专题04 机械运动—备战2022年中考最新物理压轴题难题解析

专题04 机械（解析版） —最新中考物理压轴题难题解析 1.2021年河北省中考第22题 图1甲所示是一辆起重车的图片,起重车的质量为9.6t。有四个支撑脚，每个支撑脚的面积为0.3m2，起重时汽车轮胎离开地面，图1乙所示是起重机吊臂上的滑轮组 在某次作业中将质量为1200 kg的货物匀速提升的示意图,滑轮组上钢丝绳的拉力F为5000N，货物上升过程中的s-t图象如图丙所示。(不考虑绳重，g取10 N/kg)求: (1)提升货物过程中起重车对水平地面的压强。 (2)拉力F的功率。 (3)提升货物过程中滑轮组的机械效率。 【答案】 (1)提升货物过程中起重车对水平地面的压强为9X104 Pa。 (2)拉力F的功率为3.75X103 W. (3) 提升货物过程中滑轮组的机械效率为80% 【解析】 (1)提升货物过程中起重车对水平地面的压力等于起重车和货物的重力之和，受力面积等于4个支撑脚的面积之和，利用p= 求出提升货物过程中起重车对水平地面的压强: F压=G总=(m车+m货物)g=(9.6X103 kg+ 1200kg)X 10N/kg≈1.08X105N; S=4X0.3m2=1.2m2 (2)根据图乙读出滑轮组钢丝绳的有效段数；根据图丙读出货物在t=10s内上升的高度，利用求出钢丝绳移动的距离，利用W=Fs求出拉力F做的功;再利用P=求出拉力F的功率. 由图乙可知，滑轮组钢丝绳的有效的有效段数n=3; 由图丙可知，货物在10s内上升的高度h=2.5m，则钢丝绳移动的距离: s=nh =3X2.5m=7.5 m; 拉力F做的功:W总= Fs=500Nx7.5m=3.75 x 104J; 拉力F的功率: P=. (3)根据W =Gh =mgh求出拉力F在10s内所做的有用功，利用x 100% 求出提升货物过程中滑轮组的机械效率。 拉力F在10s内所做的有用功:W有=G货物h=m货物gh =1200kgX 10N/kgX2.5m=3x104J. 提升货物过程中滑轮组的机械效率:x 100%=x 100% =80%。 2. 2021年南充市中考第30题 如图1所示，图甲是某大型起吊装置，图乙是某起吊部分的简化示意图，已知物体A质量为500kg;，底面积为1.25m2，不计绳重量、机械部分摩擦和水的阻力，请完成以下问题。(g=I0N/kg) (1)起吊前物体A 静止在地面上，其对地面的压强是多少? (2)如图乙所示，当绳子自由端的拉力为1000N时，地面对物体A的支持力为1650N, 增加绳子自由端的拉力后物体A被成功匀速提升2m, 请计算此时整个机械的机械效率。 (3)工人师傅利用该装置将另一物体B以0.1m/s的速度匀速放入水中的过程中，绳于拉力功 率随时间变化的关系如图丙所示，请计算物体B的密度。(p水=1.0X103 kg/m3 ) 【答案】(1)起吊前物体A静止在地面上，其对地面的压强是4000 Pa。 (2)此时整个机械的机械效率88.5%。 (3)物体B的密度为2.7X 103 kg/m3。 【解析】 本题主要考查压力压强、机械效率的概念及阿基米德原理的综合应用，是一道较难的题，涉及重力，压力、压强，机被效率和滑轮组的特点等知识的应用。 (1) 已知物体A的质量可以求出A的重力大小,由于A直接静止在地面上，所以对面的压力大小等于A的重力大小:将A对地而的压力力大小和受力面积大小直接代入压强计算公式即可以求出A对地面的压强大小。 (2)根据A静止在地面上时的受力分析和绳子自由端的拉力大小, 结合滑轮组的工作特点先求出动滑轮的重力，然后再利用滑轮组轮组提升A的过程中的有用功和总功代入机械效率的计算公式即可求出A被提升过程中滑轮组的机械效率。 (3) 由于是同一装置，所以动滑轮的重力不变，根据B物体的速度和拉力的功率结合滑轮组的工作特点，先求出B物体的重力得出其质量，然后根据B被放入水中后的拉力功率求出此时的拉力大小得出B浸没在水中时的浮力，结合阿基米德原理即可求出B的体积，将B的质量和体积代人密度公式就可算出B的密度。 (1)物体A的质量500kg, g=10N/kg, GA=mAg =500 kgX10 N/kg=5000N。 物体A静止在地面上，则它对地面的压力大小等于重力大小，底面积为1.25m2, 根 据压强公式p=, 可得p==5000 N/1. 25 m2=4000 Pa。 (2)当A静止在地面上时，对A进行受力分析，它受到重力、滑轮组的拉力。地面对 它的支持力的共同作用。则滑轮组对A的拉力F拉=GA-F支 =5000 N- 1650N=3350 N， 根据滑轮组的特点可知:F =(G动+F拉)，可得G动=nF- F拉=4X 1000N-3350N=650N。 在提升A的过程中拉力所做的有用功W有=GA