初中物理力学综合计算题-(有答案)
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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v1匀速提起质量为m1的建筑材料时，滑轮组的机械效率为η1，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η2，卷扬机拉力的功率为P2。若η2-η1=5%，P1:P2=2:3，m1=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=10N/kg。求：
因T′2=T2，由答图5（5）可得F2= （T′2+mBg）= （ N +40N）= N，
因F′2=F2，由答图5（6）可得N2=F′2+mg= N+1200N= N
所以 = ……………………………………………………………（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2.5×103kg/m3。不计绳重、轴摩擦及水对物体的阻力，g取10N/kg。求：
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OD和杠杆BC构成，O为杠杆BC的支点，CO:OB=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mQ=12kg，定滑轮K和动滑轮M的质量均为m0。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N1，滑轮组的机械效率为η1；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η2。已知F1=200N，v1=0.2m/s，η2=95%，N1: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。求：
由答图5（1）的受力分析可知T1= （m1g+G0）= （600N+80N）= N，
因T′1=T1，由答图5（2）可得F1= （T′1+mBg）= （ N +40N）= N，
因F′1=F1，由答图5（3）可得N1=F′1+mg= N+1200N= N………………（1分）
同理，由答图5（4）可得T2= （m2g+G0）= （800N+80N）= N，
（1）P的大小；
（2）v2的大小；
（3）N1与N2的比值。
解：（1）由题中W－t图像解得P= =480W…………………（2分）
（2）根据η= ………………………（1分）
解得：v1=0.6m/s
已知：3v1=5v2
解得：v2=0.36m/s……………………………………………………………（1分）
（3）设动滑轮C所受重力为G0，卷扬机提升60kg玻璃时，滑轮组的机械效率为η=75%
所以有η= ，代入数据ห้องสมุดไป่ตู้得G0=80N………（1分）
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5（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5（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）所示。
GM＝MgVM＝2.5×103kg/m3×10N/kg×0.1m3＝2500N………………1分
（2）由②③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：
η＝ ＝ ＝ ＝89%………………1分
说明：解题过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。
（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η。
（结果请保留两位有效数字）
（1）物体M在水中，人对绳的拉力
FT＝ ＝ ＝ ＝450N………………1分
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。
（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。
2．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v1匀速上升时，卷扬机对滑轮组绳端的拉力为F1，天车对卷扬机的支持力为N1，拉力为F1的功率为P，滑轮组的机械效率为η；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N2。已知拉力F1所做功随时间变化的图像如图22乙所示，卷扬机的质量为120 kg，滑轮A、B的质量均为4kg，3v1=5v2，η=75%，吸盘和绳的质量及滑轮与轴的摩擦均可忽略不计，g取10N/kg。求：
GM＋G动＝F浮＋4FT①
GM＋G动＝4Fmax②
Fmax＝G人＝m人g③
两个受力分析图或三个方程………………1分
由①②③式解得：
F浮＝4m人g－4FT＝4×70kg×10N/kg－4×450N＝1000N………………1分
F浮＝
物体M的体积：VM＝ ＝ ＝0.1m3………………1分
物体M受到的重力：
（1）金属材料浸没在水中匀速上升时电动机牵引绳的功率P1；
（2）动滑轮M的质量m0；
（3）被打捞金属材料的密度ρ金。
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率为
P1=F1×3v1=200N×3×0.2m/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Q、定滑轮K为研究对象，受力分析图如图5所示，配重E的受力分析图如图6所示，杠杆上C点、B点受力分析图如图7所示。（说明：受力分析图正确得1分）
因T′2=T2，由答图5（5）可得F2= （T′2+mBg）= （ N +40N）= N，
因F′2=F2，由答图5（6）可得N2=F′2+mg= N+1200N= N
所以 = ……………………………………………………………（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2.5×103kg/m3。不计绳重、轴摩擦及水对物体的阻力，g取10N/kg。求：
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OD和杠杆BC构成，O为杠杆BC的支点，CO:OB=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mQ=12kg，定滑轮K和动滑轮M的质量均为m0。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N1，滑轮组的机械效率为η1；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η2。已知F1=200N，v1=0.2m/s，η2=95%，N1: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。求：
由答图5（1）的受力分析可知T1= （m1g+G0）= （600N+80N）= N，
因T′1=T1，由答图5（2）可得F1= （T′1+mBg）= （ N +40N）= N，
因F′1=F1，由答图5（3）可得N1=F′1+mg= N+1200N= N………………（1分）
同理，由答图5（4）可得T2= （m2g+G0）= （800N+80N）= N，
（1）P的大小；
（2）v2的大小；
（3）N1与N2的比值。
解：（1）由题中W－t图像解得P= =480W…………………（2分）
（2）根据η= ………………………（1分）
解得：v1=0.6m/s
已知：3v1=5v2
解得：v2=0.36m/s……………………………………………………………（1分）
（3）设动滑轮C所受重力为G0，卷扬机提升60kg玻璃时，滑轮组的机械效率为η=75%
所以有η= ，代入数据ห้องสมุดไป่ตู้得G0=80N………（1分）
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5（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5（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）所示。
GM＝MgVM＝2.5×103kg/m3×10N/kg×0.1m3＝2500N………………1分
（2）由②③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：
η＝ ＝ ＝ ＝89%………………1分
说明：解题过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。
（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η。
（结果请保留两位有效数字）
（1）物体M在水中，人对绳的拉力
FT＝ ＝ ＝ ＝450N………………1分
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。
（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。
2．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v1匀速上升时，卷扬机对滑轮组绳端的拉力为F1，天车对卷扬机的支持力为N1，拉力为F1的功率为P，滑轮组的机械效率为η；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N2。已知拉力F1所做功随时间变化的图像如图22乙所示，卷扬机的质量为120 kg，滑轮A、B的质量均为4kg，3v1=5v2，η=75%，吸盘和绳的质量及滑轮与轴的摩擦均可忽略不计，g取10N/kg。求：
GM＋G动＝F浮＋4FT①
GM＋G动＝4Fmax②
Fmax＝G人＝m人g③
两个受力分析图或三个方程………………1分
由①②③式解得：
F浮＝4m人g－4FT＝4×70kg×10N/kg－4×450N＝1000N………………1分
F浮＝
物体M的体积：VM＝ ＝ ＝0.1m3………………1分
物体M受到的重力：
（1）金属材料浸没在水中匀速上升时电动机牵引绳的功率P1；
（2）动滑轮M的质量m0；
（3）被打捞金属材料的密度ρ金。
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率为
P1=F1×3v1=200N×3×0.2m/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Q、定滑轮K为研究对象，受力分析图如图5所示，配重E的受力分析图如图6所示，杠杆上C点、B点受力分析图如图7所示。（说明：受力分析图正确得1分）