初中物理-力學(xué)綜合題(含杠桿、滑輪組、壓強(qiáng)、浮力)

1、1 / 10典型例題剖析力學(xué)綜合題【例題 11（09 四川綿陽(yáng)）某學(xué)習(xí)小組對(duì)一輛在平直公路上做直線運(yùn)動(dòng)的小車進(jìn)行觀測(cè)研究。他們記錄了小車在某段時(shí)間內(nèi)通過的路程與所用的時(shí)間，并根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)繪制了路程與時(shí)間的關(guān)系圖象,如圖 1所示。根據(jù)圖象可以判斷（）A.05s 內(nèi)，小車的平均速度是0.4m/sB.07s 內(nèi)，小車的平均速度是1.5m/sC. 2s5s 內(nèi)，小車在運(yùn)動(dòng) 2 mD.5s7s 內(nèi)，小車運(yùn)動(dòng)的平均速度是1 m/s【解【解析】本題是 s-t 圖象，解題關(guān)鍵是要理解圖像的物理意義。在前兩秒時(shí)，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是2 秒，運(yùn)動(dòng)的路程是 2 米，隨時(shí)間的增大，路程也在增大。到了第 2 秒到第 5 秒之

2、間，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是 3 秒，運(yùn)動(dòng)的路程是 0 米，時(shí)間在增大上，而路程卻不變，說明小車停止運(yùn)動(dòng)的。從第5 秒到第 7 秒，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是 2 秒,運(yùn)動(dòng)的路程是 4 米，時(shí)間增大，路程也增大。平均速度用總路程除以總時(shí)間。【答案】A【例題 21（ 09 南昌）同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里測(cè)某種小礦石的密度，選用天平、量筒、小礦石、細(xì)線、燒杯和水,進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)操作：A. 將小礦石用細(xì)線系好后慢慢地放入量筒中并記下總的體積.B. 把游碼放在標(biāo)尺的零刻度線處，調(diào)節(jié)橫梁上的螺母，使橫梁平衡C. 把天平放在水平桌面上.D. 將小礦石放在左盤中，在右盤中增減砝碼并移動(dòng)游碼直至橫梁平衡E. 在量筒中倒入適量的水并記下水的體

3、積.正確的實(shí)驗(yàn)操作順序是 _ （_ 只填字母序號(hào)）.在調(diào)節(jié)天平時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針位置如圖2 甲所示，此時(shí)應(yīng)將平衡螺母向_ 調(diào)（選填“左”或“右”）.用調(diào)節(jié)好的圖天平稱小礦石的質(zhì)量天平平衡時(shí)2 / 10放在右盤中的砝碼和游碼的位置如圖2 乙所示；量筒量出小礦石的體積如圖密度p= kg/m現(xiàn)請(qǐng)你幫她想辦法測(cè)出小礦石的體積，寫出簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)中，由于小英同學(xué)不小心把量筒打碎了,但實(shí)驗(yàn)室里已沒有量筒了,老師就給她增加了一個(gè)溢水杯2 丙所示，由此可知，小礦石的3 / 10【解析】本題考查的是利用天平和量筒測(cè)量物體的密度，解題關(guān)鍵是理解天平和量筒使用方法和注意事項(xiàng)。天平在使用前要通過調(diào)節(jié)平衡螺母來調(diào)平（左高

4、右調(diào)，右高左調(diào)），使用中不能動(dòng)平衡螺母，要增減砝碼或游碼來調(diào)平，讀數(shù)時(shí)物體的質(zhì)量等于砝碼數(shù)加游碼數(shù)（以克為單位）。量筒使用時(shí)的讀數(shù)（以毫升為單位）一定要以液體的凹液面相平讀數(shù)（水銀特殊是凸液面）?！敬鸢浮緾BDEA 等左3.1X103將小礦石慢慢浸沒盛滿水的溢水杯中，同時(shí)用燒杯收集從溢水杯中溢出的水；用天平測(cè)出溢出水的質(zhì)量m排.利用V石=2排=m排/p水得出小礦石的體積?！纠} 3】（09 廣州）如圖 3 所示，將木塊放在壓縮了的彈簧旁，釋放彈簧，木塊沿水平地面向右運(yùn)動(dòng)， 離開彈簧后，水塊運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來。下列說法正確的是（A. 木塊所受摩擦力使木塊由靜止開始運(yùn)動(dòng)B. 彈簧對(duì)木塊的彈力使木

5、塊由靜止開始運(yùn)動(dòng)C. 木塊所受摩擦力不會(huì)改變木塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)D. 木塊最終停止運(yùn)動(dòng)是由于失去彈簧的彈力作用【解析】本題考查的是力與運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系，解題關(guān)鍵是理解力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。彈簧倍壓縮 后具有能量，會(huì)將木塊推動(dòng)，木塊水平方向上受到彈力和地面的摩擦力，離開彈簧后，彈力消失，物體水 平方向上只受到摩擦力作用，屬于受到非平衡力作用，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，最后停止下來。【答案】B【例題 4】（09 江蘇）置于水平地面上的石柱， 高為 0.4m，橫截面積為 0.15m2,質(zhì)量為 150kg,g取 10N/kg .求:（1）石柱的重力；（2）石柱的密度；（3）石柱對(duì)水平地面的壓強(qiáng).【解析】 本題考查的

6、知識(shí)包含重力、密度和壓強(qiáng)，屬于綜合題，解題關(guān)鍵是對(duì)重力、密度和壓強(qiáng)計(jì)算公式的理解和應(yīng)用。重力的計(jì)算公式是G=mg 密度的計(jì)算公式是p=m/V ,石柱是圓柱體，體積公式為 V=Sh，帶入密度的計(jì)算公式。壓強(qiáng)的計(jì)算公式是p=F/S,石柱在水平地面上，對(duì)地面的壓力就等于重力。解dW -Mg1SOigX10N/kf-150DN(2)V-SA=0. I5mJXO. 4m=0.Ofim1噸【例題 5】（09 重慶）為了響應(yīng)“健康重慶”的號(hào)召，小林和爸爸周末到郊外去釣魚，他在親近大自然的同時(shí)還觀察到爸爸在釣魚前要“試漂”來確定鉛墜（鉛墜由合金制成）的大小，盡量使“浮標(biāo)”更靈敏（如【答15代W0,15mf-l

7、x 10* Pa)圖 34 / 10圖 4 甲所示），圖 4 乙是浮標(biāo)和鉛墜的位置示意圖。若球形浮標(biāo)的體積為15cm3，鉛墜的密度為 11 g/cm?。33（取水的密度P水=1.0X10 kg/m ,g=10N/kg）5 / 10（i）有經(jīng)驗(yàn)的釣魚者會(huì)使浮標(biāo)體積的 3 浸入水中，此時(shí)浮標(biāo)受到的浮力是多大3（2）小林看見爸爸有一種體積為 0.5 cm3的鉛墜，如果使用這種鉛墜，浮標(biāo)靜止時(shí)浸入水中的體積有多大?（鉛墜未接觸池底，不計(jì)浮標(biāo)的質(zhì)量，不計(jì)釣線、魚鉤和魚餌的體積及質(zhì)量）【解析】 本題考查的是浮力計(jì)算和浮沉條件應(yīng)用的綜合題，解題的關(guān)鍵是應(yīng)用阿基米德原理公式時(shí)對(duì)于V排的理解。（1 ）屬于漂浮，

8、浸入水中的體積就是排開的體積，直接利用計(jì)算V排=2/3 V浮標(biāo)，帶入到阿基米德原理的浮力計(jì)算公式（ F浮=卩液g V排）中.（2）屬于懸浮，浮標(biāo)和鉛墜的浮力 等于鉛墜的重力，利用 G=mgpVg 計(jì)算，利用 F浮=6 計(jì)算出浮力的大小，根據(jù)阿基米德原理公式的變形公 式 V排=F浮/（p液g）（注意前后使用符號(hào)的區(qū)別表示），求出排開水的體積，那么浮標(biāo)浸入水中的體積就等 于排開水的體積減去鉛墜的體積（不計(jì)釣線、魚鉤和魚餌的體積）?！敬鸢浮浚?）浮標(biāo)浸入水中的體積： 斥=壬如標(biāo)占尋K15 co/蘭10 tu? = iQ” n?浮標(biāo)有三分之二的體積浸入水中時(shí)的浮力為：F黑黑齊水gVn-LOx 101k

9、g/m1xlO N/kgx 10_an?=（kl N（2）鉛墜的質(zhì)量：叭=pK=Ll j/cn? xO-5 cm3=5.5 g=0.0055 k*鉛墜受到的重力：G=mg=0.0055 kg X I0N / kg=0.055 N由于鉛墜未接觸池底，浮標(biāo)和鉛墜靜止時(shí)受到的浮力根據(jù)阿基米德原理，此時(shí)排開水的體積喀沽=匚而諾茫沐瓦心二*10m55E9= 嶺慳=5*5 cm3-0.5 cms- 5 cmJ【例題 6】（09 北京）如圖 5 所示,是 2008 北京殘奧會(huì)開幕式最后一棒火炬手侯斌，靠自己雙手的力量, 攀爬到火炬臺(tái)底部并最終點(diǎn)燃圣火的照片，該點(diǎn)火儀式充分體現(xiàn)了殘疾人自強(qiáng)自立、拼搏向上的勇氣

10、和精 神.已知他和輪椅總質(zhì)量為80kg，攀爬高度 39m,歷時(shí)約 3min20s.1（11 崇文一模）如圖 25 所示是起重機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。用它把= CxO.055 N浮標(biāo)浸入水中的體積6 / 10（1） 如果不計(jì)機(jī)械裝置的額外功，求他的平均功率多大？（2） 小明同學(xué)看到火炬手攀爬很費(fèi)勁，想到物理課上學(xué)過利用滑輪組可以省力.小明同學(xué)如果站在地面7 / 10上，用如圖 20 所示的哪個(gè)滑輪組拉起火炬手侯斌最合適,理由是什么？如果該滑輪組機(jī)械效率為80%，求小明同學(xué)的拉力至少要多大？ （g取 10N/kg ）A B C D圖 5 乙【解析】本題考查的是滑輪組中的功、功率和機(jī)械效率的綜合題，解題的關(guān)

11、鍵是理解并會(huì)應(yīng)用功、功率和機(jī)械效率的公式。（1）火炬手侯斌在上升的過程中要克服自身的重力做功，利用功的公式W=FS 和功率的公式 P=W/t 計(jì)算即可。（2）滑輪組的省力要看承接動(dòng)滑輪的繩子的股數(shù)，股數(shù)越多，越省力，所以有的同學(xué)就會(huì)選擇 C 了，但是考慮小明同學(xué)是站在地面上拉繩子的，所以應(yīng)該選擇D。利用機(jī)械效率求拉力，可以用逐步化簡(jiǎn)的公式n=Wf用/Wb=Gh Fs=Gh4Fh=G4 F計(jì)算即可?！敬鸢浮浚?）P=Wt=Ght=mght= 80kgx10N/kgx39m/200s = 156W（2）D滑輪組拉力方向向下且更省力n=W有用/W總=Gh Fs=Gh/4Fh=G4FF=G4n=(80

12、kgx10N/kg)/(4x0.8)=250N已知：OA = 10m ,圖 5 甲FF(g 取 10N/kg )8 / 102 （10 西城一模）磅秤上有一個(gè)重 1500N 的木箱，小明站在地上，想用如 圖29 （甲）所示的滑輪組把這個(gè)木箱提升到樓上，可是他竭盡全力也沒 有提起，此時(shí)磅秤的示數(shù)為40kg。于是他改變滑輪組的繞繩方法如圖（乙）所示，再去提這個(gè)木箱。當(dāng)木箱勻速上升時(shí)，小明對(duì)地板的壓力為100N ,不計(jì)軸摩擦和繩重，取 g= 10N/kg。求小明的體重和提升木箱時(shí)滑輪組的機(jī)械效率。3 （ 11 昌平一模）如圖 30 所示，一正方體合金塊 M 的邊長(zhǎng)為 20cm, 掛在以 O 為支點(diǎn)的

13、輕質(zhì)杠桿的 A 點(diǎn)處，一個(gè)重為 640N 的人在杠桿 點(diǎn)通過定滑輪用力 Fi使杠桿在水平位置平衡，此時(shí) M 對(duì)水平地面 強(qiáng)為 1.1 104Pa,人對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為 1.45 104Pa ;若把 M 浸沒 中 （M 與容器底不接觸），人用力 F2仍使杠桿在水平位置平衡， 此時(shí) 地面的壓強(qiáng)為 1.15 104Pa；已知人單獨(dú)站在水平地面上， 對(duì)地面的 為 1.6 XI04Pa. （g 取 10N/kg ）求：（1 ）力 F1的大?。唬?）合金塊 M 的密度；（3）當(dāng) M 浸沒于水中時(shí)，若剪斷細(xì)繩，合金塊 M 沉于容它B壓水對(duì)強(qiáng)把的的于人壓器底，則 M 對(duì)容器底的壓強(qiáng)為多大.4（10 朝陽(yáng)一模）

14、圖 23 是簡(jiǎn)易電動(dòng)門式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。MN 為質(zhì)量可以不計(jì)、 長(zhǎng) 4m的橫梁，行走裝置可以把提起的重物 在橫梁上左右移動(dòng)。提升電動(dòng)機(jī)通過鋼絲繩 和滑輪組提起重物，滑輪組的結(jié)構(gòu)如圖。當(dāng) 提起的重物質(zhì)量是 0.5t，鋼絲繩重和輪、軸間摩擦不計(jì)時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率是80%。當(dāng)以 0.2m/s 的速度勻速豎直向上提起1.125t重物時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率是多少？電動(dòng)機(jī)拉動(dòng)鋼絲繩的功率是多少？若行走裝置和提升電動(dòng)機(jī)的總重是沿橫梁從中點(diǎn)多少？A 移到 B 點(diǎn)，以 M 點(diǎn)為軸,2.75 103N，提起重物質(zhì)量為 2t，行走裝置使提起的重物N 點(diǎn)向上的支持力增加了6103N, MB 的距離是(g 取 10

15、N/kg )9 / 1010 / 106 (11 宣武一模)某橋梁施工隊(duì)的工人用如圖 24 所示的滑輪組勻速打撈沉在水中的工 件。已知工件的質(zhì)量為 100kg 工人的質(zhì)量為 70kg。工件打撈出水面前與工件完全被 打撈出水后工人對(duì)地面的壓力之比為 15: 2，工件在水中時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為 60%。若不計(jì)摩擦、繩重及水的阻力，g 取 10N/kg。求：(1)工件浸沒在水中時(shí)所受的浮力F浮；(2)工件完全打撈出水面后，滑輪組的機(jī)械效率n；(3)工件完全打撈出水面后，以0.2m/s的速度被勻速提升， 工人拉 繩的功率 P2。5 (10 海淀一模)圖 25 是液壓汽車起重機(jī)從水中打撈重物 的示意圖

16、。A 是動(dòng)滑輪，B 是定滑輪，C 是卷?yè)P(yáng)機(jī)，D 是油 缸，E 是柱塞。作用在動(dòng)滑輪上共三股鋼絲繩，卷?yè)P(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)A使鋼絲繩帶動(dòng)動(dòng)滑輪上升提取重物，被打撈的重物體積V=0.5m3。若在本次打撈前起重機(jī)對(duì)地面的壓強(qiáng) pi= 2.0X07Pa，當(dāng)物體在水中勻速上升時(shí)起重機(jī)對(duì)地面的壓強(qiáng)P2= 2.375K07Pa,物體完全出水后起重機(jī)對(duì)地面的壓強(qiáng)p3=2.5W7Pa。假設(shè)起重時(shí)柱塞沿豎直方向，物體出水前、后柱塞對(duì)吊臂的支撐力分別為Ni和 N2,Ni與 N2之比為 19:24。重物出水后上升的速度v= 0.45m/s。吊臂、定滑輪、鋼絲繩的重以及輪與繩的摩擦不計(jì)。(g 取 10N/kg )求：(1) 被打撈

17、物體的重力；(2) 被打撈的物體浸沒在水中上升時(shí)，滑輪組(3) 重物出水后，卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引力的功率。EAB 的機(jī)械效率;11 / 107( 09 石景山二模)如圖 24 所示，是使用汽車從湖水中打撈重物的示意圖。汽車通過定滑輪牽引水下一個(gè)圓柱形重物，在 整個(gè)打撈過程中，汽車以恒定的速度v=0.2 m/s 向右運(yùn)動(dòng)。圖乙是此過程中汽車?yán)瓌?dòng)重物的拉力F 隨時(shí)間 t 變化的圖像。設(shè)t = 0 時(shí)汽車開始提升重物，忽略水的阻力、繩重和滑輪的摩擦，g 取 10N/kg。求：(1 )重物露出水面前，汽車?yán)匚锏墓β剩?2)圓柱形重物的密度；(3)水對(duì)湖底的壓強(qiáng)(整個(gè)過程中，湖水深度不變)3際際4/ 、 F 2

18、 10 kg 10N /kg41v答案（1） p22 10 PaS1m2（2）W=FS=2103kg X10N/kg 3m=6X104J（3）GXAO = G0OB2X103kgg 0m = mog X5mmo= 403kg2v答案F拉=G人木箱和動(dòng)滑輪受力G箱+ G輪=2F拉+ F支=2G人+ F支=2G人+ mg改變繞繩方式后，F(xiàn)拉+ F支=G人，木箱和動(dòng)滑輪受力 G箱+ G輪=3F拉=3（G人一 F支）所以 2G人+ mg= 3（G人一 F支）F支=F壓=100NG人=3F支+ mg = 3 X100N + 40kg 0N/kg = 700NF拉=G人一 F支=700N 100N = 6

19、00NW有用G箱hG箱1500N機(jī)械效率 =83.3%W總F拉s3F拉3 600N3v答案(1)p人G人SG人640N2G人F1S40.04m ,p1p人1.6 10PaSG人F2S12 / 10F1=G人一 p1S=640N 1.45 04PaX0.04m2=60N , p2F2=G人一 p2S=640N 1.15 104Pa0.04m2=180N(2)杠桿在水平位置平衡時(shí)，有：13 / 10OA(GM FM)=OBFIOA(GM F浮)=OBF2由可得，色一屯旦1GMF浮F23FM=F壓=PMSM=1.1X04Pa*0.2m)2=440NF浮=p水gVM=1 xio3kg/m3xi0N/k

20、g (0.2m)3=80N將 FM=440N、F浮=80N 代入式，解得：GM=620N620 N337.75 10 kg/m10N /kg (0.2m)(3)當(dāng) M 浸沒于水中時(shí)，剪斷細(xì)繩，合金塊M 沉于容器底,提起重物質(zhì)量分別為 0.5t 和 2t,重物重分別為 G= mg = 0.5tX0N/kg = 5X103N, G/=m/g = 2t 10N/kg = 20 XI03N 由滑輪組機(jī)械效率n=W有用/W總=G物/ (G物+ G動(dòng))，代入數(shù)據(jù)：80% = 503N/ ( 503N + G動(dòng))，解出G動(dòng)=1.25 03Nn/=G物/(G物/+G動(dòng))=20X103N/(20 X103N+1

21、.25 103N) 94%鋼絲繩拉力 F= ( G物/+ G動(dòng))/3 = (20103N + 1.25 103N) /3 7.1 NI0勻速拉動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)拉動(dòng)鋼絲繩的功率P=Fv=7.1 103NX3X0.2m/s=4.26 103W或 P=( G物/+ G動(dòng))v物=(20X103N+ 1.25 103N)X0.2m/s=4.25 103W把橫梁 MN 看成杠桿，以 M 點(diǎn)為軸，重物在 A 點(diǎn)和 B 點(diǎn)時(shí)，根據(jù)杠桿平衡條件：(G物+ G行+ G動(dòng))MA = FAMN(G物+ G行+ G動(dòng))MB = FBMN兩式相減得：(G物+ G行+ G動(dòng))( MA MB )=( FAFB)MN當(dāng) FA FB

22、= 6 X103N 0,代入數(shù)據(jù)：(20103N+ 1.25 103N + 2.75 03N) (2m MB )= 6X103NX4m解出： MB = 1m當(dāng) FA FB= 6 M03NV0,代入數(shù)據(jù)：(20103N + 1.25 103N + 2.75 103N) (2m MB )= 6M03N4m解出：MB/= 3m(1)設(shè)起重機(jī)重為 G,被打撈物體重力為 G物；打撈物體前，G = P0S在水中勻速提升物體時(shí)：F拉=G物一 F浮起重機(jī)對(duì)地面的壓力：G+F拉= p1SF浮=p水gV排=0.5 104N物體出水后： G + Gfe=p2S, F拉=(p1- p0) S; G物=(p2- p0)

23、 S(2)設(shè)鋼絲繩上的力在出水前后分別為F1、F2,柱塞對(duì)吊臂力的力臂為L(zhǎng)1,鋼絲繩對(duì)吊臂GMgVM/PMGMF浮SM620N80N2(0.2m)1.35 104Pa4V答案5V答案P1P2Po3PG4可得物體重力為G物=2.0 104N。14 / 10力的力臂為 L2。根據(jù)杠桿平衡條件可知:河水的深度為：6v答案7V答案NILI=3FIL2；N2Ll=3F2L2,（G物+ G動(dòng)） ,3F25=凹,FI=F2N2將數(shù)據(jù)代入得：G動(dòng)=0.4 104N物體浸沒在水中上升(G物一 F浮+ G動(dòng))31924AB 的機(jī)械效率:44478.92104N-0.5104N 0.4104N(3)出水后鋼絲繩上的力：F2= (G物+G動(dòng))/3=0.8 14N物體上升的速度 v,鋼絲繩的速度vz=3V=3 0.45m/ s =1.35m/ sP=F2V =0.8 04N .35m/ s =1.08 10W。（1 ）以人為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析如圖（3 ）甲、乙所示： G 人=F什 N1 N1=G 人-F1G 人=F2+N2N2=G 人-F2工人受到地面的支持力與工人對(duì)地面的壓力大小相等；繩對(duì)