中考力学压轴题常见类型唐跃月在中考试题中,力学压轴题是一道把关题,题目的知识面广、综合性强、灵活性大。
它不仅考查学生对概念、知识点的掌握,而且考查学生如何把相关知识联系起来,灵活地进行分析和解决问题的能力。
通过对近几年力学压轴题的探究,现将常见考试类型分类分析和归纳如下。
一、浮力、密度、压强的综合例1. 如图1所示,金属块挂在弹簧秤钩上,弹簧秤示数为54N;当金属块有2/5的体积浸入圆柱形容器的水中时,示数为46N。
已知圆柱形容器的底面积为200cm2(g取10N/kg)求:(1)金属块的密度;(2)若金属块全部浸入水中(水未溢出),与图示情况相比,容器底部受到水的压强增加了多少帕?图1解析:(1)金属块的质量:mGgNN k gk g===54154/.,金属块有2/5体积浸入水中所受浮力:FGGNNN浮=-=-='54468。
金属块的体积:VFg金浮水ρ=25=82510101033Nk g m N k g×××.//=-21033×m。
金属块的密度ρ×金金==-mVk gm5421033.=27133./×kgm。
(2)金属块浸没在水中,排开水的体积V V排物=,水面上升∆h,V hS物=∆。
所以水面升高高度:∆hVSmmm===--金底××21020010013342.,底部增加的压强:∆∆p g h =ρ水=1010100133.//.×××kg m N kg m =1000Pa 。
说明:此题可用“逆思顺解”的方法来解。
要求金属块的密度,就应先分别求出金属块的质量和体积,金属块的质量由m G g =来求,因V V 排金=25,只要求出V 排便可求得V 金,而V 排可根据V F g排浮水ρ=求出,而F F G G 浮浮可以根据=-'来求出。
用同样的方法来求∆p ,然后按上述解析的过程进行求解。
二、杠杆、压强、密度的综合例2. 长方形金属块M 静置于水平地面上时,给地面的压强6.4×104Pa ,轻质杠杆的支点为O ,AB :OB =8:5,在杠杆的A 端用轻绳将金属块吊起,若杠杆的B 端悬挂质量为2.88kg 物体时,杠杆此时在水平位置平衡,且金属块M 给地面压强为零,若金属块的高度h=0.8m ,求金属块的密度和体积。
(g=10N/kg )图2解析:由杠杆的平衡条件 F O A F O B A B··=得 M m O B O A k g k g===××2885348.., 当物体放在水平地面上时p M gS=得S M g p m ==4810641042..×× =-751042.×m, 金属块的体积V S h m m ==-75100842..×× =-61043×m , 金属块的密度为 ρ××===-M V k g mk g m 486108104333./。
说明:此题可用“把条件和要求的量有机地联系起来进行分析”的方法求解。
根据条件“轻质杠杆的支点…给地面压强为零”。
利用杠杆的平衡条件F O A F O B A B ··=求出金属块的质量M ,根据条件“长方形金属块M 静置于水平地面上时,给地面的压强64104.×P a”,结合求出的M 值,再由固体的压强公式p F S M g S==求出底面积S ,又结合条件“金属块的高度h m =08.”由VS h =求出金属块的体积。
再由密度公式ρ=MV求出金属块的密度。
三、机械效率、功、功率的综合例3. 如图3所示,用滑轮组拉着重为600N 的物体A 沿水平方向匀速运动,在40s 内物体A 移动了8m ,拉力F 做的功为128J ,求:(1)拉力F 的大小及拉力F 的功率;(2)若动滑轮重为12N ,且不计摩擦,试求该滑轮组的机械效率。
图3解析:(1)根据W =Fs ,F W s JmN===12801680。
根据P F v v msm s===,×284004./ 所以P N m s W==800432×./。
(2)方法一此滑轮组的额外功为克服滑轮重所做的功,即 W G hN m J 额动×===12896 根据W W W 总有额=+,则 WJ J J 有=-=1280961184, 所以η===W W J J 有总11841280925%.。
方法二:根据F nG f =+1()动, f F G N N N =-=-=228012148动× 所以η====W W f s W N m J 有总总×14881280925%.。
说明:解此类题关键把握好以下几点:(1)拉力移动的距离和物体移动的距离;(2)拉力移动的速度和物体移动的速度;(3)根据具体的滑轮装置会判断总功、有用功和额外功;(4)掌握好功率的两个计算公式:P W tP F v ==和;(5)会灵活的运用ηηη====+==+W W G h F s W W G h G h G h W W W W W 有总有总动有总有有额;;来计算。
四、机械效率、浮力、密度的综合例4. 用如图4所示的滑轮组匀速提起水中的重物,当重物浸没在水中时,拉力F 为11.6N ,滑轮组的机械效率为75%,当重物离开水面时,拉力为14.5N (整个装置的摩擦和绳重不计),求重物的密度。
图4解析:重物浸入水中时, η==-=-=W W G F h F h G F 有总浮浮··×().2116275%可得:G F N -=浮174. (1) 由F G G F G N =+-=1258[()].动浮动可得,重物离开水面后: F G G G N '[].=+=12232动得 (2) 由(1)、(2)得ρρ×水==4401033./k g m 。
说明:解此类题可采用分割法:即把图分割为水面上、水面下和物体离开水面后这三部分进行分析,当重物在水中时,在水面上部分:设作用在动滑轮下端的这个力为F 0,根据题设可利用滑轮组的机械效率η==W W F h F h 有总·02=75%求出F 0。
由F G F =+120()动又求出G 动;在水面下部分:根据重物在水中受力情况分析得:F G g V G 0=-=-ρ水排ρρ水G,当重物离开水后有:F G G '()=+12动综合上述式子便可求出重物的密度。
这种方法很快很准。
五、图象与力学知识的综合例5. 两只完全相同的柱形烧杯,分别盛满水和某种液体,现有一弹簧测力计挂着一实心圆柱体,分别将渐浸入水或者某种液体中。
图5是弹簧测力计吊着圆柱体浸入水或者某种液体中的情况。
甲图所示弹簧测力计的示数随柱体渐浸入水中的情况,乙图所示弹簧测力计的示数随柱体渐浸入某种液体中的情况。
试根据图所给条件求出:(1)圆柱体的底面积为多少?(2)圆柱体的密度为多少?(3)未放入圆柱体前,液体对烧杯底产生的压强为多少?甲 乙图5解析:根据图5中的甲、乙可知G 柱=2N ,圆柱体浸没水中静止或匀速下降(未沉底),有:F G F N N N 浮=-=-=21406.., 圆柱体体积为V V F g ==排浮水ρ==-06110106010353./.N N k gm ×××。
由图甲可知h c m m 柱×==-2424102..,由圆柱体底面积 S V h m mm ===---60102410251053232...×××。
(2)圆柱体的质量m G g NN k gk g===21002/.,则圆柱体密度 ρ×==-m V k gm02601053.. =331033./×k g m(3)由图甲可知h c m m 水×==-6060102.. 由乙图,当h c m =20.时,F =0N ,则有F G '浮=,即ρ液g S h G =,所以 gShG=液ρ ==--21025102010401033233NN k g m m k g m/.../×××××因为水、液体均是满杯,所以h h c m m 水液×===-6060102..,则未放入圆柱体前,液体对杯底的压强 P m kg N m kg gh p 3233104.2100.6/10/100.4×××××ρ液液===-。
说明:此题是把图象和力学知识相结合的好题,它较好地考查了学生综合分析的能力。
解题的关键在于:首先结合题意理解图象的涵义,其次根据图象反映出的物理事实和过程,运用相关的物理规律,建立各物理量之间的关系的表达式,最后充分利用已知量、过程量等相关信息来进行求解。
六、力学知识在生活中的运用例6. 如图6所示,是高压锅的示意图:锅盖上有一个空心柱为排气孔,空心柱上戴着一个帽子为限压阀,当高压锅内气体的压强超过安全值时,锅内的气体就会冲开限压阀,气体跑出部分,使锅内气体的压强减少,现有一个直径24cm ,空心柱小孔的横截面积为10mm 2,限压阀的质量为100g 的高压锅,要用它来煮饭,若当时的大气压为1.0×105Pa 。
问:(1)此高压锅内气体能达到的最大压强为多少?(2)经商品质量检测,此高压锅内气体的最大压强不能超过18105.×P a 。
要使高压锅能继续安全使用,原来的限压阀还能使用吗?若不能,应该再配备一个质量为多大的限压阀?(g=10N/kg )图6解析:(1)设外界的大气压为p 0,限压阀产生的压强p m ,锅内气体的压强达到最大值时: p p p m 内=+0 而p F S m g S m m m m==//,则 p Pa kg N kgm 内×××=+-101001101010552../.=2105×Pa(2)由于p Pa Pa 内××=>210181055.,要使此高压锅继续使用,必须减小p 内,由p p p p mg S m m 内=+=+00/可知,要减小限压阀的质量,则原来的限压阀不能使用。
由p p m g S m ''/内=+0得 m p p S g m '(')/=-内0=--(..)./181010101010105552××××Pa Pa m N kg=008.kg 。