综合提分专项拓展模拟同步练习（四）
专项——综合能力题
类型1 力、机械、运动和力综合能力
1.新考法[2022广州天河区期末]小明发现车子在刚下雨后的路面上转弯容易打滑，但在大雨后的路面相对不容易打滑，干燥的路面则更不容易打滑，他试图找到上述现象的原因，老师提醒他可能这里要用到还没学过的知识.由此小明猜想，匀速拉动一木块在水平面运动时，所需拉力的大小可能与接触面的潮湿程度有关.请你帮助小明设计实验方案：
（1）实验所需器材：木块（带有绳子）、____________；
（2）画出记录实验数据的表格；
（3）写出实验步骤（可画图或文字表述）和判断小明猜想是否正确的依据.
2.我国劳动人民很早就在农业、军事等方面应用杠杆，如图所示.
A.用于稻米去皮的脚踏碓 B.古代战争攻城时用的抛石车
C.护城河上安装的吊桥 D.古人运送巨木的横杆
（1）以上四种应用中属于费力杠杆的是_ ___（多选，填字母）.
（2）利用图A中的脚踏碓捣谷时，劳作者踩踏碓尾，碓头高高抬起，松脚后碓头下落过程中，它的惯性______（填“变大”“不变”或“变小”）.为了省力些，可将脚踩点适当______（填“远离”或“靠近”） 点.
（3）脚踏碓的脚踩位置有粗糙的花纹，这是为了______（填“增大”或“减小”）摩擦.
（4）如图C所示是护城河上安装的吊桥.在拉起吊桥过程中，滑轮的作用是______________.将吊桥从图C-甲位置缓缓拉起到图C-乙位置的过程中，人用的力将______（填“变大”“不变”或“变小”）.若桥身木板总质量为 ，长 ，不计绳重及摩擦，桥身在图C-乙位置时，拉力 的大小是_____ （ 取 ）
3.新考法[2023广州十三中期末]小明每天沿同一路线出行，在某地图APP查询得到的信息如图甲，三种方式都可看作匀速直线运动.
（1）图乙是三种出行方式大致的 图像，与乘坐地铁对应的是图线____（填序号）.
（2）第一天，他乘坐地铁，测出车速如图丙，用时与图甲所示地铁花费时间相同，求此过程中地铁行驶的路程.
（3）第二、三天，他打车出行，第二天用时与图甲所示打车花费时间相同，第三天用时 .请通过分析，比较这两天车速的大小：______________________________.
（4）第四天，他试着步行，与图甲所示步行花费时间相同（可看作匀速运动）,在图丁中作出 图像.
4.[2023广州荔湾区期中]
（1）如图甲所示，在水平方向用 的力 ，将一个重 的木块压在竖直的墙壁上静止，则墙壁对木块的支持力是____ ，木块与墙壁间的摩擦力为____ .
甲
（2）突然撤去力 ，在图乙中画出木块受力的示意图（忽略空气阻力）.
乙
（3）如图丙所示小明用力推水平地面上静止的讲台，但没有推动，这是因为小明的推力______（填“大于”“小于”或“等于”）讲台受到的摩擦力，从图中可以判断出小明受到地面的摩擦力方向向____（填“左”或“右”）.
丙
类型2 压强、浮力综合能力
5.[2023潮州期中]无砟轨道（如图甲）的路基不用碎石，铁轨和轨枕直接铺在混凝土上，这可以减少维护、降低粉尘等.传统铁路的钢轨是固定在枕木上，枕木下为小碎石铺成的路砟（如图乙）.
（1）列车在匀速行驶过程中，列车的动力______（填“大于”“小于”或“等于”）阻力；
（2）传统的铁路轨道路砟和枕木是通过______________的方式减小压强；
（3）在高速行驶的动车桌面上的书保持静止，原因是它受到________（填“平衡力”或“非平衡力”）的作用；
（4）高速行驶的动车进站前关闭电源，由于______动车仍以较大的速度前进；
（5）动车的车窗旁配备“逃生锤”，遇到紧急情况时，乘客可以用“逃生锤”砸破玻璃逃生，为了更容易砸破玻璃，“逃生锤”外形应该选择图中___.
6.[2023汕头金平区一模]中央电视台少儿节目“大风车”栏目常介绍一些科普知识，其中曾介绍过一种叫“天气预报瓶”的创意新品.如图所示， 为与大气相连的玻璃管， 为装有红墨水的密闭的玻璃球，随着环境天气的变化， 管内的水位会上升或下降.小明仿制了一个，发现比较灵敏，他尝试思考以下问题：
（1）此装置是利用天气与 ________（填“温度”“大气压”或“风速”）的关系进行天气预报的；
（2）当 管与 球的液面相平时，球内气压______（填“大于”“小于”或“等于”）外界大气压；
（3）当 管液面明显上升时，天气开始转为______（填“晴朗”或“阴雨”）；
（4）小明还发现，此装置在不同楼层的测量结果也有不同，当他把装置从1楼拿到20楼， 管的液面明显变____了；
（5）如果 球上方破了一个小孔，则 、 内的液面将_________（填“ 高于 ”“ 低于 ”或“ 相平”）；
（6）如果 管做得稍微细一些，此装置将____________（填“不再精确”“更加精确”或“不影响测量”）.
7.[2023茂名榆园中学四模]潜水艇在我国的国防中占有重要位置，潜水艇的艇壳是用高强度的特种钢板制造，某潜水艇最大下潜深度可达 ,潜水艇的总体积为 ，水舱未充海水时，潜水艇总重为 ，艇内两侧有水舱，其截面如图所示，通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜水艇的重力，从而使其下沉或上浮.（ 取 ,海水密度取 ）
（1）水舱未充海水时，漂浮在海面的潜水艇受到的浮力是________ ，排开海水的体积是_____ .
（2）为使潜水艇完全潜入海水中，至少应向水舱充入海水的质量为____ .
（3）潜水艇在水面下匀速下潜的过程中受到海水的浮力______，压强______（均填“变大”“不变”或“变小”）.（不考虑海水密度的变化）
（4）当潜水艇下潜至最大下潜深度时，受到海水的压强为__________ ,舱门与海水的接触面积为 ，此舱门受到海水的压力为___________ .
8.阅读短文，回答问题.
失重现象
在一次太空知识讲座中，老师让同学们做一个实验：用弹簧测力计竖直悬挂一个重物，分别使重物保持静止和匀速下降，再让其加速下降.同学们发现，重物在静止和匀速下降时，弹簧测力计的示数等于重物所受的重力；而加速下降时，却看到弹簧测力计的示数小于重物的重力.老师解释说：“这在物理学上称为失重现象，失重就是物体对支持物的压力或悬挂物的拉力小于物体实际所受重力的现象.如当人乘电梯加速下降时，人对电梯地面压力就小于人受到的重力.”小勇在老师指导下到电梯内做失重实验，如图甲，他将一个体重秤放在电梯水平地面上，然后站上秤台，在电梯向下运动的过程中，他记录下体重秤在不同时间段的示数及对应的时间，描绘出了体重秤的示数 随时间 的变化图像如图乙所示（已知小勇的质量为 , 取 ）.课后小勇和同学们查资料还了解到：若电梯加速下降得更快，体重秤的示数可能为零，我们称这种现象为完全失重现象.
（1）小勇的重力是_____ .
（2）根据图乙分析，小勇在_______段时间内处于失重状态，此时体重秤对小勇的支持力与小勇重力______（填“是”或“不是”）一对平衡力.
（3）物体处于完全失重状态，则物体___.
A.质量为零 B.重力为零 C.对支持物的压力为零
（4）我国航天员王亚平利用小球在太空中做实验，她将小球抛出后，小球将___________.
9.[2023佛山南海区期中]阅读短文，回答问题.
第一艘国产航母——山东舰
山东舰一直被称为首艘国产航母，不仅因为它是我国独立自主建造的第一艘航母，更因为山东舰的设计理念、重要系统、建造材料，如电磁兼容系统、动力系统、阻拦系统、航母特种钢等，都是我国独立自主研发的，完全没有依赖进口，并且拥有完全自主产权，百分百实现了中国航母中国造.航母上配备大量先进装备，其中舰载机是航母战斗力的核心，歼 是我国第一代多用途舰载喷气式战斗机，如表是歼15战斗机的部分技术参数，推重比是指飞机飞行时发动机的总推力与飞机总重的比值.所谓翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值.
空机质量 最大起飞质量 推重比 发动机最大巡航推力
（1）航母的舰体呈流线型，目的是______（填“增大”或“减小”）阻力；
（2）舰载机在航母上降落时必须适时放下舰钩，钩住甲板上的拦阻索，达到强行减速的目的，这个过程中，舰钩对拦阻索的拉力______（填“大于”“等于”或“小于”）拦阻索对舰钩的拉力，舰载机的惯性______（填“增大”“减小”或“不变”）；
（3）若歼15飞机的翼载是 ，则机翼面积为____ ；
（4）为庆祝山东舰入列，各种焰火缤纷绽放，有一种质量为 的叫做“高声”的焰火，能够持续向下喷射火焰，产生大小为自重6倍的恒定的推力，因其速度大产生啸叫声，所以称为“高声”.经实验测量，这种焰火在运动时，受到的阻力与速度的关系如图所示，则焰火产生的恒定的推力为___ ，焰火能够达到的最大速度为____ .（火药的质量不计）
10.[2023揭阳一模]阅读短文，回答问题.
负压鱼缸
传统鱼缸深度最大不超过 ,以人的手掌能摸到缸底为宜.成年人站立可以勉强操作鱼缸，便决定了传统鱼缸与底座的总体高度为人的腋下高度，一般不超过 .
如果说传统鱼缸是“卧式”鱼缸，负压鱼缸（图甲）则是“立式”鱼缸，增加高度的同时，换水、喂鱼都相当方便，不受操作的限制，负压”是低于1个标准大气压的气体压力状态.负压鱼缸的结构采用独特设计，该设计使负压缸顶部保持低压状态，因此水就不会从底缸出口流出.一般负压鱼缸配有电子控制系统以及一台真空泵，如图乙所示，可以通过抽吸形成一定负压.负压鱼缸解决了传统鱼缸（水族箱）能长不能高的难题.
（1）上述的新型鱼缸________（填“属于”或者“不属于”）连通器.了解了负压鱼缸后，小明为家里的盆景制作了一个自动供水装置（如图丙），用玻璃瓶灌满水后倒立在盆景盘里，瓶中的水______（填“会”或者“不会”）流出.接着用注射器吸走部分盆景盘里的水来模拟绿植吸水，当盘中的水位下降到使瓶口露出水面时，瓶中的水____（填“会”或者“不会”）流出.
（2）“负压”原理在生活中非常普遍，下列例子中没有利用“负压”原理的是___.
A.我们呼吸时，肺部扩张，新鲜的空气被压入肺内
B.存在呼吸道传染性疾病的患者的负压病房
C.为了能更快喝到美味的老火靓汤，有些人喜欢用高压锅炖汤
D.医生抽血时，将导管一端的针头插入被检查者的静脉，另一端的针头插入真空采血管，血液便自动流入采血管
（3）小明想起了托里拆利实验，按照大气压强为 计算，大气压强应该能支撑起约 高的水柱，说明负压缸的顶部肯定有空气.请你根据图乙给出的条件，计算出负压缸顶部液面上方的气压为_____________ ；水对底缸底部的压强为_ ___________ （ 取 ）
11.阅读短文，回答问题：
“海翼”水下滑翔机
“海翼”是由中国科学院沈阳自动化研究所完全自主研发、拥有自主知识产权的水下滑翔机.水下滑翔机是一种新型的水下机器人.“海翼”的外形设计成流线型，由碳纤维材料制成.由于配备有油囊装置，需要上浮时，油囊会鼓起来，其利用净浮力和姿态角调整获得推进力，能源消耗极小，只在调整净浮力和姿态角时消耗少量能源，并且具有效率高、续航力大（可达上千千米）的特点.虽然水下滑翔机的航行速度较小，但其制造成本和维护费用低、可重复使用、并可大量投放等特点，满足了长时间、大范围海洋探索的需要.水下滑翔机可以搭载各种传感器，可以大范围地观测和获取海水的温度、盐度、浊度、叶绿素、含氧量及洋流变化等信息，对开发海洋资源、预防灾害等都有重要作用.
（1）如图“海翼”的外形设计成流线型，是为了______阻力；
（2）在其外表穿上碳纤维材料特制的“衣服”可以 ______重力，这是因为碳纤维材料密度比较____；
（3）“海翼”配备油囊装置，需要上浮时，油囊会鼓起来，从而使得排开水的体积______（填“增大”“减小”或“不变”），受到的浮力______（填“大于”“小于”或“等于”）重力；
（4）“海翼”实现浮沉的原理与传统潜水艇浮沉的原理______（填“相同”或“不同”）.
参考答案
1.（1）弹簧测力计
（2）如表所示.
次数 潮湿程度 弹簧测力计示数/N
1 干燥水平面
2 较潮湿水平面
3 潮湿水平面
【解析】 要验证“匀速拉动一木块在水平面运动时，所需拉力的大小可能与接触面的潮湿程度有关”，需要控制其他因素不变，只改变接触面的潮湿程度，读出弹簧测力计的示数.
（3）实验步骤：分别用弹簧测力计拉动一木块在干燥水平面、较潮湿水平面、潮湿水平面上匀速运动，记录弹簧测力计的示数.小明的猜想是正确的，因为潮湿的接触面的粗糙程度会变小，压力不变的情况下，摩擦力变小.
2.（1）
【解析】 用于稻米去皮的脚踏碓、古代战争攻城时用的抛石车在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆；护城河上安装的吊桥、古人运送巨木的横杆在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆.
（2）不变,远离
【解析】 松脚后碓头下落过程中，它的质量不变，惯性也不变；根据杠杆的平衡条件 可知，在阻力臂、阻力不变的情况下，如果想省力些，需要增大动力的力臂，所以应将脚踩点适当远离 点.
（3）增大
【解析】 脚踏碓的脚踩位置有粗糙的花纹，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的.
（4）改变力的方向,变小,240 3.
【解析】 在拉起吊桥过程中，滑轮的轴固定不动，为定滑轮，定滑轮的作用是改变力的方向；将吊桥从题图C-甲位置缓缓拉起到题图C-乙位置的过程中，动力臂增大，阻力臂减小，阻力不变，根据杠杆平衡条件可知，动力将变小.若桥身木板总质量为 ，长 ，不计绳重及摩擦，桥身在题图C-乙的位置时，根据杠杆平衡条件可得， ，解得 .
3.（1）①
【解析】 由题图甲可知，潭村到猎德的路程一定，地铁所用时间最短，由题图乙可知，当路程相同时，图线①所用时间最短，因此与乘坐地铁对应的是图线①；
（2）由题图丙可知地铁的速度 ,
由题图甲可知地铁花费的时间 ,
由 可知此过程中地铁行驶的路程 .
（3）第三天的车速大于第二天的车速
【解析】 由题意可知，第二天用时 ,第三天用时 ,即第三天用时小于第二天，由 可知第三天的车速大于第二天的车速.
（4）如图所示.
4.（1）50,30
【解析】 用 的力把木块压在竖直墙壁上静止，木块处于静止状态，受平衡力作用，墙壁对木块的支持力是 ；在竖直方向上，木块受到的竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力是一对平衡力，则摩擦力 ；
（2）如图所示.
【解析】 突然撤去力 ，不考虑空气阻力，此时木块只受到重力，不再受压力、支持力和摩擦力；
（3）等于,左
【解析】 讲台保持静止状态，水平方向上受到的推力和摩擦力是一对平衡力，大小相等；小明向左推箱子，则脚向右蹬地，因此小明受到地面的摩擦力方向向左.
5.（1）等于 （2）增大受力面积 （3）平衡力 （4）惯性
（5）B
【解析】 遇到紧急情况时，乘客可以用“逃生锤”砸破玻璃逃生，因此，“逃生锤”应具备前端尖锐的特点，这样在压力一定时，通过减小接触面积来增大压强，故B符合题意.
6.（1）大气压
【解析】 由题意可知，随着环境气压的变化， 管内的液面会上升或下降，说明此装置是利用天气与大气压的关系进行天气预报的.
（2）等于
【解析】 当 管与 球的液面相平时，两液面受到的气体压强相等，说明球内气压等于外界大气压.
（3）阴雨
【解析】 一般来说，阴天下雨的天气大气压比晴朗天气大气压低，当 管液面明显上升时，说明外界气压小于瓶内气压，因此天气开始转为阴雨.
（4）高
【解析】 气压随着高度的升高而降低，把装置从1楼拿到20楼，外界气压降低，瓶内气压不变，因此 管的液面会明显变高.
（5） 相平
【解析】 如果 球上方破了一个小孔， 球与外界气压相通， 球上方气压等于外界气压，而 管上方气压也等于外界气压，因此 、 内的液面将相平.
（6）不影响测量
【解析】 外界气压与 管内液体压强之和等于球内气压与球内液体压强之和，如果 管做得稍微细一些，不影响测量.
7.（1） ,900
【解析】 水舱未充海水时，潜水艇漂浮在水面上，潜水艇受到的浮力 ，根据阿基米德原理 知潜水艇排开水的体积 ，潜水艇浸没在海水中增加的排开海水的体积
，潜水艇所受浮力增加的量
，则需充入海水的重力 ，质量 ；
（2）600
（3）不变,变大
【解析】 潜水艇在水面下匀速下潜的过程中，海水密度不变，潜水艇排开海水的体积不变，所以潜水艇受到海水的浮力不变；由于深度不断增大，所以潜水艇受到的压强不断变大；
（4） ,
【解析】 当潜水艇潜至最大深度时，舱门受到海水的压强 ,舱门与海水的接触面积为 时，则此舱门受到海水的压力 .
8.（1）600
【解析】 小勇的质量为 ,则小勇的重力 ；
（2） ,不是
【解析】 小勇的实际质量为 ,由题图乙可知， 体重秤显示小勇的质量为 ,此时处于失重状态，体重秤对小勇的支持力与小勇的重力不是一对平衡力；
（3）C
【解析】 由失重现象的定义可知，物体处于完全失重状态时对支持物的压力为零；
（4）做匀速直线运动
【解析】 飞船内部物体处于失重状态，小球被抛出后不再受到外力作用，将做匀速直线运动.
9.（1）减小
【解析】 航母的舰体呈流线型，目的是减小水的阻力.
（2）等于,不变
【解析】 舰载机在航母上降落时，舰钩对拦阻索的拉力和拦阻索对舰钩的拉力是一对相互作用力，大小相同；舰载机在航母上降落时，速度减小，但舰载机的质量不变，故其惯性大小不变.
（3）65
【解析】 根据翼载的定义可得：翼载 ，则机翼面积 .
（4）6,11
【解析】 焰火的重力 ，恒定的推力 ，当焰火上升时，焰火受到竖直向下的重力和阻力、竖直向上的推力，所以最大阻力 ；由题图可知，当阻力最大为 时，焰火的速度为能够达到的最大速度，此时 .
10.（1）不属于,不会,会
【解析】 由题意可知，新型鱼缸的结构不符合上端开口，底部连通的特点，不属于连通器；用玻璃瓶灌满水后倒立在盆景盘里，由于大气压的作用，瓶中的水不会流出；当盘中的水位下降到使瓶口露出水面时，瓶中的水由于重力的作用会流出.
（2）C
【解析】 我们呼吸时，肺部扩张，肺内气压小于外界大气压，新鲜的空气被压入肺内，利用了“负压”原理，故A不合题意；负压病房房间内的气压小于外界大气压，可使新鲜空气流入房间内，利用了“负压”原理，故B不合题意；为了能更快喝到美味的老火靓汤，用高压锅炖汤，这是利用了气压越大、液体的沸点越高的原理，故C符合题意；医生抽血时，将导管一端的针头插入被检查者的静脉，另一端的针头插入真空采血管，血液便自动流入采血管，利用了“负压”原理，故D不合题意.
（3） ,
【解析】 由题图乙可知，负压缸顶部液面上方的气压与水柱的压强之和，等于外界大气压，故负压缸顶部液面上方的气压 ；底缸底部到自由液面的深度 ,水对底缸底部的压强 .
11.（1）减小
（2）减小,小
【解析】 用碳纤维材料制成的“衣服”可以减小重力，这是利用了碳纤维材料密度小的特点，在体积相同时，密度越小，其质量越小，则重力越小；
（3）增大,大于
【解析】 “海翼”配备油囊装置，需要上浮时，油囊会鼓起来，排开水的体积增大，由阿基米德原理 可知，浮力增大，大于重力，从而实现上浮；
（4）不同
【解析】 “海翼”是靠改变自身所受浮力来实现浮沉的，而传统潜水艇是靠改变自身的重力来实现浮沉的，故“海翼”实现浮沉的原理与传统潜水艇浮沉的原理不同.
