2023年浙江省中考科学复习——物理解答题练习

物理解答题 1.如图所示,一个内底面积为100 cm2的柱形容器中盛有深度为60 cm的水,水底有一块底面积为50 cm2,高为6 cm的长方体铝块。现用一电动机以恒定不变的输出功率把铝块提出水面并继续提升一段距离。已知铝块浸没在水中时上升速度恒为0.27 m/s。铝的密度为2.7×103 kg/m3,g取10 N/kg,铝块提升过程中受到的阻力、绳子自重和摩擦等都不计。求: (1)铝块的重力。 (2)把铝块提升到上表面与水面相平所需的时间。 (3)电动机输出功率的大小。 (4)铝块完全露出水面后匀速上升的速度。 (5)铝块从浸没于水中到完全露出水面,水对容器底部压强的减小值。 【答案】(1)长方体铝块的体积 V=Sh=50×10-4 m2×0.06 m=3.0×10-4 m3, 铝块的质量m=ρ铝V=2.7×103 kg/m3×3.0×10-4 m3=0.81 kg, 铝块的重力G=mg=0.81 kg×10 N/kg=8.1 N。 (2)把铝块提升到上表面与水面相平,铝块被提升的距离s=h水-h铝=0.6 m-0.06 m=0.54 m, 由v=可得,提升所需的时间t==2 s。 (3)铝块浸没时受到的浮力 F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3.0×10-4 m3=3 N, 铝块匀速上升时受力平衡,受到浮力、电动机的拉力与铝块的重力, 所以电动机对铝块的拉力 F=G-F浮=8.1 N-3 N=5.1 N, 电动机输出功率 P=Fv=5.1 N×0.27 m/s=1.377 W。 (4)铝块完全露出水面后匀速上升时,电动机对它的拉力F'=G=8.1 N, 电动机输出功率恒定不变,则铝块完全露出水面后匀速上升的速度 v'==0.17 m/s。 (5)铝块从浸没于水中到完全露出水面,排开水的体积减小,水面下降的高度 Δh==3×10-2 m, 所以水对容器底部压强的减小值 Δp=ρ水gΔh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3×10-2 m=300 Pa。 2.小雨通过如图甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中，他所用拉力与绳子自由端移动能距离的关系图象如图乙所示。其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为．每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力。（水的密度为求： （1）物体在空中上升，小雨做的功是多少？ （2）每个滑轮的重力是多少？ （3）物体的密度是多少？ 【答案】（1）小雨做的功：； （2）根据可得，物体在空中上升做的有用功： ， 根据可得，物体的重力： ， 不计绳重、摩擦，物体在空中上升时，拉力， 则， 所以每个滑轮的重力为； （3）由图乙可知，物体没有露出水面之前，绳端的拉力， 则物体完全浸没时受到的浮力：， ， 物体的质量：， 则物体的密度：。 3.如图所示，一根质量分布均匀的木棒，质量为m，长度为L，竖直挂在转轴O处。在木棒最下端用一方向始终水平向右的拉力F缓慢将木棒拉动到竖直方向夹角为θ的位置（转轴处摩擦不计）。问：。 (1)画出θ=60°时拉力F的力臂L1，并计算力臂的大小。 (2)木棒的重力作用点在其长度二分之一处，随拉开角度θ的增加，拉力F将如何变化？推导拉力F与角度θ的关系式。 【答案】（1）θ=60°时，拉力的力臂L1=Lcosθ=Lcos60°=； F=mgtanθ。当0＜θ＜90°时，tanθ随θ的增大而增大，拉力F也随之增大。 4.桥式起重机在工业生产上有广泛应用．如图是某桥式起重机的示意图，水平横梁MN架在轨道A和B上，电动机D可沿横梁左右移动．横梁、电动机、挂钩、滑轮、钢索、导线的质量以及滑轮上的摩擦均不计． （1）电动机通过滑轮组，将质量为600千克的零件，以0.4米/秒的速度匀速吊高4米．求：电动机对零件做的功为多少焦？电动机的功率至少为多少瓦？（g取10牛/千克） （2）已知横梁长度为L，零件质量为m，电动机吊着零件从M点出发并开始计时，以水平速度v匀速运动到N点，横梁对轨道A的压力F与时间t的关系式为：F=________． 【答案】 （1）电动机对零件做的功： W=gh=mgh=600kg×10N/kg×4m=2.4×104J， 因横梁、电动机、挂钩、滑轮、钢索、导线的质量以及滑轮上的摩擦均不计， 所以，拉力做的功即为克服零件重力所做的功， 则电动机对零件做功的功率： =mgv=600kg×10N/kg×0.4m/s=2.4×103W， 则电动机的最小功率为2.4×103W； （2） 5.如图所示，在宽为的小方凳上与凳边平行放一轻质硬木棒，木棒左端处悬挂物体甲，右侧悬挂物体乙，使木棒能水平静止。当把悬挂乙的细绳移至点时，木棒恰好将顺时针转动。已知，则要使木棒能水平静止悬挂乙的细绳可移动范围长度是多少？ 【答案】当