
求:
(1)物体B在水中受到的浮力F浮。
(2)水平面对物体A的摩擦力fA。
(3)物体C所受重力GC与拉力F的比值。
(4)拉力F的功率P。
答案:
(1)B在水中受到的浮力
F浮=ρ水gVA
=1×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N
(2)当B在水中下沉,物体A在水平面上匀速运动,A水平方向受力情况如图(甲)所示。
当用力F拉物体A,物体C在水中匀速上升时,A水平方向受力情况如图(乙)所示。
当物体B浸没在水中时,动滑轮与物体B的受力情况如图(A)所示。
当物体C浸没在水中时,
动滑轮与物体C的受力
情况如图(B)所示。
由甲图:
f=F拉
∵η1=
=
=80%
∴f=F拉=16.7N
(3)η1=
=80%
G轮=10N
η2=
=60%GC=25N
由乙图:
F=f+F’拉
η2=
=60%F’拉=
N
∴
=
=
=1
(4)P=Fv=(f+F’拉)
=25×0.3=7.5W
2.如图28所示装置,重为GM=100N的物体M放置在水平桌面上,两侧用水平细线拴住,左侧水平细线通过定滑轮悬挂重为GA=80N的物体A,A浸没在一个足够大的盛水容器中,右侧通过滑轮组拉着重为GB=150N的物体B,恰好使物体M在水平桌面上匀速向右运动(物体A未露出水面);撤去盛水容
器,用一个竖直向下的力F1拉物体A,使物体B匀速上升时,滑轮组的机械效率为η1;当把盛水
容器放在右侧使物体B浸没在水中,此时在再用一个竖直向下的力F2拉物体A,使物体B在5s内匀速上升10cm(物体B未露出水面)时,滑轮组的机械效率为η2;已知物体A、B和水的密度之比为ρA∶ρB∶ρ水=2∶5∶1,两次拉力之比为F1∶F2=3∶2。
若不计绳重、滑轮组装置的摩擦及物体A、B在水中的阻力,g取10N/kg。
求:
(1)物体B所受浮力;
(2)η1与η2的比值;
(3)物体B没有露出水面时,拉力F2的功率P2。
答案:
(7分)
图正确……(1分)
1/3(GB+G动)
f
M
GA2
状态1:
A浸没 状态2:
B上升 状态3:
B在水中上升
1/3(GB+G动)
M
f
GA-F浮A
1/3(GB-F浮B+G动)
f
M
GA2
F1
F2
解:
……(1分)
……①
……②
……③
……(1分)
……(1分)
将GA=80N,GB=150N,F浮A=40N,F浮B=30N代入①②③联立解得:
f=35NG动=75N
……(1分)
∴
……(1分)
∴
3.工人用机械提升水中实心物体A和B,杠杆可以在竖直平面内自由转动。
当物体A被匀速提升到杠杆刚好水平时,工人对杠杆A端的竖直推力为FA1,各段绳子都竖直,水平地面对工人的支持力N1=1200N,如图25所示;当物体B被匀速提升到杠杆刚好水平时(物体仍B浸没在水中),工人对杠杆A端的竖直推力为FA2,各段绳子都竖直,水平地面对工人的支持力N2=1300N。
已知物体A的体积为400dm3,物体B的体积为600dm3,工人的质量为70kg,物体A的质量为580kg,物体B的质量为820kg,不计绳重、滑轮与轴的摩擦、杠杆的重力以及水的阻力,(g取10N/kg)求:
(1)人、物体A、B的重力;物体A、B浸没时的浮力各为多少牛
(2)动滑轮的重力为多少牛?
.
解:
……………(1分)
G人=m人g=70kg×10N/kg=700N
GA=mAg=580kg×10N
/kg=5800N
GB=mBg=820kg×10N/kg=8200N
…………(1分)
F浮A=ρ水gvA=1.0×103kg/m3×10N/kg×400×10-3m3=4000N
F浮B=ρ水g
vB=1.0×1
03kg/m3×10N/kg×600×10-3m3=6000N…………(1分)
人
700N+FA1'=N1①
700N+FA2'=N2⑥
杆
FA1×OA=FB1×OB②
FA2×OA=FB2×OB⑦
轮
FB1′=1/2(F拉A‘+G动)③
FB2′=1/2(F拉B‘+G动)⑧
物
5800N=4000N+F拉A④
8200N=6000N+F拉B⑨
∵N1=1200NN2=1300N
由①得FA1'=500N…………(1分)
由④得F拉A=1800N代入③得
FB1′=1/2(1800N+G动)代入②得
500×OA=1/2(1800N+G动)×OB⑤………………………(1分)
同理由⑥⑦⑧⑨解得:
600×OA=1/2(2200N+G动)×OB⑩…………………(1分)
由⑤⑩比得:
G动=200N
……………………………(1分)
4.图27是小明用滑轮组从水池中用密闭容器A提取水的装置示意图,当容器A到达水面前,在空气中匀速下降过程中,小明对绳子竖直向下的拉力为F1,水平地面对小明的支持力为N1;当容器A完全浸没在水中(容器A未与水池底接触),且整个装置处于静止状态时,
容器A在水中受到浮力为40N,小明对绳子竖直向下的拉力为为F2,水平地面对小明的支持力为N2;浸没后容器A仍能继续下沉,当容器A下沉到一定深度时,容器侧壁的阀门会自动打开,水会注入容器,注满水后,阀门自动关闭。
提升注满水的容器A匀速上升的过程中(容器未露出水面),小明对绳子竖直向下的拉力为F3,水平地面对小明的支持力为N3.已知小明所受重力为500N
N1:
N2=46:
47,N2:
N3=47:
41。
(不计绳重、滑轮与轴的摩擦及水的阻力,g取10N/kg)
求:
容器A盛满水后,所盛水的质量。
答案:
当容器A到达水面前,在空气中匀速下降时,
以容器A为研究对象,受力如图7所示:
①
以人为研究对象,受力如图8所示:
②其中
根据滑轮特点可知:
③(1分)
当容器A完全浸没在水中,且整个装置处于静止状态时,
以容器A为研究对象,受力如图9所示:
④
以人为研究对象,受力如图10所示:
⑤
(1分)
根据滑轮特点可知:
⑥
当容器A装满水后,完全浸没在水中被匀速提升过程中,
以容器A为研究对象,受力如图11所示:
⑦
以人为研究对象,受力如图12所示:
⑧
(1分)
根据滑轮特点可知:
⑨
由①、②、③三式可得:
⑩
由④、⑤、⑥三式可得:
(1分)
由⑦、⑧、⑨三式可得:
(1分)
由⑩/
得:
N
(1分)
解
、
、
得:
Nm=24kg(1分)
5.图24是小刚利用现有设备设计的一个滑轮组来打捞落水铝锭的示意图。
已知图中大小滑轮的质量之比为3:
1,小刚身体的质量是65kg,铝锭的体积为0.06m3,铝锭出水前与完全出水后小刚对地面的压力之比为9:
7,铝的密度为2.7×103kg/m3(若不计水的阻力、不计绳重和摩擦,g取10N/kg),求:
⑴出水前铝锭受到的浮力是多少?
⑵出水前此滑轮组的机械效率是多少?
⑶出水后如果铝锭以0.06米/秒的速度匀速上升,小刚作用在绳子自由端拉力的功率是多少?
.
解:
设小动滑轮的重力为G动,则大动滑轮的重力为3G动
⑴出水前铝锭浸没在水中(V排=V铝),铝锭处于平衡状态,所以有:
G人=mg=65kg×10N/kg=650N
G铝=ρ铝gV铝=2.7×103kg/m3×0.06m3×10N/kg=1620N
F浮=ρ水gV排=ρ水gV铝=1.0×103kg/m3×0.06m3×10N/kg=600N
F拉=G铝-F浮=810N-300N=510N ………(1分)
2以大动滑轮为研究对象:
出水前小动滑轮对大动滑轮的拉力为F1,出水后
小动滑轮对大动滑轮的拉力为F1’,受力分析如图
(一)甲、乙所示。
n=3
出水前:
出水后:
………(1分)
3以小动滑轮为研究对象:
出水前小刚对绳子的拉力为F拉,出水后小刚对绳子的拉力为F拉’,
受力分析如图
(二)甲、乙所示。
n=2
出水前:
①
出水后:
② ………(1分)
4以小刚本人为研究对象:
出水前小刚对地面的压力等于支持力T,出水后小刚对地面的压力等于支持力T’,
受力分析如图(三)甲、乙所示。
人始终处于静止状态,所以有:
已知T∶T‘=9∶7 得:
;③
把①②代入③:
解得:
G动=30N,则大动滑轮的重力为90N………(1分)
∴F拉=170N+30N=200N F拉’=270N+30N=300N
…………………(1分)
∵铝锭移动的速度是0.06m/s∴ 绳子自由端移动的速度0.36m/s
v铝=0.06米/秒 ∴ v自=0.36米/秒
P自=F拉’v自=300N×0.36m/s=108W ………………(1分)
注:
正确画出三个受力分析示意图 ………………(1分)
(其他方法正确均可得分)
6小明单独站在水平地面上时,对地面的压强p0为3×104
Pa;小明用滑轮组提升合金块,当合金块露出水面的体积为其总体积的2/5时,如图20
(1)所示,小明再也拉不动了,此时小明对地面的压强p1为零;于是小明改变了滑轮组的绕线方法,合金块被顺利拉出水面,如图20
(2)所示,小明拉合金块匀速上升时,其对地面的压强p2为0.2×104Pa。
已知小明的双脚与地面的接触面积S始终为250cm2,合金块的密度为2×103kg/m3,不计绳重、滑轮轴间的摩擦,g取10N/kg。
求:
(1)小明的重力G人;
(2)动滑轮的重力G动;
(3)小明通过图20
(2)所示滑轮组匀速提升合金块时,滑轮组的机械效率η。
解:
(1)小明单独站在水平地面上时,其
重力为:
(1分)
(2)以合金块和动滑轮的整体为研究对象,
受力分析如图1甲、乙所示。
因合金块和动滑轮处于静止或匀速直线运动状态,
所以有:
①
②
又
③(1分)
以人为研究对象,受力分析如图2甲、乙所示。
因人处于静止状态,所以有:
T1=G人④
T2+N=G人⑤
N
(1分)
四个受力分析图(1分)
因为F1与T1大小相等,F2与T2大小相等。
整理方程①③④得:
⑥
整理方程②⑤得:
⑦(1分)
将
,N=50N带入方程⑥⑦解得:
,
(1分)
(3)用图
(2)滑轮组提升合金块时,滑轮组的机械效率为:
(1分)
7.如图21所示,A为直立固定的水管,底部活塞B与水管接触良好且无摩擦,其中装
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