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

=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

=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

=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：

43333

6N 610m 600cm 1.010kg/m 10N/kg

F V g ρ-===?=??浮1排1水则最初A 容器中水的深度为：

3A 2

1600cm 6cm 100cm V h S ===排1水

，最初A 容器中水的体积为：

433

A A 33

0.6kg 610m 600cm 1.010kg/m m V ρ-=

=?=?水

水水

，

则A 容器的底面积为：

22A A 1A 600cm 100cm 200cm 6cm

V 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：

A 12N

0.6kg 1.8kg 10N/kg

G m m g

?'=+=+

=水水水，

则A 中水的总体积为：

-333

1.8kg 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 A

200cm 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：

43333

810m 800cm 1.010kg/m 10N/kg

F V g ρ-===?=??浮2排2

水，则此时M 浸入液面以下的高度为：

1800cm 8cm 100cm

V h S ===排2

浸，则此时A 中水的深度为：

33A

2A 22

1800cm +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/kg

G m m m g =

--=--=总水容器，水的总体积为：

3333

14kg

0.014m 14000cm 1.010kg/m

m 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：

222

A B 18000cm 16cm 0.16m 200cm 400cm 100cm

V 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 。 (4)该机器人仅执行消杀任务，以正常工作状态行进，充满电后最多可连续工作__min ．假设返回充电过程中受到的阻力为360N ，剩余电池容量支持正常工作所能做的电功的20%用于克服阻力做功，机器人为确保能顺利返回充电，需要充电时离充电座最远为__m 。 (5)小明设计了如图乙的模拟智能测温报警电路：电源电压调为18V ，报警器（电阻不计）通过的电流超过10mA 时就会报警，电阻箱最大阻值为999Ω，热敏电阻T R 其阻值随温度

T 的变化关系如图丙所示。

①要求：当所测温度达到成超过37C ?时，系统报警，按照下列步骤试电路：

a ．电路接通前，应先将滑动变阻器滑片置于

b 端，再将电阻箱调到__Ω；

b ．将开关S 向

c 端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至__；

c ．保持滑动变阻器滑片位置不变，将开关S 向另一端闭合，报警系统即可正常使用。

②用①中已调试好的报警电路进行测温，测得某学生的体温为36.5C ?，此时该电路中的电流是__mA （保留一位小数）。

【答案】变小扩散 C 4410? 80 86.4 216 500 报警器报警 9.7 【解析】【分析】【详解】

(1)[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，机器人的质量减小，速度不变，高度不变，动能减小，重力势能减小，机械能变小。

[2]喷洒消毒剂后，离得远的地方也能闻到刺鼻的气味，这是一种扩散现象，扩散现象说明了消毒剂分子在不停地做无规则运动。

(2)[3]A 、摄像头与照相机的原理相同，成倒立、缩小的实像，故A 错误；

B 、红外线测温仪工作时，把物体发射的红外线具有的辐射能转变成电信号，再经过电路

运算处理后，换算转变为被测目标的线性的温度信号值，最后显示输出被测物体的温度，故B 错误；

C 、机器人安装宽履带代替车轮是为了在压力一定时增大受力面积来减小压强，同时增加了接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故C 正确；

D 、通过遥控器发出红外线来远程控制机器人的前进和后退，故D 错误。故选C 。

(3)[4]根据m

ρ=知，消毒液的质量

33330.910/m 2010m 18kg m V kg ρ-==???=液液

机器人对水平地面的压力

()()1810210N /1200N F G m m g kg kg kg ==+=+?=液机器人

机器人对水平地面的压强

4421200N 4?10Pa 30010m

F p S -=

==? [5]喷完一箱消毒液的时间

20L 44h 60min 80min 15L /h 33

V t v =

===?= (4)[6]该机器人仅执行消杀任务，以正常工作状态行进，其总功率为

200W 100W 300W P P P =+=+=行进喷洒

机器人正常工作时的电流

300W 50

A 18V 3

P I U =

== 充满电后的电池容量130Q Ah =，下一次自动充电前的电池容量

2120%306Q Q Ah Ah η==?=

消耗的电池容量

1230624Q Q Q Ah Ah Ah =-=-=

由Q

I t

得，连续正常工作的最长时间 24 1.44h 86.4min 50A 3

Q Ah t I =

=== [7]剩余20%电池储存的电能

18V 6A 3600s 388800J W UIt ==??=

克服摩擦力做到功

20%20%388800J 77760J W W ==?=返剩

因为W Fs fs ==，所以为确保机器人能顺利返回充电，需要充电时离充电座最远距离

77760J

216m 360N

W s f =

==返 (5)①[8]由图丙知，热敏电阻T R 的阻值与温度T 是一次函数关系，设关系式为

T R kT b =+

将(

)35C,700Ω?

和(

)

38C,400Ω?

代入上式得，

700Ω35C k b ?=+--------① 400Ω38C k b ?=+-------②

综合分析①②得

100Ω/C k ?=-，4200b =Ω

所以关系式为

100Ω

/C 4200ΩT R T ?=-+

当温度为37C ?时

100Ω/C 37C 4200Ω500ΩT R ??=-?+=

[9]所以为使报警电路可正常使用，应先让电阻箱调到热敏电阻达到设定温度时的电阻值

500Ω，再将开关向2端闭合（电阻箱与滑动变阻器串联），调节滑动变阻器的滑片，使电路中的电流为报警电流0.01A ，报警器报警。 [10]此时电路的总电阻

18V 1800Ω0.01A

U R I ===

滑动变阻器的电阻

1800Ω500Ω1300ΩT R R R =-=-=滑

②当温度为36.5C ?时，热敏电阻的阻值

100/C 36.5C 4200550T R ??'=-Ω?+Ω=Ω

此时电路的电流

18V

?0.0097A=9.7mA 550Ω+1300Ω

T U I R R '=

='+滑

4．阅读短文，回答问题：核潜艇

庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动在青岛附近海域举行，图甲中为093改进型攻击核潜艇公开亮相并进行了战略巡航。我国某核潜艇H 最大潜深350m ，完全下潜到海面下后的排水量为8.24×103t ．潜艇内部有水舱，通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜艇的自重，从而控制其下沉或上浮．已知海水密度ρ海为1.03×103kg/m 3，江水密度ρ江为1.0×103kg/m 3，取g ＝10N/kg ，不考虑潜艇的体积变化。

(1)下列关于核潜艇的说法中，正确的是（） A ．核潜艇的外壳用硬度小的特种钢材制成的 B ．核潜艇是通过改变自身体积达到浮沉的 C ．核潜艇悬浮和漂浮时所受的浮力相等

D ．核潜艇由东海海面下潜行进入长江后所受的浮力变小

(2)核潜艇在海面下水平匀速巡航时，突然进入密度跃层（海水密度突然变小）时，核潜艇将会________，将给核潜艇带来安全隐患．为确保核潜艇安全，应立即采取的措施是

___________________（选填“向水舱中充水”或“从水舱中向外排水”）。 (3)该核潜艇H 悬浮在海面下时，螺旋桨将海水推向后方获得向前的推力，说明

_________________；核潜艇H 所受的海水阻力与航速的关系如图乙，当核潜艇H 航速为8m/s 时，核潜艇H 所受的海水阻力为_________N 。

(4)该核潜艇H 浮出海面处于漂浮时，露出海面的体积为1.0×103m 3，此时核潜艇H 的总重量是多少?（请写出计算过程）

(5)该核潜艇H 在深海某区域内以某一速度匀速下降，在到达一定深度后从水舱中向外排出6t 的海水，经过一段时间，核潜艇H 以相同的速度匀速上升。若该区域内海水的密度保持不变，核潜艇H 所受阻力仅与速度有关。则核潜艇H 在匀速下降时所受阻力的大小为_________N 。

【答案】(1)D ；(2)下沉；从水舱中向外排水；(3)力的作用是相互的；1.92×106；(4)7.21×107N ；(5)3×104N 【解析】【分析】【详解】

(1)[1]A ．由于核潜艇要下潜到水中，会受到水的压力，这压力较大，不能用硬度小的钢材制成，A 错误；

B ．核潜艇自身体积不能改变，它是通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜艇的自重，从而控制其下沉或上浮，B 错误；

C ．核潜艇悬浮和漂浮时排开液体的体积不同，根据阿基米德原理F gV ρ=浮液排，那么所受的浮力也不相等，C 错误；

D ．核潜艇由东海海面下潜行进入长江后，液体的密度变小，根据阿基米德原理

F gV ρ=浮液排，排开液体的体积不变，所受的浮力变小，D 正确。

故选D 。

(2)[2]核潜艇在海面下水平匀速巡航时，突然进入密度跃层，海水密度突然变小，根据阿基米德原理F gV ρ=浮液排，排开海水的体积不变，那么所受的浮力变小，在重力作用下，核潜艇将会下沉。

[3]为确保核潜艇安全，应立即采取的措施是从水舱中向外排水，这样核潜艇的重力变小，不会下沉。

(3)[4]螺旋桨将海水推向后方获得向前的推力，螺旋桨对海水向后的力，而海水对螺旋桨向前的力，这说明力的作用是相互的。

[5]从图乙可以看到，所受的海水阻力与航速的关系可设为

2f kv =

由图乙中的数据可得到k 的大小是4310?，那么当核潜艇H 航速为8m/s 时，核潜艇H 所受的海水阻力是

()22

N s 3108m/s 1.9210N m

f kv ?==??=? 核潜艇H 所受的海水阻力是61.9210N ?。

(4)由于完全下潜到海面下后的排水量为38.2410t ?，那么排开这些海水的体积是

633338.2410kg 810m 1.0310kg/m

m V ρ?=

==??海

海海

核潜艇的体积是

33810m V V ==?海核

由于露出海面的体积为331.010m ?，那么核潜艇排开海水的体积是

333333-8.010m -1.010m 7.010m V V V ==??=?排核

这时核潜艇受到的浮力是

333371.0310kg/m 10N/kg 7.010m 7.2110N F gV ρ==????=?浮海排

处于漂浮时，受到的重力大小等于浮力，即

77.2110N G F ==?重浮

此时核潜艇H 的总重量是77.2110N ?。

(5)[6]设核潜艇H 在匀速下降时所受阻力的大小为f ，由题意可知匀速下降时

G f F =+浮

以相同的速度匀速上升时

3-610kg 10N/kg G f F ??+=浮

由上面两式解得4

310N f =?，核潜艇H 在匀速下降时所受阻力的大小为4310N ?。

5．港珠澳大桥是世界上最长的跨海大桥，总长约55公里。图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图，使用电动机和滑轮组（图中未画出）将实心长方体A 从江底竖直方向匀速吊起，图乙是钢缆绳对A 的拉力F 1随时间t 变化的图像。A 完全离开水面后，电动机对绳的拉力F 大小为6.25×103N ，滑轮组的机械效率为80%，已知上升的速度始终为0.1m/s 。（不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重，不考虑风浪、水流等因素的影响，g =10N/kg ），求：

(1)长方体A 的重力是_______N ；未露出水面时受到的浮力是_______N 。

(2)长方体A 的密度是多少？在如图虚线框中的滑轮组通过动滑轮吊起物体，动滑轮上的绳子段数是多少？______

(3)把长方体A 放在岸边的水平地面上，它对地面的压强是多少？______ (4)长方体A 完全离开水面后，在上升过程电动机对绳的拉力F 的功率。______

【答案】2×104 104 2×103kg/m 3，4 股 4×104Pa 2.5×103W 【解析】【分析】【详解】

(1)[1]由图象乙可知，长方体A 完全露出水面时受到钢缆绳的拉力4

1N =210F ?，因为长方

体A 做匀速直线运动，所以长方体A 处于平衡状态，受平衡力，长方体A 受到的重力A G 与受到的拉力1F 是一对平衡力，根据平衡力条件，则

4A 1210N G F ==?

[2]由图象乙可知，长方体A 浸没在水中时，受到钢缆绳的拉力4

11=110N F ?，因为长方体

A 做匀速直线运动，所以长方体A 处于平衡状态，受平衡力，长方体A 受到的重力A G 与受到的拉力11F 和浮力F 浮三个力平衡，根据平衡力条件，则

444A 11-=210N-110N=110N F G F =???浮

(2)[3]长方体A 浸没时，可求长方体A 的体积A V ，根据阿基米德原理，则

43A 33

110N

=1m 1.010kg/m 10N/kg

F V V g ρ?===??浮排水长方体A 的质量，由

G mg =得

43A A 210N =210kg 10N/kg

G m g ?==?

则长方体A 的密度

333

A A 3

A 210kg =210kg/m 1m

m V ρ?==? 设绳子股数为n ，A 完全离开水面后，滑轮组的机械效率为80%，则

W Gs G W F s nF η=

==有用物物

总电绳电

则

43210N 48 6.2510N

0%G n F η?===??物电 (3)[4]由图象乙可知，长方体A 上表面刚好到达水面处至下表面刚好离开水面所用时间是20s ，上升的速度始终为0.1m/s ，则长方体A 的长度

A A A 0.1m/s 20s=2m h v t ==?

则长方体A 的横截面积

2A A A 1m =0.5m 2m

V S h ==

则长方体A 对水平地面的压强

A A

210N

=410Pa

0.5m

F G

S S

===?

(4)[5]绳子自由端移动的速度

40.1m/s=0.4m/s

v nv

==?

自物

长方体A完全离开水面后，绳子自由端拉力的功率

=0.4m

6.2510N 2.5W

/s×10

F s

P F v

t t

===?

电自

总

电自

6．珠海有“发明大王”之称的宋有洲通过上千次实验之后，于2008年底研制出的“空中绿化存车亭”获得国内和国际专利。此亭集绿化、停车、防盗、户外广告于一体，存车时只需40秒就可以把车子“锁上天”。下图是“空中绿化存车亭”的工作原理图，其中A 为存车架，O为杆OB的转动轴，杆的B端固定悬挂泊车装置，BC为牵引OB杆转动的钢丝绳，M为牵引钢丝绳的电动机。存车时，汽车开到存车架上，电动机通过钢丝绳BC将杆OB拉到一定高度固定；取车时，将OB杆放下使存车架落回地面，现场还配有电动车充电柱。请根据以上信息回答下列问题（忽略OB的重和机械各部分的摩擦力）：

(1)图中使用了_________滑轮；它是______（选填“省力”、“费力”、“既不省力也不费力”）的机械；

(2)在图中画出杠杆OB的动力臂____。若汽车的质量为0.9t，存车架框的质量为100kg，杆OB的长度为5m；求出此时绳CB的拉力_____；

(3)专家建议遮阳蓬上加装太阳能光电板，给蓄电池充电，再由蓄电池给电动机供电，蓄电池给电动机供电效率为80%，电动机再把电能转化为机械能的效率为60％，每次存车，车被提升的高度为2.4m，每提升一辆车总共需要消耗的电能多少______J？

(4)每个充电桩对新能源小汽车的充电功率为 8000W，充电1 h可使总质量为1t、额定输出功率为12kW的新能源小汽车匀速直线行驶36km。设汽车行驶过程中受到的阻力是车重的0.06倍，g取10N/ kg。该小汽车以额定输出功率，在平直公路上匀速行驶时速度为多少m/s_____？此电动汽车的电机效率是多少______？

【答案】定既不省力也不费力

8000N 5×104J 20m/s 75%

【解析】【分析】【详解】

(1)[1]如左图中的滑轮轮轴都是固定的，轴不随物体运动，所以都是定滑轮。 [2]根据定滑轮的特点，使用定滑轮既不省力也不费力，但可以改变力的方向。

(2)[3]

[4]由题意，汽车受到的重力

30.910kg 10N/kg=9000N G m g ==??车车

存车框架受到的重力

100kg 10N/kg=1000N G m g ==?架架

汽车和存车框架的总重

49000N+1000N=10N G G G =+=总车架

杠杆OB 的动力臂为杆OB 长，即

5m l =动

由图可知阻力臂长4m ，即

4m l =阻

若杠杆此时平衡，可求此时绳CB 的拉力CB F ，根据杠杆平衡条件

CB F l G l ?=?阻动总

则

44m 10N=8000N 5m

CB l F G l =

?=?阻总动 (3)[5]蓄电池给电动机供电效率为180%η=，电动机把电能转化为机械能的效率为

260η=％；

每提升一辆车需要做的有用功

4410N 2.4m=2.410J W G h ==??有总

每提升一辆车电动机消耗的电能，由机械效率W W η=

有

电动机

可得 442 2.410J

=410J 60%W W η?==?有电动机

每提升一辆车总共需要消耗的电能

441

410J

=510J 80%

W W η?=

=?电动机

总 (4)[6]因小汽车匀速直线行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，小车的牵引力

40.060.06110N=600N F f G ===??新车

由

W Fs P Fv t t

== 可得，该小汽车以额定输出功率在平直公路上匀速行驶时速度

31210W

=20m/s 600N

P v F ?==输出

[7]汽车牵引力做的功

37600N 3610m=2.1610J W Fs ==???

由W

P t

可得，消耗的电能 7

8000W 3600s=2.8810J W P t ==??电充电

该小汽车将电能转化为机械能的效率

772.1610J 100%100%=75%2.8810J

W W η?=?=??电

7．将一正方体物（边长为10cm ）块放入圆柱形容器底部，如图甲所示，逐渐向容器内倒入水（水未溢出），测量容器内水的深度h ，分别计算出该物块对应受到的浮力F 浮，并绘制了如图乙（实线）所示的图像；又更换一种液体重复。上述实验绘制了如图乙（虚线）所示的图像（g =10N/kg ，ρ水=1×103kg/m 3）：

(1)在水中，h =1lcm 时，物块处于_______状态（选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”），物块重为________N ；

(2)未倒水前物块对容器底部的压强为______Pa ，物块的密度为________kg/m 3； (3)在另外一种液体中时，h =11cm 时物块处于______状态（选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”），液体的密度为_______kg/m 3。【答案】漂浮 9 900 0.9×103 沉底 0.6×103 【解析】【分析】【详解】

(1)[1]由图乙可知，水的深度从9cm 10cm h =<以后物块受到的浮力9N 不再发生变化，所以可以判断，在水中，h =1lcm 时，物块处于漂浮状态。 (2)[2]物块漂浮时，受到的浮力和重力相等，所以物块重为9N 。 (3)[3]正方体物块的底面积

222210cm)100cm 0.01m S L ====(

则未倒水前物块对容器底部的压强为

29N 900Pa 0.01m

S p F =

== (4)[4]物体的体积是

33(10cm)0.001m V ==

物体的密度

9N 0.910kg/m 10N/kg 0.001m m V G V g ρ=

===?? (5)[5]由图乙可知，当h =10cm 以后物体在液体中受到的浮力6N F =浮液不变，因浮力小于物块的重力，所以物块处于沉底状态。

(6)[6]因物块完全浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，故当h =11cm 时，由

F gV ρ=浮液排得，液体的密度为

36N 0.610kg/m 0.001m 10N /kg

F F V g Vg ρ=

==??=浮液浮液液排

8．随着生活水平的提高，扫地机器人逐步进入普通家庭。扫地机器人具有主动躲避障碍物、自动吸尘、自动返回充电座充电等诸多智能功能。消耗的电能中有40%用于克服摩擦

力做功。如图是某款扫地机器人及铭牌上的部分参数，请回答下列有关问题：项目指标参数工作电压 12V 净重 4kg 最大集尘量 1kg 功率 30W 电池容量

2000mAh

(1)扫地机器人内部的核心部件电动机的工作原理是__________；其吸尘的工作原理是通过电动机转动使内部压强_________（选填“变大”、“不变”或“变小”），从而使杂物进入吸尘器；

(2)扫地机器人正常工作时的电流是_________A ；电池容量“2000mAh ”是指当工作电流为2000mA ，能持续供电1小时，若充满电后，可供机器人持续正常工作_________h ； (3)已知集尘盒空置时机器人运动过程中受到的摩擦阻力为16N ，查阅资料显示摩擦力与压力成正比，则达到最大集尘量时机器人运动的速度为_________m/s ；

(4)机械人的供电系统设有自动充电功能，当检测到电池容量低至10%时会自动返回充电，为确保机器人能顺利返回充电，需要充电时离充电座最远为_________m 。【答案】通电线圈在磁场中受力转动（或磁场对电流的作用）变小 2.5 0.8 0.6 172.8 【解析】【分析】【详解】

(1)[1]扫地机器人内部的核心部件电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动（或磁场对电流的作用）。

[2]机器人吸尘的工作原理是通过电机转动使内部压强变小，同时使外部空气和灰尘不断地补充进风机，吸尘器就能“吸尘”了，其原理利用了流体流速大的地方压强小。 (2)[3][4]扫地机器人正常工作时的电流是

30W =2.5A 12V

P I U =

= 电池的容量为

12V 2A 3600s 86400J W UIt ==??=

由W

P t

得 86400J 2880s=0.8h 30W

W t P =

== 充满电后，可供机器人持续正常工作0.8h 。

(3)[5]吸尘器对地面的压力等于其重力，摩擦力与压力成正比

111

222

f G m f G m == 达到最大集尘量时的摩擦力f 2为

216N 4kg =4kg+1kg

f 解得f 2=20N ，消耗的电能中有40%用于克服摩擦力做功，所以

240%P Fv f v ==

机器人运动的速度

20.40.430W =0.6m/s 20N

P v f ?=

= 达到最大集尘量时机器人运动的速度为0.6m/s 。

(4)[6]机器人吸尘器达到最大吸尘量时，克服摩擦力做到功为

86400J 10%40%3456J W W η'==??=

根据

2W Fs f s ==

得

23456J

=172.8m 20N

W s f ==

' 需要充电时离充电座最远为172.8m 。

9．“曹冲称象”是妇孺皆知的故事。小邦和小册仿效曹冲，制作了一台 “浮力称”，用来称量物体的质量。如图所示，浮力称由浮体和外筒构成，浮体包括秤盘和长度为L 0、底面积为S 0的圆柱体，浮体质量m 0=0.23kg ，外筒是足够高的、底面积为S 的圆柱形玻璃容器，容器器壁厚度可忽略不计。向外筒中加入适量水，将浮体竖直放入水中，浮体漂浮在水面上，被称物体放在秤盘上，测出浮体的圆柱体浸入水中的深度就可以 “称”出物体的质量。已知水的密度为ρ：

(1)当秤盘上不放物体时，浮体所受到的浮力为____________N （g =10N/kg ）； (2)当秤盘上不放物体时，浮体的圆柱体浸入水中的深度h 0=___________（用S 0、m 0、ρ表示）；

(3)被称物体质量m 与浮体的圆柱体浸入水中深度h 之间的关系式为m =___________（用h 、S 0、m 0、ρ表示）；

(4)有同学认为，在外筒的外表面同样可以标注“浮力秤”的刻度值。这与在浮体上标注刻度值相比较，哪种方法更好？为什么？__________________。【答案】2.3 0

m S ρ ρS 0 h -m 0 见解析【解析】【分析】【详解】

(1)[1]当秤盘上不放物体时，由漂浮条件知道，此时浮体所受到的浮力

F 浮 =

G 0 =m 0 g =0.23kg ×10N/kg=2.3N

(2)[2]当秤盘上不放物体时，由阿基米德原理和漂浮条件知道

F 浮 =ρgV 排1 =

G 0 =m 0 g

则圆柱体排开水的体积为0

1m V ρ

=排，由于圆柱体的底面积为S 0 ，故此时圆柱体浸入水中

的深度

10000

0=V h m m S S S ρρ==排

(3)[3]当被称物体质量为m 时，整体处于漂浮状态，则由阿基米德原理和漂浮条件知道

F 浮′=ρgV 排2 =（m +m 0 ）g

所以，被称物体质量m 与浮体的圆柱体浸入水中深度h 之间的关系式

m =ρS 0 h -m 0

(4)[4]在浮体上标注刻度值更好，因为浮体上的零刻度线是固定不变的，而外筒的外表面上的零刻度线与所装水量的多少有关。

10．随着共享自行车在武汉走红，共享汽车也开始走入人们的视野，如图甲所示是某型号的共享电动汽车，其主要技术参数如表所示。已知该电动汽车在水平路面上匀速行驶时所

受的阻力为总重的 0.1 倍，电动机能把 80%的电能用来牵引汽车克服阻力做功。一辆电动汽车可供三名质量为 100kg 的人同时乘坐，充满电后一次可行驶 1.5h 。求：

(1)对蓄电池充电时，电能转化为_____能；行驶时，电动机的工作原理是_____； (2) 若轮胎与地面的总接触面积是22810m -× ，空车静止时，对地面的压强是_____Pa ； (3)电动汽车以额定功率工作时放电电流是_____A （结果保留整数）；

(4)电动汽车满载时，以额定功率在平直路面匀速行驶，最多可通过多少路程_______？ (5)电动汽车还可给随身携带的手机、电热水袋（如图乙）等电器充电，某电热水袋的性能指标如下表，当热水袋原来的温度是 10℃时，若不计热量损失，则给热水袋加热到设计温

度需要多少分钟 ______？[3

4.210J/(kg )c =??水℃，3

2.110J/kg c =??袋（℃）

] 额定电压额定加热功率指示灯功率热水袋质量袋内充水自动断电温度 220V

500W

≤0.2W

100g

80℃

【答案】化学能通电线圈在磁场中受力转动 1.425×105 136 4910m ? 10.29 【解析】【分析】【详解】

(1)[1]对电池充电时，消耗了电能，获得了化学能，是将电能转化为化学能。 [2]电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。 (2)[3]空车静止在水平地面上时对地面的压力

1140kg 10N/kg 11400N F G m g ===?=车车

对水平地面的压强

52211400N

=1.42510Pa 810m

F p S -=

=?? 对地面的压强是1.425×105Pa 。

(3)[4]电动汽车以额定功率工作时放电电流是

33010W 136A 220V

P I U ?==≈ 电动汽车以额定功率工作时放电电流是136A 。

(4)[5]电动汽车满载时，以额定功率在平直路面匀速行驶，充满电后一次可行驶 1.5h ，消耗的电能为

1=30kW 1.5h=45kW h=1.6210J W P t =???电电

电动机能把 80%的电能用来牵引汽车克服阻力做功，根据100%W W η=

?有

电

可得 88==1.6210J 80%=1.29610J W W η???有电

电动汽车满载时，总质量为

==1140kg 3100kg 1440kg m m m ++?=人总车

电动汽车在水平路面上匀速行驶时所受的阻力是

0.1=0.10.11440kg 10N/kg 1440N f G mg ==??=总

因电动车匀速行驶时，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，牵引力

1440N F f '==

根据=W Fs 有可得

84' 1.29610J ==910m 1440N

W s F ?=?有

最多可通过4910m ?。 (5)[6]热水袋中的水的质量

33331.010kg/m 110m 1kg m V ρ-==???=水

温度从10℃升高到80℃，此过程中水吸收的热量是

354.210J/(kg 1kg (80-10) 2.9410J Q cm t =?=????=?吸℃)℃℃

热水袋温度从10℃升高到80℃吸收的热量是

314=2.110J/)0.1kg (80-10)=1.4710J (kg Q c m t ?=?????袋袋袋℃℃℃

不计热量损失，则

545==2.9410J 1.4710J 3.08710J W Q Q Q =+?+?=?电总水吸袋

给热水袋加热到设计温度需要

52' 3.08710J 617.4s 10.29min 500W

W t P ?====电

则给热水袋加热到设计温度需要10.29分钟。

二、中考物理电学问题易错压轴题提优（难）

11．小明查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如