初中物理压轴题 初中物理中考压轴题及解析

www.zhiqu.org     时间: 2024-05-18
解:(1)根据ρ=m/v可得,每块砖的质量:
m=ρV=2×103kg/m3×1×10-3m3=2kg,
每块砖的重力:
G=mg=2kg×10N/kg=20N;
2)由图可知,n=3,
∵不计钢丝绳的重力和摩擦,
∴钢丝绳上允许施加的最大拉力:
F=n/1(G+G货箱+G动)=1/3×(100×20N+350N+50N)=800N;
(3)绳端移动的距离:
s=nh=3×10m=30m,
钢丝绳的拉力做的功:
W=F′s=500N×30m=15000J,
钢丝绳的拉力的功率:
P=W/t
=15000J/50s
=300W;
(4)∵物体提升物体的重力越大,该装置的机械效率越大,
∴当提升物体的重力G=100×20N=2000N时,机械效率最大,此时拉力F=800N;
则该装置的最高机械效率:
η=W有用/W总×100%=Gh/Fs×100%=Gh/Fnh×100%=G/nF×100%=2000N/3×800N×100%≈83.3%.

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无图无真相,动滑轮或者定滑轮甚至复杂点的组合滑轮都不知道我怎么帮你解答啊

求图片在哪里?

定滑轮、动滑轮是什么组合呢?图片在哪里啊 ?

初二物理压轴题~

解 析 (1)已知物体完全浸没在水中和物体的体积,利用公式F浮=ρ液gV排可以计算物体所受浮力.
(2)机械效率的高低,是机械的重要性能指标,它表示的是有用功在总功中所占比例的大小.要计算滑轮组的最大机械效率,首先要明确影响滑轮组机械效率的因素.在不计摩擦、绳重及水的阻力时,滑轮组的效率与动滑轮重和物重有关.
物体浸没在水中,在不计摩擦、绳重及水的阻力使用滑轮组时,承担物重的绳子有3股,提起物体所用拉力F1用F1=1
3
(G-F浮+G0)计算;物体离开水面后,在不计摩擦、绳重时,提起物体使用拉力F2用F2=1
3
(G+G0)计算.物体浸没在水中和离开水面后,已知拉力功率和拉动速度,利用公式F=P
v
可以得到前后两次拉力之比;不论物体在哪里,动滑轮重不变,利用公式G0=3F-G,可以得出动滑轮重G0;物体离开水面,利用公式F=1
3
(G+G0)计算出拉力F2;最后,利用η=W有用
W总
计算拉力的最大效率.

解:
(1)物体受到的浮力为
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.63m3=6.3×103N;
(2)物体在水面以下上升过程中,拉力做有用功,目的是克服物重和物体所受浮力之差;
物体离开水面上升过程中,拉力做的有用功,目的是克服物重.前后两次动滑轮重一定,所以物体在离开水后,滑轮组的机械效率最大.
由于P=Fv,所以物体在水中时,P1=F1v1,在水面以上时,P2=F2v2;
因为P2=6P1,即F2v2=6F1v1,所以F2=2F1.
不计摩擦、绳重和水的阻力时,物体在水中受到重力、浮力和拉力的作用匀速上升,此时F1=1
3
(G+G0-F浮);
物体离开水面上升过程中,受重力和拉力作用,此时F2=1
3
(G+G0).
把F2=2F1代入得1
3
(G+G0)=2
3
(G+G0-F浮)
即1
3
(1.2×104N+G0)=2
3
(1.2×104N+G0-6.3×103N)
解得动滑轮重G0=600N
当物体离开水面上升过程中
F2=1
3
(1.2×104N+600N)=4200N
所以滑轮组的最大机械效率为
η=W有用
W总
=Gh
FS
=Gh
3Fh
=G
3 F2
=1.2×104N
3×4200N
=95%
答:
(1)被打捞的物体浸没在水中时受到的浮力是6.3×103N;
(2)在整个打捞过程中,滑轮组的最大效率是物体出水面后的机械效率,等于95%

例1、边长1dm的正方形铝块,浸没在水中,它的上表面离水面20cm,求铝块受的浮力?(ρ铝=2.7×103kg/m3)
解法一:上表面受到水的压强:
P上=ρ水gh上=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=1.96×103Pa
上表面受到水的压力
F向下=P上?S=1.96×103Pa×0.01m2=19.6N
下表面受到水的压强
P下=ρ水gh下=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.3m=2.94×103Pa
下表面受到水的压力
F向上=P下?S=2.94×103Pa×0.01m2=29.4N
铝块所受浮力
F浮=F向上-F向下=29.4N-19.6N=9.8N

解法二:V排=V物=(0.1m)3=10-3m3
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×10-3m3=9.8N
答案:铝块所受浮力是9.8N。
说明:
(1)解法一适用于规则物体,解法二说明浮力大小只与ρ液、V排有关,与物体密度和深度无关。
(2)题中铝块密度是多余条件,用以检验对阿基米德原理的理解。
若误将ρ铝、代入公式,求出的将是物体重力。
在用公式求浮力时,要在字母右下方加上脚标。

例2、容积为1000m3的氢气球,吊篮和球壳的质量为150kg,在空气密度1.29kg/m3的条件下,这气球能载多少吨的物体停留在空中?现在需要载900kg的物体而保持平衡,应放掉多少立方米的氢气?(氢气密度为0.09kg/m3).
解析:由阿基米德原理可知,气球受到的浮力为:
F浮=ρgV=1.29kg/m3×9.8N/kg×103m3=1.264×104N
分析它们的受力,气球能载的物重应是浮力与它自身重量之差:
即在空中能载的物重为:G1=F浮-G=1.264×104N-150×9.8N=11.17×103N
它的质量为:
它现在多载的物体的质量为:△m=1140kg-900kg=240kg
即:△F=240×9.8N=2352N
这一个力也是由气球产生的浮力,如果放掉了一部分的氢气后,体积变小浮力也变小,所以应放掉的氢气体积为:


例3、如图3所示,底面积为80cm2的容器中盛有深30cm的水。将一质量为540g的实心铝球投入水中。问:
(1)铝球浸没在水中时受到的浮力是多大?
(2)投入铝球后,水对容器底部的压强增加了多少?
(3)若用一根最多能承受4N拉力的细绳系住铝球缓慢向上拉,当铝球露出水面的体积为多大时绳子会拉断?(已知ρ铝=2.7×103kg/m3,取g=10N/kg)。
解析:(1)根据阿基米德原理,铝球在水中受到的浮力为F浮=ρ水?g?V排
由题意可知,V排= ,得V排=0.2×10-3m3
所以,F浮=1×103kg/m3×10N/kg×0.2×10-3m3=2N

(2)设投入铝球后水面上升的高度为H,则:
H=V/S=0.2×103m3/80×10-4m2=0.025m
水对容器底部增加的压强是:
P=ρ水?g?H=1×103kg/m-3×10N/kg×0.025m=2.5×102Pa

(3)设当铝球露出水面的体积为V露时,绳子会断,此时的浮力为F浮',则:F浮'=G-F拉
即ρ水?g?V排'= G-F拉
V排'= =1.4×10-4m3
V露=V-V排'=0.2×10-3m3-1.4×10-4m3=0.6×10-4m3

例4、如图4所示的直筒形容器的底面积为100cm2,筒内有用密度不同的材料制成的a、b两实心小球。已知a球的体积为80cm3,是b球体积的3.4倍。两球用细线相连能悬浮在水中。现剪断细线,a球上浮,稳定后水对容器底的压强变化了40Pa。试求:
(1) 细线被剪断前后水面的高度差。
(2) a、b两球的密度。(本题g取近似值10N/kg)
解析:
(1)分析容器底部的压强变化的原因,是因为剪断细线后,a球上浮,由悬浮变为了漂浮,排开水的体积变小,液面下降,由p=ρgh可知应有:Δp=ρgΔh
故液面下降高度为:Δh= =0.004(m)=0.4(cm)

(2)经分析可知a球露出水面的体积应为液体下降的体积,所以,a球漂浮时露出部分的体积V露=ΔhS=0.4×100=40(cm3)
此后球排开水的体积为:V排=Va-V露= Va
应用阿基米德原理,对a来考虑,a球漂浮时有:ρ水gV排=ρagVa,故,ρa= ρ水=0.5×103kg/m3
把a、b看作一个整体来考虑,a、b一起悬浮时有:ρ水g(Va+Vb)=ρagVa+ρbgVb
将Va=3.4Vb代入解得:ρb=4.4ρ水-3.4ρa=2.7×103kg/m3
说明:例3与例4都是浮力与压强结合的题目,解这一类问题时,一定要抓住液体压强的变化,是因为液体中的物体浮力发生了变化,引起液体的深度的变化,才引起了压强的变化。另外 ,例4还有一个整体与局部的关系。

例5、一木块在水中静止时,有13.5cm3的体积露出水面,若将体积为5cm的金属块放在木块上,木块刚好全部浸在水中,求:金属块密度?
解析:这是两个不同状态下的浮力问题,分析步骤是:


(1)确定木块为研究对象,第一个状态是木块漂浮在水面,第二个状态是木块浸没水中,金属块与木块作为整体漂浮在水面。
(2)分析木块受力,画出力的示意图。
(3)根据力的平衡原理列方程求解:
甲图中:F浮=G木…………(1)
乙图中:F浮'=G木+G金…………(2)
(2)式-(1)式得:F浮'- F浮= G金
代入公式后得:ρ水gV木-ρ水g(V木-V露)=ρ金gV金
ρ水V露=ρ金V金
ρ金= ?ρ水= ×1.0×103kg/m3=2.7×103kg/m3
答案:金属块的密度是2.7×103kg/m3。
说明:
(1)涉及两种物理状态下的浮力问题,往往要对两个不同状态下的物体分别进行受力分析,再根据力的平衡原理列出两个方程,并通过解方程求出结果来。
(2)本题的另一种解法是:木块增大的浮力等于金属块重,即ΔF浮=G金,
代入公式:ρ水gΔV排=ρ金gV金
其中ΔV排=13.5cm3,(它等于没有放上金属块时木块露出水面的体积。)代入数据后:1.0g/cm3×13.5cm3=ρ金×5cm3
ρ金=2.7g/cm3=2.7×103kg/m3
变换角度分析问题可以提高思维能力。

*例6、如图,一只盛有水的大瓷碗内放一根粗细和质量都均匀,长度为L的木直尺,搁在碗沿上静止.尺子的1/4浸在水中,1/4在碗沿外.求尺子的密度.
解析:分析尺子的受力情况是受三个力的作用:重力G、浮力F浮、碗边对尺子的支持力N,如图所示,其中支持力N是通过支点的,对转动没有意义。根据杠杆平衡的条件可知:G×OB=F浮×OA……⑴
设尺子的密度为ρ,横载面积为S,则:G=ρgSL……⑵,
由阿基米德原理,它受到的浮力为:F浮=ρ水gS(L/4)……⑶
再由△AOD∽△BOF得: ………⑷
故由⑵⑶⑷联合⑴解得:ρ=5ρ水/8=0.625×103kg/m3

例7、一木块浮于足够高的圆柱形盛水容器中,如图7所示,它浸入水中部分的体积是75cm3,它在水面上的部分是25cm3。(g取10N/kg)求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
*(3)若未投入木块时,水对容器底部的压力为F0。试分别表示出木块漂浮时、木块浸没时,水对容器底部的压力F1和F2;
*(4)从未投入木块到漂浮,从漂浮到浸没的三个状态中,水对容器底部第二次增加的压力为木块浸没时水对容器底部压力的n分之一,求n的取值范围。
解析:设木块在水面上的体积为V1,浸入水中体积为V2。
(1)由阿基米德原理:F浮=ρ水gV排
即:F浮=ρ水gV2=103×10×75×10N-6N=0.75N

(2)由二力的平衡:F浮=G木,又因G木=ρ木V木g
所以ρ木= = =0.75×103kg/m3

(3)考虑到容器为圆柱形,木块漂浮时,水对容器底部压力为F1,F1=F0+ρ水gV2
木块浸没时,水对容器底部压力为F2,F2=F0+ρ水g(V1+V2)

(4)水对容器底部第二次增加的压力为F',F'=F2-F1=ρ水gV1
据题意有:
n=
因为,F0>0,则,n>4。


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