滑轮难题.doc

中考物理专项 滑轮组专题(二)1.如图25（甲）所示的装置中，轻质杠杆A B可绕O点在竖直平面内转动。3AO = OB,一个边长为20cm的正方体铜块完全浸没在水中，当在杠杆B端用细钢丝挂重为112N的重物G时，杠杆AB恰处于水平平衡；若利用此装置提拉一个物块A，质量为40kg的小明用力拉住杠杆B端使杠杆水平平衡，如图25（乙）所示。已知物块A的体积为40dm3.若杠杆的质量、细钢丝的质量与摩擦忽略不计（g取10N/kg,铜 =8.9g/cm3）.求：（1）此装置中动滑轮的重G动；（2）小明所能吊起物块A的最大质量mA. 2某校科技小组的同学设计了一个从水中打捞物体的模型，如图27所示。其中D、E、G、H都是定滑轮，M是动滑轮，杠杆BC可绕O点在竖直平面内转动，OCOB34。杠杆BC和细绳的质量均忽略不计。人站在地面上通过拉绳子提升水中的物体A，容器的底面积为300 cm2。人的质量是70 kg，通过细绳施加竖直向下的拉力F1时，地面对他的支持力是N1，A以0.6m/s的速度匀速上升。当杠杆到达水平位置时物体A总体积的五分之二露出液面，液面下降了50cm，此时拉力F1的功率为P1；人通过细绳施加竖直向下的拉力F2时，物体A以0.6m/s的速度匀速上升。当物体A完全离开液面时，地面对人的支持力是N2，拉力F2的功率为P2。已知A的质量为75kg， N1N221，忽略细绳与滑轮的摩擦以及水对物体的阻力，g取10N/kg。求：DMEGHACBO图27OB当物体露出液面为总体积的五分之二时，物体所受的浮力；动滑轮M受到的重力G；P1P2的值。 图24AQ出水口OBC3如图24所示为一种蓄水箱的放水装置，人站在地面上就可以控制蓄水箱进行放水。AOB是以O点为转轴的轻质杠杆，AB呈水平状态，AO = 120cm，BO= 40cm。A点正下方的Q是一个重为10N、横截面积为100cm2的盖板（盖板恰好能堵住出水口），它通过细绳与杠杆的A端相连。在水箱右侧的水平地面上，有一质量为60kg的人通过滑轮组拉动系在B点呈竖直状态的绳子，可以控制出水口上的盖板。若水箱中水深为30cm，当盖板恰好要被拉起时，人对绳子的拉力为F1，水平地面对人的支持力为N1，；若水箱中水深为70cm，当盖板恰好要被拉起时，人对绳子的拉力为F2，水平地面对人的支持力为N2。已知N1与N2之比为55：51，盖板的厚度、绳重及绳与滑轮间的摩擦均可忽略不计，人对绳的拉力与人所受重力在同一直线上，g取10N/kg。求：（1）当水箱中水深为70cm时，盖板上表面所受水的压强。 （2）动滑轮的总重。 4如图24所示，是工人用来粉刷楼房外墙壁的简易升降装置示意图，其上端固定在楼顶，工人用力拉绳子，装置可使工人与粉刷涂料及工具乘工作台升至所需高度，工人将绳子固定后进行粉刷墙壁工作。已知工作台的底面积为1.5 m2，涂料和工具质量为10 kg，当工人用200 N的力竖直向下拉绳子时，工作台对地面的压强为200 Pa；工人用力F1竖直向下拉绳子使自己匀速上升至某一高度进行粉刷工作，此时该装置机械效率为h1；粉刷工作结束后，工人不慎将涂料桶和工具跌落地面，工人用力F2继续竖直向下拉绳子使自己又匀速上升了2m，查看一下墙壁情况，此过程该套装置的机械效率为h2。已知h1 : h2 =28:27(g取10 N/kg，不计绳重及摩擦)。求：图24 (1) 动滑轮和工作台的总重(2) F1和F2的比值5物理小组同学在一次模拟打捞沉船的实验中，用三个滑轮（每个滑轮受到的重力均为0.6N）和四个相同的浮筒B设计了如图26所示装置。当浮筒B和表示沉船的物体A浸没在水中匀速上升时，测得绳子自由端的拉力为F1，滑轮组的机械效率h180%。浮筒B和物体A完全出水后，绳子自由端的拉力为F2。已知F1F2，四个相同的浮筒排出水后的总重是动滑轮重的倍，浮筒B排出水后产生的浮力是其自重的5倍。不计绳重、轴摩擦和水的阻力。求：浮筒B和物体A完全出水后，滑轮组匀速提升重物A的机械效率h2；物体A的密度rA。6.某工人通过如图24所示装置提升重物，甲、乙为定滑轮（质量不计），丙为动滑轮，连接杠杆的绳子、人手中的绳子都竖直。当工人对绳子施加竖直的拉力F1时，工人对水平地面的压力为200N，杠杆刚好在水平位置平衡，重物对水平地面的压强为0.2104pa。已知重物的底面积为0.5m2，AO=4BO，工人的质量70kg，动滑轮的质量10kg，（不计绳重、滑轮与轴的摩擦、杠杆的重力，g取10N/kg）求：（1）F1为多少牛？ （2）重物的重力为多少牛？7图25是某建筑的二楼顶上的蓄水箱及放水装置，蓄水箱长3m，宽2m，高1m，楼房每层高3m。其水箱上端右侧安装了一个以O点为转轴，长为50cm的轻质杠杆AB，O点距A端40cm。A点正下方的Q是一个恰好能堵住出水口的重5N、横截面积100cm2、厚5cm的盖板，它通过细绳与杠杆的A端相连。在水箱右侧水平地面上有一质量为54.4kg的人通过滑轮组拉动系在B点的绳子，从而控制水箱中的水从出水口流出。当水箱中蓄满水时，人用F1的力拉绳端，盖板恰能被拉起，此时人对水平地面的压强为p1；当水箱中的水深为60cm时，人用F2的力拉绳端，盖板也恰好被拉起，此时人对水平地面的压强为p2，且p1：p2=11：12。（绳重及滑轮与轴之间的摩擦及进水管直径忽略不计，g取10N/kg）求：（1）若这些水是用水泵从深2m的井中抽上来的，要求一次蓄满水的时间不能超过10min，则水泵的功率至少多大？进水管图25 C OA B Q （2）动滑轮的总重G0；（3）当水箱中蓄满水时，地面对人的支持力N1。8为了将放置在水平地面上重G=100 N的重物提升到高处。小明设计了图28（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图28（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图28（丙）和（丁）所示。若重物与地面的接触面积S=510-2 m2，不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。（已知小明的质量为60kg,每只鞋与地面的有效接触面积为200cm2）求：（1）在23s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率；（2）在12s内，拉力F所做的功W；（3）在01s内，小明对地面的压强与重物对地面的压强的差值多大。图28甲 乙 丙 丁FG9某科技小组设计的提升重物的装置如图23甲所示。图中水平杆CD与竖直杆EH、DI组合成支架固定在水平地面上。小亮站在地面上通过滑轮组提升重物，滑轮组由动滑轮P和动滑轮Q（动滑轮P和动滑轮Q的质量相等）以及安装在水平杆CD上的两个定滑轮组成。小亮以拉力F1匀速竖直提升物体A的过程中，物体A的速度为1，滑轮组的机械效率为A。小亮以拉力F2匀速竖直提升物体B的过程中，物体B的速度为2，滑轮组的机械效率为B。拉力F1、F2做的功随时间变化的图像分别如图23乙中、所示。已知：1=42，物体A和物体B的质量之比为1：3，（不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦）求：（1）动滑轮P的重力与物体B的重力之比；（2）机械效率B与A之比。图23PQ10我国是世界上第一个成功完成海底沉船整体打捞的国家，图31是“南海1号”沉船打捞出水的情况。所谓整体打捞，就是将沉船与其周围泥沙按原状固定在特殊的钢制沉箱内一次性吊浮起运，沉箱是一种用金属制成，形状像箱子，下面没有底，可以罩住整个沉船的设备。沉箱四周安放了气囊，起吊过程气体膨胀，产生巨大的浮力，起到助浮的作用。 如图32所示是与上述原理相似的简化装置：一个质量为11.7t的钢制沉箱倒扣在深度H=20m的水底，箱内腔体的横截面积S=10m2、高为L=4m，可忽略重力和体积的充气装置使箱内封入高h为0.5m的空气。现用吊绳将沉箱打捞至水面，吊绳与滑轮组及电动机相连可控制沉箱匀速上升，钢=7.8103kg/m3，海水取1103kg/m3，g=10N/kg，水的阻力、摩擦和绳重不计。问：（1）沉箱倒扣在海底时，沉箱的上表面所受海水的压强是多大？（此问不计沉箱上表面的厚度）（2） 若使沉箱能够从海底被吊起，吊绳的拉力至少多大？（3）沉箱上升至到达水面之前的过程中，因压强减小箱内空气体积增大，已知h为0.5m时，滑轮组的机械效率1=98%，那么当h为1m时，滑轮组的机械效率2是多少？（结果保留整数）（4）假设腔内空气的高度h一直未达到腔体的高度L，通过计算说明从起吊到沉箱上表面到达海面的过程中，电动机是否必须一直做功？图32电动机定滑轮动滑轮HSh吊绳L11如图28所示是某科技小组设计的打捞水中物体的装置示意图。A是动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机。卷扬机转动拉动钢丝绳通过滑轮组AB竖直提升水中的物体。在一次模拟打捞水中物体的作业中，在物体浸没水中匀速上升的过程中，船浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂物体时变化了2dm3；在物体全部露出水面匀速上升的过程中，船浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂物体时变化了3dm3，卷扬机所做的功随时间变化的图像如图29所示。物体浸没在水中和完全露出水面后卷扬机对钢丝绳的拉力分别为T1、T2，且T1与T2之比为57。钢丝绳的重、滑轮与轴的摩擦及水对物体的阻力均忽略不计。（g取10N/kg）求：（1）物体的重力G；（2）物体浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组AB的机械效率；（3）物体全部露出水面后匀速上升的速度v物。12 如图20甲是在岸边打捞水中物体的装置示意图。该装置由悬挂机构和提升装置两部分组成。悬挂机构由固定杆OD和杠杆BC构成，O为杠杆BC的支点，COOB41。配重E通过绳子竖直拉着杠杆B端，其质量mE800kg。安装在杠杆C端的提升装置由一个支架、一个电动机Q、一个定滑轮K及数量未知的动滑轮（在虚线框内未画出）构成。其中支架和电动机Q的总质量mQ10kg，定滑轮K的质量为mK30kg。可利用遥控电动机拉动绳子自由端H，通过滑轮组提升浸没在水中的物体。在一次打捞一批实心材料过程中，实心材料浸没在水中匀速竖直上升，此时电动机Q牵引绳子的功率为P1，绳子H端的拉力为F1，实心材料上升的高度随时间变化的图像如图20乙所示，地面对配重E的支持力为N1；在实心材料