2015年中考物理试题分类汇编之力学压轴题(二)(共16页).doc

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-3.6J=2JW2=Gh2，金属棒的重G=5N，则F2=G=5N；（3）金属棒未提离地面时，根据相似三角形知识可知，力臂之比根据杠杆平衡条件有F1l1=Gl2，即F1l棒=Gd；则重心到A端的距离d=0.72m答：（1）1.2；（2）3；5；（3）金属棒的重心到A端的距离d为0.72m3、（2015襄阳）如图所示，用滑轮组匀速提起1200N的重物，拉力做功的功率为1500W， 绳子的自由端向下拉的速度为3m/s，地面对人的支持力为N1，不计绳重和摩擦。（1）滑轮组中有几股绳子承担重物？作用在绳自由端的拉力是多少？（2）滑轮组的机械效率是多少？（3）若用此滑轮组匀速提起2400N的重物时，地面对人的支持力为N2，作用在绳自由端的拉力是多少？若N1:N2=5:1时，人的重力是多少？【解析】由图可知，n=3，F拉=500N；（2）机械效率：=×100%=×100%=×100%=×100%=80%；（3）不计绳重和摩擦，则F拉=（G动+G）G动=3F拉G=3×500N1200N=300N提起2400N的重物时，F拉=（G动+G）=（300N+2400N）=900N人拉绳子的力与绳子拉人的力是相等的，人受3个力即向下的重力、向上的拉力、向上的支持力，因此有支持力N=G人F拉N1=G人500N N2=G人900N N1：N2=5：1 所以（G人500N）：（G人900N）=5：1解得：G人=1000N答：（1）滑轮组中有3股绳子承担重物，作用在绳自由端的拉力是500N；（2）滑轮组的机械效率是80%；（3）若用此滑轮组匀速提起2400N的重物时，地面对人的支持力为N2，作用在绳自由端的拉力是900N，若N1：N2=5：1时，人的重力是1000N4、（2015武汉）在建的杨泗港长江大桥是武汉市第十座长江大桥，大桥的两个桥塔均为钢沉井基础，其中2号桥塔的钢沉井在距桥位上游20公里的工厂拼装完成后，采用气囊法整体下水，是世界上同类方法下水质量最大的钢沉井（江水=1.0×103kg/m3 钢=7.9×103kg/m3）（1）如图1所示，在钢沉井的底部两侧塞满气囊，松开固定的钢沉井的钢索后，钢沉井便顺着倾斜的江滩滑入水中钢沉井入水后能自己滑行数百米，这是由于 托在钢沉井底部的气囊充气成圆筒状是为了 （2）钢沉井下水后，依靠拖船将其拖行至指定位置当拖船对钢沉井输出的总功率为5000kW时，1min内将钢沉井匀速拖行了120m，试估算这段时间内江水对钢沉井的阻力（3）工人们将钢板焊接成有18个大小相同的方形孔的钢沉井，其俯视图如图2所示钢沉井的长、宽和高分别为77m、40m和23m，质量为6225t经测算，这样的钢沉井自行滑入江中稳定后，水面下的高度会达到7.5m为了让钢沉井在江中被拖行时能顺利通过一些浅滩，下水前用质量为31t的钢板在钢沉井底部将一些方形孔密封起来，使钢沉井水面下的高度降到了3.2m请求出钢沉井底部被密封的方形孔的个数【解析】（1）钢沉井便顺着倾斜的江滩滑入水中后，由于具有惯性，会继续向前运动；托在钢沉井底部的气囊充气成圆筒状，用利用滚动代替滑动以减小摩擦；（2）拖船将钢沉井匀速拖行，受到的拉力与阻力是一对平衡力，即F=f，拖行速度：v=2m/s，P=Fv=fv，水对钢沉井的阻力f=2.5×106N；（3）设每一个方形孔的面积为S，钢沉井自行滑入江中稳定后，第一次钢沉井平衡时，F浮=G钢井，且F浮=水gV排，所以：水g（S整18S）h=mg，1.0×103kg/m3 ×10N/kg×（77m×40m18S）×7.5m=6225×103kg×10N/kg，解得：S=125m2；钢板在钢沉井底部将一些方形孔密封起来，设密封的孔有n个，则未堵住的孔有18-n 个。第二次平衡时，F浮=G钢井+G板，即：水g（S整S未堵）h=mg+m板g，1.0×103kg/m3 ×10N/kg×77m×40m（18n）×125m2×3.2m=（6225+31）×103kg×10N/kg，解得：n=9故答案为：（1）惯性；减小摩擦；（2）江水对钢沉井的阻力为2.5×106N；（3）钢沉井底部被密封的方形孔的个数为9个第3问另解：5、（2015黄石）2014年10月为黄石市“中小学科技体育艺术月”，某中学九年级兴趣小组进行了三项物理实践，请根据所给的条件进行计算。（1）小红同学想估测自己站立时对地面的压强。她双脚站立在一张方格纸上，整个脚印范围都与纸面接触，其中一只鞋底的轮廓如图甲所示，已知图中方格的边长为2cm，小红同学的质量为40kg，g取10N/kg。请估算小红同学站立时对地面的压强。（2）小明同学想测量自己快速上楼时克服重力做功的功率。他快速的从一楼跑到五楼，共用时21s，已知小明同学的质量为50kg，每层楼高为3cm，g取9.8N/kg。请计算小明同学快速上楼过程中克服重力做功的功率。（3）大鹏同学想研究浮力问题。如图乙，一支粗细均匀的圆柱体蜡烛，长度L为17cm，底部粘有小石块，将它竖直放入水中静止，露出水面的长度h为1cm，现点燃蜡烛。问：蜡烛是否能够烧完，若能请说明理由；若不能，请求出最后剩余的长度。（已知：蜡=0.9×103kg/m3，水=1.0×103kg/m3）【解析】（1）由图可知，一只脚印所占格数为34格，每小格的面积为2cm×2cm=4cm2=4×104m2，双脚接触地面的总面积S=2×34×4×104m2=2.72×102m2，G=mg=40kg×10N/kg=400N，站立时对地面的压力等于其重力F=G=400N，对地面的压强p=1.47×104Pa，（2）小明同学的重力G=mg=50kg×9.8N/kg=490N，上升高度为h=4×3m=12m，W=Gh=490N×12m=5880J，克服重力做功的功率P=280W，（3）设小石块重力为G石，体积为V，蜡烛的横截面积为S，刚点燃时蜡烛整体处于漂浮状态，所以F浮= G蜡+G石，即水g S（Lh）+水gV=蜡g SL +G石 设蜡烛熄灭时，最后剩余的长度为x，此时悬浮，所以F浮= G蜡+G石即水g Sx+水gV=蜡g Sx +G石 - 得水g S（Lhx）=蜡g S（Lx） ，代入数据解得x=0.07m=7cm答：（1）小红同学站立时对地面的压强为1.47×104Pa（2）上楼过程中克服重力做功的功率为280W；（3）最后剩余的长度为7cm6、（2015荆门）如图是公厕里间歇式自动冲水箱的原理图，进水管口以Q1=200cm3/s的流量24h不间断地向底面积为1800cm2的长方体水箱注水，当水位上升至h2=45cm时，水箱中的水开始以Q2=2000cm3/s的平均流量从出水管口流出冲洗厕所，当水位下降至h1=5cm处时停止冲水（不计中水箱中水管的体积）求：（1）水位在h2时水箱底部受到水的压强。（2）冲洗一次厕所所用的时间。（3）为节约用水，在图示进水管A处安装一个由微电脑控制的电磁阀。当有人进入洗手间时，门内侧红外探头通过微电脑开启电磁阀，向水箱注水，当水位升至h2时，电磁阀自动关闭停止注水，同时开始冲洗厕所。假设电磁阀平均每天开启100次，则安装电磁阀后一天可节约多少千克水？【解析】（1）h2=45cm=0.45m，则水箱底部受到水的压强p=水gh2=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.45m=4500Pa；（2）当水位从h1上升至h2需要注入的水的体积：V=Sh=S（h2h1）=1800cm2×（45cm5cm）=72000cm3；冲洗一次厕所所用的时间：t=40s（3）安装电磁阀前，一天消耗水的体积：V1=Q1t=200cm3/s×24×3600s=1.728×107cm3=17.28m3安装电磁阀后，一天消耗水的体积（开启100次）：V2= 100V=100×72000cm3=7.2×106cm3=7.2 m3则节约的水V=V1V2=17.28m37.2m3=10.08m3安装电磁阀后，一天节约水的质量：m=V=1.0×103kg/m3×10.08m3=1.008×104kg答：（1）水位在h2时水箱底部受到水的压强为4500Pa（2）冲洗一次厕所所用的时间为40s（3）安装电磁阀后一天可节约1.008×104kg的水7、（2015孝感）如下图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图。已知井深12m，物体重G=6×103N，汽车重G车=3×104N，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了多少功？（2）滑轮组的机械效率为多少？（保留一位小数）（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？牵引力的功率为多少？【解析】（1）n=3，s=3h=3×12m=36m，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功：W=Fs=2.2×103N×36m=7.92×104J；（2）滑轮组的机械效率：=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%90.9%；（3）v物=v=×3m/s=1m/s，由v=s/t得，将物体由井底拉至井口需要的时间：t物=12s；（4）牵引力：F牵=F+f=F+0.1G车=2.2×103N+0.1×3×104N=5.2×103N，拉力做功功率：P= =F牵v汽=5.2×103N×3 m/s=1.56×104W答：（1）汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了7.92×104J的功；（2）滑轮组的机械效率为90.9%；（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12s；（4）汽车牵引力为5.2×103N，牵引力的功率为1.56×104W8、（2015咸宁）一个圆柱形容器放在水平桌面上，如图甲所示，容器中立放着一个均匀实心圆柱体M。现慢慢向容器中加水，加入的水对容器底的压强p水与所加水的质量m的关系如图丙所示，在整个过程中无水溢出，M的底面始终与容器中的水面平行。当加入的水等于3kg时，物体M刚好漂浮且露出水面的高度为4cm，如图乙所示（已知水=1.0×10kg/m3）。求：（1）圆柱体M刚好漂浮时容器中水的深度h；（2）圆柱体M的密度；（3）圆柱形容器的内底面积S。【解析】（1）当加入的水m水=3kg时，p水=0.6×103Pa，由p=gh可得，水的深度h= = =0.06m=6cm（2）由于物体M刚好漂浮且露出水面的高度为4cm，则物体M的高度H=h+h露=6cm+4cm=10cm；由漂浮条件可知：F浮=G，即：水V排g=物V物g，则水Sh浸g=物SHg，所以物= 水 = ×1×103 kg/m3=0.6×103 kg/m3；（3）由于加入的水等于7kg与3kg时压强分别为1.0×103Pa、0.6×103Pa，由p=得：S= = = =0.1m29、（2015随州）一根粗细均匀，长度为1m的木棒AB，将其浸没在水中，并使其可绕B端的水平轴自由转动为使A端不上浮且维持木棒AB始终水平静止在A端对其施加一个（方向待求的）力FA=25N，已知木棒重G=100N，木棒的密度和水的密度关系为：木=0.8水，水=1×103kg/m3求：（1）木棒所受浮力的大小； （2）力FA的力臂大小； （3）力FA的可能方向（推导后将相关角度标在图中）【解析】（1）木棒的质量m=10kg，已知木=0.8水=0.8×1×103kg/m3=0.8×103kg/m3，由=得：木棒的体积V=0.0125m3，由于木棒AB浸没在水中，则V排=V=0.0125m3，所以所受浮力F浮=水gV排=V=1×103kg/m3×10N/kg×0.0125m3=125N；（2）由于木棒AB浸没在水中，木棒受浮力和重力的作用，F浮G，则浮力与重力的合力为F=F浮G=125N100N=25N；作用点在重心，方向是：竖直向上；木棒AB始终水平静止，根据杠杆平衡条件得：FA×=F×L2，即FA×L1=F×AB，所以，L1=0.5m；（3）由于使A端不上浮且维持木棒AB始终水平静止，所以在杠杆A端施加阻碍木棒向上转动，则力的方向是向下，由于L1=0.5m；而AB=1m，所以力FA的可能方向是与AB成30°的角方向是向右下方如图：答：（1）木棒所受浮力的大小为125N；（2）力FA的力臂大小为0.5m；（3）力FA的可能方向是与AB成30°的角，方向是向右下方，如上图10、（2015黄冈）电动蛙式打夯机（图甲）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（图乙）。启动电动机，在旋转着的偏心块离心力作用下，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。右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）。 （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？【解析】（1）前进的距离s=vt=10m/min×10min=100m；（2）夯锤夯击时对土层的压强；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F=pS=4×104Pa×6×102=2.4×103N，（3）打夯机工作1min时的有用功W有用=（400+200）J/次×120次=7.2×104J，由P=可得，W总=W电=Pt=3000W×60s=1.8×105J，机械效率答：（1）10min前进了100m；（2）此次夯击时的平均冲击力为2.4×103N，（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40%11、（2015鄂州）为了模拟水中物体被打捞的情境，同学们课外作如下探究：如图，用滑轮组将重200N的物体从底面积为400cm2的圆柱形容器中提起，容器中水面由90cm降到70cm。已知每个滑轮重均为20N（不计绳重、水的阻力及滑轮与中心轴间的摩擦）。求：（1）所提起物体的密度； （2）物体完全出水后继续上升的过程中，滑轮组的机械效率。【解析】（1）物体的质量m=20kg=2×104g 物体的体积 V=Sh=400×(90-70)cm3=8000cm3 物体的密度 = =2.5g/cm3 =2.5×103 kg/m3 答：所提升物体的密度为2.5×103 kg/m3；滑轮组的机械效率为 90.9 .12、（2015怀化）如图甲所示，水平桌面上放置底面积为100 cm2、质量为500 g的圆筒，筒内装有20 cm深的某液体。弹簧测力计下悬挂底面积60 cm2、高为10cm的圆柱体，从液面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（可以忽略圆筒的厚度，过程中液体始终没有从筒中溢出），g取10N/kg，求：（1）圆柱体完全浸没时受到液体的浮力是多少？（2）筒内液体的密度是多少？（3）当圆柱体完全浸没时，圆筒对桌面的压强是多少？【解析】（1）由图象知，当h=0时，此时测力计的示数等于圆柱体的重力，所以G=18N；当h10cm时，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F浮=GF=18N13.2N=4.8N；（2）物体排开液体的体积V排=V物=60×10×106m3=6×104m3由F浮=液gV排得：液=0.8×103kg/m3（3）液体的质量m液=液V液=0.8×103kg/m3×100×20×106m3=1.6kg将圆柱体、圆筒、液体看做一个整体，则其对地面的压力：F=（m液+m筒）g+G物F拉=（1.6kg+0.5kg）×10N/kg+18N13.2N=25.8N圆筒对桌面的压强：p= =2.58×103Pa13、（2015仙桃）如图所示，不计外壁厚度且足够高的柱形容器置于水平桌面上，容器的底面积为150cm2现将一边长为0.1m、质地均匀的正方体物块放在容器底部，当缓慢持续地向容器中注入400cm3的水时，物块对容器底部的压力恰好为零。求：（1）水对容器底部的压强是多少？（2）物块受到水的浮力是多少？（3）再次向容器中缓慢注水，当容器中水的深度达到12cm时停止注水，第二次注入水的质量是多少？【解析】（1）正方体物块的底面积为S1=10cm×10cm=100 cm2容器中水的深度是h=8cm水对容器底部的压强是p=水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=8×102Pa；（2）物块排开水的体积V排=S1 h=100cm2×8cm=800cm3物块受到水的浮力F浮=水V排g=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×104m3=8N （3）再次注入水的体积V水=S容（h1h）=150cm2×（12cm8cm）=600cm3再次注入水的质量m=水V水=1.0×103kg/m3×600×106m3=0.6 kg答：（1）水对容器底部的压强是=8×102Pa；（2）物块受到水的浮力是8N；（3）再次向容器中缓慢注水，当容器中水的深度达到12cm时停止注水，第二次注入水的质量是0.6kg14、（2015包头）有一质量m=0.1kg，容积V1×10-3m3，横截面积S2.5×10-3m2的圆筒形薄壁容器B（壁厚忽略不计），现注入体积为V的某种液体A后，将其封闭放入水中，且保持竖直漂浮状态，如图9甲所示，此时水对容器底部的压强p2.8×103Pa，（容器B内空气质量不计，g取10N/kg）求： 液体A的密度； 若要使容器B恰好竖直悬浮在水中（如图9乙所示）注入液体A的体积是多少？【解析】（1）F浮F向上P向上S2.8×103pa×2.5×10-3m27N整体漂浮 G总=F浮=7Nm总= 液体的质量 m液m总m容0.7kg0.1kg0.6kg 液体密度 A=1.8×103kg/m3（2）F浮 =水gV排=1×103 kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N整体悬浮 G总=F浮=10Nm总= 此时液体的质量 m液m总m容1kg0.1kg0.9kg V液= m液/液=0.9kg÷1.8×103 kg/m3=5×10-4m3故答案为 （1）1.8×103kg/m3 （2）5×104m315、（2015宁夏）在青铜峡市“中华黄河坛”文化长廊中，有一尊高大的人物雕像栩栩如生，如图14所示。这引起了小华的兴趣，他想测算雕像的质量以及它对莲花底座的压强有多大。为此，小华从黄河坛文化馆获取了以下的资料：一枚用同样材质的做成的按比例缩小的雕像样品；雕像的实际高度H；从数学知识角度获知，雕像与样品的体积比等于它们高度比的立方。在此基础上，小华又找到了天平、刻度尺、一个能够放入雕像样品的大号量筒、细线、清水等器材进行测算。（1）要测算雕像的质量M，你认为小华至少需要进行哪些操作测量，并用字母表示这些测量的物理量； （2）请你用已知量、测得量，推导出测算雕像质量M的表达式。 （3）若莲花底座的受力面积为S，请你写出雕像对莲花底座压强的表达式。 p=  （用已知量、测得量表示）【解析】（1）样品的密度等于雕像的密度，根据m=V可知，相同时，质量与体积成正比；即，而根据题意可知雕像与样品的体积比等于它们高度比的立方，= ，H是已知的。故要测雕像质量的操作是：用天平测出雕像样品的质量m；用刻度尺测出样品的高度h；（2）设样品的体积为V0，由题知，雕像与样品的体积比等于它们高度比的立方，已知雕像的高度H，已经测出雕像样品的高度h，则有：=，所以雕像体积：V雕像=×V0雕像质量：M=V雕像=××V0=（3）莲花底座的受力面积为S，雕像对莲花底座压强：p=答：（1）测雕像质量的操作：用天平测出雕像样品的质量m；用刻度尺测出样品的高度h；（2）雕像质量的表达式M=；（3）16、（2015青海）如图24所示，小明用滑轮组将重为500N的物体在l0s内匀速提升了1.5m。每个滑轮的重相等，均为20N，不计绳重及摩擦。求：（1）小明受到地面的摩擦力。（2）小明做功的功率。（3）滑轮组的机械效率。【解析】（1）以下面动滑轮为研究对象，以上面动滑轮为研究对象，受向下的重力、向下的绳子拉力F1和向上的2段绳子拉力2F2 。匀速提升物体， ，即20N+260N=2F2.解得F2=140N.小明受向左的绳子拉力F2和地面的摩擦力f而处于静止状态，f=F2=140N .（2）物体提升高度为h，则上面的动滑轮提升的高度为2h 。以上面动滑轮为研究对象，则绳子自由端移动的距离s=2×2h=4×1.5m=6m。小明做功的功率（3）滑轮组的机械效率答：（1）小明受到地面的摩擦力为140N；（2）小明做功的功率为84W；（3）滑轮组的机械效率为89.29% 。17、（2015乌鲁木齐）如图，将含有一空心铝球的冰块投入平底水槽中，冰块内空心铝球的体积V铝=10cm3，当冰块（含空心铝球）悬浮时，排开水的体积V排=45cm3冰全部熔化后，浸没在水中的空心铝球沉入水底，已知冰的密度冰=0.9×103kg/m3，求：（1）冰块（含空心铝球）在水中悬浮时的重力；（2）空心铝球最终对水槽底部的压力大小【解析】（1）冰块（含空心铝球）完全浸没时受到的浮力：F浮=水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×45×106m3=0.45N；由于冰块（含空心铝球）处于悬浮，则冰块（含空心铝球）重力G=F浮=0.45N；（2）冰的体积V=V排V铝=45cm310cm3=35cm3=35×106m3，由=和G=mg得冰的重力：G=mg=冰Vg=0.9×103kg/m3×10N/kg×35×106m3=0.315N；空心铝球的重力：G球=GG冰=0.45N0.315N=0.135N；由于空心铝球沉在底部，则受到的浮力：F浮=水gV排=水gV铝=1.0×103kg/m3×10N/kg×10×106m3=0.1N；对水槽底部的压力：F=GF浮=0.135N0.1N=0.035N答：（1）冰块（含空心铝球）在水中悬浮时的重力为0.45N；（2）空心铝球最终对水槽底部的压力大小为0.035N专心-专注-专业