江苏省苏州市2020-2022三年中考物理模拟题精选知识点分类汇编-05力学（计算题-压轴题）

江苏省苏州市2020-2022三年中考物理模拟题精选知识点分类汇编-05力学（计算题-压轴题）

一、计算题

1．（2022·江苏苏州·星海实验中学校考二模）在综合实践活动中，科技小组设计了一个能反映水平风力大小的装置，如图甲所示，电源电压恒为16V，R0为定值电阻，L为额定电压是2.5V 的小灯泡，其I～U关系的部分数据如图乙所示，AB为长18cm、阻值60Ω粗细均匀的电阻丝（电阻丝的阻值与长度成正比），OP为质量、电阻均不计的金属细杆，下端连接一个重2N的圆球P。闭合开关S，无风时，OP下垂并与A端接触，此时电流表示数为0.2A；有风时，OP绕悬挂点O转动，风对球的作用力F方向始终水平向右，已知OA为10cm，OP始终与AB接触良好且无摩擦；求：

（1）电流表示数为0.2A时，灯泡的电阻为___________Ω；

（2）无风时R0消耗的电功率为___________W；

（3）为保护电路，允许风对球施加的最大作用力___________N。

2．（2022·江苏苏州·星海实验中学校考二模）体重为600N的小聪用如图所示的滑轮组来竖直提升物体A。当A以0.1m/s的速度匀速上升时，小聪对绳子的拉力F为400N，滑轮组的机械效率为80%。求：

（1）拉力F的功率；

（2）物体A受到的重力；

（3）若绳能承受的最大拉力为700N，小明用此滑轮组竖直向下匀速拉物体时所能达到的最大机械效率为多少？（不计摩擦及绳重）

3．（2022·江苏苏州·校联考模拟预测）某兴趣小组为检测操场上的风力等级，设计了一台简易风速仪，其工作原理如图甲所示。装有挡风板和滑片P的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆上，滑杆上的摩擦力忽略不计，弹簧左端固定，右端与滑块相连。挡风板的挡风面积为0.2米，均匀电阻丝长为30厘米，阻值为15欧，电源电压恒为9伏，保护电阻为3欧，电压表量程0~3伏。弹簧弹力与弹簧长度改变量的关系如图乙所示。无风时，滑片P在A处，有风时，滑块移动，稳定后读出电压表示数，计算并查阅下表数据可知风速及风级。

（1）无风时，求通过的电流；

（2）为保护电路安全，求出风速仪所测最大风力等级为几级；

（3）某日从天气预报得知，第二天风力等级将会达到五级，风速预计为，在原有电路元件和电路基本连接方式均不变的基础上，电路将如何改进，在图丙的虚线框内将电路补充完整。小组成员还想计算出电路改进后电压表的示数，经查阅资料后得知，该挡风板所受的风压与风速的平方成正比，其关系式为，（其中为常量，数值为0.6），假设你为改小组成员，请你计算出风速为时，改进后的电路中电压表的示数。

4．（2021·江苏苏州·吴江盛泽中学校考一模）图甲是建造桥梁时起吊装置（图中未画出）的工作场景，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，在下降到江底之前，始终保持0.4m/s的速度不变，图乙是A下降到江底之前钢缆绳对A的拉力F随时间t变化的图像，不计江水对圆柱体的摩擦阻力（取江水的密度为ρ=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）．求：

（1）圆柱体A下降过程中重力的功率；

（2）圆柱体A的密度；

（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。

5．（2020·江苏苏州·校考一模）如图所示，一个边长为0.2m的正方体质量为4kg，放在水平地面上，已知动滑轮的重力为10N，现用力在20s内将物体匀速提高了8m（g=10N/kg）。

(1)绳子自由端移动的速度；

(2)物体放在地面时对地面的压强为多大；

(3)不计摩擦和绳重，求该滑轮组机械效率。

6．（2020·江苏苏州·校考一模）阅读短文，回答问题

目前市场上的家用加湿器一般采用超声波方式将水雾化，雾化片产生每秒170万次的高频率振动，将水抛离水面雾化成大量的超微粒子（水雾），吹散到空气中使空气湿润，改变空气的湿度。图甲所示HU1002型加湿器，下表为其部分技术参数，其中额定加湿量是指加湿器正常工作1h雾化水的体积；循环风量是指加湿器正常工作1h通过风扇的空气体积。

(1)加湿器正常工作时，每小时通过风扇的空气质量为___________kg；（空气密度=1.3kg/m3）

(2)加湿器正常工作时的电流为___________A，加满水后最多能加湿___________h。

(3)下列说法中错误的是___________

A．水雾化成超微粒子的过程是汽化现象

B．水雾化成超微粒子需要能量，说明分子间有引力

C．加湿器产生的超声波是由雾化片振动产生的

D．加湿器通电使雾化片振动，电能主要转化为机械能

(4)利用湿敏电阻可实现对环境湿度的精确测量。如图乙所示，电源电压为24V，定值电阻R的阻值为120Ω，电流表的量程为0~120mA，电压表的量程为0~15V，湿敏电阻的阻值随湿度RH变化的关系图线如图丙所示。该电路能够测量的湿度范围是___________；将电压表盘的相关刻度值转化为对应的湿度值，制成一个简易湿度计，该湿度计的刻度值分布是___________（选填“均匀”或“不均匀”）的。

7．（2020·江苏苏州·校考一模）如图所示为大众汽车公司推出的新款汽车，加满油后总质量为1200kg，每个轮胎与水平地面的接触面积为200cm2。已知汽车所加汽油的密度为0.7×103kg/m3，油箱容积为60L，汽油的热值q=4.6×107J/kg。（g取10N/kg）求：

(1)该汽车所加的汽油是由石油分馏而成的，石油是______（选填“可再生”或“不可再生”）能源；

(2)汽车加满油后静止时对水平地面的压强；(      )

(3)若该车加满油后始终以42kW的恒定功率在水平公路上匀速行驶，最多可行驶4.6小时，求该汽车发动机的效率。(      )

8．（2020·江苏苏州·校考一模）某同学设计了一个利用如图1 所示的电路来测量海水的深度，其中 R1=2Ω 是一个定值电阻， R2 是一个压敏电阻，它的阻值随所受液体压力 F 的变化关系如图 2 所示，电源电压保持 6V 不变，将此压敏电阻用绝缘薄膜包好后放在一个硬质凹形绝缘盒中，放入海水中保持受力面水平，且只有一个面积为 0.02m2 的面承受海水压力．（设海水的密度 ρ 海水=1.0×10 3kg/m3，g 取 10N/kg）

（1） 当电流表示数为 0.2A 时，求压敏电阻 R2 的阻值；

（2） 如图 2 所示，当压敏电阻 R2 的阻值为 20Ω 时，求此时压敏电阻 R2 所在深度处的海水压强；

（3） 若电流的最大测量值为 0.6A，则使用此方法能测出海水的最大深度是多少？

9．（2020·江苏苏州·校考一模）如图所示，某工人重600N，站在水平面上，用100N的拉力向下匀速拉动绳子，提起一浸没在水中体积为1.2×10﹣2m3，重360N的物体。（物体始终浸没在水中，且忽略水对物体的阻力，ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg）求：

(1)已知工人双脚与地面的总接触面积是3×10﹣2m2，工人没有拉动绳子时对地面的压强；

(2)物体浸没在水中时受到的浮力；

(3)提起物体时滑轮组的机械效率。

参考答案：

1．     5     0.6     1.8

【详解】（1）由图可知，灯泡、定值电阻R0和电阻丝串联。因串联电路电流处处相等，所以，当电流表示数为0.2A时，通过灯泡的电流为0.2A，由图乙可知此时灯泡两端的电压为1V，根据欧姆定律灯泡的电阻

（2）无风时，OP下垂并与A端接触，电阻丝接入阻值最大为60Ω，根据欧姆定律可得，电阻丝两端的电压

U=IR=0.2A×60Ω=12V

根据串联电路中总电压等于各分电压之和可得，R0两端的电压

U0=U-UL-U=16V-1V-12V=3V

则此时R0消耗的电功率

P0=U0I=3V×0.2A=0.6W

（3）根据欧姆定律可得R0的阻值

由于灯泡的额定电压为2.5V，则电路中最大电流等于灯泡正常工作时的电流，由图乙可知最大电流为

I′=0.3A

此时风对球的压力最大，OP绕O转动的角度最大，设此时OP与AB的接触点为C，则根据欧姆定律可得，R0两端的电压

U0′=I′R0=0.3A×15Ω=4.5V

因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以R两端的电压为

U=U-U额-U0′=16V-2.5V-4.5V=9V

根据欧姆定律，可得此时电阻丝连入电路的电阻

由于电阻丝的电阻与电阻丝的长度成正比，则

所以

则

AC=AB-BC=18cm-9cm=9cm

把OP视为一根杠杆，如下所示

F的力臂为OD，G的力臂等于PD，根据杠杆平衡条件可得

F×OD=G×PD

则

由于三角形OAC∽三角形ODP，根据相似三角形的知识可得

 所以

则允许风对球施加的最大作用力

2．（1）120W；（2）960N；（3）86.7%

【详解】解：（1）由图可知，承担物重绳子的股数为n=3，绳子自由端移动的速度为

v绳=nv物=3×0.1m/s=0.3m/s

拉力F的功率为

P=Fv绳=400N×0.3m/s=120W

（2）由机械效率公式推导可得

①

物体A受到的重力为

G=ηFn=80%×400N×3=960N

（3）滑轮重为

G动=nF-G=3×400N-960N=240N

若绳能承受的最大拉力为700N，但小聪的体重仅有600N，所以最大的拉力为F1=600N。此时可拉起的最大物重为

G1=nF1-G动=3×600N-240N=1560N

由

可知，当所拉物体越重时，此时做的有用功越多，由于不计绳重和摩擦力，额外功为克服动滑轮重所做的功，大小不变。故所拉物体越重，有用功占总功的比例越大，机械效率越高。因而当达到绳子最大拉力，所拉重物最重时，机械效率最大。由①式可知，最大的机械效率为

答：（1）拉力F的功率是120W；

（2）物体A受到的重力是960N；

（3）若绳能承受的最大拉力为700N，小明用此滑轮组竖直向下匀速拉物体时所能达到的最大机械效率为86.7%。

3．（1）；（2）四级；（3）1.5V

【详解】解：（1）因电压表接在滑片上且电压表在电路中相当于断路，所以，电流要流经全部电阻丝，在滑片P左移的过程中，始终是全部电阻丝与电阻R0串联，所以电路的总电阻不变；无论有无风时，滑动变阻器接入电路的阻值均为，通过的电流

（2）由图可知，风力越大，电压表测量部分电阻越长，电压表示数越大，电压表最大电压；滑动变阻器分到电压

当电压表示数最大时，滑片移动距离

由图乙可得，弹簧产生的弹力，此时的风压

查表可知，此时风力等级为四级。

（3）当风速为时，风压

因此会超过电压表量程，弹簧弹力

由表可得，弹簧形变量为，因此可将电压表测量对象更换为滑片左侧部分的电阻，此时滑片左侧电阻

此时电压表示数

改装电路为

此电路只能在风力稳定时使用。

答：（1）无风时，求通过的电流是；

（2）为保护电路安全，求出风速仪所测最大风力等级为四级；

（3）风速为时，改进后的电路中电压表的示数是1.5V。

4．（1）1.2×104W；（2）1.5×103kg/m3；（3）10000Pa

【详解】（1）在江面上时圆柱体匀速下降，所以重力和拉力相等，由图可得

G＝F1＝3×104 N

圆柱体A下降过程中重力的功率为

P=F1v＝Gv＝3×104 N×0.4 m/s＝1.2×104 W

（2）圆柱体浸没在水中后，拉力F2＝1×104 N，这时圆柱体受到的浮力是

F浮＝G-F2＝3×104 N -1×10 4 N＝2×104 N

因为这时圆柱体浸没，所以圆柱体的体积是

圆柱体的质量是

圆柱体A的密度为

（3）由乙图可得，圆柱体下表面接触江面到刚好浸没的时间t=5s，圆柱体的高度是

h＝vt ＝0.4 m/s×5s＝2m

圆柱体的底面积是

江底对圆柱体的支持力为

FN＝G-F浮＝3×104 N-2×104 N =1×104 N

因为互相作用力大小相等，所以圆柱体对江底压力为

F=FN=1×104 N

圆柱体对江底的压强是

答：（1）圆柱体A下降过程中重力的功率为1.2×104W；

（2）圆柱体A的密度为1.5×103kg/m3；

（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对江底的压强为10000Pa。

5．(1)0.8m/s；(2)1000Pa；(3)80%

【详解】解：(1)由图知，通过动滑轮绳子段数n=2，绳子自由端通过距离

s=nh=2×8m=16m

绳子自由端移动的速度

(2)正方体对水平地面的压力

F=G=mg=4kg×10N/kg=40N

受力面积

S=(0.2m)2=0.04m2

正方体对地面的压强

(3)不计摩擦和绳重，克服动滑轮所做功是额外功，提起物体所做功是有用功，所以滑轮组机械效率

答：(1)绳子自由端移动的速度为0.8m/s；

(2)物体放在地面时对地面的压强为1000Pa；

(3)不计摩擦和绳重，求该滑轮组机械效率为80%。

6．     312kg     0.073A     4h     A          不均匀

【详解】解：(1)[1]加湿器正常工作时，每小时通过风扇的空气质量

(2)[2]加湿器正常工作时的电流

[3]加满水后最多能加湿的时间

(3)[4]A．水雾化成的超微粒子仍为液体，该过程不是汽化现象，故A错误，符合题意；

B．水雾化成超微粒子需要能量，要克服引力才能将水分为小微粒，说明分子间有引力，故B正确，不符合题意；

C．一切声音都是由物体振动产生的，加湿器产生的超声波是由雾化片振动产生的，故C正确，不符合题意；

D．加湿器通电使雾化片振动，消耗电能，产生机械能，此过程中电能主要转化为机械能，故D正确，不符合题意。

故选A。

(4)[5]电路最大电流为

此时，电阻R两端的电压

R0两端的电压

R0的电阻值

由图丙所示可以知道，此时湿度为0。

R0两端最大电压15V，此时电路电流

此时R0的阻值为

由图丙知，此时湿度是90%。

[6]电压表示数

电压表示数与R0不成正比，所以湿度计的刻度值分布是不均匀的。

7．     不可再生     1.5×105Pa     36%

【分析】(1)石油是属于化石能源，是不可再生能源；

(2)求出总重力，汽车对水平地面的压力等于汽车总重力，求出总接触面积，利用

求对水平地面的压强；

(3)利用公式W=Pt计算出了牵引力做的功（有用功）；知道消耗汽油的体积，利用m=ρV求其质量，再利用Q=mq求汽油完全燃烧放出的热量（总能量），再利用效率公式求汽车发动机的效率。

【详解】解：(1)石油是属于化石能源，是不可再生能源。

(2)汽车对水平地面的压力

F=G=mg=1200kg×10N/kg=12000N

总受力面积

S=200cm2×4=800cm2=0.08m2

汽车对水平地面的压强

(2)由可得，该汽车牵引力做的功

W=Pt=42×103W×4.6×3600s=6.9552×108J

汽油的体积

V汽油=60L=60×10−3m3

根据可得，汽油的质量

m汽油=ρ汽油V汽油=0.7×103kg/m3×60×10−3m3=42kg

完全燃烧放出的热量为

Q=m汽油q汽油=42kg×4.6×107J/kg=1.932×109J

该汽车发动机的效率

答：(1)石油是不可再生能源；

(2)汽车加满油后静止时对水平地面的压强是1.5×105Pa；

(3)该汽车发动机的效率为36%。

8．（1）28Ω；（2）2×106Pa；（3）500m．

【详解】（1）由可得，当电流表示数为0.2A时电路的总电阻：，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，压敏电阻R2的阻值：R2=R总-R2=30Ω-2Ω=28Ω；

（2）当压敏电阻R2的阻值为20Ω时，由图2可知，压敏电阻受到的压力F=4×104N，此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强：；

（3）当电流表的示数I′=0.6A时，使用此方法能测出海水的深度最大，此时电路的总电阻：，此时压敏电阻的阻值：R2′=R总′-R2=10Ω-2Ω=8Ω，由图2可知，压敏电阻受到的压力F′=10×104N，此时压敏电阻R2所在深度处的海水压强：，由可得，使用此方法能测出海水的最大深度：．

9．(1)；(2)120N；(3)80%

【详解】(1)工人没有拉动绳子时对地面的压力等于人的重力600N，则人对地面的压强为

(2)物体浸没在水中时

根据阿基米德原理，物体受到的浮力为

(3)机械效率