初中物理力学综合计算题-(有答案)Word下载.docx

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A

B

C

玻璃

吸盘

甲

图22

天车

2．在生产玻璃过程中，常用位于天车上的卷扬机（其内部有电动机提供动力）通过滑轮组和真空吸盘提升玻璃，如图22甲所示。

当卷扬机通过滑轮组提升质量为60kg的玻璃并使玻璃以速度v1匀速上升时，卷扬机对滑轮组绳端的拉力为F1，天车对卷扬机的支持力为N1，拉力为F1的功率为P，滑轮组的机械效率为η；

当卷扬机通过滑轮组提升质量为80kg的玻璃并使玻璃以速度v2匀速上升时，卷扬机对滑轮组绳端的拉力为F2，天车对卷扬机的支持力为N2。

已知拉力F1所做功随时间变化的图像如图22乙所示，卷扬机的质量为120kg，滑轮A、B的质量均为4kg，3v1=5v2，η=75%，吸盘和绳的质量及滑轮与轴的摩擦均可忽略不计，g取10N/kg。

（1）P的大小；

（2）v2的大小；

（3）N1与N2的比值。

解：

（1）由题中W－t图像解得P==480W…………………（2分）

（2）根据η=………………………（1分）

解得：

v1=0.6m/s

已知：

3v1=5v2

v2=0.36m/s……………………………………………………………（1分）

（3）设动滑轮C所受重力为G0，卷扬机提升60kg玻璃时，滑轮组的机械效率为η=75%

所以有η=，代入数据解得G0=80N………（1分）

第一次提升60kg玻璃的过程中，玻璃、动滑轮C受力分析如答图5

（1）所示，动滑轮B受力分析如答图5

（2）所示，卷扬机受力分析如答图5（3）所示。

N1

mg

（2）

（1）

G0

3T1

m1g

F1′

mBg

2F1

T1′

（3）

N2

（5）

（4）

3T2

m2g

F2′

2F2

T2′

（6）

答图5

第二次提升80kg玻璃的过程中，玻璃、动滑轮C受力分析如答图5（4）所示，动滑轮B受力分析如答图5（5）所示，卷扬机受力分析如答图5（6）所示。

由答图5

（1）的受力分析可知T1=（m1g+G0）=（600N+80N）=N，

因T′1=T1，由答图5

（2）可得F1=（T′1+mBg）=（N+40N）=N，

因F′1=F1，由答图5（3）可得N1=F′1+mg=N+1200N=N………………（1分）

同理，由答图5（4）可得T2=（m2g+G0）=（800N+80N）=N，

因T′2=T2，由答图5（5）可得F2=（T′2+mBg）=（N+40N）=N，

因F′2=F2，由答图5（6）可得N2=F′2+mg=N+1200N=N

所以=……………………………………………………………（1分） （其他解法正确均得分）

图25

M

3．工人利用如图25所示的装置，在河边打捞水中的物体M。

打捞过程中物体M在水中匀速上升的速度为0.2m/s，此时工人做功的功率为360W；

当物体被打捞出水面后，工人对绳子施加最大的拉力，恰好能使物体继续匀速上升。

工人的质量为70kg，物体M的密度为2.5×

103kg/m3。

不计绳重、轴摩擦及水对物体的阻力，g取10N/kg。

（1）物体M的重力GM；

（2）动滑轮的重力G动；

（3）物体离开水面后，滑轮组的机械效率η。

（结果请保留两位有效数字）

（1）物体M在水中，人对绳的拉力

FT＝＝＝＝450N………………1分

图6

4FT

F浮

G总=GM+G动

4Fmax

对物体M和动滑轮进行受力分析：

物体M在水中匀速上升时，如图6甲所示。

物体M全部露出水面匀速上升时，如图6乙所示。

GM＋G动＝F浮＋4FT①

GM＋G动＝4Fmax②

Fmax＝G人＝m人g③

两个受力分析图或三个方程………………1分

由①②③式解得：

F浮＝4m人g－4FT＝4×

70kg×

10N/kg－4×

450N＝1000N………………1分

F浮＝

物体M的体积：

VM＝＝＝0.1m3………………1分

物体M受到的重力：

GM＝rMgVM＝2.5×

103kg/m3×

10N/kg×

0.1m3＝2500N………………1分

（2）由②③式得：

动滑轮受到的重力

G动＝4Fmax－GM＝4m人g－GM＝2800N－2500N＝300N………………1分

（3）物体M出水后，滑轮组的机械效率：

η＝＝＝＝89%………………1分

说明：

解题过程中缺少必要的文字说明的扣1分；

计算过程中缺少单位的扣1分。

4、图26是某科研小组设计的在岸边打捞水中物品的装置示意图。

该装置由悬挂机构和提升装置两部分组成。

悬挂机构由固定杆OD和杠杆BC构成，O为杠杆BC的支点，CO:

OB=4:

1。

配重E通过绳子竖直拉着杠杆B端，其质量mE=500kg。

安装在杠杆C端的提升装置由支架、电动机Q、定滑轮K及动滑轮M构成。

其中支架和电动机Q的总质量mQ=12kg，定滑轮K和动滑轮M的质量均为m0。

可利用遥控电动机拉动绳子，通过滑轮组提升浸没在水中的物品。

在一次打捞一批实心金属材料过程中，金属材料浸没在水中匀速竖直上升，此时电动机Q牵引绳子的功率为P1，绳子H端的拉力为F1，金属材料上升速度大小为v1，地面对配重E的支持力为N1，滑轮组的机械效率为η1；

在金属材料全部露出水面后匀速竖直上升的过程中，绳子H端的拉力为F2，地面对配重E的支持力为N2，滑轮组的机械效率为η2。

已知F1=200N，v1=0.2m/s，η2=95%，N1:

N2=6:

1，绳和杠杆的质量、捆绑金属材料的钢丝绳的质量和体积、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对金属材料的阻力均可忽略不计，g取10N/kg。

（1）金属材料浸没在水中匀速上升时电动机牵引绳的功率P1；

电动机Q

O

D

定滑轮K

动滑轮M

H

金属材料

图26

E

（2）动滑轮M的质量m0；

（3）被打捞金属材料的密度ρ金。

（1）金属材料浸没在水中匀速上升时，电动机牵引绳子的功率为

P1=F1×

3v1=200N×

3×

0.2m/s=120W（2分）

图7

FB1

FC1

mEg

图5

3F1

GQ+G0

¢

（2）金属材料浸没在水中匀速上升时，以支架、电动机Q、定滑轮K为研究对象，受力分析图如图5所示，配重E的受力分析图如图6所示，杠杆上C点、B点受力分析图如图7所示。

（说明：

受力分析图正确得1分）

=FC1，=FB1，FC1·

CO=FB1·

OB

=3F1+GQ+G0

FB1=4（3F1+GQ+G0）

图8

3F2

图10

FB2

FC2

金属材料离开水面后匀速上升的过程中，以支架、电动机Q、定滑轮K为研究对象，受力分析图如图8所示，配重E的受力分析图如图9所示，杠杆上C点、B点受力分析图如图10所示。

图9

=FC2，=FB2，FC2·

CO=FB2·

=3F2+GQ+G0

FB2=4（3F2+GQ+G0）

（1分）

G0=50N，m0=5kg（1分）

（3）金属材料浸没在水中匀速上升时，以动滑轮和被提升的金属材料为研究对象，受力分析图如图11所示，金属材料离开水面后匀速上升的过程中，以动滑轮和被提升的金属材料为研究对象，受力分析图如图12所示。

F1=F1，F2=F2

G0+G

图12

′

图11

F浮+3F1=G0+G

3F2=G0+G

F浮=400N，G=950N（1分）

根据阿基米德原理F浮=ρ水gV，解得：

V==4×

10-2m3

金属材料密度ρ===2.4×

103kg/m3

（或2.375×

F1

F2

图20

M1

M2

5．用如图20甲所示的滑轮组提升水中的物体M1，动滑轮A所受重力为G1，物体M1完全在水面下以速度v匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端的拉力为F1，拉力F1做功的功率为P1，滑轮组的机械效率为；

为了提高滑轮组的机械效率，用所受重力为G2的动滑轮B替换动滑轮A，如图20乙所示，用替换动滑轮后的滑轮组提升水中的物体M2，物体M2完全在水面下以相同的速度v匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端的拉力为F2，拉力F2做功的功率为P2，滑轮组的机械效率为。

G1－G2=30N，－=5%，，M1、M2两物体的质量相等，体积V均为4×

10-2m3，g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均可忽略不计。

[来源:

Zxxk.Com]

（1）物体M1受到的浮力F浮；

（2）拉力F1与F2之比；

Z+xx+k.Com]

（3）物体M1受到的重力G。

（1）F浮=ρ水gV排

=1×

4×

10-2m3=400N

（2）P=FυP1=F1υ绳=2F1υ

P2=F2υ绳=2F2υ

==①

图4

G1

G

G2

（3）在匀速提升水中物体M1的过程中，以动滑轮A和物体M1为研究对象，受力分析如图4甲所示；

在匀速提升水中物体M2的过程中，以动滑轮B和物体M2为研究对象，受力分析如图4乙所示。

由图4可知：

2F1+F浮=G+G1②

2F2+F浮=G+G2③

G1－G2=30N④

由②③④得：

F1－F2=15N⑤

由①⑤解得：

F1=240NF2=225N

h=

h2-h1=5%

－=5%

－=5%

G=760

6