北京市中考物理 专题突破十六 力学综合计算题.doc

专题突破(十六)力学综合计算题12015海淀一模 图z163是某建筑工地利用滑轮组和卷扬机提起重物的示意图。当以速度v1匀速提起质量为m1的建筑材料时，滑轮组的机械效率为1，卷扬机拉力的功率为p1；当以速度v2匀速提起质量为m2的建筑材料时，滑轮组的机械效率为2，卷扬机拉力的功率为p2。若215%，p1 p223，m190 kg，动滑轮受到的重力g动100 n。滑轮与轴的摩擦、细绳受到的重力忽略不计，g10 n/kg。求：(1)提起质量为m1的建筑材料时，卷扬机对绳的拉力f1。(2)两次工作过程中，建筑材料上升的速度v1与v2之比。图z16322015门头沟二模 某科技小组设计的提升重物的装置如图z164所示，c是定滑轮，b 是动滑轮；杠杆de可绕o点在竖直平面内转动，odoe12。小轩的质量为55 kg，他通过细绳在e点施加竖直向下的拉力t为150 n时，杠杆在水平位置平衡，小轩对地面的压力为f，物体a对地面的压强p为3103 pa。已知：物体a的质量为100 kg，其底面积为5102m2，杠杆de和细绳的质量均忽略不计。求：(1)小轩对地面的压力f。(2)动滑轮b受到的重力g。(3)小轩通过细绳在e点施加竖直向下的拉力为多大时，物体a对地面的压强恰好为零。图z16432015朝阳一模 如图z165所示是某科技小组设计的打捞水中物体装置的示意图。在湖底有一个体积为0.02 m3实心铸铁球，其所受重力为1400 n，现用滑轮组将铸铁球打捞出水面，铸铁球浸没在水中和完全露出水后作用在绳子自由端的拉力分别为f1、f2，且f1f21517。作用在绳子自由端的拉力做功的功率保持340 w不变。不考虑滑轮组摩擦、绳重和水的阻力，g取10 n/kg。求：(1)铸铁球浸没在水中时受到的浮力。(2)铸铁球浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率。(3)铸铁球提出水面后匀速上升的速度。图z16542015平谷一模 如图z166所示，渗水井的排水管的管口恰好被一块底面积为0.2 m2、高为0.3 m的圆柱形石块盖严，渗水井中有1.5 m深的水不能排放，小明站在地面上通过滑轮组将石块提出渗水井。当石块被提起，并在水中以v1速度匀速竖直上升时，小明对绳子的拉力为f1，小明拉绳的功率为p1，滑轮组的机械效率为75%；当水被全部排出，石块以v2速度匀速竖直上升时，小明对绳子的拉力为f2，小明拉绳的功率为p2。已知：v1 v243，p1p289，g取10 n/kg，不计绳的质量和滑轮与轴的摩擦。求：(1)石块未提起时，水对石块顶部的压力。(2)石块被提起，并在水中匀速上升时受到的浮力。(3)石块的密度。图z16652015石景山二模 工人用如图z167甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随建材重变化的图像如图乙所示，不计滑轮和钢绳的重力及摩擦，g取10 n/kg。(1)若某块建材的密度是2.8103 kg/m3，体积为1.0102 m3，求其重为多少？(2)若工人在1 min内将建材匀速竖直向上提升了15 m，作用在钢绳上的拉力为200 n，求拉力的功率？(3)若滑轮组的机械效率最大值为75%，求工人的体重？图z16762015怀柔一模 某科技小组设计从水中打捞重物a的装置如图z168所示，小文站在地面上通过滑轮组从水中提升重为1200 n的物体a。当物体a在水面下，小文以拉力f1匀速竖直拉动绳子，滑轮组的机械效率为1；当物体a完全离开水面，小文以拉力f2匀速竖直拉动绳子，滑轮组的机械效率为2。已知：物体a的密度为3103 kg/m3，小文同学的重力为600 n，121415。不计绳的质量和滑轮与轴之间的摩擦，g取10 n/kg。求：(1) 重物a在水面下受到的浮力。(2) 动滑轮的重力。图z16872015顺义二模 工人用如图z169所示的滑轮组将石板a吊起并放在货车上。当工人用f1的力竖直向下拉绳子时，石板a未被拉起，此时石板a对水平地面的压力为n1，工人对水平地面的压强为p1；当工人用f2的力竖直向下拉绳子时，石板a匀速竖直上升，此时工人对水平地面的压强为p2。已知：石板a的质量为100 kg，工人的质量为70 kg，f1f212，p1p253，不计绳重和摩擦，g取10 n/kg。求：(1)动滑轮的重力。(2)当工人用f1的力竖直向下拉绳子时，石板a对水平地面的压力n1。(3)如果用该滑轮组匀速提升另一石板b时，滑轮组的机械效率为90%，则拉绳子的工人的质量不能小于多少千克(结果保留一位小数)。图z169102015朝阳二模 美化环境造福人民，朝阳区在治理北小河时修建一座桥，使用吊车向河底投放圆柱形混凝土构件如图z1610甲所示，在整个投放过程中，混凝土构件以0.05 m/s的速度匀速竖直下降。图乙是钢丝绳的拉力f随时间t变化的图像。当t0 s时吊车开始投放混凝土构件，到100 s时结束，此时构件竖立在河中。(已知混凝土的密度为2.8103 kg/m3，钢铁的密度为7.9103 kg/m3，g取10 n/kg，水的阻力可以忽略不计)求：(1)混凝土构件完全浸没在水中时所受的浮力。(2)混凝土构件的体积。(3)投放结束时混凝土构件顶部受到水的压强。(4)通过计算说明这种混凝土构件有没有钢筋制作的骨架。图z1610参考答案1(1)由图知，滑轮组由两段绳子承担总重，提起质量为m1的建筑材料时，卷扬机对绳的拉力为f1；根据动滑轮受力关系可得：f1(g1g动)(90 kg10 n/kg100 n)500 n。(2)设两次建筑材料上升高度为h，则：1100%100%100%90%；由题意知，215%90%5%95%；由2100%100%得：g21900 n；提起m2所用的拉力f2(g2g动)(1900 n100 n)1000 n；由pfv得，第一次提升建筑材料时绳的速率v1，则此时建筑材料上升的速率v1v1；第二次提升建筑材料时绳的速率v2，则此时建筑材料上升的速率v2v2；则。2(1)根据gmg得物体a的重力：gamag100 kg10 n/kg1000 n，小轩的重力：g人m人g55 kg10 n/kg550 n，杠杆在水平位置平衡，小轩受到重力、拉力和地面对他的支持力而平衡，则：f支f拉g人，根据力的作用是相互的，小轩对地面的压力和地面对他的支持力相等，小轩拉绳和绳拉小轩的力相等，所以小轩对地面的压力ff支gt550 n150 n400 n。(2)杠杆平衡时，d端对滑轮组绳子自由端拉力为fd，根据杠杆的平衡条件：fdodtoe，fd150 n300 n，地面对a的支持力与a对地面的压力是一对相互作用力，由p得：f支f压ps3103 pa5102 m2150 n，所以滑轮组对a的拉力：fgaf支1000 n150 n850 n，不计绳重和摩擦，滑轮组通过动滑轮绳子的段数n3，则有：fd(fg动)，所以动滑轮重：g动3fdf3300 n850 n50 n。(3)若物体a对地面的压强恰好为零，绳子自由端拉力：fd(gag动)(1000 n50 n)350 n，根据杠杆的平衡条件有：fdodtoe，细绳在e点施加竖直向下的拉力t350 n175 n。3(1)f浮gv排1103 kg/m310 n/kg0.02 m3200 n。(2)由于不考虑滑轮组摩擦、绳重和水的阻力，则f1(gg动)，f2(gg动)，已知f1f21517，则(gg动)(gg动)1517，ggf浮1200 n，所以，g动300 n，则f1(gg动)(1200 n300 n)750 n，f2(gg动)(1400 n300 n)850 n；根据可得：铸铁球浸没在水中匀速上升的过程中，机械效率100%100%80%。(3)由pfv得：铸铁球提出水面后匀速上升时，绳子自由端的速度v绳0.4 m/s，则铸铁球提出水面后匀速上升的速度：v物v绳0.4 m/s0.2 m/s。4(1)石块顶部所处的深度：h1.5 m0.3 m1.2 m，水对石块顶部的压强为：p水gh1.0103 kg/m310 n/kg1.2 m1.2104 pa，而s0.2 m2，水对石块顶部的压力：fps1.2104 pa0.2 m22400 n。(2)石块被提起，浸没在水中，排开水的体积为v排v0.2 m20.3 m0.06 m3，受到的水的浮力：f浮水gv排1103 kg/m310 n/kg0.06 m3600 n。(3)当石块被提起，并在水中运动时，不计绳的质量和滑轮与轴的摩擦，1f1(gf浮g轮)拉力端移动的速度v1f3v1，p1f1v1f当水全被排出，不计绳的质量和滑轮与轴的摩擦，f2(gg轮)拉力端移动的速度v2f3v2，p2f2v2f已知v1v243，v1fv2f43，因为pfv，所以p1p2f2v1ff1v2f89，即(f14)(f23)89，(gf浮g轮)(gg轮)23，(gf浮g轮)(gg轮)23，3(gf浮g轮)2(gg轮)，g轮3f浮g，代入得：1，75%，解得g1500 n，石块的密度：2.5103 kg/m3。5(1)由可得，建材的质量：mv2.8103 kg/m31.0102 m328 kg，重力：gmg2.8 kg10 n/kg280 n。(2)v0.25 m/s，由图可知，总重由两段绳子承担，则拉力上升的速度v2v20.25 m/s0.5 m/s，拉力的功率：pfv200 n0.5 m/s100 w。(3)150%，解得g额400 n，由ymax75%，得gmax1200 n，以动滑轮和货箱及建材整体为研究对象，可知：2fg物g额，工人能施加的最大拉力fmax为人体重，则有g人fmax(gmaxg额)(1200 n400 n)800 n。6(1)ga1200 n，a3103 kg/m3，由得，va4102 m3，重物在水面下受到的浮力：f浮水gv排水gva1103 kg/m310 n/kg4102 m3400 n。(2)由题意知，1，2，1415，即，解得：g动200 n。7(1)由题知：人的重力g人m人g70 kg10 n/kg700 n，石板a的重力：gamag100 kg10 n/kg1000 n，人拉绳子时，人对地面的压力：fg人f拉，设人的受力面积为s。根据p，则有，即，所以，5f23f11400 n又解可得：f1200 n，f2400 n；不计绳重和摩擦，由图知通过动滑轮绳子段数n3，当工人用f2的力竖直向下拉绳子时，石板a匀速竖直上升，则f2(gag动)，所以动滑轮重力：g动3f2ga3400 n1000 n200 n。(2)工人用f1拉绳时，a受到滑轮组拉力为fa，f1(fag动)，则fa3f1g动3200 n200 n400n；n1gafa1000 n4000 n6000 n。(3)w额g动h，w总fsfnh，所以有用功w有用w总w额fnhg动h，用该滑轮组匀速提升另一石板b时，滑轮组的机械效率为90%，即100%90%，解得：f n，人拉绳的力最大等于人的重力，所以人的最小质量为m人66.7 kg。8(1)由图乙可以看出，当时间为t50 s时，浮力大小不再改变，此时混凝土构件完全浸没在水中，此时受