初中物理力学综合计算题(有答案).doc

图31建筑材料卷扬机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v1匀速提起质量为m1的建筑材料时，滑轮组的机械效率为1，卷扬机拉力的功率为P1；当以速度v2匀速提起质量为m2的建筑材料时，滑轮组的机械效率为2，卷扬机拉力的功率为P2。若2-1=5%，P1: P2=2:3，m1=90kg，动滑轮受到的重力G动=100N。滑轮与轴的摩擦、细绳受到的重力忽略不计，g=10N/kg。求：（1）提起质量为m1的建筑材料时卷扬机对绳的拉力F1；（2）两次工作过程中，建筑材料上升的速度v1与v2之比。乙240W/J4807209600t/s1.02.00.51.5卷扬机ABC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；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120 kg，滑轮A、B的质量均为4kg，3v1=5v2，=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。求：（1）P的大小；（2）v2的大小；（3）N1与N2的比值。解：（1）由题中Wt图像解得P=480W （2分）（2）根据 =（1分）解得：v1 =0.6m/s已知：3v1=5v2解得：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=75%所以有 =，代入数据解得G0=80 N （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。N1mg（2）（1）G03T1m1gF1mBg2F1T1（3）N2mg（5）（4）G03T2m2gF2mBg2F2T2（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T1= T1，由答图5（2）可得F1=（T1+mBg）= （N +40N）=N， 因F1= F1，由答图5（3）可得N1=F1+mg=N+1200N=N（1分）同理，由答图5（4）可得T2=（m2g +G0）= （800N+80N）=N，因T2= T2，由答图5（5）可得F2=（T2+mBg）= （N +40N）=N，因F2= F2，由答图5（6）可得N2=F2+ mg =N+1200N=N 所以 =（1分）（其他解法正确均得分）图25M3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的密度为2.5103kg/m3。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。（结果请保留两位有效数字）（1）物体M在水中，人对绳的拉力FT450N 1分图6甲4FTF浮G总=GM+G动乙4FmaxG总=GM+G动对物体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。GMG动F浮4FT GMG动4Fmax FmaxG人m人g 两个受力分析图或三个方程1分由式解得：F浮4m人g4FT470kg10N/kg4450N1000N 1分F浮物体M的体积：VM0.1m3 1分物体M受到的重力：GMrMgVM2.5103kg/m310N/kg0.1m32500N 1分（2）由式得：动滑轮受到的重力G动4FmaxGM4m人gGM2800N2500N300N 1分（3）物体M出水后，滑轮组的机械效率：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1；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2。已知F1=200N，v1=0.2m/s，2=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。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P1；电动机QBCOD定滑轮K动滑轮MH甲金属材料图26E（2）动滑轮M的质量m0；（3）被打捞金属材料的密度金。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P1=F13v1=200N30.2m/s=120W （2分）图7BCFB1FC1OFB1N1mEg图6FC1图53F1GQ +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 ， FC1CO= FB1 OB =3F1+ GQ+G0FB1=4(3F1+ GQ+G0) 图83F2GQ +G0图10BCFB2FC2O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。FB2N2mEg图9=FC2 ，=FB2 ， FC2CO= FB2 OB =3F2+ GQ+G0FB2=4(3F2+ GQ+G0) （1分）解得：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= F23F2G0+G图123F1F浮G0+G图11F浮+3F1=G0+G3F2=G0+G 解得：F浮=400N，G=950N（1分）根据阿基米德原理F浮=水g V，解得：V = =410-2m3金属材料密度= = =2.4103kg/m3（或2.375103kg/m3A甲卷扬机F1B乙卷扬机F2图20M1M25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。已知：G1G2=30N，=5%，M1、M2两物体的质量相等，体积V均为410-2m3，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求：（1）物体M1受到的浮力F浮； （2）拉力F1与F2之比；来源:Z+xx+k.Com（3）物体M1受到的重力G。解：（1）F浮=水gV排 =1103kg/m310N/kg410-2m3=400N （2）P=F P1= F1绳=2 F1 P2= F2绳 =2 F2 = 图42F1F浮G1G甲2F2F浮G2G乙 （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+G1 2F2+ F浮=G+G2 G1G2=30N 由得：F1F2=15N 由解得：F1=240N F2=225N h= h2-h1=5%=5% =5% G=7606