力学计算Word文档格式.docx

力学计算Word文档格式.docx

《力学计算Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《力学计算Word文档格式.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

机械效率:

η＝W有/W总

滑轮组效率:

η＝G/nF（竖直方向）

η＝G/（G＋G动）（竖直方向不计摩擦）

η＝f/nF（水平方向）

常用物理量

光速:

C＝3×

108m/s（真空中）

声速:

V＝340m/s（15℃）

人耳区分回声:

≥0.1s

重力加速度:

g＝9.8N/kg≈10N/kg

标准大气压值:

760毫米水银柱高＝1.01×

105Pa

水的密度:

ρ＝1.0×

103kg/m3

水的凝固点:

0℃

水的沸点:

100℃

水的比热容:

C＝4.2×

103J/（kg·

℃）

元电荷:

e＝1.6×

10-19C

一节干电池电压:

1.5V

安全电压:

≤36V

家庭电路电压:

220V

单位换算:

1m/s＝3.6km/h

1g/cm3＝103kg/m3

1kw·

h＝3.6×

106J

某桥梁施工队用如图所示的滑轮组打捞沉在水底的工件。

已知工件的体积是0.16m3，密度是3.5×

103kg/m3，滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件时，人在绳子的自由端施加的拉力F＝1700N。

（不考虑摩擦及水的阻力，g取10N/kg）求：

（1）工件的质量是多少？

工件浸没在水中时，受到的浮力是多少？

（2）滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件时，机械效率是多大？

（3）工件从水里升到水面上的过程中，滑轮组的机械效率将如何变化，并分析原因。

答案：

（1）m=ρV=3.5×

103kg/m3×

0.16m3=560kg

F浮=ρ液gV排=1×

10N/kg×

0.16m3=1600N

（2）F=G-F浮=mg-F浮=560kg×

10N/kg-1600N=5600N-1600N=4000N

η=（W有用/W总）×

100%=（F′×

h）/（F×

s）×

3h）×

100%=（4000N/1700N×

3）×

100%=78.43%

（3）η将变大

η=W有用/（W有用+W额）×

100%，W有用增大，而W额不变，所以η变大

超高压水切割又称“水刀”，它是将普通水经过多级增压后，通过一个极细的喷嘴喷出一道高速”水箭”，对切割表面产生108～109Pa的压强。

工业上常用来切割大理石、钢板等坚硬物体。

下表是某高压水切割机技术参数：

型号

压强

（MPa）

喷嘴横截面积（m）2

排量

（L/min）

油泵电机功率

（kw）

换向方式

电源

（V）

2230

300

5×

10-8

2.7

22．5

电子

380

表中“排量2.7L/min”表示每分钟从喷嘴中喷出水2.7升。

1MPa=106Pa,1L＝1×

10－3m3.求：

（1）“水刀”有纯水切割和加磨料切割（磨料为密度大于水的石英砂、金刚砂）两种。

高速水流能切割坚硬物体是因为高速水流具有较大的，加入磨料后切割能力大大提高了是因为，

（2）若不考虑水从喷嘴喷出后横截面积的变化，高压水流对切割面的压力为多大？

（3）高压水切割机的切割效率？

答案

（1）动能；

速度一定时流体的质量增加从而动能增大

（2）喷出水流横截面积S=5×

10-8m2

由p=

得:

F=pS=300×

106×

10-8N=15N

（3）解法一：

排量Q=

水喷射速度υ=

水刀有效功率P/=Fυ=15×

9×

102W=1.35×

104W=13.5KW

切割效率

解法二：

水刀有效功率

……①

而排量

……②

又F=pS…③

由①②③得：

地区的平均风速是6m／s，已知空气的密度是1.2kg／m3．此地有一风车，它的车叶转动时可以形成面积约为1200m2的圆面，求：

（1）平均1s时间内有多少质量的气流冲击风车车叶形成的圆面?

（2）已知lkg空气以这样的速度运动时具有的动能为18J，假如这个风车能将流过此圆面

内气流动能E动的10％转变为电能．则该风车平均每秒钟发出的电能E电是多少?

答案

（1）V=Sl=Svt=1200m2×

6m／s×

1s=7200m3

m=ρV　=1.2kg／m3×

7200m3=8640kg

（2）E动＝8640×

18J=155520J）

E电＝ηE动=lO％×

155520J＝15552J

2004年1月3日，经过5亿千米的太空旅行后，美国“勇气号”火星探测器在火星表面成功着陆。

21天后，与“勇气号”一模一样的“机遇号”探测器又飞临火星，与“勇气号”会师，共同对火星进行科学探测。

（1）若“勇气号”克服阻力在5s内匀速行进20cm，用于它匀速行进的功率为60W，则这时“勇气号”克服阻力做功________J，所受阻力为________N，它匀速行进的速度是________m／s。

（2）若“勇气号”在火星上取得一份“土壤”样品，其质量为0.32g，体积为0.08cm3，则这份样品的密度为________kg/m3。

（1）300J1500N0.04m／s

（2）4×

103㎏/m3

如图所示，放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器重4N，底面积100cm2，弹簧测力计的挂钩上挂着重为10N的物块，现将物块浸没水中，容器内水面由16cm上升到20cm（g=10N/kg）．求：

（1）物块未放入水中时，容器底受到的水的压强；

（2）物块的密度；

（3）物块受到的浮力；

（4）物块浸没水中后，容器对桌面的压强．

（1）物块未放入水中时容器底受到的水的压强：

p=ρ水gh1=1.0×

16×

10-2m=1.6×

103Pa

（2）物块的质量：

m=G/g=10N/（10N/kg）=1kg

物块的体积：

V=V2-V1=S（h2-h1）=100×

10-4m2×

（20-16）×

10-2m=4×

10-4m3

物块的密度：

ρ=m/V=lkg/（4×

10-4m3）：

2.5×

103kg/m3

（3）物块受到浮力：

F浮=G排=ρ水gV排=ρ水gV物=1.0×

4×

10-4m3=4N

（4）物块放入水中，容器底对桌面的压强：

p=F／S=（G杯+G水+G物-F拉）／S=[G杯+ρ水gSh1+G物-（G物-F浮）]／S

=（G杯+ρ水gSh1+F浮）／S

=（4N+1.0×

103×

10×

100×

10-4×

10-2N+4N）/（100×

10-4m2）=2.4×

103Pa（2分）

27．一木块浮在水面上，露出水面的体积为32cm3，把露出水面的部分截去后，原水下部分又有24cm3体积露出水面，

　　求：

（1）木块的体积．

（2）木块的密度．

　　　28．有一个形状不规则的物体，用弹簧秤测得物体在空气中的重力为G，然后把它全部浸入密度为0的液体中，测出物体在液体中的重力为G′，求：

（1）此物体的体积V；

（2）此物体的密度1．

　（3）若将一个与它的体积相同的物体用绳子将它们捆在一起，放在原来的液体中恰好悬浮，求另一物体的密度2．

29．某人乘坐出租车在平直的公路上匀速行驶，出租车的牵引力为3000Ｎ，下表为他乘车到达目的地的车费发票，求：

（1）出租车行驶的时间．　　

（2）出租车的速度．

　　27．128cm3　0.75×

103kg/m3

　　28．略

　　29．5min　96km/h

11．用50N的水平拉力拉着重为200N的小车沿水平道路在1min内前进60m，则拉力做的功为_______J，拉力的功率为_______W．

　　33.如图15所示，该同学的质量为50千克，用30秒的时间从一楼跑到三楼（上升8米高）。

求此同学在这段时间内消耗的功率。

（g取10牛/千克）

　　33．根据G=mg=50千克×

10牛/千克500牛

　　W=mgh=500牛×

8米=4000焦

　　P=W/t=4000焦/30秒=133.3瓦4分写综合式也可以给分。

　　19.矗立在天安门广场的人民英雄纪念碑的碑心石是一块体积约为42米3的花岗岩,花岗岩的密度为2.6×

103千克/米3,则人民英雄纪念碑的碑心石质量约为_______________千克.

　　20.水面下10米深处,水产生的压强为___________帕.（g取10牛/千克）

　　21.把体积为

的铜球全部浸入盛满水容器中,受到水的浮力为_____________________牛.（g取10牛/千克）

　　22.气象站使用的高空探测气球连同其中的气体总重为10牛,气球体积为3米3,空气的密度按1.29千克/米3计算,此气球最多可以携带_____________牛的探测仪器升空.（g取10牛/千克）

　　23.如图10所示,用动滑轮拉动物体匀速前进,要使物体前进20厘米,绳子的自由端需移动_____________厘米.

　　24.重为600牛的跳伞运动员从距地面1000米的高空跳出飞机舱落到地面,重力对飞行员的功为____________焦.

　　25.拖拉机以27000瓦的功率耕地10分钟,拖拉机所做的功为_____________焦.

　19.1.092×

105,

　　20.1.0×

　　21.20,

　　22.28.7,

　　23.40,

　　24.6×

105,

　　25.1.62×

107

1．跳伞运动员在开伞前，第一个5s内落下125m，第二个5s内落下375m，求他在前5s内的平均速度和10s内的平均速度各是多少？

（7分）

2．一辆汽车朝山崖运速行驶，在离山崖700m处鸣镝，汽车直线行驶40m后，司机刚好听到鸣镝的回声，已知声速是340m/s，求汽车的速度。

（8分）

　3．一空瓶质量为200g,装满水后,水和瓶的质量是300g,装满油后,油和瓶的质量为280g,求油的密度是多少?

（8分）

四计算

1．25m/s50m/s

2.10m/s

3.800kg/m3

29.（5分）用如图13所示的滑轮组来拉动钢锭，已知钢锭与地面间的摩擦力f为1200N，若此时滑轮组的机械效率为80％.

（1）求拉绳子的力F为多大？

（2）如果想用更小的力拉动钢锭，请你提出一条可行性建议.

29.

（1）

∴F＝500N（3分）

（2）增加动滑轮的个数或钢锭下放滚轮等.（2分）

35.如图33所示，用滑轮组拉着重900N的物体A沿水平方向匀速移动，物体A受到的摩擦力是其物重的0.2倍，在30s内移动了5m，拉力F做的功为1200J。

（不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦）。

求：

（1）A所受的摩擦力、拉力F的大小；

（2）滑轮组的功率和动滑轮的重；

（3）滑轮组的机械效率。

例4、某人用如图所示的滑轮组（不计磨擦）提升某一重物，所用拉力F为200N，若滑轮组的机械效率为80%。

求

（1）被提升的物重？

（2）动滑轮重？

例5、在100m深的矿井里，每分钟积水9m3，要想不让水留在矿井里，应该用至少多大功率的水泵抽水？

1.如图所示，当水平拉力F为100牛时，重为1000牛的物体在水平地面上匀速滑动，物体运动速度为0.5m/s，已知重物与地面间滑动摩擦力为210牛，求：

（1）滑轮组的机械效率。

（2）拉力的功率。

30、经测试，一只装水2kg的家用保温瓶，经过24h，瓶内的水温从95℃降低到65℃．问这段时间内，瓶内水的内能减少了多少？

31、（8分）如图8所示，轿车从某地往广州方向匀速行驶，当到达A地时，车内的钟表显示为10时15分，到达B地时，钟表显示为10时45分。

（1）轿车从A地到B地用多少小时？

（2）轿车从A地到B地的速度；

（3）轿车若仍以该速度继续匀速行驶，从B地到达广州需要多长时间？

图8

32、如图9所示，物体重840N，动滑轮重160N，用力F将物体以1m/s的速度匀速竖直提升，若不计绳重和摩擦，求：

（1）拉力F的大小

（2）此装置的机械效率（3）拉力F的功率

45、某同学在做俯卧撑运动中，可他视为一个杠杆模型。

如果他的重心在A点，重力为600N，每只手与地的接触面积为0.6dm2，则他将身体撑起对地面的压强为多少帕？

若1min内做俯卧撑30个，每次肩部上升的距离均为0.4m，则他做俯卧撑的平均功率是多大？

46、图是工厂车间里用来吊运物体的天车及其滑轮组示意图，钢丝绳用

2000N的力将重为6000N的物体匀速吊起（不计绳重和摩擦）。

若在1min内，货物从地面被提升

到6m高处。

⑴.钢丝绳提升货物时所做的有用功和有用功率；

⑵.滑轮组的机械效率；

⑶.若用此天车提升8000N的重物时，钢丝绳上承受的拉力是多少？

47、如图所示，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大？

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?

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

38、汽车和货物的总重是4×

104牛，在水平公路上匀速前进，所受阻力是车重的0.2倍，如果汽车的速度为72千米/时，求：

（1）汽车在5秒内通过的距离

（2汽车克服阻力在5秒内所做的功

（3）汽车的功率是多大？

3、用滑轮组吊起重为100牛的物体，人站在地面上往下拉绳，拉力是31.25牛，使物体匀速上升4米，滑轮组工作时的机械效率为80%。

（1）求人做了多少功？

（2）求滑轮组上有几段绳子承担物体。

（3）画出这个滑轮组

4、将实心正方体轻轻放入已侧放置且水已满的大烧杯中内，该木块的质地均匀，边长为5cm，待木块静止时，从杯中溢出75g水，如图所示，求：

（1）木块受到的浮力

（2）木块的密度（3）木块下表面距水面的高度（4）水对木块下表面的压强和压力

（5）通过以上计算你有了什么发现？

（取g=10N／kg），