中考物理力学压轴题训练

中考物理力学压轴题专题训练（附答案）1、图甲为加油站加油系统示意图，油罐容积为30m3，为了降低油品损耗，保证油罐运行安全，在油罐顶部安装有调节油罐内外压力平衡的呼吸阀。其中吸气阀（图乙）管口面积为2×10m2，重力不计的吸气阀盖在0.6N的恒力作用下堵住吸气管口。加油时，加油机内油泵自动启动，加油枪流量控制为Q=5×10m3/s。(ρ油取0.8×103kg/m3外界大气压取105Pa)（1）某次加油时，加油枪口高出油罐油面3m，所加油的体积为2.5×10m3，则加油系统克服油的重力做了多少功？（不考虑油面的变化）（2）若加油枪口横截面积为4×

油罐内气体体积（m3）……19.96

19.98

20

20.02

20.04……

油罐内气体压强（Pa）……99900

99800

99700

99600

99500……

(1)600J(2)1.25m/s(3)80s【解析】解：（1）所加油的重力G=ρ油Vg=0.8×103kg/m3×2.5×10-2m3×10N/kg=200N，加油系统克服油的重力做的功为：W=Gh=200N×3m=600J。（2）由于流量是单位时间内流出油枪的体积，即Q==Sv；故油在油枪口处流速为：v===1.25m/s。（3）当吸气阀刚好打开时，对于阀盖进行受力分析，有F外=F内+F0

p外S2=p内S2+F0则

105Pa×2×10-3m2=p内×2×10-3m2+0.6N

则p内=99700Pa；根据表中数据可知，当吸气阀刚好打开时，油罐中气体的体积为20m3。则此时油罐中油的体积为V1=30m3－20m3=10m3；故要加油的体积为：V2=10.04m3－10m3=0.04m3则要加油的时间：t=。（1）欲求加油系统克服油的重力做了多少功，应该由油的体积求出油的质量，得出油的重力，再根据其被提升的高度求出功的大小；（2）欲球油枪口处流速的大小，由于已知流量的大小，再根据流量的定义，用它除枪口的横截面积即可得出流速的大小；（3）吸气阀打开时就是阀盖受到的罐内外的压力差等于0.6N时的状态，故我们可先由此求出罐内的压强，然后再由罐内气体的体积与罐内压强的的对照表得到罐内气体的多少，再求出应该所加油的多少，再根据流量关系求出加油的时间来。【考点】二力平衡，功及流量的知识。2、如图甲所示，放在水平地面上的物体A受到水平向右的力F的作用，力F的大小以及物体A的运动速度大小V随时间t的变化情况如图乙所示。(1)当t=7s时，物体A受到的摩擦力f的大小为N，方向为。(2)根据图乙有关信息，请用公式P=Fv，求F=10N时该力的功率。(3)如图丙所示，在A的两侧分别挂上柱状重物B、C，且C的一部分浸人水中。已知GB=20N，Gc=50N，C的横截面积为30cm2，长度足够，水够深。则当物体A不受摩擦力作用时，C的下底面受到的水的压强是多少?若物体A移动就会触发报警装置(图中未画出)，当物体A不移动时，最高水位与最低水位的差是多少?(g取10N／kg)(1)10；水平向左；

(2)拉力的功率为0W或50W。

(3)当物体A不受摩擦力作用时，C的下底面受到的水的压强是1×104Pa，当物体A不移动时，最高水位与最低水位的差是0.8m

分析：（1）当t=7s时，物体A受到的力是12N，物体在加速运动，故由此判断不出物体所受摩擦力的大小，但知道此时物体受到的摩擦力是滑动摩擦力，又由于当时间大于8s时，物体在力10N的情况下物体做匀速直线运动，故可知物体的摩擦力也是10N，滑动摩擦力只与压力和接触面的粗糙程度有关，故当t=7s时，物体A受到的摩擦力也是10N，方向与物体的运动方向相反，故水平向左；

（2）由于当拉力F=10N时，拉力与滑动摩擦力相等，故物体可能处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态，故功率就可能有两个，速度的大小分别为0和5m/s；

（3）当物体A不受摩擦力时，A受到左右两侧的拉力是相等的，由B、C的重力即可计算C受到的浮力，然后通过浮力就是下底面的压力，再除C的底面积得压强，也可以由浮力求排开液体的体积，再由面积得浸入水中的深度，最后再由液体压强公式计算得出压强来，这样麻烦些；

当物体A受到摩擦力时，由图乙可知，物体A的最大静摩擦力是12N，要保证物体A不移动，最大静摩擦力的方向或向左或向右，故物体C受到的浮力差值为12N×2=24N；由此可计算排开水体积的变化，进而得出液面高低的变化量，这就是最高水位与最低水位的差。

(1)10；水平向左；

(2)解：当F＝10N时，物体处于静止状态或以5m/s的速度做匀速直线运动

①物体静止时，P=Fv=10N×0m/s=0W；

②当物体以5m/s的速度匀速运动时，P=Fv=10N×5m/s=50W；

答：拉力的功率为0W或50W。

（3）解：由题意可知，当物体不受摩擦力作用时，物体C受到的浮力

F浮＝GA－GB＝50N－20N=30N；

根据浮力产生的原因可知：F浮＝pS；故p===1×104Pa；

由题意可知，物体A静止时，物体C所受浮力的最大变化量⊿F浮＝2×12N＝24N；

⊿h====0.8m；

答：当物体A不受摩擦力作用时，C的下底面受到的水的压强是1×104Pa，当物体A不移动时，最高水位与最低水位的差是0.8m3、最近，中央电视台科教频道播出了在我市拍摄的“汽车落水后如何水下逃生”的纪录片。纪录片中，实验人员开着小车从高处落入滚滚的岷江，并在门窗紧闭的车中，尝试用不同的方法砸碎车窗玻璃逃生，惊心动魄。为了确保实验人员的安全，摄制组精心设计了紧急救援装置，用于当实验人员无法从车中逃生时迅速吊起汽车。现某课外活动小组，照此设计了如图所示的简单机械，模拟紧急救援落水汽车。实验中用实心圆柱体A代替小车，已知A的体积为0.12m3，质量为210kg。（g取10N/kg，设整个过程A均为匀速运动状态，忽略钢缆绳重及滑轮摩擦，不考虑风浪、水流等因素的影响。）（1）求A完全浸没在水中时受到的浮力是多大？（ρ水=1.0×103kg/m（2）若A完全浸没在水中时，滑轮组的机械效率为60％。那么A完全打捞出水面后，岸上钢绳的拉力F为多大？（3）若A完全打捞出水面后，以0.5m/s的速度被匀速提升，求岸上钢绳拉力F的功率。（4）从A上表面刚出水面到A完全离开水面的过程中，滑轮组机械效率如何变化？请简述理由。1）1200N

（2）540N

（3）1350W

（4）4.05W【解析】（1）A完全浸没在水中时排开液体的体积就是A的体积，根据阿基米德原理，（2）A完全浸没在水中，提升A匀速上升高度h，则做的有用功，总功为，物体A的重力机械效率带入计算出水后滑轮组有5段绳子，假设拉力等于F，则根据滑轮组省力原则(3)A以0.5m/s的速度被匀速提升,根据滑轮组省力费距离，绳子自由端移动的速度，拉力F做功的功率（4）从A上表面刚出水面到A完全离开水面的过程中，浮力逐渐减小，上升相同的高度，有用功随浮力减小而变大。额外功不变，所以效率变大。

FFA4、2012年6月，我国自主设计的载人潜水器“蛟龙号”，实验下潜7000m达到一个新的深度．试验经历了以下主要过程：母船用新型的吊装设备将潜水器投放到海中；潜水器缓慢竖直下潜和上升；吊装设备将潜水器吊上母船．如图是母船的吊装设备的示意图，图中虚线框中是滑轮组（未画出），电动机拉放滑轮组绳子自由端，挂钩挂着潜水器．吊装设备缓慢地将潜水器投放到海中，然后，潜水器下潜用时t1=6h，到达7000m出停留t2=0.5h，上升用时t3=3.5h．潜水器上升到海面后，挂钩挂着潜水器离开水面后，缓慢匀速竖直上升高度h=6m，在这个过程中电动机拉滑轮组绳子自由端的拉力F1=5.5×104N，滑轮组的机械效率η=80%．已知潜水器总质量（含潜水员）m=2.2×104kg，体积V=20m3，水的密度ρ1=1.0×103kg/m3，海水的密度ρ2=1.03×103kg/m3，g取10N/kg．不计绳和挂钩的质量，不考虑空气阻力，不考虑潜水器离开海面后海水对潜水器质量的影响．求：（1）吊装设备将潜水器投放至刚被海水浸没时，挂钩的拉力是多大？（2）潜水器从开始下潜到返回海面的整个过程中，平均速度是多少米/秒？（3）滑轮组中，与动滑轮相连的绳子是多少段？（1）

（2）

（3）n="5"

（1）潜水器刚被海水浸没时，潜水器受到水的浮力和自身重力以及挂钩的拉力。浮力向上，拉力向上，重力向下，根据二力平衡，拉力加浮力等于重力

潜水器总重

所以挂钩拉力等于

（2）潜水器下潜时间t1=6h，t2=0.5h，上升用时t3=3.5h，总时间是

下潜深度7000m，上升也是7000m，总路程是14000m所以

（3）离开水面上升过程，已经没有浮力，上升h=6m，有用功

假设有N段绳子，则有绳自由端上升Nh高度，总功

机械效率

解得N=55、如图所示，某桥梁工程部门在一次工程作业中，利用汽车将重为G，高为h0的柱形实心铁块，从水深为h1的河底竖直打捞上来．汽车速度为υ，且保持恒定．水的密度为ρ0，铁的密度为ρ1．不计滑轮的摩擦和绳重，不考虑水的阻力和物体排开水的体积对水面高度的影响．请完成下列有关分析和计算．（1）铁块上升过程中所受浮力的最大值；（2）推导出自铁块上表面与水面相平升至整体刚露出水面的过程中，绳子的拉力随时间变化的关系式（从铁块上表面与水面相平时开始计时）（3）在图中，定性画出铁块自河底升至滑轮处的过程中，绳子拉力的功率P随铁块上升高度h变化关系的图象．（1）（2）

（3）

（1）由题意可知，铁块在未打捞出水面前，铁块受到浮力最大

（2）

（2）

6、如图是一个上肢力量健身器示意图．D是动滑轮；配重A的底面积为5×10﹣2m2，放在水平地面上对地面的压强P0为2.4×104Pa．杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动，OE：OH=2：5．此人受到的重力为600N，他通过细绳在H点施加竖直向下的拉力T1时，杠杆在水平位置平衡，他对地面的压力为F1，配重A对地面的压力为FA1，配重A受到的拉力为TA1．配重A对地面的压强P1为6×103Pa；他在H点施加竖直向下的拉力T2时，杠杆仍在水平位置平衡，他对地面的压力为F2，配重A对地面的压力为FA2，配重A受到的拉力为TA2，配重A对地面的压强P2为4×103Pa．已知F1：F2=20：19，杠杆EH和细绳的质量均忽略不计．求：

（1）配重A受到的重力GA．

（2）拉力TA1和TA2．

（3）动滑轮D受到的重力GD．（1）GA=1000N，（2）T1＝140N

（3）100N

解：（1）以物体A为研究对象，受力分析如图1甲、乙所示。

GA=P0S

=2×104

Pa×5×10-2m2=1000N

N1

=p1S

=8×103

Pa×5×10-2m2=400N

N2

=p2S

=6×103

Pa×5×10-2

m2="300"N

∵物体A始终处于静止状态

∴FA1=GA-N1=1000N-400N=600N

FA2=GA-N2="1000N-300N=700N"

（2）以人为研究对象，受力分析如图2甲、乙所示。

∵

T

¢1与T

1、F

¢1与F1、T

¢2与T2、F

¢2与F2

均为相互作用力，且人始终处于静止状态

∴

G人=F

¢1＋