力學(xué)應(yīng)用題3(含答案)

321.建筑工人利用如圖所示裝置，將質(zhì)量為100千克的沙袋從地面勻速提到3米高的一樓樓面，用時(shí)30秒．已知?jiǎng)踊喌馁|(zhì)量為8千克，不計(jì)繩子重力和摩擦．求：（1）拉力的大小．（2）這段時(shí)間內(nèi)人拉繩子做功的功率．（1）物體的重力為：G=mg=100kg10N/kg=1000N；動(dòng)滑輪的重力為：G=mg=8kg10N/kg=80N；輪輪則拉力為：F=（G+G）=×（1000N+80N=540N；輪（2）拉力移動(dòng)的距離為s=2h=2×3m=6m；拉力做的功為：W=Fs=540N6m=3240J；拉力的功率為：P===108W22.G=4.8N靜止于任意位置時(shí)，手對(duì)輕繩的拉力均為F=1.8N；當(dāng)重物勻速上升時(shí)，手對(duì)輕1繩的拉力為F=2.0N12凹槽的周長(zhǎng)C=0.3m，求（1）動(dòng)滑輪的重力；（2）重物上升過(guò)程中的有用功、總功以及滑輪組的機(jī)械效率．（1n=3F=1.8N；1則有：F=（G+G），故G=3F﹣G=31.8N﹣4.8N=0.6N；動(dòng)動(dòng)11（2）因?yàn)槲矬w上升，動(dòng)滑輪也上升h，所以繩子自由端相對(duì)于動(dòng)滑輪移動(dòng)距離為2h，即物體上升高度h是繩子自由端相對(duì)于滑輪移動(dòng)距離的一半．所以物體上升的高度h=C=0.3m=0.15m，拉力端移動(dòng)距離s=3h=3×0.15m=0.45m．W=Gh=4.8N0.15m=0.72J；所做的總功為：W=Fs=2N0.45m=0.9J；有總2機(jī)械效率為：η==100%=80%23.小華用如圖所示的滑輪組拉動(dòng)貨箱，已知貨箱的質(zhì)量為F=50N的拉力作用下，貨箱以0.1m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，地面對(duì)貨箱的滑動(dòng)摩擦力f為貨箱重的0.2倍．求：（1）貨箱的重力是多少？（2）拉力F的功率是多少？（3）貨箱運(yùn)動(dòng)了1min，克服摩擦所做的功是多少？（4）此滑輪組的機(jī)械效率是多少？（1）貨箱所受重力：G=mg=60kg×10N/kg=600N；（2）滑輪組n值為，繩子自由端移動(dòng)速度：v=3v=3×，繩拉力的功率是P=Fv=50N×；繩（3）f=0.2G=0.2×600N=120N；由v=得，貨箱移動(dòng)距離：s=vt=0.1m/s×1×，克服摩擦做功：W=fs=120N×；有（4）1min內(nèi)繩子自由端移動(dòng)距離：s=3s=3×6m=18m，繩W=Fs=50N18m=900J，總繩η=×100%=×100%=80%24.如圖所示，在水平地面上放著物體A與地面的接觸面積為0.14m，對(duì)地2面的壓強(qiáng)為，用滑輪組勻速提升物體A時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率是84%（不計(jì)繩重和摩擦，（1）物體A的質(zhì)量m和動(dòng)滑輪的質(zhì)量m．A（2A以0.2m/s5s做的功是多少？（1）由p=可得，A對(duì)地面的壓力：F=pS=3000Pa0.14m=420N，因?yàn)槲矬wA2壓在水平地面上，所以物體A的重力：G=F=420N，物體A的質(zhì)量：Am===42kg；用滑輪組勻速提升物體A時(shí)，不計(jì)繩重和摩擦，則滑輪Aη=滑輪的質(zhì)量：m=====84%，解得G=80N，動(dòng)輪==8kg2）用此滑輪組使物體A以0.2m/s的速度勻速上升5s，則物體Ah=vt=0.2m/s×5s=1m，由圖可知n=2，則拉力端移動(dòng)距離s=2h=21m=2mF=（G+G）輪A==250N，人拉力做的功：W×2m=500J總25.如圖是工人利用滑輪組提升重為810N物體的示意圖，某段過(guò)程中物體勻速上升的速度為0.1m/s，工人拉力F的功率為90W，物體上升10s拉力F克服滑輪組的摩擦做的功是60J，不計(jì)繩重．求：（1）工人拉繩子的速度；（2）滑輪組的機(jī)械效率；（3）滑輪組中的動(dòng)滑輪的重力．（1）由圖可知，n=3，繩端移動(dòng)的速度：v=nv=30.1m/s=0.3m/s，繩物（2）根據(jù)P===Fv可得，工人的拉力：F===300N，滑輪組的機(jī)械效率：η=100%=90%；100%=×100%=100%=×（3）重物上升的高度：h=vt=0.1m/s×10s=1m，拉力做的有用功：W有用=Gh=810N1m=810JW=Fs=Fnh=300N×31m=900J總升動(dòng)滑輪做的額外功：W=W﹣W﹣W=900J﹣810J60J=30J，由W輪總有用輪f=Gh可得，動(dòng)滑輪的重：G===30N輪輪26.利用如圖所示的滑輪組，用F=1000N的力拉繩子自由端，貨物A以0.1m/s的速度勻速直線運(yùn)動(dòng)l0s，整個(gè)過(guò)程中，滑輪組的機(jī)械效率為75%．求：（1）貨物A在10s內(nèi)移動(dòng)的距離：（2）這個(gè)過(guò)程中拉力F的功率：（3）水平地面對(duì)貨物A的摩擦力大?。?）根據(jù)v=可知貨物A在10s內(nèi)移動(dòng)的距離：s=vt=0.1m/s×10s=1m；AA（2）由圖可知，動(dòng)滑輪上繩子的有效股數(shù)：n=2，繩子自由端移動(dòng)的速度：v=nv0.1m/s=0.2m/s，拉力的功率：P===Fv=1000N×繩繩A0.2m/s=200W；（3）由η===得摩擦力：f=nηF=275%1000N=1500N27.如圖所示，A物體受到的重力是100N，在拉力F的作用下，能以0.2m/s的速度在水平地面上向左勻速直線運(yùn)動(dòng)．已知拉力F=5N，滑輪組的機(jī)械效率為80%，試問(wèn)：（1）5s內(nèi)拉力F所做功的大小是多少？（2）物體A受到水平地面的摩擦力大小是多少？（1）如圖所示，有三股繩子作用在動(dòng)滑輪上，即n=3，則繩子自由端移動(dòng)的速度為：v=3v=30.2m/s=0.6m/s；5秒內(nèi)繩端移動(dòng)的距離：s=vt=0.6m/s×物5s=3m5秒內(nèi)拉力所做的功：W=Fs=5N×3m=15J；（2）在水平滑輪組中，克服物體與地面間的摩擦力做的功為有用功，因?yàn)棣?==，所以，物體A受到水平地面的摩擦力：f=nηF=380%×5N=12N28.質(zhì)量為60kg隨貨物重力變化的圖象如圖乙，機(jī)械中摩擦力及繩重忽略不計(jì)．（g=10N/kg）（1）影響滑輪組機(jī)械效率的因素之一是物重（或動(dòng)滑輪重）．（21min內(nèi)將貨物勻速向上提高了6m400N，求拉力的功率．（3）求動(dòng)滑輪受到的重力．（4）該工人豎直向下拉繩子自由端運(yùn)送貨物時(shí)，此滑輪組的機(jī)械效率最大值是多少？（1動(dòng)滑輪重；（2）由圖可知，n=3，則繩端移動(dòng)的距離：s=nh=3×6m=18m，拉力做的功：W=Fs=400N18m=7200J，拉力的功率：P===120W；（3）由圖乙可知，物重G=300N時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率η=60%，因機(jī)械中摩為總功，所以，滑輪組的機(jī)械效率：η=====60%，解得：G=200N；動(dòng)（4）已知工人的質(zhì)量為60kg，則該工人豎直向下拉繩子自由端運(yùn)送貨物時(shí)，繩子的最大拉力：F=G=mg=60kg10N/kg=600NF=（G+G大人人動(dòng)提升的最大物重：G=nF﹣G×600N200N=1600N大大動(dòng)械效率：η=100%=100%88.9%大29.質(zhì)量為60kg的李師傅在裝修施工時(shí)，利用如圖所示的滑輪組來(lái)提升裝修材200N的拉力在20s內(nèi)將500N的材料提升了10m（1）動(dòng)滑輪的重力；（2）他施加拉力的功率（3）他利用此滑輪組工作時(shí)的最大機(jī)械效率（保留一位小數(shù)）（1n=3F=得，動(dòng)滑輪的重力：G﹣G=3200N﹣500N=100N．動(dòng)（2）繩子自由端移動(dòng)的距離：s=nh=310m=30m，李師傅施加拉力做的功：W=Fs=200N30m=6000J，則他施加拉力的功率：P===300W．（3G=mg=60kg10N/kg=600N人自身重力，即F′=G=600N，當(dāng)人施加最大拉力時(shí)，提升的物重最大，滑輪組人的機(jī)械效率最高，此時(shí)的最大物重：G′=nF′﹣G=3600N﹣100N=1700N，則動(dòng)η=100%94.4%100%=×100%=100%=30.如圖所示，是一輛汽車通過(guò)滑輪組將深井中的物體拉至井口的裝置圖，已知井深10m，物體重G=410N，汽車重G10N，汽車勻速拉繩子時(shí)的拉34車力F=210N，汽車受到的阻力為車重的0.05倍．請(qǐng)計(jì)算：3（1）若汽車運(yùn)動(dòng)的速度為1.2m/s，則將物體由井底拉至井口，需要多長(zhǎng)時(shí)間？（2）滑輪組的機(jī)械效率是多少？（保留一位小數(shù)）（3）汽車的牽引力是多大？（4）將物體由井底拉至井口，汽車的牽引力做的功是多少？（1）由圖可知，滑輪組中由3段繩子承擔(dān)重物，則物體上升的速度為：v=v物車=1.2m/s=0.4m/s；物體由井底拉至井口需要的時(shí)間：t====25s；（2）滑輪組的機(jī)械效率為：η=====100%66.7%；（3）由題意可得，汽車受到的阻力為：f=0.05G=0.05310N=1500N；4車汽車勻速直線運(yùn)動(dòng)，受到平衡力作用，在水平方向上，汽車受到向右的牽引力、向左的拉力、向左的阻力作用；由力的平衡條件可得牽引力：F=F+f=2×牽拉10N+1500N=3500N；3（4）汽車運(yùn)動(dòng)的距離：s=s=3h=310m=30m；牽引力做功為：W=F車?yán)K牽牽s=3500N30m=1.0510J5車31.如圖甲是建造大橋時(shí)所用的起吊裝置示意圖，使用電動(dòng)機(jī)和滑輪組（圖中未畫出）將實(shí)心長(zhǎng)方體A從江底豎直方向勻速吊起，圖乙是鋼纜繩對(duì)A的拉力F1隨時(shí)間t變化的圖象．AF大小為110N4輪組的機(jī)械效率為75%．已知A的重力為10NA上升的速度始終為40.1m/s求：（1）長(zhǎng)方體A未露出水面時(shí)受到的浮力；（2）長(zhǎng)方體A的體積；（3）長(zhǎng)方體A的密度；（4）長(zhǎng)方體A完全離開水面后，在上升過(guò)程中F的功率．（1）根據(jù)圖乙可知，A未露出水面時(shí)所受的拉力F=110N；則A未露出水面41時(shí)受到的浮力：F﹣F=310N﹣110N=210N；444浮1（2）由F=ρgV可得A排開水的體積：V浮水排排===2m；因?yàn)锳浸沒在水中，所以A的體積：3V=V=2m；3排（3A的質(zhì)量：m==10kg/m；=310kgA的密度：ρ===1.53A33（4）A完全離開水面后，滑輪組的機(jī)械效率為75%，此時(shí)電動(dòng)機(jī)對(duì)繩的拉力F為110N，由η===可得，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)：4n===4v=4v0.1m/s=0.4m/s，物長(zhǎng)方體A完全離開水面后，在上升過(guò)程中F的功率：P=Fv=1×10N×40.4m/s=4000W32.小雨用滑輪組提升重物．每個(gè)滑輪等重，不計(jì)繩重、摩擦和水的阻力．請(qǐng)畫出與解題過(guò)程相應(yīng)的受力分析示意圖．（1）物體A的質(zhì)量為50kg，求物體A的重力是多少？（2）如圖甲所示，小雨對(duì)繩子自由端的拉力為150N時(shí)，地面對(duì)物體A的支持力是100N．為了提起物體A并利用它將物體A在空氣中勻速提升了2m，求小雨做的功是多少？（3）小雨用圖乙所示的滑輪組，將另一密度為l.5l0kg/m的物體B從某液體33中勻速向上拉至空氣中，拉力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖丙所示．已知F與F21之差為50NB時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為75%（1）物體A的重力：G=mg=50kg10N/kg=500N；（2）如圖甲，由題意可知，小雨沒有把重物A提起來(lái)，對(duì)A進(jìn)行受力分析如下圖1，由力的平衡條件可得G=F+F，拉支滑輪組對(duì)A的拉力：F=G﹣F=500N100N=400N拉支A對(duì)滑輪組的拉力等于滑輪組對(duì)A的拉力，由圖甲可知，n=3，對(duì)甲滑輪組的動(dòng)滑輪進(jìn)行受力分析，如圖2所示，由力的平衡條件可得3F=F+G，所以動(dòng)滑拉動(dòng)G=3F﹣F=3150N400N=50N，為了提起物體A，他增加了滑動(dòng)拉輪個(gè)數(shù)，組裝了如圖乙所示的滑輪組，對(duì)乙圖的動(dòng)滑輪和A物體進(jìn)行受力分析，如圖3：此時(shí)繩端的拉力F′=（G+2G）=（500N+250N）=150N，動(dòng)由圖乙可知，n′=4，繩子移動(dòng)的距離：s=4h=42m=8m，小雨做的功：W=F′s=150N8m=1200J；（3）不計(jì)繩重、摩擦，在空氣中提升B時(shí)滑輪組的機(jī)械效率：η====75%，代入數(shù)據(jù)可得：=，解得G=300N；已知B的密度，由ρ=可得，B的體積：BV====0.02m；在空氣中，繩端的拉力：3BF=（G動(dòng)）=（300N+250N）=100N，2+2G已知F﹣F=50N，則在水中繩端的拉力：F=F﹣50N=100N50N=50NB物2112體浸沒在水中時(shí)，以B物體和2個(gè)動(dòng)滑輪為研究對(duì)象，其受力情況如圖4，由力的平衡條件可得4F1+F浮=G+2G，則B在水中受到的浮力：F=G+2G動(dòng)動(dòng)浮B﹣4F=300N+250N4×50N=200N；由F=ρgV可得，液體的密度：ρ浮B液液1===110kg/m33（2）如圖甲，由題意可知，小雨沒有把重物A提起來(lái)，對(duì)A進(jìn)行受力分析如下圖1，由力的平衡條件可得G=F+F，拉支滑輪組對(duì)A的拉力：F=G﹣F=500N100N=400N拉支A對(duì)滑輪組的拉力等于滑輪組對(duì)A的拉力，由圖甲可知，n=3，對(duì)甲滑輪組的動(dòng)滑輪進(jìn)行受力分析，如圖2所示，由力的平衡條件可得3F=F+G，所以動(dòng)滑拉動(dòng)G=3F﹣F=3150N400N=50N，為了提起物體A，他增加了滑動(dòng)拉輪個(gè)數(shù)，組裝了如圖乙所示的滑輪組，對(duì)乙圖的動(dòng)滑輪和A物體進(jìn)行受力分析，如圖3：此時(shí)繩端的拉力F′=（G+2G）=（500N+250N）=150N，動(dòng)由圖乙可知，n′=4，繩子移動(dòng)的距離：s=4h=42m=8m，小雨做的功：W=F′s=150N8m=1200J；（3）不計(jì)繩重、摩擦，在空氣中提升B時(shí)滑輪組的機(jī)械效率：η====75%，代入數(shù)據(jù)可得：=，解得G=300N；已知B的密度，由ρ=可得，B的體積：BV====0.02m；在空氣中，繩端的拉力：3BF=（G動(dòng)）=（300N+250N）=100N，2+2G已知F﹣F=50N，則在水中繩端的拉力：F=F﹣50N=100N50N=50NB物2112體浸沒在水中時(shí)，以B物體和2個(gè)動(dòng)滑輪為研究對(duì)象，其受力情況如圖4，由力的平衡條件可得4F1+F浮=G+2G，則B在水中受到的浮力：F=G+2G動(dòng)動(dòng)浮B﹣4F=300N+250N4×50N=200N；由F=ρgV可得，液體的密度：ρ浮B液液1===110kg/m33（2）如圖甲，由題意