2018年中考物理压轴题专题复习课件：综合计算及压轴题-(共135张PPT)

中考物理压轴题专题复习专题七综合计算及压轴题综合计算题是综合考查学生理解物理概念，掌握物理规律情况的有效手段之一，是评价理论联系实际能力、分类归纳能力、演绎推理能力、运算能力等各种能力高低的“试金石”，常为中考具有压轴意味、区分度较高的一种必考题型，考查的知识内容主要集中在力、电、热三块上，以力、电为主。这类题型的特点主要有：基础性、过程性、结果合理性、知识的综合性、应用性。类型一力学综合计算一、压强、浮力的综合计算压强和浮力的综合计算题往往将密度、受力平衡、固体压强、液体压强、气体压强、阿基米德原理、浮沉条件等知识综合交织在一起进行考查。根据题中条件确定对应的物理计算模型，进而选择恰当的公式或等式，再代入物理量进行计算求解，是解答该类试题的基本方法。【例】(2017，青岛)小雨用滑轮组提升重物。每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力。请画出与解题过程相应的受力分析示意图。(1)物体A的质量为50kg，它的重力是多少？(2)如图甲所示，小雨对绳子自由端的拉力为150N时，地面对物体A的支持力是100N。为了提起物体A，他增加了滑轮个数，组装了如图乙所示的滑轮组，并利用它将物体A在空气中匀速提升了2m，小雨做的功是多少？(3)小雨用图乙所示的滑轮组，将另一密度为1.5×103kg/m3的物体B从某液体中匀速向上拉至空气中，拉力F随时间t变化的图象如图丙所示。已知F2与F1之差为50N，在空气中提升B时滑轮组的机械效率为75%。液体密度是多少？【点拨】(1)已知物体A的质量，利用G＝mg可求重力；(2)由图甲可知，n＝3，对A进行受力分析，G＝F拉＋F支，对整个滑轮组分析，F＝13(F拉＋G轮)求出动滑轮的重；由图乙，n′＝4，s＝4h，对滑轮组乙受力分析，F′＝14(G＋2G轮)，再根据W＝F′s求出小雨做的功；(3)对滑轮组进行受力分析，根据在空气中提升B时滑轮组的机械效率η＝W有用W总＝GBGB＋2G动求出GB，已知B的密度再利用V＝GBgρB求出体积，再根据在空气中绳端的拉力F2＝14(GB＋2G轮)，由图丙题意F2－F1＝50N，在水中的拉力F1＝14(GB－F浮B＋2G轮)，据此求出浮力，由浮力公式求出液体的密度。解：(1)物体A的重力：G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N；(2)如图甲所示，由题意可知，小雨没有把重物A提起来，对A进行受力分析如下图1，由力的平衡条件可得G＝F拉＋F支，滑轮组对A的拉力：F拉＝G－F支＝500N－100N＝400N，根据力的作用是相互的，A对滑轮组的拉力等于滑轮组对A的拉力，由图甲可知，n＝3，对甲滑轮组的动滑轮进行受力分析，如图2所示，由力的平衡条件可得3F＝F拉＋G动，所以动滑轮的重力：G动＝3F－F拉＝3×150N－400N＝50N，为了提起物体A，他增加了滑轮个数，组装了如图乙所示的滑轮组，对乙图的动滑轮和A物体进行受力分析，如图3：此时绳端的拉力F′＝14(G＋2G动)＝14(500N＋2×50N)＝150N，由图乙可知，n′＝4，绳子移动的距离：s＝4h＝4×2m＝8m，小雨做的功：W＝F′s＝150N×8m＝1200J；(3)不计绳重、摩擦，在空气中提升B时滑轮组的机械效率：η＝W有用W总＝GBhGB＋2G动h＝GBGB＋2G动＝75%，代入数据可得：GBGB＋2×50N＝34，解得GB＝300N；已知B的密度，由ρ＝mV可得，B的体积：VB＝mBρB＝GBGρB＝300N10N/kg×1.5×103kg/m3＝0.02m3；在空气中，绳端的拉力：F2＝14(GB＋2G动)＝14(300N＋2×50N)＝100N，已知F2－F1＝50N，则在水中绳端的拉力：F1＝F2－50N＝100N－50N＝50N，B物体浸没在水中时，以B物体和2个动滑轮为研究对象，其受力情况如图4，由力的平衡条件可得4F1＋F浮B＝GB＋2G动，则B在水中受到的浮力：F浮B＝GB＋2G动－4F1＝300N＋2×50N－4×50N＝200N；由F浮B＝ρ液gV可得，液体的密度：ρ液＝F浮BgV＝200N10N/kg×0.02m3＝1×103kg/m3。1．(2017，天水)如图甲所示，不吸水的长方体物块放在底部水平的容器中，物块的质量为0.2kg，物块的底面积为50cm2，物块与容器底部用一根质量、体积均忽略不计的细绳相连，当往容器中缓慢注水至如图乙所示位置，停止注水，此时，物块上表面距水面10cm，绳子竖直拉直，物块水平静止，绳子的拉力为2N。已知ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg。求：(导学号14184181)(1)物块的重力；(2)物块的密度；(3)注水过程中，绳子刚好竖直拉直时到图乙所示位置时，水对物块下表面压强的变化范围。解：(1)物块的重力：G＝mg＝0.2kg×10N/kg＝2N。(2)由图乙可知，长方体物块受到重力、绳子的拉力和浮力的作用，F浮＝G＋F拉＝2N＋2N＝4N，由F浮＝ρgV排得，物块排开水的体积：V排＝F浮ρ水g＝4N1.0×103kg/m3×10N/kg＝4×10－4m3，物块浸没，V＝V排＝4×10－4m3，ρ＝mV＝0.2kg4×10－4m3＝0.5×103kg/m3。(3)当绳子刚好竖直拉直时(此时绳子上无拉力)，物块处于漂浮状态，所以，此时物块受到的浮力F浮′＝G＝2N，下表面受到水的向上压力：F向上＝F′浮＝2N，物块的底面积为S＝50cm2＝5×10－3m2，则此时水对物块下表面压强：p＝F向上S＝2N5×10－3m2＝400Pa，由V＝Sh得，长方体物块的高度：h＝VS＝4×10－4m35×10－3m2＝0.08m，由图乙所示位置可知，物块下表面距水面的深度：h′＝h＋h上＝0.08m＋0.1m＝0.18m，则此时水对物块下表面的压强：p′＝ρ水gh′＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.18m＝1800Pa，综上所述，水对物块下表面压强的变化范围为400～1800Pa。2．(2017，重庆A改编)不吸水的长方体A固定在体积不计的轻杆下端，位于水平地面上的圆柱形容器内，杆上端固定不动，如图甲所示，现缓慢向容器内注入适量的水，水对容器的压强p与注水体积V的变化关系如图乙所示。(导学号14184182)(1)当p＝600Pa时，求容器中水的深度。(2)若ρA＝0.5g/cm3，当注水体积V＝880cm3时，求杆对A的作用力大小。解：(1)由p＝ρgh可得水的深度h＝pρg＝600Pa1×103kg/m3×10N/kg＝0.06m＝6cm。(2)由图乙可知，当注水体积为600cm3时，水开始接触物体A，900cm3时，A完全浸没，注水体积为水的压强是2100Pa，由p＝ρgh可得此时水的深度：h′＝p′ρg＝2100Pa1×103kg/m3×10N/kg＝0.21m；A的高：hA＝h′－h＝0.21m－0.06m＝0.15m；容器的底面积：S＝V1h＝600cm36cm＝100cm2；A浸没在水中水的横截面积，S′＝V′h′＝900cm3－600cm315cm＝20cm2；A的横截面积SA＝S－S′＝100cm2－20cm2＝80cm2；当注水体积V＝880cm3时，没有完全浸没A，由p＝ρgh可得此时水的深度：h″＝V－V1S′＝880cm3－600cm320cm2＝14cm，此时物体A受到的浮力：F浮＝ρ液gV排＝ρ液gS′h″＝1×103kg/m3×10N/kg×0.14×80×10－4m3＝11.2N；已知ρA＝0.5g/cm3，小于水的密度，同体积A的浮力大于重力，杆对A的作用力大小为F＝F浮－G＝F浮－ρAVAg＝11.2N－0.5×103kg/m3×10N/kg×15×80×10－6m3＝5.2N。3．(2017，重庆B)如图甲所示为中国首艘国产航母001A下水时的情景。某中学物理兴趣小组的同学在实验室模拟航母下水前的一个过程，他们将一个质量为2kg的航母模型置于水平地面上的一个薄壁柱形容器底部，该柱形容器质量为6kg，底面积为0.03m2，高为0.4m，如图乙所示。现在向容器中加水，当加水深度为0.1m时，模型刚好离开容器底部，如图丙所示，继续加水直到深度为0.38m，然后将一质量为0.9kg的舰载机模型轻放在航母模型上，静止后它们一起漂浮在水面。求：(导学号14184183)(1)图丙中水对容器底部的压强为多少帕？(2)图丙中航母模型浸入水中的体积为多少立方米？(3)放上舰载机后整个装置静止时，相对于水深为0.38m时，容器对水平地面的压强增加了多少帕？解：(1)由题意可知，图丙中水的深度h＝0.1m，则图丙中水对容器底部的压强：p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m＝1×103Pa。(2)航母模型的重力：G航＝m航g＝2kg×10N/kg＝20N；由题知，模型刚好离开容器底部，即航母模型漂浮，所以此时航母模型受到的浮力：F浮＝G航＝20N；由阿基米德原理可知，航母排开水的体积：V排＝F浮ρ水g＝20N1.0×103kg/m3×10N/kg＝2.0×10－3m3。(3)舰载机模型的重力：G舰载机＝m舰载机g＝0.9kg×10N/kg＝9N；放上舰载机后整个置静止时，增加的浮力：ΔF浮＝G舰载机＝9N，增加的排开水的体积：ΔV排＝ΔF浮ρ水g＝9N1×103kg/m3×10N/kg＝9×10－4m3，水面升高：Δh＝ΔV排S＝9×10－4m30.03m2＝0.03m，原来水深为0.38m，容器高度为0.4m，所以有水溢出，水平地面增加的压力：ΔF＝G舰载机－G溢＝9N－1×103kg/m3×0.03m2×(0.38m＋0.03m－0.4m)×10N/kg＝6N；则容器对水平地面的压强增加量：Δp＝ΔFS＝6N0.03m2＝200Pa。二、简单机械的综合计算杠杆、滑轮和斜面等三种简单机械是该类试题考查的对象，杠杆平衡条件、滑轮组省力规律是试题重要的考查内容，而将功、功率和机械效率的知识糅杂其中的试题，更是屡见不鲜。4．(2017，泰安)如图所示是工人利用滑轮组提升重为810N物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s，工人拉力F的功率为90W，物体上升10s，拉力F克服滑轮组的摩擦做的功是60J，不计绳重。求：(导学号14184184)(1)工人拉绳子的速度；(2)滑轮组的机械效率；(3)滑轮组中的动滑轮的重力。解：(1)由图可知，n＝3，绳端移动的速度：v绳＝nv物＝3×0.1m/s＝0.3m/s。(2)根据P＝Wt＝Fst＝Fv可得，工人的拉力：F＝Pv绳＝90W0.3m/s＝300N，滑轮组的机械效率：η＝W有用W总×100%＝GhFs×100%＝GnF×100%＝810N3×300N×100%＝90%；(3)重物上升的高度：h＝vt＝0.1m/s×10s＝1m，拉力做的有用功：W有用＝Gh＝810N×1m＝810J，拉力做的总功：W总＝Fs＝Fnh＝300N×3×1m＝900J，提升动滑轮做的额外功：W轮＝W总－W有用－Wf＝900J－810J－60J＝30J，由W轮＝G轮h可得，动滑轮的重：G轮＝W轮h＝30J1m＝30N。5．(8分)(2017，枣庄)如图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图，已知井深10m，物体重G＝4×103N，汽车重G车＝3×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力F＝2×103N，汽车受到的阻力为车重的0.05倍。请计算：(导学号14184185)(1)若汽车运动的速度为1.2m/s，则将物体由井底拉至井口，需要多长时间？(2)滑轮组的机械效率是多少？(保留一位小数)(3)汽车的牵引力是多大？(4)将物体由井底拉至井口，汽车的牵引力做的功是多少？解：(1)由图可知，滑轮组中由3段绳子承担重物，则物体上升的速度为：v物＝13v车＝13×1.2m/s＝0.4m/s；物体由井底拉至井口需要的时间：t＝sv物＝hv物＝10m0.4m/s＝25s。(2)滑轮组的机械效率为：η＝W有W总＝GhFs＝GhF×3h＝G3F＝4×103