力学综合计算题分类例析

综观历年各省市中考题，不难发现，力学计算大多以综合题的形式出现，单独用一个知识点只对某一个物理量（如密度、压强等）进行求解的力学计算题已很少见了，绝大部分力学的计算题都有一定的综合性。综合题的优点是：一方面能考查学生分析、理解和推理的思维能力，另一方面考查学生综合运用知识的能力和知识迁移能力。这完全符合新课程标准的要求和目标，所以这种题型在今后的中考中仍将占有很重要的位置。本专题从以下几个方面对这类计算题进行分析探究。以指导同学们解题时抓住要点，一举突破。

一.思路和方法

1.读懂题意或图示，明确已知量和所求量。

有些新题型会出现一些新名词或概念，有的已知条件比较隐蔽，应该努力挖掘出对解题有用的信息。

2.分析研究对象所处的状态或物理过程，找出已知量和未知量之间的联系。

为了帮助分析，通常对研究对象进行受力分析并画出受力图，确定哪些力构成平衡力，根据平衡条件建立平衡方程式，这是很关键的一步。

3.明确题目所描述的对象和过程涉及到哪些知识点，选择适当的公式或规律进行计算。

①求压强时可用，两个公式进行求解。但后一个公式一般用来求解液体压强，只有竖直放置的柱体对支承面产生压强，才能用来解。

②计算浮力的方法有很多：（1）阿基米德原理；（2）弹簧测力计测浮力（G与F分别为物体在空气中称和在液体中称时弹簧测力计的示数）；（3）平衡法：物体处于漂浮或悬浮；（4）压力差法：。根据已知条件和研究对象所处的状态选择适当的公式求浮力。

③求滑轮组的机械效率也有两个公式：和。当滑轮组竖直提升物体时就用前者，当滑轮组水平拉物体时就用后者。

4.验证计算结果

对答案进行检验，看过程有无错误，看结果是否符合实际。

二.热点问题归类

热点一：密度、压强和浮力的综合。

例1.某电梯公寓楼约40m，完成此建筑物需要浇铸钢筋混凝土，还需要使用其他建筑材料，混凝土密度为，取。求：（1）已知自来水的密度为，若要从地面向楼顶提供自来水，加压设备至少需要给施加多大的压强？（不考虑大气压强）

（2）测量表明，该楼的地基所承受的压强不得超过，若地基与地面的接触面积为，则此大楼另外添加的装饰材料、各种设备等物资及进入大楼的人员的总质量不得超过多少？

解析：这是一道密度和压强的综合题，根据公式。（1）小题立即解决。（2）小题中要求质量，则可以先求出最大重力，然后求出最大质量，最后减去已有的质量即可，具体解法如下：

（1）

（2）设混凝土、其他建筑材料和其余部分的质量分别为m1、m2和m3，总重量为G

当m3最大时，G最大，大楼对地基的压力F最大，地基所承受的压强达到最大值。

所以

所以

例2.去年南京市对大明湖进行了首次换水清淤，换水后大明湖水清澈见底，鱼儿欢畅。爱湖小分队的同学准备利用自己掌握的科学知识对湖水水质进行监测。他们通过调查，了解到大明湖周边主要污染源很容易导致湖水密度变大，而密度达到的水域就不适宜湖里鱼类生存，他们就想到做一个简易的密度计来监控湖水密度。为此找来一根长为1.2m粗细均匀的木条，在底端嵌入适量重物，使其能直立漂浮水中，做好相应的标记后就可以监测湖水的密度了，测量得该简易密度计的总质量为0.5kg。（g取10N/kg）

（1）先将该木条放入足够深的清水中，测得木条露出水面0.2m，在水面处画上白线，请计算此时木条底端受到的水的压强及木条受到的浮力。

（2）请通过计算说明应在木条的什么位置画上表示污水密度达到时的红线，以监测湖水密度是否超标。

解析：此题是一道运用知识解决实际问题的好题，综合的知识有压强、浮力和二力平衡等。（1）木条底端受到水的压强可直接用来求；又因木条处于漂浮状态，故可用二力平衡法求浮力。

由于木条处于漂浮状态，所以：

（2）此题实际上是求木条浸入污水的深度h，要求深度必先求，因为，可通过浮力算出。又因木条的横截面积S未知，深度h似乎无法求出，但我们要善于利用（1）小题的条件，找到两者的相同之处，即在清水中和污水中都处于漂浮状态，两者受到的浮力相等，所以

，即，所以：

热点二：速度、功率和效率的综合

例3.如图1所示，物体重20N，在拉力F的作用下，以0.5m/s的速度沿水平方向匀速运动，物体与地面的摩擦力是物重的0.2倍，求：

（1）不记滑轮、绳重和滑轮组的摩擦，拉力的大小及拉力的功率。

（2）若拉力为2.5N，该滑轮组的机械效率。

图1

解析：在不计摩擦的情况下，可直接用滑轮组省力公式求拉力，不过不是，而应该是（是物体A与地面的摩擦）。因为对物体的拉力不是等于物体的重量，而是等于地面对物体的摩擦力。相应地，求这种水平装置的滑轮组的机械效率的计算公式也应该是，而不是。拉力的功率可进行如下推导：

（1）拉力的大小：

拉力的功率：

（2）

热点三：压强或浮力与杠杆类相结合的综合题

例4.图2是小明设计的一个用水槽来储存二次用水的冲厕装置。带有浮球的横杆AB（B为浮球的中心）能绕O点转动，倒“T”形阀门C底部为厚度不计的橡胶片，上部为不计粗细的直杆，进水口的横截面积为4cm2，浮球的体积为100cm3，OB是OA长度的6倍，AB杆左端压在阀门C上，阀门C堵住进水口时，AB杆水平，浮球顶部和溢水口相平，不考虑阀门C、横杆AB及浮球受到的重力。（）求：

（1）浮球浸没时，浮球受到的浮力多大？A端受力多大？

（2）为了防止水从溢水口溢出，水槽中的水面与溢水口的高度差不能超过多少？

图2

解析：本题又是一道力学综合题，描述的物理情境较为复杂，所以分析审题是关键，尤其是要把这个装置的结构示意图看懂，搞清楚它的工作过程和原理，解题过程如下：

（1）当球全部浸没水中时：

横杆B端受力等于浮球所受浮力，即：

运用杠杆平衡条件：

，因为

所以A端受力为：

（2）水恰能从溢水口流出时水槽中的水面距溢水口的高度差是允许的最大值。此时，浮球全部浸没，阀门C受到水槽中的水向上的压力和水箱中水向下的压力及浮球浸没时杠杆A端对阀门C向下的压力相互平衡，即：

                                         ①

设水槽中的水面距阀门C底部橡胶片的高度为H，溢水口到阀门C底部橡胶片的高度为h，则：

                                             ②

                                              ③

把②③式代入①中，有

整理得：

电学考题归类

1. 考查电路的特点

例1  下列说法中正确的是（    ）

A. 电流是带电粒子的运动              B. 电路中有电流，一定有电源

C. 电路中有电源，一定有电流          D. 电源是消耗电能的装置

【解析】电流是由带电粒子的定向移动形成的，如果带电粒子杂乱无章地运动，就不能形成电流，故选项A错误；电源是电流形成的必要条件，不是惟一条件，电路中要有电流，必须具备两个条件：一是要有电源，二是电路闭合，故选项C错误，B正确；电源的作用是在电路中提供电能，而不是消耗电能，消耗电能的是用电器。故选B。

2. 考查串联和并联电路

例2  关于图1所示电路的说法中，正确的是（    ）

A. 若都闭合时，则并联

B. 若都闭合时，则串联

C. 若断开，都闭合时，则串联

D. 若断开，都闭合时，则并联

图1

【解析】由图中可以看出不能同时闭合，那样会造成电源短路而烧坏电源，所以选项A、B均是错误的；当断开，闭合时，电路中只有接入电路，被短路，所以选项C错误；只有断开，闭合时，电流分为两路，一路流过，另一路流过中的电流汇合再经过回到电源的负极，从而构成并联电路。故正确答案是D。

说明：本题考查的知识点是识别串、并联电路，考查通过开关的闭合与断开对电路中用电器连接所产生的影响。解答此类题的关键是正确地画出等效电路图，辨析出电路的连接情况。解题出错的原因是对电路不会等效简化，分不清电路的连接方式。

3. 考查电表的正确使用

例3  如图2所示，开关S闭合后，小灯泡均正常工作，则下列说法中正确的是（    ）

A. 甲、乙都是电压表              B. 甲、乙都是电流表

C. 甲是电流表，乙是电压表        D. 甲是电压表，乙是电流表

图2

【解析】开关S闭合后，小灯泡均正常工作，说明小灯泡的连接方式可能是串联，也可能是并联。但的右端和的右端直接连在电源的正极上，因此，若串联，则导线就会将和乙短路，故只能并联，不可能是串联。的左端应连接在一起，故甲为电流表，因为若甲为电压表，则由于电压表视为开路，左端无法正常接入电源的负极，无法正常发光。由于乙表左端接在电源正极上，右端通过甲表接电源负极，则乙表应为电压表。故选C。

说明：熟悉电流表和电压表的正确使用是解决此类问题的关键。切记：电流表相当于一根导线，只能与被测用电器串联；电压表相当于断开的开关，接入电路与不接入电路对电路没有影响。

4. 考查电路故障的分析

例4  如图3所示，闭合开关，两灯都不亮，电流表指针几乎未动，而电压表指针有明显偏转，则该电路的故障可能是（    ）

A. 电流表坏了或未接好            B. 从a经L1到b的电路中有断路

C. L2灯丝烧断或灯座未接好    D. 电压表和L1、L2都坏了

图3

【解析】若电流表坏了或未接好和L2灯丝断了或灯座未接好，则整个电路断路，此时两灯都不亮，电压表也断开，指针应在0，这与题意矛盾，故选项A、C均错误。若电压表和L1、L2都坏了，则电压表处于断开状态，因此指针不会偏转，故选项D也是错误的。若从a经L1到b的电路中有断路，则a－V－b这一支路与电流表和灯L2串联在电源两端，由于电压表内阻很大，所以几乎没有电流，电流表指针几乎不动，此时电压表相当于直接并联在电源两端，因此指针有明显偏转，且示数等于电源电压，故选项B正确。

说明：在分析有电压表和电流表的电路故障时，首先要识别电路类型，同时要抓住两个电表的使用规则和各自的特点进行综合分析。

5. 考查影响电阻大小的因素

例5  在做“研究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验时，为了便于研究而采用控制变量法，即每次须挑选两根合适的导线，分别测出它们的电阻，然后进行比较，最后得出结论（数据见下表）

（1）为了研究导体的电阻与长度的关系，应选用导线C和___________（填写代号）；

（2）为了研究电阻与导体材料的关系，应选用___________两根导线进行实验；

（3）如果选用A和D两根导线进行实验，则是为了研究导线的电阻与___________的关系。

【解析】导体的电阻与导体的长度、材料、横截面积、温度有关。（1）要研究导体的长度与电阻的关系，则要控制材料、横截面积相同，长度不同。从表中可以选出镍铬丝，因为题中已给出C，所以只能选F；（2）要研究电阻与导体材料的关系，要控制长度、横截面积相同，材料不同。根据表中所给数据，选择长为0.5m，横截面积为1.2mm2的镍铬丝和铝，即F和G；（3）A和D的长度均是1.0m，材料都是铁，但A的横截面积为3.0mm2，D的横截面积为0.8mm2，即长度、材料相同，横截面积不同，因此这是为了研究导体的电阻与横截面积的关系。

答案：（1）F  （2）F、G       （3）横截面积

说明：在分析从某两组数据中可得出什么结论时，必须观察这两组数据中哪些量是相同的，哪些量是不同的，相同的量就是实验中要控制的相同条件，不同的量就是要研究的关系。这种由控制变量法得到的实验数据并总结出实验结论（物理规律）时，关键是要理解控制变量法研究问题的思想方法。

6. 考查滑动变阻器的连接和应用

例6  如图4所示，电源两端的电压一定，开关S1闭合，S2断开，如果使电压表和电流表的示数均增大，则下列操作中一定可行的是（    ）

A. 滑动变阻器的滑片P向右移

B. 滑动变阻器的滑片P向左移

C. 滑动变阻器的滑片P不动，闭合开关S2

D. 滑动变阻器的滑片P不动，断开S1

图4

【解析】当S1闭合，S2断开时，电路中R1与R2串联，电压表V测R2两端电压，要使两表的示数都变大，对照四个选项分析：选项A中滑片P向右移动时，R2变大，电流变小，故选项A错误；选项B中滑片P向左移动时，R2变小，电流变大，R1两端电压也变大，那么R2两端电压变小，故选项B错误；选项C中滑片P不动，闭合开关S2，电阻R1被短路，电路中电阻变小，故电流变大，R2两端电压即为电源电压，电压表V的示数变大，故选项C正确；选项D中断开开关S1，电路断开，电流表A示数为0，故选项D错误。故选C。

说明：解答类似题目，首先必须分析电路的连接情况，然后由滑片的移动，判断电阻的变化，进而分析电流的变化、部分导体两端电压的变化。

7. 考查电流跟电压、电阻的关系

例7  阅读短文，并回答短文后的问题

在“探究电流与电压、电阻的关系”的过程中，一些同学作出了以下猜想：

猜想A：加在电阻两端的电压越大，通过的电流越小；

猜想B：加在电阻两端的电压越大，通过的电流越大；

猜想C：加在电阻两端的电压增大，通过的电流不变。

为了验证上述猜想是否正确，小明用定值电阻和一个电压恒定的电源及有关的实验器材，设计了电路，并按实验要求分别测出有关的物理量。

（1）为了完成该实验，需要的测量仪表是____________、____________。

（2）请你画出能验证上述猜想的实验电路图。

（3）下表是小明在实验中测出的数据，R为定值电阻，阻值分别为20Ω、10Ω和5Ω，U是电阻R两端的电压，I是通过电阻R的电流。通过分析比较实验序号____________的数据，可知猜想____________是正确的（填“A”、“B”或“C”）。

（4）通过分析比较以上数据，你还发现了________________________。

【解析】（1）在实验中，控制电阻R不变，改变导体两端的电压，记录每次通过导体的电流；或控制导体两端的电压不变，改变导体的电阻，记录每次通过导体的电流。题目中已给定了定值电阻和一个电压恒定的电源及有关的实验器材，还需要电压表和电流表。

（2）在电路连接中要通过改变滑动变阻器连入电路中的阻值，来改变电路中的电流和改变导体两端的电压。利用上述器材可画出如图5所示的电路图。

（3）猜想中是控制导体的电阻不变，探究通过导体中的电流跟加在导体两端的电压的关系。分析表中的序号1、2、3（或4、5、6或7、8、9）数据可知：在电阻一定的情况下，导体中的电流跟导体两端的电压成正比。即加在电阻两端的电压越大，通过的电流也越大。由此可知，猜想B是正确的。

（4）分析表中序号1、4、7（或2、5、8或3、6、9）的数据可知：在电压不变的情况下，导体中的电流跟导体的电阻成反比，即电压相同时，电阻越大，电流越小。

答案：（1）电流表     电压表      （2）如图5所示     （3）1、2、3或4、5、6或7、8、9 B       （4）电压相同时，电阻越大，电流越小。

图5电学考题归类

1. 考查电路的特点

例1  下列说法中正确的是（    ）

A. 电流是带电粒子的运动              B. 电路中有电流，一定有电源

C. 电路中有电源，一定有电流          D. 电源是消耗电能的装置

【解析】电流是由带电粒子的定向移动形成的，如果带电粒子杂乱无章地运动，就不能形成电流，故选项A错误；电源是电流形成的必要条件，不是惟一条件，电路中要有电流，必须具备两个条件：一是要有电源，二是电路闭合，故选项C错误，B正确；电源的作用是在电路中提供电能，而不是消耗电能，消耗电能的是用电器。故选B。

2. 考查串联和并联电路

例2  关于图1所示电路的说法中，正确的是（    ）

A. 若都闭合时，则并联

B. 若都闭合时，则串联

C. 若断开，都闭合时，则串联

D. 若断开，都闭合时，则并联

图1

【解析】由图中可以看出不能同时闭合，那样会造成电源短路而烧坏电源，所以选项A、B均是错误的；当断开，闭合时，电路中只有接入电路，被短路，所以选项C错误；只有断开，闭合时，电流分为两路，一路流过，另一路流过中的电流汇合再经过回到电源的负极，从而构成并联电路。故正确答案是D。

说明：本题考查的知识点是识别串、并联电路，考查通过开关的闭合与断开对电路中用电器连接所产生的影响。解答此类题的关键是正确地画出等效电路图，辨析出电路的连接情况。解题出错的原因是对电路不会等效简化，分不清电路的连接方式。

3. 考查电表的正确使用

例3  如图2所示，开关S闭合后，小灯泡均正常工作，则下列说法中正确的是（    ）

A. 甲、乙都是电压表              B. 甲、乙都是电流表

C. 甲是电流表，乙是电压表        D. 甲是电压表，乙是电流表

图2

【解析】开关S闭合后，小灯泡均正常工作，说明小灯泡的连接方式可能是串联，也可能是并联。但的右端和的右端直接连在电源的正极上，因此，若串联，则导线就会将和乙短路，故只能并联，不可能是串联。的左端应连接在一起，故甲为电流表，因为若甲为电压表，则由于电压表视为开路，左端无法正常接入电源的负极，无法正常发光。由于乙表左端接在电源正极上，右端通过甲表接电源负极，则乙表应为电压表。故选C。

说明：熟悉电流表和电压表的正确使用是解决此类问题的关键。切记：电流表相当于一根导线，只能与被测用电器串联；电压表相当于断开的开关，接入电路与不接入电路对电路没有影响。

4. 考查电路故障的分析

例4  如图3所示，闭合开关，两灯都不亮，电流表指针几乎未动，而电压表指针有明显偏转，则该电路的故障可能是（    ）

A. 电流表坏了或未接好            B. 从a经L1到b的电路中有断路

C. L2灯丝烧断或灯座未接好    D. 电压表和L1、L2都坏了

图3

【解析】若电流表坏了或未接好和L2灯丝断了或灯座未接好，则整个电路断路，此时两灯都不亮，电压表也断开，指针应在0，这与题意矛盾，故选项A、C均错误。若电压表和L1、L2都坏了，则电压表处于断开状态，因此指针不会偏转，故选项D也是错误的。若从a经L1到b的电路中有断路，则a－V－b这一支路与电流表和灯L2串联在电源两端，由于电压表内阻很大，所以几乎没有电流，电流表指针几乎不动，此时电压表相当于直接并联在电源两端，因此指针有明显偏转，且示数等于电源电压，故选项B正确。

说明：在分析有电压表和电流表的电路故障时，首先要识别电路类型，同时要抓住两个电表的使用规则和各自的特点进行综合分析。

5. 考查影响电阻大小的因素

例5  在做“研究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验时，为了便于研究而采用控制变量法，即每次须挑选两根合适的导线，分别测出它们的电阻，然后进行比较，最后得出结论（数据见下表）

（1）为了研究导体的电阻与长度的关系，应选用导线C和___________（填写代号）；

（2）为了研究电阻与导体材料的关系，应选用___________两根导线进行实验；

（3）如果选用A和D两根导线进行实验，则是为了研究导线的电阻与___________的关系。

【解析】导体的电阻与导体的长度、材料、横截面积、温度有关。（1）要研究导体的长度与电阻的关系，则要控制材料、横截面积相同，长度不同。从表中可以选出镍铬丝，因为题中已给出C，所以只能选F；（2）要研究电阻与导体材料的关系，要控制长度、横截面积相同，材料不同。根据表中所给数据，选择长为0.5m，横截面积为1.2mm2的镍铬丝和铝，即F和G；（3）A和D的长度均是1.0m，材料都是铁，但A的横截面积为3.0mm2，D的横截面积为0.8mm2，即长度、材料相同，横截面积不同，因此这是为了研究导体的电阻与横截面积的关系。

答案：（1）F  （2）F、G       （3）横截面积

说明：在分析从某两组数据中可得出什么结论时，必须观察这两组数据中哪些量是相同的，哪些量是不同的，相同的量就是实验中要控制的相同条件，不同的量就是要研究的关系。这种由控制变量法得到的实验数据并总结出实验结论（物理规律）时，关键是要理解控制变量法研究问题的思想方法。

6. 考查滑动变阻器的连接和应用

例6  如图4所示，电源两端的电压一定，开关S1闭合，S2断开，如果使电压表和电流表的示数均增大，则下列操作中一定可行的是（    ）

A. 滑动变阻器的滑片P向右移

B. 滑动变阻器的滑片P向左移

C. 滑动变阻器的滑片P不动，闭合开关S2

D. 滑动变阻器的滑片P不动，断开S1

图4

【解析】当S1闭合，S2断开时，电路中R1与R2串联，电压表V测R2两端电压，要使两表的示数都变大，对照四个选项分析：选项A中滑片P向右移动时，R2变大，电流变小，故选项A错误；选项B中滑片P向左移动时，R2变小，电流变大，R1两端电压也变大，那么R2两端电压变小，故选项B错误；选项C中滑片P不动，闭合开关S2，电阻R1被短路，电路中电阻变小，故电流变大，R2两端电压即为电源电压，电压表V的示数变大，故选项C正确；选项D中断开开关S1，电路断开，电流表A示数为0，故选项D错误。故选C。

说明：解答类似题目，首先必须分析电路的连接情况，然后由滑片的移动，判断电阻的变化，进而分析电流的变化、部分导体两端电压的变化。

7. 考查电流跟电压、电阻的关系

例7  阅读短文，并回答短文后的问题

在“探究电流与电压、电阻的关系”的过程中，一些同学作出了以下猜想：

猜想A：加在电阻两端的电压越大，通过的电流越小；

猜想B：加在电阻两端的电压越大，通过的电流越大；

猜想C：加在电阻两端的电压增大，通过的电流不变。

为了验证上述猜想是否正确，小明用定值电阻和一个电压恒定的电源及有关的实验器材，设计了电路，并按实验要求分别测出有关的物理量。

（1）为了完成该实验，需要的测量仪表是____________、____________。

（2）请你画出能验证上述猜想的实验电路图。

（3）下表是小明在实验中测出的数据，R为定值电阻，阻值分别为20Ω、10Ω和5Ω，U是电阻R两端的电压，I是通过电阻R的电流。通过分析比较实验序号____________的数据，可知猜想____________是正确的（填“A”、“B”或“C”）。

（4）通过分析比较以上数据，你还发现了________________________。

【解析】（1）在实验中，控制电阻R不变，改变导体两端的电压，记录每次通过导体的电流；或控制导体两端的电压不变，改变导体的电阻，记录每次通过导体的电流。题目中已给定了定值电阻和一个电压恒定的电源及有关的实验器材，还需要电压表和电流表。

（2）在电路连接中要通过改变滑动变阻器连入电路中的阻值，来改变电路中的电流和改变导体两端的电压。利用上述器材可画出如图5所示的电路图。

（3）猜想中是控制导体的电阻不变，探究通过导体中的电流跟加在导体两端的电压的关系。分析表中的序号1、2、3（或4、5、6或7、8、9）数据可知：在电阻一定的情况下，导体中的电流跟导体两端的电压成正比。即加在电阻两端的电压越大，通过的电流也越大。由此可知，猜想B是正确的。

（4）分析表中序号1、4、7（或2、5、8或3、6、9）的数据可知：在电压不变的情况下，导体中的电流跟导体的电阻成反比，即电压相同时，电阻越大，电流越小。

答案：（1）电流表     电压表      （2）如图5所示     （3）1、2、3或4、5、6或7、8、9 B       （4）电压相同时，电阻越大，电流越小。

图5

说明：“探究电流与电压、电阻的关系”的实验是研究欧姆定律的基本实验。在实验方法上采用的是控制变量法。第一步是控制电阻不变，研究电流与电阻的关系；第二步是控制电压不变，研究电流与电阻的关系。该类题是历年中考的热点，平时复习时应多加强训练。

说明：“探究电流与电压、电阻的关系”的实验是研究欧姆定律的基本实验。在实验方法上采用的是控制变量法。第一步是控制电阻不变，研究电流与电阻的关系；第二步是控制电压不变，研究电流与电阻的关系。该类题是历年中考的热点，平时复习时应多加强训练。

图5

说明：“探究电流与电压、电阻的关系”的实验是研究欧姆定律的基本实验。在实验方法上采用的是控制变量法。第一步是控制电阻不变，研究电流与电阻的关系；第二步是控制电压不变，研究电流与电阻的关系。该类题是历年中考的热点，平时复习时应多加强训练。