初中物理机械能综合题

【湖北省武汉市2015年中考物理试题】在建的杨泗港长江大桥是武汉市第十座长江大桥，大桥的两个桥塔均为钢沉井基础，其中2号桥塔的钢沉井在距桥位上游20公里的工厂拼装完成后，采用气囊法整体下水，是世界上同类方法下水质量最大的钢沉井。（ρ_江水=1.0×10³kg/m³，ρ_钢=7.9×10³kg/m³）

（1）如图甲所示，在钢沉井的底部两侧塞满气囊，松开固定的钢沉井的钢索后，钢沉井便顺着倾斜的江滩滑入水中。钢沉井入水后能自己滑行数百米，这是由于              。托在钢沉井底部的气囊充气成圆筒状是为了                       。
（2）钢沉井下水后，依靠拖船将其拖行至指定位置。当拖船对钢沉井输出的总功率为5000Kw时，1min内将钢沉井匀速拖行了120m，试估算这段时间内江水对钢沉井的阻力。
（3）工人们将钢板焊接成有18个大小相同的方形孔的钢沉井，其俯视图如图乙所示。钢沉井的长、宽和高分别为77m、40m和23m，质量为6225t。经测算，这样的钢沉井自行滑入江中稳定后，水面下的高度会达到7.5m。为了让钢沉井在江中被拖行时能顺利通过一些浅滩，下水前用质量为31t的钢板在钢沉井底部将一些方形孔密封起来，使钢沉井水面下的高度降到了3.2m。请求出钢沉井底部被密封的方形孔的个数。

近年来，人们致力于研发以电池为动力的纯电动汽车，期望更加节能环保、安全而高效，并取得了长足的进步，对于某成熟品牌的电动汽车，已知其质量恒为 $m$，在水平路面上行进过程中所受阻力恒定（不计空气阻力）。

（1）该汽车匀速爬上倾角为 $30°$的斜坡时，汽车的动能　    　，重力势能　    　，机械能　    　（选填“增大”、“减小”或“不变”）；

（2）若斜坡长为 $L$，爬坡速度为 $v_1$，求汽车爬坡所用时间；

（3）如果该汽车以 $v_2$的速度在水平路面上行驶，且牵引力的功率为 $P$，行驶 $t_2$时间内，消耗的电能为 $E$，求：在这个过程中，摩擦阻力大小及汽车的效率；

（4）若汽车在相同的水平路面上以 $\frac{1}{2}{v}_2$的速度匀速行驶时间为 $t_3$，试求牵引力在 $t_3$时间内做的功。

一辆大鼻子校车在水平路面上行驶，车和人总质量为 $8000\mathit{kg}$，轮胎与地面的总接触面积为 $0.32m^2$。

（1）求校车对路面的压强。

（2）校车以 $36\mathit{km}/h$的速度匀速行驶时，柴油发动机的输出功率为 $50\mathit{kW}$．求此过程中校车受到的阻力。

（3）如果校车行驶过程中，司机控制油门，使发动机的输出功率为 $25\mathit{kW}$，并保持此功率不变继续行驶 $10\mathit{min}$。这段时间内柴油燃烧释放能量的 $30\%$转化为有用机械能，在数值上等于发动机牵引力做的功。求这段时间内发动机柴油燃烧释放的能量。

一辆汽车在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶了30min，汽车所受阻力为1000N。问：

（1）汽车发动机所做的功为多少焦耳？
（2）汽车发动机的功率是多少瓦特？
（3）如图14所示，请你用物理知识解释，为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？

根据教材中实验，回答下列问题：
（1）如图所示，让小车分别从斜面的不同高度由静止滑下，撞击水平面上的木块，该实验是探究        （选填“小车”、“木块”）的动能与       的关系，通过比较            来比较动能大小，木块因受到        最终静止．

（2）如图所示是演示点火爆炸的实验装置．按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去．这是因为酒精燃烧产生的燃气对外      ，燃气的     能转化为盒盖的    能，这与四冲程汽油机的         冲程的能量转化相同．

（3）小明将铜片、锌片插入土豆，制成土豆电池．如图甲所示，闭合开关S₁，发光二极管发光，此装置的能量转化方式主要是：      能→       能→       能．为判断土豆电池的正、负极，他连接电路如图乙所示，试触开关S₂，发现电压表的指针向左偏转，铜片是土豆电池的      极．

图甲是某起重船的示意图，A处为卷扬机，吊臂前端滑轮组如图乙所示。在一次吊装施工中，当起重船从运输船上吊起重物时，起重船浸入海水中的体积增加了18m ³，重物在空中匀速竖直上升了3m，所用时间为30s。已知动滑轮总重为2×10 ⁴N，不计钢丝绳重及摩擦。（ρ _海水＝1.0×10 ³kg/m ³）

（1）求该重物的重力是多少？

（2）求钢丝绳拉力F做功的功率是多少？

（3）求该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率。

如图是2011年9月29日我国在酒泉卫星发射中心发射“天宫一号”时的壮观情景．

（1）火箭发射升空时，燃料燃烧将化学能转化为燃气的   能，再转化为火箭的   能；
（2）火箭的燃料主要使用液态氢是因为它的密度小且     大；
（3）已知飞行器沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒，则“天宫一号”在轨道上从远地点到近地点运行的过程中，势能       ，速度      ．（变大/变小/不变）

平衡车作为一种新兴的代步工具，深得年轻人的喜欢，小华最近购入一台平衡车，他仔细阅读此款平衡车的说明书，主要参数如下：

平衡车整车参数
净重	12kg
最高车速	16km/h
电动机额定功率	900W
额定输入电压	220V
额定输出电压	63V
最大载重	85kg

（1）小华的质量为60kg，当他站立在平衡车上静止时，车轮与水平地面的接触总面积为4×10 ^{﹣ 3}m ²，则此时平衡车对水平地面的压强有多大？

（2）小华家距公园1.6km，他骑行此款平衡车以最高车速从家到公园，需要多长时间？

（3）若平衡车正常工作时，发动机提供的牵引力为180N，则小华以最高车速从家行驶到公园，牵引力的功率为多少？（假设小华从家到公园做匀速直线运动）

为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小明同学设计了如图所示的探究实验：将A.B.C三个小球先后从同一装置高分别为h_A.h_B.h_C的位置滚下（m_A=m_B＜m_C，h_A=h_C＞h_B），推动小木块运动一段距离后静止．请你根据生活经验和所学的物理探究方法，对以下问题进行判断：

（1）用来研究超载安全隐患时，我们应选择  、 两个图所示实验进行比较．
（2）用来研究超速安全隐患时，我们应选择  、  两个图所示实验进行比较．
（3）实验中让静止的小球从斜面滚下，观察木块被推动的距离．关于该实验的说法中，不正确的是（ ）
A．该实验的设计思路是采用转换法，用木块移动的距离来表示动能的大小
B．该实验研究的基本方法是控制变量法，如分别控制小球滚下的高度、小球的质量等
C．在实验器材的选择时，可以不考虑斜面的光滑程度，被撞木块的质量和软硬等因素
D．实验过程中，让同一小球从不同高度落下，目的是为了让小球获得不同的运动速度

一人用桶从井里取水，已知桶的容积是 $6L$，空桶的质量是 $1.5\mathit{kg}$，忽略绳子的重力。 $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$、 $g=10N/\mathit{kg})$求：

（1）装满水后水的质量；

（2）用绳子把桶放到井里，进入一些水后，桶仍然漂浮在水中，此时它排开水的体积是 $3\times {10}^{-3}{m}^3$，桶受到的浮力；

（3）将一满桶水从桶底刚好离开水面开始匀速提高 $5m$，绳子的拉力做的功；

（4）提水的效率。

如图所示，一物体放在水平地面上，一个人站在地上利用滑轮组将此物体匀速提到楼上，每个滑轮重为225N，人对绳子的拉力是375N（不计绳重和摩擦）求：

（1）要想使人所用的拉力最小，请在图上画出滑轮组上绳子的绕法.
（2）若物体上升的速度是0.2m/s，人拉绳的功率是多少？
（3）滑轮组的机械效率是多少？

高速铁路的广泛应用，使人们的出行更加便捷。放假期间，小明与家人乘坐高铁从葫芦岛到沈阳游玩。如图是他们乘坐的"和谐号"高铁列车，如表所示是它的部分参数，求：

满载时总质量	1000t
车轮与铁轨接触总面积	0.8m ^2
最高时速	360km/h

（1）列车从葫芦岛到沈阳实际运行1.5h，运行的距离是多少？

（2）满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压强是多少？

（3）若列车在水平轨道上已最高速度做匀速直线运动，所受阻力是其满载时重力的0.01倍，此过程中牵引力的功率是多少？

(8分)瑞瑞同学家住楼上，最近正在装修房子，需要搬运装修材料，但有些材料由于楼道过窄不方便搬运，于是瑞瑞建议采用如图所示的滑轮组，这样站在地上就可以把材料运上楼若某次搬运的材料重765N，被提升的高度为10m，人所用的拉力为450N．求：

(1)请你帮助瑞瑞画出滑轮组的绕线示意图．
(2)用滑轮组提升材料时做的有用功是多少?
(3)该滑轮组的机械效率是多少?
(4)随后，瑞瑞同学查阅了有关机械效率知识的资料，看到下表中的一组数据，请你找出这些机械设备效率的共同特点．  

我国成功发射了神舟七号飞船，并且首次实现了我国航天员太空行走的愿望．如图所示，是我国航天员翟志刚出舱时的英姿，请问：

（1）与在地球上相比，航天员在太空上的质量___________，受到的重力___________。（选填“变大”、“不变”或“变小”）
（2）出舱的航天员与轨道舱之间需要系上一根安全系绳．当航天员意外漂离轨道舱时，可拉着绳子返回轨道舱．这利用了物体间力的作用是             的和力可改变物体的                         。
（3）“飞天”舱外航天服的手掌部分有灰色的橡胶颗粒，是为了             （选填“增大”、“减小”）摩擦力。
（4）若不穿舱外航天服，只带氧气瓶，航天员能否走出舱外活动？运用你所学的物理知识说出一条理由。
答：________（选填"能"或"不能"）。因为__________________________。
（5）飞船在进入地球同步椭圆轨道时，从远地点到近地点运行的过程，飞船的    能减少，速度将     。
（6）在太空航行中，宇航员处于失重状态，你觉得下列情况仍然存在的是（   ）（选填序号）

A．万马奔腾

B．川流不息

C．五光十色

D．短斤少两

下面是“探究斜面的机械效率”得到的实验数据，请完成下面的填空、
表一：

实验次数	斜面坡度	斜面材料	斜面高h(m)	小车重G(N)	有用功Gh(J)	斜面长s(m)	拉力 F(N)	总功 Fs(J)	机械效率 η
1	较缓	木板	0.2	10	2	1	5	5	40.0％
2	较陡	木板	0.4	10	4	1	6	6	66.7％
3	最陡	木板	0.6	10	6	1	7	7	85.6％

(1)由表一可知，在斜面的粗糙程度一定时，斜面的倾斜程度越________，斜面的机械效率越________。(选填“大”、“小”、“高”或“低”)
表二：

实验次数	斜面坡度	斜面材料	斜面高h(m)	小车重G(N)	有用功Gh(J)	斜面长s(m)	拉力 F(N)	总功 Fs(J)	机械效率 η
1	较陡	毛巾	0.4	10	4	1	7	7	57.1％
2	较陡	木板	0.4	10	4	1	6	6	66.7％
3	较陡	玻璃	0.4	10	4	1	5	5	80.0％

(2)由表二可知，在斜面的倾斜程度一定时，斜面越________，斜面的机械效率越________。(选填“粗糙”、“光滑”、“高”或“低”)
(3)从表一中还可以发现，斜面的倾斜程度越小，越_________(选填“省力”或“费力”)；斜面越省力，机械效率越________(选填“高”或“低”)。
我们的校园中，有什么应用到斜面的知识，请举一例：___________________________。