中档力学综合1.docx
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中档力学综合1
2015年中档力学综合.....
一.解答题(共30小题)
1.如图所示,重为1140N的物体,它与水平地面的接触面积为1.0×103cm2.工人师傅用600N的力匀速提升物体,物体的速度为0.2m/s.(不计摩擦及绳重)
求:
(1)物体被悬吊之前对地面的压强;
(2)工人师傅匀速拉绳5s内所做的功;
(3)提升物体过程中滑轮组的机械效率.
2.如图所示,工人通过滑轮组使重600N的箱子用了10s从地面升到12m高的五楼上,不计一切摩擦时,滑轮组的机械效率为80%.求:
(1)若箱子平放时与楼板的接触面积为0.2m2,箱子对楼板的压强;
(2)工人吊起箱子过程中做的有用功及其功率;
(3)在不计一切摩擦的情况下,工人使用该滑轮组使850N的箱子上升至12m高的五楼上时,求滑轮组此时的机械效率.
3.如图所示,起重机将一箱设备沿竖直方向匀速吊装到施工高台上,设备重4000N,施工台距离地面的高度为3m.(取g=10N/kg)
(1)起重机的质量为8t,工作时,用支架将汽车的轮胎支离开地面.如果地面能承受的最大压强是7×104Pa,支架与地面接触的总面积是多少?
(2)起重臂OA长12m,且与水平方向夹角为30°.支撑臂与起重臂垂直,作用点为B,且OB=4m,如果动滑轮上每段钢绳的拉力是2500N,求支撑臂给起重臂的支持力.(忽略起重臂自重,cos30°≈0.87).
(3)求起重机做的额外功和机械效率.
4.如图所示是打捞沉船中一封闭货箱的模拟装置.己知货箱重6500N,动滑轮总重500N,声音在海水中的传描速度是1500m/s.在海面上用超声测位仪向海底垂直发射声波,经过0.04s后收到回波(不计绳重和摩擦g取10N/kgρ海水=1.0×103kg/m3)求:
(1)沉船在水下的深度是多少?
(2)海水对沉船产生的压强是多少?
(不计沉船的高度)
(3)货箱离开水面匀速上升过程中,该滑轮组的机械效率是多少?
(4)当货箱在水面下匀速上升时,如果绳子自由端的拉力为1000N,那么货箱的体积是多少?
(不计动滑轮体积)
5.如图是一个上肢力量健身器示意图.D是动滑轮;配重A的质量为140kg,底面积是8.0×10﹣2m2,杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动,OE:
OH=1:
2.假定运动员体重是600N,一只脚板与地面的接触面积为2.0×10﹣2m2,(不计杠杆重、绳重及摩擦,g取10N/kg).问:
(1)配重A自由放置时对地面的压力是多大?
(2)当人将配重A匀速提升0.2m时,人做功340J,动滑轮重为多少?
(3)当配重A和人对地面的压强相等且杠杆在水平位置平衡时,人对绳的拉力为多大?
6.一辆重2×104N的四轮卡车,开进了一段泥泞的道路,不能继续行驶.司机找来一辆小型拖拉机、绳子、动滑轮,采用如图所示装置,拖拉机在绳端用3750N的水平拉力,将汽车以0.2m/s的速度水平匀速拉出泥泞路段,用时10s.若每个车轮与地面接触的面积为0.05m2.
(1)求汽车对路面的压强.
(2)求拉力F做的功和功率.
(3)若动滑轮的机械效率为80%,求汽车所受的阻力.
7.如图所示,质量为70kg,边长为20cm的正方体物块A置于水平地面上,通过绳系于轻质杠杆BOC的B端,杠杆可绕O点转动,且BC=3BO.在C端用F=150N的力竖直向下拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,且绳被拉直:
(绳重不计,g取10N/kg)求:
(1)物体A的重力G;
(2)绳对杠杆B端的拉力F拉;
(3)此时物体A对地面的压强p.
8.水平地面上的圆桶装有体积为0.01m3的水,圆桶与地面接触面积为0.2m2,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,桶自重忽略不计,求:
(1)这桶水的质量.
(2)这桶水对地面的压强.
(3)如图,若用动滑轮将此桶水匀速提升1m,所用拉力60N,求动滑轮的机械效率.
9.如图所示,某工人重600N,站在水平面上,用100N的拉力向下匀速拉动绳子,提起一浸没在水中体积为1.2×10﹣2m3,重360N的物体.(物体始终浸没在水中,且忽略水对物体的阻力,ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)求:
(1)已知工人双脚与地面的总接触面积是3×10﹣2m2,工人没有拉动绳子时对地面的压强;
(2)物体浸没在水中时受到的浮力;
(3)提起物体时滑轮组的机械效率.
10.将重600N的装修材料放在水平地面上,装修材料与地面的接触面积是0.3m2.工人用如图所示的滑轮组将装修材料匀速提高了6m,滑轮组的机械效率是80%.试求:
(1)装修材料放在水平地面上时,对地面的压强是多大?
(2)提升装修材料做的有用功是多少?
(3)工人对绳子自由端的拉力是多大?
11.“蛟龙号”创造了“中国深度”﹣﹣下潜7062m.今年“蛟龙号”将远赴印度洋探索2700m深处活火山的奥秘.已知:
海水密度ρ═1.03×103kg/m3,声音在海水中的传播速度是1500m/s,取g=10N/kg.问:
(1)“蛟龙号”下潜到2700m深度时受到的海水的压强是多少?
(2)电磁波传播速度大,但是在海水中的传输距离很短.母船与“蛟龙号”信息传递要借助于声呐.在2700m深处的“蛟龙号”收到正上方母船的指令需要多长时间?
(3)“蛟龙号”到达海底扔掉部分配重后,排开的水所受的重力是5×103N,它受到的浮力是多少?
(4)任务完成后,起重机把重2.2×105N的“蛟龙号”吊到母船上,起重机滑轮装置原理如图乙,在滑轮装置作用下,“蛟龙号”离开水面后缓慢竖直上升10m后到达甲板,绳子自由端的拉力为68750N,移动的距离是40m,则滑轮装置的机械效率是多少?
(5)你认为“蛟龙号”面临的主要技术难题是什么(答出一条即可)?
12.如图是某校的自动储水装置,轻质杠杆AOB可绕O点无摩擦转动,A端通过细杆与圆柱体浮筒相连,B端通过细杆与压力传感开关S相连,杠杆始终保持水平、当水位下降到浮筒的上表面时S断开,电动水泵停止注水,此时压力表传感开关收到竖直向上的压力恰好为120N.一次注水正好把15m3的水从地面送到储水池中.已知进水口离地面高为20m,OA:
OB=3:
1,浮筒重为70N,浮筒的上表面距池底为2m.求:
(1)停止注水时池底受到水的压强;
(2)一次注水电动水泵对水所做的功;
(3)圆柱体浮筒的体积.
13.某校课外科技小组的同学为测量暴雨过后浑浊江水的密度,设计了如图所示的一套装置:
A是弹簧测力计,B是边长为0.1m的均匀正方体浮子,C是圆柱形容器.D是一固定在容器底部的定滑轮.弹簧测力计和正方体浮子之间用一轻质无伸缩的细线通过滑轮相连结,(不考虑滑轮的摩擦,取g=10N/kg)解答下列问题:
(1)当容器中盛有密度为ρ水=1×103kg/m3的适量清水,按图中所示,使浮子B浸没在水中时,测力计A的示数为2N,浮子B的重力多大?
(2)按照图中方法,将容器中的清水换为适量的浑水.使浮子B总体积的
浸在浑水中时.测力计A的示数为0.4N,该浑水的密度是多少?
(3)在测另一种浑水密度的过程中,照图中方法.先拉动测力计将浮子B浸没在浑水中静止;然后将细线剪断.待浮子B静止漂浮后,容器底部所受浑水的压力比剪断细线前减小了2.8N,则此种浑水的密度是多少?
14.图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图,使用电动机和滑轮组(图中未画出)将实心长方体A从江底竖直方向匀速吊起,图乙是钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图象.A完全离开水面后,电动机对绳的拉力F大小为6.25×103N,滑轮组的机械效率为80%,已知A的重力为2×104N,A上升的速度始终为0.1m/s.(不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重,不考虑风浪、水流等因素的影响),求:
(1)长方体A未露出水面时受到的浮力;
(2)长方体A的密度;
(3)长方体A完全离开水面后,在上升过程中F的功率;
(4)把长方体A按图甲中的摆放方式放在岸边的水平地面上,它对地面的压强.
15.如图甲所示,一个边长为1m的正方体静止在湖底,上表面离水面深度为h.现用一根粗细和重力不计的绳子,将该物体从水底竖直向上拉,直至完全拉出水面,在整个拉动过程中物体始终保持匀速运动,拉力的大小随时间变化的关系如图乙所示.(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)物体在露出水面前受到水的浮力是多少N?
(2)物体在露出水面前受到绳子的拉力是多少N?
(3)物体的密度是多少kg/m3?
(4)物体在水底时,上表面受到水的压强是多少Pa?
16.2007年5月6日上午,全球瞩目的“南海1号”古沉船整体打捞行动正式启动.我国打捞工作者和相关领域的专家为了让这一艘沉没于南海25m深处近千年的古船重见天日,做了很多科技攻关,取得了重大的技术突破.
(1)自身质量为4250t的运输船,载着质量为1000t的钢制沉井(下端开口),驶向“南海1号”古沉船沉没海域.此时运输船排开海水的体积为多少?
(ρ海水=1.05×103kg/m3)
(2)“华天龙”号起吊船紧跟而至,抵达打捞现场后,将质量为1000t的钢制沉井吊起,如图所示.已知此时滑轮组的机械效率为85%,钢缆拉力F为多大?
(g取10N/kg,结果保留三位有效数字)
17.如图所示,放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器重4N,底面积100cm2,用细线挂着重为10N的物块,物块的体积是400cm3,现将物块浸没水中,容器内水面上升到20cm.求:
(1)如图所示物块放入水中后,容器底受到的水的压强是多少Pa?
(2)物块浸没后受到的浮力是多少N?
(3)物块进入水中如图所示时,容器对水平支撑面的压强是多少Pa?
18.边长为10cm的正方体物块重90N,放在水平桌面上如图甲所示;若用图乙所示滑轮组提升,每个滑轮重30N,求:
(1)如图甲所示,物块对水平桌面的压强为多大
(2)在乙图中画出滑轮组最省力的绕线方法
(3)用最省力绕线提升物体时,拉力的大小?
此时滑轮组的机械效率?
(不考虑滑轮组的摩擦和绳重)
19.道闸又称栏杆机、挡车器,主要应用于各类停车场、封闭式管理小区出入口等场所.如图是某停车场要设计安装的道闸结构示意图,合金制作的空心均匀栏杆AB长6m,重600N,重心在中心P处,通常处于关闭状态,此时栏杆恰好水平.当有车需要放行时,用电动机通过两个定滑轮拉绳使栏杆抬起,已知O为支点,AO长度为1m.
(1)若电机拉绳在0.5s内使栏杆逆时针转动30°角,则配套电机功率至少多火?
(2)设计人员发现如图装置钢绳对配套电机拉力过大,至少需要用向下的力F1才能使电机固定在地面上,为防止固定不牢出现事故,就设想在A端下面的绳上加挂一个400N的重物(图中虚线位置),若加上此重物后电机对地面有向下的压力F2,若F1:
F2=3:
1,电机与地接触面积为100cm2,则加上重物后电机对地面的压强多大?
20.如图所示,一正方体合金块M的边长为20cm,把它挂在以O为支点的轻质杠杆的A点处,一个重为640N的人在杠杆的B点通过定滑轮用力F1使杠杆在水平位置平衡,此时M对水平地面的压强为1.1×104Pa,人对水平地面的压强为1.45×104Pa;若把M浸没于水中(M与容器底不接触),人用力F2仍使杠杆在水平位置平衡,此时人对地面的压强为1.15×104Pa;已知人单独站在水平地面上,对地面的压强为1.6×104Pa.(g取10N/kg)求:
(1)力F1的大小;
(2)合金块M的密度;
(3)当M浸没于水中时,若剪断细绳,合金块M沉于容器底,则M对容器底的压强为多大.
21.建筑工地有一块6000N的重物放在水平地面上,与地面的接触面积是50dm2.现用如图所示的滑轮组匀速提升,在重物上升0.8m的过程中,该滑轮组的机械效率为80%.(不计滑轮组摩擦及绳重)
则:
(1)重物放在水平地面上时,对水平地面的压强为多大?
(2)拉力F为多大?
(3)动滑轮重为多少?
(4)若提升的重物增加1500N,则此时滑轮组效率为多大?
(解答要求:
要写出依据的主要公式或变形公式,要有数据代入和运算结果)
22.如图甲所示,工地里水平地面上有一质量为200kg的大木箱,其底面积为0.5m2.工人师傅用水平方向的力把木箱直线向前推动,在这个过程中,所用力F的大小以及木箱的运动速度大小v随时间的变化情况如图乙、丙所示.g取10N/kg.求:
(1)木箱静止时对水平地面的压强;
(2)在4﹣10s内,推力所做的功;
(3)在2﹣4s内,木箱所受的摩擦力.
23.小明利用如图所示的装置沿水平方向匀速拉动一个质量为200kg、底面积为0.4m2的物体A时,A受到地面的摩擦力为600N,作用在绳端的拉力为250N,当A在1.5s内移动0.5m时,求:
(g取10N/kg)
(1)A对地面的压强;
(2)拉力做功的功率;
(3)滑轮组的机械效率.
24.如图所示,工人通过滑轮组使质量80Kg的箱子以0.2m/s的速度从地面升到12m高的楼上.求:
(1)若箱子平放时与楼板的接触面积为20dm2,箱子对楼板的压强为多少?
(2)工人吊起箱子过程中做的有用功是多少?
(3)若滑轮组的机械效率为80%,则工人做功的功率为多少?
(g取10N/kg)
25.如图所示,水平地面上放置重力为400N的箱子,底面积为0.2m2,工人用250N的拉力使箱子10s内被匀速竖直提升了2m,不计绳重和摩擦,取g=10N/kg.求:
(1)木箱放在水平地面上对地面的压强;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)工人所做总功的功率.
26.建筑工地用如图所示的简易滑轮组提升砖块,质量为60kg的工人,将900N重的砖块一次匀速提升到离地面4m高的砌墙处,所用时间是20s,若动滑轮重100N,(不计绳重与摩擦)在这次提升砖块过程中,求:
(1)工人做的有用功;
(2)工人所用拉力的功率;
(3)滑轮组的机械效率;
(4)若工人两脚与地面的接触面积为400cm2,则工人对地面的压强.
27.小强利用如图的滑轮组去拉物体,使底面积为0.25m2,质量为200㎏的物体A在3s内沿水平方向匀速移动了6m,若A所受地面的摩擦力Ff=600N,小强所用拉力F=250N,求:
(1)物体A对地面的压强;
(2)拉力F的功率;
(3)该滑轮组的机械效率.
28.如图所示装置,绳重及摩擦不计.装卸工人将重为800N的货物提至高处,人对绳的拉力F1为500N,货物在1min内匀速上升了5m.
(1)若物体的底面积为200cm2,静止在地面上时对地面的压强是多大?
(2)请在图上画出绳子的绕法;
(3)求滑动组的机械效率;
(4)如果所提重物是600N,要把重物提升5m,用时1min,求拉力做功的效率.
29.加勒比岛国海地当地时间2010年1月12日下午发生里氏7.3级强烈地震,首都太子港及全国大部分地区受灾情况严重.地震发生后,国际社会纷纷伸出援手,表示将向海地提供人道主义援助.中国救援队在搜救过程中发现一名生还者被一块约1.6吨的建筑材料堵在一个狭小的空间里,材料与地面接触面积约为1.6m2.
(1)建筑材料对地面的压强为多大?
(2)由于条件限制,救援队只能用如图所示的滑轮将建筑材料吊离,若在起吊过程中滑轮组的机械效率为80%,求此过程中绳子自由端所施加的拉力.
(3)若拉动材料的时,材料向上的速度为0.01m/s,则拉力做功的功率是多少?
30.如图,工人用滑轮组在1min内拉着重为400N的正方体物体在水平地面上匀速前进了10m,已知正方体物体边长为40cm,工人所用拉为60N,滑轮组的机械效率为75%,求:
(1)该物体对地面的压强.
(2)拉力的功率是多大?
(3)物体受到地面的摩擦力是多大?
(g=10N/kg)
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