杠杆滑轮3Word格式文档下载.docx
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当滑轮下加挂重物G后,他用力匀速举起杠杆的A端,使杠杆在水平位置平衡时,他对地面的压强P2=5.75×
104Pa。
假设这个人用的力和绳端B用的力始终沿竖直方向,加挂重物前后他对杠杆A端施加的举力分别为F1、F2,已知F2=1500N。
(杠杆、绳重和机械间摩擦忽略不计,g取10N/kg)
求
:
(1)F1与F2之比;
(2)人的质量m人;
(3)当重物G被匀速提升过程中,滑轮组的机
械效率η;
(4)已知重物G的密度与水的密度比为9:
1,将重物完全浸没在水中匀速上升时的速度为0.1m/s,若此时已知动滑轮重为100N,那么绳端B的拉力F做功的功率P为多大?
39.火车与公路交叉处设置人工控制的栏杆,图22是栏杆的示意图。
栏杆全长AB=6m,在栏杆的左端安装配重,使栏杆和配重总体的重心位于O点。
栏杆的P点安装转轴,转轴与支架C连结,使栏杆能绕P在竖直平面无摩擦转动,支架C用两块木板做成,中间空隙可以容纳栏杆。
栏杆的B端搁置在支架D上,当支架D上受到压力为FD时,栏杆恰好在水平位置平衡。
当体重为G人的管理人员双脚站在水平地面时,他对地面的压强是p1;
当他用力F1竖直向下压A端,使栏杆的B端刚好离开支架,此时人双脚对地面的压强是p2。
管理人员继续用力可使栏杆逆时针转动至竖直位置,并靠在支架C上。
火车要通过时,他要在A端用力F2使栏杆由竖直位置开始离开支架C,使栏杆能顺时针转动直至栏杆B端又搁置在支架D上。
已知AP=OP=1m,PE=
m,O点到栏杆下边缘的距离OE=0.5m,p1∶p2=2∶1,栏杆与配重的总重G杆=240
N。
(1)FD
(2)G人
(3)F2的最小值,此时F2的方向。
(计算和结果可带根号)(6分)
39.小文的体重为600N,当他使用如图24所示的滑轮组匀速提升水中的体积为0.01m3的重物A时(重物始终未出水面),他对地面的压强为8.75×
39.如图24所示,质量为60kg的工人在水平地面上,用滑轮组把货物运到高处。
第一次运送货物时,货物质量为130kg,工人用力F1匀速拉绳,地面对工人的支持力为N1,滑轮组的机械效率为η1;
第二次运送货物时,货物质量为90kg,工人用力F2匀速拉绳的功率为P2,货箱以0.1m/s的速度匀速上升,地面对人的支持力为N2,N1与N2之比为2:
3。
(不计绳重及滑轮摩擦,g取10N/kg)
求:
(1)动滑轮重和力F1的大小;
(2)机械效率η1;
(3)功率P2。
37.图24是某水上打捞船起吊装置结构示意简图。
某次打捞作业中,该船将沉没于水下
深处的一只密封货箱以0.1m/s的速度匀速打捞出水面,已知该货箱体积为50m3,质量
是200t。
(g取10N/kg,忽略钢缆绳重及其与滑轮间的
摩擦,不考虑风浪、水流等因素的影响。
)
(1)货箱完全浸没在水中时受到的浮力是多少?
(2)货箱完全出水后,又被匀速吊起1m,已知此
时钢缆绳拉力F为6.25×
105N,起吊装置的滑轮
组机械效率是多少?
(3)货箱未露出水面时,钢缆绳拉力的功率为多少?
41.在图23所示装置中,甲物重G甲=10N,乙物重G乙是动滑轮重G轮的8倍。
物体乙跟地面的接触面积为1.5×
10-2m2。
轻杆AB可以绕O点转动,且OA∶OB=2∶1。
不计轴摩擦,装置如图所示处于平衡状态时,乙对水平地面的压强P=2×
103Pa。
此时动滑轮对物体乙的拉力F拉;
若在物体甲下面再加挂物体丙,恰使物体乙对地面的压强为零。
丙的物重G丙。
39.某桥梁施工队的工人用如图18所示的滑轮组匀速打捞沉在水中的工件A。
已知工件的质量为100kg,工人的质量为70kg。
工件A打捞出水面之前与工件完全被打捞出水后工人对地面的压力之比为15:
2,工件在水中时,滑轮组的机械效率为60%。
若不计摩擦、绳重及水的阻力,g取10N/kg。
(1)工件A浸没在水中时所受的浮力
;
(2)工件A完全打捞出水面后,滑轮组的机械效率
(3)工件A完全打捞出水面后,以0.2m/s的速度被匀速提升,工人拉绳的功率
39.如图25所示为一种蓄水箱的放水装置,AOB是以O点为转轴的轻质杠杆,AO呈水平状态,A、O两点间距离为40cm,B、O两点的水平距离为10cm,B、O两点的竖直距离为7cm.A点正下方的Q是一个重为5N、横截面积为200cm2的盖板(盖板恰好能堵住出水口),它通过细绳与杠杆的A端相连.在水箱右侧的水平工作台上,有一质量为60kg的人通过滑轮组拉动系在B点呈竖直状态的绳子,从而可以控制水是否能从出水口流出.若水箱中水深为50cm,当盖板恰好要被拉起时,人对绳子的拉力为F1,工作台对人的支持力为FN1;
若水箱中水深为100cm,当盖板恰好要被拉起时,人对绳子的拉力为F2,工作台对人的支持力为FN2.已知FN1与FN2之比为69∶77,盖板的厚度、绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计,人对绳的拉力与人所受重力在同一直线上,取g=10N/kg.求:
图25
(1)当水箱中水深为50cm时,盖板上表面所受水产生的压强;
(2)人对绳子的拉力F1的大小;
(3)若与杠杆A、B两端连接的细绳足够结实,而人拉滑轮组的绳子所能承受的最大拉力为330N,则为能实现使用图中的装置放水,水箱中水的最大深度不得超过多少?
35.如图22所示,在建筑工地上有一台塔式起重机,其部分技术参数如下表所示。
(1)该起重机一次最多能吊起的建筑材料重力为多少?
吊起的建筑材料达到最大起重量时,建筑材料到塔的距离是最近还是最远?
(g取10N/kg)
(2)该起重机将重为1×
104N的建筑材料以最大提升速度吊起7m,起重机对建筑材料做了多少有用功?
如果起重机的实际总功率为14kW,起重机的机械效率是多大?
(共5分)
吊臂前端起重质量(kg)
700
最大起重质量(kg)
3000
最大提升速度(m/s)
0.7
独立使用高度(m)
30.5
平衡块质量(kg)
6000
总功率(kW)
24
43.(5分)有一种厕所便桶水箱结构如图38所示(图中略去了向水箱中注水的装置),出水口上的橡胶盖是空心的.放水时橡胶盖浮起,水从出水口流出,随着水的流出,水面降低,直到橡胶盖盖住出水口,放水过程结束.注水过程中和注满水后,橡胶盖都盖住出水口,盖紧时橡胶盖上表面与池底相平.若水箱内水面高h是20cm,空心橡胶盖的面积是70cm2,橡胶盖和连杆的总质量为100g,总体积是150cm3,橡胶盖内部空心体积为40cm3,固定轴到尼龙绳头的距离OB是25cm,手柄左端到固定轴的距离AO是15cm(AB杆和尼龙绳的质量不计),试求:
(1)橡胶盖盖紧时,水对橡胶盖的压力是多少?
(2)根据图中数据,试求出手作用在手柄上的力至少为多大时,能把橡胶盖提起?
(3)这种装置的一个重要缺点是,每次冲便桶都要用掉一箱水.为节约用水,请你对橡胶盖做些改造,使得按下手柄时橡胶盖抬起放水,放开手柄后橡胶盖能立即盖上出水口,停止放水.请通过计算得出具体数据.(g取10N/kg)
图27
39.如图25所示装置,物体B重为100N,它在水中匀速下沉时,通过滑轮组拉着重200N的物体A在水平面上匀速运动.当用一个水平向左的力F1拉物体A,使物体B在水中匀速上升(物体B未露出水面)时,滑轮组的机械效率为η1;
当物体B完全露出水面后,用另一个水平向左的力F2拉物体A,在4s内使物体B匀速上升0.4m,此时滑轮组的机械效率为η2.已知:
物体B的密度ρB=5ρ水,两次拉力F1∶F2=9∶10.若不计绳重、滑轮组装置的摩擦及水中的阻力,g取10N/kg.求:
(1)水平面对物体A的摩擦力Ff;
(2)η1与η2的比值;
(3)在物体B完全露出水面后,拉力F2的功率P2.
(请画出相关受力分析图)
图23是简易电动门式起重机的结构示意图。
MN为质量可以不计、长4m的横梁,行走装置可以把提起的重物在横梁上左右移动。
提升电动机通过钢丝绳和滑轮组提起重物,滑轮组的结构如图。
当提起的重物质量是0.5t,钢丝绳重和轮、轴间摩擦不计时,滑轮组的机械效率是80%。
当以0.2m/s的速度匀速竖直向上提起1.125t重物时,滑轮组的机械效率是多少?
电动机拉动钢丝绳的功率是多少?
若行走装置和提升电动机的总重是2.75×
103N,提起重物质量为2t,行走装置使提起的重物沿横梁从中点A移到B点,以M点为轴,N点向上的支持力增加了6×
103N,MB的距离是多少?
(g取10N/kg)
图23
12.如图5所示,科技小组的同学用长方体泡沫塑料、三脚架和
灯泡等制作了一个航标灯模型A,A部分总重为4N,A底部与浮
子B用细绳相连。
某时刻航标灯静止时,长方体泡沫塑料浸入
水中的深度为5cm,排开水的质量为500g,浮子B重0.5N(不
计绳重和绳与滑轮间的摩擦,g取10N/kg),则下列选项正确的
是
A.当水位上升时,B也向上运动,泡沫塑料A平衡时浸入水中的深度也会增加
B.水位在正常使用范围内上升和下降时,泡沫塑料A静止平衡后,底部受到水的压强总是50Pa
C.浮子B受到的浮力为1N
D.航标灯静止时浮子B体积应为1.5×
10-4m3
答案:
D
12.如图6所示,甲、乙两个滑轮组通过细绳悬挂在天花板上,用滑轮组匀速提升重为600N的物体时,悬挂甲、乙两滑轮组的细绳所受的拉力分别为F甲、F乙,已知每个滑轮重30N,不计绳重及滑轮轴间的摩擦,则拉力F甲、F乙的大小分别为
A.F甲=630N,F乙=630NB.F甲=660N,F乙=660N
C.F甲=945N,F乙=420ND.F甲=975N,F乙=450N
16.如图所示,当在绳子的自由端挂上70N的物体B静止时,物
体A浸没在容器内的水中。
当在B下面再挂上20N的物体静止时,
物体A有二分之一的体积浸在容器内的水中。
已知物体A的质量
为20kg,g取10N/kg。
不计绳重和摩擦,则下列计算结果正确的是
A.物体A的体积是8×
10-3m3
B.物体A的密度是2.5×
103kg/m3
C.物体A浸没在水中时受到的浮力是80N
D.动滑轮的质量是4kg
AC
15.一个木箱放在水平地面上,小明通过一根跨过定滑轮的绳子用力竖直向上提木箱,但木箱仍静止在水平地面上未动,如图7所示,以下各种说法中正确的是:
A.由于木箱静止在水平地面上,木箱所受地面的支持力始终是不变的
B.小明向下拉绳子的力越大,小明所受地面的支持力越小
C.小明向下拉绳子的力变化时,木箱受力不再平衡
D.木箱所受向上的拉力变化时,拉力和木箱所受支持力的合力是不变的
BD
23.图9中的物体A的质量是400g,物体B的体积是8cm3。
用细绳将两物体通过定滑轮连
接,放手后,A恰能沿着水平桌面向右做匀速直线运动。
若将B始终浸没在水中,并使A沿着水平桌面向左做匀速直线运动时,需要施加1.12N水平向左的拉力。
则物体B的密度为_______g/cm3。
2.3×
103
23.如图10所示,A、B两个正方体挂在杠杆的两端,已
知物快A的边长为10cm,物块B的边长为20cm,它们的
密度分别为ρA=3×
103kg/m3,ρB=2×
103kg/m3,当杠杆
水平平衡时,物块B对地面的压强为2500Pa,将物快A
完全没入水中后,当杠杆再次水平平衡时,物块B对地面
的压强为Pa。
(g=10N/kg)
9.小明单独站在水平地面上时,对地面的压强p0为3×
104Pa;
小明用滑轮组提升合金块,当合金块露出水面的体积为其总体积的2/5时,如图20
(1)所示,小明再也拉不动了,此时小明对地面的压强p1为零;
于是小明改变了滑轮组的绕线方法,合金块被顺利拉出水面,如图20
(2)所示,小明拉合金块匀速上升时,其对地面的压强p2为0.2×
104Pa。
已知小明的双脚与地面的接触面积S始终为250cm2,合金块的密度为2×
103kg/m3,不计绳重、滑轮轴间的摩擦,g取10N/kg。
(1)小明的重力G人;
(2)动滑轮的重力G动;
(3)小明通过图20
(2)所示滑轮组匀速提升合金块时,滑轮组的机械效率η。
40.火车道口处设置人工控制的栏杆,图22是栏杆的示意图。
密度和粗细均匀的栏杆全长6m,质量为40kg。
栏杆的重心位于P点,栏杆可绕O点在竖直平面内无摩擦转动。
栏杆的H端通过滑轮组来提升栏杆,其中A、B、D、E都是定滑轮,C是动滑轮,T为固定在水平地面上的挂钩。
当火车通过岔道口后,管理人员用力F1竖直向下拉绳子,栏杆恰好在水平位置平衡。
管理人员为了减轻自己的工作强度,他在H端下方的绳子上加挂了一个质量为10kg的重物,用力F2以0.2m/s的速度匀速拉动绳子使栏杆逆时针转动45°
角时车辆放行。
此时管理人员将绳端固定在挂钩T上。
已知:
F1∶F2=17∶15;
OH=1m,忽略细绳与滑轮的摩擦。
g取10N/kg。
(1)F1的大小;
(2)F2的功率;
(3)管理人员用力F2工作时滑轮组的效率(结果保留一位小数)
(1)425N
(2)75W(3)93.3%
39.质量为80kg的工人利用滑轮组按如图23所示的方式把货物和人运到高处。
第一次运送时,放入货箱的货物质量为140kg,工人用力F1匀速拉绳,货箱以0.1m/s的速度匀速上升,货箱对工人的支持力为N1,滑轮组的机械效率为η1;
第二次运送时,放入货箱的货物质量为120kg,工人用力F2匀速拉绳的功率为P2,货箱以0.2m/s的速度匀速上升,货箱对工人的支持力为N2。
N1与N2之比为4:
5(不计绳重及滑轮摩擦,g取10N/kg)求:
(1)货箱和动滑轮的总质量m
(2)功率P2
(3)机械效率η1(计算结果保留到小数点后两位)
解:
40.如图所示,杠杆AOB及支架是一个固连在一起的整体,AO:
BO=5:
2。
图中正方体D
与水平地面的接触面积为8×
10-2m2,物体B的质量为2kg。
当物体A的质量为9.2kg时,杠杆在水平位置上平衡,物体D对水平地面的压强为4000pa。
当把物体A换为质量为39.5kg的物体C,支点向左移,使AO:
BO=4:
3时,杠杆仍在水平位置上平衡,物体D对水平地面的压力为零。
(杠杆、支架和托盘的重力不计,g取10N/kg。
拉物体B的细绳系于物体B上表面中央并沿竖直方向)(7分)求:
(1)动滑轮的质量。
(2)物体D的质量。
解:
受力分析并画出示意图。
…………………………………………………………1分
6.如图9所示,用滑轮组将重为G=1200N的金属块打捞出水面,
不计绳重、摩擦和水对金属块的阻力,作用在绳自由端拉力F的功率
始终保持1500W,金属块浸没在水中时匀速提起的速度为
,
金属块的密度为
kg/m3,取g=10N/kg。
A.金属块露出水面之前,绳子自由端移动的速度为
B.金属块露出水面之前滑轮组的机械效率
C.滑轮组中动滑轮的重力为
D.金属块全部出水面后作用在绳子自由端的拉力F,比F大100N
16.如图8所示,体重为510N的人,用滑轮组拉重500N的物体A沿水平方向以0.01m/s的速度匀速运动。
此时滑轮组的机械效率为75%,运动中物体A受到地面的摩擦阻力为物体重力的0.3倍。
不计绳重、滑轮摩擦,地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向,地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向,人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上。
则下列计算结果正确的是
A.绳子自由端受到拉力的功率是2WB.人所受到的合力为零
C.绳子自由端运动的速度是0.01m/sD.人对地面的压力是410N
6.如图10(甲)所示,重为80N的物体在大小为10N方向向左的拉力F1的作用下,在水平面上以0.3m/s的速度做匀速直线运动,滑轮与绳子质量及摩擦均不计。
当撤去拉力F1物体静止后,改用拉力为水平向右大小为30N的拉力F2使物体在相同的水平面上向右运动10m,如图15乙所示,则下列说法正确的是
A.拉力F2做的功是300J
B.物体与地面之间的摩擦力为30N
C.在拉力F2作用下物体运动时,其受到的合力大小为10N
D.拉力F1的功率为6W
16.用如图7所示的滑轮组匀速提起重1000N的物体,10s内拉力F拉动绳子自由端移动的距离是12m,所做额外功是800J。
则下列说法正确的是
A.动滑轮重是200NB.物体上升的速度是1.2m/s
C.拉力F的功率是480WD.滑轮组的机械效率约为83.3%
25.如图19所示,是某课外小组设计的锅炉保险阀门装置示意图。
A是圆柱体阀门,悬挂圆柱体阀门的细钢丝绳从排气管D穿出,排气管的横截面积S1=2cm2,锅炉正常工作时圆柱体阀门被排气管D压在如图所示位置;
BC是轻质杠杆,当蒸汽压强超过安全值时,圆柱体阀门A被水蒸汽向下压离开排气管口,水蒸汽沿排气管口排出以保障锅炉的安全,当蒸汽压强低于安全气压时,圆柱体阀门上升赌注排气管口。
锅炉内安全气压值为p=1.3×
105Pa,已知圆柱体阀门A的质量m=500g,底面积S2=10cm2,外界大气压p0=1.0×
105Pa,BO:
BC=1:
5。
(整个装置的摩擦不计,g=10N/kg)
(1)锅炉内刚好为安全气压时,水蒸气对阀门A的压力;
(2)为使锅炉安全,在杠杆C点通过定滑轮悬挂铁锤的质量。
.如图6所示,边长为0.1m质量均匀的正方体物体M,放在水平地面上对地面的压强为5.4×
如图6所示装置,横杆可绕固定点O在竖直平面内转动,系在横杆B端的细绳通过动滑轮连着物体M,用力F在A点竖直向上提横杆时,横杆在水平位置平衡,此时物体M对地面的压强为1.8×
103Pa,若仍用力F在距离A点0.1m处竖直向上提横杆,使横杆仍在水平位置平衡,此时物体M对地面压强为1.0×
103Pa,已知横杆上AB部分的长为0.2m,AB:
OA=1:
3,,g取10N/kg,不计横杆质量、绳质量和摩擦。
则下列选项正确的()
A.物体M的质量为54kg
B.物体M的密度为0.54×
103kg/m3
C.力F的大小为1N
D.力F的大小为32N