物理中考模拟测试卷培优测试卷含答案一、中考物理力学问题易错压轴题提优（难）1．一质量为200g的柱形容器由A、B两部分组成，底部通过阀门相连通，且两部分底面积之比S A:S B=1:2，在A中有一底面积为100cm2，高为20cm，密度为0.4×103kg/m3圆柱体M，M底部中心位置通过一条长度为10cm的细绳与A的底部紧密相连，最初阀门紧闭，容器两部分均装有一定量的水，如图，此时M对容器底部的压强为200Pa，A中水的质量为0.6kg，容器对水平桌面的压强为2500Pa（g取10N/kg）．求：(1)最初M对容器底的压力；(2)打开阀门，当B中水对容器底部的压强减小300Pa时，物体M克服重力做功多少J？(3)打开阀门后，当A、B中水静止不流动时，细线对M的拉力为多大？【答案】(1)2N；(2)0.4J；(3)8N．【解析】【分析】(1)根据固体压强公式FpS=的变形公式求解；(2)通过对最初状态的圆柱体M受力分析，求解出其受到的浮力，应用阿基米德原理解出此时水的深度，接着运用密度及体积公式求出容器A、B的底面积；然后将B中减少的水转换到A中，求出此时A中水的体积（此处判断细绳是否处于绷直状态），根据M的漂浮状态求出其液面以下的高度，将圆柱体M等效成等质量的水，进而求出A中所有水（包含等效水）的深度，则可求出圆柱体M上升的高度，根据W Gh=最终求出克服重力做的功；(3)根据FpS=先求解容器、圆柱体M以及水的总重，进而求出所有水的质量、体积；将水分成圆柱体M底面以下部分和以上部分，根据几何关系解出此时圆柱体M液面以下的高度，应用阿基米德原理求出此时M的浮力，通过对圆柱体M受力分析最后求出细线对M的拉力．【详解】(1)根据固体压强公式FpS=可得，最初M对容器底的压力：-421200Pa 10010m 2N F pS ==⨯⨯=压；(2)圆柱体M 的质量：334221111110.410kg/m 10010m 2010m 0.8kg m V S h ρρ--===⨯⨯⨯⨯⨯=，最初M 受到的浮力：111=0.8kg 10N/kg 2N 6N F G F m g F =--=⨯-=浮压支，根据F gV ρ=浮液排可知，最初M 排开水的体积：433336N 610m 600cm 1.010kg/m 10N/kgF V g ρ-===⨯=⨯⨯浮1排1水 则最初A 容器中水的深度为：3A 21600cm 6cm 100cm V h S ===排1水， 最初A 容器中水的体积为： 433A A 330.6kg 610m 600cm 1.010kg/m m V ρ-===⨯=⨯水水水， 则A 容器的底面积为：322A A 1A 600cm 100cm 200cm 6cmV S S h =+=+=水水， B 容器的底面积为： 22B A 22200cm 400cm S S ==⨯=，当B 中水对容器底部的压强减小300Pa 时，根据p gh ρ=可知，B 中水的减少量为：-42B 300Pa 40010m 12N G F pS ∆=∆=∆=⨯⨯=水，此时A 中水的总质量为：AA 12N 0.6kg 1.8kg 10N/kgG m m g ∆'=+=+=水水水， 则A 中水的总体积为： -333A A 331.8kg 1.810m 1800cm 1.010kg/m m V ρ''===⨯=⨯水水水， 假设细绳处于绷直状态，则至少需要水的体积为：23A A200cm 10cm 2000cm V S h V '==⨯=>绳水水， 所以细绳未达到绷直状态，此时M 处于漂浮状态，其重力与浮力平衡，则有112=0.8kg 10N/kg 8N F G m g ==⨯=浮，根据F gV ρ=浮液排可知排开水的体积为：433338N 810m 800cm 1.010kg/m 10N/kgF V g ρ-===⨯=⨯⨯浮2排2水， 则此时M 浸入液面以下的高度为：3221800cm 8cm 100cmV h S ===排2浸， 则此时A 中水的深度为： 33A 2A 22A1800cm +800cm 13cm 200cm V V h S '+===水排水， 所以M 上升的高度为： 2A 213cm 8cm=5cm h h h ∆=-=-浸水，物体M 克服重力做功为：21110.8kg 10N/kg 510m 0.4J W G h m g h -=∆=∆=⨯⨯⨯=；(3)根据F p S=可知，容器、圆柱体M 以及水的总重为： ()()-42A B 2500Pa 20040010m 150N G F p S S ==+=⨯+⨯=总总压总，则容器中所有水的质量为：1150N 0.8kg 0.2kg 14kg 10N/kgG m m m g =--=--=总水容器， 水的总体积为： 333314kg 0.014m 14000cm 1.010kg/mm V ρ====⨯水水水， 细绳处于拉伸状态时，圆柱体M 底面以下部分的水的体积为：()()223A B 200cm 400cm 10cm 6000cm V S S l =+=+⨯=水下绳，则上部剩余水的体积为：33314000cm 6000cm 8000cm V V V =-=-=水上水水下，此时圆柱体M 浸入水中的高度为：3222A B 18000cm 16cm 0.16m 200cm 400cm 100cmV h S S S ====+-+-水上浸， 圆柱体M 受到的浮力为： 33-421 1.010kg/m 10N/kg 10010m 0.16m 16N F gV gS h ρρ===⨯⨯⨯⨯⨯=浸浮水水排， 对圆柱体M 进行受力分析可知，细线对M 的拉力为：116N 8N 8N F F G =-=-=拉浮．答：(1)最初M 对容器底的压力为2N ；(2)打开阀门，当B 中水对容器底部的压强减小300Pa 时，物体M 克服重力做功0.4J ；(3)打开阀门后，当A 、B 中水静止不流动时，细线对M 的拉力为8N ．【点睛】本题具有很强的综合性，难度也很大，考查知识涉及到密度公式、重力公式、浮力公式、体积公式、压强公式、功的公式、阿基米德原理以及物体的沉浮应用，其中穿插着数学里的体积相关求解思想，要求学生熟练掌握以上所有知识点外，还要有较高的空间想象能力和立体几何计算能力．2．“海翼”是由中国科学院沈阳自动化研究所完全自主研发、拥有自主知识产权的水下滑翔机。

水下滑翔机是一种新型的水下机器人。

“海翼”的外形设计成流线型，使用碳纤维材料做成。

由于配备有油囊装置，需要上浮时，油囊会鼓起来，其利用净浮力和姿态角调整获得推进力，能源消耗极小，只在调整净浮力和姿态角时消耗少量能源，并且具有效率高、续航力大（可达上千公里）的特点。

虽然水下滑翔机的航行速度较慢，但其制造成本和维护费用低、可重复使用、并可大量投放等特点，满足了长时间、大范围海洋探索的需要。

水下滑翔机可以搭载各种传感器，可以大范围地观测和获取海水的温度、盐度、浊度、叶绿素、含氧量及洋流变化等信息，对开发海洋资源、预防灾害等都有重要作用。

2017年12月31日，由中国科学院院士和中国工程院院士投票评选的2017年中国十大科技进展新闻在京揭晓，“国产水下滑翔机下潜6329米刷新世界纪录”成功入选。

2018年7月28日，“海翼”号水下滑翔机首次应用于中国北极科考。

2019年5月16日，在第三届世界智能大会展示“海翼”号水下滑翔机。

(1)如图“海翼”的外形设计成流线型，是为了______（选填“增大”或“减小”）阻力；(2)在其外表穿上碳纤维材料特制的“衣服”可以减小重力，这是因为碳纤维材料密度比较______（选填“大”或“小”）；(3) “海翼”配备油囊装置，需要上浮时，油囊会鼓起来，从而使得排开水的体积______（选填“增大”“减小”或“不变”），受到的浮力______（选填“大于”“小于”或“等于”）重力；(4) “海翼”号实现浮沉的原理与传统潜水艇浮沉的原理______。

（选填“相同”或“不同”）【答案】减小小增大大于不同【解析】【分析】(1)流线型是前圆后尖，表面光滑，略象水滴的形状。

具有这种形状的物体在流体中运动时所受到的阻力最小，所以汽车、火车、飞机机身、潜水艇等外形常做成流线型。

(2)在体积相同时，密度越小的材料，其质量越小；(3)物体的浮沉条件，浮力大于重力，物体上浮；(4)潜水艇的原理是靠改变自身的重力来实现浮沉。

【详解】(1)[1]水下滑翔机“海翼”的外形是仿照鸟类的体型设计建造的，一般设计成流线型，这属于仿生技术，流线型能减小运动时的阻力。

(2)[2]用碳纤维材料制成的“衣服”以减小重力，这是利用了碳纤维材料密度小的特点，在体积相同时，密度越小，其质量越轻，则其重力越小。

(3)[3][4]“海翼”配备油囊装置，需要上浮时，油囊会鼓起来，由F浮=ρgV排可知，浮力增大，使浮力大于重力，物体上浮。

(4)[5]潜水艇靠改变自身的重力来实现浮沉的，故“海翼”号实现浮沉的原理与传统潜水艇浮沉的原理不同。

3．阅读短文，回答问题。

中国移动将5G智能机器人如图甲所示，运用到校园环境监测中，进行红外智能测温以及校园消毒。

智能机器人配备了5台高清摄像头和红外热成像测温仪，能够在5m范围内同时扫描多达10人的体温，如果检测到体温异常或者未带口罩，机器人会向相关人员自动发送警报。

机器人当剩余电量减为电池容量的20%时，会主动寻找充电器充电。

下表为某智能机器人的部分参数。

额定工作电压18V额定行进功率200W电池容量30Ah额定喷洒功率100W水箱容积20L行进速度0.3~0.6m/s额定雾化量15L/h净重102kg机器人上还安装了超声波雾化器自动喷枪，工作时，雾化片产生每秒170万次的高频率振动，将消毒液雾化成大量1um~5um的超微粒子，再吹散到空气中进行消杀病毒。

其中额定雾化量是指雾化器正常工作1h雾化液体的体积。

(1)机器人在水平路上一边向前匀速直线运动一边喷雾状消毒液时，机器人的机械能__（变大/变小/不变）。

喷洒消毒剂后，离得远的地方也能闻到刺鼻的气味，这是__现象。

(2)下列说法正确的是__。

A ．高清摄像头是通过凸透镜成正立缩小的实像B ．红外测温仪工作时发出红外线射向人体再反射回测温仪内进行测温C ．机器人安装宽履带代替车轮，既为了增大摩擦，又为了减小压强D ．通过遥控器发出超声波来远程控制机器人的前进和后退(3)若机器人的履带与地面的接触面面积是300cm 2，在装满密度为330.910kg/m ⨯的消毒液时，对水平地面的压强为__Pa ，以额定雾化量工作时，喷完一箱消毒液最多需要__min 。