2016届北京中考物理复习专题突破(十六)力学综合计算题(含答案)

专题突破 (十六 ) 力学综合计算题 1 2015海淀一模 图 3 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 轮组的机械效率为 1，卷扬机拉力的功率为 以速度 轮组的机械效率为 2，卷扬机拉力的功率为 2 1 5%， 2 3， 90 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， g 10 N/： (1)提起质量为 扬机对绳的拉 力 (2)两次工作过程中，建筑材料上升的速度 图 3 2 2015门头沟二模 某科技小组设计的提升重物的装置如图 4 所示， C 是定滑轮， B 是动滑轮；杠杆 绕 O 点在 竖直平面内转动， 1 2。小轩的质量为 55 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 103 知：物体 A 的质量为 100 底面积为 5 10 2 杆 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 4 3 2015朝阳一模 如图 5 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 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 15 17。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/： (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 5 4 2015平谷一模 如图 6 所示，渗水井的排水管的管口恰好被一块底面积为 0.2 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 明对绳子的拉力为 明拉绳的功率为 轮组的机械效率为 75%；当水被全部排出，石块以明对绳子的拉力为 明拉绳的功率为 知： 43， 8 9， g 取 10 N/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 6 5 2015石景山二模 工人用如图 7 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， 0 N/ (1)若某块建材的密度是 103 kg/积为 10 2 其重为多少？ (2)若工人在 1 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 7 6 2015怀柔一模 某科技小组设计从水中打捞重物 A 的装置如图 8 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，小文以拉力轮组的机械效率为 1；当物体 A 完全离开水面，小文以拉力 轮组的机械效率为 2。 已知：物体 A 的密度为 3 103 kg/文 同学的重力为 600 N， 1 2 14 15。不计绳的质量和滑轮与轴之间的摩擦， g 取 10 N/： (1) 重物 A 在水面下受到的浮力。 (2) 动滑轮的重力。 图 8 7 2015顺义二模 工人用如图 9 所示的滑轮组将石板 A 吊起并放在货车上。当工人用 石板 A 未被拉起，此时石板 A 对水平地面的压力为 人对水平地面的压强为 工人用 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 知：石板 A 的质量为 100 人的质量为 70 2 1 2， 5 3，不计绳重和摩擦， g 取 10 N/ 求： (1)动滑轮的重力。 (2)当工人用 板 A 对水平地面的压力 (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 9 10 2015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 10 甲所示，在整个投放过程中，混凝土构件以 m/乙是钢丝绳的拉力 F 随时间 t 变化的图像。当 t 0 100 s 时结束，此时构件竖立在河中。 (已 知混凝土的密度为 103 kg/铁的密度为 103 kg/g 取 10 N/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 10 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 扬机对绳的拉力为 据动滑轮受力关系可得： 12(G 动 ) 12 (90 10 N/100 N) 500 N。 (2)设两次建筑材料上升高度为 h，则： 1 G动 h 100% 100% 90 10 N/10 N/100 N 100% 90%； 由题意知， 2 1 5% 90% 5% 95%； 由 2 G动 h 100% 100%得： 21 2 100 N 95%1 95% 1900 N； 提起 2 12(G 动 ) 12 (1900 N 100 N) 1000 N； 由 P ，第一次提升建筑材料时绳的速率 此时建筑材料上升的速率 12 第二次提升建筑材料时绳的速率 此时建筑材料上升的速率 12 则 223 1000 43。 2 (1)根据 G 物体 A 的重力： 100 10 N/1000 N， 小轩的重力： G 人 m 人 g 55 10 N/550 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 F F 支 G T 550 N 150 N 400 N。 (2)杠杆平衡时， D 端对滑轮组绳子自由 端拉力为 根据杠杆的平衡条件 ： T T 150 N 21 300 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 F 支 F 压 3 103 5 10 2 150 N， 所以滑轮组对 A 的拉力： F F 支 1000 N 150 N 850 N， 不计绳重和摩擦，滑轮组通过动滑轮绳子的段数 n 3， 则有： 13(F G 动 )， 所以动滑轮重： G 动 3F 3 300 N 850 N 50 N。 (3)若物体 A 对地面的压强恰好为零， 绳子自由端拉力： 13(G 动 ) 13 (1000 N 50 N) 350 N， 根据杠杆的平衡条件有： T 细绳在 E 点施加竖直向下的拉力 T 350 N 12 175 N。 3 (1)F 浮 1 103 kg/10 N/200 N。 (2)由于不考虑滑轮组摩擦、绳重和水的阻力，则 12(G G 动 )， 12(G G 动 )， 已知 15 17，则 12(G G 动 ) 12(G G 动 ) 15 17， G G F 浮 1200 N， 所以， G 动 300 N， 则 12(G G 动 ) 12 (1200 N 300 N) 750 N， 12(G G 动 ) 12 (1400 N 300 N) 850 N； 根据 铸铁球浸没在水中匀速上升的过程中，机械效率 G100% 1200 2 100%80%。 (3)由 P ： 铸铁球提出水面后匀速上升时，绳子自由端的速度 v 绳 340 0.4 m/s， 则铸铁球提出水面 后匀速上升的速度： v 物 12v 绳 12 0.4 m/s 0.2 m/s。 4 (1)石块顶部所处的深度： h 1.5 m 0.3 m 1.2 m， 水对石块顶部的压强为： p 水 103 kg/10 N/1.2 m 104 而 S 0.2 水对石块顶部的压力： F 104 0.2 2400 N。 (2)石块被提起，浸没在水中，排开水的体积为 V 排 V 0.2 0.3 m 受到的水的浮力： F 浮 水 1 103 kg/10 N/600 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， 1 （ G h（ G h G 13(G F 浮 G 轮 ) 拉力端移动的速度 3 当水全被排出，不计绳的质量和滑轮与轴的摩擦， 13(G G 轮 ) 拉力端移动的速度 3 已知 4 3， 4 3， 因为 P 所以 8 9， 即 (4) (3) 8 9， 13(G F 浮 G 轮 )13(G G 轮 ) 2 3， (G F 浮 G 轮 ) (G G 轮 ) 2 3， 3(G F 浮 G 轮 ) 2(G G 轮 )， G 轮 3F 浮 G，代入 得： 1 G G 3 G G 75% G 600 600 N， 解得 G 1500 N， 石块的密度： 150 103 kg/ 5 (1)由 材的质量： m V 103 kg/10 2 28 重力： G 2.8 10 N/280 N。 (2)v 15 s m/s， 由图可知，总重由两段绳子承担，则拉力上升的速度 v 2v 2 m/s 0.5 m/s， 拉力的功率： P 200 N 0.5 m/s 100 W。 (3)1 400 50%， 解得 G 额 400 N，由 75%，得 1200 N， 以 动滑轮和货箱及建材整体为研究对象，可知： 2F G 物 G 额 ， 工人能施加的最大拉力 有 G 人 12( 12(1200 N 400 N) 800 N。 6 (1)1200 N， A 3 103 kg/ 由 1200 103 kg/10 N/4 10 2 重物在水面下受到的浮力： F 浮 水 水 1 103 kg/10 N/4 10 2 400 N。 (2)由题意知， 1 （ h（ h G动 h 2 G动 h 12 14 15， 即 （ 1200 N 400 N） （ 1200 N （ 1200 N 400 N 1200 N 1415， 解得： G 动 200 N。 7 (1)由题知：人的重力 G 人 m 人 g 70 10 N/700 N， 石板 A 的重力： 100 10 N/1000 N， 人拉绳子时，人对地面的压力： F G 人 F 拉 ，设人的受力面积为 S。 根据 p 有 人 700 N 53，所以， 531400 N 又 12 解 可得： 200 N， 400 N； 不计绳重和摩擦，由图知通过动滑轮绳子段数 n 3，当工人用 力竖直向下拉绳子时，石板 A 匀速竖直上升， 则 13(G 动 )， 所以动滑轮重力： G 动 33 400 N 1000 N 200 N。 (2)工人用 A 受到滑轮组拉力为 13(G 动 )， 则 3G 动 3 200 N 200 N 400N； 1000 N 4000 N 6000 N。 (3)W 额 G 动 h， W 总 以有用功 W 有用 W 总 W 额 G 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%， G动 即 3F 200 100% 90%， 解得： F 20003 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 g 0003 66.7 8 (1)由图乙可以看出，当时间为 t 50 s 时，浮力大小不再改变，此时混凝土构件完全浸没在水