1、 中考物理 （河南专用） 题型突破六 综合应用题 一、力学综合一、力学综合 1.(2019内蒙古包头,13,9分)圆柱形容器置于水平地面(容器重忽略不计),容器的底面积为0.2 m2,内盛30cm 深的水。现将一个底面积400 cm2、体积4 000 cm3的均匀实心圆柱体放入其中,如图甲所示,物体漂浮 在水面,其浸入水中的深度为5 cm;当再给物体施加一个竖直向下大小不变的压力F以后,物体最终恰好 浸没于水中静止,如图乙所示。(水=1.0103 kg/m3,g取10 N/kg)则: (1)物体受到的重力是多少? (2)物体浸没水中静止时容器对地面的压强是多少? (3)从物体漂浮水面到浸没水中
2、静止过程中压力F做了多少功? 答案答案 (1)20 N (2)3 200 Pa (3)0.8 J 解析解析 (1)F浮=水 g V排=1.0103 kg/m310 N/kg0.04 m20.05 m=20 N 因为漂浮 则G物=F浮=20 N(2分) (2)物体浸没 F浮=水 g V排=1.0103 kg/m310 N/kg410-3 m3=40 N F=F浮-G物=40 N-20 N=20 N(1分) G水=水 g V水=1.0103 kg/m310 N/kg0.2 m20.3 m=600 N (1分) 压力F=G水+G物+F=600 N+20 N+20 N=640 N(1分) p=3 20
3、0 Pa(1分) F S 2 640N 0.2m (3)水面上升高度h升=0.01 m(1分) h露=h物-h浸=-h浸=-0.05 m=0.05 m 物体下降高度h降=h露-h升=0.05 m-0.01 m=0.04 m(1分) W=F h降=20 N0.04 m=0.8 J(1分) V S 露 33 2 2 10 m 0.2m V S 物 物 63 42 4 000 10 m 400 10 m 思路分析思路分析 (1)物体漂浮,G=F浮=水gV排。(2)对物体进行受力分析可得,给物体施加的向下的压力F等于 浸没时的浮力与重力之差;物体浸没时容器对地面的压力F压=F支=G水+G物+F,再根据
4、公式p=F/S计算压 强。(3)计算出物体由漂浮到浸没液面上升的高度h升,以及物体漂浮时露出液面的高度h露,则物体在压力 F的作用下下降的高度为h露- h升,利用W=Fh计算压力做功。 2.下图是一个上肢力量健身器示意图。配重A受到的重力为1 200 N,其底面积为 510-2 m2,B、C都是定 滑轮,D是动滑轮;杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动,OEOH=25。小成受到的重力为600 N,他通过 细绳在H点施加竖直向下的拉力为T1时,杠杆在水平位置平衡,小成对地面的压力为F1,配重A受到的拉力 为FA1,配重A对地面的压强p1为6103 Pa;小成在H点施加竖直向下的拉力为T2时,杠杆仍在
5、水平位置平衡, 小成对地面的压力为F2,配重A受到的拉力为FA2,配重A对地面的压强p2为4103 Pa。已知 F1F2=2019, 杠杆EH、细绳的质量和滑轮的摩擦均忽略不计。求: (1)拉力FA1; (2)拉力T2; (3)动滑轮D受到的重力G。 答案答案 (1)900 N (2)220 N (3)100 N 解析解析 (1)以A为研究对象,受力分析如图(a)、(b)所示。 A始终处于静止状态,所以有 GA=N1+FA1 GA=N2+FA2 已知GA=1 200 N N1=p1S=6103 Pa510-2 m2=300 N N2=p2S=4103 Pa510-2 m2=200 N 解得FA
6、1=900 N;FA2=1 000 N (2)以人为研究对象,受力分析如图(c)、(d)所示。 人始终处于静止状态,所以有 G人=F1+T1 G人=F2+T2 因为T1与T1大小相等,F1与F1大小相等,T2与T2大小相等,F2与F2大小相等。所以有 F1=G人-T1 F2=G人-T2 已知F1F2=2019 得= 对杠杆进行受力分析如图(e)、(f)所示,根据杠杆平衡条件: 20 19 1 2 GT GT 人 人 (FA1+G)OE=T1OH (FA2+G)OE=T2OH 已知OEOH=25,FA1=900 N,FA2=1 000 N 得T2-T1=20 N FA2+G=5T2 已知G人=6
7、00 N,由解得T2=220 N (3)将T2=220 N代入得G=100 N 1 2 1 2 3.小陈同学所在的物理兴趣小组,利用所学知识设计了一个简易电子拉力计,图甲是其原理图,该装置中 电流表的示数可以显示拉力的大小。他们最初选用的主要器材及其规格是: A.电池组(能够提供6 V恒定不变的电压) B.电流表(量程为00.6 A) C.定值电阻R0(电阻为10 ) D.硬电阻丝R(长度为1 cm,总电阻为50 ,电阻随长度均匀变化;滑片P与R接触良好且摩擦不计) E.硬质弹簧(导电性能良好,电阻不计;能承受的最大拉力是 150 N,当拉力小于 150 N 时,其伸长量l与所 受拉力F的关系
8、图线见图乙) 二、力电综合二、力电综合 (1)该拉力计能够测量出的最大拉力是 N。 (2)为了增大拉力的测量范围,小陈他们又找来了如图丙所示的一个定滑轮、一个滑轮组和一个杠杆,另 有绕线若干。 小陈他们已安好定滑轮,请你再选用图丙中的滑轮组或杠杆在图丁的虚线框中进行适当的连接,并画 出拉环的位置,使测力计拉力的测量范围变为原来的三倍(若需要文字说明,请写在图丁下方的空白处)。 在你新设计的拉力计中,电流表表盘上0.3 A处应该标 N。 答案答案 (1)100 (2)如图所示 说明:若连接的是杠杆,需要标出C的准确位置或作说明。 240 解析解析 (1)题中硬电阻丝长度为1 cm,图中拉环不受拉
9、力时,滑片位于R的左端,所以拉环受力后拉到最右 端弹簧伸长1 cm,从弹簧伸长量与受力关系的坐标图像可找到1 cm对应点为拉力F=100 N。此时符合电 流表量程的要求。 (2)电流表示数为0.3 A时,表示电路中的电流大小I=0.3 A,电源电压为6 V。电路总电阻R总= 20 ,图中R与R0串联,R0=10 。因为R总=R0+R,所以R=R总-R0=20 -10 =10 。其他因素一定时导体电阻大 小与导体长度成正比。R的总电阻为 50 ,当拉力使R连入电路阻值为 10 时,是总电阻的,则弹簧伸 长量为R总长的,l= cm。在坐标图中找到对应拉力大小F=80 N,利用简单机械将力变为原来3
10、倍,所 以应标240 N。 U I 6V 0.3A 1 5 4 5 4 5 4.(2019重庆A,19,8分)图甲的储水容器底有质量0.5 kg,底面积100 cm2的长方体浮桶,桶上端通过轻质弹 簧与紧贴力敏电阻的轻质绝缘片A相连,距容器底0.4 m处的侧壁有排水双控阀门。控制电路如图乙所 示,其电源电压U=12 V,R0=10 ,当电流表示数为0.6 A,且桶底升至阀门所处高度时,阀门才感应排水。 力敏电阻R与它所受压力F的对应关系如表所示(弹簧均在弹性限度内)。求:(g=10 N/kg) 压力F/N 2 4 12 15 电阻R/ 110 70 16 10 (1)浮桶的重力是多少牛? (2
11、)未加水时,力敏电阻所受压力为2 N,电流表的示数是多少安? (3)当容器内的水深达到多少米时,双控阀门才打开排水? 答案答案 (1)5 N (2)0.1 A (3)0.6 m 解析解析 (1)G=mg=0.5 kg10 N/kg=5 N(2分) (2)当F=2 N,由表中数据可知力敏电阻阻值R=110 I=0.1 A(3分) (3)当电流为0.6 A时,力敏电阻阻值R=-R0=-10 =10 (1分) 由表中数据可知:此时力敏电阻所受压力为15 N,通过对浮桶受力分析可知 F浮=F+G=20 N(1分) V排=210-3 m3,h浸=0.2 m h=0.2 m+0.4 m=0.6 m(1分)
12、 U R总 0 U RR 12V 120 U I 12V 0.6A F g 浮 水 V S 排 桶 三、力热综合三、力热综合 5.(2019河北保定一模,37)如图所示,是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图,已知井 深10 m,物体重G=4.2103 N,汽车重G车=3104 N,汽车匀速拉绳子时的拉力F=2103 N,汽车受到的阻力为 车重的0.05。请计算: (1)若汽车运动的速度为1.2 m/s,则将物体由井底拉至井口,需要多长时间? (2)滑轮组的机械效率是多少? (3)若汽车发动机的效率为25%,则将物体拉至井口需消耗多少汽油?(汽油的热值为4.2107 J/kg) 答
13、案答案 (1)25 s (2)70% (3)0.01 kg 解析解析 (1)由图可知,滑轮组中由3段绳子承担物重,则物体上升的速度为:v物=v车=1.2 m/s=0.4 m/s 物体由井底拉至井口需要的时间:t=25 s (2)滑轮组的机械效率为:1=70% (3)由题意可得,汽车受到的阻力为:f=0.05G车=0.053104 N=1 500 N,汽车匀速直线运动,受到平衡力作 用,在水平方向上,汽车受到向右的牵引力、向左的拉力和向左的阻力作用,由力的平衡条件可得牵引 力:F牵=F+f=2103 N+1 500 N=3 500 N 汽车运动的距离:s=3h=310 m=30 m 牵引力做功为
14、:W牵=F牵s=3 500 N30 m=1.05105 J 需要消耗的汽油完全燃烧放出的热量: 1 3 1 3 h v物 10m 0.4m /s W W 有 总 Gh Fs3 Gh Fh3 G F 3 3 4.2 10 N 3 2 10 N Q=4.2105 J 消耗汽油的质量:m=0.01 kg 2 W 牵 5 1.05 10 J 25% Q q 5 7 4.2 10 J 4.2 10 J / kg 6.(2019山东青岛,22,7分)一辆大鼻子校车在水平路面上行驶,车和人总质量为8 000 kg,轮胎与地面的总 接触面积为0.32 m2(g=10 N/kg)。 (1)求校车对路面的压强。
15、(2)校车以36 km/h的速度匀速行驶时,柴油发动机的输出功率为50 kW。求此过程中校车受到的阻力。 (3)如果校车行驶过程中,司机控制油门,使发动机的输出功率为25 kW,并保持此功率不变继续行驶10 min。这段时间内柴油燃烧释放能量的30%转化为有用机械能,在数值上等于发动机牵引力做的功。求 这段时间内发动机柴油燃烧释放的能量。 答案答案 (1)2.5105 Pa (2)5103 N (3)5107 J 解析解析 (1)该车对路面的压力F压=G=m总g=8 000 kg10 N/kg=80 000 N,该车对路面的压强p= 2.5105 Pa; (2)v=36 km/h=10 m/s
16、,牵引力做功的功率P= =Fv;则牵引力F=5103 N,因汽车匀速行 驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力,所以,此过程中校车受到的阻力f=F=5103 N; (3)发动机的输出功率为25 kW,并保持此功率不变继续行驶10 min,做的有用功W=Pt=2.5104 W10 60s=1.5107 J,这段时间内柴油燃烧释放能量的30%转化为有用机械能,故这段时间内发动机柴油燃烧释放 的能量Q放=5107 J。 F S 压 2 80 000N 0.32m W t Fs t P v 4 5 10 W 10m /s W 7 1.5 10 J 30% 四、电热综合四、电热综合 7.(2019山东枣庄,
17、32,6分)如图所示是某款电养生壶及其铭牌的部分参数,当养生壶正常工作时,求: (1)养生壶正常工作的电阻。 (2)若该养生壶的加热效率为80%,在标准大气压下,将初温是12 的一壶水烧开,需要多长时间。c水= 4.2103 J/(kg ),水=1.0103 kg/m3 (3)在物理综合实践活动中,小明和小丽同学利用所学习的物理知识,合作测量养生壶的实际功率。电表 上标着“1 200 r/(kW h)”,他们把家中的其他用电器都与电源断开,仅让养生壶接入电路中烧水,2 min 电能表的转盘转了40 r,求电养生壶的实际功率。 答案答案 (1)44 (2)420 s (3)1 000 W 解析解
18、析 (1)由P=可得,养生壶正常工作时的电阻R=44 。 (2)1 L水的质量m=V=1.0103 kg/m3110-3m3=1 kg;水吸收的热量Q吸=c水mt=4.2103 J/(kg )1 kg (100 -12 )=3.696105 J,由=可得,养生壶消耗的电能W=4.62105 J,由P=可得,养 生壶工作时间t=420 s。 (3)转盘转动40转消耗电能W= kW h= kW h=1.2105 J,t1=2 min=120 s,电养生壶的实际功率P实= =1 000 W。 2 U R 2 U P 2 (220V) 1 100W Q W 吸 Q 吸 5 3.696 10 J 80%
19、 W t W P 5 4.62 10 J 1 100W 40 1 200 1 30 1 W t 5 1.2 10 J 120s 五、交通工具类的力电热综合五、交通工具类的力电热综合 8.(2019山东威海,26,8分)小明家有一艘玻璃钢海钓船,底部平直,其参数如表格所示(柴油热值q=4.3 107 J/kg,g=10 N/kg)。 (1)不出海时,空船放置在水平沙滩上,船底与沙滩的接触面积为2 m2,求船对沙滩的压强。 (2)小明一家人某次出海钓鱼,人员和钓鱼装备共300 kg,船匀速直线行驶4.3 km,船受到的阻力为总重力 的0.5,发动机的实际输出功率为12 kW、消耗柴油1 kg(假设
20、柴油完全燃烧),求:船行驶的速度和发动机 的效率。 答案答案 (1)1.5103 Pa (2)4 m/s 30% 解析解析 (1)空船的重力G=mg=300 kg10 N/kg=3 000 N; 船对沙滩的压力等于自身的重力,F=G=3 000 N; 船底与沙滩的接触面积为2 m2。船对沙滩的压强p=1.5103 Pa。 (2)人员和钓鱼装备及船的总质量m总=300 kg+300 kg=600 kg;船受到的阻力为总重力的0.5,船匀速直 线行驶,根据二力平衡有f=F1=0.5G总=0.5600 kg10 N/kg=3 000 N,P=F1v,v=4 m/s; 做的有用功W有=F1s=3 000 N4 300 m=1.29107 J;消耗柴油1 kg释放的能量Q=m柴油q=1 kg4.3107 J/kg= 4.3107 J;发动机的效率=30%。 F S 2 3 000N 2m W t 1 Fs t 1 P F 12 000W 3 000N W Q 有 7 7 1.29 10 J 4.3 10 J
