专题突破二 第1课时 力学综合-（配套课件）【中考2号】2025年中考物理讲义（湖南专用）

专题突破二　综合题 （第1课时　力学综合） 2025中考 湖南 物理  1 如图甲所示是建造某长江大桥时使用起吊装置(图中未画出)的钢缆绳拉着实心圆柱体A从距江面某一高度处沿竖直方向匀速下降的示意图，在下降到江底之前，始终保持0.2 m/s的速度不变。图乙是圆柱体A下降到江底之前钢缆绳对圆柱体 A的拉力F随时间t变化的图像(江 水的密度为ρ水＝1.0×103 kg/m3， g取10 N/kg)。求: 考法示例 例 甲 乙 2 备课笔记:解力学题的核心在于列出受力分析表达式，善于画出受力分析图，一种状态或一个过程对应一个受力分析图，在熟记各关系公式的前提下，通过思维导图推出待求量与已知量之间的关系。 3 (1)圆柱体A下降过程中，重力的功率； 【分析】 (1)对在水面上匀速下降的圆柱体A进行受力分析如图1所示；读懂图乙，钢缆绳拉着实心圆柱体A匀速下降的过程中，受力平衡，在水面上所受重力等于拉力GA＝F1，由P＝＝GAv即可求出重力的功率； 图1 水面上 4 解:由图乙可知，在江面上匀速下降的圆柱体A所受 绳的拉力F1＝3×104 N， 圆柱体A的重力:GA＝F1＝3×104 N， 则重力的功率:P＝＝GAv＝3×104 N× 0.2 m/s＝6×103 W； 乙 (2)圆柱体A的密度； 【分析】对在水中仍匀速下降的圆柱体A进行受力分析如图2所示，列出受力分析表达式，建立各物理量间的关系:浸没时V排＝VA，由阿基米德原理F浮＝G排＝ρ液gV排计算出圆柱体A的体积，再根据G＝mg和ρ＝即可求出圆柱体A的密度； 图2 水中　 6 解:由图乙可知，浸没在水中匀速下降的圆柱体A所受绳的拉力F2＝1×104 N， 对其进行受力分析:GA＝F2＋F浮，则F浮＝GA－F2 ＝3×104 N－1×104 N＝2×104 N， 因圆柱体A实心且浸没，故由F浮＝ρ液gV排可得，圆 柱体A的体积:VA＝V排＝＝2 m3， 则圆柱体A的密度:ρA＝＝1.5×103 kg/m3； 乙 (3)当圆柱体A下降到江底(江底视为水平)，卸下钢缆绳后，圆柱体A对江底的压强。 【分析】求卸下钢缆绳后圆柱体A对江底的压强，关键在于根 据p＝找出F压和受力面积S，此时对圆柱体A进行受力分析如 图3所示，思维过程如下: 图3 江底 。 8 解:由图乙可知，圆柱体A从下表面接触江面到 刚好浸没的时间t＝5 s， 则圆柱体A的高度:h＝v0t＝0.2 m/s×5 s＝1 m， 圆柱体A的底面积:S＝＝2 m2， 对下降到江底并卸下钢缆绳后的圆柱体A进行受力分析有:F浮＋F支＝GA，则江底对圆柱体A的压力:F压＝F支＝F2＝1×104 N， 故圆柱体A对江底的压强:p＝＝5×103 Pa。 乙 9 选题依据:身边的场景，速度、压强、功、功率类 1.如图所示是小伟同学在单杠上做引体向上时的情景，每次引体向上身体上升的高度为0.6 m。(小伟的质量为50 kg，g取10 N/kg) 对应训练 10 (1)引体向上前小伟先进行了热身运动，他绕操场跑了600 m用时5分钟， 求他热身运动的平均速度； (2)求小伟完成1次引体向上克服重力做的功； (3)小伟在30 s内完成了10个引体向上，求他克服重力做功的功率。 解:(1)小伟热身运动的平均速度:v＝＝2 m/s； (2)小伟受到的重力:G＝mg＝50 kg×10 N/kg＝500 N， 完成1次引体向上克服重力做的功:W＝Gh＝500 N×0.6 m＝300 J； (3)小伟在30 s内克服重力做功的功率:P＝＝100 W。 11 选题依据:杠杆、受力分析、压强 2.图甲是我国古代劳动人民搬运巨木时的场景， 简化装置如图乙所示:O为轻质杠杆AB的转轴， OA∶OB＝1∶3，物块用轻质细绳系在A端，工 人在B端施加竖直向下的拉力F，此时杠杆水平 平衡，物块重1 200 N，底面积为0.25 m2，工人 重600 N，工人双脚着地的总面积为5 dm2，不计 转轴摩擦。 (1)图甲中，横杆属于__________杠杆，支架下面 垫上石块的目的是减小__________；  甲 乙 省力 压强 12 (2)为将图乙中物块恰好拉离地面，求工人所用 的拉力； 解:根据杠杆平衡条件F1l1＝F2l2可知:G×OA＝ F×OB， 为将图2中物块恰好拉离地面，工人所用的拉力:F＝＝400 N； 乙 13 (3)物块恰好拉离地面时，工人对水平地面的压强。 解:工人将物块恰好拉离地面，对工人进行受力分 析有:F支＋F拉＝G人，又因为F支与工人对地面的压 力F压是一对相互作用力，绳拉工人的力F拉与工人 拉绳的力F也是一对相互作用力， 故工人对水平地面的压强:p＝＝4×103 Pa。 乙 14 选题依据:机械相关力学综合 3.(2024·德阳)小聪看到建筑工地上 工作的塔吊如图甲所示，她查阅相 关资料后，画出了与塔吊连接方式 相同的滑轮组示意图，如图乙所示。 在不计绳重和摩擦的情况下，塔吊 将底面积为2 m2、重为8×103 N的 长方体建筑材料沿竖直方向匀速提 高20 m，绳子自由端的拉力为5×103 N。求: 甲 乙 15 (1)长方体建筑材料放在水平地面静止时，对地面的压强； 解:长方体建筑材料放在水平地面静止时，对地面的压力大小 等于长方体建筑材料的重力， 即F压＝G＝8×103 N，则长方体建筑材料对地面的压强: p＝＝4×103 Pa； 乙 16 (2)该过程中绳子自由端的拉力所做的功； (3)塔吊机械部分(如图乙所示)的机械效率。 解: (2)由图乙可知，n＝2，该过程中绳子自由端的拉力所做 的功:W总＝Fs＝F·nh＝5×103 N×2×20 m＝2×105 J； (3)该滑轮组的机械效率: η＝＝80%。 乙 17 选题依据:生活中的浮力问题，受力分析 4.(2024·泸州) 钓鱼是一项户外运动。图甲是钓鱼常用的一种钓具，其主要由鱼钩、铅坠、浮漂(7颗相同浮子)构成，该钓具各部分参数如表所示。假如垂钓时，浸没在水面下的浮子处于同一竖直线上，漂浮在水面上的浮子处于同一水平线上，为浮子的理想状态(忽略鱼线弯曲造成的影响，即不计漂浮浮子与浸没浮子之间的相互作用)。如图乙所示，某钓鱼爱好者在鱼塘垂钓时，鱼饵的质量为1.5×10－3 kg，体积为1× 10－6 m3，沉到水底后未与塘底紧密接触，有4颗浮子浸没在水下、有3颗浮子漂浮在水面上，且浮子处于理想状态。ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg，则: 18 甲 乙 名称 1颗浮子 铅坠 鱼钩 鱼线 质量m/kg 4×10－4 9×10－4 4×10－4 不计 体积V/m3 8×10－7 1×10－7 不计 不计 19 (1)浸没在水中的4颗浮子受到的总浮力为多大? 解:浸没在水中的1颗浮子受到的浮力: F浮子＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×8×10－7 m3＝0.008 N， 4颗浮子受到的总浮力:F浮子总＝4F浮子＝4×0.008 N＝0.032 N； 名称 1颗浮子 铅坠 鱼钩 鱼线 质量m/kg 4×10－4 9×10－4 4×10－4 不计 体积V/m3 8×10－7 1×10－7 不计 不计 20 (2)当鱼饵静止在水平塘底时，鱼饵受到的支持力为多大? 解:浮子、铅坠、鱼钩和鱼饵整体处于平衡状态，它们受到的浮力、重力和支持力合力为0， 铅坠受到的浮力:F浮铅＝ρ水gV排铅＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1× 10－7 m3＝0.001 N， 鱼饵受到的浮力:F浮饵＝ρ水gV排饵＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1× 10－6 m3＝0.01 N， 名称 1颗浮子 铅坠 鱼钩 鱼线 质量m/kg 4×10－4 9×10－4 4×10－4 不计 体积V/m3 8×10－7 1×10－7 不计 不计 21 由力的平衡关系可知，F浮子总＋F浮铅＋F浮饵＋F支＝G浮子总＋G铅＋G饵＋ G鱼钩，即F浮子总＋F浮铅＋F浮饵＋F支＝(m浮子总＋m铅＋m饵＋m鱼钩)g，代入数据， 0.032 N＋0.001 N＋0.01 N＋F支＝(4×4×10－4 kg＋9×10－4 kg＋1.5× 10－3 kg＋4×10－4 kg)×10 N/kg， 解得:F支＝0.001 N； 名称 1颗浮子 铅坠 鱼钩 鱼线 质量m/kg 4×10－4 9×10－4 4×10－4 不计 体积V/m3 8×10－7 1×10－7 不计 不计 (3)当鱼饵被全部吃掉，而鱼未上钩，稳定后，浮子仍处于理想状态，水面下浸没的浮子有多少颗? 解:当鱼饵被全部吃掉，而鱼未上钩，稳定后，浮子、铅坠和鱼钩处于悬浮状态，设浸没在水下的浮子个数为n，根据力的平衡关系可知，nF浮子＋F浮铅＝nG浮子＋G铅＋G鱼钩， 即n×0.008 N＋0.001 N＝(n×4×10－4 kg＋9×10－4 kg＋4×10－4 kg) ×10 N/kg，解得:n＝3。 名称 1颗浮子 铅坠 鱼钩 鱼线 质量m/kg 4×10－4 9×10－4 4×10－4 不计 体积V/m3 8×10－7 1×10－7 不计 不计 23 选题依据:生产生活中的应用，密度、浮力、受力分析、杠杆的应用 5.(2024·遂宁) 遂宁大英的卓筒井被誉为“世界近代石油钻井之父”，是手工制盐的活化石。从井中提取盐卤水是制盐过程中的关键环节，其装置如图甲所示。某科创小组制作了一个模型来模拟提取过程，如图乙所示，图中的竹制汲卤筒顶端开口，底部装有硬质单向阀门；竹条具有韧性，对汲卤筒可以产生压力或拉力。汲卤筒在盐卤水中下降时单向阀门绕O点转动打开，盐卤水进入筒中；当汲卤筒上升时，单向阀门绕O点转动关闭。已知汲卤筒的高2 m，质量2.4 kg，密度0.6×103 kg/m3，盐卤水的密度1.1×103 kg/m3(汲卤筒底和阀门厚度及质量不计；g取 10 N/kg)。求: 24 (1)汲卤筒实心部分的体积； 解:由ρ＝可得，汲卤筒实心部分的体积:V＝＝ 0.004 m3； 甲 乙 25 (2)汲卤筒浸没在盐卤水中时受到的浮力大小； 解:汲卤筒浸没在盐卤水中时受到的浮力:F浮＝ρ盐卤水gV排＝ρ盐卤水gV＝1.1×103 kg/m3×10 N/kg×0.004 m3＝44 N； 26 (3)汲卤筒浸没在盐卤水中静止时，竹条对它所施加力的大小和方向； 解:汲卤筒浸没时受力平衡，由于物体的密度小于液体的密度，浮力大于重力，F浮＝G＋F压，压力的方向竖直向下， 重力:G＝mg＝2.4 kg×10 N/kg＝24 N， 则压力:F压＝F浮－G＝44 N－24 N＝20 N； 27 (4)取出装满盐卤水的汲卤筒后，在竖直状态下，要将阀门刚好顶开至少需用多大的力(筒的取水口与单向阀门均看作面积为30 cm2的圆形；盐卤水对阀门压力的作用点等效在阀门圆心处)。 解:盐卤水对阀门压力:F'＝pS＝ρ盐卤水ghS＝1.1×103 kg/m3×10 N/kg× 2 m×30×10－4 m2＝66 N， 由于压力的作用点等效在阀门圆心处，顶开阀门的力最小时，作用在阀门的边缘上，则动力臂是阻力臂的2倍，则动力为阻力的，即将阀门刚好顶开至少需用的力:F小＝F'＝×66 N＝33 N。 28 选题依据:漂浮、悬浮 6.底面积为100 cm2的平底圆柱形容器内装有适量 的水，放置于水平桌面上。现将体积为500 cm3、 重为3 N的木块A轻放入容器内的水中，静止后水 面的高度为8 cm，如图甲所示。若将一重为6 N的 物体B用细绳系于A的下方，使其恰好浸没在水中， 如图乙所示(水未溢出)。(不计绳重及其体积，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)求: 甲 乙 29 (1)图甲中木块A静止时浸入水中的体积； 解:图甲中木块A漂浮在水中，其所受浮力:F浮＝GA＝3 N， 由F浮＝G排＝m排g＝ρ液gV排可得，木块A静止时浸入水中的 体积:V排＝＝3×10－4 m3； 甲 30 (2)物体B的密度； 解:图乙中A、B共同悬浮，则有:F浮A＋F浮B＝GA＋GB， 即ρ水g(VA＋VB)＝GA＋GB， 故A、B排开水的体积:V'排＝VA＋VB＝ ＝9×10－4 m3， B的体积:VB＝V'排－VA＝9×10－4 m3－5×10－4 m3＝4×10－4 m3， B的质量:mB＝＝0.6 kg， B的密度:ρB＝＝1.5×103 kg/m3； 乙 31 (3)图乙中水对容器底部的压强。 解:当A、B浸没在水中后，浸入水中的体积的增加量: ΔV＝V'排－V排＝9×10－4 m3－3×10－4 m3＝6×10－4 m3， 液面升高量:Δh＝＝0.06 m， 图乙中水对容器底部的压强:p＝ρ水gh总＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg ×(0.08 m＋0.06 m)＝1 400 Pa。 乙 32 选题依据:注水、排水 7.(2024·滨州) “水能载舟，亦能覆舟”出自《荀子·哀公》，它告诉我们人民才是社会的主人!习近平总书记在纪念红军长征胜利80周年大会上的讲话中告诫全党必须牢记这个道理。习近平总书记说:“老百姓是天，老百姓是地。忘记了人民，脱离了人民，我们就会成为无源之水、无本之木，就会一事无成。”从物理学角度来说，浸在水中的物体，当排开水的体积不同时，浮力和压强会发生怎样的变化呢?为了探究这个问题，某小组设计如下实验进行探究。 33 如图甲所示，质地均匀的长方体物体，质量为1 kg，底面积为1× 10－2 m2，竖直放入水平桌面上的薄壁圆柱形容器(筒壁厚度不计)内。 (ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg) 34 (1)求物体对容器底部的压强； 解:无水时，物体对容器底的压力: F＝G＝mg＝1 kg×10 N/kg＝10 N， 物体对容器底部的压强:p＝＝1 000 Pa； 35 (2)向容器内注入2 cm深的水，物体不会倾斜，也没有浮起，如图乙所示，求水对容器底部的压强； 解:水深h＝2 cm＝0.02 m，水对容器底部的压强:p＝ρ水gh＝1.0× 103 kg/m3×10 N/kg×0.02 m＝200 Pa； 36 (3)现不断往容器内注水，当注水深度为物体高度的一半时，物体对容器底部的压力刚好为0，如图丙所示，求物体的密度； 解:当水深为物体高度的一半时，物体对容器底部的压力为0，则此时物体所受浮力:F浮＝G＝10 N， 由F浮＝ρ水gV排＝ρ水g·V物可得，物体的体积:V物＝＝2×10－3 m3， 则物体的密度:ρ物＝ ＝0.5×103 kg/m3； 37 (4)在容器内继续注入适量的水，物体静止时如图丁所示，将露出水面的部分切去，待剩余部分再次静止后，请推理说明水对容器底部压强的变化量Δp水与容器对桌面压强的变化量Δp桌的大小有何关系。 解:将物体露出水面的部分切去， 即切去其中一半，则切去质量 Δm＝0.5 kg， 容器对桌面压强的变化量: Δp桌＝， 38 当物体切去一半后，剩下的一半仍漂浮，故排开液体的质量与剩余物体质量相等，即排开液体质量m排＝0.5 kg，排开液体的质量变化量Δm排＝0.5 kg＝Δm， 则水面高度变化量:Δh＝， 水对容器底部压强的变化量: Δp水＝ρ水gΔh＝ρ水g·， 故Δp桌＝Δp水。 39 本讲内容结束 $$