挑战25 综合能力题（浮力与压强综合17题、简单机械8题、其他综合9题）（原卷版）-2022年中考物理真题《压轴挑战》分类汇编

年中考物理真题《压轴挑战》分类汇编（原卷版）挑战25综合能力题（浮力与压强综合17题、简单机械8题、其他综合9题）1．（2022•贵阳）《天工开物》中记录了古代劳动者煮海水制盐的方法，如图甲所示。用于制盐的海水密度有严格要求，在《西溪丛语》中谈到了用莲子选定海水的方法：采用多粒莲子投入盛有海水的容器中，若所有莲子均浮，则海水含盐重；若所有莲子均沉，则这样的海水就毫无制盐价值。后来《熬波图咏》中谈到，将莲子分别浸入不同密度等级的海水中（一等海水密度最大，二、三、四等依次次之），充分浸泡后制备成不同测定标准的“浮子”。将“浮子”放入盛有待测海水的竹管内，如图乙所示，根据浮起的“浮子”数即可判断待测海水的密度范围。请回答下列问题：（1）煮海水制盐过程中，水发生的物态变化是；（2）若一粒浸泡后的莲子质量是3×10﹣3kg，其受到的重力是多少？（g取10N/kg）（3）《西溪丛语》谈到：无制盐价值的海水，莲子放入后会全部沉入水底。莲子沉入水底的原因是什么？（4）将四粒不同测定标准的“浮子”放入盛有待测海水的竹管内。请根据图乙中“浮子”静止时的情况判断：2号“浮子”制备时是浸泡在哪一等级的海水中？写出你判断的理由。（设各“浮子”的体积均相同，其密度与对应等级的海水密度相等）2．（2022•云南）研究物体的沉浮条件时，一实验小组将一质量为54g的橡皮泥放入盛水的水槽中，橡皮泥下沉。老师请大家思考能否让橡皮泥漂浮在水面上呢？他们经过思考后将橡皮泥捏成了如图所示的厚度均匀的半球状“小碗”，将碗口朝上轻轻放在水面上，小碗漂浮。（ρ泥＝1.2g/cm3，ρ水＝1.0g/cm3，半球的体积公式是V＝πR3，π取3，取1.65）（1）橡皮泥放入水槽前，水的深度是0.1m，求水对水槽底部的压强；（2）求橡皮泥的体积；（3）橡皮泥“小碗”漂浮在水面上受到的浮力是多少？（4）橡皮泥“小碗”的厚度d要满足什么条件，才能够漂浮在水面上？3．（2022•赤峰）在建设桥梁时，需将一重为3×104N正方体桥梁部件从运输船上转移至河水中。（1）用吊车将该部件从运输船上匀速向上提升，如图甲所示。20s时间内，拉力F对部件做了6×104J的功，计算这个过程中：①拉力F做功的功率；②部件上升的距离。（2）如图乙所示，缓慢的将部件匀速投入水中。水对部件下表面的压力记作F1，水对部件上表面的压力记作F2，二者与部件下表面在水中的深度h的关系如图丙所示（忽略水的阻力）。求：图丙所示过程中，部件浸没时受到的浮力。4．（2022•六盘水）世界最长跨海大桥——港珠澳大桥，横跨伶仃洋，将香港、澳门和珠海三地连为一体，被誉为现代世界新七大奇迹之一，如图甲所示。港珠澳大桥由桥、人工岛、海底隧道三部分组成。其中6.7公里的海底隧道距离海面40多米，由33节沉管对接而成。港珠澳大桥施工海域恰好穿过中华白海豚自然保护区，这种珍稀动物是香港回归祖国的吉祥物。开工前工程师们立下了誓言，大桥通车白海豚不搬家。监测结果表明至大桥竣工，依然有近两千头中华白海豚欢快地栖息在港珠澳大桥周边海域。请回答下列问题：（1）如图乙所示，以人工岛为参照物，正在海中游动的白海豚是（选填“运动”或“静止”）的。（2）港珠澳大桥全长55km，设计通行时速100km/h。若一辆具备通行车牌的汽车按大桥设计时速行驶，至少需要多长时间才能通过大桥？（3）铺设海底隧道的沉管，每节质量约为7.4×107kg，则每节沉管所受重力为多少N？（取g＝10N/kg）（4）两端密封后的沉管，每节最大排水量约8万吨，由于其整体密度稍小于海水密度，所以沉管浮在海面，需用拖轮浮运至既定位置再沉放安装。若你是大桥的工程师，你如何将沉管沉放到海底安装，请运用所学浮力知识进行说明。5．（2022•菏泽）深海养殖技术在海洋渔业中被普遍推广。甲图为某深海大黄鱼渔场引进的单柱半潜式养殖网箱，乙图为其简化模型。在乙图中，中央的柱形容器是由横截面积为2m2、高20m的镀锌铁皮（不计铁皮体积）制成的空心圆柱体，可进水或充气，使整个网箱按要求上浮或下沉；网箱与海水相通，是养鱼的空间，并与圆柱体固定在一起；网箱的底部悬挂质量为20t的铸铁块（不与海底接触），铸铁块相当于“船锚”，起稳定作用。已知制作网箱材料的总质量为10t，网箱材料和铸铁块能够排开海水的最大体积为6m3，海水的密度按1.0×103kg/m3计算，g取10N/kg。求：（1）海面以下15m处海水的压强；（2）当网箱的底部下沉到海面下15m处静止时，空心圆柱体内海水的高度；（3）该装置能否在海面下40m深处进行悬浮养殖，请简要说明理由。6．（2022•襄阳）一底面积为8cm2的容器放置在水平地面上（如图甲所示），内放有一创意“潜艇”模型。“潜艇”是由高20cm、底部嵌有金属块的塑料制成的柱体（ρ塑料＝0.8×103kg/m3）。缓慢向图甲所示容器中注水到一定深度时“潜艇”会漂浮，继续注水到24cm时停止，注水质量m与容器中水的深度h的m﹣h关系图象如图乙所示。当把“潜艇”水平切掉一部分后，剩余部分放入水中恰好悬浮（如图丙所示），测得“潜艇”剩余部分的质量为0.05kg。（g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）求：（1）图丙中“潜艇”剩余部分悬浮于水中时受到的浮力为N；由图乙分析可知，当注水深度为cm时，“潜艇”对容器底部压力刚好为0；（2）注水停止时水对容器底部的压力；（3）“潜艇”水平切掉的高度Δh以及图乙中m1的值各为多少？7．（2022•湘潭）用浮筒打捞海底沉船时，将充满海水的浮筒竖直下沉至沉船位置与沉船绑定，向筒内充气将海水全部排出，浮筒所受浮力大于重力，浮筒对沉船提供向上的力。为探测沉船的深度，打捞前，在海面竖直向沉船发射超声波，如图所示，测得声波从发射至回到海面的时间是0.2s。空浮筒体积（含空腔部分）为900m3，质量为2×105kg。已知海水中的声速为1500m/s，海水的密度是ρ＝1.0×103kg/m3。忽略浮筒体积变化，问：（1）海水中的声速比空气中的声速，沉船在海面下m深的位置，此位置海水产生的压强为Pa；（2）空浮筒的重力为N，浸没的浮筒充满气后所受的浮力为N，浮筒对沉船提供的力为N；（3）打捞时，用6个这样充满气的浮筒，恰能使重为5×107N的沉船匀速上升，则这艘沉船受到的浮力为多少？（浮筒和沉船均未露出水面，不计海水阻力）8．（2022•株洲）足够高的柱形透明玻璃容器，其底面为正方形。容器内用厚度不计的隔板分成左右两部分，隔板上距离容器底部5cm处开有小圆孔，小圆孔用橡皮膜封闭，橡皮膜两侧压强大小不相等时，其形状发生改变。（1）该装置内若倒入同种液体，通过改变两侧液面的高度，并观察橡皮膜左右弯曲的情况，可以研究液体压强跟的关系（填“深度”或“液体密度”）；若倒入不同液体，控制两侧液面相平，并观察橡皮膜左右弯曲的情况，可以研究液体压强跟的关系（填“深度”或“液体密度”）。（2）隔板位于容器正中间时，左、右两部分水面相平，如图甲所示。若隔板向左平移，则橡皮膜向弯曲（填“左”或“右”）；此过程左侧水的重力势能（填“变大”或“变小”）。（3）将隔板从图甲所示位置向左缓慢平移一定距离后，两侧水面高度如图乙所示，求此时橡皮膜两侧所受的压强差。（已知水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg）9．（2022•怀化）中国第一艘国产航空母舰命名为“中国人民解放军海军山东舰”，舷号为“17”（如图所示）。该舰满载排水量达到了6.75×104t，吃水深度为10.5m。求该舰满载时：（海水密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg）（1）受到的浮力；（2）舰底10.5m深处受到海水的压强。10．（2022•常州）潜艇在水舱内无水时应漂浮于海面，可以通过充入适量海水实现潜入海中，2013年，西班牙刚建成的S﹣80潜艇，质量为3.3×106kg，海水密度为1.1×103kg/m3，g取10N/kg。（1）工程师对潜艇进行试验，发现水舱内无水的潜艇居然在海水中沉没、最终静止在水平船坞底部，如图甲所示，已知船坞底部对潜艇的支持力为6.6×105N，求潜艇的体积有多大？（2）为了实现水舱内无水时潜艇刚好悬浮在海水中，工程师先将潜艇切割成两段，然后在这两段之间加入增补舱段，如图乙所示，建成潜艇如图丙所示，已知增补舱段的质量为4.4×104kg，求增补舱段的体积有多大？（3）在此基础上，工程师将潜艇内的部分原设备更换为更（轻/重）的新设备，即可实现在水舱内无水时潜艇漂浮于海面。11．（2022•长春）学习浮力知识后，小明做了以下实验：将30cm高的长方体A竖直放在圆柱形容器内。（1）向容器内缓慢注水，当长方体A刚好对容器底部无压力时，停止注水，水深为18cm，如图甲所示。这一过程中，随着注水深度的增加，长方体A所受的浮力逐渐。（2）继续向容器内缓慢注水，直到注满。关于长方体A浸在水中的深度h与新注入水的质量m之间的关系，下列图象表达正确的是。（3）将长方体A与合金块B（ρB＝6ρ水）粘合成一个整体，放入水中静止后，长方体A刚好浸没，如图乙所示。再将这个整体倒立放入水中，松手后这个整体保持竖直静止状态，求该状态下长方体A的底面所在深度处水的压强。（写出必要的文字说明、表达式及最后结果。已知：ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg，粘合剂的质量与体积忽略不计）12．（2022•岳阳）巴陵广场是市民休闲的好去处，广场上有座关于后羿斩巴蛇的雕像，高约16m，质量为2×106kg。小明从家里出发，以1m/s的速度散步去广场，600s后到达。（1）求小明从家到广场经过的路程；（2）求雕像所受的重力大小；（3）小明估测雕像与水平地面的接触面积约为100m2，求雕像对地面的压强。13．（2022•河南）小明在科技博览会上参加义务劳动，需要把一个质量为12kg的展品从地面搬到高1.2m的展台上，如图所示。g取10N/kg。（1）要把展品从地面搬到展台上，他至少需要对展品做多少功？（2）展台台面承受的压强不能超过40kPa，如果把展品放到水平台面上，展品与台面的接触面积是40cm2，台面会不会被压坏？请通过计算说明。（3）展品展示时，要求台面水平。请你简述一种检验台面是否水平的操作方法。14．（2022•宜昌）如图甲所示，我国自行研制的ZBD﹣05两栖步兵战车，是世界上水上行驶最快的战车。它具有独特的前部防浪板和尾部滑行板，水中航行时，两者配合可以降低阻力，提高速度，有力增强了我军抢滩登陆的能力，它的部分参数如下表。已知ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg。则：战车质量26t水上最大速度25km/h履带着地总面积4m2发动机功率1100kW（1）尾部滑行板设计成如图乙所示的水翼形状，使其在水中行驶时获得向上的抬升力，它依据的物理学原理是。（2）战车在离岸10km的距离以最快速度冲击，可以多长时间到达岸边？（3）战车在抢滩登陆接近水平岸滩时，收起尾部滑行板，履带已着地，但仍有4m3的车体浸在水中，如图丙所示，此时地面对履带的压强是多少？15．（2022•衡阳）小王同学学习了压强和浮力的知识后，自己设计了一个体验实验装置，该装置的轴剖面图如图甲所示。放在水平桌面上的薄壁容器由上下两个柱状体组合而成，下部分容器横截面积S1＝1×10﹣2m2，高度h1＝0.1m，上部分容器横截面积S2＝6×10﹣3m2，高度h2＝0.08m，容器的质量为0.1kg，图乙是容器的立体图。另有一圆柱形实心铁棒，铁棒横截面积S3＝4×10﹣3m2，长度l＝0.1m。用细绳绕过定滑轮连接铁棒，细绳另一端有一控制铁棒缓慢升降和暂停装置（图中未画出），铁棒置于容器口的上方，向容器内注入深度h3＝0.09m的水，缓慢让铁棒下降，直至完全浸没后铁棒停止下降，铁棒始终保持竖直且未与容器底部接触（ρ水＝1.0×103kg/m3）。求：（1）注入的水质量是多少kg；（2）铁棒所受浮力F浮的大小；（3）桌面所受的压力F1的大小；（4）水对容器底部的压力F2，通过计算比较F2与F1的大小。16．（2022•成都）如图所示，放置在水平桌面上的甲、乙两个相同薄壁圆柱形容器，高度为h1，底面积为S1＝100cm2。甲容器内装有水，圆柱形实心物体浸没在水底。物体高度为h2＝8cm，底面积为S2＝30cm2，密度为ρ2。乙容器内装有质量为m，密度为ρ3的某种液体。忽略物体吸附液体等次要因素，已知ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg。（1）求物体浸没水底时所受的浮力大小。（2）将物体从甲容器底部竖直缓慢提升，直到物体上表面高出水面5cm时停止，求这个过程中，水对容器底部的压强变化量。（3）将物体从甲容器取出后，再缓慢放入乙容器内，为保证液体不会溢出，求乙容器内液体质量m的取值范围（用ρ2、ρ3、h1、h2、S1、S2表示）。17．（2022•广东）我国自主研制的载人深潜器下潜深度已突破10000m，在载人深潜领域达到世界领先水平。（取ρ海水＝1.03×103kg/m3，ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg）（1）潜水艇活动的海水深度一般为300m至600m。它可以通过水舱排水或充水来改变，从而实现浮沉。（2）深潜器可进入更深的水域，在10000m的深处，海水产生的压强为Pa。由于深海海水压强太大，深潜器实现浮沉的方法与潜水艇有所不同。（3）小明阅读资料后，利用如图的装置模拟深潜器在水中的运动过程。物体甲、乙由一条细线连接且在水中处于静止状态，已知乙的质量为0.2kg，体积为25cm3，则乙所受浮力的大小为N，乙受到细线的拉力为N。若剪断细线，甲将（选填“上浮”“悬浮”或“下沉”），此时甲所受浮力（填字母）。A.增大，且大于重力B.不变，且等于重力C.不变，且大于重力D.减小，且小于重力18．（2022•湘潭）如图1，从深井中匀速提取泥土，动滑轮和筐总重力为30N。图2是某次拉力做的功W随绳自由端拉下的长度s变化的关系。不计绳重和摩擦，求：（1）当s为10m时，由图2可知拉力做了J的功，筐和泥土上升了m；（2）拉力为N，筐中泥土的重力是N；（3）本次利用该装置提升泥土的机械效率。19．（2022•广州）如图1，工人将重500N的货物推入静止的货柜中（忽略空气阻力，g取10N/kg）。（1）在斜面上货物受到沿斜面向上250N的推力F1，从P点匀速运动到Q点用时4s。求此过程①F1的功率；②斜面的机械效率。（2）在货柜的同一水平底面上，货物受到水平向右100N的推力F2，从A点匀速运动到B点用时1s，在B点撤去F2，货物继续运动0.5s停在D点。①用“•”表示货物，在方框中画出货物在C点的受力示意图；②货物到A点时为计时起点，在图2中画出0～1.2s货物所受摩擦力的大小随时间变化的图象。（3）图3中的尾板等效成图4中以O为支点的杠杆，处于水平静止，尾板自重为G、受到绳的拉力为F3（忽略绳重）。①在图4中画出F3的力臂l；②绳长一定，绳按图5方式悬挂，尾板仍处于水平静止，则此时尾板受到绳的拉力F4F3（选填“＞”、“＝”、“＜”）。20．（2022•大连）明代学者宋应星所著的《天工开物》是世界上第一部记录农业和手工业生产技术的百科全书。如图是书中记载的古人用脚踏碓（duì）将稻米去皮的情景。该脚踏碓是用柱子架起一根木杠，杠的前端装有椭圆形碓头，脚连续踏踩杠的后端，木杠可绕O点上、下运动，碓头就不断砸打稻米。（1）该脚踏碓属于费力杠杆，请分析其属于费力杠杆的原因。（注：可在图上画出力臂示意图以辅助说明）（2）碓头砸打稻米时动能越大，稻米越容易去皮。请分析这种杠杆使稻米容易去皮的原因。21．（2022•攀枝花）如图所示，轻质杠杆OA可绕O点在竖直平面内转动，请在图示位置画出小球所受重力G和使杠杆保持平衡的最小力F的示意图，并简述F的作图依据。22．（2022•天津）如图是用道钉撬撬道钉的情景。道钉撬可视为以O为支点的杠杆，若动力F1为200N，动力臂l1为1.2m（图中未画出），阻力臂l2为0.06m，不计道钉撬自身重力。（1）在图中画出动力臂l1；（2）求道钉对道钉撬的阻力F2的大小。23．（2022•遵义）《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械。其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一顷于枧内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。若接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4kg，筒车旋转一周所用时间为60s。（接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10N/kg）（1）请从能量转化的角度，简要分析筒车的工作原理；（2）求该筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功；（3）若水流冲击筒车的功率为40W，求筒车旋转一周取水的机械效率。24．（2022•武汉）我国万米深潜作业次数和下潜人数位居世界首位。图甲所示为我国“奋斗者”号载人潜水器的海试现场。（1）潜水器的前边固定着一个采样篮，里面放着海底沉积物采样器等工具，采样器是一个下端开口的圆柱形玻璃管。潜水器两侧各连着一只机械手臂，其中一只机械手臂的简化示意图如图乙所示，它由金属杆AB、OC和可以伸缩的液压杆AC组成，C点为机械手臂和潜水器的连接点。当液压杆伸长或缩短时，会带动金属杆AB绕着O点转动，金属杆B端就会向上提或向下压采样器。（ρ海水＝1.0×103kg/m3）①请在图乙中画出水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，采样器对金属杆AB的力的示意图。②若OA、OC和AC的长分别是18cm、24cm和30cm，OB的长是72cm，这只机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力是200N，玻璃管水平的圆环形管口和海底沉积物的接触面积是2cm2时，则竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是多少Pa？（不考虑金属杆AB和采样器它们受到的重力和浮力）（2）总质量是36t且处于悬浮状态的潜水器在海底完成作业后，会抛卸吸附在舱外的压载铁再上浮。为了确保舱内作业人员的安全，科学家们在设计“奋斗者”号时，可以让潜水器在不能抛卸压载铁时进行“断臂求生”，即让潜水器在深海抛掉两只机械手臂和采样篮等物体后再上浮。若某次深海演练抛掉质量是1.8t、体积是0.3m3的两只机械手臂和采样篮等物体，则此时潜水器受到的浮力是多少N？浮力比重力大多少N？25．（2022•怀化）2022年北京冬奥会示范运营1000多辆氢燃料电池车（如图所示），该车排放物是水，不产生任何污染物，是当前世界新能源汽车重要的发展方向。假设某国产氢燃料电池车总质量为5×103kg。在某次测试中该车匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍，在0.5h内行驶了28km的路程，消耗的氢能源为0.4kg（不考虑氢能源燃料消耗对车质量的影响）。求该测试过程中氢燃料电池车：（已知q氢＝1.4×108J/kg，g取10N/kg）（1）行驶的平均速度为多少km/h；（2）牵引力做的功；（3）氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率。26．（2022•衡阳）百善孝为先，孝敬长辈可以从生活中的小事做起，冬天来临，小周用自己的零花钱给奶奶购买了一个暖手袋。根据使用说明，他将质量为0.5kg、温度为75℃的水装入暖手袋，使用一段时间后，水的温度降低到35℃。（1）暖手袋里面装热水取暖，是利用了水大的性质（选填“比热容”或“密度”），这里是通过方式改变了水的内能（选填“做功”或“热传递”）；（2）求这段时间水放出了多少热量。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]27．（2022•天津）小芳发现家中的一串珍珠项链能沉在水底，乐于探索的她想测量这串项链的密度。受到“曹冲称象”故事的启发，她利用如图所示的器材和足量的水（含取水工具，水的密度为ρ0）进行实验，实验步骤如下：①在量筒中装入适量的水，记下体积V1；②将项链浸没在量筒的水中，记下体积V2；……请你帮小芳完成实验。要求：（1）写出步骤②之后的实验步骤和需要测量的物理量；；。（2）写出珍珠项链密度的数学表达式（用已知量和测量量表示）。。28．（2022•齐齐哈尔）如图所示是我国研发生产的某型号航拍无人机。无人机起飞前，放在地面上要确保四脚着地。启动后，利用遥控器可对它进行控制。无人机的参数如表：机身总质量/kg3.6四脚着地总面积/cm212电池充满后储存的电能/J108000最大水平速度/（m•s﹣1）6机身尺寸/mm400×300×200最大上升速度/（m•s﹣1）1.5求：（1）无人机所受重力是多少？（2）无人机启动前，四脚着地静止停放在水平地面上，此时无人机对地面的压强是多少？（3）无人机以最大上升速度匀速竖直升高30米，要飞行多长时间？（4）无人机从50米高空降落到地面，重力做功是多少？29．（2022•镇江）小华制作的蓄水池水位报警模拟装置如图所示：浮子由铜片E、空心杆F和木块Q构成。在低水位时，触点C、D位于E的正上方h0处，Q的下表面距池底的高度为h。当水位上升到使E与C、D接触后，蜂鸣器R发出忽强忽弱的报警音，报警音的强弱取决于其两端电压大小。电源电压U＝6V，定值电阻R0＝3Ω，R可视为9Ω的定值电阻，不计其它电阻。（1）当E与C、D接触时，电路接通，衔铁吸下与触点接触（选填“A”或“B”），线圈和R0被（选填“短路”或“断路”）。（2）在被释放和吸下的过程中，衔铁与A、B的接触时间分别为0.5s和1.5s，不考虑衔铁在AB之间切换的时间。在未解除报警的情况下，求开始报警后1min内电路所消耗的电能。（3）Q为边长10cm的正方体，密度为0.5×103kg/m3，h0＝12cm，h＝20cm，g取10N/kg。不计E、F的