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1、专项突破(一)压强、浮力类综合计算动态杠杆动态电路的分析专项突破(一)压强、浮力类综合计算压强浮力类综合计算题常常含有多个物理过程、多个研究对象、运用到多个物理概念和公式,侧重考查综合思维和综合运用能力,中考试题中常以压轴题形式出现,涉及的主要题型有船艇类综合、压强浮力模型等。3.整体法将彼此独立的两个或几个物体作为一个整体研究。1.要仔细研读,反复推敲,挖掘题目中的隐含条件。2.要排除无关信息和多余因素的干扰,提炼主干,使复杂问题简明化。3.解题过程中要写出依据的原始公式(或变形公式),要注意每个公式的适用条件和范围,切记乱套公式。在解同一道计算题时,遇到几个相同的物理量时应加注下标加以区别
2、。4.详略得当,有条理地书写完整的解题过程。类型1船艇类压强、浮力的综合计算 典题1(2019甘肃庆阳二模)如图所示为2012年9月正式交付中国人民解放军海军的“辽宁”号航空母舰,简称“辽宁舰”,是中国人民解放军第一艘可以搭载固定翼飞机的航空母舰,“辽宁舰”飞行甲板长300米,舰宽70.5米,航母吃水深度10.5米,标准排水量57000吨,满载排水量67500吨,根据以上数据,求:(1)满载时该舰所受浮力为多少牛?(2)舰底所受海水的压强多大?(3)若飞机领航员2分钟之内沿飞行甲板从舰头走到舰尾,速度至少为多大?(海水=1.0103kg/m3,g取10N/kg)答案:(1)6.75108N(2
3、)1.05105Pa(3)2.5m/s解析:(1)满载时该舰所受浮力:F浮=G排=m排g=67500103kg10N/kg=6.75108N(2)当航母满载时,达到最大吃水深度,此时航母底部受到海水的压强:p=海水gh=1.0103kg/m310N/kg10.5m=1.05105Pa对应练1(2019甘肃定西一模)2017年5月23日,我国“蛟龙号”载人潜水器在马里亚纳海沟北坡下潜。有史以来,首次对4000米级的马里亚纳海沟进行深入的现场探查,首次观察到4811米的海底世界。当“蛟龙号”载人潜水器下潜到4000m时(g取10N/kg,海水=1.03103kg/m3),求:(1)“蛟龙号”载人潜
4、水器所受海水的压强;(2)“蛟龙号”载人潜水器上某个观测孔面积约为0.03m2,该观测孔受到海水的压力;(3)“蛟龙号”载人潜水器体积大约50m3,它受到的浮力。答案:(1)4.12107Pa(2)1.236106N(3)5.15105N解析:(1)“蛟龙号”载人潜水器所受海水的压强:p=gh=1.03103kg/m310N/kg4000m=4.12107PaF=pS=4.12107Pa0.03m2=1.236106N(3)“蛟龙号”载人潜水器受到的浮力:F浮=gV排=gV=1.03103kg/m310N/kg50m3=5.15105N 类型2压强和浮力模型类综合计算 典题2(2018甘肃天水
5、)如图所示将边长为10cm的实心正方体木块轻轻放入装满水的溢水杯中。木块静止时,从杯中溢出水的质量为0.6kg(g取10N/kg,水=1.0103kg/m3),试计算:(1)木块受到的浮力;(2)木块的密度;(3)木块下表面受到的水的压强。答案:(1)6N(2)0.6103kg/m3(3)600Pa解析:(1)根据阿基米德原理可得木块所受的浮力:F浮=G排=m排g=0.6kg10N/kg=6N(2)木块在水中漂浮,木块的重力:G木=F浮=6N,则木块的质量:木块为正方体,所以木块的体积V木=(0.1m)3=10-3m3,则木块的密度:(3)正方体木块的底面积:S=(0.1m)2=10-2m2浮
6、力产生的实质是物体上下表面受到的压力差,即:F浮=F向上-F向下木块漂浮,则F向下=0,所以木块下表面受到的压力:F向上=F浮=6N,对应练2(2018甘肃兰州)水平桌面上放一盛满水的烧杯,水深12cm。将一个质量为55g的鸡蛋,轻轻放入烧杯后沉入底部,排出50g的水,然后向烧杯中加盐并搅拌,直到鸡蛋悬浮为止,已知g=10N/kg,水=1.0103kg/m3。求(1)水对烧杯底的压强;(2)鸡蛋在水中受到的浮力;(3)当鸡蛋悬浮时,盐水的密度。答案:(1)1.2103Pa(2)0.5N(3)1.1103kg/m3解析:(1)水对烧杯底的压强:p=gh=1103kg/m310N/kg0.12m=
7、1.2103Pa(2)鸡蛋在水中受到的浮力:F浮=G排=m排g=0.05kg10N/kg=0.5N 专项突破(二)动态杠杆1.动态杠杆问题即杠杆的动态平衡问题,主要指杠杆原来平衡,当力的方向、大小等发生改变时,杠杆要重新建立平衡的问题。因这类题目条件的不同表述,显得繁杂,但其实,只要抓住关键把杠杆平衡条件“F1l1=F2l2”作为判断依据,便可通过分析杠杆平衡条件中的力、力臂的变化及变化趋势,使杠杆动态平衡问题迎刃而解。2.处理技巧:杠杆动态变化问题中,最好画出动态的示意图,先分析不变的力和力臂,再分析变化的力和力臂,进而根据杠杆平衡条件求解。3.基本题型:一般来讲,动态杠杆问题中主要有“求最
8、小动力”和“力与力臂的变化”等类型。类型1杠杆中的最小力问题 解决此类问题的关键点:根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知,当阻力、阻力臂一定时,动力臂越长,动力越小。当动力臂最长时动力最小。要求最小动力,必须先画出最大动力臂。确定最大动力臂的方法:(1)动力作用点确定时,支点到动力作用点的线段即为最大动力臂;(2)动力作用点没有规定时,离杠杆支点最远的点到支点的距离即为最大力臂。作最小动力的方法:确定最大力臂后,过作用点作动力臂的垂线,根据动力使杠杆沿阻力作用的反方向转动,从而确定动力的方向。典题1(2019广东深圳)如下图所示,在C点用力把桌腿A抬离地面时,桌腿B始终没有移动,请在C点画出
9、最小作用力的示意图。答案:如图所示。解析:连接BC,则BC就是最长的动力臂,根据杠杆平衡的条件,要使杠杆平衡,动力方向向上,据此可画出最小的动力。方法归纳作最小动力示意图的步骤(1)确定动力作用点:动力作用点要在杠杆上距支点最远处;(2)作出最长的动力臂:连接动力作用点和支点(用虚线);(3)作出动力示意图:以动力作用点为垂足,作动力作用点与支点连线的垂线,根据动力和阻力使杠杆转动的方向相反,确定动力的方向并画出动力的示意图。对应练1(2019四川眉山)如图所示,用一根硬棒搬动一个石块,棒的上端A是动力的作用点,若要用最小的力搬动石块,请标出杠杆的支点O,并画出最小动力F的示意图。答案:如图所
10、示。解析:当杠杆与地面的接触点为支点时,作用在A点的动力力臂最大,此时动力最小,力垂直于杠杆向上。类型2力和力臂的变化 典题2(2019广西)如图所示,杠杆在拉力F的作用下水平平衡。现将弹簧测力计绕c点从a位置转动到b位置的过程中,杠杆始终保持水平平衡,则拉力F的变化情况是()A.一直变大B.一直变小C.一直不变D.先变大后变小解析:将弹簧测力计绕c点从a位置转动到b位置的过程中,钩码的重力不变,其力臂不变,即阻力与阻力臂的乘积不变;将弹簧测力计绕c点从a位置转动到b位置的过程中,拉力F的力臂逐渐变小,由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,拉力F逐渐变大。A对应练2(2019四川南充)如图,
11、用一个始终水平向右的力F,把杠杆OA从图示位置缓慢拉至水平的过程中,力F的大小将()A.变大B.不变C.变小D.不能确定A 解析:如图所示,用一个始终水平向右的力F,把杠杆OA从图示位置缓慢拉至水平的过程中,阻力的大小不变(等于物重G),阻力臂变大,动力臂不断变小,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知,动力将变大。对应练3(2019浙江衢州)如图是起重机用四种方案将地面上的一棵大树扶起的瞬间,其中拉力最小的是()C 解析:如图是起重机用四种方案将地面上的一棵大树扶起的瞬间,以树根为支点,树的重力不变、重心一定,则阻力和阻力臂一定,支点与动力作用点的连线是最长的动力臂,根据杠杆的平衡条件,动力
12、臂越大,动力越小;图C中动力作用点离支点最远,F3与树干垂直,则可知F3最小,故C正确。对应练4(2019黑龙江)如图所示,在刻度均匀的轻质杠杆的A点悬挂一个重为4N的物体,在B点施加一个竖直向下的作用力F,使杠杆在水平位置保持平衡,则F=N;若保持物体悬挂的位置不变,改变力F的方向(如图倾斜方向),杠杆仍在水平位置保持平衡,则力F将(选填“不变”“变大”或“变小”)。答案:3变大 解析:设杠杆每个格的长度为L,A点悬挂一个重为4N的物体,根据杠杆的平衡条件:FALA=FBLB,4N3L=FB4L,解得FB=3N;保持物体悬挂的位置不变,改变力F的方向(如图倾斜方向),动力臂将减小,若杠杆仍在
13、水平位置保持平衡,则力F将变大。动态电路的分析由于开关的闭合、断开或滑动变阻器的滑片滑动而使电路中的总电阻发生变化,最终引起电流表、电压表示数的变化或小灯泡亮度变化的电路,叫做动态电路。此类题型是甘肃中考的高频考点,多以选择、填空的形式进行考查。1.解答此类题目,应抓好三个环节:(1)题图对照,重在识图;(2)梳理条件,抓住关键,找出突破口;(3)明确解题思路,综合运用公式进行计算。2.动态电路问题的解题方法:(1)含滑动变阻器的串联电路(甲)(2)含滑动变阻器的并联电路(乙)(3)多个开关动态电路的分析(4)实际应用中的动态电路分析 类型1含滑动变阻器的串联电路 典题1(2019甘肃一模)在
14、如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,向右移动滑动变阻器滑片P的过程中()A.电压表V1示数不变,电压表V2示数变大B.电流表A示数变大C.电压表V2示数与电流表A示数的比值变小D.电压表V1示数与电流表A示数的比值不变D解析:R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。当向右移动滑动变阻器滑片P的过程中,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,由I=可知,电路中的电流变小,即电流表A的示数变小,故B错误;电流减小,R1两端的电压减小,即电压表V1示数减小;R2两端的电压变大,即电压表V2示数变大,故A错误;电压表V2示数
15、与电流表A示数的比值为滑动变阻器的电阻,滑动变阻器接入的阻值变大,则该比值变大,故C错误;电压表V1示数与电流表A示数的比值为R1的电阻,该比值保持不变,故D正确。对应练1(2019内蒙古赤峰)如图所示电路,电源电压和小灯泡电阻保持不变。当开关闭合后,滑动变阻器滑片向右滑动时,电流表和电压表的示数变化情况分别是()A.变大、变小B.变大、变大C.变小、变小D.变小、变大D 解析:灯泡与滑动变阻器串联,电压表测变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。当变阻器滑片向右滑动时,接入电路中的电阻变大,电路的总电阻变大,由I=可知,电路中的电流变小,即电流表的示数变小,故A、B错误;由U=IR可知,灯泡
16、两端的电压变小,滑动变阻器两端的电压变大,即电压表的示数变大,故C错误、D正确。类型2含滑动变阻器的并联电路 典题2(2019辽宁辽阳)如图所示的电路中,电源电压恒定不变。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P由a点移动到b点的过程中,下列说法正确的是()A.电压表V2的示数将变小B.灯泡的亮度始终保持不变C.电流表A1的示数与电流表A2的示数始终相等D.电压表V1的示数与电流表A3的示数比值将变大B解析:灯泡与滑动变阻器并联,电压表V1、V2均测电源两端的电压,电流表A1、A3测滑动变阻器支路的电流,电流表A2测灯泡支路的电流。滑片移动时,电压表V1、V2的示数均不变,故A错误;滑片移动时,电流表
17、A2的示数不变,灯泡的亮度始终保持不变,故B正确;将滑动变阻器的滑片P由a点移动到b点的过程中,接入电路中的电阻变小,由I=可知,通过滑动变阻器的电流变大,即电流表A1、A3的示数变大,则电流表A1的示数与电流表A2的示数不相等、电压表V1的示数与电流表A3的示数比值变小,故C、D错误。对应练2(2019湖北襄阳)如图所示,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器滑片P向右滑动过程中,下列说法正确的是()A.电流表A1的示数变大B.电压表的示数变大C.电压表V的示数与电流表A2的示数的比值变大D.电压表V的示数与电流表A2的示数的乘积变大C解析:电阻与滑动变阻器并联,电压表测量并联支路R1两
18、端(电源电压)电压,电源电压保持不变;电流表A1测量通过电阻R1的电流,电流表A2测量干路上的电流;R1为定值电阻,当滑动变阻器滑片移动时,R1的电流不变,故A错误;电压表测量并联支路电压或电源电压,故电压表V的示数不变,故B错误;当滑动变阻器的滑片P向右滑动过程中,R2阻值增大,由I=可知,电流减小,即电流表A1示数减小;又因为电流表A2测量干路上的电流,电流表A2示数变小,则电压表V的示数与电流表A2的示数的比值变大;电压表V的示数与电流表A2的示数的乘积变小,故C正确,D错误。类型3多个开关动态电路的分析 典题3(2019吉林长春)如图所示,电源两端的电压恒定。闭合开关S1,小灯泡发光,
19、再闭合开关S2,则()A.小灯泡变亮B.电流表示数变小C.电压表示数不变D.电路的总电阻变大C 解析:闭合开关S1,为小灯泡的简单电路,小灯泡发光,电流表测灯的电流,再闭合开关S2,两小灯泡并联,电流表测干路电流;并联电路支路互不影响,小灯泡的亮度不变,A错误;电流表示数变大,B错误;电压表始终测电源电压,示数不变,C正确;并联电阻小于其中任一电阻,故并联后的电阻变小,D错误。对应练3(2019湖北武汉)如图所示,电源电压保持不变。只闭合开关S1,电流表和电压表均有示数,若再闭合开关S2,则下列说法正确的是()A.电流表示数变大,电压表示数变小B.电流表示数变小,电压表示数不变C.电压表示数与
20、电流表示数的比值变小D.电压表示数与电流表示数的比值不变D 解析:只闭合开关S1时,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流;若再闭合开关S2时,R2被短路,电路为R1的简单电路,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流,电路中的总电阻变小,由I=可知,电路中的电流变大,即电流表示数变大,故B错误;电路中的电流变大,由U=IR可知,R1两端的电压变大,即电压表的示数变大,故A错误;由R=可知,电压表示数与电流表示数的比值等于R1的阻值,则其比值不变,故C错误、D正确。考法4实际应用中的动态电路分析 典题4(2019甘肃庆阳模拟)如图是一个厨房天然气安全监控的部分电路原理
21、图,电源电压不变,R0为定值电阻,R是用半导体材料制成的气敏电阻,其电阻值会随着天然气浓度的升高而变小,闭合开关S,若厨房天然气浓度升高,则下列判断正确的是()A.电压表的示数变大B.气敏电阻R的阻值变大C.通过电阻R0的电流变小D.气敏电阻R两端电压变大A 解析:R0与R串联,电压表测R0两端的电压。当天然气浓度升高时,气敏电阻的阻值变小,电路中的总电阻变小,故B错误;由I=可知,电路中的电流变大,由U=IR可知,R0两端的电压变大,即电压表的示数变大,故C错误,A正确;UR=U-U0,U0变大,电源电压不变,所以气敏电阻R两端电压减小,D错误。对应练4(2019广西玉林)光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小。如图所示,闭合开关,逐渐减弱光敏电阻的光照强度,下列说法正确的是()A.电流表和电压表的示数均变小B.电流表和电压表的示数均变大C.电流表的示数变小,电压表的示数变大D.电流表的示数变大,电压表的示数变小C 解析:光敏电阻R与定值电阻R0串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流,光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小,逐渐减弱光敏电阻的光照强度时,光敏电阻R的阻值变大,电路的总电阻变大,由I=可知,电路中的电流变小,即电流表的示数变小,故B、D错误;由U=IR可知,R0两端的电压变小,R两端的电压变大,即电压表的示数变大,故A错误、C正确。