2025年中考物理復習壓軸題專項練習-力學綜合（含解析）

力學綜合講方法本專題的內(nèi)容是把壓力、壓強、浮力、簡單機械、功、功率、機械效率的知識綜合到一起進行解題，這部分知識主要出現(xiàn)在單選最后一題還有最后一道計算大題的壓軸題中，是力學綜合計算壓軸題的考試內(nèi)容，一般都是針對95分以上的學生必會的題目.針對學習本專題知識時，首先要結(jié)合受力分析，利用壓力、壓強、浮力、簡單機械、功、功率、機械效率的基本公式來進行綜合分析解題.1.解決力學計算題首先是受力分析.熟練準確的受力分析是解決一切力學題的基礎(chǔ)，尤其是復雜的力學綜合壓軸題，受力分析順序是一重二彈三摩擦，上高中之后的受力分析順序也是按照這個順序分析.2.其次要熟悉掌握壓力、壓強、浮力、簡單機械、功、功率、機械效率的基本原理和基本公式的靈活運用.公式選擇很重要，如何選擇公式取決于已知條件，還有已知條件的隱含條件的分析與應用，當公式的選擇得當往往會讓解題容易快捷很多.3.再次在解綜合壓軸題的時候，有時在利用杠桿平衡條件或者求浮力時會運用到變化量的方法解題，可以節(jié)省做題的時間，省去很多繁瑣的計算.所以要多做練習，熟練掌握變化量公式求解問題的方法.學思路鋪墊1如圖3-5-1所示裝置，輕質(zhì)杠桿AB在水平位置保持平衡，O為杠桿的支點，OA:OB=2:3..甲、乙兩容器中均裝有水，物體M浸沒①在乙容器的水中.已知:甲容器中活塞C(含桿AC)的質(zhì)量活塞C的橫截面積、S=400cm2,水深??=45cm,??=40cm,物體M的體積VM=1×103cm3①.不計摩擦和繩重,g取10N/kg.求:(1)物體M所受浮力.F(2)活塞受到水的壓強p；(3)物體M的密度ρM·壓軸題圖3-5-3甲是某科技小組設(shè)計的打撈水中物體的裝置示意圖.A是動滑輪，B是定滑輪，C是卷揚機.卷揚機轉(zhuǎn)動拉動鋼絲繩通過滑輪組AB豎直提升水中的物體.在一次模擬打撈水中物體的作業(yè)中，在物體浸沒水中勻速上升的過程中，吊裝平臺浸入水中的體積相對于動滑輪A未掛物體時變化了2dm3;在物體全部露出水面勻速上升的過程中，吊裝平臺浸入水中的體積相對于動滑輪A未掛物體時變化了3dm3,卷揚機所做的功隨時間變化的圖象如圖3-5-3乙所示.物體浸沒在水中和完全露出水面后卷揚機對鋼絲繩的拉力分別為T?、T?,且T?與T?之比為5:7.鋼絲繩的重、滑輪與軸的摩擦及水對物體的阻力均忽略不計，g取10N/kg.求：(1)物體的重力G;(2)物體浸沒在水中勻速上升過程中，滑輪組AB的機械效率η?；物體全部露出水面后勻速上升過程中，滑輪組AB的機械效率η?，則η?,η??η?多大；(3)物體全部露出水面后勻速上升的速度v物·提能力1.如圖3-5-4是用滑輪組提升建筑材料A的示意圖，在豎直向下的拉力F作用下，使重900N的建筑材料A在5s的時間里，勻速豎直上升了1m，繩自由端勻速豎直向下移動了2m.在這個過程中，拉力F為500N，滑輪組的機械效率為η，拉力F做功的功率為P.求：(1)滑輪組的機械效率η；(2)拉力F的功率P.2.如圖3-5-5所示，利用滑輪組裝置勻速拉動水平面上的物體.已知物體在水平面上受到的滑動摩擦力為重力的0.1倍，物體被勻速拉動的距離為1m.當物體質(zhì)量為2kg時，滑輪組的機械效率為50%，不計繩重和繩與滑輪間的摩擦力.求：(1)物體質(zhì)量為2kg時，在水平面上受到的滑動摩擦力；(2)動滑輪的重力；(3)物體質(zhì)量為10kg,以0.1m/s的速度勻速運動時,拉力F的功率.3.如圖3-5-6是現(xiàn)代家庭使用的升降衣架的結(jié)構(gòu)示意圖，它可以很方便晾起洗好的衣服，其實就是通過一些簡單機械的組合來實現(xiàn)此功能的.已知晾衣架上所掛衣服質(zhì)量為4kg，動滑輪、桿和晾衣架總質(zhì)量為1kg.小燕同學用力F拉動繩子自由端，在5s時間內(nèi)使衣服勻速上移0.5m(g=10N/kg,不計繩重和摩擦).求：(1)繩子自由端拉力F的大??；(2)拉力所做的功w;(3)拉力的功率P;(4)整個過程中機械效率η.4.某課外科技小組的同學對自動沖水裝置進行了研究(如圖3-5-7所示).該裝置主要由水箱、浮球B、蓋板C和一個可以繞O點自由轉(zhuǎn)動的硬桿OB構(gòu)成，AC為連接硬桿與蓋板的細繩.隨著水位的上升，蓋板C所受的壓力和浮球B所受的浮力均逐漸增加，當浮球B剛好浸沒到水中時，硬桿OB處于水平狀態(tài)，蓋板C恰好被打開，水箱中的水通過排水管排出.經(jīng)測量浮球B的體積為1×10?3m3,蓋板的橫截面積為6×10?3m2,O點到浮球球心的距離為O點到A點距離的3倍.不計硬桿、蓋板，以及浮球所受的重力、蓋板的厚度，g=10N/kg.求:(1)水箱內(nèi)所能注入水的最大深度；(2)在你以上的計算中忽略了硬桿、蓋板以及浮球的重力，如果考慮它們的重力，你認為設(shè)計時應采取哪些措施可保證自動沖水裝置正常工作?(寫出一種措施即可)5.配重M單獨置于水平地面上靜止時，對地面壓強為3×10?Pa,將配重M用繩系杠桿的B端，在杠桿的A端懸掛一滑輪，定滑輪重150N，動滑輪重90N，杠桿AB的支點為O,OA:OB=5:3,由這些器材組裝成一個重物提升裝置，如圖3-5-8所示，當工人利用滑輪組提升重力為210N的物體以0.4m/s的速度勻速上升時，杠桿在水平位置平衡，此時配重M對地面壓強為1×10?Pa,杠桿與繩的重量、滑輪組的摩擦均不計，g=10N/kg.求:(1)滑輪組的機械效率；(2)配重M質(zhì)量;(3)為使配重M不離開地面，人對繩的最大拉力.6.如圖3-5-9所示，A為直立固定的柱形水管，底部活塞B與水管內(nèi)壁接觸良好且無摩擦，在水管中裝適量的水，水不會流出.活塞通過豎直硬桿與輕質(zhì)杠桿OCD的C點相連，O為杠桿的固定轉(zhuǎn)軸，滑輪組(非金屬材料)繩子的自由端與杠桿的D端相連，滑輪組下端掛著一個磁體E，E的正下方水平面上也放著一個同樣的磁體F(極性已標出).當水管中水深為40cm時，杠桿恰好在水平位置平衡.已知OC:CD=1:2,活塞B與水的接觸面積為30cm2,活塞與硬桿總重為3N，每個磁體重為11N，不計動滑輪、繩重及摩擦，g=10N/kg,ρ水=1.0×(1)水管中水對活塞B的壓強；(2)繩子自由端對杠桿D端的拉力；(3)磁體F對水平面的壓力.學思路鋪墊1答案解：(1)物體M所受浮力F動=(2)活塞受到水的壓強?=ρ水g(3)對活塞和物體M進行受力分析，如圖甲所示.活塞受力：G0+FA'杠桿AB受力情況如圖乙所示.杠桿A端受力：F杠桿B端受力：F因為杠桿AB在水平位置保持平衡，所以：FA則:FpS?解得：ρ=+1×103kg/m3=2×103kg/m3.答:(1)物體M所受浮力F浮為10N;(2)活塞受到水的壓強p為500Pa;(3)物體M的密度ρM為2×103kg/m3.鋪墊2答案解：(1)鑄鐵球浸沒在水中時：F=ρ水γV(2)鑄鐵球浸沒在水中和完全露出水面后，對物體和動滑輪受力分析如圖甲、乙所示.2F1=G+2F解得：Gη=W1400N?200N(3)由P=F則:v答:(1)鑄鐵球浸沒在水中時受到的浮力為200N;(2)鑄鐵球浸沒在水中勻速上升的過程中，滑輪組的機械效率為80%；(3)鑄鐵球提出水面后勻速上升的速度為0.2m/s.壓軸題答案解：(1)在物體全部露出水面勻速上升的過程中，船浸入水中的體積相對于動滑輪A未掛物體時變化了3dm3，船增大的浮力F浮(2)在物體浸沒水中勻速上升的過程中，船浸入水中的體積相對于動滑輪A未掛物體時變化了2dm3;船增大的浮力F浮'=ρgV排物體浸沒在水中勻速上升的過程中，T1=物體全部露出水面勻速上升的過程中，T2=1解得：G滑輪組AB的機械效率：η?=物體全部露出水面后勻速上升過程中，滑輪組AB的機械效率：η2=W(3)由圖象可知，卷揚機做功的功率：P=Wt由P=Fv,卷揚機拉繩子的速度:v和物體全部露出水面后勻速上升的速度：v外=答:(1)物體的重力為30N;(2)滑輪組AB的機械效率為80%;η??η?的大小為5.7%;(3)物體全部露出水面后勻速上升的速度為0.1m/s.提能力1.答案解:1W機械效率η=W(2)拉力F的功率:P=答:(1)滑輪組的機械效率為90%;(2)拉力F的功率為200W.2.答案解:(1)物體受到的摩擦力:f=0.1G=0.1×2kg×10N/kg=2N;(2)因為η=W有用W總=由圖知，滑輪組由3段繩子拉著動滑輪，由F=1G(3)當物體質(zhì)量為10kg時，物體在水平面上受到的滑動摩擦力為：f自由端的拉力為：F'拉力功率為：P=答：(1)物體質(zhì)量為2kg時，在水平面上受到的滑動摩擦力2N；(2)動滑輪的重力2N;(3)物體質(zhì)量為10kg,以0.1m/s的速度勻速運動時,拉力F的功率1.2W.3.答案解：(1)由圖知，使用滑輪組承擔物重的繩子股數(shù)n=4，所承受的總重力：G總=m總g=(4kg+1kg)×10N/kg=50N,不計繩重和摩擦，拉力：F=1(2)拉力端移動的距離s=4h=4×0.5m=2m,拉力做功:W總=Fs=12.5N×2m=25J;(3)拉力做功功率：P=(4)有用功:W有用整個過程中機械效率：η=W答:(1)繩子自由端拉力F的大小為12.5N;(2)拉力所做的功為25J;(3)拉力的功率為5W;(4)整個過程中機械效率為80%.4.答案解：(1)當浮球B剛好浸沒到水中時，排開水的體積和自身的體積相等，則浮球B受到的浮力：F?=ρgV和=ρg則蓋板受到繩子的拉力：FA蓋板C恰好被打開時，處于平衡狀態(tài)，受到繩子的拉力和液體對蓋板的壓力是一對平衡力，所以，水對蓋板的壓力FE=FA=30N,由p=由p=ρgh可得，水箱內(nèi)所能注入水的最大深度：?=(2)考慮硬桿、蓋板以及浮球的重力時，繩子對蓋板的拉力減小，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，要使蓋板被打開，應增大繩子的拉力，可以增大浮球體積增大浮力的大小(或“使杠桿的OB段比OA段更長一些”).答：(1)水箱內(nèi)所能注入水的最大深度為0.5m;(2)考慮硬桿、蓋板以及浮球的重力時，保證自動沖水裝置正常工作可以增大浮球體積增大浮力的大小(或“使杠桿的OB段比OA段更長一些”).5.答案解:(1)根據(jù)圖示可知,n=2,則F=1滑輪組的機械效率：η=100%=(2)設(shè)配重M的底面積為S，由p=FS可得：當物體勻速上升時，作用在杠桿A端的力：F由杠桿平衡條件可得，F(xiàn)B×OB=F由p=FS可得:1×聯(lián)立①②可得：3=GMG(3)當配重對地面的壓力為0時，人對繩子的拉力最大，此時B端受到的拉力為1500N；由杠桿平衡條件可得，F(xiàn)B'×OB=以定滑輪為研究對象，定滑輪受向下的重力G定、3段繩子向下的拉力3F'和向上的拉力FA'，由力的平衡條件可得：3F'+G底答:(1)滑輪組的機械效率為70%;(2)配重M質(zhì)量是150kg;(3)為使配重M不離開地面，人對繩的最大拉力是250N.6.答案解:(1)水管中水對活塞B的壓強:pB=(2)由p=FG水杠桿C