2024年中考物理二輪復(fù)習(xí)壓軸題專項練習(xí)：力學(xué)綜合

力學(xué)綜合

講方法

本專題的內(nèi)容是把壓力、壓強、浮力、簡單機械、功、功率、機械效率的知識綜合到一起進行解題，這部分

知識主要出現(xiàn)在單選最后一題還有最后一道計算大題的壓軸題中，是力學(xué)綜合計算壓軸題的考試內(nèi)容，一般都是

針對95分以上的學(xué)生必會的題目.針對學(xué)習(xí)本專題知識時，首先要結(jié)合受力分析，利用壓力、壓強、浮力、簡單機

械、功、功率、機械效率的基本公式來進行綜合分析解題.

1.解決力學(xué)計算題首先是受力分析.熟練準(zhǔn)確的受力分析是解決一切力學(xué)題的基礎(chǔ)，尤其是復(fù)雜的力學(xué)綜合壓

軸題，受力分析順序是一重二彈三摩擦，上高中之后的受力分析順序也是按照這個順序分析.

2.其次要熟悉掌握壓力、壓強、浮力、簡單機械、功、功率、機械效率的基本原理和基本公式的靈活運用.公

式選擇很重要，如何選擇公式取決于已知條件，還有已知條件的隱含條件的分析與應(yīng)用，當(dāng)公式的選擇得當(dāng)往往

會讓解題容易快捷很多.

3.再次在解綜合壓軸題的時候，有時在利用杠桿平衡條件或者求浮力時會運用到變化量的方法解題，可以節(jié)省

做題的時間，省去很多繁瑣的計算.所以要多做練習(xí)，熟練掌握變化量公式求解問題的方法.

學(xué)思路

如圖3-5-1所示裝置，輕質(zhì)杠桿AB在水平位置保持平衡，O為杠桿的支點，。4:。8=2:3..甲、乙兩容器中

均裝有水，物體M浸沒①在乙容器的水中.已知：甲容器中活塞C(含桿AC)的質(zhì)量，活塞C

的橫截面積、S-400cm2,水深=45cm,h2=40cm,物體M的體積VM=lxl()3cm3①.不計摩擦和繩重,g取10N

/kg.求:

⑴物體M所受浮力

(2)活塞受到水的壓強p；

(3)物體M的密度pM.

圖3-5-3甲是某科技小組設(shè)計的打撈水中物體的裝置示意圖.A是動滑輪，B是定滑輪，C是卷揚機.卷揚機轉(zhuǎn)動

拉動鋼絲繩通過滑輪組AB豎直提升水中的物體.在一次模擬打撈水中物體的作業(yè)中，在物體浸沒水中勻速上升的

過程中，吊裝平臺浸入水中的體積相對于動滑輪A未掛物體時變化了2出聲；在物體全部露出水面勻速上升的過程

中，吊裝平臺浸入水中的體積相對于動滑輪A未掛物體時變化了3d/n3,卷揚機所做的功隨時間變化的圖象如圖3-5

-3乙所示.物體浸沒在水中和完全露出水面后卷揚機對鋼絲繩的拉力分別為7\、72,且Ti與Tz之比為5:7鋼絲繩

的重、滑輪與軸的摩擦及水對物體的阻力均忽略不計，g取10N/kg.求：

⑴物體的重力G;

⑵物體浸沒在水中勻速上升過程中，滑輪組AB的機械效率??；物體全部露出水面后勻速上升過程中，滑輪

組AB的機械效率小，則小，小-Th多大;

(3)物體全部露出水面后勻速上升的速度v物?

提能力

1.如圖3-5-4是用滑輪組提升建筑材料A的示意圖，在豎直向下的拉力F作用下，使重900N的建筑材料A在

5s的時間里，勻速豎直上升了1m,繩自由端勻速豎直向下移動了2m.在這個過程中，拉力F為500N，滑輪組的

機械效率為n，拉力F做功的功率為P.求：

(1)滑輪組的機械效率口；

(2)拉力F的功率P.

2.如圖3-5-5所示，利用滑輪組裝置勻速拉動水平面上的物體.已知物體在水平面上受到的^動摩擦力為重力

的01倍，物體被勻速拉動的距離為1m.當(dāng)物體質(zhì)量為2kg時，滑輪組的機械效率為50%,不匕重和繩與滑輪間

的摩擦力.求:F

(1)物體質(zhì)量為2kg時，在水平面上受到的滑動摩擦力；

⑵動滑輪的重力；

物體

⑶物體質(zhì)量為10kg,以0.1m/s的速度勻速運動時,拉力F的功率.

圖3-5-5

3.如圖3-5-6是現(xiàn)代家庭使用的升降衣架的結(jié)構(gòu)示意圖，它可以很方便晾起洗好的衣服，其實就是通過一些簡

單機械的組合來實現(xiàn)此功能的.已知晾衣架上所掛衣服質(zhì)量為4kg,動滑輪、桿和晾衣架總質(zhì)量為1kg.小燕同學(xué)用

力F拉動繩子自由端，在5s時間內(nèi)使衣服勻速上移0.5m(g=10N/kg,不計繩重和摩擦).求：

(1)繩子自由端拉力F的大小；

⑵拉力所做的功w;

⑶拉力的功率P；

(4)整個過程中機械效率n.

4.某課外科技小組的同學(xué)對自動沖水裝置進行了研究(如圖3-5-7所示).該裝置主要由水箱、浮球B、蓋板C

和一個可以繞O點自由轉(zhuǎn)動的硬桿OB構(gòu)成，AC為連接硬桿與蓋板的細繩.隨著水位的上升，蓋板C所受的壓力

和浮球B所受的浮力均逐漸增加，當(dāng)浮球B剛好浸沒到水中時，硬桿OB處于水平狀態(tài)，蓋板C恰好被打開，水

箱中的水通過排水管排出.經(jīng)測量浮球B的體積為lxIO*7n3,蓋板的橫截面積為6x10-3/Q點到浮球球心的距

離為。點到A點距離的3倍.不計硬桿、蓋板，以及浮球所受的重力、蓋板的厚度，g=10N/kg求:

⑴水箱內(nèi)所能注入水的最大深度；

(2)在你以上的計算中忽略了硬桿、蓋板以及浮球的重力，如果考慮它們的重力，你認為設(shè)計時應(yīng)采取哪些措

施可保證自動沖水裝置正常工作?(寫出一種措施即可)進水管

n=p

c

蓋屬I排水管

圖3-5-7

5.配重M單獨置于水平地面上靜止時，對地面壓強為3X1()5「見將配重M用繩系杠桿的B端，在杠桿的A

端懸掛一滑輪，定滑輪重150N,動滑輪重90N,杠桿AB的支點為O,OA-.OB=5:3,由這些器材組裝成一個重物

提升裝置，如圖3-5-8所示，當(dāng)工人利用滑輪組提升重力為210N的物體以0.4m/s的速度勻速上升時，杠桿在水平

位置平衡，此時配重M對地面壓強為1x10叩見杠桿與繩的重量、滑輪組的摩擦均不計，g=10N/kg,求：

⑴滑輪組的機械效率；

(2)配重M質(zhì)量；

(3)為使配重M不離開地面，人對繩的最大拉力.

圖3-5-8

6.如圖3-5-9所示，A為直立固定的柱形水管，底部活塞B與水管內(nèi)壁接觸良好且無摩擦，在水管中裝適量的

水，水不會流出.活塞通過豎直硬桿與輕質(zhì)杠桿OCD的C點相連，。為杠桿的固定轉(zhuǎn)軸，滑輪組(非金屬材料)繩

子的自由端與杠桿的D端相連，滑輪組下端掛著一個磁體E,E的正下方水平面上也放著一個同樣的磁體F(極性

已標(biāo)出).當(dāng)水管中水深為40cm時，杠桿恰好在水平位置平衡.已知OC:CD=1:2,活塞B與水的接觸面積為305^

活塞與硬桿總重為3N,每個磁體重為11N,不計動滑輪、繩重及摩擦，g=10N/kg,p水=1.0x103kg/m3.求：

(1)水管中水對活塞B的壓強；

(2)繩子自由端對杠桿D端的拉力；

(3)磁體F對水平面的壓力.

圖3-5-9

學(xué)思路

鋪墊1

答案解：⑴物體M所受浮力

F動=p思VM=1x103kg/m3xION/kgx1x10-3m3—ION;

(2)活塞受到水的壓強

)—p荊(hi—%2)=1x103kg/m3xION/kgx5x10-2m=500Pa;

(3)對活塞和物體M進行受力分析，如圖甲所示.

圖乙

活塞受力：G+F'=物體M受力:GM=FB'+FB-,

0AJ氐

杠桿AB受力情況如圖乙所示.

杠桿A端受力：FA=FF-GO;

杠桿B端受力：FB=GM-F-

因為杠桿AB在水平位置保持平衡，所以：FAXOA=FBXOB;

則:Go)x04=(G”-FJX0B-,

(pS-mog)xOA=(pM-pxOB;

(即一徵00)義。4

解得：PM=+

gVMxOB

(5xlO2Pax4xlO2m2-O.5k^xlON/k^)x2

10N//cgxlxl0-3rH3x3

+1x103kg/m3

=2xW3kg/m3.

答:(1)物體M所受浮力F浮為ION;

⑵活塞受到水的壓強p為500Pa;

⑶物體M的密度pM為2xl03kg/m3.

鋪墊2

答案解：(1)鑄鐵球浸沒在水中時：F=p水/V和=1x103kg/m3x10N/kgx0.02m3=200N;

(2)鑄鐵球浸沒在水中和完全露出水面后，對物體和動滑輪受力分析如圖甲、乙所示.

?2吊

八尸浮

憶+G動G+G動

甲乙

=G+G_,-F、『=1400N+G_,-200N=12001]+G?

'動浮動助

2F=G+G_『1400N+G-

‘2動動

G-F+G_

,動1200N+G?

%_2___________敢_竺.

F~G+G-1400N+G.-17'

2____動

解得：G動=3。。,

----1--4-0-0-N----2-0-0--J-V----=80cc%rw;

1400N-200N+300N

,-Ic動1400N+300Nc.Z-VTTT

(3x)由P=尸2Xf掰=■v_-------------.2v球=340W,

貝U：v球=O.2m/s.

答：⑴鑄鐵球浸沒在水中時受到的浮力為200N;

⑵鑄鐵球浸沒在水中勻速上升的過程中，滑輪組的機械效率為80%；

⑶鑄鐵球提出水面后勻速上升的速度為0.2ni/s.

壓軸題

答案解：(1)在物體全部露出水面勻速上升的過程中，船浸入水中的體積相對于動滑輪A未掛物體時變化了3

dn?,船增大的浮力

F過=pgV=1x103kg/m3x10N/kgx3x10-3m3=30N,即物體的重力為G=30N;

浮和f

(2)在物體浸沒水中勻速上升的過程中，船浸入水中的體積相對于動滑輪A未掛物體時變化了2dm3；船增大的

浮力F'=pgV'=1x103kg/m3X10N/kgx2x10-3m3=20N,即動滑輪處繩子對物體的拉力為&=20N;

浮俳

物體浸沒在水中勻速上升的過程中，n=1(^+G/,

物體全部露出水面勻速上升的過程中，72=：(G+G),且r1：r2=5：7,

解得：G動=5N,

w

滑輪組AB的機械效率：X100%=黑x100%=今X100%=X100%=

總動

簫100%=80%；

物體全部露出水面后勻速上升過程中，滑輪組AB的機械效率：

772=X100%=焉X100%=去x100%=-^―X100%=X100%?85.7%;故產(chǎn)狙=85.

Wg2屋312u+u3U/V十5/V

動

7%-80%=5.7%;

(3)由圖象可知，卷揚機做功的功率：P=:=黑=3.5W,

3.5W

=0.3m/s,

由P=Fv,卷揚機拉繩子的速度:%〃=J=§(3°N+5N)

物體全部露出水面后勻速上升的速度：V叢廁=三乂o.3m/s=0.1m/s.

夕卜3側(cè)3

答:⑴物體的重力為30N;

⑵滑輪組AB的機械效率為80%;T]I-ni的大小為5.7%;

⑶物體全部露出水面后勻速上升的速度為O.lm/s.

提能力

1.答案解：(1)W=B=Gh=900NxIm=900J;W總=Fs=500Nx2m=1000J;

有用

w

機械效率4=祥x100%=瑞x100%=90%;

球J

W

⑵拉力F的功率:P=—=丑嗎=200W.

t5s

答：(1)滑輪組的機械效率為90%;

(2)拉力F的功率為200W.

2.答案解:⑴物體受到的摩擦力:f=0.1G=0.1x2kgx10N/kg=2N;

(2)因為T]==—=工，故F=—=-^―=-N,

'//3X7]3X50%3

w忘Fns

由圖知，滑輪組由3段繩子拉著動滑輪，由F=1(G動+。得動滑輪重力：

Gf=3F—f=3xt4N-2N=2N;

動J3

(3)當(dāng)物體質(zhì)量為10kg時，物體在水平面上受到的滑動摩擦力為：

f=0.1G'=0.1X10kgX10N/kg=10N,

自由端的拉力為：+=|x(2N+10N)=4N,

拉力功率為：

147pc

P=/=，=FU=4NX3X0.1m/s=1.2W.

答：(1)物體質(zhì)量為2kg時，在水平面上受到的滑動摩擦力2N；

(2)動滑輪的重力2N;

⑶物體質(zhì)量為10kg,以0.1m/s的速度勻速運動時,拉力F的功率1.2W.

3.答案解：⑴由圖知，使用滑輪組承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=4,所承受的總重力：

G總=m總g=(4kg+1kg)x10N/kg=50N,不計繩重和摩擦，拉力：F=[G孝=[x50W=12.5N;

(2)拉力端移動的距離s=4h=4x0.5m=2m,拉力做功:W總=Fs=12.5Nx2m=25J;

w

⑶拉力做功功率：P=L=箕=5勿；

(4)有用功：W^a=Gth=m?gh=4kgxl0N/kgx0.5m=20J,

w

整個過程中機械效率：n=--=若xioo%=8o%.

答:⑴繩子自由端拉力F的大小為12.5N;

⑵拉力所做的功為25J;

(3)拉力的功率為5W;

(4)整個過程中機械效率為80%.

4.答案解：⑴當(dāng)浮球B剛好浸沒到水中時，排開水的體積和自身的體積相等，則浮球B受到的浮力：/=

3333

pgV*n=pgVB=1.0x10kg/mxION/kgx1x10-m=ION,此時硬桿OB處于水平狀態(tài)，由杠桿的平衡條件

可得:FA-OA=F-OB,

則蓋板受到繩子的拉力：n=黑?動=3X1ON=3ON,

蓋板C恰好被打開時，處于平衡狀態(tài)，受到繩子的拉力和液體對蓋板的壓力是一對平衡力，所以，水對蓋板

的壓力FE=FA=30N,由p=包得，蓋板受到水的壓強：P=卷=菽+'=BOOOPa,

由p=pgh可得，水箱內(nèi)所能注入水的最大深度：h=2=…=0.5m;

pgl.OxlO^kg/m^xlON/kg

⑵考慮硬桿、蓋板以及浮球的重力時，繩子對蓋板的拉力減小，

根據(jù)杠桿的平衡條件可知，要使蓋板被打開，應(yīng)增大繩子的拉力，

可以增大浮球體積增大浮力的大小(或“使杠桿的OB段比OA段更長一些").

答：⑴水箱內(nèi)所能注入水的最大深度為0.5m;

(2)考慮硬桿、蓋板以及浮球的重力時，保證自動沖水裝置正常工作可以增大浮球體積增大浮力的大小(或“使

杠桿的OB段比OA段更長一些").

5.答案解:(1)根據(jù)圖示可知,n=2,則F=

-(G+="210N+90N)=150/V;

2\動)2

W

滑輪組的機械效率：4=尋X100%=胃x

100%=—X100%=x100%=70%;

2F2X150N

⑵設(shè)配重M的底面積為S,由p=訶得:3x105Pa=circle!

當(dāng)物體勻速上升時，作用在杠桿A端的力：&=3F+G麥=3x150W+150N=600N;

由杠桿平衡條件可得，F(xiàn)BXOB=FAX。4即FB=鏟=毀竺=1000/V;

UDD

由p=9可得:1X105Pa=失鋁=GM-^OON

聯(lián)立①.可得：3=益薪：GM=15嬴由G=mg可得加=詈=懸粉=150kg;

(