题型1　力学综合计算课件 2025年四川省中考物理一轮复习

专题三　综合应用题 题型一　力学综合计算 第二篇　专题巩固•提能力 压强、浮力综合计算 1. [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的圆柱形金属块，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）金属块下降的速度大小； （2）金属块浸没在水中时，受到的浮力大小； （3）金属块静止在容器底部时，上表面受到水的压力大小。 1 2 3 4 5 6 上一页 下一页 解：（1）由题图乙可知，前1s内，功率不变且最大，此过程中，金属 块未浸入水中，由题可知， 金属块下降的高度h＝20cm＝0.2m， 则金属块下降的速度v＝＝＝0.2m/s。 1 2 3 4 5 6 上一页 下一页 （2）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， 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，根据P＝Fv可得， 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 上一页 下一页 （3）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 h'＝h水－h金＝45cm－10cm＝35cm＝0.35m， 根据p＝ρ液gh和p＝可得，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 上一页 下一页 2. [2024·深圳]“海葵一号”是中国自主设计并建造的亚洲首艘浮式生 产储卸油装置，“海葵一号”漂浮在大海上工作，从空中俯瞰像一朵绽 放的葵花（如图）。傲傲同学查阅资料得知：“海葵一号”的质量是 3.7×107kg，满载时排开海水的质量是1.0×108kg，已知g取10N/kg，海 水的密度为1.0×103kg/m3。求： （1）“海葵一号”满载时受到的浮力； （2）“海葵一号”一次最多能储存石油的质量； （3）当一架3×104N的直升机停放在“海葵一号”的水平停机坪上时， 直升机与停机坪接触的面积是0.06m2，直升机对停机坪的压强。 1 2 3 4 5 6 上一页 下一页 解：（1）“海葵一号”满载时排开海水的质量是1.0×108kg， 排开海水的重力 G＝mg＝1.0×108kg×10N/kg＝1.0×109N， “海葵一号”漂浮在海面上，根据阿基米德原理，其满载时受到的浮力 等于其排开海水的重力，F浮＝G＝1.0×109N。 （2）“海葵一号”一次最多能储存石油的质量 m石油＝m－m0＝1.0×108kg－3.7×107kg＝6.3×107kg。 （3）直升机在水平停机坪上，对停机坪的压力 F＝G机＝3×104N， 直升机对停机坪的压强p＝＝＝5×105Pa。 1 2 3 4 5 6 上一页 下一页 3. [2024·河北]A为质量分布均匀的长方体物块，质量为300g，各棱长如 图甲所示。B为内部平滑的圆柱形薄壁容器，底面积为300cm2，高为 15cm，如图乙所示。A、B均静置于水平地面上，水的密度为 1.0×103kg/m3，g取10N/kg。求： （1）A的密度； （2）图甲中A对地面的压强为p1，将A放入B后， B对地面的压强为p2，且p1∶p2＝5∶2，B的质量； （3）将A放入B后，向B中缓慢加水，在A对B底部的压力恰好最小的所 有情况中，分析并计算水对容器底部的最小压力。 1 2 3 4 5 6 上一页 下一页 解：（1）A为质量分布均匀的长方体物块，质量为300g，其体积为VA＝ 8cm×5cm×10cm＝400cm3，则A的密度 ρA＝＝＝0.75g/cm3＝0.75×103kg/m3。 1 2 3 4 5 6 上一页 下一页 （2）A对地面的压力等于自身的重力，则A对地面的压强 p1＝＝＝， B对地面的压力等于自身的重力与A的重力之和，则B对地面的压强p2＝ ＝＝， 因p1∶p2＝5∶2，则∶＝∶＝5∶2， 代入数据，∶＝5∶2， 解得mB＝600g。 1 2 3 4 5 6 上一页 下一页 （3）将A放入B后，向B中缓慢加水，因A的密度小于水的密度，当 A刚好漂浮，即F浮＝GA＝mAg＝0.3kg×10N/kg＝3N时，A对B底部的压力恰好为0，当长方体底面积最大时，水的深度最小，此时水对容器底部的压强最小，压力最小，由题图甲可知，最大底面积S'A＝0.08m×0.1m＝0.008m2，根据阿基米德原理可知，容器中水的最小深度（此时A浸入水中的深度） hmin＝h浸min＝＝＝0.0375m， 则水对容器底部的最小压强 pmin＝ρ水ghmin＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.037 5m＝375Pa， 水对容器底部的最小压力 Fmin＝pminSB＝375Pa×300×10－4m2＝11.25N。 1 2 3 4 5 6 上一页 下一页 压强、浮力和机械效率综合计算 4. 某人始终双脚站在地上，用滑轮组从水池底匀速提起实心圆柱体A，如图甲。A从离开池底到刚完全离开水面的过程中，其底面受到水的压强与时间关系如图乙。A从刚离开池底到拉出水面并继续向上运动的过程中，人对地面的压强与时间关系如图丙。A露出水面之前装置的机械效率为η1，A离开水面后装置的机械效率为η2。已知人的质量为60kg，人双脚站地时与地面的接触的总面积为500cm2，A的底面积为200cm2，η1∶η2＝15∶16，ρ水＝1.0×103kg/m3。不计摩擦和绳重及水的阻力，g取10N/kg，A不吸水且不溶于水，A底部与池底不密合，忽略液面高度变化，图甲中①②③④段绳均竖直。求： （1）池水深度和A的上升速度； （2）A的高度和露出水面前受到的浮力； （3）A露出水面前人对绳的拉力和A全部露出水面后人对绳的拉力； （4）动滑轮的重力。 1 2 3 4 5 6 上一页 下一页 解：（1）由题图乙可知物体底部所受最大压强为4×104Pa，此时深度 最深为池水深度h水＝＝＝4m， 物体A从池底到离开水面，底面压强不断减小，直到底部刚离开水面， 用时20s，可得A的上升速度v＝＝＝0.2m/s。 1 2 3 4 5 6 上一页 下一页 （2）由题图丙人对地面的压强与时间关系可知，第15s时压强最大为 0.4×104Pa，此时物体A上表面与水面相平，第20s时压强最小为 0.2×104Pa，此时物体A刚完全离开水面， 物体A的高度h＝vt1＝0.2m/s×5s＝1m， 物体A的体积V＝Sh＝200×10－4m2×1m＝2×10－2m3， A露出水面前受到的浮力 F浮＝ρ水gV＝1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10－2m3＝200N。 1 2 3 4 5 6 上一页 下一页 （3）人的重力G人＝m人g＝60kg×10N/kg＝600N， 由题图丙人对地面的压强与时间关系可知， 第15s时压强最大为0.4×104Pa，此时人对地面的压力 F1＝p人S人＝0.4×104Pa×500×10－4m2＝200N， 第20s时压强最小为0.2×104Pa，此时人对地面的压力 F2＝p'人S人＝0.2×104Pa×500×10－4m2＝100N， 由二力平衡可知，人的重力等于绳对人的拉力加上地面对人的支持力， 地面对人的支持力和人对地面的压力大小相等，所以，A露出水面前人 对绳的拉力 F3＝G人－F1＝600N－200N＝400N， A全部露出水面后人对绳的拉力 F4＝G人－F2＝600N－100N＝500N。 1 2 3 4 5 6 上一页 下一页 （4）当A露出水面前人对绳的拉力F3＝400N， 此时机械效率η1＝＝＝， 当A全部露出水面后人对绳的拉力F4＝500N， 此时机械效率η2＝＝＝， 因为η1∶η2＝15∶16， 得∶＝∶＝15∶16， 解得G物＝800N， 则动滑轮的重力 G动＝2F4－G物＝2×500N－800N＝200N。 1 2 3 4 5 6 上一页 下一页 压强、功、功率和机械效率综合计算 5. [2024·枣庄]在节能减排的今天，油电混合动力汽车（以下称“油电 汽车”）已走进普通百姓家庭，油电汽车安装了一台内燃机和一台电 机，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池 充电。该油电汽车空车质量1 120kg，电池容量44kW·h，汽车行驶时所 受阻力与汽车总重的比值为0.1，g取10N/kg。 （1）当该油电汽车需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启 动，给汽车提供动力，并通过“电机”给蓄电池充电，从能量转化的角 度来看，该“电机”是将 能转化为 能。 机械　 电　 1 2 3 4 5 6 上一页 下一页 （2）该油电汽车空车静止在水平地面上时如图甲所示，车胎与地面总 接触面积约为1 000cm2，则汽车对地面的压强是多少？ （3）小明爸爸的体重为80kg，小明爸爸独自驾驶该油电汽车匀速直线 行驶时，汽车受到的牵引力是多少？ （4）小明爸爸独自驾驶该油电汽车行驶，其速度随时间的变化图像如 图乙所示，则该油电汽车在第10min到第40min时间内牵引力做的功及功 率各是多少？ 1 2 3 4 5 6 上一页 下一页 解：（2）汽车空车静止在水平地面上时，汽车对地面的压力等于其重 力F＝G＝mg＝1 120kg×10N/kg＝11 200N， 汽车对地面的压强p＝＝＝1.12×105Pa。 （3）汽车匀速直线行驶时，受到牵引力大小F'＝f＝0.1G总＝0.1m总g＝ 0.1（m＋m'）g＝0.1×（1 120kg＋80kg）×10N/kg＝1 200N。 （4）汽车行驶的时间t＝（40－10）×60s＝1 800s， 汽车行驶的路程s＝vt＝15m/s×1 800s＝2.7×104m， 牵引力做的功W＝F's＝1 200N×2.7×104m＝3.24×107J， 牵引力的功率P＝＝＝1.8×104W。 1 2 3 4 5 6 上一页 下一页 6. [2024·绥化]如图甲，质量为40kg的货物静止在水平地面上，与地面 的接触面积是800cm2，如图乙，工人用250N的拉力F，将货物用滑轮组 匀速提升到3m高的二楼，此过程中货物上升的速度是0.2m/s。已知g取 10N/kg，求： （1）货物静止在水平地面上时，对地面的压强； （2）工人用滑轮组提升货物时做功的功率； （3）滑轮组的机械效率； （4）为提高该滑轮组的机械效率，请你提出一条合理建议。 1 2 3 4 5 6 上一页 下一页 解：（1）货物静止在水平地面上时，对地面的压力 F压＝G＝mg＝40kg×10N/kg＝400N， 对地面的压强p＝＝＝5 000Pa。 （2）由题图乙可知，n＝2，绳端的速度 v＝nv物＝2×0.2m/s＝0.4m/s， 工人用滑轮组提升货物时做功的功率 P＝＝＝Fv＝250N×0.4m/s＝100W。 （3）滑轮组的机械效率 η＝＝＝＝＝×100％＝80％。 （4）为提高该滑轮组的机械效率，可增大提升货物的重力（合理即可）。 1 2 3 4 5 6 上一页 下一页 谢谢观看 $$