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文档介绍
2020年中考物理力学必考考点专练6计算题含解析
2020年中考物理力学必考考点专练 6.计算题 一、速度、路程和时间的计算 1.如图a所示,光滑水平面上有甲、乙两小球分别位于A、B两点,同时开始沿互相垂直的方向匀速运动,已知AC=50cm、BC=90cm,甲的速度为0.2m/s。 (1)甲小球由A点到C点的时间t; (2)为使两小球刚好在C点相碰,求乙小球的速度。 (3)保持其它条件不变,现将乙小球换成长MN=10cm的滑块(宽度很窄),N端放于B点,如图b所示,为使两者相碰,求滑块的速度范围。 【答案】(1)甲小球由A点到C点的时间为2.5s;(2)乙小球的速度为0.36m/s;(3)滑块的速度范围为0.36m/s~0.4m/s。 【解析】(1)由v=可得,甲小球由A点到C点的时间:t===2.5s; (2)为使两小球刚好在C点相碰,则乙小球的运动时间为t=2.5s, 乙小球的速度:v乙===0.36m/s; (3)甲小球刚好和N端相碰时,滑块的速度等于乙小球的速度,即为0.36m/s, 甲小球刚好和M端相碰时,滑块在2.5s内运动的路程s=sBC+LMN=90cm+10cm=100cm=1m,此时滑块的速度v===0.4m/s, 所以,为使两者相碰,滑块的速度范围为0.36m/s~0.4m/s。 2.宁启高速南通至启东段全程限速120km/h。一辆汽车的电脑收费卡上显示,该车8:35从启东北进入高速公路,9:05到达南通,驶出高速公路,启东北到南通的路程约为65km。如果你是值勤交警,是否要对该车司机作出超速处罚?请用2种方法判断,写出必要的运算过程。 【答案】值勤交警要对该车司机作出超速处罚,因汽车行驶的平均速度大于此段高速公路允许行驶的最大速度。 2020年中考物理力学必考考点专练 【解析】方法一:该汽车从南通至启东的时间:t=9:05﹣8:35=30min=0.5h, 汽车行驶的平均速度:v===130km/h;已知宁启高速公路限速120km/h,因130km/h>120km/h, 所以,值勤交警要对该车司机作出超速处罚。 方法二:该汽车从南通至启东的时间:t=9:05﹣8:35=30min=0.5h, 在限速内,南通至启东段的最短行驶时间为:t′==≈0.54h; 因为汽车的实际行驶时间为0.5h,小于最短行驶时间,所以汽车超速,值勤交警要对该车司机作出超速处罚。 3.如今,高铁极大地方便了人们的出行,假期小明想去参观徐州的淮海战役纪念馆,他选择从无锡东乘坐高铁去徐州东,他通过铁路12306网站查询到G1214次的运行时刻表如下。他决定乘坐这趟车。 G1214 过 无锡东→过 徐州东 站序 站名 到达时间 发车时间 停车时长 1 上海虹桥 ﹣﹣﹣﹣﹣ 10:20 ﹣﹣﹣﹣ 2 无锡东 10:59 11:01 2 3 南京南 11:52 11:54 2 4 蚌埠南 12:36 12:38 2 5 徐州东 13:16 13:23 7 (1)无锡东到徐州东的高铁里程为495km,若该趟高铁按照时刻表,从无锡东运行到徐州东,则该趟高铁在此区间运行的平均速度是多大? (2)当该趟高铁途经南京大胜关长江大桥时,车厢内速度显示为252km/h,小明想估测大桥的长度,假设高铁匀速通过大桥。 ①当他所坐的位置到达桥头时,他用华为手机上如图所示的秒表计时,该秒表的计时单位为“秒”,他所坐的位置驶出桥尾时,秒表下方数字显示为2:12.50,则大桥长度为多少? ②若该列高铁全长为315m,列车全部在大桥上运行的时间为多少? 2020年中考物理力学必考考点专练 【答案】(1)该趟高铁在此区间运行的平均速度是220km/h;(2)大桥长度为9275m;②若该列高铁全长为315m,列车全部在大桥上运行的时间为128s。 【解析】(1)无锡东到徐州东的高铁里程为:s=495km, 若该趟高铁按照时刻表,从无锡东11:01发车,13:16运行到徐州东, 所用时间为:t=13:16﹣11:01=2h15min=2h; 则该趟高铁在此区间运行的平均速度是:v===220km/h; (2)①当该趟高铁途经南京大胜关长江大桥时,车厢内速度显示为: v′=252km/h=70m/s; 当他所坐的位置到达桥头时,他用华为手机上如图所示的秒表计时,该秒表的计时单位为“秒”,他所坐的位置驶出桥尾时,秒表下方数字显示为2:12.50,则所用时间: t′=2×60s+12.50s=132.50s; 则大桥长度为:s′=v′t′=70m/s×132.50s=9275m; ②若该列高铁全长为315m,则列车全部在大桥上经过的路程: s总=s′﹣L=9275m﹣315m=8960m; 在大桥上运行的时间:t桥===128s。 二、质量、密度和体积的计算 4.一个空心铜球质量为890g,在铜球的空心部分注满水后总质量为990g。 (1)求这个空心铜球的总体积; (2)若在铜球的空心部分注满某种液体后,总质量为970g,求注入液体的密度。(铜的密度为8.9×103kg/m3) 【答案】(1)这个空心铜球的总体积为200cm3;(2)注入液体的密度为0.8g/cm3。 2020年中考物理力学必考考点专练 【解析】(1)空心部分所注水的质量:m水=m总﹣m球=990g﹣890g=100g, 由ρ=可得,水的体积:V水===100cm3; 铜球中铜的体积:V铜===100cm3, 因空心部分注满水后水的体积和空心部分的体积相等, 所以,空心铜球的总体积:V总=V铜+V空=V铜+V水=100cm3+100cm3=200cm3; (2)注入液体的质量:m液=m﹣m铜=970g﹣890g=80g; 注入液体的体积:V液=V空=100cm3, 这种液体的密度:ρ液===0.8g/cm3。 5.人类在新材料探索的道路上总在进行着不懈的努力,世界上密度最小的固体“全碳气凝胶”就是新材料探索的重要成果,该物质的坚固耐用程度不亚于钢材,且能承受1400℃的高温。而密度只有3kg/m3,已知某型号大型吊车的一个结构部件采用现在盛行的超高强度结构钢(ρ钢=7.9×103kg/m3)制造,耗钢1.58t。 (1)这个部件体积是多少? (2)若采用“全碳气凝胶”代替钢材来制造同样大小的结构部件,则可以减轻多少质量? 【答案】(1)这个部件体积是0.2m3;(2)若采用“全碳气凝胶”代替钢材来制造同样大小的结构部件,则可以减轻1579.4kg。 【解析】(1)由ρ=得,这个部件体积: V=V钢===0.2m3; (2)采用“全碳气凝胶”代替钢材来制造同样大小的结构部件,此时部件的质量: m全=ρ全V=3kg/m3×0.2m3=0.6kg, 可以减轻的质量:△m=m钢﹣m全=1.58×103kg﹣0.6kg=1579.4kg。 6.现有一空瓶质量为200g,装满水后总质量为800g,若用该空瓶装满另一种液体后总质量为920g,求: (1)该瓶装满水后水的体积; (2)另一种液体的质量和密度。 2020年中考物理力学必考考点专练 【答案】(1)该瓶装满水后水的体积600cm3;(2)该液体的质量为720g,密度是1.2g/cm3。 【解析】(1)瓶子装满水后水的质量:m水=m总1﹣m瓶=800g﹣200g=600g, 由ρ=可得水的容积:V水===600cm3, 瓶子的容积:V容=V水=600cm3; (2)装满另一种液体的体积:V液=V容=600cm3, 液体的质量:m液=m总2﹣m瓶=920g﹣200g=720g, 另一种液体的密度:ρ液===1.2g/cm3。 三、重力的计算 7.如图。为我国自主研发的长航程极地漫游机器人,装有四条三角形履带轮。若机器人质量是500kg,在南极执行某次任务时,20min内自主行走了18km。求: (1)该机器人所受到的重力是多少? (2)它本次自主行走的平均速度为多少? 【答案】(1)该机器人所受到的重力是5000N;(2)它本次自主行走的平均速度为54km/h。 【解析】(1)机器人的重力:G=mg=500kg×10N/kg=5000N; (2)由题知,路程s=18km,时间t=20min=h, 机器人的平均速度:v===54km/h。 8.寒假里小沂同学到北方旅游,他的质量为60kg,他准备背着40kg的物品经过冰冻的河面,如果该冰面在人行走的情况下最大能承受的力为900N.小沂同学能否背着这些物品顺利通过冰冻的河面? 【答案】小沂同学不能背着这些物品顺利通过冰冻的河面。 【解析】小沂和所背物品的总质量m总=60kg+40kg=100kg, 总重力G总=m总g=100kg×10N/kg=1000N, 2020年中考物理力学必考考点专练 因为G总=1000N>900N,所以小沂同学不能背着这些物品顺利通过冰冻的河面。 9.2019年1月9日起,深圳共享汽车可凭芝麻信用免押金用车。共享汽车以倡导绿色、环保、低碳出行的理念,受到市民的热捧。如图所示的共享汽车每辆质量为1.5×103kg.小雨爸爸驾驶共享汽车从南海大道出发,20min后到达深圳大学,全程约4.4km,共花费20元。求: (1)每辆共享汽车受到的重力; (2)物体在月球上的重力等于在地球上的,每辆共享汽车在月球上受到的重力。 【答案】(1)每辆共享汽车受到的重力为1.5×104N;(2)每辆共享汽车在月球上受到的重力为2.5×103N。 【解析】(1)该车所受到的重力:G=mg=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N; (2)该车在月球上所受到的重力:G月=G=×1.5×104N=2.5×103N。 四、二力平衡的计算 10.一个质量为50kg的人骑着电动车在水平路面上匀速行驶,电动车的有关数据如表所示: 求:此人骑着电动车匀速直线行驶时,电动车受到向前的动力是多少?(g=10N/kg) 电动车净重 50kg 行驶中轮胎与地面的总接触面积 0.01m2 车轮直径 0.42m 轮胎承受最大气压 3×105Pa 匀速行驶过程中的摩擦力 总重力的0.02倍 【答案】此人骑着电动车匀速直线行驶时,电动车受到向前的动力是20N。 【解析】电动车的重力:G车=m车g=50kg×10N/kg=500N, 人的重力:G人=m人g=50kg×10N/kg=500N, 因此人骑着电动车匀速直线行驶时处于平衡状态,受到的动力和阻力是一对平衡力, 所以,电动车受到向前的动力: F=f=0.02G=0.02×(G车+G人)=0.02×(500N+500N)=20N。 2020年中考物理力学必考考点专练 11.如图所示:直升机在进行救援时,施救人员从飞机上通过救援绳下落,施救人员自身重力为700N,匀速上升和匀速下降时人受到的空气阻力均为50N,根据要求回答以下问题: (1)飞机吊着施救人员悬空静止时,绳对施救人员身体的拉力为多少? (2)飞机吊着施救人员沿竖直方向匀速上升时,绳对施救人员的拉力为多少? (3)飞机吊着施救人员沿竖直方向匀速下降时,绳对施救人员的拉力为多少? 【答案】(1)飞机吊着施救人员悬空静止时,绳对施救人员身体的拉力为700N;(2)飞机吊着施救人员沿竖直方向匀速上升时,绳对施救人员的拉力为750N;(3)飞机吊着施救人员沿竖直方向匀速下降时,绳对施救人员的拉力为650N。 【解析】(1)飞机吊着施救人员悬空静止时,处于平衡状态,施救人员受到的重力和绳对施救人员身体的拉力是一对平衡力,大小相等,所以F1=G=700N; (2)飞机吊着施救人员沿竖直方向匀速上升时,处于平衡状态,施救人员受竖直向下的重力G、竖直向下的阻力f和竖直向上的绳对施救人员的拉力F2三个力,这三个力平衡, 由人受到的合力为0可得,此时绳子的拉力:F2=G+f=700N+50N=750N; (3)飞机吊着施救人员沿竖直方向匀速下降时,处于平衡状态,施救人员受竖直向下的重力G、竖直向上的阻力f和竖直向上的绳对施救人员的拉力F3三个力,这三个力平衡, 由人受到的合力为0可得,此时绳子的拉力:F3=G﹣f=700N﹣50N=650N。 12.一辆汽车质量为5000kg,在平直公路上匀速行驶时,受到的运动阻力是1000N.请完成: (1)画出物体的受力分析图,写出相应的力的平衡方程; (2)求地面对汽车的支持力(g=10N/kg); (3)求汽车受到的的牵引力。 【答案】(1)见图;(2)地面对汽车的支持力为5×104N;(3)汽车发动机的牵引力为1000N。 【解析】(1)在平直公路上匀速行驶时,汽车受到的支持力和重力是一对平衡力,即FN=G;牵引力和阻力是一对平衡力,即F=f;汽车的受力情况如图所示: 2020年中考物理力学必考考点专练 (2)在竖直方向上,支持力和重力是一对平衡力,即F支=G=mg=5000kg×10N/kg=5×104N; (3)因汽车匀速行驶,水平方向上牵引力和摩擦力是一对平衡力,故牵引力F=f=1000N。 五、压力和压强的计算 13.如图所示的平底玻璃杯的质量0.2kg,容积为250mL,厎面为20cm2,深为10cm,装满水后放在水平桌面上,求:(杯壁厚度不计,g取10N/kg) (1)水对杯底的压强。 (2)装满水后玻璃杯对水平桌面的压强。 【答案】(1)水对杯底的压强为1000Pa;(2)装满水后玻璃杯对水平桌面的压强为2250Pa。 【解析】(1)玻璃杯内装满水后水的深度:h=10cm=0.1m, 则水对杯底的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa; (2)由ρ=可得,玻璃杯内水的质量:m水=ρV=1.0g/cm3×250cm3=250g=0.25kg, 玻璃杯对水平桌面的压力:F=G总=(m水+m杯)g=(0.25kg+0.2kg)×10N/kg=4.5N, 玻璃杯对水平桌面的压强:p′===2250Pa。 14.冰壶是由花岗岩凿磨而成,已知某冰壶质量为20kg,与冰面接触的总面积约为200cm2,冰壶的体积为8×10﹣3m3.(g取10N/kg)求: (1)制作冰壶的花岗岩的密度; (2)冰壶对冰面的压强。 2020年中考物理力学必考考点专练 【答案】(1)制作冰壶的花岗岩的密度为2.5×103kg/m3;(2)冰壶对冰面的压强为104Pa。 【解析】(1)花岗岩的密度:ρ===2.5×103kg/m3; (2)因水平面上物体的压力和自身的重力相等, 所以,冰壶对冰面的压强:p=====104Pa。 15.雪地摩托车是一款冬季越野装备,配有履带和滑雪板。下表是某款雪地摩托车的主要参数。 (1)履带和滑雪板都做得很宽是为了_________。 (2)雪地摩托车停放在水平雪地上时,对雪地的压强为多少? 净重 180kg 额定输出功率 15kW 最高车速 50km/h 每块滑雪板与地面接触面积 0.15m2 履带与地面总接触面积 0.6m2 【答案】(1)履带和滑雪板都做得很宽是为了减小对雪地的压强。(2)雪地摩托车停放在水平雪地上时,对雪地的压强为2000Pa。 【解析】(1)由题意知雪地摩托车停放在水平雪地上时,对雪地的压力等于自身的重力。由公式P=知,压力一定时,受力面积越大压强越小。所以履带和滑雪板都做得很宽是为了减小对雪地的压强。 (2)由题意知雪地摩托车停放在水平雪地上时,对雪地的压力等于自身的重力。所以由公式G=mg 的雪地摩托车对雪地压力为:F=G=mg=180kg×10N/kg=1800N; 由题意知雪地摩托车停放在水平雪地上时与对雪地的接触面积为:S=2S1+S2= 2020年中考物理力学必考考点专练 2×0.15m2+0.6m2=0.9m2; 由公式P=计算得雪地摩托车停放在水平雪地上时,对雪地的压强为:P===2000Pa; 六、浮力的计算 16.如图1所示,为了打捞铁牛,有个名叫怀丙的和尚让人们用两艘大船装满泥沙,用铁索将铁牛拴到大船上,然后卸掉船里的泥沙,随着船逐渐上浮,铁牛在河底淤泥中被拉了出来。其模型如图甲所示,已知物体A是边长为0.1m的正方体,物体B的底面积为0.04m2,高为0.5m,质量为10kg,现将AB用细线连接,细线拉直但无拉力,此时水深50cm,容器的底面积为0.12m2,然后沿水平方向切物体B,切去的高度△h与细线的拉力F拉的关系如图2乙所示。(已知细线不伸长) (1)物体A受到的浮力; (2)细线拉直但无拉力时,水对物体A上表面的压力; (3)当物体A下底面到容器底距离为0.1m时,切掉B的质量是多少。 【答案】(1)物体A 受到的浮力是10N;(2)细线拉直但无拉力时,水对物体A上表面的压力为40N;(3)当物体A下底面到容器底距离为0.1m 时,切掉B的质量是7kg。 【解析】(1)物体A的体积:VA=LA3=(0.1m)3=0.001m3, 因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等, 所以,物体A受到的浮力:F浮=ρ水gV排=ρ水gVA=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.001m3=10N; (2)根据题意可知,A的上表面距水面的距离:h上=50×10﹣2m﹣0.1m=0.4m, A的上表面受到水的压强:p上=ρ水gh上=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4×103Pa, 2020年中考物理力学必考考点专练 由p=可得,A的上表面受到水的压力:F上=p上SA=4×103Pa×(0.1m)2=40N; (3)物体B的重力:GB=mBg=10kg×10N/kg=100N, 开始时,细线拉直但无拉力,此时物体B处于漂浮状态, 由漂浮条件可知,B受到的浮力:F浮B=GB=100N, 由阿基米德原理可得F浮B=ρ水gV排B=ρ水gSBh浸B, 则物体B浸入水中的深度:h浸B===0.25m,沿水平方向切物体B,B的重力减小,细线上产生拉力,当拉力增大到一定值时,会拉动A物体向上运动; 当物体A下底面到容器底距离为h=0.1m时,而水的体积不变,即水面降低的体积等于物体A下底面水的体积,如图所示: 则有:S容h=△h(S容﹣SB),即:0.12m2×0.1m=△h×(0.12m2﹣0.04m2) 解得:△h=0.15m, 此时物体B浸入水中的体积:V排B′=SB(h浸B﹣△h)=0.04m2×(0.25m﹣0.15m)=0.004m3, 此时物体B受到的浮力:F浮B′=ρ水gV排B′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.004m3=40N; 对物体B受力分析,其受到重力、浮力和绳的拉力, 由力的平衡条件得,物体B剩余的重力:GB′=F浮B′﹣F=40N﹣10N=30N, 则物体B切去部分的重力:△GB=GB﹣GB′=100N﹣30N=70N, 切掉B的质量△mB===7kg。 17.3月12日,我国自主研发建造的“天鲲号”绞吸挖泥船正式投产首航,其智能化水平以及挖掘系统、输送系统的高功率配置均为世界之最。(g取10N/kg,ρ水取1.0×103kg/m3 2020年中考物理力学必考考点专练 )主要参数如表。 项目 参数 总长度(m) 140 宽度(m) 27.8 吸/排管径(mm) 1000/1000 满载排水量(t) 1.7×104 满载吃水深度(m) 6.5 泥泵输送功率(W) 1.7×107 (1)满载时,求“天鲲号”受到水的浮力是多少? (2)满载时,求“天鲲号”底部受到水的压强是多少?若船底需要安装探测仪器,其面积为40cm2,求探测仪器受到水的压力是多少? 【答案】(1)满载时“天鲲号”受到水的浮力是1.7×108N;(2)满载时“天鲲号”底部受到水的压强是6.5×104Pa;若船底需要安装探测仪器,其面积为40cm2,探测仪器受到水的压力是260N。 【解析】(1)由阿基米德原理可得,满载时“天鲲号”受到的浮力为: F浮=G排=m排g=1.7×104×103kg×10N/kg=1.7×108N; (2)满载吃水深度为6.5m,则满载时“天鲲号”底部受到水的压强为: p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×6.5m=6.5×104Pa, 由p=可得探测仪器受到水的压力为:F=pS=6.5×104Pa×40×10﹣4m2=260N; 18.如图所示,底面积为100cm2的薄壁圆柱形容器盛有适量的水。重力为12N,体积为2×10﹣3m3的木块A漂浮在水面上,如图甲所示;现将一体积为250cm3的合金块B放在木块A上方,木块A恰好有五分之四的体积浸入水中,如图乙所示。求: 2020年中考物理力学必考考点专练 (1)图甲中木块A受到浮力的大小; (2)合金块B的密度。 【答案】(1)图甲中木块A受到浮力的大小为12N;(2)合金块B的密度为1.6×103kg/m3。 【解析】(1)图甲中木块A漂浮在水面上,所以,图甲中木块A受到的浮力:F浮A=GA=12N。 (2)合金块B放在木块A上方时整体漂浮,受到的浮力和自身的重力相等, 此时排开水的体积:V排=VA=×2×10﹣3m3=1.6×10﹣3m3, 此时木块A受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×l.6×l0﹣3m3=16N, B的重力:GB=F浮﹣GA=16N﹣12N=4N, 由G=mg可得,合金的质量:mB===0.4kg=400g, 则合金块B的密度:ρB===1.6g/cm3=1.6×103kg/m3。 19.将体积V=0.2×l0﹣3m3的物块A竖直挂在弹簧测力计下,在空气中静止时弹簧测力计的示数F1=2.6N.将物块A浸没在水中,静止时弹簧测力计的示数为F2,如图所示。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。 求:(1)物块A浸没在水中受到的浮力F浮; (2)弹簧测力计的示数为F2; (3)物块A的密度ρA。 2020年中考物理力学必考考点专练 【答案】(1)物块A浸没在水中受到的浮力为2N;(2)弹簧测力计的示数为0.6N;(3)物块A的密度为1.3×103kg/m3。 【解析】(1)因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等, 所以,物块A浸没在水中受到的浮力: F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2×l0﹣3m3=2N; (2)在空气中静止时弹簧测力计的示数F1=2.6N,即物体A的重力G=F1=2.6N, 由F浮=G﹣F示可得,将物块A浸没在水中静止时弹簧测力计的示数: F2=G﹣F浮=2.6N﹣2N=0.6N; (3)由G=mg可得,物块A的质量:m===0.26kg, 则物块A的密度:ρA===1.3×103kg/m3。 20.如图所示,盛有水的柱形平底薄壁容器放在水平桌面上,木块A放在水中后处于漂浮状态,此时A浸在水中的体积为1.5×10﹣4m3,容器中水深为10cm。g取10N/kg,水的密度为1.0×103kg/m3,求: (1)木块A受到的浮力; (2)放入木块A后水对容器底部的压强。 【答案】(1)木块A受到的浮力为1.5N;(2)放入木块A后水对容器底部的压强为1000Pa。 【解析】(1)木块A受到的浮力: F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5×10﹣4m3=1.5N; (2)放入木块A后水对容器底部的压强: p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa。 21.如图甲所示。A为密度大于水的一个实心长方体,B为装有适量水的圆柱形容器,放置在水平地面上。然后沿固定方向缓慢匀速拉动绳子,使A长方体慢慢浸入B圆柱形容器的水中。开始时刻,A长方体的下表面刚好与水面相平,滑轮组绳子自由端的拉力F拉的大小为9F0,F拉的大小随终端移动时间t变化的图象如图乙所示。已知A长方体的体积为3000cm3.B圆柱形容器底面积为300cm2.匀速拉动绳子的速度为4cm/s,A 2020年中考物理力学必考考点专练 长方体运动时底部始终与水平面相平行,且容器中没有水溢出。动滑轮始终未浸入水中,最挂A的细绳足够长,各处绳子不会被拉断;水的阻力,细绳的质量和体积,滑轮与轴的摩擦力等都忽略不计:g取10N/kg。求: (1)第15s时,A长方体受到的浮力; (2)A长方体受到的重力GA; (2)在0~30s的整个过程中,水对B容器底的最大压强p水。 【答案】(1)第15s时,A长方体受到的浮力为30N;(2)A长方体受到的重力GA=160N;(2)在0~30s的整个过程中,水对B容器底的最大压强p水=5×103Pa。 【解析】(1)分析图象可知:第15s时物体全部浸没在水里,则V排=VA=3000cm3=3×10﹣3m3,则物体A受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10﹣3m3=30N; (2)分析图象可知:物体在水面上时,根据滑轮组的使用特点可知: F拉1=(GA+G动),即:9F0=(GA+G动)﹣﹣① 10s后物体全部浸没在水里,根据滑轮组的使用特点可知: F拉2=(GA+G动﹣F浮),即:7.5F0=(GA+G动﹣F浮)﹣﹣②, 由①②可得:F0=F浮=×30N=10N; 由于20s以后是物体下沉到容器底部,此时只提升动滑轮且动滑轮没有浸入水中,则根据滑轮组的使用特点可知:动滑轮的重力G动=2F0=2×10N=20N; 则根据①式可得:物体A重力GA=18F0﹣G动=18×10N﹣20N=160N; (3)分析图象可知:第20s物体下降到容器底部,则根据滑轮组的使用特点可知: 物体下降速度为v=v1=×4cm/s=2cm/s 2020年中考物理力学必考考点专练 ,由于开始时刻,长方体的下表面刚好与水面相平,则此时容器里水的深度为:h1=vt1=2cm/s×20s=40cm; 则容器里原来水的体积V水=S容h1=300cm2×40cm=12000cm3; 当物体浸没后容器里水的深度最大,则水的最大深度h最大===50cm=0.5m,水对容器底部的最大压强p水=ρ水gh最大=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5×103Pa。 七、功和功率的计算 22.推土机在祖国建设中发挥了重要作用。现有一履带式推土机,其额定功率为120kW,质量为1.5×104kg。 (1)若推土机的牵引力用F表示,速度用v表示,发动机的功率用P表示,请你推导出F、v与P之间的关系式。 (2)若推土机在120kW的额定功率下工作,在平直场地上以1.5m/s的速度匀速前进了20m,则推土机产生的牵引力和推土机所做的功分别是多少? 【答案】(1)推导过程见上;(2)推土机产生的牵引力和推土机所做的功分别是8×104N、1.6×106J。 【解析】(1)设推土机的工作时间为t,由v=可知,推土机通过的路程s=vt, 推土机的牵引力做功:W=Fs=Fvt, 所以发动机的功率:P===Fv; (2)由P=Fv可得,推土机产生的牵引力: F===8×104N, 推土机所做的功:W=Fs=8×104N×20m=1.6×106J。 23.如图所示,一辆汽车在水平地面上将物体从枯井中拖起来的简化模型,已知物体重2000N,井底到井口的高度为3m,物体从井底到井口上升用时10s,汽车质量为1.2t,轮胎与地面的总接触面积为800cm2 2020年中考物理力学必考考点专练 ,若四个车轮受力均匀,汽车前进过程中自身受到水平地面对它的摩擦力为车重的0.1倍(忽略绳的重力、绳与滑轮之间的摩擦、空气阻力不计,g取10N/kg)。求: (1)物体从井底到井口上升的平均速度; (2)未拖物体前汽车对水平地面的压强; (3)把物体从井底拖到井口的整个过程,汽车牵引力所做的功。 【答案】(1)物体从井底到井口上升的平均速度为0.3m/s;(2)未拖物体前汽车对水平地面的压强为1.5×105Pa;(3)把物体从井底拖到井口的整个过程,汽车牵引力所做的功为9600J。 【解析】(1)物体从井底到井口上升的平均速度:v===0.3m/s。 (2)未拖物体前汽车对水平地面的压力: F=G汽=m汽g=1.2×103kg×10N/kg=1.2×104N, 轮胎与地面的总接触面积为S=800cm2=0.08m2, 则汽车对水平地面的压强:p===1.5×105Pa。 (3)汽车前进过程中受到水平地面对它的摩擦力: f=0.1G汽=0.1×1.2×104N=1.2×103N, 图中滑轮为定滑轮,则物体对汽车向左的拉力:F拉=G物=2000N, 因汽车匀速运动,由力的平衡条件可得,汽车的牵引力: F牵=f+F拉=1.2×103N+2000N=3200N, 汽车牵引力所做的功:W=F牵s=3200N×3m=9600J。 24.一辆质量2t的汽车,在平直公路上以额定功率100kW从静止开始运动,经15s运动200m恰好达到最大速度,接着匀速运动20s关闭发动机,滑行100m停下。其ν﹣t图象如图所示。已知汽车在运动过程中受到的阻力恰为车重的0.2倍,(g取10N/kg)求: (1)在运动过程中受到的阻力; 2020年中考物理力学必考考点专练 (2)整个过程中发动机所做的功的大小; (3)汽车运动的最大速度v; (4)整个过程中克服阻力所做的功的大小。 【答案】(1)在运动过程中受到的阻力4000N;(2)整个过程中发动机所做的功的大小3.5×106J;(3)汽车运动的最大速度v为25m/s;(4)整个过程中克服阻力所做的功的大小3.2×106J。 【解析】(1)汽车受到的阻力:f=0.2G=0.2×2×104N=4000N; (2)由题意可知,整个过程中发动机的工作时间:t=15s+20s=35s, 由P=可得,整个过程中发动机做的功:W=Pt=100×103W×35s=3.5×106J; (3)汽车的重力:G=mg=2000kg×10N/kg=2×104N, 由题意和图象可知,15﹣35s汽车的速度最大且做匀速直线运动,根据二力平衡条件和题意可得,汽车匀速运动时的牵引力:F=f=0.2G=0.2×2×104N=4000N, 由P===Fv可得,汽车的最大速度:v最大===25m/s; (4)根据v=得匀速运动20s运动的距离:s2=vt=25m/s×20s=500m, 这个过程运动的距离为:s=s1+s2+s3=200m+500m+100m=800m, 整个过程中克服阻力所做的功:W=fs=4000N×800m=3.2×106J。 25.如图所示,重庆轨道2号线在李子坝站“穿”居民楼而过,山城的复杂地形造就了全国绝无仅有的震撼景象。若列车电动机功率为370kW,长度为120m,行驶速度为25m/s,该居民楼长度为130m,则在列车穿过居民楼的过程中,求 (1)列车所花的时间为多少秒? (2)列车电动机做的功为多少焦耳? 2020年中考物理力学必考考点专练 【答案】(1)列车所花的时间为10s;(2)列车电动机做的功为3.7×106J。 【解析】(1)列车穿过居民楼时通过的路程:s=L车+L居民楼=120m+130m=250m, 由v=可得,列车穿过居民楼的时间:t===10s; (2)由P=可得,列车电动机做的功:W=Pt=370×103W×10s=3.7×106J。 26.如图甲,水平地面上的物体,受到始终保持水平的推力F的作用,其F﹣t和v﹣t的图象分别如图乙、丙所示。请回答: (1)________s内推力对物体没有做功,因为________。 (2)0~3s内,物体所受的摩擦力是________N;3~6s内,物体所受的摩擦力是________N。 (3)9~12s内,物体克服摩擦力做的功是多少? 【答案】(1)0~3;对物体施加了力,但在力的方向上没有移动距离;(2)3;6;(3)物体克服摩擦力做的功是54J。 【解析】(1)由图丙可知,在0~3s内,物体的速度为零,处于静止状态,对物体施加了力,但在力的方向上没有移动距离,推力没有做功。(2)由图乙可知,0~3s内物体受到的推力为3N;由图丙可知,此时物体静止,物体受到的摩擦力与推力是一对平衡力,大小相等,f=F1=3N;由图乙可知,9~12s内物体受到的推力为6N;由图丙可知,此时物体匀速直线运动,物体受到的摩擦力与推力是一对平衡力,大小相等,f=F2=6N;由丙图知,3~6s内,物体做加速运动,由于物体对地面的压力和接触面的粗糙程度都没有改变,摩擦力大小不变,仍为6N;(3)由丙图知,在9~12s内,物体以v=3m/s的速度做匀速运动,f=F2=6N,克服摩擦力做功:W=Fs=Fvt=6N×3m/s×3s=54J。 八、简单机械的计算 27.如图所示装置,轻质杠杆AB在水平位置保持平衡,O为杠杆的支点,OA:OB=1:2,甲、乙两容器中均装有水,物体M浸没在乙容器的水中,且没有碰到容器底。已知:甲容器中活塞C(含杆AC)的质量m0=1kg,活塞C的横截面积S=800cm2,水深h1=50cm,h2=40cm。物体M的体积VM=1×10﹣3m3,不计摩擦和绳重,g取10N/kg。求: (1)物体M所受浮力F浮; 2020年中考物理力学必考考点专练 (2)活塞C受到水的压力F压; (3)物体M的重力。 【答案】(1)物体M所受浮力F浮为10N;(2)活塞C受到水的压力F压为80N;(3)物体M的重力为45N。 【解析】(1)物体M浸没在水中,则物体M所受浮力: F浮=ρ水gVM=1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N; (2)由图可知,活塞C所处的深度为h1﹣h2=50cm﹣40cm=10cm=0.1m, 活塞受到水的压强:p=ρ水g(h1﹣h2)=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa; 根据p=可得活塞C受到水的压力:F压=pS=1000Pa×800×10﹣4m2=80N; (3)甲容器中活塞C(含杆AC)的重力:G0=m0g=1kg×10N/kg=10N, 对活塞进行受力分析可知,活塞受到向下的重力G0、杠杆A端向下的压力FA和水向上的压力F压,由力的平衡条件可得:G0+FA=F压,﹣﹣① 物体M受到向上的浮力F浮、绳子向上的拉力FB和向下的重力GM, 由力的平衡条件可得:GM=FB+F浮,﹣﹣② 由①②变形可得,杠杆A端受的拉力为FA=F压﹣G0,B端受的拉力为FB=GM﹣F浮; 因为杠杆AB在水平位置保持平衡, 所以由杠杆平衡条件得:FA×OA=FB×OB,且OA:OB=1:2, 则:(F压﹣G0)×OA=(GM﹣F浮)×OB, 代入数据得:(80N﹣10N)×1=(GM﹣10N)×2,解得,GM=45N。 28.如图所示,木材厂有一根质地均匀、长为6m、密度为0.9×103kg/m3、体积为0.1m3、重为900N的原木,A端较粗,C端较细,B为原木的重心所在的位置。若在A点处用600N、竖直向上的力恰好能使A端抬离水平地面。求: (1)B、C两点的距离是多少? (2)若在C点处竖直向上用力,使 2020年中考物理力学必考考点专练 C端抬离水平地面,则需要用多大的力? (3)若将原木浸入水中,静止时,原木受到的浮力是多少? 【答案】(1)B、C两点的距离是4m;(2)若在C点处竖直向上用力,使C端抬离水平地面,则需要用300N的力;(3)若将原木浸入水中,静止时,原木受到的浮力是900N。 【解析】(1)在A点用力使A端抬离水平地面时,可将原木看成杠杆,以C为支点,根据杠杆的平衡条件可知,FA×AC=G×BC; 则BC===4 m; (2)在C点用力时,可将原木看成杠杆,此时支点为A, 由杠杆平衡条件可知:FC×AC=G×AB; 则FC===300N; (3)原木的密度为0.9×103kg/m3,水的密度为1×103kg/m3,由于ρ木<ρ水,所以将原木浸入水中静止时,原木将漂浮,此时原木所受的浮力:F浮=G=900N。 29.如图所示,用固定在墙上的三角支架ABC放置空调室外机,如果A处螺钉松脱,则支架会绕C点倾翻。已知AB长40cm,AC长30cm。室外机的重力为300N,正好处在AB中点。 (1)求A处螺钉的水平拉力为多少N(支架重力不计) (2)若A处螺钉的水平拉力最大为400N,则在室外机位置不变的情况下,室外机重力不能超过多少? 【答案】(1)A处螺钉的水平拉力为200N;(2)室外机重力不能超过600N; 【解析】(1)由杠杆的平衡条件知: F•AC=G•AB 2020年中考物理力学必考考点专练 即 F×30cm=300N××40cm 解得:F=200N; (2)由杠杆的平衡条件知:F最大•AC=G′•AB 即 400N×30cm=G′××40cm 解得:G′=600N; 30.用如图所示的滑轮组从15m深的水池中(水池面积很大,达几百平方米)提起底面积为300cm2,高2m的圆柱形实心物体,已知该物体的密度为2.5×103kg/m3,力F作用的绳子所能承受的最大拉力为550N,问: (1)物体浸没水中时匀速拉动绳子,绳子自由端的拉力多少牛?(不计摩擦、绳子重以及动滑轮的重) (2)物体以0.2m/s的速度匀速提起时,经多长时间绳子被拉断?(取g=10N/kg) 【答案】(1)物体浸没水中时匀速拉动绳子,绳子自由端的拉力450N。(2)物体以0.2m/s的速度匀速提起时,经68.5s绳子被拉断。 【解析】(1)由题意知:圆柱体的底面积S=300cm2=3×10﹣2m2,高度h=2m,密度ρ=2.5×103kg/m3,g=10N/kg。 所以圆柱体的体积:V=Sh=3×10﹣2m2×2m=6×10﹣2m3。 圆柱体的质量:m=ρV=2.5×103kg/m3×6×10﹣2m3=150kg G=mg=150kg×10N/kg=1500N。 物体浸没在水中时,V排=V=6×10﹣2m3。 此时受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣2m3=600N, 2020年中考物理力学必考考点专练 由于是n=2的滑轮组吊着圆柱体,所以绳子自由端的力F=T,其中T为圆柱体对动滑轮的拉力。由图可知,T=G﹣F浮=1500N﹣600N=900N, 所以绳子自由端的拉力F=T=×900N=450N。 (2)当绳子被拉断时,绳子受到的最大拉力F′=550N,动滑轮对圆柱体的拉力T′=2F′=1100N,此时的浮力为:F浮′=G﹣T′=1500N﹣1100N=400N V排′===0.04m3, 物体浸入水中的长度h′为:h′==≈1.3m。 物体上升的高度为:L=H﹣h′=15m﹣1.3m=13.7m, 圆柱体运动的时间:t===68.5s。 31.如图所示,利用滑轮组将200N的重物匀速向上提升到2m高的平台上,求: (1)画出滑轮组的绕线方式; (2)绳子自由端向下移动的距离; (3)若实际拉力为110N,不计绳重及摩擦,则动滑轮重是多少N。 【答案】(1)画出滑轮组的绕线方式见解答;(2)绳子自由端向下移动的距离为4m;(3)若实际拉力为110N,不计绳重及摩擦,则动滑轮重是20N。 【解析】(1)由图可以看出,人站在地面拉动绳子,因此绳子的拉动方向应向下,因此确定自由端的绳子,然后依次向内绕。如图所示: 2020年中考物理力学必考考点专练 (2)由图可知,n=2,则绳子自由端移动的距离s=2h=2×2m=4m。 (3)不计绳重及摩擦,根据F=(G物+G动)得, G动=2F﹣G物=2×110N﹣200N=20N。 32.如图所示,用滑轮组将质量为70kg的物体提高5m,每个滑轮质量是2kg,忽略绳重和摩擦,(g取10N/kg)求: (1)绳子自由端移动的距离是多少? (2)绳子自由端的拉力F是多少牛? 【答案】(1)绳子自由端移动的距离是15m;(2)绳子自由端的拉力是240N。 【解析】(1)由图知,使用滑轮组承担物重的绳子股数n=3, 则绳子自由端移动的距离:s=3h=3×5m=15m; (2)忽略绳重和摩擦,绳子自由端的拉力: F=(G+G动)=×(mg+m动g)=(70kg×10N/kg+2kg×10N/kg)=240N。 33.如图所示,重为200N的物体在水平拉力F的作用下沿水平方向以0.2m/s的速度做匀速直线运动,物体所受的摩擦力f是重力的0.1倍,若不计滑轮重,绳重及滑轮装置摩擦。求 (1)物体运动了5s,水平拉力F端移动的距离是多少m? (2)水平拉力F的大小是多少N? 【答案】(1)物体运动了5s,水平拉力F端移动的距离是2m;(2)水平拉力F的大小是10N。 【解析】(1)已知物体移动的速度v物=0.2m/s,由图可知,n=2, 则拉力端移动的速度:v=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s, 2020年中考物理力学必考考点专练 由v=可得,物体运动了5s,水平拉力F端移动的距离:s=vt=0.4m/s×5s=2m; (2)物体所受的摩擦力:f=0.1G=0.1×200N=20N, 滑轮的重、绳与滑轮之间的摩擦不计,则绳端的拉力:F=f=×20N=10N; 九、机械效率的计算 34.图甲是某起重船的示意图,A处为卷扬机,吊臂前端滑轮组如图乙所示。在一次吊装施工中,当起重船从运输船上吊起重物时,起重船浸入海水中的体积增加了18m3,重物在空中匀速竖直上升了3m,所用时间为30s。已知动滑轮总重为2×104N,不计钢丝绳重及摩擦。(ρ海水=1.0×103kg/m3) (1)求该重物的重力是多少? (2)求该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率。 【答案】(1)该重物的重力是1.8×105N;(2)该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为90% 【解析】(1)起重船增大的浮力: △F浮=ρ海水g△V排=1.0×103kg/m3×10N/kg×18m3=1.8×105N, 因为起重船始终漂浮,所以该重物的重力:G=△F浮=1.8×105N; (2)拉力做的有用功:W有用=Gh=1.8×105N×3m=5.4×105J, 不计钢丝绳重及摩擦,则:W额=G动h=2×104N×3m=6×104J, 总功:W总=W有用+W额=5.4×105J+6×104J=6×105J, 滑轮组的机械效率:η==×100%=90%。 35.用如图所示的滑轮组提升质量40kg的物体,拉力为250N,使物体匀速上升3m,不计绳重和摩擦。求: (1)物体的重力; (2)有用功 2020年中考物理力学必考考点专练 (3)滑轮的机械效率 【答案】(1)物体的重力为400N;(2)有用功为1200J;(3)滑轮组的机械效率为53.3%。 【解析】(1)物体的重力:G=mg=40kg×10N/kg=400N; (2)有用功:W有=Gh=400N×3m=1200J; (3)由图可知,n=3,则绳端移动的距离:s=nh=3×3m=9m, 拉力做的总功:W总=Fs=250N×9m=2250J, 滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%≈53.3%。 36.水平地面上放着重为200N的物块。现用斜面将其由底端匀速拉到顶端,如图所示。已知平行于斜面的拉力为120N,物体移动的距离2m,升高lm。求: (1)斜面的机械效率; (2)此过程所做的额外功; (3)物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小。 【答案】(1)斜面的机械效率为83.3%;(2)此过程所做的额外功为40J;(3)物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小为20N。 【解析】(1)使用斜面做的有用功,W有用=Gh=200N×1m=200J, 拉力做的总功:W总=Fs=120N×2m=240J, 2020年中考物理力学必考考点专练 斜面的机械效率:η==×100%≈83.3%; (2)因为W总=W有用+W额, 所以克服摩擦力做的额外功:W额=W总﹣W有用=240J﹣200J=40J; (3)由W额=fs得摩擦力大小:f===20N。 37.如图所示,把重为600N的物体匀速推到斜面顶端,已测得斜面长为3m,高为0.9m,实际推力为300N.试求:(1)有用功;(2)斜面的机械效率。 【答案】(1)有用功为540J;(2)斜面的机械效率为60%。 【解析】由题知,斜面长s=3m,斜面高h=0.9m,物体重G=600N,推力F=300N。 (1)使用斜面所做的有用功:W有用=Gh=600N×0.9m=540J; (2)推力做的总功:W总=Fs=300N×3m=900J, 斜面的机械效率:η==×100%=60%。 38.小明用如图所示的滑轮组匀速提升物重为300N的物体,此时人对绳的拉力为200N,不计绳重和轮、轴间摩擦。问: (1)此过程中,滑轮组的机械效率? (2)如果小明的体重为900N,那么他用此滑轮组所提升的最大物重是多少牛? 【答案】(1)此过程中,滑轮组的机械效率为75%;(2)如果小明的体重为900N,那么他用此滑轮组所提升的最大物重是1700N。 【解析】(1)由图知,n=2,拉力端移动的距离s=2h, 滑轮组的机械效率:η=====×100%=75%; 2020年中考物理力学必考考点专练 (2)不计绳重和轮、轴间摩擦,拉力F=(G+G动),则动滑轮的重力: G动=2F﹣G=2×200N﹣300N=100N, 因为人站在地面上,所以小明施加的最大拉力:F最大=G小明=900N, 而最大拉力F最大=(G最大+G动), 则能提升的最大物重:G最大=2F最大﹣G动=2×900N﹣100N=1700N。 39.如图所示,滑轮组在竖直向上的拉力F=50N作用下,将重为120N的物体匀速提起在10s时间内绳子自由端移动的距离为s=3m (1)计算物体上升的速度; (2)计算滑轮组提升该重物时的机械效率; (3)若克服绳重和摩擦做的额外功为10J,求动滑轮的重。 【答案】(1)物体上升的速度为0.1m/s;(2)滑轮组提升该重物时的机械效率为80%;(3)动滑轮的重为20N。 【解析】(1)由图知,承担物重的绳子股数n=3,拉力端移动的距离s=3h, 则物体上升的高度:h=s=×3m=1m, 物体上升的速度:v===0.1m/s; (2)拉力做的有用功:W有用=Gh=120N×1m=120J, 拉力做的总功:W总=Fs=50N×3m=150J, 滑轮组的机械效率:η==×100%=80%; (3)所做的额外功W额=W总﹣W有用=150J﹣120J=30J, 若克服绳重和摩擦做的额外功为10J,则克服动滑轮重力做的额外功: W额2=W额﹣W额1=30J﹣10J=20J, 2020年中考物理力学必考考点专练 由W额2=G动h可得动滑轮的重力:G动===20N。查看更多