专题提升3 力学综合

专题提升3　力学综合
　　　　　　　　　　　　　
1.近年来，中国科技成就让世人瞩目：探月“嫦娥”、入海“蛟龙”、中国高铁、“天舟一号”、国产大飞机C919……一大批对国民经济和社会发展有重大影响的标志性科技创新成果不断涌现。下列说法正确的是（D）
A. 高铁因为速度快所以惯性大
B. 国产大飞机高度上升时，机舱外的大气压变大
C. 绕月飞行的“嫦娥”卫星如果不受任何外力作用，将会一直绕月做圆周运动
D. “天舟一号”经火箭发射上升的过程中，“天舟一号”的重力势能变大
【解析】　惯性的大小只与质量有关，故A错误；因为大气压随高度的增加而减小，所以，国产大飞机在上升时，高度增加，外界的大气压减小，故B错误；绕月飞行的“嫦娥”卫星做的是曲线运动，如果不受任何外力作用，卫星将做匀速直线运动，故C错误；“天舟一号”经火箭发射上升的过程中，质量不变，高度增加，重力势能变大，故D正确。
2.一定质量的物体在水平拉力的作用下沿水平面运动，物体运动的s-t图像如图，根据图像，下列判断正确的是（B）
（第2题）
A. 物体10秒时的速度大于4秒时的速度
B. 0～6秒拉力对物体所做的功大于6～12秒拉力对物体所做的功
C. 0～6秒拉力对物体做功的功率小于6～12秒拉力对物体做功的功率
D. 0～6秒物体所受的拉力大于6～12秒物体所受的拉力
【解析】　由s-t图像可知，物体在0～6秒和6～12秒内分别以不同速度做匀速直线运动，0～6秒内运动了3米，速度为0.5米/秒，6～12秒内运动了1米，速度为米/秒，故A错误；两个时间段内拉力都等于摩擦力，而摩擦阻力不变，因此两个时间段内拉力相等，故D错误；由W＝Fs、P＝可知，0～6秒内拉力对物体所做的功较大，做功功率也较大，故B正确、C错误。
3.如图，C是水平地面，A、B是两个长方形物块，F是作用在物块B上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度做匀速直线运动。由此可知，关于A、B间摩擦力f1和B、C间摩擦力f2的分析中，正确的是（B）
（第3题）
A. f1＝0，f2＝0 B. f1＝0，f2≠0
C. f1≠0，f2＝0 D. f1≠0，f2≠0
【解析】　先以A为研究对象，A做匀速运动，A和B之间没有相对运动，摩擦力为0；再以整体为研究对象，以地面为参照物，B相对于地面向右运动，因此它们之间存在摩擦力。
4.如图，将一圆柱体从水中匀速提起，直至其下表面刚好离开水面。用p表示容器底受到水的压强，F浮表示圆柱体受到水的浮力，它们随时间t变化的大致图像正确的是（A）
（第4题）
A.　 　B. C.　 D.
【解析】　圆柱体露出水面前，排开水的体积不变，容器内水的深度不变，水的密度不变，容器底受到水的压强不变，圆柱体受到水的浮力不变；圆柱体刚露出水面至下表面刚好离开水面过程中，排开水的体积变小，容器内水的深度变小，水的密度不变，容器底受到水的压强变小，圆柱体受到水的浮力变小。
5.某运动员做蹦极运动，如图甲，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受的弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点，运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙（蹦极过程视为竖直方向的运动）。下列判断正确的是（A）
（第5题）
A. 从A点到B点过程中运动员加速下落
B. 从B点到C点过程中运动员重力势能增大
C. t0时刻运动员动能最大
D. 运动员重力大小等于F0
【解析】　B点弹力等于重力，A点到B点过程中，重力大于弹力，运动员做加速运动，A正确；从B点到C点过程中，h变小，物体的重力势能变小，B错误；由图乙可知，t0时刻，绳的弹力最大，运动员到达最低点，此时动能为0，C错误；由图乙可知，最后绳的弹性势能几乎不变，说明此时运动员已经静止下来，此时拉力（弹力）与重力平衡，弹力小于F0，即重力小于F0，D错误。
6.小明经常与同学进行爬杆比赛，如图甲，在某次比赛中，小明向上爬的速度-时间图像如图乙，但他所受摩擦力-时间图像漏画了一部分（如图丙），若将其补充完整，应是下列选项中的（C）
,（第6题）)
【解析】　由题意知，人爬杆时受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力这两个力的作用。由图乙可知：0～t1时间内，人加速向上运动，所以f＞G；t1～t2时间内，人做匀速直线运动，所以人受到的重力和摩擦力是一对平衡力，即f＝G；t2～t3时间内，人减速向上运动，f＜G。由以上分析可知，t1～t2时间内摩擦力应不变，0～t1时间内受到的摩擦力最大，t2～t3时间内受到的摩擦力最小，t1～t2时间内受到的摩擦力处于二者之间，故C正确。
7.弹簧测力计下挂一长方物体，将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降，然后将其逐渐浸入水中（如图甲），图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图像，则下列说法中正确的是（C）
（第7题）
A. 物体的体积是500厘米3
B. 物体受到的最大浮力是5牛
C. 物体的密度是2.25×103千克/米3
D. 物体浸没后，继续下降过程中，水对杯底的压强增大
【解析】　由图像知，物重G＝9牛，当物体完全浸没时，拉力F＝5牛，则完全浸没时的浮力为F浮＝G－F＝9牛－5牛＝4牛，此时物体完全浸没，所以浮力最大，故B错误；由F浮＝ρ液gV排得，V＝V排＝＝＝4×10－4米3＝400厘米3，故A错误；物体的质量m＝＝＝0.9千克，则ρ＝＝＝2.25×103千克/米3，故C正确；物体浸没后继续下降，水的深度不再变化，对杯底的压强也不变，故D错误。
8.如图，在“探究杠杆的平衡条件”实验中，已知杠杆上每小格长度为2厘米，当弹簧测力计在A点斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，下列说法正确的是（D）
（第8题）
A. 动力臂为0.08米
B. 此杠杆为省力杠杆
C. 弹簧测力计的示数为4牛
D. 钩码总重为2牛
【解析】　当弹簧测力计在A点斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，此时动力臂l1＝×2厘米×4＝4厘米，故A错误；阻力臂l2＝3×2厘米＝6厘米，l19.小明同学在倒置的漏斗里放一个乒乓球，用手指托住乒乓球（如图），然后从漏斗尖嘴处向上用力吸气，并将手指移开，看到的现象是乒乓球停留在原位置不下落，原因是吸气减小了乒乓球上方的气体压强，球上、下表面存在压强差，乒乓球受到一个向上压力差大于等于重力，因此不下落；小王看到小明的实验后说，朝漏斗尖嘴处向下持续用力吹气也能达到类似的实验效果，原因是吹气增大乒乓球上方的空气流速，减小了球上方的压强，球上、下表面存在压强差，乒乓球受到一个向上压力差大于等于重力，因此不下落。
　（第9题）
10.中国女排夺得2016年里约奥运会冠军，决赛中，运动员精彩的扣球让人难忘，迎面飞来的球被她跳起击回，是因为手对球的作用力改变了球的运动状态，球与手接触做减速运动过程中，发生形变，其动能转化为弹性势能，球离开手后，由于惯性仍向前运动。
【解析】　迎面飞来的球被运动员跳起击回，运动方向和速度都发生改变，说明力改变了球的运动状态；球与手接触做减速运动过程中，速度减小，动能减小，球的形变变大，弹性势能变大；球离开手后，仍向前运动，是由于球具有惯性。
11.如图甲，水平地面上的物体，受到方向不变的推力F的作用，其F-t和v-t的图像分别如图乙、丙。由图像可知，0～3秒内，推力对物体做功0焦；t＝5秒时，物体受到的摩擦力是6牛。
,（第11题）)
【解析】　由图丙可知，0～3秒内物体的速度大小为0，物体处于静止状态，有力无距离，所以推力对物体做功为0焦。由图丙可知，9～12秒，物体做匀速直线运动，受力平衡，f＝F＝6牛；3～6秒内，物体做加速运动，受力不平衡，推力大于摩擦力，但由于物体对地面的压力和接触面的粗糙程度没有改变，所以摩擦力仍为6牛。
12.取一只空牙膏袋，一次将它挤瘪，另一次将它撑开，两次都拧紧盖后先后放入同一杯水中，如图。两次牙膏袋的质量m甲和m乙的大小关系是m甲＝（填“>”“<”或“＝”，下同）m乙；两次排开水的体积 V排甲和V排乙的大小关系是V排甲＜V排乙；两次所受的浮力F甲和F乙的大小关系是F甲＜F乙；两次杯底受到水的压强p甲和p乙的大小关系是p甲＜p乙。
　（第12题）
【解析】　牙膏袋的形状发生变化，但质量不变，所以m甲＝m乙。甲下沉，F浮＜G，乙漂浮，F浮＝G，所以F甲＜F乙，由F浮＝ρ水gV排得V排甲＜V排乙，则h甲＜h乙，故p甲＜p乙。
13.在“探究杠杆平衡条件的实验”中：
,（第13题）)
（1）如图甲，杠杆左端下沉，则应将平衡螺母向右（填“左”或“右”）调节，直到杠杆在水平位置平衡，在水平位置平衡的目的是便于测量力臂。
（2）如图乙，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂6个相同的钩码；当杠杆平衡后，将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O的方向各移动1小格，则杠杆的右（填“左”或“右”）端将下沉。
【解析】　（1）杠杆左边下沉，平衡螺母应向右调节，调节到杠杆在水平位置平衡的目的是便于测量力臂。
（2）设每小格长为l，每个钩码重为G，根据杠杆平衡条件，4G×3l＝nG×2l，得n＝6；若同时向外移动1小格，左边＝4G×4l，右边＝6G×3l，右边>左边，右端下沉。
14.利用如图的滑轮组，用F＝1000牛的力拉绳子自由端，货物A重为8000牛，以0.1 米/秒的速度匀速直线运动10秒。求：
,（第14题）)
（1）货物A在10秒内移动的距离。
（2）这个过程中拉力F的功率。
（3）不计滑轮的重及摩擦，水平地面对货物A的摩擦力大小。
【解析】　（1）sA＝vAt＝0.1米/秒×10秒＝1米。
（2）由图可知，动滑轮上绳子的股数为2，故绳子自由端移动的速度v绳＝2×0.1米/秒＝0.2米/秒，拉力的功率P＝Fv绳＝1000牛×0.2米/秒＝200瓦。
（3）由于物体做匀速直线运动，物体A受到向左的拉力与向右的摩擦力大小相等，所以f＝nF＝2×1000牛＝2000牛。
15.有一足够大的水池，在其水平池底中竖直放置一段圆木。圆木可近似看做一个圆柱体，底面积为0.8米2，高为5米，密度为0.7×103千克/米3。（g取10牛/千克）
,（第15题）)
（1）未向池内注水时，圆木对池底的压力和压强分别为多大？
（2）向水池内缓慢注水，在水位到达1米时圆木受到水的浮力和圆木对池底的压力分别为多大？
（3）当向水池内注水深度达到4米时，圆木受到的浮力又为多大？
【解】　（1）F压＝G＝mg＝ρVg＝ρShg＝0.7×103 千克/米3×0.8米2×5米×10牛/千克＝2.8×104牛，
p＝＝＝35000帕。
（2）V排＝Sh′＝0.8米2×1米＝0.8米3，
F浮＝ρ水gV排＝1×103千克/米3×10牛/千克×0.8米3＝8×103牛F′压＝G－F浮＝2.8×104牛－8×103牛＝2×104牛。
（3）V′排＝Sh″＝0.8米2×4米＝3.2米3，
F′浮＝ρ水gV′排＝1×103千克/米3×10牛/千克×3.2 米3＝3.2×104牛。
∵F′浮>G，圆木上浮直至漂浮，
∴根据漂浮条件，此时圆木受到的浮力等于其重力
2.8×104牛。