初中物理力学综合计算题

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1、1、图 31 是某建筑工地利用滑轮组和卷扬机提起重物的示意图。当 以速度 v 匀速提起质量为 m 的建筑材料时，滑轮组的机械效率为 ，1 1 1 卷扬机拉力的功率为 P ；当以速度 v 匀速提起质量为 m 的建筑材1 2 2料时，滑轮组的机械效率为 ，卷扬机拉力的功率为 P 。若 - =5%，2 2 2 1P : P =2:3，m =90kg，动滑轮受到的重力 G =100N。滑轮与轴的 1 2 1 动摩擦、细绳受到的重力忽略不计，g=10N/kg。求：（1）提起质量为 m 的建筑材料时卷扬机对绳的拉力 F ；1 1（2）两次工作过程中，建筑材料上升的速度 v 与 v 之比。1 2卷扬机建筑材

2、料图 312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 v 匀速上升时，卷扬机对滑轮组绳端的拉力为 F ，天车对卷扬机的支持力1 1为 N ，拉力为 F 的功率为 P，滑轮组的机械效率为 ；当卷扬机通过滑轮组提升质量为 80kg 1 1的玻璃并使玻璃以速度 v 匀速上升时，卷扬机对滑轮组绳端的拉力为 F ，天车对卷扬机的2 2支持力为 N 。已知拉力 F 所做功随时间变化的图像如图 22 乙所示，卷扬机的质量为 120 kg， 2 1滑轮 A、B 的质量均为

3、 4kg，3v =5v ，=75%，吸盘和绳的质量及滑轮与轴的摩擦均可忽略1 2不计，g 取 10N/kg。求：（1）P 的大小； （2）v 的大小；2（3）N 与 N 的比值。 1 2卷扬机A天车960720W/JB480C240吸盘玻璃00.5 1.0 1.5 2.0t/s甲乙图 221 1 2 2 0 1 B 1 1 0 2 B 2 2 1 01 B2 02 B解：（1）由题中 Wt 图像解得 P=W 960J=t 2s=480W （2 分）（2 ）根据 =W有W总=P有P=m gv 600N v1 1 = 1 =75% P 480W（1 分）解得：v =0.6m/s1已知：3v =5v

4、1 2解得：v =0.36m/s（1 分）2（3）设动滑轮 C 所受重力为 G ，卷扬机提升 60kg 玻璃时，滑轮组的机械效率为 =75%0所以有 =W有W总m g= 1m g +G +3m g 1 0 B=75%，代入数据解得 G =80 N（1 分）0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。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。3T12FN3T22F

5、NGm g（1）m gT （2）F mg（3）Gm g（4）m gT （5）F mg（6）由答图 5（1）的受力分析可知 T =1答图 51 1 680 （m g+G ）= （600N+80N）= N，3 3 3因 T =T ，由答图 5（2）可得 F = 1 1 11 1 680 400 （T +m g）= （ N +40N）= N，2 2 3 3因 F =F ，由答图 5（3）可得 N =F +mg=1 1 1 140034000N+1200N= N（1 分）3同理，由答图 5（4）可得 T =21 1 880 （m g +G ）= （800N+80N）= N，3 3 3因 T =T ，由

6、答图 5（5）可得 F = 2 2 21 1 880 500 （T +m g）= （ N +40N）= N，2 2 3 31 N 3 3T T 4 FM M 因 F =F ，由答图 5（6）可得 N =F + mg = 2 2 2 2500 4100N+1200N= N3 3N 40所以 =2 41（1 分）（其他解法正确均得分）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。已知：工人的质量为 70kg，物 体 M

7、 的密度为 2.510 kg/m 。不计绳重、轴摩擦及水对物体的阻力，g 取 10N/kg。求： （1）物体 M 的重力 G ；M（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 。（结果请保留两位有效数字）M图 25（1）物体 M 在水中，人对绳的拉力P P 360WF 450N 1 分 v 4v 4 0.2m / sM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。 G G F 4F M 动 浮 TG G 4F M 动 max4FF浮G =G +G 总动maxG =G +G 总动F G

8、m gmax 人 人两个受力分析图或三个方程1 分甲图 6乙由式解得：F 4m g4F 470kg10N/kg4450N1000N 1 分 浮 人 T浮 3 3 3 3 3 3 金 属材料甲 图 26C11 F Q 01 E F F F r gV水M物体 M 的体积：V MF浮r g水1000N110 kg / m 10N / kg0.1m 1 分物体 M 受到的重力：G r gV 2.510 kg/m 10N/kg0.1m 2500N 1 分 M M M（2）由式得：动滑轮受到的重力G 4F G 4m gG 2800N2500N300N1 分动 max M 人 M（3）物体 M 出水后，滑轮

9、组的机械效率：W有W总GMG +GM动2500N2500N +300N89%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 m =500kg。安装在杠杆 C 端的提E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 m =12kg，Q定滑轮 K 和动滑轮 M 的质量均为 m 。

10、可利用遥控电动机拉动绳子，通过滑轮组提升浸没在0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 P ，绳子 H 端的拉力为 F ，金属材料上升速度大小为 v ，地1 1 1面对配重 E 的支持力为 N ，滑轮组的机械效率为 ；在金属材料全部露出水面后匀速竖直1 1上升的过程中，绳子 H 端的拉力为 F ，地面对配重 E 的支持力为 N ，滑轮组的机械效率为2 2 。已知 F =200N，v =0.2m/s， =95%，N :N =6:1，绳和杠杆的质量、捆绑金属材料的钢 2 1 1 2 1 2丝绳的质量和体积、滑轮与轴及杠杆支点

11、处的摩擦、水对金属材料的阻力均可忽略不计，g 取 10N/kg。求：（1）金属材料浸没在水中匀速上升时电动机牵引绳的功率 P ；1（2）动滑轮 M 的质量 m ；0CO B（3）被打捞金属材料的密度 。金电动机 QH定滑轮 K动滑轮 MD E解：（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P =F 3v =200N30.2m/s=120W（2 分）1 1 1（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

12、）F C1=F ，C1F B1=F ，F CO= F OB B1 C1 B1F NB1CO BG + G3Fm gC1图 7B1图 5图 62 F 2 Q 0B2C2Q 02 E F F E 1 Q 0F 3 F2 3 3V gV浮 -2 3 g0 0 3 3 h 1 2 F C1=3F + G +G 1 Q 0F =B1COOBF =C14(3F + G +G ) 1 Q 0N =G - F =G -4(3 F +G + G )1 E B1 E 1 Q 0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

13、 所示，杠杆上 C 点、B 点受力分析图如 图 10 所示。F C2=F ，C2F B2=F ，F CO= F OB B2 C2 B2F C2NB2CO BF C2=3F + G +G2 Q 0COF = F =4(3F + G +G ) OBG + G3F图 8m g图 9C2图 10B2N =G - F =G 2 E B2-4(3 F +G + G ) E 2 Q 0h =2W 3 F -G有 2 = 2 0 =95% W 3 F总 2 2N G -4(3F +G +G ) 6 1 = =N G -4(3 F +G +G ) 1 2 E 2 Q 0解得：G =50N，m =5kg（1 分）

14、 0 0（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。F = F ，F= F 1 1 2 2F +3F =G +G浮 1 03F =G+G2 0解得：F =400N，G=950N（1 分） 浮根据阿基米德原理 F = g V，解得：V =浮 水m G金属材料密度 = = =2.410 kg/mF水=410 m浮1G +G图 113F G +G图 12（或 2.37510 kg/m5用如图 20 甲所示的滑轮组提升水中的物体

15、M ，动滑轮 A 所受重力为 G ，物体 M 完全1 1 1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 F ，拉力 F 做1 1功的功率为 P ，滑轮组的机械效率为 ；为了1提高滑轮组的机械效率，用所受重力为 G 的动2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 M ，物体2M 完全在水面下以相同的速度 v 匀速竖直上升 2的过程中，卷扬机加在绳子自由端的拉力为 F ，2F卷扬机1F卷扬机A BM1M2甲乙图 20h h h1 2 2 1 1 22 2 -2 33 3 -2 31 11 2 1 2 浮 P 16拉力 F 做功

16、的功率为 P ，滑轮组的机械效率为 。已知：GG =30N， =5%， = ，P 152M 、M 两物体的质量相等，体积 V 均为 410 m ，g 取 10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水 1 2的阻力均可忽略不计。求：（1）物体 M 受到的浮力 F ；1 浮（2）拉力 F 与 F 之比；1 2（3）物体 M 受到的重力 G。1解：（1）F = gV浮 水 排=110 kg/m 10N/kg410 m =400N（2）P=FP = F =2 F 1 1 绳 1P = F =2 F 2 2 绳 2F P 16= = F P 152 2（3）在匀速提升水中物体 M 的过程中，以动滑轮 A 和物体 M 为研究对象，1 1受力分析如图 4 甲所示；2F2F在匀速提升水中物体 M 的过程中，以动滑轮 B 和物体 M 为研究对象，2 2F浮F浮受力分析如图 4 乙所示。由图 4 可知：2F + F =G+G 1 浮 12F + F =G+G 2 浮 2G G =30N 1 2由得：F F =15N 1 2由解得：F =240N F =225N1 2G GG G甲 乙图 4h=W有W总h-h=5%2 1G -F G -F =5%2 F 2 F2 1G -400N G -400N2 225N 2 240N G=760=5%