2018初中物理力学综合题

标准实用文案大全力学综合题21个一、浮力及相关力学综合1.某单位设计的一种供牲畜饮水的装置如图所示.圆柱形水箱内装有600kg的水，水位高度维持h＝60cm不变，水箱底面积为1m2，水箱底部出水口的横截面积为20cm2.底盖A、细杆B和浮球C的总质量为1kg，浮球C的体积为2dm3.底盖A平时顶住水箱底部出水口，一旦饮水槽的水位下降，底盖A就会下落，水立即通过出水口流入饮水槽.实现自动补水.(1)水箱中的水对底盖A产生的压强是多少？(2)浮球C受到的最大浮力是多少？(g取10N/kg)(3)试通过计算说明，给出的数据能否达到设计要求？如果不能，请通过计算提供改进的方法和符合设计要求的数据.第1题图【答案】解：(1)水对底盖A的压强p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.6m＝6×103Pa(2)浮球浸没在水中时，根据F浮＝ρ水gV排得：浮球C所受浮力最大，最大浮力为F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10－3m3＝20N(3)以底盖、竖杆、浮球为整体，它的受力情况是：竖直向上的浮力、竖直向下的重力和压力，而底盖A、细杆B和浮球C的总重G＝mg＝1kg×10N/kg＝10N水对底盖A的压力F1＝pS＝6×103Pa×20×10－4m2＝12N则F1＞F浮－G，所以装置不能达到设计要求.若要符合设计要求，则水对底盖A的压力为F1′＝F浮－G＝20N－10N＝10N因为F1′＝p′S＝ρgh′S，所以水箱中的水位高度为h′＝F1′ρ水gS＝10N1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10－4m2＝0.5m＝50cm水箱内水位的高度应维持50cm不变.2.将一重为1.5N、底面积为20cm2的溢水杯放在水平桌面上，向杯内装入重2.5N的水，水面恰好到达溢水口，将一物块轻轻放入杯内，静止时如图所示，在此过程中溢出40cm3的水.求：(g取10N/kg)(1)物块未放入之前溢水杯对桌面的压强是多大？标准实用文案大全第2题图(2)物块受到的浮力及物块的重力各是多少？(3)当用一细铁丝将物块完全压入水中时，又排出10cm3的水，物块的体积是多大？物块的密度是多少？【答案】解：(1)未放入物块前溢水杯对桌面的压力F＝G杯＋G水＝1.5N＋2.5N＝4N受力面积S＝20cm2＝2×10－3m2，溢水杯对桌面的压强p＝FS＝4N2×10－3m2＝2×103Pa(2)物块受到的浮力F浮＝G排＝m水g＝ρ水V排g＝1.0×103kg/m3×4×10－5m3×10N/kg＝0.4N由于物块静止时处于漂浮状态，所以物块的重力G＝F浮＝0.4N(3)物块的体积V物＝V排＋ΔV排＝40cm3＋10cm3＝50cm3＝5×10－5m3物块的质量m物＝Gg＝0.4N10N/kg＝0.04kg物块的密度ρ物＝m物V物＝0.04kg5×10－5m3＝0.8×103kg/m33.如图甲所示为服役于中国海军的导弹护卫舰.该舰满载时排水量是4053t，吃水深度5m，最大航速50km/h.如图乙所示是护卫舰从启动到正常行驶的v－t图像，该舰输出功率恒为25600kW.(g取10N/kg，ρ海水＝1.02g/cm3)(1)在0～0.2h内，护卫舰的动力阻力(选填“大于”“等于”或“小于”).(2)护卫舰满载时船底受到的压强和压力各是多少？(3)护卫舰匀速向前航行时，水对护卫舰的阻力是多少？(计算结果保留两位小数)第3题图【答案】(1)大于【解析】由图像乙可知在0～0.2h内护卫舰的速度不断增大，是加速运动的，所以它的动力大于阻力.解：(2)护卫舰满载时底部受到的压强是：p＝ρ海水gh＝1.02×103kg/m3×10N/kg×5m＝5.1×104Pa护卫舰满载时受到的浮力是：F浮＝G排＝m排g＝4053×103kg×10N/kg＝4.053×107N护卫舰满载时船底受到的压力是：标准实用文案大全F压＝F浮＝4.053×107N(3)由P＝Wt＝Fst＝Fv可得，护卫舰的动力是：F＝Pv＝2.56×107W50×13.6m/s≈1.84×106N4.如图所示，是小婷为防止家中停水而设计的贮水箱.当水箱中水深达到1.2m时，浮子A恰好堵住进水管，使其停止向箱内放水，此时浮子A有15体积露出水面(浮子A只能沿图示位置的竖直方向移动).进水管口水的压强为1.2×105Pa，管口横截面积为2.5cm2，贮水箱底面积为0.8m2，浮子A重10N.(g取10N/kg)求：第4题图(1)注水过程中，随着水位上升，水对水箱底部的压强Ｗ.(2)此时浮子A受到的浮力为多大？(3)浮子A的密度是多少？【答案】(1)增大【解析】(2)随着水位上升，水对水箱底部的压强逐渐增大.解：浮子A堵住进水口时，根据公式p＝FS可得，进水管口水对浮子A的压力F＝p水S进水口＝1.2×105Pa×2.5×10－4m2＝30N浮子A处于静止状态，所以浮子A受到的浮力F浮＝F＋G＝30N＋10N＝40N(3)根据阿基米德原理可知F浮＝ρ水gV排，则浮子A排开水的体积V排＝F浮ρ水g＝40N1×103kg/m3×10N/kg＝4×10－3m3浮子A有15体积露出水面，浮子A的体积V＝V排1－15＝4×10－3m345＝5×10－3m3浮子A的质量m＝Gg＝10N10N/kg＝1kg浮子A的密度ρ＝mV＝1kg5×10－3m3＝0.2×103kg/m35.2017年4月11日上午，“雪龙号”极地考察船按计划完成中国第33次南极考察保障工作，顺利停靠位于上海的极地考察国内基地码头，为其第20次征战南极画上了圆满的句号.如图所示，“雪龙号”总长167.0m，满载吃水深度为9.0m，满载排水量21000t.求：(1)“雪龙号”满载时船底受到海水的压强是多少？(海水密度为1.03×103kg/m3)标准实用文案大全第5题图(2)满载的“雪龙号”受到的浮力是多少？(3)已知“雪龙号”在1m厚冰层海域破冰航速为1m/s，前行时所受的阻力为1.5×107N，则“雪龙号”在1m厚冰层海域破冰前行10min，克服阻力所做的功是多少？【答案】解：(1)船底受到的压强p＝ρgh＝1.03×103kg/m3×10N/kg×9m＝9.27×104Pa(2)满载排水量m排＝21000t＝2.1×107kg满载时“雪龙号”所受到的浮力为F浮＝G排＝m排g＝2.1×107kg×10N/kg＝2.1×108N(3)船前行的路程s＝vt＝1m/s×10×60s＝600m克服阻力所做的功W＝fs＝1.5×107N×600m＝9×109J6.如图所示为某公共卫生间的冲水装置原理图.浮子A是边长为20cm的正方体，盖片B的质量为1kg，表面积为100cm2，厚度不计，连接A、B的杆长为20cm，体积和质量都不计.当供水管流进水箱的水刚好浸没浮子A时，盖片B被拉开，水通过排水管实现自动冲洗(水的密度为1×103kg/m3，g取10N/kg)，求：第6题图(1)当水箱的水变深时，水箱底部受到的水压强(选填“增大”“减小”或“不变”).(2)当水箱的水只有20cm深时，水箱底部受到水的压强为多少？当水箱的水刚好浸没浮子A，盖片B将被拉开时，水对盖片B的压力是多少？(3)浮子A的密度是多少？【答案】(1)增大解：(2)水箱底部受到水的压强：p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m＝2×103Pa水刚好浸没浮子A时，水对盖片B的压强为pB，压力为FB，pB＝ρ水gh＝1×103kg/m3×10N/kg×(0.2m＋0.2m)＝4×103PaFB＝pBSB＝4×103Pa×100×10－4m2＝40N(3)设浮子A的密度为ρA，水刚浸没浮子A时它受到的浮力FA浮＝ρ水V排g＝ρ水V排g＝1.0×103kg/m3×(0.2m)3×10N/kg＝80N因为FA浮＝mAg＋mBg＋FB即：80N＝mAg＋1kg×10N/kg＋40N所以A的质量：mA＝3kgρA＝mAVA＝3kg（0.2m）3＝375kg/m3标准实用文案大全7.图甲为同学们自制的潜水艇模型.把模型放入一个水槽里，逐渐往水槽注入水，待模型漂在水面上过一段时间后，注水的同时又将注射器内的活塞向外拉.图乙为注水过程中模型所受到的浮力与水深度之间的关系图像，请回答下列问题.(g取10N/kg)第7题图(1)该“潜水艇”模型从漂浮到完全浸入水中的过程，受到的浮力变化情况是Ｗ.(2)距离水面5cm时，该处水的压强是多少？(3)该“潜水艇”模型的质量为多少？该“潜水艇”模型悬浮在水中时，整体的密度是多少？【答案】(1)逐渐变大【解析】从漂浮到完全浸入水中的过程，“潜水艇”排开水的体积在不断增大，根据阿基米德原理可知，“潜水艇”受到浮力逐渐变大.解：(2)水面下5cm深处的压强为p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m＝500Pa(3)“潜水艇”未注水时它的浮力等于重力，由图像可知此时浮力为0.3N，则它的质量为m＝Gg＝0.3N10N/kg＝0.03kg“潜水艇”悬浮在水中时，受到的浮力从图像中可以看出：F浮＝0.6N由公式F浮＝ρgV排可知“潜水艇”的体积为V＝V排＝F浮ρ水g＝0.6N1.0×103kg/m3×10N/kg＝6×10－5m3此时“潜水艇”的质量m1＝G′g＝F浮g＝0.6N10N/kg＝0.06kg则“潜水艇”的密度为ρ＝m1V＝0.06kg6×10－5m3＝1×103kg/m3二、以简单(匀速)运动为背景8.电动车以其环保、快捷、轻便的优势，成为家庭常用的交通工具.如图所示的这辆电动车自身重力为600N，在水平公路上匀速直线行驶了4.8km用了10min，行驶时受到的阻力是40N.求：第8题图标准实用文案大全(1)电动车轮子的轮胎上刻有许多花纹是为了.(2)该车在这段时间内行驶的速度是多少？牵引力做的功是多少？(3)若该车每个车轮与地面的接触面积为0.01m2，车胎能承受的最大压强为2×105Pa，该车的最大载重量是多少？【答案】(1)增大摩擦解：(2)s＝4.8km＝4800m，t＝10min＝600s电动车行驶的速度v＝st＝4800m600s＝8m/s因为该车在水平地面上做匀速直线运动，所以牵引力和阻力是一对平衡力，即F＝f＝40N则牵引力做的功是W＝Fs＝40N×4800m＝1.92×105J(3)由p＝FS得：F＝pS＝2×105Pa×2×0.01m2＝4000N在水平面上，G＝F＝4000N则该电动车的最大载重量G载＝4000N－600N＝3400N9.如图所示，自行车的质量为10kg，小明体重600N，小明沿水平路面从家中骑自行车匀速行驶到达学校取货后沿原路返回，该过程中路程与时间的关系图像如图所示.自行车受到的阻力为小明与自行车总重力的0.02倍，g取10N/kg，求：(1)自行车的链条上涂润滑油是通过减小摩擦的；(2)小明从家到学校前20s内通过的路程；小明从家到学校期间所做的功；(3)小明以60W的功率返回，求返回时自行车对地面的压强.(每个轮胎与地面的接触面积为40cm2)第9题图【答案】(1)使接触面分离解：(2)由图像知，小明从家到学校用时t1＝6min＝360s，通过的路程为s1＝1800m他的速度为：v1＝s1t1＝1800m360s＝5m/s前20s内通过的路程为s＝v1t＝5m/s×20s＝100m自行车的重力：G车＝m车g＝10kg×10N/kg＝100N人和自行车的总重力：G＝G车＋G人＝100N＋600N＝700N自行车受到的阻力：标准实用文案大全f1＝0.02G＝0.02×700N＝14N小明从家到学校做的功：W＝Fs＝f1s1＝14N×1800m＝2.52×104J(3)小明返回时通过的路程s2＝3600m－1800m＝1800m小明返回时用的时间t2＝16min－6min＝10min＝600s小明返回时的速度：v2＝s2t2＝1800m600s＝3m/s小明返回时的牵引力为F′＝Pv2＝60W3m/s＝20N因为在水平路面上匀速直线行驶，所以返回时的