2019年浙江省中考科学总复习专题练习：3 力学专题

TYPE3专题3　力学专题
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　　命题重点:力学也是中考试卷中的一个重要组成部分,下列力学内容常常出现在中考试卷中:二力平衡、影响滑动摩擦力的因素、浮力的计算与浮沉条件、杠杆平衡条件、功和功率、能量的转化与守恒等。
　　方法要点:①要答好运动和力的关系的相关问题(动力学问题),最重要的一步是对研究对象进行受力分析。②在解决杠杆动态平衡问题时,可将动态问题静态化。③对于能量的转化,主要理清动能和势能相互转化问题,同时掌握好影响动能和势能大小的因素。④浮力问题灵活运用浮力计算的三种方法(平衡法、原理法、称量法)及浮沉条件的应用。
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类型一　运动和力
/1 如图T3-1所示,第一次甲单独用50 N的力推墙。第二次甲推墙的力不变,乙用30 N的力向左推甲。前后两次,人均未运动。则下列说法错误的是 (　　)
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图T3-1
A.在两幅图中,墙壁都受到50 N的推力
B.乙受到地面30 N的摩擦力,方向向左
C.第二次推时,甲受到地面20 N的摩擦力,方向向左
D.第二次推时,墙壁受到80 N的推力
【解法指导】 这是一道典型的运动和力关系的习题,首先我们必须进行受力分析,搞清楚两种情形中甲和乙的受力情况,然后结合他们的运动状态——静止状态,说明所受的各力是平衡力的关系,从而判断出所受力的大小和方向。在初中阶段的受力分析中,首先确定分析对象,然后分析研究对象在水平方向和竖直方向两个方向的受力情况,具体的力的类型不外乎三种:弹力(拉力、推力、压力、支持力、浮力等)、摩擦力、重力。在分析对象不是单个的时候,我们一般先从受力简单的对象开始分析。
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1.[2017·温州] 为了研究摆锤的摆动,小明用细绳把摆锤悬挂起来,将摆锤从A点由静止释放,利用频闪照相技术拍摄摆锤在相同时间间隔的位置(如图T3-2所示)。
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图T3-2
(1)摆锤到达最高点B时,是否处于平衡状态?　　　　(选填“是”或“否”)。?
(2)小明发现摆锤从A点到O点时速度越来越大,他从照片中获得的证据是　。?
2.[2018·宁波] 如图T3-3所示,F1=4 N,F2=3 N,此时物体A相对于地面静止,物体B以0.1 m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。下列说法错误的是 (　　)
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图T3-3
A.F2的功率为0.6 W
B.弹簧测力计读数为9 N
C.物体A和地面之间有摩擦力
D.如果增大F2,物体A可能向左运动
3.[2015·杭州] 如图T3-4所示,一个木块在光滑水平面上以v0 的速度做匀速直线运动,冲上粗糙斜面后最终静止在A点。以下关于木块在斜面上受到摩擦力的说法正确的是 (　　)
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图T3-4
A.木块在斜面上受到的摩擦力始终不变
B.木块在A点时受到的摩擦力大小等于木块的重力
C.木块在斜面上受到的摩擦力方向始终沿斜面向下
D.木块在斜面上受到的摩擦力方向会发生改变
4.[2018·义乌] 两个完全相同的物体A、B,重均为20牛。
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图T3-5
(1)在10牛的水平推力作用下两者同时以2米/秒的速度做匀速直线运动,如图T3-5甲所示。当物体通过的距离为3米时,推力所做的功为　　　　焦。?
(2)若物体A、B在15牛的推力作用下以3米/秒的速度在另一水平面上做匀速直线运动,如图乙,则此时A对B的推力为　　　　牛。?
类型二　浮力
/2 [2016·杭州] 三个相同的轻质弹簧,一端固定在容器底部,另一端分别与三个体积相同的实心球相连。向容器内倒入某种液体,待液体和球都稳定后,观察到如图T3-6所示情况,乙球下方弹簧长度等于原长。
这三个球受到浮力的大小关系是　　　　(填字母)。?
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图T3-6
A.F甲F乙>F丙
C.F甲=F乙=F丙
这三个球的密度大小关系是　　　　(填字母)。?
A.ρ甲<ρ乙<ρ丙 B.ρ甲>ρ乙>ρ丙
C.ρ甲=ρ乙=ρ丙
其中球　　　　(填“甲”“乙”或“丙”)的密度与液体密度相同。?
【解法指导】 这是一道包含浮力知识的动力学问题。同样首先进行受力分析,搞清楚物体在竖直方向上的受力情况,接着注意运用阿基米德原理讨论出三球所受浮力的大小关系,再根据物体所受各力的关系找出三球的重力关系,直至推出三球的密度关系。
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1.[2017·金华] “彩球温度计”是一种现代居家饰品,其结构模型如图T3-7所示。该“彩球温度计”是由体积相同(保持恒定)、质量不同的小球和密度随温度的升高而减小的液体组成。当环境温度升高时,浸没在液体中的小球受到的浮力将　 。?在某一环境温度下,四个小球处于图示位置,此时B小球受到的浮力FB与D小球受到的浮力FD的大小关系为　 。
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图T3-7?
2.[2017·台州] 用图T3-8中的实验装置验证阿基米德原理,当物块浸入溢水杯时,水会流入空桶中。下列说法正确的是(　　)
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图T3-8
A.实验前溢水杯未装满水,对实验结果没有影响
B.物块浸入水中越深,水对溢水杯底部的压强越大
C.物块浸入水中越深,左侧弹簧测力计的示数越大
D.通过计算可知实验所用物块的密度为2×103 kg/m3
3.[2017·湖州] 取一根内部横截面积为1 cm2的直筒形塑料管,在底部扎上橡皮膜后,称得质量为2 g。向管内倒入10 g液体,再将它放入水中,放手后,观察到橡皮膜恰好变平,如图T3-9所示,g取10 N/kg。
请回答:
(1)细管内液体的密度　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)水的密度。?
(2)求水对塑料管底部橡皮膜产生的压强大小。
(3)求装有液体的塑料管受到的浮力大小。
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图T3-9
类型三　杠杆平衡条件的应用
/3 [2015·杭州] 如图T3-10所示,一根质量分布均匀的木棒,质量为m,长度为L,竖直悬挂在转轴O处。在木棒最下端用一方向始终水平向右的拉力F缓慢将木棒拉动到竖直方向夹角为θ的位置(转轴处摩擦不计)。求:
(1)在图中画出θ=60°时拉力F的力臂l,并计算力臂的大小。
(2)木棒的重力作用点在其长度二分之一处,随拉开角度θ的增加,拉力F将如何变化?并推导拉力F与角度θ的关系式。
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图T3-10
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1.[2018·金华] 如图T3-11所示,用刻度均匀的匀质杠杆进行“杠杆平衡条件”的实验(每个钩码重为0.5牛)。下列说法正确的是 (　　)
/ /
图T3-11
A.实验前出现图甲所示情况,应将杠杆的平衡螺母向左调
B.图乙,在A、B处各增加一个钩码,杠杆仍然能保持平衡
C.图丙,弹簧测力计从a位置转到b位置,为保持杠杆在水平位置平衡,其示数需变大
D.图丁,用弹簧测力计在c点向上拉杠杆,为保持杠杆在水平位置平衡,其示数小于3牛
2.[2018·温州] 如图T3-12为吸盘式挂杆,将吸盘压在瓷砖上排尽其中的空气,挂杆就能被固定在瓷砖上。挂有平底锅的挂钩沿光滑水平横杆从P点开始向吸盘B移动,若吸盘与横杆的重力、吸盘大小均忽略不计,设挂钩与吸盘A的距离为l,则吸盘B受到的摩擦力F的大小与l的关系图像为 (　　)
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图T3-12
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图T3-13
3.[2018·湖州] 一根均匀的长方体细长直棒重1.5牛,下底面积为20厘米2,将它放在水平桌面上,并有
1
4
的长度露出桌面外,如图T3-14所示。
/
图T3-14
(1)直棒对桌面的压强为　　　帕。?
(2)在棒的右端至少应施加　　　牛的竖直向下的力,才能让它的左端离开桌面。?
4.[2018·杭州] 如图T3-15所示,将长为1.2米的轻质木棒平放在水平方形台面上,左右两端点分别为A、B,它们距台面边缘处的距离均为0.3米。在A端挂一个重为30牛的物体,在B端挂一个重为G的物体。
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图T3-15
(1)若G=30牛,台面受到木棒的压力为　　　牛。?
(2)若要使木棒右端下沉,B端挂的物体至少要大于　　　牛。?
(3)若B端挂物体后,木棒仍在水平台面上静止,则G的取值范围为　　　　牛。?
类型四　机械能的转化与守恒
/4 [2015·绍兴] 如图T3-16所示,AOB是光滑轨道,A点的高度H大于B点的高度,让小球由A点由静止开始自由下落,沿轨道AOB到达B点后离开(不计空气阻力),则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是 (　　)
/
图T3-16
A.a B.b C.c D.d
【解法指导】 这是一道关于机械能转化与守恒的试题,由于在理想状态之下,机械能是守恒的。首先注意分析物体在起点A时具有的能量形式—重力势能,接着分析离开轨道后到达最高点所具有的能量形式—重力势能和动能,再根据机械能守恒得出小球离开轨道后到达最高点时所具有的重力势能必定小于A点的重力势能。
/
1.[2017·杭州] 如图T3-17所示,木块沿斜面从顶端匀速下滑的过程中,木块的 (　　)
/
图T3-17
A.重力势能减小,动能增大
B.重力势能减小,机械能减小
C.动能不变,机械能不变
D.重力势能不变,机械能减小
2.如图T3-18所示,小球由静止开始沿着粗糙的路面从a点向d点自由运动,其中b和d两点在同一水平高度,则下列说法中错误的是 (　　)
/
图T3-18
A.小球从a到c加速下滑,重力势能转化为动能
B.小球从c到d减速上坡,动能转化为重力势能
C.小球在b和d时重力势能和动能都相等
D.小球从a到d的过程中部分机械能转化为内能
3.[2018·义乌改编] 如图T3-19所示,木块以一定速度滑过A、B点,到C点滑出下落至D点。A和B、C和D之间的垂直距离均为h。若空气阻力忽略不计,AB、BC、CD间均存在摩擦,则对木块在运动过程中能量变化的分析,正确的是 (　　 )
/
图T3-19
A.D点与A点相比,动能增加,势能减少,机械能不变
B.A点到C点减少的重力势能大于C点到D点减少的重力势能
C.B点的动能可能等于A点的动能,但一定大于C点的动能
D.B点的动能可能等于D点的动能,但一定大于A点的动能
4.[2016·绍兴] 光滑斜面甲与水平面AB平滑连接。从斜面甲高H处静止释放小球,小球运动到B点静止,如图T3-20甲所示。在AB上的C点平滑拼接另一光滑斜面乙,已知AB=3AC,如图T3-10乙所示。回答下列问题:
/
图T3-20
(1)如果小球从斜面甲高H处静止释放,说明小球在乙斜面到达的最大高度h与H的数量关系及理由。
(2)要使小球在乙斜面上到达的最大高度变为2h,小球应在甲斜面上多高处静止释放并说明理由。
参考答案
◆分类突破
例1　D
针对训练
1.(1)否　(2)摆锤相邻位置的间隔越来越大
2.D　[解析] 由图知,水平使用滑轮组,n=2,拉力端移动速度v=2v物=2×0.1 m/s=0.2 m/s,拉力做功功率P2=F2v=3 N×0.2 m/s=0.6 W,故A正确。不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦,弹簧测力计的示数F=3F2=3×3 N=9 N,故B正确。对于物体A,受到B对其向左的摩擦力fB=nF2=2×3 N=6 N,向右的拉力F1=4 N。因为A静止,所以还受到地面对其向右的摩擦力F地=fB-F1=6 N-4 N=2 N,所以物体A与地面之间有摩擦力,故C正确。如果增大F2,B将做加速运动,B对A的压力和接触面的粗糙程度均不变,故B与A之间的摩擦力不变,A受力不变,还是处于静止状态,故D错误。
3.D
4.(1)30　(2)7.5
[解析] (1)W=Fs=10 N×3 m=30 J。(2)进行受力分析,先采用整体法,根据二力平衡条件,可知在水平方向上AB受到的总摩擦力大小为15 N,则AB分别受到的摩擦力为7.5 N。接着采用隔离法,对B进行受力分析,此时B物体在水平方向上受到A对B的推力以及地面对B的摩擦力,根据二力平衡可知,B受到A的推力大小为7.5 N。
例2　C　 A　乙
针对训练
1.变小(或减小)　FB=FD
2.D
3.解:(1)小于
(2)F=G=mg=0.01 kg×10 N/kg=0.1 N,
p=
??
??
=
0.1 N
1×1
0
-4

m
2
=1000 Pa。
(3)F浮=G总=m总g=0.012 kg×10 N/kg=0.12 N。
例3　(1)如图所示
/
l=Lcos θ=Lcos 60°=
1
2
L
(2)由杠杆平衡得:
FL1=GL2
/
解法1:
FLcos θ=G
1
2
Lsin θ,解得F=
1
2
Gtan θ,
当0<θ<90°时,tan θ随θ的增大而增大。
解法2:
FL1=GL2,
通过观察发现,随θ的增大,L1减小而L2增大,故
??
2
??
1
增大,F=G
??
2
??
1
,故F增大。
针对训练
1.C　2.D　
3.(1)1000　(2)1.5
[解析] (1)p=
??
??
=
1.5 N
0.002
m
2
×
3
4
=1000 Pa。
(2)将此木棒看成杠杆,支点在右边的桌沿上。动力为右端施加的力F,它的力臂为棒长的
1
4
。阻力为棒的自重,由于棒的重心在棒的中点,故自重的力臂也为棒长的
1
4
,根据杠杆平衡条件可知,右端施加的力大小与棒的自重相等,即为1.5 N。
4.(1)60　(2)90　(3)10~90
[解析] (1)放在水平方形台面上的轻质木棒受左右两物体竖直向下的拉力和台面竖直向上的支持力,即F支持=F拉力=2G=2×30 N=60 N,因为木棒对台面的压力和台面对木棒的支持力是一对相互作用力,大小相等,即F压力=F支持=60 N。
(2)此时L左=1.2 m-0.3 m=0.9 m,L右=0.3 m,根据杠杆的平衡条件:GA×L左=GB×L右,得
B端挂的物体的重力GB=
??
??
??
左
??
右
=
30 N×0.9 m
0.3 m
=90 N,则B端挂的物体应大于90 N。
(3)若以右边缘为支点,右边力臂最小,力最大为90 N,若以左边缘为支点,右边力臂最大,力最小,此时L左'=0.3 m,L右'=1.2 m-0.3 m=0.9 m,
最小为F小=
??
??
??
左
'
??
右
'
=
30 N×0.3 m
0.9 m
=10 N。
例4　C
针对训练
1.B　2.C
3.C　[解析] 由于是非理想状态,因此机械能不守恒,机械能总量减少,A错误。重力势能大小与质量和被举高的高度有关,由于A到C与C到D下落的高度相同,故减小的重力势能也相同,B错误。木块从A到B的能量转化形式是重力势能转化为动能和内能,因此木块有可能是匀速滑下,因此B点的动能可能等于A点的动能。但木块从B到C时,能量的转化是机械能转化为内能,因此机械能总量减小,而这个过程中重力势能不变,故动能减小,C正确。B点的动能可能等于A点的动能,D错误。
4.解:(1)从释放点到B点静止,减少的机械能等于在AB水平面上由于摩擦而损耗的机械能。因为AB=3AC,所以在AC上损耗的机械能是AB上的
1
3
,所以在乙斜面上时的机械能比甲斜面上时的机械能少了
1
3
,故上升高度h=
2
3
H。
(2)小球在乙斜面上升高度2h,即
4
3
H,因为AC段上损耗的机械能与第一次相同,即损耗
??
3
高度的机械能,所以释放高度应是
5
3
H。