初中物理杠桿、滑輪組、壓強(qiáng)、浮力綜合計(jì)算題(含答案)

PAGE7/8初中物理杠桿、滑輪組、壓強(qiáng)、浮力綜合計(jì)算題1、（08崇文一模）如圖25所示是起重機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。用它把質(zhì)量為2×103kg，底面積為1m2的貨箱G勻速提起。（取g＝10N/kg）問(wèn)：（1）當(dāng)貨箱靜止于水平地面時(shí)，它對(duì)地面的壓強(qiáng)是多少？（2）若把貨箱勻速吊起3m，起重機(jī)對(duì)貨箱做了多少功？（3）吊起貨箱時(shí)，為使起重機(jī)不傾倒，在它右邊加掛質(zhì)量為多大的鐵塊？已知：OA＝10m，OB＝5m。（設(shè)起重機(jī)所受重力的作用線恰好通過(guò)O點(diǎn)。）2、（08西城一模）磅秤上有一個(gè)重1500N的木箱，小明站在地上，想用如圖29（甲）所示的滑輪組把這個(gè)木箱提升到樓上，可是他竭盡全力也沒(méi)有提起，此時(shí)磅秤的示數(shù)為40kg。于是他改變滑輪組的繞繩方法如圖29（乙）所示，再去提這個(gè)木箱。當(dāng)木箱勻速上升時(shí)，小明對(duì)地板的壓力為100N，不計(jì)軸摩擦和繩重，取g＝10N/kg。求小明的體重和提升木箱時(shí)滑輪組的機(jī)械效率。圖30MOAB3、（08昌平一模）如圖30所示，一正方體合金塊M的邊長(zhǎng)為20cm，把它掛在以O(shè)為支點(diǎn)的輕質(zhì)杠桿的A點(diǎn)處，一個(gè)重為640N的人在杠桿的B點(diǎn)通過(guò)定滑輪用力F1使杠桿在水平位置平衡，此時(shí)M對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為1.1×104Pa，人對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為1.45×104Pa；若把M浸沒(méi)于水中（M與容器底不接觸），人用力F2圖30MOAB（1）力F1的大小；（2）合金塊M的密度；（3）當(dāng)M浸沒(méi)于水中時(shí)，若剪斷細(xì)繩，合金塊M沉于容器底，則M對(duì)容器底的壓強(qiáng)為多大？4、（08朝陽(yáng)一模）圖23是簡(jiǎn)易電動(dòng)門(mén)式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。MN為質(zhì)量可以不計(jì)、長(zhǎng)4m的橫梁，行走裝置可以把提起的重物在橫梁上左右移動(dòng)。提升電動(dòng)機(jī)通過(guò)鋼絲繩和滑輪組提起重物，滑輪組的結(jié)構(gòu)如圖。當(dāng)提起的重物質(zhì)量是0.5t，鋼絲繩重和輪、軸間摩擦不計(jì)時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率是80%。當(dāng)以0.2m/s的速度勻速豎直向上提起1.125t重物時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率是多少？電動(dòng)機(jī)拉動(dòng)鋼絲繩的功率是多少？滑輪組重物行走裝置提升電動(dòng)機(jī)MN滑輪組重物行走裝置提升電動(dòng)機(jī)MN圖235、（08海淀一模）圖25是液壓汽車起重機(jī)從水中打撈重物的示意圖。A是動(dòng)滑輪，B是定滑輪，C是卷?yè)P(yáng)機(jī)，D是油缸，E是柱塞。作用在動(dòng)滑輪上共三股鋼絲繩，卷?yè)P(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使鋼絲繩帶動(dòng)動(dòng)滑輪上升提取重物，被打撈的重物體積V＝0.5m3。若在本次打撈前起重機(jī)對(duì)地面的壓強(qiáng)p1＝2.0×107Pa，當(dāng)物體在水中勻速上升時(shí)起重機(jī)對(duì)地面的壓強(qiáng)p2＝2.375×107Pa，物體完全出水后起重機(jī)對(duì)地面的壓強(qiáng)p3＝2.5×107Pa。假設(shè)起重時(shí)柱塞沿豎直方向，物體出水前、后柱塞對(duì)吊臂的支撐力分別為N1和N2，N1與N2之比為19：24。重物出水后上升的速度v＝0.45m/s。吊臂、定滑輪、鋼絲繩的重以及輪與繩的摩擦不計(jì)。（g取10N/kg）求：ABABDCEOF25（2）被打撈的物體浸沒(méi)在水中上升時(shí)，滑輪組AB的機(jī)械效率；（3）重物出水后，卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引力的功率。6、（08宣武一模）某橋梁施工隊(duì)的工人用如圖24所示的滑輪組勻速打撈沉在水中的工件。已知工件的質(zhì)量為100kg工人的質(zhì)量為70kg。工件打撈出水面前與工件完全被打撈出水后工人對(duì)地面的壓力之比為15：2，工件在水中時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為60%。若不計(jì)摩擦、繩重及水的阻力，g取10N/kg。求：（1）工件浸沒(méi)在水中時(shí)所受的浮力Ｆ??；（2）工件完全打撈出水面后，滑輪組的機(jī)械效率η2；（3）工件完全打撈出水面后，以0.2m/s的速度被勻速提升，工人拉繩的功率P2。7、（08石景山二模）如圖24所示，是使用汽車從湖水中打撈重物的示意圖。汽車通過(guò)定滑輪牽引水下一個(gè)圓柱形重物，在整個(gè)打撈過(guò)程中，汽車以恒定的速度v=0.2m/s向右運(yùn)動(dòng)。圖乙是此過(guò)程中汽車?yán)瓌?dòng)重物的拉力F隨時(shí)間t變化的圖像。設(shè)t=0時(shí)汽車開(kāi)始提升重物，忽略水的阻力、繩重和滑輪的摩擦，g取10N／kg。求：圖24（1）重物露出水面前，汽車?yán)匚锏墓β?；圖24（2）圓柱形重物的密度；初中物理杠桿、滑輪組、壓強(qiáng)、浮力綜合計(jì)算題參考答案1、（1）（2）W=FS=2×103kg×10N/kg×3m=6×104J（3）G×AO=G0×OB2×103kg×g×10m=m0g×5mm0=4×103kg2、F拉＝G人木箱和動(dòng)滑輪受力G箱＋G輪＝2F拉＋F支＝2G人＋F支＝2G人＋mg改變繞繩方式后，F(xiàn)拉＋F支＝G人，木箱和動(dòng)滑輪受力G箱＋G輪＝3F拉＝3（G人－F支）所以2G人＋mg＝3（G人－F支）F支＝F壓＝100NG人＝3F支＋mg＝3×100N＋40kg×10N/kg＝700NF拉＝G人－F支＝700N－100N＝600N機(jī)械效率＝＝＝＝＝83.3%3、（1），F(xiàn)1=G人—p1S=640N—1.45×104Pa×0.04m2=60N，F(xiàn)2=G人—p2S=640N—1.15×104Pa×0.04m2=180N（2）杠桿在水平位置平衡時(shí)，有：OA（GM—FM）=OBF1①OA（GM—F?。?OBF2②由①②可得，③FM=F壓=PMSM=1.1×104Pa×（0.2m）2=440NF浮=ρ水gVM=1×103kg/m3×10N/kg×（0.2m）3=80N將FM=440N、F浮=80N代入③式，解得：GM=620N（3）當(dāng)M浸沒(méi)于水中時(shí)，剪斷細(xì)繩，合金塊M沉于容器底，4、提起重物質(zhì)量分別為0.5t和2t，重物重分別為G＝mg＝0.5t×10N/kg＝5×103N，G/＝m/g＝2t×10N/kg＝20×103N由滑輪組機(jī)械效率η＝W有用/W總＝G物/（G物＋G動(dòng)），代入數(shù)據(jù)：80%＝5×103N/（5×103N＋G動(dòng)），解出G動(dòng)=1.25×103Nη/＝G物//（G物/＋G動(dòng)）＝20×103N/（20×103N＋1.25×103N）≈94%鋼絲繩拉力F=（G物/＋G動(dòng)）/3=（20×103N＋1.25×103N）/3≈7.1×103N勻速拉動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)拉動(dòng)鋼絲繩的功率P＝Fv＝7.1×103N×3×0.2m/s=4.26×103W〔或P＝（G物/＋G動(dòng)）v物＝（20×103N＋1.25×103N）×0.2m/s=4.25×103W〕把橫梁MN看成杠桿，以M點(diǎn)為軸，重物在A點(diǎn)和B點(diǎn)時(shí)，根據(jù)杠桿平衡條件：（G物＋G行＋G動(dòng)）·MA＝FA·MN（G物＋G行＋G動(dòng)）·MB＝FB·MN兩式相減得：（G物＋G行＋G動(dòng)）·（MA－MB）＝（FA－FB）·MN當(dāng)FA－FB＝6×103N＞0，代入數(shù)據(jù)：（20×103N＋1.25×103N＋2.75×103N）（2m－MB）＝6×103N×4m解出：MB＝1m當(dāng)FA－FB＝－6×103N＜0，代入數(shù)據(jù)：（20×103N＋1.25×103N＋2.75×103N）（2m－MB）＝－6×103N×4m解出：MB/＝3m5、（1）設(shè)起重機(jī)重為G，被打撈物體重力為G物；打撈物體前，G=p0S在水中勻速提升物體時(shí)：F拉=G物－F浮起重機(jī)對(duì)地面的壓力：G+F拉=p1SF浮=ρ水gV排=0.5×104N物體出水后：G+G物=p2S，F(xiàn)拉=（p1-p0）S；G物=（p2-p0）S可得物體重力為G物=2.0×104N。（2）設(shè)鋼絲繩上的力在出水前后分別為F1、F2，柱塞對(duì)吊臂力的力臂為L(zhǎng)1，鋼絲繩對(duì)吊臂力的力臂為L(zhǎng)2。根據(jù)杠桿平衡條件可知：N1L1=3F1L2；N2L1=3F2L2，=，F(xiàn)1=（G物－F浮+G動(dòng)）F2=（G物+G動(dòng)），==將數(shù)據(jù)代入得：G動(dòng)=0.4×104N物體浸沒(méi)在水中上升時(shí)，滑輪組AB的機(jī)械效率：（3）出水后鋼絲繩上的力：F2=（G物+G動(dòng)）/3=0.8×104N物體上升的速度v，鋼絲繩的速度v＇=3v=30.45m/s=1.35m/sP=F2v＇=0.8×104N×1.35m/s=1.08×104W。圖（3）6、（1）以人為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析如圖（3）甲、乙所示：圖（3）∵G人=F′1+N1∴N1=G人-F′1G人=F′2+N2N2=G人-F′2工人受到地面的支持力與工人對(duì)地面的壓力大小相等；繩對(duì)人的拉力與人對(duì)繩的拉力大小相等?！啵巍?/Ｎ′2＝Ｎ1/Ｎ2＝（Ｇ人-F′1）/（G人-F′2）＝15/2又∵η1=W有/W總=（G物-F浮）h/F1S=（G物-F?。?2F1=60%F1=（G物+G動(dòng)-F?。?2F2=（G物+G動(dòng)）/2將③、④式代入①、②式，并且將G人=m人g=70kg×10N/kg=700N，G物=m物g=100kg×10N/kg=1000N代入,解得：G動(dòng)=320N由②③式得：60%=（G物－F浮）/（G物+G動(dòng)-F?。?（1000N-F?。?（1000N+320N-F?。嘟獾肍浮=520N則：F1=400N；F2=660N。（2）∵η2=W′有/W總=G物/2F2=G物/（G物+G