04含有滑輪組復雜裝置的浮力綜合計算-2022中考物理力學壓軸計算題難題專練(原卷版+解析)

04含有滑輪組復雜裝置的浮力綜合計算1．如圖所示，某考古隊用滑輪組將重4.8×103N，體積為100dm3的文物打撈出水，定滑輪重100N．滑輪組上共有三根繩子a，b和c，其中a是懸掛定滑輪，b繞在定滑輪和動滑輪上，c懸掛文物，整個打撈過程始終緩慢勻速提升文物，文物完全浸沒在水中時，滑輪組的機械效率為95%（ρ水＝1×103kg/m3，g＝10N/kg，繩重、滑輪與軸的摩擦以及水的阻力均忽略不計）．請解答下列問題：（1）文物浸沒在水中時受到的浮力是多大？（2）動滑輪的重力是多大？（3）在整個打撈過程中，a、b、c三根繩中哪根繩承受的拉力最大？該繩至少要承受多大的拉力？2．如圖，水平桌面上放有一薄壁柱形容器，容器底面積為0.03m2，容器中裝有水，質(zhì)量為0.25kg、體積為1×10-3m3的正方體木塊漂浮在水面上．現(xiàn)將細繩的一端繞過定滑輪后固定在木塊下表面，并用豎直向上的拉力F緩慢勻速拉動細繩另一端，使木塊從漂浮狀態(tài)逐漸浸沒入水中，木塊不接觸滑輪．不計摩擦與水的阻力，忽略繩重與體積的影響，g取10N/kg．求：（1）木塊漂浮時受到的浮力；（2）若水深為0.3m，則容器底受到的水的壓強；（3）拉力F的最大值；（4）木塊從漂浮到被細繩拉到完全浸沒，容器底部受到水的壓強的變化量．3．如圖所示，工人用滑輪組緩慢地打撈沉沒在水下的重物，打撈過程中當重物全部在水中時，拉力F為160N，滑輪組的機械效率為80%．當重物離開水面后拉力F′為480N，整個裝置的摩擦和繩重不計．（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：（1）當重物上升到距水面以下2.5米時受到水的壓強為多少？（2）動滑輪的重力；（3）物體的重力；（4）重物的密度．4．如圖所示，用動滑輪打撈水中的物體A．物體A的體積是0.1m3，重2500N，在卷揚機對繩子拉力F的作用下，物體A在水面以下以1m/s的速度勻速上升．（水對物體A的阻力不計，g=10N/kg）求：（1）物體A浸沒在水中時所受的浮力．（2）如果物體A在水面下被勻速豎直向上拉起過程中滑輪組的機械效率是75%，拉力F的功率多大？5．某提升裝置中，杠桿能繞固定點在豎起平面內(nèi)轉動，水平地面上的配重乙通過經(jīng)細繩豎直拉著杠桿端．已知，配重乙與地面的接觸面積為且．當在動滑輪下面掛上重的物體甲靜止時（甲未浸入水中），豎直向下拉繩子自由端的力為，杠桿在水平位置平衡，此時配重乙對地面的壓強為且；如果在動滑輪下掛一個質(zhì)量為動滑輪質(zhì)量倍的物體丙，并把物體丙浸沒在水中靜止時，如圖甲所示，豎直向上拉繩子自由端的力為，杠桿在水平位置平衡．此時配重乙對地面的壓強為且．已知物體丙的質(zhì)量與體積的關系的圖像如圖乙所示，如果不計杠桿重、繩重和滑輪軸間摩擦，圖中兩個滑輪所受重力相同?。渲匾业捏w積為，求配重乙的密度．

6．如圖所示，圖甲是使用滑輪組從水中打撈一正方體物體的簡化示意圖，在打撈過程中物體始終以0.1m/s的速度勻速豎直上升，物體未露出水面前滑輪組的機械效率為75%，圖乙是打撈過程中拉力F隨時間t變化的圖象．（不計繩重，忽略摩擦和水的阻力，g取10Nkg）求：（1）物體的邊長；（2）物體浸沒在水中時受到的浮力；（3）物體的重力．7．體重為550N的小宇使用如圖甲所示的滑輪組勻速提升底面積為0.01m2的重物A。從水中到空氣中時拉力F與時間t關系圖象如圖乙，繩子自由端移動的距離s與時間t的關系圖象如圖丙所示。已知小宇的鞋底與地面的總接觸面積為400cm2，動滑輪的重為100N。不計繩重和摩擦，求：（1）重物A的高度h；（2）重物A出水后小宇做功的功率P；（3）將重物A拉出水面后放在水平地面上，A對地面的壓強p。8．如圖所示，是使用汽車從湖水中打撈重物的示意圖，汽車通過定滑輪牽引水下一個圓柱形重物，在整個打撈過程中，汽車以恒定的速度v=0.2m/s向右運動，圖乙是此過程中汽車拉動重物的拉力F隨時間變化的圖像（設t＝0時汽車開始提升重物，忽略水的阻力、繩重和滑輪的摩擦，ρ水＝1×103kg/m3）求：（1）圓柱形重物在露出水面之前所受到的浮力；（2）圓柱形重物的密度；（3）水對湖底的壓強（設整個過程中，湖水深度不變）。9．如圖甲是利用滑輪組打撈水池中物體的簡化模型示意圖。工人用豎直向下的拉力拉繩的自由端，拉力F隨時間t變化的圖像如圖乙所示，物體上升的速度隨時間變化的圖像如圖丙所示。已知物體的質(zhì)量為80kg，體積為0.02m3，物體沉沒在水底時上表面距離水面8m，在4~8s內(nèi)物體上升的豎直高度為2m，繩的質(zhì)量和體積、滑輪與軸的摩擦以及水的阻力均忽略不計，動滑輪自始至終都未浸入水中＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg。求：（1）物體浸沒在水中時受到的浮力；（2）物體未打撈前上表面在水中受到的壓強；（3）在8s~12s內(nèi)，滑輪組的機械效率；（4）在0~4s內(nèi)，物體對池底的壓力。10．小明站在水平地面上，通過滑輪組提升重物（各滑輪等重，繩重和摩擦均不計）。已知小明重，雙腳與地面的接觸面積為。如圖甲，物體A重，當用的力拉繩子時，A恰好離開地面且勻速上升。如圖乙，當用力拉繩子使物體B在水中勻速提升時（物體B上表面未接觸水面），人對地面的壓強為。（1）甲圖中，人對地面的壓力有多大？（2）物體A在空氣中勻速向上提升的過程中滑輪組的機械效率多大？（3）乙圖中，當物體B完全離開水面在空中勻速提升時，人對地面的壓強為，則物體B的密度多大？11．工人師傅利用汽車作為動力，從水中打撈一個正方體物件，繩子通過定滑輪，一端系著物件，另一端拴在汽車上，如圖甲所示。汽車拉著物件勻速上升，已知汽車對繩子的拉力F與物件底面距離水底的高度h的變化關系如圖乙所示。（繩子的體積、繩重及摩擦均忽略不計，，）。求：（1）物件浸沒在水中時，受到的浮力為多大；（2）該物件的密度；（3）物件上表面恰好到達水面時，下表面受到水的壓強為多04含有滑輪組復雜裝置的浮力綜合計算1．如圖所示，某考古隊用滑輪組將重4.8×103N，體積為100dm3的文物打撈出水，定滑輪重100N．滑輪組上共有三根繩子a，b和c，其中a是懸掛定滑輪，b繞在定滑輪和動滑輪上，c懸掛文物，整個打撈過程始終緩慢勻速提升文物，文物完全浸沒在水中時，滑輪組的機械效率為95%（ρ水＝1×103kg/m3，g＝10N/kg，繩重、滑輪與軸的摩擦以及水的阻力均忽略不計）．請解答下列問題：（1）文物浸沒在水中時受到的浮力是多大？（2）動滑輪的重力是多大？（3）在整個打撈過程中，a、b、c三根繩中哪根繩承受的拉力最大？該繩至少要承受多大的拉力？1．（1）1×103N；（2）200N；（3）a繩，4.1×103N【解析】（1）文物浸沒在水中時排開水的體積：V排＝V＝100dm3＝0.1m3，則文物受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m3＝1×103N；（2）因繩重、滑輪與軸的摩擦以及水的阻力均忽略不計，則文物完全浸沒在水中時，滑輪組的機械效率：η＝＝＝＝95%，即：＝95%，解得動滑輪重力：G動＝200N；（3）由圖知，n＝2，文物完全浸沒在水中時，繩子自由端的拉力：F＝（G﹣F浮+G動）＝（4.8×103N﹣1×103N+200N）＝2×103N，即b繩承受的拉力：Fb＝F＝2×103N；a繩承受的拉力：Fa＝2F+G定＝2×2×103N+100N＝4.1×103N；c繩承受的拉力：Fc＝G﹣F?。?.8×103N﹣1×103N＝3.8×103N；可見，a、b、c三根繩中a繩承受的拉力最大，該繩至少要承受4.1×103N的拉力．2．如圖，水平桌面上放有一薄壁柱形容器，容器底面積為0.03m2，容器中裝有水，質(zhì)量為0.25kg、體積為1×10-3m3的正方體木塊漂浮在水面上．現(xiàn)將細繩的一端繞過定滑輪后固定在木塊下表面，并用豎直向上的拉力F緩慢勻速拉動細繩另一端，使木塊從漂浮狀態(tài)逐漸浸沒入水中，木塊不接觸滑輪．不計摩擦與水的阻力，忽略繩重與體積的影響，g取10N/kg．求：（1）木塊漂浮時受到的浮力；（2）若水深為0.3m，則容器底受到的水的壓強；（3）拉力F的最大值；（4）木塊從漂浮到被細繩拉到完全浸沒，容器底部受到水的壓強的變化量．2．（1）2.5N（2）3×103Pa（3）7.5N（4）250Pa【解析】（1）木塊漂浮時受到的浮力等于木塊重力，利用F浮=G=mg計算；（2）知道水深，利用p=ρgh求容器底受到的水的壓強；（3）當木塊浸沒時拉力F最大，此時木塊排開水的體積等于木塊的體積，利用阿基米德原理求木塊受到的浮力；根據(jù)力的平衡可得：F浮=G木+F最大，據(jù)此求最大拉力；（3）木塊從漂浮到被細繩拉到完全浸沒，水對容器底壓力的變化量等于木塊排開水的重力變化，即木塊受到的浮力變化，再利用求容器底部受到水的壓強的變化量．（1）木塊漂浮時受到的浮力：F浮=G木=m木g=0.25kg×10N/kg=2.5N；（2）容器底受到的水的壓強：p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3×103Pa；（3）當木塊浸沒時所需拉力F最大，此時木塊排開水的體積：V排=V=1×10-3m3，此時木塊受到的浮力：F浮′=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N，根據(jù)力的平衡條件可得：F浮′=G木+F最大，所以最大拉力：F最大=F浮′-G木=10N-2.5N=7.5N；（3）木塊從漂浮到被細繩拉到完全浸沒，水對容器底壓力的變化量等于木塊排開水的重力變化量，即木塊受到的浮力變化量：△F=△F浮=10N-2.5N=7.5N，容器底部受到水的壓強的變化量：△p===250Pa．【點睛】本題為力學這題，考查了重力公式、物體漂浮條件、液體壓強公式、阿基米德原理、力的平衡、壓強定義式的應用，要知道：水對容器底壓力的變化量等于木塊排開水的重力變化，即木塊受到的浮力變化．3．如圖所示，工人用滑輪組緩慢地打撈沉沒在水下的重物，打撈過程中當重物全部在水中時，拉力F為160N，滑輪組的機械效率為80%．當重物離開水面后拉力F′為480N，整個裝置的摩擦和繩重不計．（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：（1）當重物上升到距水面以下2.5米時受到水的壓強為多少？（2）動滑輪的重力；（3）物體的重力；（4）重物的密度．3．（1）2.5×104Pa（2）64N（3）896N（4）1.4×103kg/m3【解析】（1）當重物上升到距水面以下2.5米時受到水的壓強：p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×2.5m＝2.5×104Pa；（2）由圖知n＝2，設物體浸沒在水中時上升高度為h，所以繩子自由端移動的距離為2h，整個裝置的摩擦和繩重不計，物體浸沒在水中時滑輪組的機械效率：所以，G﹣F?。?Fη＝2×160N×80%＝256N．物體浸沒在水中時，繩端的拉力：F＝（G﹣F浮+G動）＝（G﹣F浮+G動），所以G動＝2F﹣（G﹣F浮）＝2×160N﹣256N＝64N．（3）當物體離開水面時，繩端的拉力：F'＝（G+G動）＝（G+G動），所以物體的重力：G＝2F′﹣G動＝2×480N﹣64N＝896N．（4）由（2）可知G﹣F?。?56N，設物體的體積為V，則由阿基米德原理可得：896N﹣1.0×103kg/m3×10N/kg×V＝256N，解得V＝6.4×10﹣2m3；根據(jù)G＝mg＝ρVg可得，重物的密度：＝1.4×103kg/m3．4．如圖所示，用動滑輪打撈水中的物體A．物體A的體積是0.1m3，重2500N，在卷揚機對繩子拉力F的作用下，物體A在水面以下以1m/s的速度勻速上升．（水對物體A的阻力不計，g=10N/kg）求：（1）物體A浸沒在水中時所受的浮力．（2）如果物體A在水面下被勻速豎直向上拉起過程中滑輪組的機械效率是75%，拉力F的功率多大？參考答案：4．(1)1.0×103N

(2)2000W【解析】（1）物體A浸沒在水中時V=V排=0.1m3物體所受的浮力：（2）滑輪組的機械效率：拉力物體A在水面以下以1m/s的速度勻速上升,滑輪組有兩段繩子承擔物重，則繩子自由端移動的速度為2m/s,由可知拉力F的功率5．某提升裝置中，杠桿能繞固定點在豎起平面內(nèi)轉動，水平地面上的配重乙通過經(jīng)細繩豎直拉著杠桿端．已知，配重乙與地面的接觸面積為且．當在動滑輪下面掛上重的物體甲靜止時（甲未浸入水中），豎直向下拉繩子自由端的力為，杠桿在水平位置平衡，此時配重乙對地面的壓強為且；如果在動滑輪下掛一個質(zhì)量為動滑輪質(zhì)量倍的物體丙，并把物體丙浸沒在水中靜止時，如圖甲所示，豎直向上拉繩子自由端的力為，杠桿在水平位置平衡．此時配重乙對地面的壓強為且．已知物體丙的質(zhì)量與體積的關系的圖像如圖乙所示，如果不計杠桿重、繩重和滑輪軸間摩擦，圖中兩個滑輪所受重力相同取．配重乙的體積為，求配重乙的密度．

5．【解析】試題分析：當物體甲在空氣中靜止時，分別以物體甲、動滑輪、A端定滑輪、杠桿、配重乙為研究對象進行受力分析，根據(jù)力的平衡和杠桿的平衡條件列出等式，解等式得出G乙、G0之間的關系；當把物體丙浸沒在水中靜止時，先根據(jù)圖象得出丙的密度，再對以上物體受力分析列出等式，解等式在得出G乙、G0之間的關系和乙物體的體積，聯(lián)立兩個方程解出G乙的大小，最后根據(jù)G=mg和求出配重乙的密度．當物體甲在空氣中靜止時，分別以甲和動滑輪為研究對象，受力情況如圖1所示=1000N=以A端定滑輪為研究對象受力情況如圖2所示以杠桿為研究對象受力情況如圖（3）所示=選擇配重乙為研究對象，受力情況如圖3所示，①當把物體丙浸沒在水中靜止時，各物體受力情況如下圖所示．根據(jù)圖像可知，物體丙的密度為=．②由①②解得：G0=100NG乙=1400Nm乙=140kg考點：此題考查的是力學的綜合計算．點評：本題為力學綜合題，要求靈活利用所學知識、選用所學公式，利用好滑輪組的特點、杠桿平衡條件，能從圖象得出相關信息是本題的關鍵，難題！6．如圖所示，圖甲是使用滑輪組從水中打撈一正方體物體的簡化示意圖，在打撈過程中物體始終以0.1m/s的速度勻速豎直上升，物體未露出水面前滑輪組的機械效率為75%，圖乙是打撈過程中拉力F隨時間t變化的圖象．（不計繩重，忽略摩擦和水的阻力，g取10Nkg）求：（1）物體的邊長；（2）物體浸沒在水中時受到的浮力；（3）物體的重力．6．（1）1m；（2）104N；（3）105N．【解析】（1）物體始終勻速上升，但在物體離開水面上時，其浮力發(fā)生變化，要維持勻速，故其拉力F也會發(fā)生變化，從而確定物體離開水面過程中用的時間，進而算出物體邊長；（2）根據(jù)浮力公式即可求出；（3）該圖中用到了滑輪組，由滑輪組特點結合圖形可知物體升高h，繩子拉力的路程為3h，再結合機械效率的計算公式即可求解．（1）由圖象可知正方體的邊長：L＝vt＝0.1m/s×（110s﹣100s）＝1m；（2）物體浸沒在水中時受到的浮力為：F?。溅阉甮V排＝ρ水gV＝1.0×103kg/m3×10N/kg×（1m）3＝104N；（3）物體在水中勻速上升時，有：解得：G＝105N．【點睛】本題考查了速度公式，功的計算公式，浮力大小的計算等多個知識點，難度不大，關鍵是讀懂圖象提供的信息．7．體重為550N的小宇使用如圖甲所示的滑輪組勻速提升底面積為0.01m2的重物A。從水中到空氣中時拉力F與時間t關系圖象如圖乙，繩子自由端移動的距離s與時間t的關系圖象如圖丙所示。已知小宇的鞋底與地面的總接觸面積為400cm2，動滑輪的重為100N。不計繩重和摩擦，求：（1）重物A的高度h；（2）重物A出水后小宇做功的功率P；（3）將重物A拉出水面后放在水平地面上，A對地面的壓強p。7．（1）0.1m；（2）4W；（3）30000Pa【解析】解：（1）假設水面足夠大，水面高度無變化，由圖乙可知，20s時物體上表面到達水面，開始浮出水面，30s時物體下表面到達水面，物體剛好完全浮出水面；由丙圖可知，20s到30s這段時間，繩子自由端移動的距離s為又圖甲可知，連接動滑輪的繩子的段數(shù)n為2，則物體A的高度，即上升的高度為（2）由圖乙可知，A出水后拉力F為200N，由圖丙可得，繩子自由端移動的速度為則重物A出水后小宇做功的功率P為（3）動滑輪的重為100N，不計繩重和摩擦則物體A的重力GA為在水平地面上A對地面的壓力等于A的重力為300N，則A對地面的壓強為【答案】（1）重物A的高度h為0.1m；（2）重物A出水后小宇做功的功率P為4W；（3）將重物A拉出水面后放在水平地面上，A對地面的壓強p為30000Pa。8．如圖所示，是使用汽車從湖水中打撈重物的示意圖，汽車通過定滑輪牽引水下一個圓柱形重物，在整個打撈過程中，汽車以恒定的速度v=0.2m/s向右運動，圖乙是此過程中汽車拉動重物的拉力F隨時間變化的圖像（設t＝0時汽車開始提升重物，忽略水的阻力、繩重和滑輪的摩擦，ρ水＝1×103kg/m3）求：（1）圓柱形重物在露出水面之前所受到的浮力；（2）圓柱形重物的密度；（3）水對湖底的壓強（設整個過程中，湖水深度不變）。8．（1）500N；（2）8×103kg/m3；（3）1.2×105【解析】解：（1）根據(jù)題意及圖象乙可知，第60秒開始，汽車拉動重物的拉力F不變，可知重物的重力G=4000N重物露出水面前，汽車的拉力F=3500N由稱重法可知，重物浸沒時受到的浮力F浮=G-F=4000N-3500N=500N（2）由F浮=ρ水gV排可知，重物的體積圓柱形重物的密度（3）由圖象可知，圓柱體從河底開始上升到下底面與水面相平時，上升的高度剛好為河水的深度，故河水的深度為h=vt=0.2m/s×60s=12m水對湖底的壓強p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×12m=1.2×105Pa【答案】（1）圓柱形重物在露出水面之前所受到的浮力為500N；（2）圓柱形重物的密度為8×103kg/m3；（3）水對湖底的壓強1.2×105Pa。9．如圖甲是利用滑輪組打撈水池中物體的簡化模型示意圖。工人用豎直向下的拉力拉繩的自由端，拉力F隨時間t變化的圖像如圖乙所示，物體上升的速度隨時間變化的圖像如圖丙所示。已知物體的質(zhì)量為80kg，體積為0.02m3，物體沉沒在水底時上表面距離水面8m，在4~8s內(nèi)物體上升的豎直高度為2m，繩的質(zhì)量和體積、滑輪與軸的摩擦以及水的阻力均忽略不計，動滑輪自始至終都未浸入水中＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg。求：（1）物體浸沒在水中時受到的浮力；（2）物體未打撈前上表面在水中受到的壓強；（3）在8s~12s內(nèi)，滑輪組的機械效率；（4）在0~4s內(nèi)，物體對池底的壓力。9．（1）200N；（2）8×104Pa；（3）60%；（4）400N【解析】解：（1）物體浸沒在水中排開水的體積由阿基米德原理物體浸沒在水中時受到的浮力（2）物體未打撈前上表面在水中的深度8m，所以物體未打撈前上表面在水中受到的壓強（3）物體的重力G=mg=80kg×10N/kg=800N在8s~12s內(nèi)，由圖乙、丙可知，物體做勻速直線運動，繩端的拉力F=500N，由甲圖可知，n=2，拉力端繩子移動的距離s=nh=2h在滑輪組的機械效率為（4）由第三問條件可知，物體在8s~12s內(nèi)處于平衡狀態(tài)，繩的質(zhì)量和體積、滑輪與軸的摩擦以及水的阻力均忽略不計，則拉力為則動滑輪受到的重力為G動=2F-G+F浮=2×500N-800N+200N=400N在0~4s內(nèi)由乙、丙兩圖可知，此時物體處于靜止狀態(tài)，繩端拉力F′=300N，因為拉力則滑輪組對物體的拉力為F拉′=2F′-G動=2×300N-400N=200N物體對池底的壓力為F壓=G-F拉′-F浮=800N-200N-200N=400N【答案】（1）物體浸沒在水中時受到的浮力200N；（2）物體未打撈前上表面在水中受到的壓強8×104Pa；（3）在8s～12s內(nèi)，滑輪組的機械效率60%；（4）在0～4s內(nèi)，物體對池底的壓力400N。10．小明站在水平地面上，通過滑輪組提升重物（各滑輪等重，繩重和摩擦均不計）。已知小明重，雙腳與地面的接觸面積為。如圖甲，物體A重，當用的力拉繩子時，A恰好離開地面且勻速上升。如圖乙，當用力拉繩子使物體B在水中勻速提升時（物體B上表面未接觸水面），人對地面的壓強為。（1）甲圖中，人對地面的壓力有多大？（2）物體A在空氣中勻速向上提升的過程中滑輪組的機械效率多大？（3）乙圖中，當物體B完全離開水面在空中勻速提升時，人對地面的壓強為，則物體B的密度多大？10．（1）400N；（2）66.7%；（3）2.7×103kg/m3【解析】解：（1）圖甲中，小明受到重力、地面支持力和繩子的拉力，處于靜止狀態(tài)，地面對小明的支持力F支=G-F拉=500N-100N=400N人對地面的壓力和地面對人的支持力是相互作用力，所以他對地面的壓力F壓=F支=400