(16)力学综合计算题(含答案)

物理备课大师 全免费 备课大师 全科 9 门 免注册 不收费 专题突破专题突破 十六十六 力学综合计算题 1 2015 海淀一模 图 Z16 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 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 2 1 5 P1 P2 2 3 m1 90 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 g 10 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 Z16 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 Z16 4 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 OD OE 1 2 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 3 103 Pa 已知 物体A的质量为 100 kg 其底 面积为 5 10 2m2 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 Z16 4 物理备课大师 全免费 备课大师 全科 9 门 免注册 不收费 3 2015 朝阳一模 如图 Z16 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 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 F1 F2 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 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 Z16 5 4 2015 平谷一模 如图 Z16 6 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 v2 4 3 P1 P2 8 9 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 Z16 6 物理备课大师 全免费 备课大师 全科 9 门 免注册 不收费 5 2015 石景山二模 工人用如图 Z16 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 g取 10 N kg 1 若某块建材的密度是 2 8 103 kg m3 体积为 1 0 10 2 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 Z16 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 Z16 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 3 103 kg m3 小 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 kg 求 1 重物A在水面下受到的浮力 2 动滑轮的重力 图 Z16 8 物理备课大师 全免费 备课大师 全科 9 门 免注册 不收费 7 2015 顺义二模 工人用如图 Z16 9 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 F1 F2 1 2 p1 p2 5 3 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 Z16 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 Z16 10 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 t 0 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 8 103 kg m3 钢铁的密度为 7 9 103 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 Z16 10 物理备课大师 全免费 备课大师 全科 9 门 免注册 不收费 参考答案参考答案 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 G1 G动 90 kg 10 N kg 100 N 500 N 1 2 1 2 2 设两次建筑材料上升高度为h 则 1 100 100 100 90 G1h G1h G动h G1 G1 G动 90 kg 10 N kg 90 kg 10 N kg 100 N 由题意知 2 1 5 90 5 95 由 2 100 100 得 G2h G2h G动h G2 G2 G动 G2 1900 N G动 2 1 2 100 N 95 1 95 提起m2所用的拉力F2 G2 G动 1900 N 100 N 1000 N 1 2 1 2 由P Fv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 P1 F1 v1 v1 1 2 P1 2F1 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 P2 F2 v2 v2 1 2 P2 2F2 则 v1 v2 P1 2F1 P2 2F2 P1 2F1 2F2 P2 P1 P2 F2 F1 2 3 1000 N 500 N 4 3 2 1 根据G mg得物体A的重力 GA mAg 100 kg 10 N kg 1000 N 小轩的重力 G人 m人g 55 kg 10 N kg 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FD 根据杠杆的平衡条件 FD OD T OE FD 150 N 300 N T OE OD 2 1 物理备课大师 全免费 备课大师 全科 9 门 免注册 不收费 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 S F支 F压 pS 3 103 Pa 5 10 2 m2 150 N 所以滑轮组对A的拉力 F GA 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 FD F G动 1 3 所以动滑轮重 G动 3FD F 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 FD GA G动 1000 N 50 N 350 N 1 3 1 3 根据杠杆的平衡条件有 FD OD T OE 细绳在E点施加竖直向下的拉力T 350 N 175 N FD OD OE 1 2 3 1 F浮 gV排 1 103 kg m3 10 N kg 0 02 m3 200 N 2 由于不考虑滑轮组摩擦 绳重和水的阻力 则F1 G G动 F2 G G动 1 2 1 2 已知F1 F2 15 17 则 G G动 G G动 15 17 1 2 1 2 G G F浮 1200 N 所以 G动 300 N 则F1 G G动 1200 N 300 N 750 N 1 2 1 2 F2 G G动 1400 N 300 N 850 N 1 2 1 2 根据 可得 W有用 W总 Gh Fs Gh Fnh G Fn 铸铁球浸没在水中匀速上升的过程中 机械效率 100 100 80 G F1n 1200 N 750 N 2 3 由P Fv得 W t Fs t 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 P F2 340 W 850 N 则铸铁球提出水面后匀速上升的速度 v物 v绳 0 4 m s 0 2 m s 1 2 1 2 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gh 1 0 103 kg m3 10 N kg 1 2 m 1 2 104 Pa 而S 0 2 m2 物理备课大师 全免费 备课大师 全科 9 门 免注册 不收费 水对石块顶部的压力 F pS 1 2 104 Pa 0 2 m2 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 m2 0 3 m 0 06 m3 受到的水的浮力 F浮 水gV排 1 103 kg m3 10 N kg 0 06 m3 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 W有用 W总 G F浮 h G F浮 G轮 h G F浮 G F浮 G轮 F1 G F浮 G轮 1 3 拉力端移动的速度 v1F 3v1 P1 F1v1F 当水全被排出 不计绳的质量和滑轮与轴的摩擦 F2 G G轮 1 3 拉力端移动的速度 v2F 3v2 P2 F2v2F 已知v1 v2 4 3 v1F v2F 4 3 因为P Fv 所以P1 P2 F2v1F F1v2F 8 9 即 F1 4 F2 3 8 9 G F浮 G轮 G G轮 2 3 1 3 1 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 F浮 G F浮 G轮 G F浮 G F浮 3F浮 G G F浮 2F浮 75 G 600 N 2 600 N 解得G 1500 N 石块的密度 2 5 103 kg m3 m V 150 kg 0 06 m3 5 1 由 可得 建材的质量 m V m V 2 8 103 kg m3 1 0 10 2 m3 28 kg 重力 G mg 2 8 kg 10 N kg 280 N 2 v 0 25 m s h t 15 m 60 s 物理备课大师 全免费 备课大师 全科 9 门 免注册 不收费 由图可知 总重由两段绳子承担 则拉力上升的速度v 2v 2 0 25 m s 0 5 m s 拉力的功率 P Fv 200 N 0 5 m s 100 W W t Fs t 3 1 50 W有用 W总 G1 G1 G额 400 N 400 N G额 解得G额 400 N 由ymax 75 得Gmax 1200 N Gmax Gmax G额 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Fmax为人体重 则有G人 Fmax Gmax G额 1200 N 400 N 1 2 1 2 800 N 6 1 GA 1200 N A 3 103 kg m3 由 得 VA 4 10 2 m3 m V GA Ag 1200 N 3 103 kg m3 10 N kg 重物在水面下受到的浮力 F浮 水gV排 水gVA 1 103 kg m3 10 N kg 4 10 2 m3 400 N 2 由题意知 1 GA F浮 h GA F浮 h G动h GA F浮 GA F浮 G动 2 GAh GAh G动h GA GA G动 14 15 1 2 GA F浮 GA F浮 G动 GA GA G动 GA F浮 GA F浮 G动 GA G动 GA 即 1200 N 400 N 1200 N G动 1200 N 400 N G动 1200 N 14 15 解得 G动 200 N 7 1 由题知 人的重力G人 m人g 70 kg 10 N kg 700 N 石板A的重力 GA mAg 100 kg 10 N kg 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 则有 即 所以 5F2 3F1 1400 F S p1 p2 G人 F1 S G人 F2 S G人 F1 G人 F2 700 N F1 700 N F2 5 3 N 又 F1 F2 1 2 解 可得 F1 200 N F2 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F2的力竖直向下拉绳子 时 石板A匀速竖直上升 则F2 GA G动 1 3 所以动滑轮重力 G动 3F2 GA 3 400 N 1000 N 200 N 物理备课大师 全免费 备课大师 全科 9 门 免注册 不收费 2 工人用F1拉绳时 A受到滑轮组拉力为FA