物理中考壓軸題.doc

2014中考物理壓軸題及答案一電動機QBCOD定滑輪K動滑輪MH甲金屬材料圖26E1圖26是某科研小組設(shè)計的在岸邊打撈水中物品的裝置示意圖。該裝置由懸掛機構(gòu)和提升裝置兩部分組成。懸掛機構(gòu)由固定桿OD和杠桿BC構(gòu)成，O為杠桿BC的支點，CO:OB=4:1。配重E通過繩子豎直拉著杠桿B端，其質(zhì)量mE=500kg。安裝在杠桿C端的提升裝置由支架、電動機Q、定滑輪K及動滑輪M構(gòu)成。其中支架和電動機Q的總質(zhì)量mQ=12kg，定滑輪K和動滑輪M的質(zhì)量均為m0?？衫眠b控電動機拉動繩子，通過滑輪組提升浸沒在水中的物品。在一次打撈一批實心金屬材料過程中，金屬材料浸沒在水中勻速豎直上升，此時電動機Q牽引繩子的功率為P1，繩子H端的拉力為F1，金屬材料上升速度大小為v1，地面對配重E的支持力為N1，滑輪組的機械效率為1；在金屬材料全部露出水面后勻速豎直上升的過程中，繩子H端的拉力為F2，地面對配重E的支持力為N2，滑輪組的機械效率為2。已知F1=200N，v1=0.2m/s，2=95%，N1:N2=6:1，繩和杠桿的質(zhì)量、捆綁金屬材料的鋼絲繩的質(zhì)量和體積、滑輪與軸及杠桿支點處的摩擦、水對金屬材料的阻力均可忽略不計，g取10N/kg。求：（1）金屬材料浸沒在水中勻速上升時電動機牽引繩的功率P1；（2）動滑輪M的質(zhì)量m0；（3）被打撈金屬材料的密度金。2如圖22甲，輕質(zhì)杠桿AB能繞固定點O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，水平地面上的配重N通過細繩豎直拉著杠桿B端，使用過程中杠桿始終在水平位置平衡。已知AO：OB=2：5。當圓柱形物體M浸沒在水面以下勻速上升時，作用在繩子自由端的拉力為F1，配重N對地面的壓強為P1，滑輪組的機械效率為1；當物體M的上表面露出水面20cm時，作用在繩子自由端的拉力為F2，配重N地面的壓強為P2，滑輪組的機械效率為2；當物體M全部露出水面后勻速上升時，作用在繩子自由端的拉力為F3，配重N對地面的壓強為P3，滑輪組的機械效率為3；已知滑輪組中大小兩種滑輪的質(zhì)量之比為9：2，配重N的質(zhì)量為64.8kg，物體M的底面積為600cm2，物體M的質(zhì)量與體積的關(guān)系的圖像如圖22乙所示，若F1：F25：6，P1：P36：5，（不計水的阻力、繩重和摩擦，g取10N/kg），求：（1)當滑輪組的機械效率為88%時，物體M受到的浮力；（2）出水后如果物體M以0.1m/s的速度勻速上升，小明作用在繩子自由端拉力F3的功率。 圖22甲 圖22乙3如圖19甲所示是液壓汽車起重機從水中打撈重物的示意圖。A是動滑輪，B是定滑輪，C是卷揚機，D是油缸，E是柱塞。通過卷揚機轉(zhuǎn)動使鋼絲繩帶動A上升，被打撈重物的體積是V0.6m3。若在打撈前起重機對地面的壓強p01.9107Pa，當物體在水中勻速上升時起重機對地面的壓強比打撈前增大了0.6107Pa，重物完全出水后勻速上升時起重機對地面的壓強比打撈前增大了0.8107Pa。假設(shè)起重時E沿豎直方向，重物出水前、后E對吊臂的支撐力N1與N2之比為1013，重物出水前卷揚機牽引力做的功隨時間變化的圖象如圖19乙所示。吊臂、定滑輪、鋼絲繩的重以及輪與繩的摩擦不計。（g取10N/kg）求：（1）被打撈物體的重力；（2）重物出水前滑輪組的機械效率；圖19ABDCEOF乙1.210 5W/J2.410 53.610 54.810 50t/s20401030（3）重物出水前勻速上升的速度。甲FDCOA配重BEGM圖254. 工人用圖25所示裝置，打撈深井中的邊長為30cm的正方體石料，石料的密度為3103kg/m3。裝置的OC、DE、FG三根柱子固定在地面上，AB桿可繞O點轉(zhuǎn)動，AO:OB=1:2，邊長為L的正立方體配重M通過繩豎直拉著桿的B端。現(xiàn)用繩子系住石料并掛在滑輪的鉤上，工人用力沿豎直方向向下拉繩，使石料以0.2m/s的速度從水中勻速提升。AB桿始終處于水平位置，繩子的質(zhì)量、輪與軸間的摩擦均不計，g取10N/kg。求：（1）如果石料在水中勻速上升時滑輪組的機械效率是1，石料完全離開水面后滑輪組的機械效率是2，且1：2=83:84，求石料在水中勻速上升過程中，工人拉繩的功率多大？（2）若石料在水中勻速上升時，配重對地面的壓強為6500帕，石料完全離開水面后，配重對地面的壓強為4812.5帕；求配重M的密度。（7分）5. 質(zhì)量為60kg的小明站在水平地面上，利用如圖21甲所示裝置提升物體A。物體A的質(zhì)量mA為74kg，底面積SA為210-2m2。當小明施加豎直向下的拉力為F1時，物體A未被拉動，此時物體A對地面的壓強p為5103Pa，小明對地面的壓強為p1；當小明施加豎直向下的拉力為F2時，物體A恰好勻速上升，拉力F2做的功隨時間變化的圖象如圖21乙所示。小明對地面的壓強為p2，且p1：p2=16: 15。已知B、C、D、E四個滑輪的質(zhì)量相同，不計繩重和摩擦，g取10N/kg。求：（1）當小明施加豎直向下的拉力F1時，物體A對地面的壓力FN； （2）每個滑輪所受的重力G0； 圖21 甲DECBA圖21乙450W/J900135018000t/s20401030圖21 乙（3）小明施加豎直向下的拉力F2時，物體上升的速度。6.如圖21所示，一根長10m粗細不均勻的金屬路燈桿，放在水平地面上。工人豎直向下用力F1拉甲滑輪組的繩端，使路燈桿的A端恰好離開地面時，人對地面的壓力為N1，勻速略微向上提起路燈桿的過程中，滑輪組的機械效率保持不變?yōu)?；當該工人豎直向下用力F2拉乙滑輪組的繩端，使路燈桿的B端恰好離開地面時，人對地面的壓力為N2，勻速略微向上提起路燈桿的過程中，滑輪組的機械效率保持不變?yōu)?；N1N2 =45，F(xiàn)1F2 =95，12 =109。每個動滑輪重均為50N，滑輪組的繩重、繩的伸長和輪軸間摩擦可以忽略，g = 10N/kg。圖21BABA甲乙求：（1）工人重G人。（2）路燈桿重G桿。（3）起重機將路燈桿保持水平狀態(tài)吊起時，鋼纜應(yīng)系在何處？7、人站在船上打撈沉沒在河中的瓷器，船上的裝置如圖所示。為了打撈重400N的瓷器，把瓷器放入一個合金制的筐內(nèi)，合金筐重80N，瓷的密度是2.5103/m3，合金的密度是8.0103/m3。不計繩子重和滑輪軸與輪的摩擦?xí)r，當人站在船上豎直向下緩慢勻速拉動繩子，拉動水中鐵筐時，不計水的阻力，人對船板的壓強為P1，滑輪組的機械效率為1；當鐵筐離開水面后，保持人腳與船板的接觸面積不變，人對船板的壓強為P2，滑輪組的機械效率為2。若P1P2 =7760， 12 =3033，求人重和動滑輪重（g取10N/kg）。（7分）圖148、干簧管（也叫干簧繼電器）具有比一般機械開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、工作壽命長等優(yōu)點，如圖22為干簧管的結(jié)構(gòu)示意圖。 其外殼是一根密封的玻璃管，管中裝有兩個鐵質(zhì)的彈性簧片電板，還灌有一種惰性氣體。平時，玻璃管中的兩個由特殊材料制成的磁簧片是分開的。當有磁性物質(zhì)靠近玻璃管時，在磁場的作用下，管內(nèi)的兩個簧片被磁化而互相吸引接觸，簧片就會吸合在一起，使結(jié)點所接的電路連通。外磁力消失后，兩個簧片由于本身的彈性而分開，線路也就斷開了。因此，作為一種利用磁場信號來控制的線路開關(guān)器件。小美同學(xué)想用干簧管制作水位自動報警裝置，設(shè)計了一個裝置，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖23甲所示，當水面有微小變化，經(jīng)裝置后都會將變化放大，進行報警。在調(diào)整過程中，當在繩子自由端施加一豎直向下的力F，使物體A浸沒在水中被勻速豎直向上吊起時，滑輪組裝置的機械效率為80%，已知物體A的體積為200cm3。小東同學(xué)為了使小美設(shè)計的裝置更穩(wěn)定，在小美設(shè)計的裝置基礎(chǔ)上，增加了一個杠桿，其設(shè)計簡圖如圖23乙所示 (干簧管所在電路此處沒有畫出），當杠桿水平時，物體A有一半體積露在水面外，繩子自由端懸掛重3N的永磁鐵能使裝置平衡，磁鐵處于干簧管1和干簧管2水位報警器之間，當永磁鐵沿豎直方向離平衡位置，到達上或下干簧管時，電路報警器就響起，已知。當水箱內(nèi)換盛其它某液體x時，要想使杠桿仍能在原液面處處于平衡狀態(tài)，起到報警作用，小東調(diào)節(jié)繩子自由端所掛永磁鐵的質(zhì)量，當永磁鐵的質(zhì)量為0.316 Kg時，杠桿水平，裝置處于平衡狀態(tài)。本題中細繩和杠桿的質(zhì)量、滑輪與軸的摩擦、液體對物體的阻力均忽略不計，g取10N/kg。求：（1）物體A的密度是多少？（2）所盛液體x的密度為多少？圖22OCDA干簧管1干簧管2永久磁鐵A干簧管1干簧管2F圖23甲乙圖22乙0.1s/m0.20.30.40t/s1020515甲排水管A滲水井9、如圖22甲所示，滲水井的排水管的管口，恰好被一塊底面積S為0.2m2，厚度d為0.2m的圓柱形石塊A蓋嚴，滲水井中有深度h為0.5m的水不能排放，小明站在地面上準備通過滑輪組將石塊取出。當石塊剛剛被水平提起，且水未排出時，小明對繩子的拉力為F1，地面對小明的支持力為N1；水被全部排出，當石塊勻速上升時，小明對繩子的拉力為F2，地面對小明的支持力為N2，滑輪組的機械效率為80%，小明拉繩的功率為P，石塊上升的路程隨時間變化的圖像如圖22乙所示。已知：小明所受重力G為800N，N1N213，g取10N/kg，不計繩的質(zhì)量，不計滑輪與軸的摩擦。求：（1）水未排出時，水對石塊頂部的壓力F；（2）石塊A的密度A；（3）小明拉繩的功率P。10、圖23是一個建筑工地提升物體的裝置示意圖，其中AB是一個以O(shè)為支點的杠桿，且AO:OB=3:5，D是一個系在杠桿B端的配重物體，單獨放在地面給地面壓p0=3.15104Pa強。人可以通過固定在杠桿A端的滑輪組提升物體。有一質(zhì)量為70kg的工人站在水平地面上，他利用該裝置以0.05m/s的速度勻速提升鋼材A時，地面給工人支持力為N1，做功與時間變化如圖24所示，對地面的壓強p1=2.1104Pa；他利用該裝置勻速提升鋼材B時，地面給工人的支持力為N2，N1: N2=8:3，工人向下的拉力為F2；GAG動=31，每個滑輪質(zhì)量都相等，繩重及滑輪與軸的摩擦不計，不計桿的重力，g取10N/kg。求：（1）工人提升鋼材A時向下的拉力F1； （2）工人提升鋼材B時滑輪組的機械效率 （3）工人提升鋼材B時配重D給地面的壓強。ABO圖23D500W/J1000150020000t/s2401030圖24參考答案1、.解：（1）金屬材料浸沒在水中勻速上升時，電動機牽引繩子的功率為P1=F13v1=200N30.2m/s=120W （2分）圖7BCFB1FC1OFB1N1mEg圖6FC1圖53F1GQ +G0（2）金屬材料浸沒在水中勻速上升時，以支架、電動機Q、定滑輪K為研究對象，受力分析圖如圖5所示，配重E的受力分析圖如圖6所示，杠桿上C點、B點受力分析圖如圖7所示。（說明：受力分析圖正確得1分）=FC1 ，=FB1 ， FC1CO= FB1 OB =3F1+ GQ+G0FB1=4(3F1+ GQ+G0) 圖83F2GQ +G0圖10BCFB2FC2O金屬材料離開水面后勻速上升的過程中，以支架、電動機Q、定滑輪K為研究對象，受力分析圖如圖8所示，配重E的受力分析圖如圖9所示，杠桿上C點、B點受力分析圖如圖10所示。FB2N2mEg圖9=FC2 ，=FB2 ， FC2CO= FB2 OB =3F2+ GQ+G0FB2=4(3F2+ GQ+G0) （1分）解得：G0=50N，m0=5kg （1分）（3）金屬材料浸沒在水中勻速上升時，以動滑輪和被提升的金屬材料為研究對象，受力分析圖如圖11所示，金屬材料離開水面后勻速上升的過程中，以動滑輪和被提升的金屬材料為研究對象，受力分析圖如圖12所示。F1= F1，F(xiàn)2= F23F2G0+G圖123F1F浮G0+G圖11F浮+3F1=G0+G3F2=G0+G 解得：F浮=400N，G=950N（1分）根據(jù)阿基米德原理F浮=水g V，解得：V = =410-2m3金屬材料密度= = =2.4103kg/m3（或2.375103kg/m3）（1分）2、G動大3F1F浮1GM當物體M浸沒在水面以下勻速上升時，對大動滑輪和物體M、杠桿及配重N平衡狀態(tài)下的受力分析如圖22甲所示。FB1FB1N1GNFB1=GNN1FA1=2F1+G動小BAO圖22甲FB2=GNN2FA2=2F2+G動小BAO當物體M浸沒在水面以下勻速上升時，對大動滑輪和物體M、杠桿及配重N平衡狀態(tài)下的受力分析如圖22乙所示。FB2FB2N2GNG動大3F2F浮2GM圖22乙GMG動大3F3FB3=GNN3FA3=2F3+G動小BAO當物體M全部露出水面以后勻速上升時，對大動滑輪和物體M、杠桿及配重N平衡狀態(tài)下的受力分析如圖22丙所示。FB3FB3N3GN圖22丙GN mNg64.8kg10N/kg648N2.7103kg/m3物體的上表面露出20cm后，物體露出水面的體積是：V露0.06m20.2m=0.12m3物體減小的浮力是：F浮水gV露=1.0103kg/m30.12m310N/kg=120N（1分） （1分）在圖甲和丙中根據(jù)題意可知：FA1OA= FB1OBFA12= FB15FB1FB1FB3FB3（1分）將和代入上式：解得：（1分） 把代入解得： （1分）物體移動的速度是0.1m/s 繩子自由端移動的速度0. 3m/s VM0.1米/秒v自0.3米/秒P自F3 v自=300N0.3m/s90W1分）3、解：（1）在未提重物時，以起重機為研究對象，如圖1所示， 在水中勻速提升物體時和物體出水后，以起重機和物體為研究 40題圖1G機F支F支1 G機G物F浮40題圖2F支2 G機G物40題圖3 對象，受力分析示意圖分別如圖2、圖3所示： G機=F支=P0S 由圖1、2、3可得： G機+G物=F支1+F浮= P1S +F浮 G機+G物= F支2= P2S 由式式得： G物F浮=F支1=P1S 由式式得： G物=F支2=P2 S 又F浮=水gV排=1.0103kg/m310N/kg0.6m3=6103N G物=2.4104N 40題答圖5 F1 G動G物 F浮40題答圖7F2 G動G物（2）物體出水前后，杠桿受力示意圖分別如圖4、圖6，在水中勻速提升重物時和重物出水后，以動滑輪和重物為研究對象，受力分析示意圖分別如圖5、圖7所示：40題答圖4N1F1OFB40題答圖6F2N2OFB 由圖5、7可得： F1+ F浮=G物+G動 F2= G物+ G動 OF、OB一定 G動=2103N （3）由圖像可知： 重物出水前卷揚機牽引力4、解：（1）分別取石料、滑輪和杠桿為研究對象，其受力情況如圖示（1分）石料的重力石料所受的浮力拉力（1分）T1F浮G石G動 FAFAFB1OABFA1設(shè)石料在水中和完全離開水面后所上升的高度均為h，根據(jù)題意可得： 聯(lián)立式可得 （1分） 工人的拉力為 拉力的功率為 （1分）（2）分別取杠桿和配重為研究對象，兩種狀態(tài)下的受力情況分別如圖示。NGMFB1OABFA1GMFB2OABFA2 石料在水中時， 因，即，（1分）石料出水后，因，即，（1分）聯(lián)立兩式可解得（1分）5、G人=gm=10N/kg60kg=600N GA= gm=10N/kg74kg=740N（1）FN=ps=5103pa210-2m2=100N （2）小明用力F1時，以物體A和滑輪B為研究對象進行受力分析，如圖1設(shè)繩對滑輪B的拉力為FB;小明用力F2時，受力分析如圖2所示，設(shè)繩對滑輪B的拉力為FB圖12FBGAG0FN圖22FBGAG0由圖1和圖2可得：FB=(GA+G0-FN)= (740N+G0-100N)= G0+320N.FB=(GA+G0)= G0+370N當小明用力分別為F1和F2時，以滑輪C為研究對象，進行受力分析，如圖3、4所示，圖42F2G0FB圖32F1G0FB 由圖3可得： F1= (G0+FB) 將.帶入得： F1=G0+160N.由圖4可得： F2= (G0+FB) 將.帶入得： F2=G0+185N.以人為研究對象分別進行受力分析，如圖5、圖6所示，圖62FBG人N圖52FBG人N 由圖5可得：N=P1S=G人-F1 將帶入得：P1S=440N-G0. 由圖6得：N= P2S=G人-F2 將帶入得：P2S=415N-G0.由 以及、可得：G0=N （3）由圖像21乙可得：P=45W 由可得F2=225N 所v=6、解：受力分析圖正確 (1分)用甲滑輪組拉A端：G人N1F1人G甲FA4F1輪甲FAABG桿C用乙滑輪組拉B端：G人N2F2人G乙FB2F2輪乙ABFBG桿C用甲滑輪組拉A端：G人= F1+N1 4F1=（FA+G甲） FAAB G桿CB (1分)用乙滑輪組拉B端：G人= F2+N2 2F2=（FB+G乙） FBAB G桿（ABCB） (1分) (1分) 將AB=10 m G甲=100N G乙=50N 代入上式解出：（1）G人= 625N (1分) （2） G桿= 1000N (1分) （3）將路燈桿保持水平狀態(tài)吊起時鋼纜應(yīng)系在距A端2 m處 (1分)7、解：當合金筐和瓷器在水中和離開水面后，對動滑輪進行受力分析如圖1、2所示，因為勻速直線運動：F1F2G動F拉1F拉2G動2F1= F拉1G動2F2= F拉2G動 其中：F拉1=G瓷G合金筐F瓷浮F合金筐浮G瓷瓷g400N103kg/m3 2.5103kg/m3F瓷浮= V瓷水g = 水g = =160N80N103kg/m3 8103kg/m3合金筐gG合金筐F合金筐浮= V合金筐水g = 水g = =10NF拉2=G瓷G合金筐W有W總由= ，設(shè)拉動合金筐上升的距離為h（G瓷F瓷?。﹉F12h（G瓷F瓷?。﹉（F拉1G動）h1= = G瓷F瓷浮G瓷G合金筐F瓷浮F合金筐浮G動400N160N400N80N160N10NG動240N310NG動 = = = 400N480NG動400N400N80NG動G瓷G瓷G合金筐G動G瓷h（F拉2G動）hF22hG瓷h2= = = = =400N480NG動240N310NG動 由12= 3033，得到 = 3033 -1分解出G動=20N 2F1= G瓷G合金筐F瓷浮F合金筐浮G動 =400N80N160N10N20N=330NF1=165N 2F2= G瓷G合金筐G動 =400N80N20N=500NF2=250N 人拉合金筐在水中時，受到重力G人、繩子拉力F1/和船板支持力N支，如圖3所示人拉合金筐離開水面時，受到重力G人、繩子拉力F2/和船板支持力N支/，如圖4所示G人N支F1/G人N支/F2/人處于靜止，G人=F1/N支，F(xiàn)1/、N支與F1、N壓是兩對相互作用力，大小相等。G人165NS腳G人F1S腳N支S腳F壓S腳由P= P1= = = G人250NS腳G人F2S腳N支/S腳同理得到 P2= = = 由P