初中物理苏科版九年级全册5 机械效率课堂检测

湖北武汉市2020-2022三年中考物理真题分类汇编-02力学（压强、浮力、做功和机械能、简单机械及机械效率）

一、单选题

1．（2022·湖北武汉·统考中考真题）如图所示，三个相同的柱形容器中盛有体积相同的水或盐水，将重为3.0N的圆柱体依次放入这三个容器中。下列说法错误的是（　　）

A．图乙和图甲中圆柱体下表面受到水的压力之差大于0.7N

B．图丙和图乙中容器底上表面受到的压力之差等于0.1N

C．图丙中盐水的密度是1.1×103kg/m3

D．圆柱体的密度是3.0×103kg/m3

2．（2022·湖北武汉·统考中考真题）用一个动滑轮在8s内将一重为300N的物体匀速向上提起2m，拉力为200N。这个动滑轮的机械效率和拉力的功率分别是（　　）

A．66.7%，50W B．66.7%，100W C．75%，50W D．75%，100W

3．（2021·湖北武汉·统考中考真题）如图所示，运动员迎着飞来的足球奔跑，腾空跃起将足球顶出。考虑空气阻力的影响，下列说法正确的是（　　）

A．运动员在跑步阶段运动状态不变，在腾空阶段运动状态改变

B．足球与运动员相互作用的过程中，足球的弹性势能逐渐增大

C．足球从被顶出至刚落地的过程中，足球机械能减小，内能增大

D．足球对运动员的作用力与运动员对地面的作用力是一对平衡力

4．（2021·湖北武汉·统考中考真题）如图所示，弹簧测力计下悬挂着不吸水的圆柱体，圆柱体质量为180g。不计厚度的平底容器置于水平桌面上，质量为100g，底面积为50cm2，高为8cm，容器内盛有质量为350g的水。当圆柱体浸入水中静止时，圆柱体未接触容器，弹簧测力计示数为1.4N，此时容器对水平桌面的压强是（　　）

A．7.8×102Pa B．8.0×102Pa C．9.8×102Pa D．1.18×103Pa

5．（2020·湖北武汉·统考中考真题）一个质量分布均匀的正方体物块，边长是10cm，密度是0.8×103kg/m3，漂浮在液面上露出液面的体积占物块体积的。用手缓慢下压物块，如图所示，当物块上表面与液面刚好相平时，下列说法错误的是（  ）

A．液体的密度是1.2×103kg/m3

B．手对物块上表面的压力大小是2N

C．液体对物块下表面的压力大小是12N

D．物块下表面受到液体的压强是1.2×103Pa

6．（2020·湖北武汉·统考中考真题）铁块和小桌静止在海绵上，如图甲所示。撤掉小桌后，铁块再次静止在海绵上，如图乙所示。铁块的质量是600g，铁块的底面积是20cm2，小桌的质量是200g，桌面的面积是80cm2，下列说法正确的是（  ）

A．图甲中，铁块对小桌的压强比小桌对海绵的压强大

B．图甲中，铁块对小桌的压强比小桌对海绵的压强小

C．图甲中铁块对小桌的压强比图乙中铁块对海绵的压强大

D．图甲中铁块对小桌的压强比图乙中铁块对海绵的压强小

7．（2020·湖北武汉·统考中考真题）滑跃式起飞是一种航母舰载机的起飞方式。飞机跑道的前一部分是水平的，跑道尾段向上翘起。如图所示，飞行员驾驶舰载机从图示位置由静止开始一直加速直至离舰的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．飞行员的动能先增加后减少 B．飞行员的机械能一直减少

C．飞行员的机械能一直增加 D．飞行员的机械能先不变后增加

二、填空题

8．（2022·湖北武汉·统考中考真题）如图所示是北京冬奥会跳台滑雪场地“雪如意”。运动员从跳台顶部沿助滑道加速滑下时，运动员的_______转化为______。（填“动能”或“重力势能”）在“雪如意”的一侧，运行角度随山势而变的变坡斜行电梯速度是2.5m/s，电梯从最低点运行到最高点的路程是259m。所需时间是_______s。

9．（2021·湖北武汉·统考中考真题）2021年4月29日，中国天宫空间站天和核心舱发射成功，标志着我国空间站时代已经到来。如图所示，天和核心舱沿椭圆轨道环绕地球运行，不受空气阻力，因此机械能守恒。

（1）天和核心舱与地面控刚中心通过电磁波传递信息，电磁波______（填“能”或“不能”）在真空中传播；

（2）天和核心舱沿椭圆轨道从近地点经远地点再回到近地点的过程中，天和核心舱的动能______（填“减小”“增大”“先减小后增大”或“先增大后减小”）；

（3）若天和核心舱在1min内运行的路程是456km，则它的平均速度是______m/s。

三、实验题

10．（2021·湖北武汉·统考中考真题）在探究影响压力作用效果的因素的实验中，甲图中小桌放在海绵上，乙图中在桌面上放一个砝码，丙图中桌面朝下，并在其上放一个同样的砝码。

（1）在三次实验中，均用海绵被压下的深浅，来显示小桌对______的压力作用效果；

（2）比较______两图可以初步得出实验结论:压力大小相同时，受力面积越大，压力作用效果越不明显。若想通过比较甲、丙两图也得出相同的实验结论，可以采取的措施是______。

下列事例中，直接应用该结论的是______（填序号）。

①有些课桌的边缘设计成园弧形状

②水壶的壶嘴和壶身设计成相同的高度

③交通管理部门规定，货车每一车轴的平均承载质量不得超过10t

四、计算题

11．（2022·湖北武汉·统考中考真题）我国万米深潜作业次数和下潜人数位居世界首位。图甲所示为我国“奋斗者"号载人潜水器的海试现场。

（1）潜水器的前边固定着一个采样篮，里面放着海底沉积物采样器等工具，采样器是一个下端开口的圆柱形玻璃管。潜水器两侧各连着一只机械手臂，其中一只机械手臂的简化示意图如图乙所示，它由金属杆AB、OC和可以伸缩的液压杆AC组成，C点为机械手臂和潜水器的连接点。当液压杆伸长或缩短时，会带动金属杆AB绕着O点转动，金属杆B端就会向上提或向下压采样器；

①请在图乙中画出水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，采样器对金属杆AB的力的示意图；

②若OA、OC和AC的长分别是18cm、24cm和30cm，OB的长是72cm，这只机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力是200N，玻璃管水平的圆环形管口和海底沉积物的接触面积是2cm2时，则竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是多少Pa?（不考虑金属杆AB和采样器它们受到的重力和浮力）

（2）总质量是36t且处于悬浮状态的潜水器在海底完成作业后，会抛卸吸附在舱外的压载铁再上浮。为了确保舱内作业人员的安全，科学家们在设计“奋斗者”号时，可以让潜水器在不能抛卸压载铁时进行“断臂求生”，即让潜水器在深海抛掉两只机械手臂和采样篮等物体后再上浮。若某次深海演练抛掉质量是1.8t。体积是0.3m3的两只机械手臂和采样篮等物体，则此时潜水器受到的浮力是多少N?浮力比重力大多少N?

12．（2021·湖北武汉·统考中考真题）如图甲所示，某款国产水陆两用挖掘机的机械臂可绕O点转动，这辆挖掘机有两条履带，每条履带内均有1个由合金材料制成的空心浮箱，每个浮箱（可视为长方体）宽为1.5m，高为2m，合金密度为8.0×103kg/m3。

（1）某次测试中，质量为60kg的驾驶员驾驶挖掘机，从6m高的平台沿斜坡向下缓慢行驶20m，到达水平地面。

①请在图乙中画出挖掘机沿斜坡向下缓慢行驶时，挖掘机对斜坡的压力的示意图；

②在上述过程中，驾驶员的重力做了多少功?

（2）如图甲所示，开始时机械臂伸直且静止，O、A、B三点在同一直线上，OA=10m，AB=0.5m，机械臂和斗铲整体的重心在A点；机械臂控制斗铲装取质量为1t的沙石后，机械臂、斗铲和伸缩杆缓慢运动到如图甲所示的位置时静止，这时机械臂、斗铲和沙石整体的重心在B点。已知伸缩杆先后两次对机械臂的支持力（支持力垂直于机械臂）之比为5:7，则机械臂和斗铲的总质量是多少?

（3）已知制作每个浮箱时所用合金的体积V与浮箱长度L的关系如图丙所示，不计履带排开水的体积和驾驶员的质量，除2个完全相同的浮箱外，挖掘机其余部分的质量为33t。若挖掘机漂浮在水中，2个浮箱浸入水中的深度均不超过1.5m，则每个浮箱的长度至少是多少?

五、综合题

13．（2020·湖北武汉·统考中考真题）一种新型井盖排水系统如图甲所示，系统结构简化示意图如图乙所示，排水系统由井盖、两个相同杠杆(AOB是其中之一)、容器等组成，AB长度是300mm，AO长度是120mm，井盖的上表面和侧面都有排水孔，下暴雨时，雨水从排水孔经排水管导流到容器中，再从容器底部的排水孔流入下水道，由于容器的排水速度较小，当容器中的雨水上升到一定高度时，容器下降，拉动杠杆，将井盖项起，加速路面排水。当容器中的雨水下降到一定高度时，井盖自动下降盖住井口，不影响车辆、行人的通行。该井盖的质量是28.8kg，不考虑杠杆的质量，不考虑各连接处的摩擦。

(1)球墨铸铁强度高、韧性好，密度是7.2×103kg/m3，若上述规格的井盖全部用球墨铸铁制成，则制作一个这样的井盖需要多少立方米的球墨铸铁?

(2)下暴雨时，杠杆会将井盖顶起50mm，如图丙所示。两个相同杠杆对井盖至少做了多少焦耳的功?

(3)某次调试中，为了节约用水，调试人员将容器底部的排水孔全部堵住，测出容器的质量是4.2kg，再将容器和杠杆组装在一起，直接向容器内匀速注水，注水120秒时井盖刚好被项起，假设在任意时刻水对容器的压力与容器中水的重力大小相等，求每分钟向容器内注水的体积是多少升?

参考答案：

1．B

【详解】A．图甲中，还没有浸没，甲上表面的压力为0，故图甲下表面的压力为

图乙中，物体浸没，则

图乙和图甲中圆柱体下表面受到水的压力之差

在图乙中，上表面的压力大于0，故图乙和图甲中圆柱体下表面受到水的压力之差大于0.7N，故A正确，A不符合题意；

B．丙图中，物体所受的浮力为

乙图中，物体所受的浮力大小为

图丙中物体上表面的压力为

同理，图乙中物体上表面的压力为

和图乙中容器底上表面受到的压力之差

由于未知，故图丙和图乙中容器底上表面受到的压力之差未知，故B错误，B符合题意；

C．圆柱体在乙和甲中都浸没，排开液体体积相同，且与圆柱体体积相同。在图乙中，圆柱体所受的浮力为1N，则圆柱体的体积为

图丙中，圆柱体所受的浮力为1.1N，则盐水的密度是

故C正确，C不符合题意；

D．圆柱体的质量为

圆柱体的密度是

故D正确，D不符合题意。

故选B。

2．D

【详解】AB．一个动滑轮提升重物，一共有两段绳子分担物重，故n=2，这个动滑轮的机械效率

故AB不符合题意；

CD．绳子移动的距离为

拉力的功率分别是

故C不符合题意，D符合题意。

故选D。

3．C

【详解】A．运动员在跑步阶段不一定匀速，所以运动状态可能改变，故A错误；

B．足球与运动员相互作用的过程中，弹性势能先增大后减小，故B错误；

C．足球从被顶出至刚落地的过程中，有空气阻力，部分机械能转化为内能，所以机械能减小，内能增大，故C正确；

D．足球对运动员的作用力与运动员对地面的作用力不在同一物体上，不是一对平衡力，故D错误。

故选C。

4．C

【详解】圆柱体的重力

G=m圆柱体g=0.18kg×10N/kg=1.8N

圆柱体浸入水中时，受到的浮力

F浮=G-F示=1.8N-1.4N=0.4N

此时，容器对水平桌面的压力

F=F浮+G水+G容器=F浮+m水g+m容器g=0.4N+0.350kg×10N/kg+0.1kg×10N/kg=4.9N

对水平桌面的压强

故ABD不符合题意，C符合题意。

故选C。

5．B

【详解】当物块漂浮时，物块所受的浮力等于其所受的重力，即

则有

因有露出水面，故

故

故A正确，不符合题意；

B．由题意知，手对物块的压力，等于物块浸没液体中所受的浮力，即

故B错误，符合题意；

CD．物块下表面受到的压强为

下表面受到的压力为

故CD正确，不符合题意。

故选B。

6．A

【详解】图甲中，铁块对小桌的压强为

小桌对海绵的压强为

图乙、图甲中，铁块对小桌和铁块对海绵的压力相等，都等于小球所受的重力，小桌和海绵的受力面积相等，都等于小球的底面积，故小球对海绵的压强等于，小球对小桌的压强，即

则

故选A。

7．C

【详解】飞行员一直加速直至离舰的过程中，飞机跑道的前一部分是水平的，飞行员重力势能不变，速度增大，质量不变，动能增大，机械能增大。跑道尾段向上翘起，质量不变，速度增大，高度增高，所以飞行员的动能增大，重力势能增大，机械能增大。

故选C。

8．     重力势能     动能     103.6

【详解】[1][2]运动员从跳台顶部沿助滑道加速滑下时，高度慢慢变小，重力势能减小，速度越变越大，动能变大，故能量的转化为重力势能转化为动能。

[3]所需时间是

9．     能     先减小后增大     7600

【详解】（1）[1]电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播。

（2）[2]天和核心舱沿椭圆轨道从近地点远地点的过程中，动能转化为重力势能变大，动能减小；从远地点到近地点的过程中，重力势能变为动能，动能增大。

（3）[3]天和核心舱的平均速度

10．     海绵     乙、丙     取下丙图中的砝码     ①

【详解】（1）[1]实验中，压力的作用效果是通过比较海绵的凹陷程度来确定的。

（2）[2]探究压力的作用效果与受力面积的关系，当压力大小相同时，受力面积越大，压力作用效果越不明显，由图可知，选择实验乙、丙。

[3]想通过比较甲、丙两图也得出相同的实验结论，要保证甲、丙的压力大小相同，即拿掉丙图中的砝码，才能得到相同的实验结论。

[4]①有些课桌的边缘设计成园弧形状，是为了增大接触面积，减小压强，防止人碰到时受伤。故①符合题意；

②水壶的壶嘴和壶身设计成相同的高度，这是利用了连通器原理。故②不符合题意；

③货车行驶时，地面的受力面相同，承载质量越大，对地面压力越大，压强越大，路面易损坏。故③不符合题意。

故选①。

11．（1）①，②2×105Pa；（2）3.57×105N，1.5×104N

【详解】解：（1）①水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，根据力的作用是相互的，采样器对杠杆有一个竖直向上的力，其大小为F，故如图所示：

（2）②根据勾股定理可知

该三角形是直角三角形，AC为斜边，根据三角形的面积公式可知，液压杆AC对水平金属杆A端拉力的力臂

金属杆B端对采样器的压力

圆环形管口对海底沉积物产生的压强

（3）潜水器处于悬浮状态，总浮力为

潜水器抛掉机械手臂等物体后，减小的浮力

减小的重力

潜水器剩下的重力

抛掉机械手臂等物体后潜水器受到的浮力

抛掉机械手臂等物体后浮力比重力大

答：（1）①见解析，

②竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是；

（2）潜水器受到的浮力是，浮力比重力大。

12．（1）①，②3. 6×103J；（2）3t；（3）10m

【详解】解：（1）①压力的作用点在接触面上，压力的方向垂直于接触面，如图所示：

②已知驾驶员的质量为60kg，下降的高度为6m，则驾驶员的重力做的功为

W=Fs=Gh=mgh=60kg×10N/kg×6m=3.6×103N

（2）根据杠杆平衡的条件，当机械臂控制斗铲未装取砂石时，可得出

F1l1=GAlOA

机械臂控制斗铲装取质量为1t的沙石后，动力臂不变,动力变为F2，可得出

F2l1=(GA+G石)lOB

因为伸缩杆先后两次对机械臂的支持力（支持力垂直于机械臂）之比为5:7，则F1:F2=5:7,则可得

带入数据可得

解得GA=3×104N，则机械臂和斗铲的总质量为

（3）由图丙可得到的函数关系式为

V=0.07m2L+0.05m3

由题意知，挖掘机漂浮在水中，则

F浮= G总=G排=ρ水gV排

挖掘机的总重力为

因为2个浮箱浸入水中的深度均不超过1.5m，则浮箱排开水的体积为

由以上各式联立可得

带入数据可得

解得L=10m。

答：（1）①挖掘机对斜坡的压力的示意图为

②在上述过程中，驾驶员的重力做了3. 6×103J的功；

（2）机械臂和斗铲的总质量是为3t；

（3）每个浮箱的长度至少为10m。

13．(1)；(2) 14.4J ；(3)

【详解】(1)球墨铸铁的体积

(2)两个相同杠杆对井盖至少做功

W=Gh=28.8kg×10N/kg×50×10-3m=14.4J

(3)井盖刚好顶起时，杠杆AOB的A端受到的压力

根据杠杆的平衡条件有

FALOA=FBLOB

则容器对杠杆B端的拉力

容器中水的重力

G水=2FB-G容=192N-42N=150N

每分钟向容器注水的体积

答：(1)球墨铸铁强度高、韧性好，密度是7.2×103kg/m3，若上述规格的井盖全部用球墨铸铁制成，则制作一个这样的井盖需要的球墨铸铁。

(2)下暴雨时，杠杆会将井盖顶起50mm，如图丙所示。两个相同杠杆对井盖至少做了14.4J的功。

(3)某次调试中，为了节约用水，调试人员将容器底部的排水孔全部堵住，测出容器的质量是4.2kg，再将容器和杠杆组装在一起，直接向容器内匀速注水，注水120秒时井盖刚好被项起，假设在任意时刻水对容器的压力与容器中水的重力大小相等，求每分钟向容器内注水的体积是。