2023年中考物理专项训练——有关力的计算

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 2023年中考物理专项训练——有关力的计算一、计算题1．如图所示，水平地面上有一个要使用的新的扫地机器人，它通过安装在身体底部的三个轮子与地面接触。机器人质量为3.8kg，三个轮子与地面接触的总有效面积为2×10-4m2，求：（1）机器人的重力大小；（2）机器人静止时对地面的压强。    2．电动汽车是正在大力推广的新型交通工具，它具有节能、环保的特点．如图所示，是一辆停放在水平地面上的电动汽车，质量为，每个轮胎和地面的接触面积为，g取10N/kg．求：（1）车对地面的压力：（2）车对地面的压强．     3．小军发现一个质量为1.6kg，不吸水的新型圆台体建筑材料，他只有量程为5N的弹簧测力计，设计了如图所示装置进行实验，重为8N、底面积为100cm2的薄壁容器M内盛有2000cm3的水，容器M置于水平地面，当轻质杠杆在水平位置平衡时竖直向上的拉力F为1.5N，此时材料浸没在水中静止且未触底。求：（1）材料受到的重力；（2）材料未放入前容器对水平地面的压强；（3）材料的密度。     4．如图所示，将边长是10cm的实心立方体木块轻轻放入盛满水的溢水杯中，待木块静止时，从溢水杯中溢出了550g水，g取10N/kg，求：（1）木块静止时受到的浮力大小；   （2）木块的密度；   （3）将木块放入另一种液体中，发现木块静止时恰好悬浮，木块上表面与液面相平，求木块静止时下表面受到的液体压强大小。       5．为防控新型冠状病毒感染的肺炎疫情，需要紧急建成一座传染病医院，如图所示为建设过程中使用的某型号挖掘机的实物图（甲）和作业范围图（乙），它以柴油为燃料，下表为该挖掘机的部分数据。施工过程中挖掘机在6s内将装满铲斗的800kg泥土从最大挖掘深度处匀速提升到位于最大卸料高度的装载车上。g取10N/kg，q柴油=4×107J/kg。试求：整机质量5tA最大挖掘深度3mB最大卸料高度5m履带总触地面积4m2额定功率40kW柴油机效率40%（1）挖掘机静止在水平地面上时对地面的压强；（2）本次作业中挖掘机对泥土所做的功；（3）挖掘机完成这次作业需消耗多少柴油。     6．如图所示，将密度为3×103kg/m3、高度为10cm、底面积为20cm2的圆柱体M放入底面积为50cm2的容器中，并向容器内加水。问：（1）当水加到4cm深时，圆柱体受到的浮力是多少？（2）继续加水，将圆柱体刚好淹没，此时圆柱体对容器底的压强为多少？        7．在课外活动中，同学们设计了一种苹果自动筛选装置(如图1所示)，它能将质量小于一定标准的苹果自动剔除．其原理如图2所示：水平轻质传送带上的苹果经过装有压敏电阻R的检测区间时，使压敏电阻R的阻值发生变化，压敏电阻R的阻值随压力变化关系如图3所示。已知电源电压为12V，R0=20Ω，当电压表示数小于3V时，机械装置启动，将质量不达标的小苹果推出传送带，实现自动筛选功能．试问(g取10N/kg)：（1）压力检测区长0.2m，传送带传送水果速度为0.4m/s，机械装置对不达标的小苹果的做出判断的时间最多为多少秒？   （2）该装置能够剔除质量小于多少千克的苹果？（3）电路中的电池使用一段时间后，电压逐渐降低，某时刻能通过检测区苹果的最小质量变为0.15kg，求此时压敏电阻的功率。(结果保留两位小数)       8．如图是一种新型的气垫船，满载时的排水量为100t。(g取10N/kg)（1）该气垫船满载静止在水面时受到的浮力是多少？   （2）该气垫船以30m/s的速度匀速直线运动了100s，受到的阻力始终为7×104N，求推力做的功的功率为多少？   （3）启动柴油发动机，通过向下喷气将满载时的船身匀速抬高0.86m，整个过程柴油发动机的效率为20%，则抬高一次需要消耗多少千克的柴油？(柴油的热值q=4.3×107J/kg）        9．用如图所示的装置提升深井底部的物体。电动机拉绳端做功的功率保持一定，绳子能承受的最大拉力是1600N，当提起重50kg的物品时，10s能上升到井口，当提起重90kg的物体时，15s能上升到井口。深井水平底面上剩余的物品共500kg，它们和地面接触面积为2m2。不计滑轮组的绳重和摩擦g取10N/kg。求：（1）剩余的500kg物品对深井底面的压强；   （2）动滑轮的重；   （3）使用此装置提升剩余的物品时，滑轮组的效率最高能达到多少?    10．如图所示，一个质量为300g薄壁长方体容器放在水平硬板CD上，容器底面长15cm，宽10cm，容器高度为20cm，装有10cm深的水，一根原长为10cm的轻质的细弹簧AB吊着长方体木块静止，木块下表面好与水面接触，弹簧上端A连接着固定不动的支架，下端B连接在木块上表面的中心处，弹簧每拉长或者压缩1cm需要0.5N，木块的重力为2.5N，底面长5cm，宽5cm，高度为20cm，现将水平硬板CD缓慢向上移动，木块始终保持竖直方向，弹簧均在弹性限度内，木块不吸水，已知 =1.0×103kg/m3，常数g取10N/kg。求：  （1）木块的密度；   （2）当木块下表面刚接触容器底部时，水对容器底部压力；   （3）当硬板向上移动22cm时，容器对硬板的压强值。        11．桌面上有一个质量不计的薄壁容器、容器上部是边长为8cm的立方体，下部是边长为10cm的立方体；实心圆柱体铝块质量为972g，底面积为40cm2，将铝块竖直放入容器中，如图所示，铝块不吸水。（g=10N/kg，ρ水=1g/cm3，ρ铝=2.7g/cm3），求：（1）铝块的重力；（2）向容器中缓慢注入质量为1024g的水后，水对容器底的压强；（3）向容器中缓慢注水，直到刚好注满，请写出水对容器底的压力F与注入水的质量m（克）的函数关系。      12．如图所示，水平桌面上放着装有一定量水的圆柱形薄壁容器，其底面积为5.0×10-3m2，现将一体积为50cm3的物块（不吸水）放入容器中，物块漂浮在水面上，浸入水中的体积为40cm3（如图甲所示），求：（1）物块受到的浮力？（2）物块的质量？（3）如图乙所示，用力F缓慢向下压物块，使其恰好完全浸没在水中（水未溢出），此时水对容器底的压强比物块被下压前增加了多少Pa？压力F为多少N？      13．如图甲所示，门式起重机，又称龙门吊，用于室外的货场、料场、散货的装卸作业，被各个港口货场和造船厂广泛使用。中国生产的龙门吊名声在外，占据了全球龙门吊80%的市场，几乎垄断1000吨级龙门吊市场。如图乙所示为某龙门吊升降机构示意图，设动滑轮的质量为100kg，不计绳重及摩擦。若用该装置在t＝30s内将一质量为300kg的重物匀速向上提升h＝3m（g取10N/kg），求：（1）电动机对绳的拉力；（2）电动机对绳拉力的功率；（3）起重机的效率。     14．如图所示，是某工作队用滑轮组从水中打捞正方体物体M的情景。物体M的棱长为1m，密度为2.8×103kg/m3，用7500N的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升2m。忽略绳重、绳与滑轮的摩擦和滑轮与轴的摩擦。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：（1）物体M上升后，还未露出水面时受到的浮力；（2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面受到水的压力；（3）物体M上升后，在未露出水面前，此滑轮组的机械效率。   15．如图所示，用滑轮组从H＝10m深的水中匀速提起底面积为0.04m2、高2m的实心圆柱体，该物体的密度是2.5g/cm3，在水中匀速提起该物体时，滑轮组的机械效率为80%，绕在滑轮上的绳子能承受的最大拉力F为1100N，不计摩擦和绳重。求：（1）圆柱体的重力；   （2）圆柱体浸没在水中时受到的浮力；   （3）将圆柱体匀速提升，当它上表面与水面刚好接触时，装置所做的额外功；   （4）判断在提升的过程中绳子会不会被拉断，若被拉断，绳子被拉断时，圆柱体留在水中的体积。  
答案解析部分1．（1）解: G=mg=3.8kg×10N/kg=38N （2）F=G=38N p==1.9×105Pa2．（1）解：车对地面的压力F=G=mg=1.6×103kg×10N/kg=1.6×104N；答：车对地面的压力为1.6×104N；（2）解：受力面积为：S=4×2×10-2m2=8×10-2m2车对地面的压强：=2×105Pa．答：车对地面的压强为2×105Pa．3．（1）由 知道，材料受到的重力 答：材料的密度1.6×103 kg/m3。（2）(2 )水的质量m水=ρ水V水= 1g/cm3×2000cm3=2000g=2kg ,
水的重力G水=m水g=2kg×10N/kg=20N ,
材料未放入前容器对水平地面的压力F压=G水+G容=20N+8N=28N ,
材料未放入前容器对水平地面的压强
 答：材料未放入前容器对水平地面的压强2800Pa；（3）由平衡条件知道，材料对杠杆的拉力 由平衡条件知道，材料受到的浮力 由 知道，材料的体积 故材料的密度 答：材料的密度1.6×103 kg/m3。4．（1）解；木块排开水的重力 由阿基米德原理可知 答：木块静止时受到的浮力大小是5.5N；（2）解；木块排开水的体积 木块的体积 因为V排水＜V木，所以木块在水中静止时处于漂浮状态。因为漂浮时浮力等于重力，则 则木块的质量 木块的密度 答：木块的密度是0.55g/cm3（3）解；木块静止时恰好悬浮，则木块受到的浮力 木块上表面与液面相平，木块下表面受到的压力等于木块受到的浮力，所以木块下表面受到液体的压强 答：木块静止时下表面受到的液体压强大小是550Pa。5．（1）解：挖掘机静止时对水平地面的压力F=G=m机g=5×103kg×10N/kg=5×104N 对水平地面的压强 答：挖掘机静止在水平地面上时对地面的压强为1.25×104Pa（2）解：泥土的重力G土=m土g=800kg×10N/kg=8×103N 提升高度h=hA+hB=3m+5m=8m挖掘机对泥土所做的功W=G土h=8×103N×8m=6.4×104J答：本次作业中挖掘机对泥土所做的功是6.4×104J；（3）解：由 可得本次作业柴油机做的功W有=Pt=40×103W×6s=2.4×105J  由 可得柴油完全燃烧释放的热量 由 可得消耗柴油的质量 答：挖掘机完成这次作业需消耗0.015kg柴油。6．（1）解：当水加到4cm时，圆柱体排开水的体积V排=Sh′=20cm2×4cm=80cm3=8×10-5m3圆柱体受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×8×10-5m3=0.8N（2）解：圆柱体的体积V=Sh=20cm2×10cm=200cm3=2×10-4m3圆柱体的重力G=mg=ρVg=3×103kg/m3×2×10-4m3×10N/kg=6N圆柱体刚好淹没受到的浮力F浮′=ρ水gV排=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3=2N圆柱体对容器底的压力F=G-F浮′=6N-2N=4N圆柱体对容器底的压强为 =2000Pa7．（1）解：判断的时间：t= =0.5s  （2）解：当电压表示数U0=3V，电路中的电流：I1= =0.15A  根据串联电路中总电压等于各分电压之和 可知压敏电阻两端的电压：U1=U-U0=12V-3V=9V由I= 得压敏电阻的阻值：R1=  =60Ω 由图3得F=G=1N 由G=mg可得，苹果的质量：m= =0.1kg（3）解：能通过检测区苹果的最小质量变为0.15kg，对压敏电阻的压力：F=G'=m'g=0.15kg×10N/kg=1.5N 由图3可知，此时压敏电阻的阻值为R=50Ω，电路中的电流I仍为0.15A不变，则此时的功率：P=I2R=(0.15A)²×50Ω=1.125W8．（1）解：根据阿基米德原理可知，气垫船满载静止在水面时受到的浮力等于满载时的排水的重力，则满载时的排水的重力为 则气垫船满载静止在水面时受到的浮力为 答：该气垫船满载静止在水面时受到的浮力是1×106N（2）解：气垫船做匀速直线运动，所以气垫船受力平衡，则推力大小为 推力做的功的功率为 答：推力做的功的功率为2.1×106W；（3）解：气垫船满载静止在水面时，受力平衡，所以满载时气垫船的重力为 通过向下喷气将满载时的船身匀速抬高0.86m，则克服重力做功为 则燃烧柴油放出的热量为 燃烧柴油的质量为 答：抬高一次需要消耗0.1kg千克的柴油。9．（1）解：剩余的500kg物品对深井底面的压强 答：剩余的500kg物品对深井底面的压强2500Pa（2）解：电动机拉绳端功率P=F绳v绳=F绳×3v物= ×3v绳=(G物+G动)v绳由题意，P1=P2，所以(G物1+G动)v绳1=(G物2+G动)v绳2由 ，可得v物1∶v物2= 两次提升物体的重G物1=m物1g=50kg 10N/kg=500NG物2=m物2g=90kg 10N/kg=900N故(500N+G动) 3=(900N+G动) 2解得G动=300N答：动滑轮的重300N（3）解：因不计绳重和摩擦 当绳子拉力大小为1600N时，能提起的物重G物max=nF G动=3×1600N 300N=4500N＜G物余所以绳端拉力最大时，所挂物重最大，此时效率最高，因不计绳重和摩擦 答：使用此装置提升剩余的物品时，滑轮组的效率最高能达到 10．（1）解：木块的体积为 木块的质量为 木块的密度为 答：木块的密度 （2）解：容器的底面积为 木块的底面积为 当木块下表面刚接触容器底部时，设木块浸入水的深度为 ，容器中水的体积不变，即 则 此时木块所受的浮力为 弹簧产生的弹力为 弹簧被压缩的长度为 故水未溢出容器，水对容器底部的压强为 则水对容器底部的压力为 答：当木块下表面刚接触容器底部时，水对容器底部压力18N（3）解：容器中水的重力为 当硬板向上移动22cm时，弹簧被压缩的长度为 由题可知，弹簧产生的弹力 弹力的方向竖直向下，则容器对硬板的压力为 容器对硬板的压强为 答：当硬板向上移动22cm时，容器对硬板的压强为1600Pa。11．（1）解：由题意可知容器的上部分的横截面积容器的上部分的横截面积铝块的底面积故答：铝块的重力是9.72N；（2）解：由 得故故，因此铝块的上表面未超出上下立方体的交界处。当向容器中倒入1024g水，我们由可得因此由于容器的下部分总共的体积再加上下部放了一个铝块，故水位肯定超过上下交界处，所以假设水位的高度为，故水位到达上下部分交界处的距离为再利用体积关系计算解得根据可得=1600Pa答：向容器中缓慢注入质量为1024g的水后，水对容器底的压强是1600Pa（3）解：由于容器内部放了一个铝块，因此往容器中注水时，可以分3各阶段来讨论，第一阶段是液体高度从0到9cm，第二阶段是从9cm到10cm，第三阶段是从10cm到18cm。第一阶段加水的质量是所以当，所以当当故时为540g，当时故第二阶段从9cm到10cm，的范围是540g到640g第三阶段从10cm到18cm，故加水量从640g到当时，水装满根据得到总结答：容器中缓慢注水，直到刚好注满，水对容器底的压力F与注入水的质量m（克）的函数关系是12．（1）解：根据题意知道，V排=4.0×10-5m3，由知道，物块受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10-5m3=0.4N答：物块受到的浮力大小为0.4N；（2）解：由于物块漂浮在水面上，则物块的重力G=F浮=0.4N由 知道，物块的质量答：物块的质量为0.04kg；（3）解：物块使其恰好完全浸没在水中，排开水的体积变化则水的深度变化为所以水对容器底的压强中增加此时物块受到的浮力F浮ˊ=ρ水gV排ˊ=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10-5m3=0.5N由平衡条件知道，压力F为答：水对容器底的压强比物块被下压前增加了20Pa，压力F为0.1N。13．（1）解：动滑轮的重力为重物的重力由图知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n＝4，不计绳重和摩擦时，电动机对绳子的拉力为答：电动机对绳的拉力为1000N；（2）解：拉力端移动距离为电动机对绳子拉力做的总功为拉力做功功率为答：电动机对绳拉力的功率为400W；（3）解：拉力做的有用功滑轮组的机械效率为答：起重机的效率为75%。14．（1）解：物体还未露出水面时，排开液体体积还未露出水面时受到的浮力答：还未露出水面时受到的浮力为；（2）解：物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面处水的深度它的下表面受到水的压强它的下表面受到水的压力答：它的下表面受到水的压力为；（3）解：物体M的重力此滑轮组的机械效率答：此滑轮组的机械效率为80%。15．（1）解：圆柱体的体积：V物＝Sh物＝0.04m2×2m＝0.08m3，  由ρ＝ 可得圆柱体质量：m＝ρV＝2.5×103kg/m3×0.08m3＝200kg，圆柱体重力：G＝mg＝200kg×10N/kg＝2000N答：圆柱体重力为2000N（2）解：物体浸没在水中，V排＝V物＝0.08m3，  物体受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×0.08m3＝800N答：圆柱体浸没在水中时受到的浮力为800N；（3）解：圆柱体匀速提升时，受力分析知，动滑轮下边挂钩对圆柱体的拉力F动＝G﹣F浮＝2000N﹣800N＝1200N，  当它上表面与水面刚好接触时，上表面移动距离为h＝H﹣2m＝10m﹣2m＝8m，使用滑轮组做的有用功：W有用＝F动h＝1200N×8m＝9600J滑轮组的机械效率：η＝ ＝ ＝ ＝80%，解得：W额外＝2400J；答：装置所做的额外功为2400J；（4）解：由W额外＝G轮h可得动滑轮重力：G动＝ ＝ ＝300N，   承担物体和动滑轮的绳子股数n＝2，在滑轮上的绳子能承受的最大拉力F＝1100N时，对动滑轮受力分析可知，动滑轮下边挂钩对物体施加的力：F'动＝2F﹣G动＝2×1100N﹣300N＝1900N，拉断的瞬间，对物体受力分析可知，物体受到的浮力：F'浮＝G﹣F'动＝2000N﹣1900N＝100N，则V排'＝ ＝ ＝1×10﹣2m3。答：圆柱体留在水中的体积为1×10﹣2m3。