中考物理力学综合计算题分享配详细答案Word下载.docx
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2.火车与公路交叉处设置人工控制的栏杆,图22是栏杆的示意图。
栏杆全长AB=6m,在栏杆的左端安装配重,使栏杆和配重总体的重心位于O点。
栏杆的P点
安装转轴,转轴与支架C连结,使栏杆能绕P在竖直平面无摩擦转动,支架C用两块木板做成,中间空隙可以容纳栏杆。
栏杆的B端搁置在支架D上,当支架D上受到压力为FD时,栏杆恰好在水平位置平衡。
当体重为G人的管理人员双脚站在水平地面时,他对地面的压强是p1;
当他用力F1竖直向下压A端,使栏杆的B端刚好离开支架,此时人双脚对地面的压强是p2。
管理人员继续用力可使栏杆逆时
针转动至竖直位置,并靠在支架C上。
火车要通过时,他要在A端用力F2使栏杆由竖直位置开始离开支架C,使栏杆能顺时针转动直至栏杆B端又搁置在支架D3
上。
已知AP=OP=1m,PE=3m,O点到栏杆下边缘的距离OE=0.5m,p1∶p2=2∶1,2
栏杆与配重的总重G杆=2403N。
求:
(1)FD
2)G人
G杆·
PE=F1·
AP
F1=G1杆·
PE/PA=2403N·
(3/2)m/1m=360N
(2)人站在水平地面对地面的压强P1=G人/S,S为人与地面的接触面积,用力F1后,F1=F1
对地面的压强P2=(G人-F1,)/S
P1∶P2=2∶1即:
G人/S∶(G人-F1,)/S=2∶12(G人-360N)=G人G人=720N(3)当栏杆在竖直位置时,栏杆重力的力臂为OE,在A点沿水平方向向右,可以使力臂最
长,最省力。
根据杠杆平衡条件
OE=F2·
PA
F2=G1杆·
OE/PA=240√3N·
0.5m/1m=1203N
注:
其他解法正确,可相应给分
3.小文的体重为600N,当他使用如图24所示
的滑轮组匀速提升水中的体积为0.01m3的重时(重物始终未出水面),他对地面的压强8.75×
103Pa。
已知小文与地面的接触面积400cm2。
当他用此滑轮组在空气中匀速提升时,滑轮组的机械效率是80%。
已知重物A
所受重力之比GA︰GB=5︰12,若不计绳重和摩擦,g=10N/kg
(1)提升重物A时小文对地面的压力
2)物体A的密度。
3)在水中提升重物A时滑轮组的机械效率。
4)重物A完全出水面后,以0.2m/s的速度匀速上升,
小文拉绳的功率P。
3
解:
(1)F支=F压=P人S人
=8.75×
103Pa×
400×
10-4m2=350N
(2)F拉=G人-F支=600N-350N=250N
F浮=ρ水gVA
=1×
103kg/m3×
10N/kg×
0.01m3=100NGA+G动=2F拉+F浮=2×
250N+100N=600N
GA+G动=600N①
B在空气中:
ηB=GBh=80%②
(GBG动)h
GA:
GB=5:
12③
由①②③式可得GA=375NG动=225N
GA375N
ρA=3
gVA10N/kg0.01m3
=3.75×
103kg/m3
(3)A在水中
η(GAF浮)h375N100NηA=A==55%
F拉2h2250N
(4)P=F'
拉·
v拉=GAG动×
2v物
2
=375N225N×
2×
0.2m/s=120W2
4.图22是液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图。
起重机总重G=8×
104N,A
是动滑轮,B是定滑轮,C是卷扬机,D是油缸,E是柱塞。
通过卷扬机转动使钢丝绳带动A上升,打捞体积V=0.5m3、重为G物的重物。
若在打捞前起重机对地面的压强p1=2×
107Pa,当物体在水中匀速上升时起重机对地面的压强为p2,重物完
全出水后匀速上升时起重机对地面的压强p3=2.5×
107Pa。
假设起重时E沿竖直方
向,重物出水前、后E对吊臂的支撑力分别为N1和N2,重物出水前滑轮组的机械
效率为80%,重物出水后卷扬机牵引力的功率为11875W,吊臂、定滑轮、钢丝绳
的重以及轮与绳的摩擦不计。
(g取10N/kg)求:
1)重物在水中匀速上升时起重机对地面的压强
333
103kg/m310N/kg0.5m35000N
水gV排
44
浮8104N2104N5000N图222.375107Pa
物浸没在水中上升时,滑轮
组的机械效率:
1分)
G动=3750N
3)出水后钢丝绳上的力:
F2=(G物+G动)/3
重物上升的速度v物,钢丝绳的速度v绳v绳=3v物
P=F2v绳
设钢丝绳上的力在出水前后分别为F1、F2,柱塞对吊臂支撑力的力臂为L1,钢丝绳对吊臂拉力的力臂为L2。
根据杠杆平衡条件可知:
5.如图25所示,某工地用固定在水平⋯地⋯面(上1的分卷)扬机(其内部有电动机提供动力)通过滑轮组匀速提升货物,已知卷扬机的总质量为120kg,工作时拉动绳子的
功率恒为400W。
第一次提升质量为320kg的货物时,卷扬机对绳子的拉力为F1,
对地面的压力为N1;
第二次提升质量为240kg的货物时,卷扬机对绳子的拉力为
F2,对地面的压力为N2。
已知N1与N2之比为5:
7,取g=10N/kg,绳重及滑轮的摩
擦均可忽略不计。
3)前后两次提升货物过程中货物竖直向上运动的速度之比
5.解:
根据题意可得
杆GAB成水平G静止状态,浮球
AB能绕O点转动。
C为质量与厚度不计的橡胶片,
的直杆,当进水口停止进水时,AC与AB垂直,
B恰没于水中。
浮球B的体积为1×
10-4m3,此时橡胶片恰好堵住进水口,橡胶
片C距槽中水面的距离为0.1m。
进水管的横截面积为4cm2,B点为浮球的球心,
OB=6AO。
不计杆及浮球的自重(g取10N/kg)。
求:
(1)平衡时细杆对橡胶片C的压力大小;
(2)蓄水罐中水位跟橡胶片处水位差应恒为多少米?
图6
FA=1.0×
10N/kg×
10-4m图3×
168=6N——(1分)
因为橡胶片C受到的压力FC与FA为相互作用力,大小相等。
所以FC=6N
2)以橡胶片C为研究对象,受力分析如图6所示。
其中,水槽中水对橡胶片C的压力为F1;
蓄水罐中水对物体C的压力为F2橡胶片C处于静止状态,所以有:
F2=FA′+F1——(1分)
F1=p1Sc=ρ水gh1Sc
=1.0×
10N/kg×
0.1m×
4×
10-4m2=0.4N⋯⋯⋯(1分)
33-42
F2=p2Sc=ρ水gh2Sc=1.0×
103kg/m3×
10N/kg×
h水×
10-4m2
因为FA与FA大小相等,所以有:
1.0×
10-4m2=6N+0.4N——(1分)
解得h水=1.6m——(1分)
其他答案正确均可得分)
7.如图23所示,质量为70kg的工人站在岸边通过轮组打捞一块沉没在水池底部的石材,该滑轮组中动滑量为5kg。
当工人用120N的力拉滑轮组的绳端时,石材在水底不动。
工人继续增大拉力将石材拉起,在整个提程中,石材始终以0.2m/s的速度匀速上升。
在石材还没出水面之前滑轮组的机械效率为η1,当石材完全露出水面之后滑轮组的机械效率
为η2。
在石材脱离水池底部至完全露出水面的过程中,地面对人的支持力的最大
值与最小值之比为29:
21。
绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计,石材的密度ρ石=2.5
33
×
103kg/m3,取g=10N/kg,求:
1)与打捞前相比,当人用120N的力拉绳端时,水池底部对石材的支持力变
化了多少;
2)η1与η2的比值;
3)当石材完全露出水面以后,人拉绳子的功率。
1)池底部对石材的支持力的变化等于滑轮组下端绳子
拉石材的拉力变化:
ΔF=ΔT=3F-G动=3×
120N-50N=310N。
2)石材浸没在水中时,人拉绳端的力
F拉1G石G动F浮,
其中石材所受浮力F浮=ρ水gV排=G石ρ水/ρ石。
石材在空气中时,人拉绳端的力
G石G动
F拉2石3动。
设石材浸没在水中被拉起时地面对人的最大支持力为N1,
石材在空气中时地面对人的最小支持力为N2,所以对于石材
浸没在水中和在空气中分别有
G人=N1+F拉1′,G人=N2+F拉2′,
因为F拉1与F拉1大小相等,F
又因N1:
N2=29:
21,
代入数据解得
拉2
G石=1000N,
石材浸没在水中时滑轮组的机械效率
与F拉2大小相等,
F浮=400N。
1
1=
G石F浮
G石G动F浮
石材完全露出水面之后滑轮组的机械效率
所以1G石G石GF浮F×
G石G石G动
2G石G动F浮G石
G石η2=G石1G动,
1000N400N1000N50N63
=×
=63。
1000N50N400N1000N651
(3)人拉绳的功率
P=F拉2×
nv=(G物+G动)v物
=(1000N+50N)×
0.2m/s=210W。
2
说明:
其他解法正确的同样得分。
9.如图21所示,某工地用固定在水平工作台上的卷扬机(其内部有电动机提供动力)通过滑轮组匀速提升货物,已知卷扬机的总质量为120kg,工作时拉动绳子的功率恒为400W。
第一次提升质量为320kg的货物时,卷扬机对绳子的拉力为F1,对工作台的压力为N1;
第二次提升质量为240kg的货物时,卷扬机对绳子的拉力为F2,对工作台的压力为N2。
已知N1与N2之比为25:
23,取g=10N/kg,绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计。
(6分)
(1)卷扬机对绳子的拉力F1的大小;
(2)第一次提升货物过程中滑轮组的机械效率;
(3)前后两次提升货物过程中货物竖直向上运动的速度之比。
对卷扬机进行受力分析可知:
(1)由题意可知,卷扬机重为m机g,被提升货物重为mg。
设动滑轮重为G动,
F支=m机g+F拉,压力N=F支。
(画图也可)
对滑轮组进行受力分析,
因绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计,所以有:
F,拉=51(mg+G
动)。
5(m1gG动)m机g25
123
(m2gG动)m机g
解得动滑轮重G动=800N
F1=(m1g+G动)
1(320kg10N/kg800N)800N。
5
2)第一次提升货物过程中滑轮组的机械效率:
1
10.如图所示,AB是一杠杆,可绕支点O在竖直平面内转动,AO:
OB=2:
3,OD:
DB=1:
1,滑轮重为100N。
当在B点施加大小为F的竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,边长为0.2m的正方体M对水平地面的压强为7500pa;
当在D点施加大小为F的竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,正方体M对水平地面的压强为15000pa。
(不计杠杆重、绳重和摩擦,图中各段绳子所受拉力均沿竖直方向)
(1)正方体M的受到的重力;
(2)拉力F的大小
AODB
第38题图
当F作用B点时,A点受拉力为F1。
正方体M受拉力为f1,受重力为G,受
f1=3F-100N
N1=P1S=7500pa×
0.04m2=300N
N1=G-(3F-100N)
200N=G-3F①1分
N2=P2S=15000pa×
0.04m2=600N
600N+f2=G
200N
压强为p1,.如图20所示,用滑轮组拉物体A沿水平方向做匀速运动,此时人
对地面的压强为p2,压强变化了2750pa。
已知人一只脚的面积是200cm2,滑轮组的机械效率为80%。
(不计绳重和摩擦,地面上的定滑轮与物体A相连的绳
子沿水平方向,地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向,人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上,)。
(1)绳对人的
拉力;
(2)物体A与地面的摩擦力;
(3)若在物体A上再放一个物体B,滑动摩擦力增大了30N,此时该装置的机械效率是多少?
(7分)
(1)F=△F=△PS=27505Pa×
10-2m2=110N⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2分
(2)=f
2F
f=·
2F=80%×
2×
110N=176N⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1分1
(3)F=12G动f
G动=2F-f=2×
110N-176N=44N⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1分
f=176N+30N=206N
2分
f=206N=82.4%
G动f44N206N
13.图24是某水上打捞船起吊装置结构示意简图。
某次打捞作业中,该船将沉没
于水下
深处的一只密封货箱以0.1m/s的速度匀速打捞出水面,已知该货箱体积为50m3,
质量
是200t。
(g取10N/kg,忽略钢缆绳重及其与滑轮间的
(2)货箱完全出水后,又被匀速吊起1m,已知此时钢缆绳拉力F为6.25×
105N,起吊装置的滑轮组机械效率是多少?
(3)货箱未露出水面时,钢缆绳拉力的功率为多少?
333解:
(1)F浮=ρ液V排g=1.0×
50m3×
10N/kg
=5×
105N
(2)露出水面后:
(3)露出水面后:
由F=G物G动,可得:
56
G动=4F-G物=4×
6.25×
10N-2×
10
5N=5×
105N
露出水面前:
v钢缆=nv物=4×
0.1m/s=0.4m/s
'
55
P=F'
v钢缆=5×
105N×
0.4m/s=2×
105W
14.某桥梁施工队的工人用如图18所示的滑轮组匀速打捞沉在水中的工件A。
已知工件的质量为100kg,工人的质量为70kg。
工件A打捞出水面之前与工件完全被打捞出水后工人对地面的压力之比为15:
2,工件在水中时,滑轮组的
机械效率为60%。
若不计摩擦、绳重及水的阻力,g取10N/kg。
(1)工件A浸没在水中时所受的浮力F浮;
(2)工件A完全打捞出水面后,滑轮组的机械效率2;
(3)工件A完全打捞出水面后,以0.2m/s的速度被匀速提升,工人拉绳的功率P2。
绳对人的拉力与人对绳的拉力大小相等。
39题答
由②③式得:
G物F浮1000NF浮60%
G物G动F浮1000N320NF浮
∴解得
F浮520N,则F1
400N,F2660N┄
(1分)
(2)∵
W有G物
G
物
1000N
76%┄(1分)
2W总2F2
G物
1000N320N
(3)P2
F2v2F22v物
1320N
0.2m/s264W
┄(1分)
15.在图23所示装置中,甲物重
G甲
=10N,乙物重
G乙是动滑轮重G轮的8倍。
体乙跟地面的接触面积为1.5×
10-2m2。
轻杆AB可以绕O点转动,且OA∶OB=2∶1。
不计轴摩擦,装置如图所示处于平衡状态时,乙对水平地面的压强P=2×
103Pa。
此时动滑轮对物体乙的拉力F拉;
若在物体甲下面再加挂物体丙,恰使物体乙对地面的压强为零。
丙的物重G丙。
杠杆平衡:
G甲×
OA=FB×
OB
FB=OA×
G甲=2×
10N=20N⋯⋯⋯⋯OB1
对动滑轮进行受力分析如图甲
3FB=F拉+G轮⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
G轮=3FB-F拉
对物体乙进行受力分析如图乙
G乙=F拉+F支
G轮=3FBF拉=1
G乙F拉F支8
24FB-8F拉=F拉+F支
F拉=1(24FB-F支)=1(24FB-pS)99
=1×
(24×
20N-2×
103Pa×
1.5×
10-2m2)=50N⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1分9
G轮=3FB-F拉=3×
20N-50N=10N
G乙=8G轮=8×
10N=80N物体乙对地面的压强为零时,即地面对物体乙的支持力F支为零此时物体乙受力F拉=G乙=80N⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1分
动滑轮受力3FB=F拉+G轮
FB=1(F拉+G轮)=1×
(80N+10N)=30N
33杠杆平衡:
FA×
OA=FB×
OB对杠杆A端进行受力分析如图丙FA=G甲+G丙G丙=OB×
FB-G甲=1×
30N-10N=5N⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1分
OA2
16.如图25所示,是一个上肢力量健身器示意图。
配重A受到的重力为350N,其底面积为5×
10-2m2。
B、C都是定滑轮,D是动滑轮;
杠杆EH可绕O点在竖直
图25
平面内转动,OE=3OH。
小明受到的重力为500N,当他通过细绳在H点分别施加竖直向下的拉力T1、T2时,杠杆两次都在水平位置平衡,小明对地面的压力分别为F1、F2,配重A受到的拉力分别为FA1、
FA2,配重A对地面的压强分别为p1、p2,且两次A对地面的压强相差2×
103Pa。
已知F1∶F2=4∶3,
p1∶p2=3∶2。
杠杆EH和细绳的质量及滑轮组装置的摩擦力均忽略不计。
(1)拉力FA2与FA1之差;
(2)小明对地面的压力F1;
3)当小明通过细绳在H点施加竖直向下的拉力T3时,
配重A匀速上升2cm,此时滑轮组的机械效率η。
(请画出相.关.受.力.分.析.图.)
答案:
(1)FA2-FA1=100N;
(2)F1=400N;
(3)η=87.5%。
17.如图27所示,是利用器械提升重物的示意图。
当某人自由..站在水平地面上时,他对地面的压强P0=2×
104Pa;
当滑轮下未挂重物时,他用力匀速举起杠杆的A
端,使杠杆在水平位置平衡时,他对地面的压强P1=2.375×
104Pa;
当滑轮下加
挂重物G后,他用力匀速举起杠杆的A端,使杠杆在水平位置平衡时,他对地面的压强P2=5.75×
104Pa。
假设这个人用的力和绳端B用的力始终沿竖直方向,加挂重物前后他对杠杆A端施加的举力分别为F1、F2,已知F2=1500N。
(杠杆、
绳重和机械间摩擦忽略不计,g取10N/kg)
(1)F1与F2之比;
2)人的质量m人;
3)当重物G被匀速提升过程中,滑轮组的机
械效率η;
4)已知重物G的密度与水的密度比为9:
1,将重物完全浸没在水中匀速上
升时的速度为0.1m/s,若此.时.已知动滑轮重为100N,那么绳端B的拉力F
做功的功率P为多大?
(1)水桶内水位最高时,不考虑浮体和
受到的重力,浮体及阀门在浮力和水的
作用下平衡
F压=F浮
ρ水ghS=ρ水gV浮体
hS=V浮体
h×
1×
10-4m2=45×
10-6m3
0.1N+1×
103kg/m3×
0.4m×
1×
10-4m2
=1×
10N/kgV最小
-53
4分)
V最小=5×
10m⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
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