中考物理力学综合计算题分享(配详细答案)
1.如图24所示,质量为60kg 的工人在水平地面上,用滑轮组把货物运到高处。第一次运送货
物时,货物质量为130kg,工人用力F 1匀速拉绳,地面对工人的支持力为N 1,滑轮组的机械效率为η1;第二次运送货物时,货物质量为90 kg,工人用力F 2匀速拉绳的功率为P 2,货箱以0.1m/s 的速度匀速上升,地面对人的支持力为N 2, N 1与 N 2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F 1的大小; (2)机械效率η1; (3) 功率P 2。
1.解:(1
)第一次提升货物时,以人为研究对象
11F '-=人G N ①
绳对人的拉力与人对绳的拉力相等,11F F ='
4
11
动
G G F +='
② 1分 第二次提升货物时,以人为研究对象
2
2F '-=人G N ③ 绳对人的拉力与人对绳的拉力相等,22F F ='
4
22
动
G G F +='
④ 1分
3
2
N N 21= ⑤
N 1
G 人 F 1′ N 2
G 人 F 2′ 图24
把数据分别带入以上5个式子,解得:300=动G N 1分 F 1=400N 1分 F 2=300N
(2)第一次运送货物时滑轮组的机械效率:
81.25%4J
4001300J
4h F h G W 111=?===
总有W η 1分 (3)第二次货物上升速度为0.1m/s ,人匀速拉绳的速度为
s m s m v /4.0/1.042=?=' 1分 W s m N v F P 120/4.03002
22=?='=
2.火车与公路交叉处设置人工控制的栏杆,图22是栏杆的示意图。栏杆全长AB =6m ,在栏杆的左端安装配重,使栏杆和配重总体的重心位于O 点。栏杆的P 点安装转轴,转轴与支架C 连结,使栏杆能绕P 在竖直平面无摩擦转动,支架C 用两块木板做成,中间空隙可以容纳栏杆。栏杆的B 端搁置在支架D 上,当支架D 上受到压力为F D 时,栏杆恰好在水平位置平衡。当体重为G 人的管理人员双脚站在水平地面时,他对地面的压强是p 1;当他用力F 1竖直向下压A 端,使栏杆的B 端刚好离开支架,此时人双脚对地面的压强是p 2。管理人员继续用力可使栏杆逆时针转动至竖直位置,并靠在支架C 上。火车要通过时,他要在A 端用力F 2使栏杆由竖直位置开始离开支架C ,使栏杆能顺时针转动直至栏杆B 端又搁置在支架D 上。已知AP =OP =1m ,PE =
2
3
m ,O 点到栏杆下边缘的距离OE =0.5m ,p 1∶p 2=2∶1,栏杆与配重的总重G 杆=2403N 。
求:(1)F D
(2)G 人
(3)F 2的最小值,此时F 2的方向。(计算和结果可带根号)(6分)
O
图22
B
A
支架C
支架D
P
E
解:
(1)支架D受到的压力F D与支架D对杆的支持力F B是一对相互作用力,F D = F B
根据杠杆平衡条件F1·l1 = F2·l2,得到:
G杆·PE = F D·PB
F D = G1杆·PE/PB =2403N·(3/2)m/5m = 72N
G杆·PE = F1·AP
F1 = G1杆·PE/PA =2403N·(3/2)m/1m = 360N
(2)人站在水平地面对地面的压强P1=G人/S,S为人与地面的接触面积,用力F1后,F1= F1,对地面的压强P2=(G人-F1,)/S
P1∶P2=2∶1
即:G人/S∶(G人-F1,)/S =2∶1
2(G人-360N)= G人G人=720N
(3)当栏杆在竖直位置时,栏杆重力的力臂为OE,在A点沿水平方向向右,可以使力臂最长,最省力。根据杠杆平衡条件
G杆·OE = F2·PA
F2= G1杆·OE/PA =240√3N·0.5m/1m = 1203N
注:其他解法正确,可相应给分
3.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0.01m3
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4002
cm。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。
(3)在水中提升重物A时滑轮组的机械效率。
(4)重物A完全出水面后,以0.2m/s的速度匀速上升,
小文拉绳的功率P。
3 解:
(1) F支=F压=P人S人
=8.75×103 Pa×400×10-4 m2=350N
(2) F拉=G人-F支=600N-350N=250N
F浮=ρ水gV A
=1×103 kg/m3×10N/ kg ×0.0 1 m3=100N
G A+G动=2F拉+F浮=2×250N+100N=600N
G A+G动=600N ①
B 在空气中:ηB =
h
G G h
G B B )(动+=80% ②
G A :G B =5:12 ③ 由①②③式可得
G A =375N G 动 =225 N
ρA =3
A 01.0/10375G m
kg N N gV A ?= =3.75×103 kg/m 3 (3) A 在水中
ηA =h F h F G A 2)(?-拉浮=N N N 2502100375?-=55%
(4)P =F ’拉 · v 拉=
2
动G G A +× 2 v 物 = 2
225375N N +×2× 0.2m /s = 120W
4.图22是液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图。起重机总重G =8×104N ,A 是动滑轮,B 是定滑轮,C 是卷扬机,D 是油缸,E 是柱塞。通过卷扬机转动使钢丝绳带动A 上升,打捞体积V =0.5m 3、重为G 物的重物。若在打捞前起重机对地面的压强p 1=2×107Pa ,当物体在水中匀速上升时起重机对地面的压强为p 2,重物完全出水后匀速上升时起重机对地面的压强p 3=2.5×107Pa 。假设起重时E 沿竖直方向,重物出水前、后E 对吊臂的支撑力分别为N 1和N 2,重物出水前滑轮组的机械效率为80%,重物出水后卷扬机牵引力的功率为11875W ,吊臂、定滑轮、钢丝绳的重以及轮与绳的摩擦不计。(g 取10N/kg )求: (1)重物在水中匀速上升时起重机对地面的压强p 2; (2)支撑力N 1和N 2之比;
(3)重物出水后匀速上升的速度。
4.(7分)
解:(1)
(2)重物浸没在水中上升时,滑轮组的机械效率:
A
B
D
C E F 图22 43271732443333447232
810N 410m 210Pa 2.510Pa 410m 810N 210N 10kg/m 10N/kg 0.5m 5000N 810N 210N 5000N 2.37510Pa 410m
G S p G p S G F gV G G F p S
ρ---?===??=-=???-?=?==??=+-?+?-=
==??物浮水排浮
物……(1分)
……(1分)
G 动=3750N
设钢丝绳上的力在出水前后分别为F 1、F 2,柱塞对吊臂支撑力的力臂为L 1,钢丝绳对吊臂拉力的力臂为L 2。根据杠杆平衡条件可知:
N 1L 1=3F 1L 2 ; N 2L 1=3F 2L 2 21N N =2
1F F F 1=31(G 物-F 浮+ G 动) F 2
=31(G 物+ G 动)
21N N =动
物动浮物G G G F G ++-=20000N 5000N 3750N 20000N 3750N -++=1915
(3)出水后钢丝绳上的力:F 2= (G 物+G 动)/3
重物上升的速度v 物,钢丝绳的速度v 绳 v 绳=3v 物 P =F 2 v 绳
v 绳=211875W
1(20000N 3750N)3
P F =
+=1.5m/ s
5.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 。
11
1.5m/s 0.5m/s
33
v v ==?=绳物()4400
44210N 0.510N 80210N 0.510N W G F h
G F W G F G G
F G h
G η--=
=
=
-+-+??==??+浮浮有物物总
浮动
物浮动物
动
()--……(1分)
……(1分) ……(1分)
……(1分)
第一次提升质量为320kg 的货物时,卷扬机对绳子的拉力为F 1,对地面的压力为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,对地面的压力为N 2。已知N 1与N 2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。
5.解:根据题意可得
11
22112212121111
(51
(15
5
7
1
(511(5
80011((32010/85N G F N G F F G G F G G N N m g m g G m g m g G G N F m g G kg N kg =-=-------------=+=+------------=
-+=-------------+=------------=+?+机机动动动机动机
动动分)
)分
以上四式联立并代入 )5可得: 分7)
将已知条件代入上式计算得: 分
1
)=51112112211200)800132010/80%132010/8001(24010/800451132010/8005(5
N N G kg N kg
G G kg N kg N P G G v F F kg N kg N P v F kg N kg N G G F η=------------?===------------+?++?+=====------------?++动动动分
分
)分)
图
F 1 N 1
G 1
F 2 N 2
G 2
6. 小林设计了一个由蓄水罐供水的自动饮水槽,如图18所示,带有浮球的直杆AB 能绕O
点转动。C 为质量与厚度不计的橡胶片, AC 之间为质量与粗细不计的直杆,当进水口停止进水时, AC 与AB 垂直,杆AB 成水平静止状态,浮球B 恰没于水中。浮球B 的
体积为1×10-4m 3
,此时橡胶片恰好堵住进水口,橡胶片C 距槽中水面的距离为m 1.0。进水管的横截面积为4cm 2,B 点为浮球的球心,OB=6AO 。不计杆及浮球的自重(g 取10N/kg )。
求:(1)平衡时细杆对橡胶片C 的压力大小;
(2)蓄水罐中水位跟橡胶片处水位差应恒为多少米?
解:(1)以杠杆为研究对象,受力分析如图5所示。
杠杆处于水平平衡状态,所以有:
F A L A =F 浮L B
F A L A =ρ水gV B 6L A ——(1分) F A =1.0×103 kg/m 3×10N/kg ×10-4m 3×6=6N ——(1分) 因为橡胶片C 受到的压力F C 与 F A 为相互作用力,
大小相等。所以F C =6N (2)以橡胶片C 为研究对象,受力分析如图6所示。 其中,水槽中水对橡胶片C 的压力为F 1;蓄水罐中水对物体C 的压力为F 2
橡胶片C 处于静止状态,所以有: F 2=F A ′+F 1 ——(1分)
F 1=p 1S c =ρ水gh 1S c
=1.0×103 kg/m 3×10N/kg ×0.1m ×4×10-4 m 2=0.4N ………(1分) F 2=p 2S c =ρ水gh 2S c =1.0×103 kg/m 3×10N/kg ×h 水×4×10-4 m 2 因为F A 与F A 大小相等, 所以有:
1.0×103 kg/m 3×10N/kg ×h 水×4×10-4 m 2=6N+0.4N ——(1分) 解得h 水=1.6m ——(1分) (其他答案正确均可得分)
图18 O
F 浮
F A
C F 2
F 1
F A ′ 图5
图6
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,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η1,当石材完全露出水面之后滑轮组的机械效率为η2。在石材脱离水池底部至完全露出水面的过程中,地面对人的支持力的最大值与最小值之比为29:21。绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计,石材的密度ρ石=2.5×103kg/m 3,取g =10N/kg ,求:
(1)与打捞前相比,当人用120N 的力拉绳端时,水池底部对
石材的支持力变化了多少;
(2)η1与η2的比值;
(3)当石材完全露出水面以后,人拉绳子的功率。
解:
(1)池底部对石材的支持力的变化等于滑轮组下端绳子拉石材的拉力变化:
ΔF =ΔT =3F -G 动=3×120N-50N=310N。 (2)石材浸没在水中时,人拉绳端的力
3
1浮
动石拉F G G F -+=
,
其中石材所受浮力F 浮=ρ水g V排=G 石ρ水/ρ石。 石材在空气中时,人拉绳端的力 3
2动
石拉G G F +=
。
设石材浸没在水中被拉起时地面对人的最大支持力为N 1,石材在空气中时地面对人的最小支持力为N 2,所以对于石材浸没在水中和在空气中分别有
G 人=N 1+F 拉1′, G 人=N 2+F 拉2′,
因为F 拉1'与F 拉1大小相等,F 拉2 '与F 拉2大小相等, 又因N 1: N 2=29:21,
代入数据解得 G 石=1000N,F 浮=400N。 石材浸没在水中时滑轮组的机械效率η1=
浮
动石浮石F G G F G -+-,
石材完全露出水面之后滑轮组的机械效率η2=动
石石
G G G +,
所以=2
1
ηη浮动石浮石F G G F G -+-×石动石G G G + =
N 400N 50N 1000N
400N 1000-+-×N 1000N 50N 1000+=65
63。
(3)人拉绳的功率
P=F 拉2×nv=(G 物+ G 动)v 物
=(1000N+50N)×0.2m/s=210W 。 说明:其他解法正确的同样得分。
图23 1 1
1
2
9.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F 1,对工作台的压力为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。
解:(1)由题意可知,卷扬机重为m 机g ,被提升货物重为mg 。设动滑轮重为G 动,对卷扬机进行受力分析可知: F 支=m 机g +F 拉,压力N = F 支。(画图也可)-------------1分
对滑轮组进行受力分析,因绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计,所以有:F
,拉
=
5
1
(mg+G 动
)。
由题意可得: 23
25(5
1(51
21
21=
++++=g m G g m g
m G g m N N 机动机动)) ----------------------------1分
解得动滑轮重 G 动=800N F 1=
5
1
(m 1g + G 动) = 800N )800N 10N/kg kg 320(51
=+?。--------------------------------------1分
(2)第一次提升货物过程中滑轮组的机械效率:
--------------------------------------------------1分
0011
805
00N 810N/kg kg 3205=??===h
F gh
m W W 总有η
(3)由第(1)问可得F 2=5
1
(m 2g+G 动)=640N -----------------------------------1分 因P=
t
Fs
t W
=Fv ,且卷扬机拉动绳子的功率恒为400W ,所以前后两次提升货物过程中,货物竖直向上运动的速度之比为
21v v = 12F F =5
4 -------------------------------------------------------------1分
10.如图所示,AB 是一杠杆,可绕支点O 在竖直平面内转动,AO :OB=2:3,OD :
DB=1:1,滑轮重为100N 。当在B 点施加大小为F 的竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,边长为0.2m 的正方体M 对水平地面的压强为7500p a ;当在D 点施加大小为F 的竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,正方体M 对水平地面的压强为15000p a 。(不计杠杆重、绳重和摩擦,图中各段绳子所受拉力均沿竖直方向) 求:(1)正方体M 的受到的重力;(2)拉力F 的大小
解:当F 作用B 点时,A 点受拉力为F 1。正方体M 受拉力为f 1,受重力为G ,受支持力为N 1
F 1×2k=F ×3k 1分
F 1 = 1.5F
f 1= 3F -100N 1分
N 1= P 1S= 7500 p a ×0.04m 2 = 300N 1分
N 1= G -(3F -100N )
200N = G -3F ① 1分 当F 作用D 点时,A 电受拉力为F 2,正方体M 受拉力为f 2。受重力为G ,受支持力为
D
A
B
O
M
第38题图
F
B A
F 1
F
O
F 1
F 1
G 轮 f 1
G
M f 1 N 1
N 2
F 2×2k=F ×1.5k F 2=0.75F f 2+100N = 1.5F
N 2=P 2S=15000p a ×0.04m 2=600N 600N+ f 2= G
500N= G -1.5F ② 1分 由①②两式得
F = 200N 1分
G = 800N 1分
12体重为510N 的人,站在水平地面上对地面的压强为p 1, .如图20所示,用滑轮组拉物体A 沿水平方向做匀速运动,此时人对地面的压强为p 2,压强变化了2750pa 。已知人一只脚的面积是200cm 2,滑轮组的机械效率为80%。(不计绳重和摩擦,地面上的定滑轮与物体A 相连的绳子沿水平方向,地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向,人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上,)。求:(1)绳对人的拉力;(2)物体A 与地面的摩擦力;(3)若在物体A 上再放一个物体B,滑动摩擦力增大了30N,此时该装置的机械效率是多少?(7分)
解:(1)F =△F =△PS =27505 Pa ×4×10
-2
m 2=110N ……………………2分
(2) =
F
2f A
图20
图24
f =η·F 2=80%×2×110N =176N ………………………………1分 (3)F =
()f 2
1
+动G 动G =F 2-f =2×110N -176N =44N …………………………1分
f ' =176N +30N =206N …………………………1分
η'=
f f ''动G =N
N N 20644206+=82.4% …………………………2分
13.图24是某水上打捞船起吊装置结构示意简图。某次打捞作业中,该船将沉没于水下 深处的一只密封货箱以0.1m/s 的速度匀速打捞出水面,已知该货箱体积为50 m 3,质量 是200t 。( g 取10N/kg ,忽略钢缆绳重及其与滑轮间的 摩擦,不考虑风浪、水流等因素的影响。) (1) 货箱完全浸没在水中时受到的浮力是多少? (2) 货箱完全出水后,又被匀速吊起1 m ,已知此 时钢缆绳拉力F 为6.25×105 N ,起吊装置的滑轮 组机械效率是多少?
(3) 货箱未露出水面时,钢缆绳拉力的功率为多少?
解:(1)F 浮=ρ液V 排g = 1.0×103 kg/m 3×50m 3×10N/kg = 5×105N
(2)露出水面后:
%
801025.64/101020053=????====N
kg N kg nF g m nF G W W 拉物拉物总有η
(3)露出水面后:
由F=4
动
物G G +,可得:
G 动=4F -G 物=4×6.25×105 N -2×106 N=5×105 N
露出水面前:
N N N N F G G F 555'
1054
1051051024?=?-??-+=+=6浮动物
v 钢缆=n v 物=4×0.1 m/s = 0.4 m/s
P=F ’v 钢缆= 5×105N ×0.4 m/s = 2×105W
14.某桥梁施工队的工人用如图18所示的滑轮组匀速打捞沉在水中的工件A 。已知工件的
质量为100kg ,工人的质量为70kg 。工件A 打捞出水面之前与工件完全被打捞出水后工人对地面的压力之比为15:2,工件在水中时,滑轮组的机械效率为60% 。若不计摩擦、绳重及水的阻力,g 取10N/kg 。求:
(1)工件A 浸没在水中时所受的浮力浮F ;
(2)工件A 完全打捞出水面后,滑轮组的机械效率2η;
(3)工件A 完全打捞出水面后,以0.2m/s 的速度被匀速提升,工人拉绳的功率2P 。(7分)
.(1)以人为研究对象,其受力情况如图甲、乙所示。┄(1分) ∵11N F G +'=人,∴11F G N '-=人; ∵22N F G +'=人,∴22F G N '-=人;
∵工人受到地面的支持力与工人对地面的压力大小相等;绳对人的拉力与人对绳的拉力大小相等。 ∴
21521212
1='-'-==''F G F G N N N N 人人---------①┄(1分) 又∵%6021
11=-=-==
F F
G S F h F G W W 浮
物浮物总有)(η ---------② 21浮
动物F G G F -+=
--------------③
2
2动
物G G F +=
-------------------④┄(1分) 将③、④式代入①、②式,并且将N kg N kg g m G 700/1070=?==人人和
N kg N kg g m G 1000/10100=?==物物代入后可解得N G 320=动┄(1分)
39题答图
A
图18
由②③式得:
%6032010001000=-+-=-+-浮
浮
浮动物浮物F N N F N F G G F G
∴解得N F 520=浮,则N F N F 66040021==,┄(1分) (2)∵%7632010001000222=+=+=='=
N
N N G G G F G W W 动物物物总有η┄(1分) (3)W s m N v F v F P 264/2.0132022222=?=?==物┄(1分)
15.在图23所示装置中,甲物重G 甲=10N ,乙物重G 乙是动滑轮重G 轮的8倍。物体乙跟
地面的接触面积为1.5×10-
2m 2。轻杆AB 可以绕O 点转动,且OA ∶OB =2∶1。不计轴摩擦,装置如图所示处于平衡状态时,乙对水平地面的压强P =2×103Pa 。求:此时动滑轮对物体乙的拉力F 拉;若在物体甲下面再加挂物体丙,恰使物体乙对地面的压强为零。求:丙的物重G 丙。
杠杆平衡:G 甲×OA =F B ×OB
F B =OB OA ×
G 甲=12
×10N =20N …………1分
对动滑轮进行受力分析如图甲
3F B =F 拉+G 轮………………………………1分 G 轮=3F B -F 拉
对物体乙进行受力分析如图乙
G 乙=F 拉+F 支………………………………1分
乙
轮G G =
支
拉拉F F F F +-B 3=
8
1
24F B -8F 拉=F 拉+F 支
F 拉=91(24F B -F 支)=91
(24F B -pS )
=91×(24×20N -2×103Pa ×1.5×10-
2m 2)=50N ……………………1分 G 轮=3F B -F 拉=3×20N -50N =10N G 乙=8G 轮=8×10N =80N
图23
物体乙对地面的压强为零时,即地面对物体乙的支持力F 支'为零 此时物体乙受力F 拉'=G 乙=80N …………………………………………1分
动滑轮受力3F B '=F 拉'+G 轮 F B '=
31(F 拉'+G 轮)=3
1
×(80N +10N)=30N 杠杆平衡:F A '×OA =F B '×OB 对杠杆A 端进行受力分析如图丙 F A '=G 甲+G 丙 G 丙=
OA
OB ×F B '-G 甲=21
×30N -10N =5N ……………………………1分
16.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.....)
答案:(1) F A2-F A1=100N ; (2) F 1 =400N ; (3)η=87.5% 。
17.如图27所示,是利用器械提升重物的示意图。当某人自由..
站在水平地面上时,他对地面的压强P 0=2×104
Pa ;当滑轮下未挂重物时,他用力匀速举起杠杆的A 端,使杠杆在水
平位置平衡时,他对地面的压强P 1=2.375×104
Pa ;当滑轮下加挂重物G 后,他用力匀速
举起杠杆的A 端,使杠杆在水平位置平衡时,他对地面的压强P 2=5.75×104
Pa 。假设这个人用的力和绳端B 用的力始终沿竖直方向,加挂重物前后他对杠杆A 端施加的举力分别为F 1、F 2,已知F 2=1500N 。(杠杆、绳重和机械间摩擦忽略不计,g 取10N/kg ) 求:(1)F 1与F 2之比; (2)人的质量m 人;
O 图25
B
A
C
D
H E
G
F 浮
F 压
(3)当重物G 被匀速提升过程中,滑轮组的机 械效率η;
(4)已知重物G 的密度与水的密度比为9:1,将重物完全浸没在水中匀速上升时的速度为0.1m/s ,若此时..已知动滑轮重为100N ,那么绳端B 的拉力F '做功的功率P '为多大?
(1)水桶内水位最高时,不考虑浮体和阀门受到的重力,浮体及 阀门在浮力和水的压力作用下平衡
F 压=F 浮 ρ水ghS =ρ水gV 浮体 hS =V 浮体
h ×1×10-4m2=45×10-6m3 h =0.45m………………(2分)
(2)当浮体的体积最小且能够控制水位时,浮体和阀门在重力、浮力 和水的压力作用下平衡 G +F 压1 =F 浮1
G +ρ水gh 1S =ρ水gV 最小
0.1N+1×103kg/m 3×10N/kg ×0.4m ×1×10-4m 2 =1×103kg/m 3×10N/kg V 最小
V 最小=5×10-5m 3………………………………(4分)
图27