【压轴难题】绵阳市物理中考一模试卷带解析

【压轴难题】绵阳市物理中考一模试卷带解析一、中考物理力学问题 易错压轴题提优（难）1．地秤可用来称量较重的物体，它有一个较大的长方形的称量面ABB'A'，如图所示，BB'的右侧是一个范围足够大的斜坡。

称量面与左侧水平地面和右侧斜坡顶部相平，称量面与它们的衔接处可近似看成无缝相接。

把地面和称量面都看成光滑的，AA'线与BB'线相距2m 。

有一根粗细均匀、横截面为正方形的实心直钢材，体积为0.02m 3，长度为2m 。

让钢材以某一速度v 匀速地从AA'线的左边沿垂直于边AA'线的方向向右运动。

当钢材的右端经过AA'线时开始计时，此后钢材对称量面的压力F 逐渐增大，t =5s 时压力恰好增至最大。

已知钢的密度ρ=7.9×103kg/m 3，g 取10N/kg ，则(1)钢材的质量m =______kg ，钢材匀速运动的速度v =______m/s ；(2)t =2s 时，钢材对地秤的称量面压力F =______N ；(3)t =6s 时，钢材对地秤的称量面的压强为多少帕______?并请推导出6s≤t <7.5s 的过程中，钢材对地秤称量面的压强p 与时间t 的关系式______。

【答案】158 0.4 632 1.975×105 57.91010p t⨯=- 【解析】【分析】【详解】(1)[1]钢材的质量为3337.910kg/m 0.02158kg m m V ρ==⨯=⨯重量为10N/kg 1580158kg N G mg ==⨯=[2]钢材匀速运动，长度为2m 全部进入地秤时压力恰好增至最大，此时钢材匀速运动的速度为0.4m/s 5s2m s v t === (2)[3]t =2s 时，钢材进入地秤的称量面的长度为0.4m/s 20.8s m s vt ''==⨯=则钢材对地秤的称量面压力等于进入地秤段钢材的重力，即0.8m N 632N 21580ms F G L ''===⨯ (3)[4]t =6s 时，钢材进入地秤的称量面的长度为11()0.4m/s (6s 5s 2m 1.6m )sL v t t =--=-⨯-=钢材对地秤的称量面压力等于自身重力，钢材对地秤的称量面的接触面积为113321.6m 0.02m 810m 2m 2ms V S L L -=⨯=⨯=⋅ 钢材对地秤的称量面的压强为513211580N 1.97510Pa 810mG p S -===⨯⨯ [5]在6s≤t <7.5s 的过程中，钢材进入地秤的称量面的长度为202m ()0.4m/s (5s)s L v t t t =--=-⨯-钢材对地秤的称量面的接触面积为3222m 0.02m 0.012m 20.4m/s (5s)0.002(5m)s V t S t L L -⨯-=⋅==-⨯-⨯ 钢材对地秤的称量面的压强表达示为521580N 7.910Pa 0.010.002(5)10G p S t t⨯===-⨯--2．某课外科技小组的同学对自动冲水装置进行了研究（如图所示）．该装置主要由水箱、浮球B 、盖板C 和一个可以绕O 点自由转动的硬杆OB 构成，AC 为连接硬杆与盖板的细绳随着水位的上升，盖板C 所受的压力和浮球B 所受的浮力均逐渐增加，当浮球B 刚好浸没到水中时，硬杆OB 处于水平状态，盖板C 恰好被打开，水箱中的水通过排水管排出。

经测量浮球B 的体积为1×10﹣3m 3，盖板的横截面积为6×10﹣3m 2，O 点到浮球球心的距离为O 点到A 点距离的3倍。

不计硬杆、盖板以及浮球所受的重力以及盖板的厚度。

求：（g =10N/kg ）(1)水箱内所能注入水的最大深度；(2)在你以上的计算中忽略了硬杆、盖板以及浮球的重力，如果考虑它们的重力，你认为设计时应采取哪些措拖可保证自动冲水装置正常工作？（写出一种措施即可）【答案】(1) 0.5m ；(2)考虑硬杆、盖板以及浮球的重力时，保证自动冲水装置正常工作可以增大浮球体积增大浮力的大小（或“使杠杆的OB 段比OA 段更长一些”）【解析】【分析】【详解】(1)当浮球B 刚好浸没到水中时，排开水的体积和自身的体积相等，则浮球B 受到的浮力F 浮=ρgV 排=ρgV B =1.0×103kg/m 3×10N/kg×1×10﹣3m 3=10N此时硬杆OB 处于水平状态，由杠杆的平衡条件可得A F OA F OB =⨯⨯浮则盖板受到绳子的拉力310N 30N A OAF B F O =⨯==⨯浮 盖板C 恰好被打开时，处于平衡状态，受到绳子的拉力和液体对盖板的压力是一对平衡力，所以，水对盖板的压力F 压=F A =30N由F p S=可得，盖板受到水的压强 3230N 5000Pa 610m A F p S -===⨯ 由p =ρgh 可得，水箱内所能注入水的最大深度335000Pa 0.5m g 1.010kg /m 10N /kgp h ρ===⨯⨯ (2)考虑硬杆、盖板以及浮球的重力时，绳子对盖板的拉力减小，根据杠杆的平衡条件可知，要使盖板被打开，应增大绳子的拉力，可以增大浮球体积增大浮力的大小（或“使杠杆的OB 段比OA 段更长一些”）。

答：(1)水箱内所能注入水的最大深度为0.5m ；(2)考虑硬杆、盖板以及浮球的重力时，保证自动冲水装置正常工作可以增大浮球体积增大浮力的大小（或“使杠杆的OB 段比OA 段更长一些”）。

3．阅读短文，回答问题：核潜艇庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动在青岛附近海域举行，图甲中为093改进型攻击核潜艇公开亮相并进行了战略巡航。

我国某核潜艇H 最大潜深350m ，完全下潜到海面下后的排水量为8.24×103t ．潜艇内部有水舱，通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜艇的自重，从而控制其下沉或上浮．已知海水密度ρ海为1.03×103kg/m 3，江水密度ρ江为1.0×103kg/m 3，取g ＝10N/kg ，不考虑潜艇的体积变化。

(1)下列关于核潜艇的说法中，正确的是（ ）A ．核潜艇的外壳用硬度小的特种钢材制成的B ．核潜艇是通过改变自身体积达到浮沉的C ．核潜艇悬浮和漂浮时所受的浮力相等D ．核潜艇由东海海面下潜行进入长江后所受的浮力变小(2)核潜艇在海面下水平匀速巡航时，突然进入密度跃层（海水密度突然变小）时，核潜艇将会________，将给核潜艇带来安全隐患．为确保核潜艇安全，应立即采取的措施是___________________（选填“向水舱中充水”或“从水舱中向外排水”）。

(3)该核潜艇H 悬浮在海面下时，螺旋桨将海水推向后方获得向前的推力，说明_________________；核潜艇H 所受的海水阻力与航速的关系如图乙，当核潜艇H 航速为8m/s 时，核潜艇H 所受的海水阻力为_________N 。

(4)该核潜艇H 浮出海面处于漂浮时，露出海面的体积为1.0×103m 3，此时核潜艇H 的总重量是多少?（请写出计算过程）(5)该核潜艇H 在深海某区域内以某一速度匀速下降，在到达一定深度后从水舱中向外排出6t 的海水，经过一段时间，核潜艇H 以相同的速度匀速上升。

若该区域内海水的密度保持不变，核潜艇H 所受阻力仅与速度有关。

则核潜艇H 在匀速下降时所受阻力的大小为_________N 。

【答案】(1)D ；(2)下沉；从水舱中向外排水；(3)力的作用是相互的；1.92×106；(4)7.21×107N ；(5)3×104N【解析】【分析】【详解】(1)[1]A ．由于核潜艇要下潜到水中，会受到水的压力，这压力较大，不能用硬度小的钢材制成，A 错误；B ．核潜艇自身体积不能改变，它是通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜艇的自重，从而控制其下沉或上浮，B 错误；C ．核潜艇悬浮和漂浮时排开液体的体积不同，根据阿基米德原理F gV ρ=浮液排，那么所受的浮力也不相等，C 错误；D ．核潜艇由东海海面下潜行进入长江后，液体的密度变小，根据阿基米德原理F gV ρ=浮液排，排开液体的体积不变，所受的浮力变小，D 正确。

故选D 。

(2)[2]核潜艇在海面下水平匀速巡航时，突然进入密度跃层，海水密度突然变小，根据阿基米德原理F gV ρ=浮液排，排开海水的体积不变，那么所受的浮力变小，在重力作用下，核潜艇将会下沉。

[3]为确保核潜艇安全，应立即采取的措施是从水舱中向外排水，这样核潜艇的重力变小，不会下沉。

(3)[4]螺旋桨将海水推向后方获得向前的推力，螺旋桨对海水向后的力，而海水对螺旋桨向前的力，这说明力的作用是相互的。

[5]从图乙可以看到，所受的海水阻力与航速的关系可设为2f kv =由图乙中的数据可得到k 的大小是4310⨯，那么当核潜艇H 航速为8m/s 时，核潜艇H 所受的海水阻力是()222462N s 3108m/s 1.9210N m f kv ⋅==⨯⨯=⨯ 核潜艇H 所受的海水阻力是61.9210N ⨯。

(4)由于完全下潜到海面下后的排水量为38.2410t ⨯，那么排开这些海水的体积是633338.2410kg 810m 1.0310kg/mm V ρ⨯===⨯⨯海海海 核潜艇的体积是 33810m V V ==⨯海核由于露出海面的体积为331.010m ⨯，那么核潜艇排开海水的体积是333333-8.010m -1.010m 7.010m V V V ==⨯⨯=⨯排核这时核潜艇受到的浮力是333371.0310kg/m 10N/kg 7.010m 7.2110N F gV ρ==⨯⨯⨯⨯=⨯浮海排处于漂浮时，受到的重力大小等于浮力，即77.2110N G F ==⨯重浮此时核潜艇H 的总重量是77.2110N ⨯。

(5)[6]设核潜艇H 在匀速下降时所受阻力的大小为f ，由题意可知匀速下降时G f F =+浮以相同的速度匀速上升时3-610kg 10N/kg G f F ⨯⨯+=浮由上面两式解得4310N f =⨯，核潜艇H 在匀速下降时所受阻力的大小为4310N ⨯。

4．阅读短文，回答问题｡智能防疫机器人我国研制的某款智能防疫机器人，具有自主测温､移动､避障等功能｡机器人利用镜头中的菲涅尔透镜将人体辐射的红外线聚集到探测器上，通过处理系统转变为热图像，实现对人群的体温检测。

当发现超温人员，系会自动语音播报，并在显示屏上用红色框标注人的脸部｡机器人利用磁敏电阻等器件来监控移动速度，控制驱动电机运转，图甲为控制电机运转的原理电路，U 为输入电压，R B 为磁敏电阻，阻值随外加磁场强弱的变化而改变｡机器人为有效避障，在移动过程中会发射､接收超声波（或激光）来侦测障碍物信息，当感知到前方障碍物时，机器人依靠减速器进行减速，并重新规划行驶路线｡下表为机器人的部分参数，“电池比能量”为单位质量的电池所能输出的电能；“减速器的减速比”为输入转速与输出转速的比值｡(1)机器人在行进过程中遇到玻璃等透明障碍物时，利用____（选填“超声波”或“激光”）才能较好感知到障碍物：以移动机器人为参照物，障碍物是____的｡(2)下列关于机器人的说法中，错误的是____｡A．菲涅尔透镜的作用相当于凹透镜B．菲涅尔透镜接收的是人体辐射出的电磁波C．图甲中电磁铁的上端为N极D．机器人发现体温38℃的人会语音报警并识别(3)若机器人以最大速度沿水平路面匀速直线运动7min，此过程中机器人受到的阻力为____N，消耗的电能占电池所能输出总电能的____ %。