机械之简单机械与浮力的结合(难)

机械之简单机械与浮力的结合（难）无答案

1．如图所示，重物A是体积为10dm3，密度为7.9 ×103 kg/m3的实心金属块，将它完全浸没在水中，始终未提出水面。若不计摩擦和动滑轮重，要保持平衡，求：

（1）作用于绳端的拉力F是多少？

（2）若缓慢将重物A提升2m，拉力做的功是多少？

（3）若实际所用拉力为400N，此时该滑轮的效率是多少？

（g=10N／kg）

2．如图21所示装置，物体B重为50N，体积V B=1.0×10-3m3，B在水中匀速下沉时，通过滑轮组拉着物体A 在水平面上向左匀速运动，此时滑轮组的机械效率为80%。若将物体B换成与物体B体积相同的物体C后，用水平向右的力F拉物体A，使物体C在水中4s内匀速上升0.4m（物体Ｃ未露出水面），此时滑轮组的机械效率为60%。不计绳重、滑轮轴处摩擦及水的阻力，g取10N/kg，计算结果保留１位小数。求：

（1）物体B在水中受到的浮力F浮。

（2）水平面对物体A的摩擦力f A。

（3）物体C所受重力G C与拉力F的比值。

（4）拉力F的功率P。

3．图27是小明用滑轮组从水池中用密闭容器A提取水的装置示意图,当容器A 到达水面前,在空气中匀速下降

过程中,小明对绳子竖直向下的拉力为F1,水平地面对小明的支持力为N1;当容器A完全浸没在水中（容器A未与水池底接触），且整个装置处于静止状态时, 容器A在水中受到浮力为40N,小明对绳子竖直向下的拉力为为F2, 水平地面对小明的支持力为N2;浸没后容器A仍能继续下沉,当容器A下沉到一定深度时，容器侧壁的阀门会自动打开，水会注入容器，注满水后，阀门自动关闭。提升注满水的容器A匀速上升的过程中（容器未露出水面），小明对绳子竖直向下的拉力为F3, 水平地面对小明的支持力为N3.已知小明所受重力为500N, N1: N2=46:47, N2: N3=47:41。（不计绳重、滑轮与轴的摩擦及水的阻力,g取10N/kg）

求：容器A盛满水后,所盛水的质量。

3．2009年秋季以来，我国西南部分地区遭遇严重旱灾，不少地方不得不靠打深井取水。如图11所示，小明同学正利用滑轮组和金属水桶从深井中提水，若水桶的材料密度为8g/cm3,水桶质量为4Kg，水桶容积为20L。

当盛满水的桶从水中慢慢提升（桶始终未出水面）时，小明对绳的拉力为F=25N。不计绳子重量和摩擦，水的密度是1.0×103 Kg/m3，g取10N/Kg.试求：

（1）动滑轮有多重？

（2）水桶露出水面前，滑轮组的机械效率有多大？

（3）水桶被提离井中水面后，以0.2m/s的速度匀速竖直上升，小明对绳子自由端拉

力的功率多大？

4．如图所示，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体，已知物体重1.2×103N，密度为1.6×103kg／m3。测得物体在出水面前、后牵引车作用在绳子上的拉力之比为1：2。若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N／

A

图

kg ，问：

（1）物体出水面前，滑轮组的机械效率是多少？

（2）物体出水面后上升的速度是1m ／s 。牵引车拉力的功率多大？

5．小文的体重为600 N ，当他使用如图24所示的滑轮组匀速提升水中的体积为0.01m 3的重物A 时（重物始终未出水面），他对地面的压强为8.75×103 Pa 。已知小文与地面的接触面积为4002cm 。当他用此滑轮组在空气中匀速提升重物B 时，滑轮组的机械效率是80%。已知重物A 重物B 所受重力之比G A ︰G B =5︰12，若不计绳重和摩擦，g=10N/kg 。

求：（1）提升重物A 时小文对地面的压力。 （2）物体A 的密度。

6．如图11所示，质量为65kg 的小华，利用滑轮组竖直向上匀速提升水中的物体。已知该物体质量为90kg 体积为20dm 3。在物体未出水面前，小华对地面的压力为F ；当物体被提出水面后，滑轮组的机械效率为75%，不计绳重和滑轮与轴的摩擦，g 取10N/kg 。则F = 。

7．如图23所示，质量为70kg 的工人站在岸边通过一滑轮组打捞一块沉没在水池底部的石材，该滑轮组中动滑轮质量为5kg 。当工人用120N 的力拉滑轮组的绳端时，石材仍沉在水底不动。工人继续增大拉力将石材拉起，

第1题图

图11

第16题图F

在整个提升过程中，石材始终以0.2m/s的速度匀速上升。在石材还没有露出水面之前滑轮组的机械效率为η，

N2之比为2:3。(不计绳重及滑轮摩擦, g取10N/kg)

求:(1)动滑轮重和力F1的大小;

(2)机械效率η1;

(3) 功率P2。

10．如图25所示，某工地用固定在水平地面上的卷扬机（其内部有电动机提供动力）通过滑轮组匀速提升货物，已知卷扬机的总质量为120kg，工作时拉动绳子的功率恒为400W。第一次提升质量为320kg的货物时，卷扬机对绳子的拉力为F1，对地面的压力为N1；第二次提升质量为240kg的货物时，卷扬机对绳子的拉力为F2，对地面的压力为N2。已知N1与N2之比为5：7，取g=10N/kg，绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计。求：（1）卷扬机对绳子的拉力F1的大小；

（2）第一次提升货物过程中滑轮组的机械效率；

（3）前后两次提升货物过程中货物竖直向上运动的速度之比。

11．如图21所示，某工地用固定在水平工作台上的卷扬机（其内部有电动机提供动力）通过滑轮组匀速提升货物，已知卷扬机的总质量为120kg，工作时拉动绳子的功率恒为400W。第一次提升质量为320kg的货物时，卷扬机对绳子的拉力为F1，对工作台的压力图

卷扬机

工作台

为N 1；第二次提升质量为240kg 的货物时，卷扬机对绳子的拉力为F 2，对工作台的压力为N 2。已知N 1与N 2之比为25：23，取g=10N/kg ，绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计。（6分）求：

（1）卷扬机对绳子的拉力F 1的大小；

（2）第一次提升货物过程中滑轮组的机械效率；

（3）前后两次提升货物过程中货物竖直向上运动的速度之比。

12．如图25所示，是一个上肢力量健身器示意图。配重A 受到的重力为350N ，其底面积为5×10-2m 2。B 、C 都是定滑轮，D 是动滑轮；杠杆EH 可绕O 点在竖直平面内转动，OE =3OH 。小明受到的重力为500N ，当他通过细绳在H 点分别施加竖直向下的拉力T 1、T 2时，杠杆两次都在水平位置平衡，小明对地面的压力分别为F 1、F 2，配重A 受到的拉力分别为F A1、F A2，配重A 对地面的压强分别为p 1、p 2，且两次A 对地面的压强相差2×103Pa 。已知F 1∶F 2 ＝4∶3，p 1∶p 2＝3∶2 。杠杆EH 和细绳的质量及滑轮组装置的摩擦力均忽略不计。求：

(1) 拉力F A2与F A1之差； (2) 小明对地面的压力F 1 ；

（3）当小明通过细绳在H 点施加竖直向下的拉力T 3时，

配重A 匀速上升2cm,此时滑轮组的机械效率η 。 （请画出相关受力分析图．．．．．．．）

13．如图24所示为一种蓄水箱的放水装置，AOB 是以O 点为转轴的轻质杠杆，AB 呈水平状态，AO = 40cm ，BO= 10cm 。Q 是一个重为5N 、横截面积为100cm 2的盖板，它通过细绳与杠杆的A 端相连。在水箱右侧的水平地面上，有一质量为50kg 的人通过滑轮组拉动系在B 点呈竖直状态的绳子，可以控制出水口上的盖板。若

O 图25

B

A C

D

H E