2019年全国各地中考物理试题汇编之力学综合计算题

2019年全国各地中考物理试题汇编

---力学综合计算题

1.（2019﹒菏泽)如图所示，一个质量600kg、体积0.2m3的箱子沉入5m深的水底，水面距离地面2m，若利用滑轮组和电动机组成的打捞机械，以0.5m/s的速度将箱子从水底匀速提到地面，每个滑轮重100N（不计绳重、摩擦和水的阻力，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）。求：

（1）箱子在水底时，箱子下表面受到的水的压强；

（2）箱子全部浸没在水中时，箱子受到的浮力；

（3）物体完全露出水面后，继续上升到地面的过程中，滑

轮组的机械效率；

（4）整个打捞过程中请你分析哪个阶段电动机的输出功率

最大，并计算出这个最大值。

解：（1）箱子在水底时下表面的深度h=5m，此处水产生的压强：

P=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa。

（2）箱子沉入水底，则V排=V=0.2m3，则浮力:

F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m3=2×103N。

（3）物体完全露出水面后，在提升箱子过程中，不计绳重、摩擦和水的阻力，有用功是动滑轮对箱子的拉力所做的功，额外功是克服动滑轮重所做的功；箱子的重力：G=mg=600kg×10N/kg=6×103N；

出水后，根据η==可得：

机械效率：η=×100%=×100%≈98.4%。

（4）由于箱子从水底匀速提到地面，根据P=Fv即可判断出拉力最大时，功率最

大；箱子离开水面在空中时，对滑轮组的拉力最大，故此时电动机对滑轮组的拉力最大；由于不计绳重、摩擦和水的阻力，则

F最大=（G+G动）=×（6×103N+100N）=3.05×103N；

电动机上绳子的提升速度为v′=2v=2×0.5m/s=1m/s，

则P最大=F最大v′=3.05×103N×1m/s=3.05×103W。

答：（1）箱子在水底时，箱子下表面受到的水的压强为5×104Pa；

（2）箱子全部浸没在水中时，箱子受到的浮力为2×103N；

（3）物体完全露出水面后，继续上升到地面的过程中，滑轮组的机械效率为98.4%；（4）整个打捞过程中箱子离开水面在空中时电动机的输出功率最大，为

3.05×103W。

2.（2019﹒巴中)利用如图所示的滑轮组，将一边长为0.2m，密度为2.5×103kg/m3的正方体石块，匀速从水中提起，已知动滑轮重力为40N，（不计纯重、摩擦和水的阻力）。

求：（1）物体浸没在水中时所受到的浮力大小；

（2）物体浸没在水中匀速上升时，动滑轮下端挂钩处绳对物体

的拉力F0的大小；

（3）物体完全离开水面后，继续匀速向上提升，此时滑轮组的

机械效率大小。（计算结果保留一位小数）

解：（1）正方体物体的体积：V=0.2m×0.2m×0.2m=0.008m3，

物体浸没在水中时所受到的浮力：

F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=80N；

（2）物体重力：G=mg=ρgV=2.5×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=200N，

物体静止在水中时，受到竖直向下的重力，竖直向上的拉力和浮力的作用，

所以，G=F浮+F0，

则动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力：F0=G-F浮=200N-80N=120N。

（3）物体完全离开水面后，设物体升高h，滑轮组的有用功为：

W有=Gh=200N×h，由图中，n=3，

不计绳重、摩擦，则绳子自由端的拉力：F=（G+G动）=（200N+40N）=80N，

拉力F做得总功：W总=Fs=80N×3h，

所以滑轮组的机械效率：η===83.3%。

答：（1）物体浸没在水中时所受到的浮力大小80N；

（2）物体浸没在水中匀速上升时，动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力F0的大小是 120N；

（3）物体完全离开水面后，继续匀速向上提升，此时滑轮组的机械效率是83.3%。

3.（2019﹒沈阳)如图所示，电动起重机是通过电动机拉动绳子b带动滑轮组工作的装置（滑轮组的连接方式未画出）。质量为360kg的货箱放在水平地面上，与地面的接触面积是0.25m2．求：

（1）当绳子a对货箱的拉力F a为600N时，货箱未离开地面，此时货箱对地面的压强是多大？（g取10N/kg）

（2）在匀速拉起货箱的过程中，电动机把绳子b匀速收起了12m，绳子b的拉力F b做了2.4×104J的功，拉力F b是多大？

（3）在上述匀速拉起货箱的过程中，使用滑轮组所做的额外功是9.6×103J，滑轮组的机械效率是多大？

解：（1）货箱的重力：

G=mg=360kg×10N/kg=3600N，

当绳子a对货箱的拉力F a为600N时，货箱未离开地面，此

时货箱对地面的压力：

F压=G-F a=3600N-600N=3000N，

货箱对地面的压强：

p===1.2×104Pa；

（2）由题知，电动机把绳子b匀速收起了12m，绳子b的拉力F b做了2.4×104J 的功，

则由W=Fs得电动机施加拉力：

F b===2000N；

（3）利用滑轮组做的有用功：

W有用=W总-W额=2.4×104J-9.6×103J=l.44×104J，

滑轮组的机械效率：

η==×100%=60%。

答：（1）货箱对地面的压强是1.2×104Pa；

（2）绳子b的拉力是2000N；

（3）滑轮组的机械效率是60%。

4.（2019﹒西宁)同学们在研究杠杆的平衡时，他们首先将装有某液体的圆柱形容器放在水平放置的电子台秤上（容器底面积S容=0.02m2），台秤的示数为8kg。然后人站在水平地面上通过可绕O点转动的杠杆BC和轻绳将长方体A逐渐缓慢放入该液体中，直到A的上表面与液面相平，液体未溢出，此时杠杆在水平位置保持平衡，如图甲所示。已知：A的底面积为S A=0.01m2，重力G A=50N，人的重力G人=518N，鞋与地面的总接触面积S鞋=500cm2．当A从接触液面到恰好浸没时，A 的下表面受到的液体压强随浸入液体的深度的变化图象如图乙所示。（g=10N/kg，杠杆、轻绳质量均不计，轻绳始终竖直）

求：（1）长方体A未放入液体中时，容器对台秤的压强。

（2）容器中液体的密度。

（3）杠杆在水平位置平衡时，杠杆B端轻绳对长方体A的拉力。