初中中考物理力学综合计算题浮力机械效率功类型包含答案.docx
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初中中考物理力学综合计算题浮力机械效率功类型包含答案
1
1
1
2
2
2
2
A
D
12
中考物理力学综合测试题
计算题
1如图所示，实心物体A漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动A，使A向下运动。
已知A的体积
为1m3,密度为0.5×103kg/m3.动滑轮重为1×10绳重、摩擦和水的阻力，求:
3N,电动机工作时拉绳子的功率为1.2×10
3w且保持不变,不计
（1）A的重力；
（2）A浸没在水中受到的浮力；
（3）A向下运动的最小速度；
（4）A向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值。
2.图是液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图。
C是卷扬机，E是液压机的柱塞，能够竖直向上支撑起重臂OMB。
在起重臂的两端分别固定有定滑轮，图中虚线框内是悬挂在起重臂B端的滑轮组（未画完整，其中A是定滑轮），卷扬机经O点和B点的定滑轮拉动滑轮组的钢丝绳自由端K，使重物始终以恒定的速度匀速上升。
当重物完全浸没在水中上升的过程中，地面对起重机的支持力N为1.225×105N，柱塞E对起重臂的支撑力为F，卷扬机对钢丝绳自由端K的拉力T为6.25×103N，滑轮组的机械效率为η；重物被完全拉出水面后上升的过程中，地面对起重机的支持力N为1.375×105N，柱塞E对起重臂的支撑力为F，卷扬机的输出功率P为5kW，对钢丝绳自由端K的拉力为T。
已知定滑轮A的质量m为200kg，虚线框内动滑轮的总质量m为250kg，F：
F=9：
14。
若不计起重臂、钢丝绳的质量及滑轮组的摩擦，g取10N/kg，求：
4
0
AB
（1）被打捞的重物浸没在水中时受到的浮力F；
浮
（2）滑轮组的机械效率η；
（3）卷扬机拉动钢丝绳的速度v。
3如图所示，已知重为10N的长方体木块静止在水面上，浸入在水中的体积占木块总体积的（𝑔取
5
10𝑁/𝑘𝑔）。
（1）求木块所受到的浮力大小；
（2）若木块下表面所处的深度为0.2米，求木块下表面受到水的压强；
（3）若要将木块全部浸没水中，求至少需要施加多大的压力。
4如图甲所示，A、B为不同材料制成的体积相同的实心正方体，浸没在圆柱形容器的水中，容器内部底面枳是正方体下表面积的4倍。
沿固定方向缓慢匀速拉动绳子，开始时刻，A的上表面刚好与水而相平，滑轮组绳子自由端的拉力大小为F，F随绳端移动距离S变化的图象如图乙所示，已知动滑轮的重力G
绳
动
=5N，g取10N/kg。
除了连接A、B间的绳子承受拉力有一定限度外，其它绳子都不会被拉断。
滑轮与轴
的摩擦、绳的质量等次要因素都忽略不计，忽略水面升降变化。
（1）正方体A、B之间的绳子长度L是多少？
绳
（2）正方体A和B的密度ρ、ρ分别是多少？
（3）整个过程中，水对容器底部压强的最大变化
P是多少？
5.如图是某车站厕所的自动冲水装置，圆柱体浮筒A的底面积为400cm2
，高为0.2m，盖片B的面积为
60cm2（盖片B的质量，厚度不计）．连接AB是长为0.3m，体积和质量都不计的硬杆．当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时，盖片B被撇开，水通过排水管流出冲洗厕所．（已知水的密度为1×103kg/m3，g=10N/kg），求：
（1）当水箱的水刚好浸没浮筒A时，水对盖片B的压强是多少？
（2）浮筒A的重力是多少？
（3）水箱中水多深时盖片B又自动关上？
水
6.实心圆柱体甲和长方体乙分别放置在水平地面上，甲的密度为0.6×104
kg/m3
，质量为12kg，底面积
为4×10−2
m2；乙的质量为5.4kg，边长分别为0.1m、0.2m0.3m。
（g取10N/kg）
（1）求乙的密度。
（2）求甲直立时对水平地面的压强。
（3）若在甲的上方水平截去一段并叠放在乙的正上方后，甲剩余圆柱体对水平面的压强恰好等于此时乙对水平地面压强的最小值，求甲截去的高度。
7.在一底面积为4m2的圆柱形深井底部，有一体积为2m3，密度为10×103kg/m3的贵重物体，现用如图所示的装置将去打捞上来，若牵引车以0.6m/s的速度匀速向右行驶，通过滑轮组将物体由井底开始往上拉，30s后井底受到的水的压强恰好变化了2.5×103Pa，（忽略动滑轮和绳子的重力及滑轮与绳子之间的摩擦，g取10N/kg）求：
（1）物体的重力；
（2）物体浸没在水中时受到的浮力；
（3）牵引车行驶了30s后，物体被提升的高度；
（4）物体露出水面前，物体受到绳子拉力的功率；
（5）牵引车行驶了30s时，牵引车对绳子的拉力。
8.如图甲所示，在容器底部固定一轻质弹簧，弹簧上端连有一边长为0.1m的正方体物块A，容器中水的深度为40cm时，物块A刚好完全浸没在水中。
容器侧面的底部有一个由阀门B控制的出水口，打开阀门B，使水缓慢流出，当物块A有五分之二的体积露出水面时，弹簧恰好处于自然伸长状态（即恢复原长没有发生形变），当物块A刚好全部露出水面时关闭阀门B．弹簧受到的弹力F和弹簧形变大
L（伸长或缩短的量）成正比，如图乙所示。
（g取10N/kg，ρ=1.0×103kg/m3，不计弹簧所受浮力，物块A不吸水）。
求：
（1）物块A的密度；
（2）弹簧的原长；
（3）物块A刚好全部露出水面时水对容器底部的压强。
9.小明通过如图甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中，他所用拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图象如图乙所示。
其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%，每个滑轮等重，不计绳重、摩擦力和水的阻力。
求：
（1）物体在空中上升1m，小明做的功是多少？
（2）每个滑轮的重力是多少？
（3）物体的密度是多少？
10.中国最新一代的通用型导弹驱逐舰169武汉号，052B型导弹驱逐舰．2002年10月31日在江南造船厂下水．它满载时总质量约为7×103t，驱逐舰满载以72km/h的速度匀速直线航行时，驱逐舰受到的阻力是
自身总重的0.01倍．海水密度近似取1×103kg/m3
．请分别计算：
（1）驱逐舰航行时的牵引力是多大？
（2）驱逐舰受到的浮力和排开海水的体积分别是多大？
（3）驱逐舰匀速航行时克服阻力做功的功率？
11.一辆汽车为50km长的新建大桥进行通车测试，如图所示．汽车总质量为1.5t，以100km/h的速度匀速通过大桥，受到的阻力是总重的0.08倍，全程消耗了4kg的汽油．g取10N/kg，求汽车通过大桥；
（1）所需的时间；
汽油
31
1
（2）牵引力所做的功；
（3）汽油机的效率．（q=4.6×107J/kg）
12关于深海的探究，对一个国家的国防和经济建设都有很重要的意义，我国在这一领域的研究也处于世界领先水平。
如图甲是我们自行研制的水下智能潜航器，其外形与潜艇相似，相关参数为：
体积2m3、质量1500kg，最大下潜深度5000m，最大下潜速度10km/h（不考虑海水密度变化，密度ρ取1.0×103kg/m3，g取10N/kg）。
求：
（1）某次执行任务，当潜航器下潜到最大深度时所受的海水压强。
（2）潜航器以最大下潜速度匀速竖直下潜至最大深度所用的时间。
（3）潜航器任务完成后，变为自重时静止漂浮在海面上，此时露出海面体积。
（4）当潜航器漂浮在海面时，由起重装置将其匀速竖直吊离海面。
起重装置拉力的功率随时间变化的图象如图乙所示，图中P=3P．求t时刻起重装置对潜航器的拉力。
（不考虑水的阻力）
13电动自行车已成为大众化的一种交通工具。
大部分车主并不了解在骑车时的有关数据，小明用家里的电动自行车进行了测试。
他骑车在平直的路面上由静止开始运动，获得如图甲、乙所示的速度随时间变化的关系图象和牵引力随时间变化的关系图象。
求：
（1）第2s时电动自行车受到的摩擦力多大？
（2）若电动自行车匀速行驶100m，此过程中它克服摩擦力做功？
（3）在电动车匀速直行过程中，电动车克服阻力做功功率为多大？
AA
A
A
（F+G=
）
3
3
min
1
3
4
1×10𝑁−5000𝑁
1×10
𝑁−5000𝑁+1×10
4
3
0
01
02
21
B
1
2
答案解析部分
计算题
1.【答案】
（1）A的重力：
G=mg=ρVg=0.5×103kg/m3×1m3×10N/kg=5000N；
（2）A浸没在水中受到的浮力：
F=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m3=1×104N；
浮水排
（3）由P=Fv知道当绳子对物体A拉力F最大时A向下运动的速度最小；拉拉
对A进行受力分析可得：
G+F=F，
拉浮
当A完全浸没时绳子对物体A拉力最大：
F=F-G=1×104N-5000N=5000N，
拉浮
发动机对绳子的拉力：
F=
11
拉动
×6000N=2000N，
则发动机拉绳子的速度由P=Fv得：
v=P/F=1.2×103W/2000N=0.6m/s；
A向下运动的最小速度：
v=v/3=0.6m/s/3=0.2m/s；
（4）当A完全浸没时绳子对物体A拉力最大，A向下运动过程中的有用功：
W=（F-G）h，
有用浮
总功W=Fs=（F-G+G）3h=（F-G+G）h,
总浮动浮动
滑轮组机械效率的最大值：
𝜂=W/W=（F-G）h/（F-G+G）h=（F-G）（/F-G+G）=
有用总浮浮动浮浮动
𝑁
≈
83.3%
2【答案】解：
（1）设液压汽车起重机（包括滑轮组）受到的重力为G，被提升物体受到的重力为G，以起重机和被提升物体整体做为研究对象，物体在水中和在空气中的受力分析分别如答图甲和乙所示。
图1分G+G=N+F
浮
①
G+G=N
②
①②联立得出：
F=N-N=1.375×105N-1.225×105N=1.5×104N
浮
（2）把吊臂作为一个杠杆，设吊臂B端受到的总拉力为F、对应的力臂为l，柱塞E的支撑力对应的力臂为l。
吊臂的受力分析如答图甲和乙所示。
B1112
B2122
B1B212
DAB1
DAB2
B1B2
DA
DA
DA
D1
D2
D
2
D
根据杠杆平衡条件得出：
F×l=F×l
F×l=F×l
则F:
F=F:
F=9:
14
把滑轮组和物体作为一个整体进行受力分析，如答图甲和乙所示。
G+G+G=F+F
浮
③
G+G+G=F
④
③④联立得出：
F:
F=（G+G+G-F）:
（G+G+G）=9:
14
浮
则（G+mg+mg）:
F=14:
5
浮
（G+250kg×10N/kg+200kg×10N/kg）:
1.5×104N=14：
5解得G=3.75×104N1分
（3）以动滑轮和物体作为一个整体进行受力分析，如答图甲和乙所示。
G+G="n"T+F
浮
⑤
G+G=nT
⑥
由⑤得出：
n=（G+mg-F）/T
浮
1
=（3.75×10
4N+250kg×10N/kg-1.5×104N）/6.25×103N
=4
由⑥得出：
T=（G+mg）/n
=（3.75×10
4N+250kg×10N/kg）/4
22
22
DE
A
AB
A
BA
0AB
AB
0
AB
B
0A
A
B
0
AA
BB
AAA
BAA
2
AB
B
B
AB
B
=10
4N
由功率公式P=Tv得出v=P/T=5×10
3W/104N=0.5m/s
3【答案】
（1）解:
由木块漂浮在水面上知道，木块受到的浮力等于重力，所以，木块所受到的浮力大小是：
F=G=10N
浮木
（2）解:
因为木块下表面所处的深度是h=0.2米，所以，木块下表面受到水的压强是：
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa
（3）解:
由F=ρgV知道，漂浮时木块排开液体的体积是：
V=F/ρg=10N/1.0×103kg/m3×10N/kg=1×10-3浮水排排浮水
；
m3
由此知道木块的体积是：
V=5/4V=5/4×1×10-3m3
木排
=1.25×10-3m3
；
当木块全部浸没时受到水的浮力是：
F′=ρgV=1×103kg/m3×10N/kg×1.25×10-3m3
浮水木
=12.5N；
由力的平衡条件知道，当木块浸没时，受到的重力、浮力和压力的关系是：
F′=G+F，所以施加的压力
浮木
至少是：
F=F′-G=12.5N-10N=2.5N
浮木
4【答案】
（1）解：
由图甲知道，承担物体AB的有效段数是n=2，由图乙知道，从D到E的过程中，绳子自由端的拉力大小不变，由此可知，D点应是物体A的下表面刚好离开水面的时候，E点应是B的上表面刚好到达水面的时候，即此过程物体运动的距离就是A、B间绳子的长度，所以，正方体A、B之间的绳子长度是：
L=s/2=（0.45m−0.15m）/2=0.15m；
绳绳
（2）解：
由图乙知道，CD段对应的过程是物体A出水面的过程，此过程绳端移动的距离是0.15m，即物体A上升的距离是：
h=0.15m/2=0.075m；
此过程中，A、B排开液体的体积变化量，即为物体A的体积，
V=V=S
排
h，
设物体A的边长为L，因为容器内部底面枳是正方体下表面积的4倍，所以，L3L=0.1m。
=4L2
×（L-0.075m），解得
所以，物体A的体积是：
V=V=L
3
=（0.1m）3
=10
-3
m3
，
物体A浸没时受到的浮力是：
F=ρgV=1.0×103
水排
kg/m3
×10N/kg×10-3
m3=10N，
因为A、B两物体的体积相同，所以物体B浸没时受到的浮力是：
F=F=10N，
根据题意和图乙知道，在C点时，绳端的拉力是：
F=（G+G+G−F−F）/2，
轮
在D点时，绳端的拉力是：
4F/3=（G+G+G−F）/2，
轮
因为AB是体积相同的实心正方体，由图乙发现，E、J间的距离小于C、D间的距离，说明在B物体露出水面的运动过程中，A、B间的绳子断了，且绳子断了之后绳端的拉力是：
F=（G+G）/2，联立上式解得：
轮
G=25N，G=20N，F=15N，
所以，A的质量是：
m=G/g=25N/10N/kg=2.5kg，B的质量是：
m=G/g=20N/10N/kg=2kg，
A的密度是：
ρ=m/V=2.5kg/1×10−3m3=2.5×103
kg/m3
B的密度是：
ρ=m/V=2kg/1×10
−3m3=2×103
kg/m3
（3）解：
根据题意知道，绳子断开瞬间与初始状态相比，页面的高度差最大，所以，水对容器底部的压强变化也最大，又因为水平面上的圆柱形容器中，液体对容器底部的压力的变化量是
F
F，
浮
A、B间绳子在J点断开的瞬间，此时绳端的拉力是：
3F/2=（G+G+G−F′
轮
）/2，解得此时B受到的浮力
是：
F′=5N，
所以
F
F=（F+F）-F′=10N+10N-5N=15N，
浮
故对容器底部压强的最大变化量是
F/S=15N/4SA=15N/4×（0.1m）2=375Pa
A
A
1
A
A
1
1
2
5【答案】解：
（1）当水箱的水刚好浸没浮筒A时，水深：
h=0.3m+0.2m=0.5m，
水对盖片B的压强：
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5000Pa；
（2）水对盖片B的压力：
F=ps=5000Pa×60×10﹣4m2=30N；
杆对浮筒的拉力等于水对盖片B的压力，即：
F′=30N，当水箱的水刚好浸没浮筒A时，浮筒受到的浮力：
F
全浮
=ρV
水
全排
g=1×103kg/m3×400×10﹣4m2×0.2m×10N/kg=80N，
因为浮筒受到的浮力等于浮筒重加上杆对浮筒的拉力，即F=G+F′，
全浮
所以浮筒A的重力：
G=F
全浮
﹣F′=80N﹣30N=50N；
（3）设圆柱体浮筒A浸在水中的深度为h时，盖片B又自动关上则F=G
浮
即：
ρVg=G，
水排
1×10
3kg/m3×400×10﹣4m2×h×10N/kg=50N，
解得：
h=0.125m，
水箱中水的深度：
h=0.125m+0.3m=0.425m．
答：
（1）当水箱的水刚好浸没浮筒A时，水对盖片B的压强是5000Pa；
（2）浮筒A的重力是50N；
（3）水箱中水深为0.425m时盖片B又自动关上．
6【答案】
（1）解:
长方体乙的体积：
𝑉=𝑎𝑏𝑐=0.1𝑚×0.2𝑚×0.3𝑚=6×10−3𝑚乙
3
，乙的密度：
𝜌=
乙
𝑚
乙
𝑉
乙
=
5.4𝑘𝑔
6×10−3𝑚
3
=0.9×10
3
𝑘𝑔/𝑚3
答：
乙的密度为0.9×103kg/m3
（2）解:
甲直立时对水平地面的压力：
𝐹=𝐺=𝑚𝑔=12𝑘𝑔×10𝑁/𝑘𝑔=120𝑁甲甲甲
，对水平地面的压强：
𝑝
甲
=
𝐹
甲
𝑆
甲
=
120𝑁
4×10−2𝑚2
=3×103𝑃𝑎
答：
甲直立时对水平地面的压强为3×10
3Pa
（3）解:
设甲在上方水平截取的高度为h，则截取部分的质量：
𝑚=𝜌
𝑉=𝜌𝑆
甲截甲甲
，甲剩余部分对水
平地面的压强：
𝑝
甲
′=
𝐹′
甲
𝑆
甲
=
𝐺′
甲
𝑆
甲
=
（𝑚−𝑚）𝑔甲
𝑆
甲
，甲截取部分叠放在乙的正上方后，要使乙对水平面的压
v=
2
2
F=
2
2
（G﹣F′
）=
2
2
A
强最小，则乙的受力面积（乙的底面积）应最大，此时乙的受力面积：
𝑆=𝑏𝑐=0.2𝑚×0.3𝑚=乙
6×10
−2𝑚3
，此时乙对水平地面的最小压强：
𝑝
乙
=
𝐹
乙
𝑆
乙
=
𝐺
总
𝑆
乙
=
（𝑚+𝑚）𝑔乙
𝑆
乙
，由题意可知，𝑝′=𝑝
甲乙
，
则有：
（𝑚−𝑚）𝑔甲
𝑆
甲
=
（𝑚+𝑚）𝑔乙
𝑆
乙
，即
（12𝑘𝑔−𝑚）𝑔4×10−2𝑚2
=
（5.4𝑘𝑔+𝑚）𝑔6×10−2𝑚2
，解得：
m=5.04kg，由𝑚=𝜌
𝑆ℎ
甲甲
可得甲截去
的高度为：
ℎ=
𝜌
𝑚
𝑆
甲甲
=
5.04𝑘𝑔
0.6×103𝑘𝑔/𝑚3×4×10−2𝑚2
=0.21𝑚
答：
甲截去的高度为0.21m
7.【答案】
（1）解：
物体重力：
G=mg=ρVg=10×103kg/m3×2m3×10N/kg=2×105N；
物物
（2）解：
物体浸没在水中时，V=V=2m3
排物
，
受到的浮力：
F=ρVg=1×103kg/m3×2m3×10N/kg=2×104N；
浮水排
（3）解：
由图知，n=2，
物体上升速度v=
物
11
车
×0.6m/s=0.3m/s，
物体被提升的高度：
h=vt=0.3m/s×30s=9m；
物
（4）解：
物体露出水面前，物体受到绳子拉力：
F=G﹣F=2×105N﹣2×104N=1.8×105N，
拉物浮
功率：
P=Fv=1.8×105N×0.3m/s=5.4×104W；
拉物
（5）解：
30s后井底受到的水的压强恰好变化了2.5×103Pa，即△p=ρ
h=1×103kg/m3×10N/kg×△h=2.5×103Pa，
水
水面下降
h=0.25m，
排开水的体积减小值：
△V
排
h=4m2×0.25m=1m3
，
V′=
排
1
2
V
排
，
此时物体受到的浮力：
F′=
浮
11
浮
×2×104N=1×104N；
忽略动滑轮和绳子的重力及滑轮与绳子之间的摩擦，牵引车对绳子的拉力：
F=
11
物浮
（2×105N﹣1×104N）=9.5×104N。
8【答案】
（1）解：
根据题意知道，当物块A有五分之二的体积露出水面时，弹簧恰好处于自然伸长状态，此时物块A恰好漂浮，又因为物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等，所以，由F=ρgV和G=mg=ρVg
浮排
知道，ρg（1-2/5）V=ρVg，则物块A的密度是：
ρ=3ρ/5=3/5×1.0×103kg/m3=0.6×103kg/m3；水水
（2）解：
物块A的体积是：
V=L3=（0.1m）3=10-3m3，
由ρ=m/V可得，物块A的质量是：
m=ρV=0.6×103kg/m3×10-3m3=0.6kg，
当物块A刚好完全浸没在水中时，受到的浮力是：
F=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3
浮水
=10N，
A
A
6
=
可得，所需的时间：
t=
=
又因为物体A在竖直向下的重力和弹簧的拉力、竖直上升的浮力作用下处于平衡状态，
所以，弹簧的弹力是是：
F=F-G=F-mg=10N-0.6kg×10N/kg=4N，
浮浮
由图乙可知道，此时弹簧的伸长量是
L=2cm时，所以弹簧的原长是L=hL-△L=40cm-10cm-2cm=28cm；
（3）解：
物块A刚好全部露出水面时，弹簧的弹力和物体A的重力相等，由图乙知道，弹簧的压缩量是：
△L′=3cm，
则容器内水深度的变化量是：
h′=hL△L△L′=40cm-10cm-2cm-3cm=25cm=0
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