初中物理力学综合计算题

1、1、图31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vi匀速提起质量为 mi的建筑材料时，滑轮组的机械效率为 n,卷扬机拉力的功率为Pi；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n,卷扬机拉力的功率为P2。若n-n=5%. Pi： F2=2:3, mi=90kg，动滑轮受到的重力 G 动=100N。滑 轮与轴的摩擦、细绳受到的重力忽略不计，g=i0N/kg。求：(1) 提起质量为 mi的建筑材料时卷扬机对绳的拉力Fi;(2) 两次工作过程中，建筑材料上升的速度Vi与V2之比。45. (1设捉起质虽“的建说材料时卷扬机对绳的拉力为片 根据动滑轮受力图累可稷

2、 2F=mG &Fi-动).2=(900N+1WNJ /2-SOON2分 设瓯虽为2的建筑村料上升高度都为乩则(m iff + Gh1 I叫F送-19OUN设捉起质5b如的証螺材料时卷扬机对绳的拉力为F-根据动滑轮受力关系4得F尸51零-G血、二(1900NU00N) -2=1000N根据P=Fv有珂P尸22门=4；322 在生产玻璃过程中，常用位于天车上的卷扬机(其内部有电动机提供动力)通过滑轮组和真空吸盘提升玻璃，如图22甲所示。当卷扬机通过滑轮组提升质量为60kg的玻璃并使玻璃以速度 Vi匀速上升时，卷扬机对滑轮组绳端的拉力为Fi,天车对卷扬机的支持力为Ni,拉力为Fi的功率为P,滑轮组

3、的机械效率为n当卷扬机通过滑轮组提升质量为80kg的玻璃并使玻璃以速度V2匀速上升时，卷扬机对滑轮组绳端的拉力为F2,天车对卷扬机的支持力为 2。已知拉力Fi所做功随时间变化的图像如图22乙所示，卷扬机的质量为i20 kg,滑轮A、B的质量均为4kg, 3vi=5v2, n=75%，吸盘和绳的质量及滑轮与轴的摩擦均可忽略不计，g取iON/kg。求：(1) P的大小；(2) V2的大小；(3) Ni与N2的比值。9607202480-/2402 0t/sW/J乙解：(1 )由题中W t图像解得P=W 960J =480W ( 2分)t 2s(2)根据 n = W有 空 mgVl 600N v 7

4、5%(1 分)W总P P 480W解得：V! =0.6m/s已知：3vi=5v2解得：V2=0.36m/s (1 分)mign=75%(1 分)(3) 设动滑轮C所受重力为 G,卷扬机提升60kg玻璃时，滑轮组的机械效率为所以有n =-75%，代入数据解得 G=80 NW 总 mg G0 3mBg第一次提升60kg玻璃的过程中，玻璃、动滑轮C受力分析如答图(1)所示,动滑轮B受力分析如答图5 (2)所示，卷扬机受力分析如答图5 ( 3)所示。第二次提升80kg玻璃的过程中，玻璃、动滑轮C受力分析如答图(4)所示,动滑轮B受力分析如答图5( 5)所示，卷扬机受力分析如答图5 (6)3T111|2

5、F1Gq1m旳m1g(1)(2)(N1mg3T2仆2F2*GqmBgm2gT2 (4)(5)(所示。N2时mg答图5因T1= T1,由答图5因F1= F1,由答图5T1=(m1g+Go)(600N+80N)N,3331 / ,1/ 680400F1=(T 1+mBg)N +40N)2233,4004000N1-F 1+mg-1N+1200NN由答图5 (1 )的受力分析可知(2)可得N,(3)可得(1 分)同理，由答图5 (4)可得 门=丄(m2g +G0) = 1 (800N+80N) =880 N33-因T2= T2,由答图51(5)可得 F2=(T 2+mBg)=2(迴N +40N)=色

6、%,33因F2= F2,由答图5500(6)可得 N2=F 2+ mg =N+1200N=34100N3所以NiN24041（ 1 分）(其他解法正确均得分)3. 工人利用如图25所示的装置，在河边打捞水中的物体M。打捞过程中物体 M在水中匀速上升的速度为0.2m/s，此时工人做功的功率为360W ;当物体被打捞出水面后，工人对绳子施加最大的拉力，恰好能使物体继续匀速上升。已知：工人的质量为70kg，物体M的密度为x l0kg/m 3。不计绳重、轴摩擦及水对物体的阻力,(1) 物体M的重力Gm ；(2) 动滑轮的重力G动；(3 )物体离开水面后，滑轮组的机械效率(结果请保留两位有效数字)g 取

7、 10N/kg。求:图25(1) 物体M在水中，人对绳的拉力Ft= P =v4Vm360W4 0.2m/s=450N动甲图6乙对物体M和动滑轮进行受力分析：物体M在水中匀速上升时，如图 6甲所示。物体M全部露出水面匀速上升时，如 图6乙所示。Gm + G 动=F 浮 + 4Ft Gm + G 动=4FmaxFmax= G人=m人g两个受力分析图或三个方程 1分由式解得：F 浮=4m 人g 4Ft= 4 x 70kg x 10N/kg 4 x 450N = 1000NF浮=水gVM物体M的体积：Vm F浮1000N3-一 0 1m31分水g1 103kg/m3 10N /kg物体M受到的重力：G

8、m m gVM =X 103kg/m 3 X10N/kg X 0.1m3 2500N1分(2) 由式得：动滑轮受到的重力G 动=4Fmax Gm = 4m 人 g Gm = 2800N 2500N = 300N 1 分(3) 物体M出水后，滑轮组的机械效率：WW = GmW总GmG动2500N=89%2500N 300N求：(1)(2)(3)Q、定滑轮K为研究对象，受C点、B点受力分析图如图P金。7所示。(说明：受力分析图正确得1 分)FC1 =Fc1 , FB1 =Fb1 , Fc1 CO= FB1 OBFc1 =3 F1 + Gq+GoFC1Gq +Go3F1Fb1mEgFb1说明：解题过

9、程中缺少必要的文字说明的扣1分；计算过程中缺少单位的扣1分。4、图26是某科研小组设计的在岸边打捞水中物品的装置示意图。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 0D和杠杆BC构成，0为杠杆BC的支点，CQ0B=4:1。 配重E通过绳子竖直拉着杠杆 B端，其质量me=500kg。安装在杠杆C端的提升装置由支架、 电动机Q、定滑轮K及动滑轮M构成。其中支架和电动机 Q的总质量mc=12kg，定滑轮K 和动滑轮M的质量均为 mo。可利用遥控电动机拉动绳子，通过滑轮组提升浸没在水中的物 品。在一次打捞一批实心金属材料过程中，金属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

10、P1,绳子H端的拉力为F1,金属材料上升速度大小为 V1,地面对配重E 的支持力为 2，滑轮组的机械效率为n;在金属材料全部露出水面后匀速竖直上升的过程中，绳子H端的拉力为 F2,地面对配重 E的支持力为 N2,滑轮组的机械效率为n。已知F1=200N, V1=0.2m/s , n=95%,N2=6:1，绳和杠杆的质量、捆绑金属材料的钢丝绳的质量和体积、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对金属材料的阻力均可忽略不计，g取10N/kg。金属材料浸没在水中匀速上升时电动机牵引绳的功率 动滑轮M的质量m； 被打捞金属材料的密度解：(1)金属材料浸没在水中匀速上升时，电动机牵引绳子的功P1=F1X31=2

11、00NX 3 X 0.2m/s=120W ( 2 分)(2)金属材料浸没在水中匀速上升时，以支架、电动机 力分析图如图5所示，配重E的受力分析图如图 6所示，杠杆上COFB1=OBFC1 4(3F1+N1 Ge - Fbi Ge 4(3F| Gq + Go)金属材料离开水面后匀速上升的过程中，以支架、电动机Q、定滑轮K为研究对象，受力分析图如图8所示，配重E的受力分析图如图10所示。FC2=Fc2 , FB2=Fb2 , Fc2 CC= Fb2 OB9所示，杠杆上C点、B点受力分析图如图F C2 =3F2 + Gq+GocoFb2=FC2 4(3F2+ Gq+Go)OBN 2 GE - FB2

12、 GE 4(3F2 Gq + G)图9图8FB23 F2 G03f295%N1 Ge 4(3 Fi Gq Go)6N2 Ge 4(3F2 Gq Go)1(1 分)图11图12解得：Go=5oN, mo=5kg (1 分)(3) 金属材料浸没在水中匀速上升时，以动滑轮和被提升的金属材料为研究对象，受 力分析图如图11所示，金属材料离开水面后匀速上升的过程中，以动滑轮和被提升的金属 材料为研究对象，受力分析图如图12所示。F1= F1, F2= F2F 浮 +3F1=Go+G3F2=Go+G解得：F 浮=400N , G=950N ( 1 分)根据阿基米德原理 F浮=p7K g V,解得：V =

13、=4 X 10m3p水 g金属材料密度p= m =gV = x 1kg/m3(或 X 1kg/m 35 用如图20甲所示的滑轮组提升水中的物体M1，动滑轮A所受重力为G1,物体M1完全在水面下以速度 v匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端的拉力为R ,拉力F1做功的功率为P1,滑轮组的机械效率为1 ；为了提高滑轮组的机械效率，用所受重力为G2的动滑轮B替换动滑轮A,如图20乙所示，用替换动滑轮后的滑轮组提升水中的物体M2,物体M2完全在水面下以相同的速度v匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端的拉力为F2,拉力 F2做功的功率为 P2,滑轮组的机械心你曲彳W竽效率为 2。已知：G1 G2=30N, 2 1=5%,P 16一-,M1、M2两物体的质量相等，体积 VF215甲图20乙均为4X 1俘m3, g取10N/kg ,绳重、轮与轴 的摩擦及水的阻力均可忽略不计。求:(1) 物体Mi受到的浮力F 浮;(2) 拉力Fi与F2之比；(3) 物体Mi受到的重力Go解:(i) F浮=p水gV排=1X 103kg/m3x 10N/kg x 4X 10-2m3=400N(2) F=F u Pi= Fi u 绳=2 Fi uF2= F2 u 绳=2 F2 uFi R 16F2 F2152FiF浮GiG甲2F2F浮G2G乙(3)在匀速