1、原创、精编，力学压轴题（一） 第 1 页 共 17 页 强 烈 推 荐 ：原创， 从 几 十 套 题 中 精 选 ， 花 了 不 少 时 间 编 辑 和 校 对 ，含解析，适 合 培 优 用 。 2015年中考物理试题 分类汇编 力学压轴题 （一） 1、 （ 2015内江） 2014年 4月 14日， 为寻找失联的 MH370航班，启用了 “蓝鳍金枪鱼 21”（简称 “金枪鱼 ”）自主水下航行器进行深海搜寻。其外形与潜艇相似（如图 16甲所示），其相关参数为：体积 1m3、重量 7500N，最大潜水深度 4500m，最大航速 7.4km/h（为简化计算，不考虑海水密度变化，海水密度 取 1.0
2、103kg/m3， g取 10N/kg）。 （ 1） 假设 “ 金枪鱼 ” 上有面积为 210-3m2的探测窗口，当它下潜至 4000m深度处时，该探测 窗口承受海水的压力是多少？ （ 2） “ 金枪鱼 ” 搜寻任务完成后，变为自重时，能静止漂浮在海面上，求此时 “金枪鱼 ”露出海面的体积为多大？ （ 3）若上述漂浮在海面的 “ 金枪鱼 ” ， 由起重装置将其匀速竖直吊离海面。从某时刻计时起，起重装置拉力的功率随时间变化的图象如图 16 乙所示，图中 P3=3P1。请分析出t3 时刻起重装置对 “ 金枪鱼 ” 拉力，并求出 t1 时刻起重装置对 “ 金枪鱼 ” 拉力（不考虑水的阻力）。 【解答
3、】 （ 1）当它下潜至 4000m深度处受到海水的压强： P=gh=1.0103kg/m310N/kg4000m=4107Pa 探测窗口承受海水的压力： 由 P=F/S得 F=PS=4107Pa210-3m2=8104N （ 2）解： “金枪鱼 ”搜寻任务完成后，静止漂浮在海面上，所以有 F浮 =G=7500N。 由 F 浮 = 液 gV 排 得 V 排 =F 浮 /（ 液 g） =7500N/（ 1.0103kg/m310N/kg） =0.75m3 露出海面体积为： V 露 =V V 排 =1m3 0.75m3=0.25m3 （ 3）解： 由图象分析知，在 t3 时刻 “ 金枪鱼 ” 离开水
4、面，此时起重装置对 “ 金枪鱼 ” 的拉力等于 “ 金枪鱼 ” 的重力 ，即 F3 =G=7500N 由于起重装置吊起 “ 金枪鱼 ” 是匀速竖直离海面，所以速度保持不变即 v1=v3，由 P=Fv， 得 P1=F1v1， P3=F3v3，又 P3=3P1，所以有 F3=3F1 所以 F1= F3= 7500N=2500N 图 16 原创、精编，力学压轴题（一） 第 2 页 共 17 页 2 （ 2015 绵阳） 我国南宋远洋商贸船 “ 南海一号 ” 于 2007 年成功打捞出水 ， 为复原我国海上丝绸之路历史提供了极其珍贵的实物资料， 采用沉井包裹沉船的整体打捞方式，在世界水下考古也是一大创
5、新。某同学为了体验 “南海一号 ”的打捞过程，特利用滑轮组从水下打捞一重物。 如图所示，用一个底面积 S=0.05m2、高 h=0.2m 的长方体形状的重物模拟 “南海一号 ”，该同学站在岸边拉动绳子自由端，使重物从水底开始向上运动 。 假定重物一直做竖直向上的匀速直线运动，并经历三个运动阶段：第一阶段，从重物在水度开始运动到重物的上表面刚露出水面，绳对重物的拉力 F1=140 N， 用时 t1=40s；第二阶段 ， 从重物上表面刚露出水面到其下表面刚离开水面，用时 t2=4s；第三阶段，从重物下表面离开水面后在空中上升 。 已知动滑轮所受重力G0=60 N， 水 =1.0103kg/m3，
6、g=10N/g， 不计绳重、轮与轴之间的摩擦及水的阻力，不考虑重物出水前后质量的变化。求： 在第一阶段运动中，水对重物的浮力 F 浮 为多大 ? 在第一阶段运动中，绳对重物做功 W1 为多大 ? 滑轮组在第一阶段运动中的机械效率 1 和第三阶段运动中的机械效率3 分別为多大 ? 【解答】 在 第一阶段中 V 排 =V 物 =Sh=0.05m2 0.2m=0.01m3， 则水对重物的浮力 ： F 浮 = 水 gV 排 =1.0 103kg/m3 10N/kg 0.01 m3=100N； 在第二阶段，从重物上表面刚露出水面到其下表面刚离开水面，用时 t2=4s，上升高度为物体的高 h， 物体上升的
7、速度 smsmthv /05.042.02 在第一阶段中，重物上升的高度 h1=vt1=0.05m/s 40s=2m 绳对重物做功 W1=F1 h1=140 N 2m=280J 由于不计绳重、轮与轴之间的摩擦及水的阻力，以动滑轮为研究对象，受 3 段绳子向上的拉力、动滑轮的重力、下方绳子对动滑轮向下的拉力。 在第一阶段中 ，人对绳子自由端的拉力 32003 60140311 NNNGFF 动机械效率 %70332001403 11 111 NNhFhF 在第一阶段中 ，以重物为研究对象，受向下的重力 G 物 、向上的拉力 F1、向上的浮力 F 浮 ， 由平衡条件有： G 物 =F1+F 浮 =
8、 140N+100N=240N， 在 第三阶段中 ，设重物上升高度为 h3， 由于不计绳重、轮与轴之间的摩擦及水的阻力， 此时机械效率 %80602 4 0 2 4 03033 NN NhGG hG ）（ 物 物答：在第一阶段运动中，水对重物的浮力 F 浮 为 100N； 在第一阶段运动中，绳对重物做功 W1 为 280J 在第一阶段运动 中的机械效率 1 和在第三阶段运动中的机械效率 3 分别为 70%、 80% . 原创、精编，力学压轴题（一） 第 3 页 共 17 页 3 （ 2015 成都 B 卷） 如图所示，轻质硬杆 K 左侧与墙体相连（可自由转动，不能水平移动），右侧与 A 固定；
9、长方体滑块 B 置于光滑水平地面上， A 与 B 的接触面粗糙程度不变， A、 B 间的滑动摩擦力大小为 f；人的重力为 G 人 ，与地面的接触面积为 S 人 ；动滑轮P 的重力为 G。 以 2cm/s 速度匀速下降 以 4cm/s 速度匀速上升 以 6cm/s 速度匀速上升在拉动过程中选取了三段时间，用表格记录了 A、 B、 C 的运动状态，图 甲 记录了绳对 C 竖直向上的拉力FC，图 乙 记录了人对绳竖直向下的拉力 FD。 甲 乙 在拉动过程中， B 足够长， A 始终没有掉下； C 受水的阻力、 C 露出水面后表 面附着的水的质量忽略不计；运动中空气阻力不计；细绳的质量、滑轮与轴的摩擦
10、忽略不计；绳或竖直或水平，不可伸缩且长度足够。求：（ 1）在 4 6 s 内，杆 K 对 A 作用力的方向，并简述理由。 扬州大学附属中学东部分校姜雪峰编制 （ 2）在 0 2 s 内，人对地面的压强 p 人 为多少？（用字母 F、 f、 S 人 、 G、 G 人 表示） 0 2 s 4 6 s 8 10 s A 相对地面静止 相对地面静止 相对地面静止 B 向左匀速直线运动 向右匀速直线运动 向右匀速直线运动 C 浸没在水中， 以 2cm/s 速度匀速下降 浸没在水中， 以 4cm/s 速度匀速上升 在空中， 以 6cm/s 速度匀速上升 原创、精编，力学压轴题（一） 第 4 页 共 17
11、页 在 4 6 s 内人对地面的压强比 0 2 s 减小了多少？（用字母 f、 S 人 表示） （ 3）若 C 的重力 GC=40N， F3= 2 F1， 且 F3 F2 F1 = 3 2 1，则 C 在 0 2 s 内所受的浮力为多少？人在 8 10 s 内做功的功率为多少？ 【解答】 （ 1） A 受到杆 K 的作用力 FK 向左因为在 4 6s 内， A 相对地面静止， B 向右匀速直线运动， A 相对于 B 向左运动，可知 B 对 A 摩擦力 f向右， A 处于静止状态，水平方向必定受平衡力作用，所以杆 K 对 A 作用力向左 （ 2）在 0 2s 内： B 向左匀速直线运动，在水平方
12、向受 C 的向左的拉力， A 向右的摩擦力及 P 向右的摩擦力，则 FP+f=F1，可得 FP=F1 f； 由图知，滑轮组由 2 段绳子承担物重，所以 FD= （ FP+GP） = （ F1 f+GP）， 则人对地面的压力 F=G 人 FD=G 人 （ F1 f+GP）， 人对地面的压强： p= = ； 在 4 6s 内： B 向右右匀速直线运动，受到 A 的摩擦力向左，则 F1+f=FP； 则 FD= （ FP+GP） = （ F1+f+GP）； 人对地面的压力 F=G 人 FD=G 人 （ F1+f+GP）； 则 F=F F=G 人 （ F1 f+GP） G 人 （ F1+f+GP） =f
13、 则 p= = ； （ 3）以 C 为研究对象：由图 2 知，在 8 10s 内，物体在空气中，则 F3=GC=40N 由题意知， F1= F3= 40N=20N 在 0 2s 内有，物体 C 受浮力、绳的拉力、和重力作用，则 F1+F 浮 =GC 所以 F 浮 =GC F1=40N 20N=20N 以 B 为研究对象： 在 4 6s 内有 F1+f=2 F2 GP 在 8 10s 内有 F3+f=2 F3 GP F3 F1=2（ F3 F2） 又因为 F3： F2=3： 2； 所以 F3 F1=2 F3= F3 F3= （ F3 F1） = （ 40N 20N） =30N 在 8 10s 内
14、，人做功的功率： P= = =F3v=30N0.12m/s=3.6W 答：（ 1） K 对 A 作用力向左；理由如上所述； 原创、精编，力学压轴题（一） 第 5 页 共 17 页 （ 2）在 0 2s 内， ；在 4 6s 内人对地面的压强比 0 2s 减小了 ； （ 3） C 在 0 2s 内所受的浮力为 20N；人在 8 10s 内做功的功率为 3.6W 4 （ 2015 泸州） 图甲是建造长江大桥是使用起吊装置（图中未画出）的钢缆绳拉着实心圆柱体 A 距江面某一高度处沿竖直方向匀速下 降，在下降到江底之前，始终保持 0.2m/s 的速度不变。图乙是 A 下降到江底之前钢缆绳对 A 的拉力
15、 F 的随时间 t 变化的图像 。 （取江水的密度为 =1.0 103kg/m3 ， g 取 10N/kg）求： （ 1）圆柱体 A 下降过程中，重力的功率？ （ 2）圆柱体 A 的密度 ？ （ 3）当圆柱体 A 下降到江 底 （江底视为水平），卸下钢缆绳后，圆柱体 A 对江底的压 强 ？ 【解答】 （ 1）圆柱体在江面上匀速下降时，重力 G=F1=3 104N . 重力的功率 P=Gv=3 104N 0.2m/s=6 103W （ 2） 当 A 完全浸 入水中时，拉力 F2=1 104N A 受到的浮力 ： F 浮 =G-F2=3 104N-1 104N=2 104N， A 的体积 V=V
16、排 = gF水 浮 3334 2/10/10 102 mkgNmkg N A 的密度 3334 /105.12/10 103 mkgmkgN NgVGVm （ 3） A 从刚接触江面到浸没用的时间 t=15s-10s=5s A 的高度 h=vt=0.2m/s 5s=1m A 的底面积 23 212 mmmhVS 圆柱体 A 沉底且卸下钢缆绳后， A 对江底的压力 F=G-F 浮 =3 104N-2 104N=1 104N 圆柱体 A 对江底的压强 pam NSFp 324 1052101 原创、精编，力学压轴题（一） 第 6 页 共 17 页 5 （ 2015 德阳） 如图甲所示底面积为 0.
17、2m2，高 0.2m 的质量均匀的长方体物体 A，放置在水平地面上，对地面的压强为 6103Pa；一质量为 80kg 的工人站在水平地面上，用如图乙所示的滑轮组把 A 运到高处，工人用大小为 F1 的竖直拉力拉绳使 A 以 10cm/s 的速度匀速上升，这时地面对工人的支持力为 N1，工人匀速拉绳的功率为 P，滑轮组的机械效率为 1若工人以相同的功率用大小为 F2 的竖直拉力拉绳使另一物体 B 以 12.5cm/s 的速度匀速上升，这时地面对工人的支持力为 N2，滑轮组的机械效率为 2已知 N1： N2=3：4， 1： 2=16： 15（ g 取 10N/kg）求： （ 1）物体 A 的密度；
18、 （ 2）工人拉绳的功率 P； （ 3）用滑轮组提升 B 时滑轮组的机械效率 2 【解答】 （ 1）由 p= SF = SG 可知， G=pS=6103Pa0.2m2=1200N， 由 G=mg 可知， A 的质量： mA=gG= =120kg， A 的密度： = =3000kg/m3； （ 2）对工人，由平衡条件得： F 拉 +N=m 人 g=80kg10N/kg=800N， 则： N1=800N F1， N2=800N N2， 由题意可知： N1： N2=3： 4，则： 4F1 3F2=800N 提升物体时的功率相等， P=F1v1=F2v2，解得： F1： F2=5： 4 由 解得： F
19、1=500N， F2=400N， 工人拉绳子的功率： P=F1v1=500N0.1m/s3=150W； （ 3）滑轮组效率： = = ，由题意可知： 1： 2=16： 15， 2= 1= = =75%； 答：（ 1）物体 A 的密度为 3000kg/m3； （ 2）工人拉绳的功率 P 为 150W； （ 3）用滑轮组提升 B 时滑轮组的机械效率 2 为 75% 6 （ 2015 广安） 新农村建设让农村面貌焕然一新。许多楼房顶部装有自动供水水箱，箱体重 1250N，与水平楼顶原创、精编，力学压轴题（一） 第 7 页 共 17 页 接触面积为 1.5m2。为了控制进水量，在水箱顶部安装压力传感器
20、，如图（ 14）所示，A 物体通过细线与压力传感器相连接，压力传感器相等于拉线开关， A 的密度是2.5103kg/m3， A 重为 25N。 当压力传感器受到竖直向下的拉力等于 25N 时闭合，电动水泵向水箱注水；当拉力等于 15N 时断开，电动水泵停止向水箱注水。 （ 1）求未装水时整个水箱对楼顶的压强是多少？（压力传感器及连接线质量不计， g 取10N/kg） （ 2）通过计算说明当水面与 A 上表面相平时，电动水泵能否停止注水？（ g 取 10N/kg，连接线体积不计） 【解答】 7 （ 2015 凉山州） 如图所示，水平桌面的正中央放着三个底面积均为 500cm2 的薄壁容器，容器内
21、装有适当的水，在圆柱形的乙容器中放入一个密度为 0.6103kg/m3， 体积为 1dm3的木块漂浮在水面，现用力 F 将木块刚好压没于水中静止，水未溢出 。 求： （ 1）静止时所施加的压力 F 的大小； （ 2）乙容器中木块被压没后和没有放入木块时 相比 水对容器底部的压强增加了多少？ （ 3）若也将木块压没于甲、丙两容器中（木块未触底、水未溢出），静止时判断三容器中水对容器底部的压强增加量的大小关系 。 【解答】 （ 1）木块重力 G 木 =mg= 木 Vg=0.6103kg/m3110 3m310N/kg=6N 由于木块完全浸没，则 V 排 =V=1dm3=110-3m3， 原创、精编
22、，力学压轴题（一） 第 8 页 共 17 页 F 浮 = 水 gV 排 =1000kg/m310N/kg110 3m3=10N； 由于 F 浮 =F+G，所以， 所施加的压 力： F=F 浮 G=10N 6N=4N； （ 2）由于乙容器是柱状容器，则木块被压没后和没有放入木块时水对容器底部的增加的压力即为木块浸没时所受浮力，即 F 乙 =F 浮 =10N， 所以水对容器底面增加的压强为 p 乙 = SF乙 = =200Pa； （ 3）若也将木块压没于甲、丙两容器中（木块未触底、水未溢出），由于甲的形状 是上大下小 ， 故水面升高的高度最小；而丙 的形状 是上小下大 ， 故水面升高的高度最高；
23、所以根据 hgp 可知： p 甲 p 乙 p 丙 说明：第 2、 3 两小题的解法不止一种，用其它方法也行。 8 （ 2015 遂宁） 某兴趣小组用如图甲所示的滑轮组（物体与动滑轮用绳子 a 连接）匀速拉动放在同一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从 200N 开始逐渐增加，直到组装滑轮组的绳子 b 被拉断，每次物体拉动的距离均为 2m。 通过实验绘出了该滑轮组机械效率随物体受到摩擦力大小变化的关系图像如图乙。（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦）求： （ 1） 动滑轮重力 ； （ 2）当滑轮组的机械效率为 80%， 物体以 0.2m/s 的速度匀速运动时，该滑轮组的 有用功率 ； （ 4） 一个重
24、 500N 的同学利用该滑轮组，想独自用竖直向下的力拉断绳子 b，请你通过计算分析他能否实现 ？ 【解答】 （ 1）由图乙可知，当 f1=200N 时， 501 W 有用 1 = fs 由于不计绳重及绳与滑轮间的摩擦 ， W 额外 = G 动 s W 总 1 = fs+ G 动 s 11 1WW 有 用总 502 0 02 0 01 11 动动 GN NsGsf sf G 动 = 200N （ 2）当 802 时， 8022222 动动 GffsGsf sf f2 = 800N 原创、精编，力学压轴题（一） 第 9 页 共 17 页 W 有用 2 = f2s = 800N2m = 1600J
25、tSv ssmmvSt 10/2.0 2 tWP 1600 16010W JPWts 有 用 2有 用另解：当 802 时， 222 22 80%f s ff s G s f G 动 动 f2 = 800N WP Fvt 2 8 0 0 0 . 2 / 1 6 0P f v N m s W 有 用 （ 3）由图乙可知，当 f3=1600N 时，绳子刚好被拉断，由于不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，且物体做匀速直线运动 绳 b 承受的最大拉力 )(3133 fGF 动 NNNF 6 0 0)1 6 0 02 0 0(313 因为人的重力为 500N，竖直匀速拉动，所 以绳子对人的最大拉力为人的重力，根
26、据力的作用是相互的，故人给绳子的最大拉力为 500N，由于绳子 b 承受的最大拉力大于人给绳子的最大拉力，所以该同学不能拉断绳子 b 。 9 （ 2015 玉林） 如图是利用电子秤显示水库水位装置的模型图 。 该装置主要由两个重力均为 20N 的动滑轮、长方体物块 A 和 B 以及轻质杠杆 MN 组成，物块 A 通过细绳与滑轮相连，物块 B 通过细绳与杠杆相连 。 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 OM： ON=1： 4。 已知物块 A 的重力 GA=1500N，底面积 S=0.01m2，高 H=10m，物块 B 的重力 GB=100N。 一切摩擦均忽略不计，
27、g 取 10N/kg。 当物块 A 有五分之一露出水面时，水库水位刚好达到警戒水位 。 求： （ 1）当达到警戒水位时，物块 A 底部受到水的压强； （ 2）当达到警戒水位时，物块 A 所受的浮力大小； （ 3）当水位上涨超出警戒水位 2.5m 时，电子秤的示数 。 【解答】 （ 1）当达到警戒水位时，物块 A 有五分之一露出水面，则底部所处的深度： h=（ 1 ） H= 10m=8m， 底部受到水的压强： p=gh=1103kg/m310N/kg8m=8104pa （ 2）当达到警戒水位时， 物块 A 排开水的体积 V 排 =Sh=0.01m28m=0.08m3， 原创、精编，力学压轴题（一
28、） 第 10 页 共 17 页 物块 A 所受的浮力： F 浮 = 水 V 排 g=1103kg/m30.08m310N/kg=800N； （ 3）由于水库水位刚好达到警戒水位物块 A 露出水面的长度为 H=h=10m 8m=2m， 所以当水位上涨超出警戒水位 2.5m 时，物块 A 已经浸没，则根据阿基米德原理可知： 此时物块 A 所受的浮力 F 浮 = 水 Vg= 水 SHg=1103kg/m30.01m210m10N/kg=1000N； 滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计， 物块 A 对滑轮 C 的 拉力 FA 拉 =GA F 浮 =1500N 1000N=500N； 根据受力平
29、衡可知： 2FC=G 动 +FA 拉 ， 所以， FC= （ G 动 +FA 拉 ） = （ 20N+500N） =260N， 滑轮 D 根据受力平衡可知： 2FD=G 动 +FC， 所以， FD= （ G 动 +FC） = （ 20N+260N） =140N； 由于力的作用是相互的，则 FM=FD=140N； 根据杠杆平衡条件可知： FMLOM=FNLON， 所以， FN= = =35N； 对于物块 B，根据 力的 平衡条件可知： GB=FN+F 支 ， 所以 F 支 =GB FN=100N 35N=65N 电子秤的示数 =F 压 = F 支 =100N 35N=65N. 10 （ 2015
30、 来宾） 如图所示为一种蓄水箱的人工放水装置， AOB是以 O 点为转轴的轻质杠杆， AO 呈水平状态， A、 O 两点间的距离为 40cm， B、 O 两点间的水平距离为 10cm，竖直距离为 7cm。K 是一轻质、横截面积为 100cm2 的盖板（恰好堵住出水口），它通过细绳与杠杆的 A 端相连 。 在水箱右侧 的 水平地面上，重为600N 的人通过滑轮组拉动系在 B 点呈竖直状态的绳子，可以控制出水口上 的 盖板 。 若水箱 中 水深为 50cm，当盖板恰好要被拉起时，水平地面对人的支持力为 490N，人对绳子的拉力为 F1，绳子对 B 点的拉力为 F2，滑轮组的机械效率为 。 盖板的厚度、绳重 及绳与 滑轮间的摩擦均可忽略不计，人对绳的拉力与人所受重力在同一直线上（ g取 10N/kg） 。 求： （ 1）水箱中水深为 50cm 时 ， 盖板上表面所受水的压强和压力 ； （ 2）人对绳子的拉力 F1 和绳子对 B 点的拉力 F2； （ 3）滑轮组的机械效率 ； （ 4）若与杠杆 A、 B 两端 连接 的细绳足够结实，当水位至少达到多高时，人将无法拉起盖板 。 【解答】
