2020年广西中考物理复习课件专题十八 力学计算题.pptx

1、1.(2016广西南宁,28,6分)2016年6月28日,备受关注的南宁地铁1号线东段将进入试运行阶段。若南湖站到 金湖广场站的路程为380 m,地铁1号专用列车从南湖站到金湖广场站的运行时间约为40 s,列车的牵引力约 为2104 N。求这段路程中: (1)列车行驶的平均速度; (2)列车牵引力所做的功。,答案 (1)9.5 m/s (2)7.6106 J,解析 (1)列车行驶的平均速度为v= = =9.5 m/s (2)列车牵引力做的功为W=Fs=2104 N380 m=7.6106 J,方法指导 熟悉力学中的基本公式。答题过程中要写原始公式,代入数据时要写单位。,2.(2018广西贵港,

2、28,9分)如图所示,一正方体物块边长为10 cm,漂浮于足够高的底面积为S0的盛有足量水的 圆柱形容器中,有1/5体积露出水面。水的密度为1.0103 kg/m3,g取10 N/kg。求: (1)该物块受到的浮力; (2)该物块的密度; (3)若未投入物块时,水对容器底部的压力为F0,试求出物块漂浮时,水对容器底部的压力F1和物块浸没时水 对容器底部的压强p2; (4)若物块漂浮时与未投入物块时比较,水对容器底部的压强变化了200 Pa,物块浸没时与物块漂浮时水对 容器底部的压力之比为3029,则未投入物块时容器中水的深度是多少?,答案 (1)8 N (2)0.8103 kg/m3 (3)F

3、0+8 N (4)0.125 m,解析 (1)V物=(10 cm)3=110-3 m3,V排= V物= 10-3 m3 F浮=G排=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg 10-3 m3=8 N (2)物块漂浮,F浮=G物=8 N 由G=mg得m物= = =0.8 kg 物= = =0.8103 kg/m3 (3)物块漂浮时液面上升高度为h1= 水对容器底部增加的压强 p1=水gh1= 此时水对容器底部的压力F1=p1S0= S0=F0+水gV排=F0+F浮=F0+8 N,物块浸没时液面上升高度为h2= 水对容器底部的压强p2= + = (4)p1= = =200 Pa则S0=410

4、-2 m2 物块浸没时水对容器底部的压力F2=p2S0=F0+10 N 则 = = ,解得F0=50 N 对圆柱形容器,F0=G水=50 N,m水= = =5 kg V水= = =510-3 m3 h水= = =1.2510-1 m=0.125 m,3.(2018四川南充,26,8分)如图是工人将重160 N的物体匀速放下的过程,已知物体下降的距离为3 m,用时3 s, 工人的拉力为50 N,工人质量为50 kg。(物体未浸入水中,且不计绳重及摩擦) (1)求工人放绳的速度。 (2)求滑轮组的效率1。 (3)如果物体完全浸入水中后滑轮的机械效率为2,已知12=43(物体在水中仍匀速下降,动滑轮

5、不会浸 入水中且不计绳重及摩擦,g=10 N/kg)。求当物体完全浸入水中后,工人对地面的压力。,解析 (1)物体下降速度为v= = =1 m/s 工人放绳的速度为v绳=4v物=41 m/s=4 m/s (2)放绳长度s=4h=43 m=12 m 有用功W有用=Gh=160 N3 m=480 J 总功W总=Fs=50 N12 m=600 J 滑轮组的机械效率1= 100%= 100%=80%; (3)物体未浸入水中时 由F= (G动+G)可得,动滑轮重力G动=4F-G=450 N-160 N=40 N 已知12=43 则物体完全浸入水中后滑轮组的机械效率为2= 1= 80%=60%,答案 (1

6、)4 m/s (2)80% (3)525 N,解得F=60 N; 物体完全浸入水中后,对动滑轮受力分析,可得4F绳=F+G动 则人对绳子的拉力F拉=F绳= (F+G动)= (60 N+40 N)=25 N 因为物体间力的作用是相互的,所以绳子对人的拉力F拉也为25 N; 人的重力为G人=m人g=50 kg10 N/kg=500 N 对人进行受力分析可知,人受到竖直向上的支持力F支=G人+F拉=500 N+25 N=525 N 因为物体间力的作用是相互的,则人对地面的压力为525 N。,物体完全浸入水中后,滑轮组的机械效率2= = = =60%,4.(2019广西北部湾模拟,30)如图甲所示,某

7、工程队在一次施工作业中,沿竖直方向将一底面积是40 m2的物 体A从河底部匀速拉出,图乙是拉着物体A的绳子所受拉力F随A高度变化的图像。若绳与轮、轮与轴间摩 擦、空气阻力不计,动滑轮重1 000 N,水的密度为1103 kg/m3,g=10 N/kg,求:,(1)A的质量; (2)物体A浸没在水中时,受到的浮力; (3)A离开水面后绳子自由端的拉力F1; (4)河的底部受到水的压强。(物体出水前后河的水位变化忽略不计),答案 见解析,解析 (1)由图乙可知,物体A在空气中时,绳子对A的拉力F=8105 N 物体A的重力:G=F=8105 N 物体A的质量m= = =8104 kg (2)由图乙

8、可知,浸没时A受到的浮力: F浮=G-F=8105 N-4105 N=4105 N (3)由图甲知,n=3 A离开水面后,绳子自由端的拉力F1= (G+G动)= (8105 N+1 000 N)=2.67105 N (4)由图乙可知,河的深度为11 m 河底受到的水的压强为p=gh=1103 kg/m310 N/kg11 m=1.1105 Pa,5.(2018四川绵阳,36,12分)如图所示,长L1=1 m的薄壁正方体容器A放置在水平地面上,顶部有小孔C与空气 相通,长L2=0.2 m的正方体木块B静止在容器A底面。通过细管D缓慢向容器A内注水,直到注满容器A,木块B 上浮过程中上下表面始终水

9、平,木块B与容器A底面和顶部都不会紧密接触。已知水的密度水=1.0103 kg/ m3,木块的密度木=0.5103 kg/m3,g取10 N/kg。求: (1)注水前,木块B对容器A底面的压强。 (2)木块B对容器A底面压力刚为0时,容器A内水的深度。 (3)水注满容器后,容器A顶部对木块B的压力大小。 (4)整个过程,浮力对木块所做的功。,答案 (1)1 000 Pa (2)0.1 m (3)40 N (4)32 J,解析 (1)木块的质量为:m=木V=0.5103 kg/m3(0.2 m)3=4 kg; 木块B对容器A底面的压强为:p= = = = =1 000 Pa; (2)木块B对容器

10、A底面压力刚好为0时,木块恰好处于漂浮状态,此时受到的浮力为:F浮=G=mg=4 kg10 N/kg =40 N;根据阿基米德原理可知,木块排开水的体积为:V排= = =410-3 m3,则木块浸 入水中的深度即水的深度为:h= = =0.1 m; (3)水注满容器后,木块全部浸入水中,木块受到竖直向下的重力、竖直向下的压力和竖直向上的浮力的共 同作用;由阿基米德原理可知,此时木块受到的浮力为:F浮=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg(0.2 m)3=80 N;木 块处于静止状态,受力平衡,则容器A顶部对木块B的压力大小为:F=F浮-G=80 N-40 N=40 N; (4)整个

11、过程中,木块上升的高度为:s=L1-L2=1 m-0.2 m=0.8 m,则浮力所做的功为W=F浮s=40 N0.8 m=32 J。,思路分析 (1)根据木块的密度和体积,求出木块的质量;根据公式p= 求出木块B对容器A底面的压强;(2)木块 B对容器A底面压力刚好为0时,木块恰好处于漂浮状态,根据浮力求出木块排开水的体积,从而求出水的深度; (3)水注满容器后,木块全部浸入水中,对木块受力分析,求出压力大小;(4)根据W=Fs求出浮力所做的功。,解题关键 本题考查压强、浮力、功的计算,准确理解阿基米德原理是解题的关键。e,6.(2016内蒙古包头,13,9分)如图所示,A为直立固定的柱形水管

12、,底部活塞B与水管内壁接触良好且无摩擦, 在水管中装适量的水,水不会流出。活塞通过竖直硬杆与轻质杠杆OCD的C点相连,O为杠杆的固定转轴,滑 轮组(非金属材料)绳子的自由端与杠杆的D端相连,滑轮组下端挂着一个磁体E,E的正下方水平面上也放着 一个同样的磁体F(极性已标出)。当水管中水深为40 cm时,杠杆恰好在水平位置平衡。已知OCCD=1 2,活塞B与水的接触面积为30 cm2,活塞与硬杆总重为3 N,每个磁体重为11 N,不计动滑轮、绳重及摩擦。(g =10 N/kg,水=1.0103 kg/m3)求:,(1)水管中水对活塞B的压强。 (2)绳子自由端对杠杆D端的拉力。 (3)磁体F对水平

13、面的压力。,答案 (1)4103 Pa (2)5 N (3)12 N,解析 (1)水管中水对活塞B的压强: pB=水gh=1.0103 kg/m310 N/kg4010-2 m=4103 Pa; (2)由p= 可得,水对活塞的压力即水的重力: G水=FB=pBSB=4103 Pa3010-4 m2=12 N, 杠杆C受到的压力: FC=G水+G活塞=12 N+3 N=15 N, 由杠杆的平衡条件可得: FCOC=FDOD, 则绳子自由端对杠杆D端的拉力: FD= FC= FC= 15 N=5 N; (3)因为力的作用是相互的,所以,杠杆D端对滑轮组绳子的自由端的拉力也为5 N, 由同名磁极相互

14、排斥,可设磁极间的作用力为F斥,把动滑轮和磁体E看作整体,受到竖直向上两股绳子的拉力和磁极间的斥力、竖直向下磁体E的重力, 由力的平衡条件可得:2FD+F斥=GE, 则F斥=GE-2FD=11 N-25 N=1 N, 磁体F对水平面的压力: F压=GF+F斥=11 N+1 N=12 N。,7.(2018四川遂宁,21,7分)质量为60 kg的工人站在水平地面上,用如图装置匀速打捞浸没在长方形水池中的 物体,水池底面积为15 m2,物体重2 000 N、体积为0.1 m3,物体未露出水面前,此装置机械效率为80%。(不考 虑水对物体的阻力、绳重及摩擦)g取10 N/kg,水=1.0103 kg/

15、m3。求: (1)物体浸没在水中受到的浮力; (2)动滑轮的重力; (3)若工人双脚与地面的接触面积为500 cm2,当他对地面的压强为2103 Pa时,池底受到水的压强的变化量。 答案 (1)1 000 N (2)250 N (3)50 Pa,解析 (1)物体浸没在水中受到的浮力: F浮=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg0.1 m3=1 000 N; (2)不考虑水对物体的阻力、绳重及摩擦, 装置机械效率;= = = = , = 100%= 100%=80%, 解得:G轮=250 N; (3)由图可知,n=4, 工人的重力,G=mg=60 kg10 N/kg=600 N, 工

16、人对地面的压力: F压=pS人=2103 Pa50010-4 m2=100 N, F支=F压, 此时绳子对人的拉力:,F拉=G-F压=600 N-100 N=500 N, 此时物体在长方形水池中受到的浮力: F拉= (G-F浮+G轮),F浮=G+G轮-nF拉=2 000 N+250 N-4500 N=250 N, 由F浮=水gV排可得,V排= = =0.025 m3, 排开水的变化量: V排=V排-V排=0.1 m3-0.025 m3=0.075 m3; 水深度的变化量: h= = =0.005 m, 池底受到水的压强的变化量: p=水gh=1.0103 kg/m310 N/kg0.005 m

17、=50 Pa,8.(2019内蒙古包头,13,9分)圆柱形容器置于水平地面(容器重忽略不计),容器的底面积为0.2 m2,内盛30 cm 深的水。现将一个底面积400 cm2、体积4 000 cm3的均匀实心圆柱体放入其中,如图甲所示,物体漂浮在水 面,其浸入水中的深度为5 cm;当再给物体施加一个竖直向下大小不变的压力F以后,物体最终恰好浸没于 水中静止,如图乙所示。(水=1.0103 kg/m3,g取10 N/kg)则: (1)物体受到的重力是多少? (2)物体浸没水中静止时容器对地面的压强是多少?,(3)从物体漂浮水面到浸没水中静止过程中压力F做了多少功?,答案 (1)20 N (2)3

18、 200 Pa (3)0.8 J,解析 (1)F浮=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg0.04 m20.05 m=20 N 因为漂浮 则G物=F浮=20 N(2分) (2)物体浸没 F浮=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg410-3 m3=40 N F=F浮-G物=40 N-20 N=20 N(1分) G水=水gV水=1.0103 kg/m310 N/kg0.2 m20.3 m=600 N (1分) 压力F=G水+G物+F=600 N+20 N+20 N=640 N(1分) p= = =3 200 Pa(1分) (3)水面上升高度h升= = =0.01 m(1分)

19、h露=h物-h浸= -h浸= -0.05 m=0.05 m,物体下降高度h降=h露-h升=0.05 m-0.01 m=0.04 m(1分) W=Fh降=20 N0.04 m=0.8 J(1分),思路分析 (1)物体漂浮,G=F浮=水gV排。(2)对物体进行受力分析可得,给物体施加的向下的压力F等于浸没 时的浮力与重力之差;物体浸没时容器对地面的压力F压=F支=G水+G物+F,再根据公式p=F/S计算压强。(3)计 算出物体由漂浮到浸没液面上升的高度h升,以及物体漂浮时露出液面的高度h露,则物体在压力F的作用下下 降的高度为h露- h升,利用W=Fh计算压力做功。,9.(2019黑龙江齐齐哈尔,

20、29,8分)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18 m3,重物在空中匀速 竖直上升了3 m,所用时间为30 s。已知动滑轮总重为2104 N,不计钢丝绳重及摩擦。(海水=1.0103 kg/m3,g 取10 N/kg) (1)求该重物的重力是多少? (2)求钢丝绳拉力F做功的功率是多少? (3)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)1.8105 N (2)2104 W (3)90%,解析 (1)方法1: 起重船增大的浮力 F浮=海水gV排=1.0103 kg/m31

21、0 N/kg18 m3=1.8105 N (1分) 重物的重力 G=F浮=1.8105 N(1分) 方法2: G=F浮=G排=m排g=海水V排g=1.0103 kg/m318 m310 N/kg=1.8105 N(2分) (2)重物在空中匀速上升过程中钢丝绳的拉力 F= (G+G动)= (1.8105 N+2104 N)=5104 N(1分) 方法1: 拉力所做的功 W总=Fs=5104 N43 m=6105 J(1分),拉力做功的功率 P= = =2104 W(1分) 方法2: 重物上升的速度 v物= = =0.1 m/s(1分) 钢丝绳拉力做功的功率 P=Fv=5104 N40.1 m/s

22、=2104 W(1分) (3)方法1: W有=Gh=1.8105 N3 m=5.4105 J(1分) = = 100%=90% (2分) 方法2:,= = = = 100%=90% (3分),10.(2017广西柳州,28,10分)横截面积均为S=1 cm2的物体A与塑料B黏合成一个黏合体,全长为l=50 cm,黏合 体放入水中时漂浮在水面,浸入水中的长度为 l,如图所示。现将浮出水面部分切掉,以后每浮出水面一部 分,稳定后就把它切掉。已知水=1.0103 kg/m3,B=0.4103 kg/m3,g取10 N/kg。求: (1)黏合体未被切前,A底面受到水的压强; (2)黏合体未被切前的总质

23、量; (3)第一次切掉后,稳定时浸入水中的长度; (4)第四次切掉后,稳定时浮出水面部分的长度。,答案 (1)4103 (2)40 g (3)36 cm (4)0.256 cm,解析 (1)黏合体未被切前,浸入水中的长度h= l= 50 cm=40 cm=0.4 m, 则A底面受到水的压强p=水gh=1.0103 kg/m310 N/kg0.4 m=4103 Pa; (2)黏合体未被切前,排开水的体积V排=Sh=1 cm240 cm=40 cm3=410-5 m3, 由于粉合体处于漂浮状态,根据漂浮条件可知: G=F浮=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg410-5 m3=0.4

24、N; 所以m= = =0.04 kg=40 g; (3)由图可知:黏合体未被切前,塑料B露出水面的体积V露=S(l-h)=1 cm2(50 cm-40 cm)=10 cm3=110-5 m3, 第一次切掉后黏合体减小的重力G1= =BgV露=0.4103 kg/m310 N/kg110-5 m3=0.04 N; 第一次切掉后剩余的黏合体的重力G1=G-G1=0.4 N-0.04 N=0.36 N, 由于切掉后剩余的黏合体仍处于漂浮状态,根据漂浮条件可知: =G1=0.36 N, 由F浮=水gV排得知:,V排1= = =3.610-5 m3=36 cm3; 稳定时浸入水中的长度h1= = =36

25、 cm; (4)第一次切掉后塑料B露出水面的体积V露1=S(h-h1)=1 cm2(40 cm-36 cm)=4 cm3=410-6 m3; 黏合体减小的重力G2=G露1=BgV露1=0.4103 kg/m310 N/kg410-6 m3=0.016 N; 第二次切掉后剩余的黏合体的重力G2=G1-G2=0.36 N-0.016 N=0.344 N, 由于切掉后剩余的黏合体仍处于漂浮状态,根据漂浮条件可知: F浮2=G2=0.344 N, 由F浮=水gV排得知: V排2= = =3.4410-5 m3=34.4 cm3; 稳定时浸入水中的长度h2= = =34.4 cm; 第二次切掉后塑料B露

26、出水面的体积V露2=S(h1-h2)=1 cm2(36 cm-34.4 cm)=1.6 cm3=1.610-6 m3;,黏合体减小的重力G3=G露2=BgV露2=0.4103 kg/m310 N/kg1.610-6 m3=0.006 4 N; 第三次切掉后剩余的黏合体的重力G3=G2-G3=0.344 N-0.006 4 N=0.337 6 N, 由于切掉后剩余的黏合体仍处于漂浮状态,根据漂浮条件可知: F浮3=G3=0.337 6 N, 由F浮=水gV排得知: V排3= = =3.37610-5 m3=33.76 cm3; 稳定时浸入水中的长度h3= = =33.76 cm; 第三次切掉后塑

27、料B露出水面的体积V露3=S(h2-h3)=1 cm2(34.4 cm-33.76 cm)=0.64 cm3=6.410-7 m3; 黏合体减小的重力G4=G露3=BgV露3=0.4103 kg/m310 N/kg6.410-7 m3=0.002 56 N; 第四次切掉后剩余的黏合体的重力G4=G3-G4=0.337 6 N-0.002 56 N=0.335 04 N, 由于切掉后剩余的黏合体仍处于漂浮状态,根据漂浮条件可知: F浮4=G4=0.335 04 N,由F浮=水gV排得知: V排4= = =3.350 410-5 m3=33.504 cm3; 稳定时浸入水中的长度h4= = =33.504 cm; 所以浮出的长度为:L露4=h3-h4=33.76 cm-33.504 cm=0.256 cm。,