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、功、机械率、功率的算组卷：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的远近决定胜负，投掷线MN与营垒圆心O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______（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度推出的冰壶，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壶由花岗岩凿磨而成量为20kg冰道接触的底面积约为2壶的体积为8×10m3，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；；；．分析（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O的距离，和冰壶移动用的时间，利用速度公v=求这段时间冰t壶运动的平均速度；m（3知道冰壶的质量和体积，利用密度公ρ=求组成冰壶的花岗岩的密度；冰壶对冰面的压VF力等于冰壶的重力，知道底面积（受力面积），利用压强公式求冰壶停在冰面上时对冰面的压强．解答解：（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．m（2冰壶运动的平均速度：==2m/s；t15（3组成冰壶的花岗岩的密度：

20kg==×10kg/m3，3冰壶停在冰面上时对冰面的压强：p=

FG==SS2

=1×10Pa故答案为：（减小；（2）（这种花岗岩的密度为103kg/m；冰壶停在冰面上时对冰面的压强为1×104Pa点评题为力学综合题，考查了学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．

s2（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的深度，此次下潜全过程的平均速度约为s，潜到最深处时海水对“蛟龙号”外壳的压强达到7Pa（1求“蛟龙”号本次下潜过程所用的时间约为多少？s（2如果“蛟龙”号潜水器的一个观测窗的面积约为，则潜水器最深处时海水对观测窗的压力约为多大？解：考点；；．分析（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已知海水的压强和作用面积，利用计算受到的压力．解答（潜水器下潜所用的时间为t==v

m/

≈8333s（2观测窗受到的海水压力为F=PS=5×107Pa×=×10N答（1）潜水器下潜所用的时间8333s（观测窗受到的压强×10N．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

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图所示知水的密度为3此液体的密度．考点；．分析体漂浮时所受浮力于物体排开的液体所受的重力烧杯上浮后减小的浮力等于液体减小的重力．解答烧杯上浮后减小的浮力等于液体减小的重力=G=ρ浮减gV=ρVg水减液吸所以ρ=液

V水减V吸

=

S水V吸

=

gcm

3

=?m．答：此液体的密度cm．点评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及轻质杠杆组成．物块通过细绳与滑轮C相连，物块B过细绳与滑轮杠杆相连．杠杆可以绕支点O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密度为×103kg/m3，底面积为，高1m，物块B的重力为．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顶部刚没入水面时，底部受到水的压强大小；（2当物块A顶部刚没入水面时，物块所受的拉力大小；（3若水位发生变化，当电子秤的示数为5时，求物A浸入水中的深度．考点；；；．分析（当物块A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=ρgh求底部受到水的压强；（2求出物A体积（物块A的顶部刚没入水面时排开水的积），利用阿基米德原理求物块A所受的拉力；（3①当电子秤的示数为55N时，求出杠杆N端受到的拉力，知道力臂关系，可求杠杆M端受到的拉力；

AAAAABNNMOMONMDMCDACAAAAAA浸②由于滑轮组不是由一股绳子缠绕而成，对每一个动滑AAAAABNNMOMONMDMCDACAAAAAA浸③A到的拉力加上浮力等于物体A重力据此求A到的浮力再根据阿基米德原理=ρ浮水Vg求排开水的体积，利用=Sh求物块A浸入水中的深度．排排浸解答解：（1当物块A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=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×1m=1×104Pa（2物块A体积：V=×1m=，物体A重：G=ρVg=×10kg/m××10N/kg=600N∵物块A入水中，∴排开水的体积：V=V=，排物块A受的浮力：F=ρVg=1×10kg/m3；浮水排物块A受的拉力：F=G－F=600N400N=200N；拉浮（3①电子秤的示数F=G－F，则杠杆N端受到的拉力：F=G－F=100N－示示∵杠杆平衡，MO：ON=1：∴FL=FL，∴杠杆M端受到的拉力：F=90N；②滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计，滑轮受到向下的拉力：F=2F=2×90N=180N，滑轮C受到向下的拉力：F=2F=2×180N=360N，∴滑轮组对A拉力：F=F=360N拉③∵F+F=G，∴F=G－F=ρV－F=×10kg/m3××10N/kg360N=600N－拉浮浮拉水拉360N=240N∵F=ρVg，∴V=浮水排排

浮水

=

240N13/mN/

=，∵V=Sh，∴物块入水中的深度：排浸

0.0243h===．S0.042答：（1当物块A的顶部刚没入水面时，底部受到水的压强为1×104Pa；（当物块A的顶部刚没入水面时，物块A受的拉力为200N；（3）物A浸入水中的深度为．点评题为力学综合题，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1cm2，不计大气压强，浮体和阀门的总重力为（g取10N/㎏）求：（1若一桶饮用水的最高水位达，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；；．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（大小等于压力），其关系为力=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：（阀门受到水向下的压强p=ρgh=×10kg/m×10N/kg×=×10Pa；（2阀门受到的压力F=ps=×103Pa×1×10

－42=；浮体受到的浮力F=F+G=+=；浮力饮水机的浮体体积v=

F浮=g3/m3N/kg

=55×10－m3=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×103Pa；

（2为有效关闭阀门，此饮水机的浮体体积至少为3．点评题考查的是液体压强的计算方法，以及压力、浮力的结合计算，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“浮力秤”，将厚底直筒形状的玻璃杯浸入水中玻璃杯质量200g积30cm215cm=1×103Kg/m?水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；；．分析（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出该玻璃杯在水中的V然后再用除以底面积就可以算出杯排排子浸入水中的深度；（3当杯子下沉的深度为米时，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，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（问中排的浮力即为该浮力秤的最大称量．解答解：（杯子的重力：G=mg=×10N/kg=2N，因为杯子漂浮在水面上，所以=G=2N；浮（2由F=ρgV得：V=浮液排排

浮g液

，则此时杯子排开水的体积：V

排=

2浮=g1.03m3水

Nkg

=2×104m3，此时杯子浸入水中的深度：h=

2=Sm2

=；（3当杯子下沉的深度为米时，此时杯子受到的浮力最大，′=ρgV浮水′=×10kg/m3×10N/kg×30×1042，排则此浮力秤的最大称量为：F=F′F=－2N=．浮浮答：（将杯子开口向上竖直放入水中时，杯子受到的浮力是2N．（杯子浸入水中的深度是米．（3此浮力秤的最大称量为．点评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=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，浮那就是当物体浸没在液体中时，=V．不过该题中玻璃杯是不能浸没在液体中的，因为它的上排物端是开口的．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”监船已启程赴南海维权，如图所示．“向阳红06”总长91米船宽米、船底深米，满载排水量吨，最大航速节（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×10kg/m3，g取10N/kg（1满载时，“向阳红06”受到的浮力有多大？（2若船底某处距海面的深度6m，则该处受到海水的压强是多少？

（3阳红06”在某处执行任务时18km/h的速度匀速航行6时的路程为多少km？若巡航时海水阻力为×10

牛顿，则这一过程中船的推进力所做的功为多少？考点；；．分析（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=ρgh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，利用公式计算推进力做的功．解答解：（1船的排水量为：m=4900t=×106kg“向阳红6所受到的浮力为F=m排浮排6kg×10N/kg=×10N；（2船底受到的压强为P=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×6m=6×10Pa；（3向阳红6号“船巡航的路程为S=vt=18km/h×6h=108km因为船匀速行驶以F=f=×10N船的推进力所做的功为6N××105m=×1011J．答：（1满载时，“向阳红06”船受到的浮力为107N；（该处受到海水的压强是4Pa（3巡航的路程为108km；船的推进力所做的功为×1011J．点评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最大车速（km/h）100空车质量（kg）电源

2080锂电池

最大功率（kw）座位数（含司乘）

8015参考表中数据，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5km，需要多长时间？车在运动过程中受到的阻力是多大？考点；；；．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；s（3求解运动时间应该利用公式，当车匀速行驶时，其牵引力大小等于车所受摩擦力的大小，结合功的计算公式可以求解牵引力的大小．解答解：（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=2080kg×10N/kg=×104N；所以车对路面的压强p==×10Pa答：车对路面的压强是×104Pa；

s5（3所用时间t====180s；牵引力所做的功7；V100/hW1.44由W=Fs得F==3

=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；．分析由图知担物重的绳子股数拉端移动的距离S=2h，利用公式求拉力做功；（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=2×6m=12m，拉力做功：=FS=300N×12m=3600J；总（2）∵忽略摩擦和绳重，=（G+G）h=（m+m）gh=（8kg+2kg）×10N/kg×6m=600J．额桶动桶动答：（1）工人做的总功为3600J（2）工人做的额外功为600J．点评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，两履带与地面接触的总面积．挖掘机在6s内将装满铲斗质量为的泥石送到岸边，挖掘深度．（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；；．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，所以对地面压力等于重F力；已知对地面的压力和受力面积，利用得到对地面的压强；（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=Gh有用计算对泥石做的功；

（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η=

有用总

计算挖掘机的机械效率．（1）挖掘机对地面的压力为F=G=mg=3000kg×10N/kg=3×10

4

N，挖掘机对地面的压强为F3P===2×104Pa；1.5（2泥石的重力为G=mg=750kg×10N/kg=×103N对泥石做的功为W=Gh=×103N×2m=×10J；

有用（3挖掘机做的总功为W=Pt=2×104W×6s=×105挖掘机的机械效率为总η=

有用总

==%．5答：（挖掘机对地面的压强为2×104Pa；（2挖掘机对泥石做的功为10J；（挖掘机的机械效率为%．点评计算结果可以看出，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（天水）如图所示，用滑轮组提升质量120kg、底面积50cm

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，已知滑轮组的机械效率为，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的物体，则滑轮组的机械效率为多少？解：考点；．分析（1物块未提之前对地面的压力等于自身的重力；根据公式面的压强；

F

可求对地（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η=力的大小，最后利用公式可求拉力做的功；

G

可求拉（3已知动滑轮上绳子的段数，根据公式可求此时滑轮组的机械效率．G动

1n

(G+G)可求动滑轮的重力；最后利用公式动解答解：（受力分祈得F=G=mg=120kg×10N/kg=1200N；物块对地面的压强是压P=

F1200压=

2

=×105Pa；答：物块对地面的压强是×10Pa（2∵η=

GN；∴绳子的拉力==500N；拉力做功3W=F?S=F?nh=500N×3×3m=×103J；

n解答L有用答：拉力做功×10n解答L有用1（3∵F=(G+G)∴动滑轮的重力G=nF－G=3×500N－1200N=300N；动动滑轮组的机械效率为η'=

=≈%；G300动答：滑轮组的机械效率为%；点评题考查压强做功、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：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41则动力移动距离与阻力移动距离之比就是4：）考点．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．GL1000N解：由杠杆平衡条件可知FL=GL，∵L，∴F=阻==250N；动阻动阻动∵L=4∴动力移动距离与阻力移动距离之比h=41η=动阻

有用总

=

Gh1000N=×≈%．Fs4答：在理想情况下，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%．点评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力臂与阻力臂之比是本题的关键．13（2007?南通）如图所示，斜面5m，高，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，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；；．分析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：（）

有用（2η=

有用总

×100%=

GhJ×100%=×100%=75%FL1200J（3）W

=W－W额外总

300J=1200J－900J=300Jf=额==60NL5答小明做的有用功是（2斜面的机械效率75%3木块与斜面间的摩擦力是60N点评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．

s9Fa14（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．中期间，中学的学生乘坐这种新型安全校车到外的考点参加考试，校车行驶了15min后安全到达考点．s9Fa（1校车在送考过程中的平均速度；（2若校车和学生总质量为9000kg，车轮与地面的接触总面积为，求校车对水平路面的压强；（3若校车以12m/s的速度在一段平直路面是匀速行驶校车受