2025年四川省中考物理二轮复习题型突破训练课件：综合应用题型专题一 力学综合

专题一　力学综合 第二篇　专题巩固•提能力 1. 如图①所示，将盛有液体的甲、乙两容器竖直放在水平桌面上。甲 中液体未知，乙中液体为水，容器的质量和厚度都忽略不计。已知g取 10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，求： 类型1　 压强、浮力综合计算 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （1）若甲容器中液体质量为1.2kg，容器与桌面的接触面积为 1.2×10－3m2，甲容器对地面的压强p甲； 解：甲容器对桌面的压力 F甲＝G甲＝m甲g＝1.2kg×10N/kg＝12N， 甲容器对桌面的压强 p甲＝＝＝1×104Pa。 （2）若乙容器中水的质量为1.5kg，乙中水的体积V水； 解：若乙容器中水的质量为1.5kg，则乙容器中水的体积 V水＝＝＝1.5×10－3m3。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （3）如图②所示，乙容器中水的深度为0.2m，若将乙容器放进甲容器 中，甲容器的液面比乙容器的水面高0.05m，甲容器中液体的密度。 解：乙容器底部距甲容器液体液面的深度 h液＝h水＋Δh＝0.2m＋0.05m＝0.25m， 容器的质量不计，此时乙容器在液体中处于漂浮状态，则由漂浮条件可 得F浮＝G水， 由浮力产生的原因可知，乙容器受到的浮力等于液体对乙容器底部的压 力，即F液压＝F浮， 又因为乙容器为柱形容器，则水对乙 容器底部的压力等于水的重力， 即F水压＝G水， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 由此可知F水压＝F液压，容器厚度不计， 乙容器内外的底面积相等，可知此时乙容器 底的压强p水＝p液，即ρ水gh水＝ρ液gh液， 甲容器中液体的密度 ρ液＝＝＝0.8×103kg/m3。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2. 如图甲所示，有一体积、质量忽略不计的弹簧，其两端分别固定在 容器底部和正方体物体上。已知物体的棱长为10cm，弹簧原长为 10cm，弹簧受到拉力作用后，伸长的长度Δl与拉力F的关系如图乙所 示。向容器中逐渐加水，直到物体上表面与液面相平，此时水深24cm， g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，物体上下表面始终与水面相平。求： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （1）此时物体受到水的浮力； 解：物体浸没时，受到水的浮力 F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10－3m3＝10N。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （2）物体的密度； 解：由题图甲可知，当物体上表面与液面相平时，物体上表面距容器底 的距离h＝24cm，弹簧伸长的长度 Δl＝h－l物－L弹簧＝24cm－10cm－10cm＝4cm， 由题图乙可知，此时弹簧对物体的拉力F拉＝4N， 木块的重力G物＝F浮－F拉＝10N－4N＝6N， 物体的密度 ρ物＝＝＝＝0.6×103kg/m3。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （3）打开出水孔，缓慢放水，当弹簧处于原长时，关闭出水孔，则放 水前后水对容器底部压强的变化量。 解：当弹簧处于原长时，弹簧的长度L弹簧＝10cm， 此时物体受到的浮力F'浮＝G物＝6N， 此时物体浸入水中的体积 V'排＝＝＝6×10－4m3， 物体浸入水中的深度h浸＝＝＝0.06m， 此时水的深度h'＝L弹簧＋h浸＝0.1m＋0.06m＝0.16m， 放水前后水对容器底部压强的变化量 Δp＝ρ水g（h－h'）＝1.0×103kg/m3×10N/kg×（0.24m－0.16m）＝800Pa。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3. [2024·广元]如图甲，一个底面积为100cm2的薄壁圆柱形容器中盛有深度为40cm的水。电动机吊着一个底面积为50cm2的圆柱体金属块，从金属块底面距水面20cm高处开始竖直下降，然后进入水中，最后静止在容器底部，金属块运动过程中始终做匀速直线运动，水未溢出。整个过程中，电动机对金属块拉力的功率P与金属块运动时间t的关系如图乙。g取10N/kg，水的密度为1.0×103kg/m3，金属块下降过程中受到的阻力和绳子自重不计。求： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （1）金属块下降的速度大小； 解：由题图乙知，前1s内，功率不变且最大，此过程中，金属块未浸入 水中， 由题图甲知，金属块下降的高度为h＝20cm＝0.2m， 则金属块下降的速度v＝＝＝0.2m/s。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （2）金属块浸没在水中时，受到的浮力大小； 解：根据P＝＝＝Fv可得，前1s内金属块受到的拉力 F＝＝＝30N， 下降过程中，金属块受到竖直向上的拉力和竖直向下的重力作用， 处于平衡状态， 所以金属块的重力G＝F＝30N， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 由题图乙可知，当功率为5W且保持不变时，说明金属块已浸没在水 中， 此时金属块受到的拉力F'＝＝＝25N，此过程中，金属块受 到竖直向上的拉力、竖直向上的浮力和竖直向下的重力作用，处于 平衡状态， 所以金属块浸没在水中时，受到的浮力 F浮＝G－F'＝30N－25N＝5N。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （3）金属块静止在容器底部时，上表面受到水的压力大小。 解：金属块的体积等于金属块浸没在水中时排开水的体积，即V金＝V排 ＝＝＝5×10－4m3＝500cm3， 金属块的高度h金＝＝＝10cm， 金属块浸没在水中时，容器中水的总高度 h'水＝＝＝45cm， 金属块静止在容器底部时上表面距水面的高度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 h'＝h'水－h金＝45cm－10cm＝35cm＝0.35m， 金属块上表面受到水的压力 F上＝ρ水gh'S金＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.35m×50×10－4m2＝ 17.5N。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4. 某兴趣小组设计了一个水塔水位监测装置，图甲是该装置的部分简化模型。轻质硬杆AB能绕O点无摩擦转动，AO∶OB＝2∶3，物体N是一个不吸水的柱体。打开阀门，假定水的流量相同，物体M对压力传感器的压强p与水流时间t的关系如图乙所示，t2时刻装置自动报警，t3时刻塔内水流完，杠杆始终在水平位置平衡。已知正方体M的密度为6×103kg/m3，棱长为0.1m，悬挂物体M、N的轻质细绳不可伸长，单位时间内水通过阀门处管道横截面的体积为水的流量，g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3。求： 类型2　 杠杆、压强、浮力综合计算 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （1）物体M的重力大小； 解：M的体积V＝（0.1m）3＝1×10－3m3， 物体M的重力 G＝mg＝ρVg＝6×103kg/m3×1×10－3m×10N/kg＝60N。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （2）t1时刻杠杆A端所受拉力大小； 解：由题图乙分析可知，t1时液面刚好到N的上表面， M对压力传感器的压力 F＝pS＝4 000Pa×（0.1m）2＝40N，F支＝F＝40N， FB＝G－F支＝60N－40N＝20N， 由杠杆平衡原理得FA×OA＝FB×OB， 所以FA＝FB×＝30N。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （3）物体N的密度。 解：t2时压力传感器的压强为0，t3时压力传感器的压强也为0，说明在t2 时，物体N已经完全露出水面，且此时物体M对压力传感器无压力，则 F'B＝G＝60N， 由杠杆平衡原理得F'A×OA＝F'B×OB， 所以F'A＝F'B×＝90N， 所以GN＝FA'＝90N， t1时N所受浮力F浮＝GN－FA＝90N－30N＝60N， N的体积 1 2 3 4 5 6 7 8 9 VN＝V排＝＝＝6×10－3m3， N的密度 ρN＝＝＝＝1.5×103kg/m3。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5. 《天工开物》中记载了古人利用杠杆从水井提水的情景，现模仿其 原理制成如图所示的模型，轻质杠杆AB，支点为O，AO∶OB＝3∶2， 在B端用轻绳系着石块P，其质量为15kg；在A端用轻绳系着一只木桶 M，木桶以及桶内的水总质量为40kg，水井边站着提水人阿宝。g取 10N/kg，求： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （1）阿宝不提绳子，杠杆水平平衡时，A端受到的拉力； 解：石块P的重力G石＝m石g＝15kg×10N/kg＝150N， 根据杠杆的平衡条件可得FA×OA＝G石×OB， 所以阿宝不提绳，杠杆水平平衡时，A端受到的拉力 FA＝×G石＝×150N＝100N。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （2）阿宝缓慢提绳子（绳始终竖直），当木桶刚离开水面时阿宝对绳 的拉力大小； 解：木桶以及桶内的水的总重力 G＝mg＝40kg×10N/kg＝400N， 木桶刚离开水面时，在竖直向下的重力G、杠杆A端向上的拉力FA和阿宝 向上的拉力F人的作用下处于平衡状态， 所以阿宝对绳子向上的拉力 F人＝G－FA＝400N－100N＝300N。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （3）若阿宝的质量为70kg，每只鞋子与地面的接触面积为200cm2，当 木桶刚离开水面时阿宝对地面的压强。 解：阿宝的重力G人＝m人g＝70kg×10N/kg＝700N， 因为绳子向下拉阿宝的力F绳与阿宝对绳子向上的拉力F人是一对相互作 用力， 所以绳子向下拉阿宝的力F绳＝F人＝300N， 所以地面对阿宝的支持力 F支＝G人＋F绳＝700N＋300N＝1 000N， 阿宝对地面的压力F＝F支＝1 000N， 阿宝对地面的压强p＝＝＝2.5×104Pa。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 6. 某马拉松开赛场地建设过程中，工人利用长度s＝3m的斜面把质量为 240kg的重物匀速推到h＝1m高处，如图所示，工人所用推力F＝1 000N，g取10N/kg。求： （1）推力做的有用功； 解：推力做的有用功 W有＝Gh＝mgh＝240kg×10N/kg×1m＝2 400J。 类型3　 功和功率、机械效率综合计算 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （2）斜面的机械效率； 解：推力做的总功W总＝Fs＝1 000N×3m＝3 000J， 斜面的机械效率 η＝×100％＝×100％＝80％。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解：推质量为240kg重物的额外功 W额＝W总－W有＝3 000J－2 400J＝600J， 摩擦力f＝＝＝200N， 则推质量为300kg重物所受摩擦力f'＝×200N＝240N， 更换斜面后推力做的有用功 W'有＝G'h＝m'gh＝300kg×10N/kg×1m＝3 000J， 更换斜面后的额外功W'额＝f's'＝240N×5m＝1 200J 则更换斜面后的总功W'总＝W'有＋W'额＝3 000J＋1 200J＝4 200J， 更换斜面后推力做功的功率P＝＝＝210W。 （3）工人将另一质量为300kg的重物匀速推到同一高度，为了省力换用长度为5m的斜面，此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6∶5，共用时20s，工人推力做功的功率。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 7. 海南为了提高琼州海峡通行效率，特别开通新海港（海口）⇌徐闻港 （广东）“小客车专班”。两港口的跨海距离约20km，轮渡海上航行 时间约1.5h。（海水的密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg） （1）轮渡海上航行的平均速度约为多少？（计算结果保留一位小数） 解：轮渡海上航行的平均速度为 v＝＝≈13.3km/h。 类型4　 压强、浮力、功和功率、机械效率综合 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （2）一辆小客车上船后停在船舱水平面上，车的总质量为2 000kg，车 轮与水平面的总接触面积为0.1m2，它对船舱水平面的压强为多大？ 解：小客车对水平面的压力 F压＝G＝mg＝2 000kg×10N/kg＝2×104N， 小客车对水平面的压强p＝＝＝2×105Pa。 （3）此小客车上船后，轮渡排开海水的体积增加了多少？ 解：因为ΔF浮＝G＝ρ海水gΔV排， 所以，轮渡排开海水体积增加量 ΔV排＝＝＝2m3。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （4）若轮渡发动机以最大输出功率P工作时，动力推进器效率为η，当 轮渡以最大航速v匀速直线行驶时，受到水的阻力f为多大？（结果用含 P、η、v的代数式表示） 解：由题意知，轮渡发动机最大输出功率为P， 动力推进器效率为η，轮渡以最大航速v匀速直线行驶， 由η＝可知，P有＝ηP， 由P＝＝＝Fv可知，轮渡牵引力F＝＝， 因为轮渡匀速直线行驶，所以受到水的阻力f＝F＝。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 8. [2024·达州]如图所示，一重为200N、底面积为0.4m2的方形玻璃缸 （玻璃缸壁的厚度忽略不计）放在水平地面上，玻璃缸中装有重1 000N 的水，上方有一轻质杆OA，在绳子AC的拉力作用下可绕竖直墙上O点 转动。现在OA的中点B处悬挂一滑轮组，已知每个滑轮重20N，滑轮组 上悬挂着重300N的物体甲，将浸没在水中的物体甲缓慢拉离水面后，玻 璃缸中水位下降了5cm。忽略甲带出的水，ρ水＝1.0×103kg/m3，g取 10N/kg。求： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （1）当物体甲被拉离水面后，玻璃缸对地面的压强； 解：当物体甲被拉离水面后，玻璃缸对地面的压力 F压＝G缸＋G水＝200N＋1 000N＝1 200N， 玻璃缸对地面的压强p＝＝＝3 000Pa。 （2）物体甲浸没在水中时所受的浮力； 解：将物体甲被拉离水面后，玻璃缸中水位下降了5cm， 则物体甲排开水的体积为 V排＝SΔh＝0.4m2×0.05m＝0.02m3， 浸没在水中时所受的浮力 F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3＝200N。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （3）滑轮组的绳子不会断裂，当∠CAO＝30°时，杆OA刚好水平，若 绳子AC能承受的最大拉力FA＝620N，利用此装置将物体甲拉离水面后 缓慢上升过程中的最大机械效率。（不计杆OA和绳子的重力及绳与滑 轮间的摩擦） 解：如题图，先作出绳AC拉力的力臂OD，在直角三 角形ADO中， ∠OAD＝30°，OD＝OA，B是OA的中点，OB＝OA， OB＝OD， 根据杠杆平衡条件，FA×OD＝FB×OB，可得FB＝FA， 绳子AC能承受的 1 2 3 4 5 6 7 8 9 最大拉力FA＝620N，B点最大拉力FB＝620N，滑轮组绳子的最大拉力 F绳＝（620N－20N）＝200N， F绳＝（G物＋G动），物体最大重力G物＝2F绳－G动＝2×200N－20N＝ 380N，滑轮组的最大机械效率 η＝＝＝95％。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9. 如图所示，图甲是某大型起吊装置，图乙是其机械起吊部分的简化 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，g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3。求： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （1）起吊前物体A静止在地面上，其对地面的压强； 解：起吊前物体A静止在地面上，其对地面的压力 FA＝GA＝mAg＝500kg×10N/kg＝5 000N， 物体A对地面的压强p＝＝＝4 000Pa。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解：当绳子自由端的拉力为1 000N时，地面对物体A的支持力为1 650N，且不计绳重和机械部分摩擦，以动滑轮和物体A为整体受力分析 可得，4F1＋F支持＝G动＋GA， 则动滑轮的总重力 G动＝4F1＋F支持－GA＝4×1 000N＋1 650N－5 000N＝650N， 增加绳子自由端的拉力后物体A被成功匀速提升2m， 则此时整个机械的机械效率 η＝＝＝＝×100％≈88.5％。 （2）如图乙，当绳子自由端的拉力为1 000N时，地面对物体A的支持力为 1 650N，增加绳子自由端的拉力后物体A被成功匀速提升2m，此时整个机械的机械效率（计算结果精确到0.1％）； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 （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过 程中，绳子拉力功率随时间变化关系如图丙所示，物体B的密度。 解：物体B的速度为0.1m/s，由题图乙可知， 拉力端移动的速度v＝4v物＝0.4m/s， 由题图丙可知，当物体B位于空中匀速下降时，绳子的拉力功率 P＝335W，由P＝＝＝Fv得， 绳子的拉力F2＝＝＝837.5N， 物体B的重力 GB＝4F2－G动＝4×837.5N－650N＝2 700N， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 则物体B的质量mB＝＝＝270kg， 由题图丙可知，当物体B浸没在水中匀速下降时， 绳子的拉力功率P'＝235W， 绳子的拉力F3＝＝＝587.5N， 物体B受到的浮力 F浮＝GB＋G动－4F3＝2 700N＋650N－4×587.5N＝1 000N， 物体B的体积 VB＝V排＝＝＝0.1m3， 则物体B的密度ρB＝＝＝2.7×103kg/m3。 $$