初三物理压强浮力功机械效率功率的计算分析与答案.docx

1、初三物理压强浮力功机械效率功率的计算分析与答案2012年12月初三物理压强、浮力、功、机械效率、功率的计算组卷：余志臻 一解答题（共15小题）1（2012咸宁）冰壶运动是冬奥会的比赛项目，如图甲所示冰道的左端有一个发球区，运动员在发球区边沿的投掷线MN将冰壶以一定的初速度推出，使冰壶沿着冰道的中心线PO滑行，冰道的右边有一个圆形的营垒，如图乙所示，以场地上冰壶最终静止时距离营垒圆心O的远近决定胜负，投掷线MN与营垒圆心O的距离是30m（1）比赛时运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，目的是_ （填“增大”或“减小”）滑动摩擦力，从而减慢冰壶运动状态的改变（2）某次从投掷线以3m/s速度推出的冰

2、壶，经15s刚好运动到营垒圆心O处，则这段时间冰壶运动的平均速度是_ m/s（3）冰壶由花岗岩凿磨而成，质量为20kg，与冰道接触的底面积约为200cm2，冰壶的体积为8103m3，则这种花岗岩的密度为多少？冰壶停在冰面上时对冰面的压强为多少？解：考点：压强的大小及其计算；密度的计算；速度公式及其应用；增大或减小摩擦的方法分析：（1）冰刷扫冰，用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，克服摩擦做功，使冰的内能增加、温度升高，达到冰的熔点熔化成水，存在于冰面和冰壶之间减小了冰壶滑行时的摩擦力（2）知道投掷线到营垒圆心O的距离，和冰壶移动用的时间，利用速度公式v=求这段时间冰壶运动的平均速度；（3）知道冰壶的质

3、量和体积，利用密度公式=求组成冰壶的花岗岩的密度；冰壶对冰面的压力等于冰壶的重力，知道底面积（受力面积），利用压强公式p=求冰壶停在冰面上时对冰面的压强解答：解：（1）用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，克服摩擦做功，使冰的内能增大、温度升高，达到熔点熔化，在冰面和冰壶之间形成水膜，减小了冰壶和冰面之间的摩擦力（2）冰壶运动的平均速度：v=2m/s；（3）组成冰壶的花岗岩的密度：=2.5103kg/m3，冰壶停在冰面上时对冰面的压强：p=1104Pa故答案为：（1）减小；（2）2；（3）这种花岗岩的密度为2.5103kg/m3；冰壶停在冰面上时对冰面的压强为1104Pa点评：本题为力学综合题，考查了学

4、生对减小摩擦的方法、速度公式、密度公式、压强公式的掌握和运用，知识点多、综合性强，属于难题，要求灵活运用所学知识求解2（2012临沂）我国自主设计制造的“蛟龙”号载人潜水器，某次试潜顺利完成下潜5000m的深度，此次下潜全过程的平均速度约为0.6m/s，潜到最深处时海水对“蛟龙号”外壳的压强达到5107Pa（1）求“蛟龙”号本次下潜过程所用的时间约为多少？（2）如果“蛟龙”号潜水器的一个观测窗的面积约为0.03m2，则潜水器最深处时海水对观测窗的压力约为多大？解：考点：液体的压强的计算；速度公式及其应用；压强的大小及其计算分析：（1）已知潜水器下潜的速度和深度，利用t=计算下潜所用的时间；（2

5、）已知海水的压强和作用面积，利用F=PS计算受到的压力解答：（1）潜水器下潜所用的时间为t=8333s（2）观测窗受到的海水压力为F=PS=5107Pa0.03m2=1.5106N答：（1）潜水器下潜所用的时间为8333s；（2）观测窗受到的压强为1.5106N点评：平时要关注科技，关注社会，留心物理规律在新技术、新发明方面的应用3一底面积为25cm2的烧杯，直立浮于水中若用吸管从烧杯中取出100cm3液体，则浮于水中的烧杯会上升3.4cm，如图所示已知水的密度为1.0g/cm3，求此液体的密度考点：密度的计算；利用平衡法求液体密度分析：物体漂浮时所受浮力等于物体排开的液体所受的重力，烧杯上浮

6、后减小的浮力等于液体减小的重力解答：解：烧杯上浮后减小的浮力等于液体减小的重力F浮=G减=水gV减=液V吸g，所以液=0.85g/m3答：此液体的密度0.85g/cm3点评：本题考查物体漂浮时浮力等于重力，以及浮力公式的应用，此题的难点是减小的浮力等于液体减小的重力4（2012梅州）如图是利用电子秤显示水库水位装置的示意图该装置主要由不计重力的滑轮C、D，长方体物块A、B以及轻质杠杆MN组成物块A通过细绳与滑轮C相连，物块B通过细绳与滑轮杠杆相连杠杆可以绕支点O在竖直平面内转动，杠杆始终在水平位置平衡，且MO：ON=1：2已知物块A的密度为1.5103kg/m3，底面积为0.04m2，高1m，

7、物块B的重力为100N滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计，g取10N/kg求：（1）当物块A的顶部刚没入水面时，底部受到水的压强大小；（2）当物块A的顶部刚没入水面时，物块A所受的拉力大小；（3）若水位发生变化，当电子秤的示数为55N时，求物块A浸入水中的深度考点：杠杆的动态平衡分析；滑轮组绳子拉力的计算；液体的压强的计算；浮力大小的计算分析：（1）当物块A的顶部刚没入水面时，求出底部所处的深度，利用液体压强公式p=gh求底部受到水的压强；（2）求出物块A的体积（物块A的顶部刚没入水面时排开水的体积），利用阿基米德原理求物块A所受的拉力；（3）当电子秤的示数为55N时，求出杠杆N端受到

8、的拉力，知道力臂关系，可求杠杆M端受到的拉力；由于滑轮组不是由一股绳子缠绕而成，对每一个动滑轮受力分析，利用力的平衡求滑轮组对A的拉力；A受到的拉力加上浮力等于物体A的重力，据此求A受到的浮力，再根据阿基米德原理F浮=水V排g求排开水的体积，利用V排=Sh浸求物块A浸入水中的深度解答：解：（1）当物块A的顶部刚没入水面时，底部所处的深度：h=1m，底部受到水的压强：p=gh=1103kg/m310N/kg1m=1104Pa（2）物块A的体积：VA=0.04m21m=0.04m3，物体A重：GA=AVAg=1.5103kg/m30.04m310N/kg=600N，物块A没入水中，排开水的体积：V

9、排=VA=0.04m3，物块A所受的浮力：F浮=水V排g=1103kg/m30.04m310N/kg=400N；物块A所受的拉力：F拉=GAF浮=600N400N=200N；（3）电子秤的示数F示=GBFN，则杠杆N端受到的拉力： FN=GBF示=100N55N=45N，杠杆平衡，MO：ON=1：2 FMLOM=FNLON， 杠杆M端受到的拉力： FM=90N；滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计，滑轮D受到向下的拉力：FD=2FM=290N=180N，滑轮C受到向下的拉力：FC=2FD=2180N=360N，滑轮组对A的拉力：F拉A=FC=360N；F拉A+F浮=GA， F浮=GAF拉

10、A=水VAgF拉A=1.5103kg/m30.04m310N/kg360N=600N360N=240N，F浮=水V排g， V排=0.024m3，V排=Sh浸， 物块A浸入水中的深度： h浸=0.6m答：（1）当物块A的顶部刚没入水面时，底部受到水的压强为1104Pa； （2）当物块A的顶部刚没入水面时，物块A所受的拉力为200N； （3）物块A浸入水中的深度为0.6m点评：本题为力学综合题，考查了浮力的计算、液体压强的计算、杠杆平衡条件的应用，难点在第三问，注意滑轮组不是由一股绳子缠绕而成，要对每一个动滑轮受力分析，进行计算，易错点！5（2008赤峰）如图所示，是一台饮水机的结构示意图，控水槽

11、中浮体与阀门固定相连，水桶中水流向控水槽，使浮体和阀门上升，控水槽中水位上升到一定程度时，阀门关闭，桶内的水停止向控水槽流动已知阀门的横截面积为1cm2，不计大气压强，浮体和阀门的总重力为0.1N（g取10N/）求：（1）若一桶饮用水的最高水位达45cm，此时阀门受到水向下的压强是多少？（2）为有效关闭阀门，此饮水机的浮体体积至少为多大？考点：液体的压强的计算；力的合成与应用；浮力大小的计算分析：（1）已知了水的密度和深度，直接代入液体压强的计算公式计算即可；（2）已知阀门受到的压强和阀门的面积利用压强的计算公式可以计算出阀门上的压力；对浮体的受力分析可知它共受到3个力即浮力、重力、支持力（大

12、小等于压力），其关系为 浮力=重力+支持力，计算出浮体受到的浮力；然后利用阿基米德原理计算出浮体体积解答：解：（1）阀门受到水向下的压强 p=gh=1.0103kg/m310N/kg0.45m=4.5103Pa；（2）阀门受到的压力 F=ps=4.5103Pa1104m2=0.45N； 浮体受到的浮力F浮力=F+G=0.45N+0.1N=0.55N；饮水机的浮体体积v=55106m3=55cm3；答：（1）若一桶饮用水的最高水位达45cm，此时阀门受到水向下的压强是4.5103Pa；（2）为有效关闭阀门，此饮水机的浮体体积至少为55cm3点评：此题考查的是液体压强的计算方法，以及压力、浮力的结

13、合计算，难度大计算过程注意单位的换算问题6“曹冲称象”是家喻户晓的典故，某校兴趣小组模仿这一现象，制作了1台“浮力秤”，将厚底直筒形状的玻璃杯浸入水中已知玻璃杯质量是200g，底面积是30cm2，高度为15cm，（水=1103Kg/m3 g取10N/kg）求：（1）将杯子开口向上竖直放入水中时（注：水未进入杯内）杯子所受的浮力；（2）此时杯子浸入水中的深度（即为该浮力秤的零刻度位置）；（3）此浮力秤的最大称量为多少？（即量程）考点：物体的浮沉条件及其应用；阿基米德原理；浮力大小的计算分析：（1）由于该玻璃杯是一把“浮力秤”，它漂浮在水面上，所以它受到的浮力等于重力；（2）可先根据阿基米德原理算

14、出该玻璃杯在水中的V排，然后再用V排除以底面积，就可以算出杯子浸入水中的深度；（3）当杯子下沉的深度为0.15米时，此时杯子受到的浮力最大，所以我们需要先算出杯子的体积，即为最大V排，然后根据阿基米德原理算出杯子受到的最大浮力，最后用最大浮力减去第（2）问中的浮力即为该浮力秤的最大称量解答：解：（1）杯子的重力：G=mg=0.2kg10N/kg=2N，因为杯子漂浮在水面上，所以F浮=G=2N；（2）由F浮=液gV排得：V排=，则此时杯子排开水的体积：V排=2104m3，此时杯子浸入水中的深度：h=0.067m；（3）当杯子下沉的深度为0.15米时，此时杯子受到的浮力最大，F浮=水gV排=1.0

15、103kg/m310N/kg30104m20.15m=4.5N，则此浮力秤的最大称量为：F=F浮F浮=4.5N2N=2.5N答：（1）将杯子开口向上竖直放入水中时，杯子受到的浮力是2N（2）杯子浸入水中的深度是0.067米（3）此浮力秤的最大称量为2.5N点评：本题中计算浮力用到了两种方法：一是利用阿基米德原理去计算（它是通用公式），二是根据F浮=G去计算（它只适合于漂浮或悬浮）要明确：物体在液体中受到的浮力有一个最大值，那就是当物体浸没在液体中时，V排=V物不过该题中玻璃杯是不能浸没在液体中的，因为它的上端是开口的7（2012娄底）为应对菲律宾对我国领土“黄岩岛”的不断挑衅，中国“向阳红06

16、”海监船已启程赴南海维权，如图所示“向阳红06”船总长91米、船宽14.7米、船底深7.6米，满载排水量4900吨，最大航速13.5节（约25km/h），续航力15000海里，是一艘装备精良的现代化综合海监船（海水的密度为1.0103kg/m3，g取10N/kg）（1）满载时，“向阳红06”船受到的浮力有多大？（2）若船底某处距海面的深度为6m，则该处受到海水的压强是多少？（3）“向阳红06”船在某处执行任务时，以18km/h的速度匀速航行6小时，巡航的路程为多少km？若巡航时海水阻力为1.0106牛顿，则这一过程中船的推进力所做的功为多少？考点：液体的压强的计算；速度公式及其应用；功的计算分

17、析：（1）浸在液体中的物体，受到的浮力等于排开的水重；已知轮船的排水量，可以得到排开的水重，也就得到了轮船受到的浮力；（2）已知海水的密度和船底所在的深度，利用P=gh计算船底受到的压强；（3）已知轮船行驶的速度和时间，可以得到行驶是路程；因为轮船匀速航行，所以推进力等于海水阻力；已知推进力和行驶的路程，利用公式W=FS计算推进力做的功解答：解：（1）船的排水量为：m排=4900t=4.9106kg “向阳红6号”所受到的浮力为F浮=m排g=4.9106kg10N/kg=4.9107N；（2）船底受到的压强为P=gh=1103kg/m310N/kg6m=6104Pa；（3）“向阳红6号“船巡航

18、的路程为：S=vt=18km/h6h=108km 因为船匀速行驶，所以F=f=1.6106N船的推进力所做的功为W=FS=1.0106N1.08105m=1.081011J答：（1）满载时，“向阳红06”船受到的浮力为4.9107N；（2）该处受到海水的压强是6104Pa；（3）巡航的路程为108km；船的推进力所做的功为1.081011J点评：分析轮船类漂浮的物体受到的浮力时，一般都要利用浮力与重力相等，在此基础上结合阿基米德原理求解物体的体积或密度8（2010陕西）上海世博会采用了我国自行开发研制的纯电动中巴车用于接待来宾该车部分技术参致如表长宽高（mm）7030/2050/2650最大车

19、速（km/h）100空车质量（kg）2080最大功率（kw）80电源锂电池座位数（含司乘）15参考表中数据，完成以下要求：（g取10N/kg）（1）该车轮胎上的花纹是为了增大_ ；电动车与以汽油为燃料的汽车比较，它的优点是_ （写出一条即可）（2）该车静止在水平路面上，空载时轮胎与路面接触的总面积为0.15m2车对路面的压强是多大？（3）该车在最大功率下，以最大车速在水平路面上匀速直线行驶5km，需要多长时间？车在运动过程中受到的阻力是多大？考点：重力的计算；速度公式及其应用；压强的大小及其计算；功的计算公式的应用分析：解决此题需要掌握：（1）影响摩擦力的因素有压力大小和接触面的粗糙程度，压力

20、越大，接触面越粗糙，摩擦力越大；（2）求解压强可以结合压强的公式p=进行求解；（3）求解运动时间应该利用公式t=，当车匀速行驶时，其牵引力大小等于车所受摩擦力的大小，结合功的计算公式W=FS可以求解牵引力的大小解答：解：（1）轮胎上的花纹可以增大车轮与地面之间的粗糙程度，因此会增大摩擦力；电动汽车相对汽油车而言，不会向外排出废气，其特点是较为环保；（2）由表格可知，空载时车对路面的压力F=G=mg=2080kg10N/kg=2.08104N；所以车对路面的压强p=1.39104Pa；答：车对路面的压强是1.39104Pa；（3）所用时间t=0.05h=180s；牵引力所做的功W=Pt=8104

21、W180s=1.44107J；由W=Fs得F=2880N； 因为物体做匀速直线运动，所以f=F=2880N；答：以最大车速在水平路面上匀速行驶，需要180s；车在运动过程中受到的阻力是2880N点评：此题是一道综合题目，要结合相对应的知识点进行分析解答，属于中考的压轴题9（2012天津）如图所示，工人利用滑轮组将沙子从地面提升到距地面6m高的三楼，沙子的质量为50kg，装沙子的桶的质量8kg，动滑轮的质量为2kg，工人匀速拉绳子的力为300N（忽略摩擦和绳重，g取10N/kg）求：（1）工人做的总功； （2）工人做的额外功考点：功的计算；有用功和额外功分析：（1）由图知，承担物重的绳子股数n=

22、2，拉力端移动的距离S=2h，利用公式W=Fs求拉力做功；（2）由于忽略摩擦和绳重，提升动滑轮和桶做的功为额外功，利用W=Gh求工人做的额外功解答：由图知，n=2，拉力端移动的距离S=2h=26m=12m，拉力做功：W总=FS=300N12m=3600J；（2）忽略摩擦和绳重，W额=（G桶+G动）h=（m桶+m动）gh=（8kg+2kg）10N/kg6m=600J答：（1）工人做的总功为3600J；（2）工人做的额外功为600J点评：本题考查了使用滑轮组时有用功和额外功的计算，知道忽略摩擦和绳重，提升动滑轮和桶做的功为额外功是本题的关键10（2012揭阳）某型号挖掘机的质量3000kg，两履带

23、与地面接触的总面积1.5m2挖掘机在6s内将装满铲斗质量为0.75t的泥石送到岸边，挖掘深度H=2m（如图乙所示）（取g=10N/kg）求：（1）挖掘机静止在水平地面上不工作时对地面的压强多大？（2）挖掘机每挖一次泥土并水平移送到岸边，对泥土做功多少？（3）若发动机的总功率是20kW，挖泥过程中挖掘机的机械效率多大？考点：压强的大小及其计算；功的计算；机械效率的计算分析：（1）已知挖掘机的质量，可以得到其重力；因为在水平地面上，所以对地面的压力等于重力；已知对地面的压力和受力面积，利用P=得到对地面的压强；（2）已知挖掘机挖起泥石的质量，可以得到重力；已知泥石的重力和挖起的高度，利用W有用=G

24、h计算对泥石做的功；（3）已知发动机的总功率和工作时间，可以得到挖掘机做的总功；求出了对泥石做的有用功，利用公式=计算挖掘机的机械效率（1）挖掘机对地面的压力为 F=G=mg=3000kg10N/kg=3104N，挖掘机对地面的压强为 P=2104Pa；（2）泥石的重力为 G=mg=750kg10N/kg=7.5103N 对泥石做的功为 W有用=Gh=7.5103N2m=1.5104J；（3）挖掘机做的总功为W总=Pt=2104W6s=1.2105J 挖掘机的机械效率为=12.5%答：（1）挖掘机对地面的压强为2104Pa； （2）挖掘机对泥石做的功为1.5104J； （3）挖掘机的机械效率为

25、12.5%点评：由计算结果可以看出，挖掘机的功率虽然很大，做功快，但机械效率很低，所以我们要根据实际情况选择机械，而不是只看效率高度或做功快慢11（2011天水）如图所示，用滑轮组提升质量为120kg、底面积为50cm2的长方体物块（1）物块未提之前静止在地面上，则物块对地面的压强是多少？（g=1ON/kg）（2）在拉力F的作用下，物块竖直匀速上升3m，已知滑轮组的机械效率为80%，则拉力F做了多少功？（不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦）（3）若仍用此滑轮组提升重力为150ON的物体，则滑轮组的机械效率为多少？解：考点：压强的大小及其计算；滑轮（组）的机械效率分析：（1）物块未提之前对地面的压力等

26、于自身的重力；根据公式P=可求对地面的压强；（2）已知物体的重力和动滑轮上绳子的段数，以及滑轮组的机械效率，根据公式=可求拉力的大小，最后利用公式W=FS可求拉力做的功；（3）已知动滑轮上绳子的段数，根据公式F= (G+G动)可求动滑轮的重力；最后利用公式=可求此时滑轮组的机械效率解答：解：（1）受力分祈得F压=G=mg=120kg10N/kg=1200N；物块对地面的压强是P=2.4105Pa；答：物块对地面的压强是2.4105Pa；（2）=； 绳子的拉力F=500N； 拉力做功W=FS=Fnh=500N33m=4.5103J；答：拉力做功4.5103J； （3）F= (G+G动)；动滑轮的

27、重力G动=nFG=3500N1200N=300N；滑轮组的机械效率为=83.3%；答：滑轮组的机械效率为83.3%；点评：本题考查压强、做功、机械效率等的计算，关键是分析物体的受力情况和动滑轮上绳子的段数，要知道同一个滑轮组，提升的物体重力越大，机械效率越高12方芳用一杠杆把重1000N的重物从地面匀速提升到二楼阳台上，她设计的杠杆动力臂与阻力臂之比为4：1，假定在提升过程中其力臂比不变，则在理想情况下，用多大的力就可达到目的？实际上她用300N的力才把重物提起，则此杠杆在提升过程中的机械效率约为多大？（提示：动力臂与阻力臂之比为4：1，则动力移动距离与阻力移动距离之比就是4：1）考点：杠杆的

28、机械效率分析：知道阻力（物重大小）和杠杆动力臂与阻力臂之比，利用杠杆平衡条件求动力大小；使用杠杆时，动力移动距离与阻力移动距离之比等于动力臂与阻力臂之比，知道实际动力大小和物重大小，利用效率公式求杠杆的机械效率解答：解：由杠杆平衡条件可知：FL动=GL阻， L动：L阻=4：1， F=250N；L动：L阻=4：1，动力移动距离与阻力移动距离之比：s：h=4：1，=83.3%答：在理想情况下，用250N的力可达到目的；实际上她用300N的力才把重物提起，此杠杆在提升过程中的机械效率约为83.3%点评：本题考查了杠杆的平衡条件的应用、机械效率的计算，知道使用杠杆时动力移动距离与阻力移动距离之比等于动

29、力臂与阻力臂之比是本题的关键13（2007南通）如图所示，斜面长5m，高3m，小明用绳子沿斜面将重为300N的木块由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为240N，绳重不计求：（1）小明做的有用功；（2）斜面的机械效率（3）木块与斜面间的摩擦力考点：功的计算；有用功和额外功；斜面的机械效率分析：斜面是用来提高物体位置的，有用功等于物体重力和斜面高度的乘积总功等于物体沿斜面向上的拉力和斜面长的乘积机械效率就是有用功和总功的比值使用斜面时，所做的额外功就是克服物体与斜面摩擦力做的功解答：解：（1）W有用=Gh=300N3m=900J（2）=100%=100%=100%=75%（3）W额外=W总W有用=1

30、200J900J=300J f=60N答：（1）小明做的有用功是900J（2）斜面的机械效率75%（3）木块与斜面间的摩擦力是60N点评：此题考查有关斜面机械效率的计算，容易出错的是摩擦力的计算，我们要知道使用斜面时克服摩擦力做的功就是额外功14（2012重庆）如图所示是我市部分中小学投入使用的新型安全校车，这种校车的性能完全符合校车12项安全标准中考期间，中学的学生乘坐这种新型安全校车到9km外的考点参加考试，校车行驶了15min后安全到达考点求：（1）校车在送考过程中的平均速度；一、填空：（2）若校车和学生总质量为9000kg，车轮与地面的接触总面积为0.15m2，求校车对水平路面的压强；19、细胞也是生物最基本的功能单位，生物的呼吸、消化、排泄、生长、发育、繁殖、遗传等生命活动都是通过