20力学压轴计算
- 格式:docx
- 大小:618.82 KB
- 文档页数:17
初中物理----力学压轴精选拔高难题311.质量为80kg的工人利用滑轮组按如图23所示的方式把货物和人运到高处。
第一次运送时,放入货箱的货物质量为140kg,工人用力F匀速拉绳,货箱以10.1m/s的速度匀速上升,货箱对工人的支持力为N,滑轮组的机械效率为η;11,工人用力F匀速拉绳的功率为第二次运送时,放入货箱的货物质量为120 kg2P,货箱以0.2m/s的速度匀速上升,货箱对工人的支持力为N 。
N与N之比为2 2124:5(不计绳重及滑轮摩擦,g取10N/kg)求:(1) 货箱和动滑轮的总质量m(2) 功率P 2(3) 机械效率η(计算结果保留到小数点后两位) 1图2312.图22是工人用滑轮组提升水中实心物体A的示意图。
当物体A完全在水面下被匀速提升到杠杆刚好水平时,工人对绳子的拉力为F,各段绳子都竖直,A4工人对水平地面的压强为0.4×10Pa, 水平地面对工人的支持力为N,3OA=2OB ,已知物体A的体积为800dm,工人的质量为70kg,双脚与地面的2接触面积为500 cm,动滑轮的重力为400N。
不计绳重、滑轮与轴的摩擦、杠杆的重力以及水的阻力,(g取10N/ kg)求:(1)物体A所受的浮力为多少牛? 3(2)物体A的密度为多少千克/米,图221 / 938.如图21所示是一套提升装置的结构示意图,杠杆OC可绕固定点O在竖直平面内转动,OD: DC=1:9,系在杠杆D端的细绳通过定滑轮E与物体B的一端相连,滑轮组Y由定滑轮Z和动滑轮H组成,滑轮组Y的自由端细绳通过定滑轮M与物体B的另一端相连,整个装置在同一竖直平面内。
小明通过定滑轮拉动C端的细,当物体A始终浸没在水中且匀速上升时,小明对地绳提升水中实心均匀物体A4面的压力为N,对地面的压强为1.6×10Pa,滑轮组Y的自由端细绳对物体B向右1的拉力为T;当小明利用装置把物体A完全拉出水面,物体A在空中匀速上升时,1。
2023北京高三一模物理汇编压轴计算题(第20题)1.(2023·北京海淀·统考一模)电容是物理学中重要的物理量。
如图1所示,空气中水平放置的平行板电容器A 充满电后,仅改变电容器A 两极板间的距离d 。
电容器A 的电容C 也随之变化。
多次实验后,作出一条斜率为p 的直线,如图2所示。
不考虑边缘效应。
(1)回答下列问题。
a .若开关保持断开状态,分析当板间距d 变化时,两极板间电场强度的大小E 如何变化。
b .根据电场强度的定义、电场强度可叠加的性质,证明当电容器A 所带电荷量为q 时,下极板对上极板电场力的大小22q F p=。
(2)用电容器A 制成静电天平,其原理如图3所示:空气中,平行板电容器的下极板固定不动,上极板接到等臂天平的左端。
当电容器不带电时,天平恰好保持水平平衡,两极板间的距离为d 。
当天平右端放一个质量为m 的砝码时,需要在电容器的两极板间加上电压U ,使天平重新水平平衡。
某同学提出若用电压表(可视为理想表)读出上述电压,则可推知所加砝码的质量。
因此,他准备将图4中该电压表表盘(示意图)上的电压值改换为相应的质量值。
他已经完成了部分测量,请在图4的表盘上标上2V 和3V 对应的质量值,并给出一种扩大该静电天平量程的方法。
(3)如图5所示,将电容器A 的下极板同定不动,上极板由一劲度系数为k 的轻质绝缘弹簧悬挂住。
当两极板均不带电时,极板间的距离为0d 。
保持两极板始终水平正对且不发生转动,当两极板间所加电压为U 时,讨论上极板平衡位置的个数N 的情况。
2.(2023·北京东城·统考一模)应用恰当的方法可以对一些问题进行深入分析,比如,研究一般的曲线运动时,可以把这条曲线分割为许多很短的小段,每小段都可以看作圆周运动的一部分,此圆的半径就是曲线在该点的曲率半径p ,用来描述这一点的弯曲程度,如图甲所示,这样,在分析质点经过曲线上某位置的运动时,就可以采用圆周运动的分析方法来处理。
押计算题12:力学计算题从最近三年的中考试卷分析,目前只有广东省卷和深圳卷才考查计算题,并且计算题难度都不大。
深圳卷2021年和2023年均考查的是关于杠杆的计算,广东卷2021年和2022年考察的功及其计算,2022年考察的是固体的压强计算,预测今年广东省卷和深圳卷均有较大概率考察浮力与压强的相关计算。
秘籍1:怎样解压强大小的计算问题1.求解压强大小的解答步骤:(1)分析题意,确定F 的值和S 的值,当物体放在水平面上时,F=G=mg ;(2)根据公式SF=P 求解即可,特别注意的是对受力面积的判断,受力面积应是两个相互挤压的物体的实际接触面积。
2.注意事项当用压强公式SF=P 进行计算时应注意:一是压力F 的大小和受力面积S 的大小不能弄错,这是计算的关键;二是单位问题要重视,S 的单位用“m 2”时得出压强的单位才是“Pa ”.秘籍2:怎样解液体压强大小计算问题(1)在判断液体内部压强的大小时,要抓住“液体的密度”与“液体的深度”两个因素来分析。
在深度相同时,比较密度的大小来确定压强的大小;在密度相同时,比较深度的大小来确定压强的大小。
(2)利用公式p=ρgh 计算液体内部压强时,准确判断h 的大小是关键,h 是指自由液面到所求压强处的竖直高度。
另外,计算时要注意公式中各物理量的单位应统一。
(3)公式p=ρgh 中的h 是指从液面到某点的垂直距离,如图所示,A 点的深度h=30cm=0.3m ,B 点的深度h₂=40cm=0.4m ,C 点的深度h₂=50cm=0.5m 。
秘籍3:怎样解阿基米德原理的应用问题(1)阿基米德原理说明了浮力的三要素:浮力作用在浸入液体中的物体上,浮力的方向是竖直向上的,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。
(2)公式F 浮=G 排=ρ液gV 排,其中V 排表示物体排开液体的体积。
当物体浸没在液体中时,V 排=V 物;当物体只有一部分浸入液体中时,V 排<V 物。
满庄二中九年级中考物理压轴计算训练一一、力学压轴计算1、一个实心小球先后放入盛有足够的水和足够多的酒精的两个容器中,小球受到的力分别是0.9牛和0.8牛,酒精的密谋为0.8×103 kg/m3。
1.分析小球在水中和在酒精中的浮沉状态2.求小球的密度2、如图3所示,用滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方向匀速移动,在40秒内物体移动了8米,接力F做的功为1280焦。
求:①拉力F的大小及拉力的功率②若动滑轮的重为12牛(不计绳重及摩擦)计算滑轮组的机械效率3、一个质量为70 kg的工人,用图所示的装置(包括滑轮组及装石板的托板)提升石板.已知托板重200N,每块石板重100N,滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计,当工人在4s内匀速提升10块石板升高2m时,此装置的机械效率为80%.那么,该工人站在地面上用此装置提升石板的过程中,下列有关说法错误..的是(取g =10N/kg)A.该工人提升10块石板升高2m做的额外功一定是500JB.该工人在4s内提升10块石板升高2m的有用功率一定是500WC.此装置动滑轮的质量是5 kgD.此装置的机械效率最高可达到82.1%(结果保留1位小数)4、某公寓楼高40m,完成此建筑需要浇注钢筋混凝土10 4m3,还需要其它建筑材料3.5×104t,(已知混凝土的密度为2.5×103kg/m3)(1)要从地面向楼顶提供自来水,加压设备至少需要给水施加多大的压强?(2)若每天把120m3的水从地面送到楼顶,每天至少对水做多少功?(3)测量表明,该楼的地基所承受的压强不得超过 1.2×106pa,若房基与地面的接触面积为1×103m2,则此大楼另外添加的装饰材料,各种设备等物质及进出大楼的人员总质量不得超过多少?5.(河北省)汽车是我们熟悉的交通工具,一些单位为了降低运营成本肆意超载,造成路面损坏。
某种型号运输车的部分参数如下表,求:(1)若该车车厢内装有12m3的沙子,请你通过计算回答,汽车是否超载?此时汽车对水平路面的压强多大?(ρ=2.5×沙1.03kg/m3)(2)已知沙场到建筑工地的距离为180km,当该车满载时,以140kw的功率正常行驶,能否在2h内从沙场到建筑工地?(车受到的阻力为车重的0.02倍)Array二、电学压轴计算1、电梯为居民出入带来很大的便利,出于安全考虑,电梯都设置超载自动报警系统,其工作=100欧,压敏电阻R2的原理如图甲所示。
中考压轴练习之力学的综合计算1、某桥梁施工队用如图所示的滑轮组打捞沉在水底的工件.已知工件的体积是0.16m3,密度是3.5×103kg/m3,滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件时,人在绳子的自由端施加的拉力F=1800N.(不考虑摩擦及水的阻力,g取10N/kg)求:(1)工件的质量是多少千克?(2)动滑轮重多少牛?滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件时,机械效率是多大?(3)工件从水里升到水面上的过程中,滑轮组的机械效率将如何变化,并分析原因.2、2015年10月5日考古学家在黄海海域发现甲午海战沉船“致远舰”的消息轰动了整个考古界,随着水下考古工作的进行,一些重要文物近日陆续出水重见天日,关于这艘在海水中沉睡了120余年的战舰是如何被打捞起的谜题也逐步解开.现某课外活动小组,照此设计了如图所示的简单机械,模拟打捞沉船,实验中用实心立方体A代替沉船,已知A的体积为0.1m3,质量为280kg(设整个过程A均为匀速直线运动状态,忽略钢缆绳重及滑轮摩擦,不考虑风浪,水流等因素的影响)(1)A完全浸没在水中时受到的浮力是多大?(ρ水=1.0×103kg/m3)(2)若A完全浸没在水中时,滑轮组的机械效率为60%,那么A完全打捞出水面后,岸上钢绳的拉力F为多大?(3)若A完全打捞出水面后,以0.1m/s的速度被匀速提升,求岸上钢绳拉力F 的功率.3、为了营救落入井中的叶子姐姐,小雨找来一只圆柱形木桶,当空木桶放入水中漂浮时,桶底所受水的压强为500Pa.通过如图滑轮组将空木桶匀速缓慢地放入井中,已知木桶的底面积为0.2m2,动滑轮重30N.(不计绳重和摩擦)(1)木桶底部受到的水的压力多大?(2)在桶入水前,滑轮组的机械效率多大?(3)叶子姐姐爬进水桶中,为了安全起见,小雨用75N的力拉着绳子使木桶保持静止,此时木桶浸入水中的深度为0.25m.小雨用力将木桶拉出水面,使木桶在空中匀速上升到达井口,将叶子姐姐救上来.已知小雨的体重为500N,两脚与地的接触面积为0.04m2,求木桶离水后在上升过程中,小雨对地面的压强.(画出小雨受力的示意图)中的物体A匀速上升时,滑轮组的机械效率为80%;当物体A离开水面后,以0.1m/s的速度匀速上升时,电动机的功率为P,已知物体A的体积V=0.2m3,质量m=0.5t,不计绳重、滑轮轴摩擦及水的阻力,g取10N/kg.求:(1)动滑轮重G动;(2)电动机的功率P.5、如图所示,是一个健身器示意图.配重物A重力350N,底面积5×10﹣2m2,动滑轮重20N,杠杆的OC=3OB,杠杆和细绳重及装置间摩擦力均忽略不计.当质量为60kg的小明通过细绳在B点施加竖直向下150N的拉力时,求:(1)物体A对地面的压强多大?(分别画出物体A和小明的受力示意图)(2)当小明通过细绳在B点施加一个竖直向下的拉力使物体A离开地面时,小明对地面的压力多大?(写出该小题的解题思路,不用求解)6、某科技小组设计的提升重物的装置如图所示.C都是定滑轮,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55kg,他通过细绳在E点施加竖直向下的拉力T为150N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3×103Pa.已知:物体A的质量为100kg,其底面积为5×10﹣2m2,杠杆DE和细绳的质量均忽略不计.求:(1)小轩对地面的压力为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.密度是3.5×103kg/m3,滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件时,人在绳子的自由端施加的拉力F=1600N.(不考虑摩擦及水的阻力,g取g=10N/kg)求:(1)工件的质量是多少?工件浸没在水中时,受到的浮力是多少?(2)求动滑轮的重力。
中考物理压轴题及答案四(力学)解力学方法:(1)整体隔离受力分析方法(2)压轴计算题时,通常会出现一套机械的多种状态,一定是先对各个不同状态做受力分析再列平衡方程(牛顿第一定律以及杠杆平衡条件)o列出平衡方程之后可能出现两种情况:(3)能够步步求解的问题(即条件比较多,能求出相关的一些力的大小,然后由平衡方程可以找到一个突破口,然后求出各个力)(4)有比例关系,需要通过一个共同的未知量来表示比例量,然后得到这个共同未知量的一个方程,从而解出这个未知量。
解出这个未知量之后再通过不同状态的平衡等式可解出其他物理量(通常这个共同的未知量为GQ例如:【大兴2010二模】如图25所示为一种蓄水箱的放水装置,/陋是以。
点为转轴的轻质杠杆,4。
呈水平状态,如图*、。
两点间距离为40ctn,B、。
两点间距离为20cm,且0B 与水平面夹角为60°。
/点正下方的0是一个轻质、横截面积为100cm2的盖板(盖板恰好能堵住出水口),它通过细绳与杠杆的/端相连。
在水箱右侧的水平工作台上,有一质量为60kg的人通过滑轮组拉动系在3点呈竖直状态的绳子,从而可以控制水是否能从出水口流出。
若水箱中水深为50cm,当盖板恰好要被拉起时,人对绳子的拉力为R,工作台对人的支持力为川;若水箱中水深为100cm,当盖板恰好要被拉起时,人对绳子的拉力为泣,工作台对人的支持力为用。
已知川与庞之比为9:7,盖板的厚度、绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计,人对绳的拉力与人所受重力在同一直线上,取g=10N/kg。
求:(1)动滑轮所受的重力(2)Fi:F2(3)当水位至少达到多高时,人无法拉起盖板。
图25(1)注1:当遇到浮力问题时要注意,由于在平衡等式里会多出一个浮力,如果浮力已知 或由已知容易算出则同上去求解;如果浮力未知则可能会多给一个机械效率等条件,此 时条件的应用一定要注意,尽量消掉浮力,留下Dr,。
38.解:以人为研究对象,受力分析如图(1) (2) (3)▼ G 人(1)对杠杆进行受力分析,如图(4)A O D 、'B1" F bi P ai (2) (3)(5) (6)A O D 、'F.3F b 3(4) (5)(6)A O D 1分L b 二OD 二OBcos60° =10cm G 人二 m 人 g=600N由图(4)、(5)得F a MF 玖L b 片二二4 p 水妃i 5=200NF 险L f F bz L b&=4&二4 p 水 此2 尸400N ..............................1 分由滑轮组的受力关系得F"G 劫二2Fi&+G 动=2&由图(1) (2)得N 、_ G 人-Fi200N + G 动 600N ——% G 人-队 600N-400N + G 「2GaFlOON (1)分F[_F bi+G幼_200N+1OON_3....................................〔F2—F b2+G动—400N+1OON—5分&=2凡-G动=2X600NT00N=1100N...................................1分由图(6)得F^L a=F b』bF&二M二275N4Q水踏—._半__________________________=2.75m1.0xl03kg/m3xlON/kgxlxlO2m21分三、浮力问题的填空,通法还是按照受力分析一平衡等式一根据条件用不同公式表示浮力一数学处理;但是涉及到浮力、压强变化的题目,一定要注意变化的浮力到底是什么(AF 浮:减小的重力、减小V排造成的浮力变化、之前漂着的物体沉底造成的支持力),以及AP»=AF浮/S容器这个公式的应用。
在卷扬机对绳子的拉10m。
在这个A的过程中,v为0.1m/s,A2甲所示的滑轮组匀速提升货物,乙所示。
工人在10s内将货物匀的示意图,在卷扬机对绳子的拉2m。
在这个过程中,拉力F做受到的重力大小上升的速度大小为vA,滑轮组的m/s,η=80%,绳重、轮与轴的摩擦均可受到的重力大小是某建筑工地利用滑轮组和卷扬机提起重物的示意图。
当以的速度提起重物时,滑轮组的机械效率是η,卷扬机拉力的功率为P。
已所示,工人师傅用一个动滑轮提升重物,在20s内货物被480N,不计绳子的重力和其他阻力。
求:的货物匀速提升10N/kg。
的示意图。
在拉力F的的大小为的时间里内上=1000N,此过程滑轮组的机械效率η=80%,绳重、轮与的示意图,卷扬机对绳子的拉力为400N的物体A匀250N。
在此过程中,不计绳重和轮与轴之间的摩擦。
的示意图。
在拉力F的作8m。
在这个过程中,拉的拉力,将6m。
不计绳重和滑轮与轴的摩擦。
求:受到的重力大小,滑轮组的m/s,η=80%,绳重、轮与轴的摩擦均可受到的重力大小为,滑轮组的机械=0.4m/s,η=80%,绳重、轮与轴的摩擦均可忽略不的作用下,在这个过程中,拉力F做(2)动滑轮的工人师傅利用滑轮组提升2000N 的速度匀速上升,该滑轮组的机械效率为80%。
不计绳重、(1)动滑轮受到的重力G动;(2)地面向右水平匀速拉动绳子,使滑轮组匀F=2000N,是动滑轮,B所示的滑轮组提升水中的物体A,A的体积为0.03m3,重A的过程中,滑轮组的机械0.1m/s,卷扬机拉力的功率为P。
不计绳重和滑浸没在水中时受到的浮力F浮;(2)的示意图。
当物体A完的示意图,在卷扬机对绳子的的时间里,匀速竖直上升了10m。
在,卷扬机对绳子的拉力F;(2)动滑所示的滑轮组提升质量为72kg的速度沿竖直所示的滑轮组将水中物体匀速提升到空气他用的拉力F2为200N。
不计绳重、摩擦和水的阻物体A匀的体积是0.1m3,受到的重力大小为,滑轮组的机械m/s,η=80%,绳重、轮与轴的摩擦均可忽略甲为塔式起重机简易示意图,图乙为起重机钢丝绳穿绳简沿竖直方向80%,绳重及摩擦可所示,是小型建筑工地上使用的罐笼式提升机,提升机机械由两个定滑轮、一个动滑轮和罐笼几个部件构成,用它能把建筑材料从低处一次提升建筑材料360kg,不计滑轮的轮与轴之间的摩擦和钢丝绳子所受的重力,(g取1ON所示的装置提升一堆砖,已100N,不计滑轮的轮与轴之间的摩擦和钢丝绳子所受的1ON/kg)求:2017.2016.2015.六、中考模拟:中考模拟2018:4.(1)1200J;(2)75%;(3)320W;10.11.(1)P=100W(2)η=80%14.(1)120W;(2)75%;15.(1)η=90%;(2)P=1800W;19.η=W 有/W 总=Gh/FS=(400NX3m)/(250NX6m)=80%23.(1)200;(2)200w;2.9.(1)12000J;(2)80%;18.(1)80%;(2)1800N;(3)4500W;22.23.24.(1)80%;(2)100W;。
《力学》一、计算题1.如图是一台火灾现场侦察、灭火的消防机器人,其质量为600kg,履带与地面接触的总面积为0.5m2,以3m/s的速度在水平地面沿直线匀速前进了1min,行驶时所受阻力为自重的0.02倍(g取10N/kg)。
求:(1)消防机器人在1min内通过的路程。
(2)消防机器人静止在水平地面时,对地面产生的压强。
(3)在水平地面匀速直线前进的过程中,消防机器人牵引力做功的功率。
2.如图所示,是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图,已知井深10m,物体重G=4×103N,汽车重G车=3×104N,汽车匀速拉绳子时的拉力F=2×103N,汽车受到的阻力为车重的0.05倍。
请计算:(1)若汽车运动的速度为1.2m/s,则将物体由井底拉至井口,需要多长时间?(2)滑轮组的机械效率是多少?(保留一位小数)(3)汽车的牵引力是多大?(4)将物体由井底拉至井口,汽车的牵引力做的功是多少?3.图甲是《天工开物》中记载的三千多年前在井上汲水的桔槔,其示意图如图乙。
轻质杠杆的支点O距左端l1=0.5m,距右端l2=0.2m。
在杠杆左端悬挂质量为2kg的物体A,右端挂边长为0.1m的正方体B,杠杆在水平位置平衡时,正方体B 对地面的压力为20N.求:(1)此时杠杆左端所受拉力大小为多少牛顿?(2)正方体B的密度为多少千克每立方米?(3)若该处为松软的泥地,能承受最大压强为4×103Pa,为使杠杆仍在水平位置平衡,物体A的重力至少为多少牛顿?4.如图,用质量5t的卡车和滑轮组(滑轮组不计绳重及摩擦,每个滑轮质量为175kg)将质量为1.2t的设备从深20m的矿井中匀速拉至水平地面。
卡车行驶时受到的阻力恒为车重的0.1倍,设备刚好完全露出地面用时10s并消耗汽油0.05kg。
(汽油的热值q=4.6×107J/kg,g取10N/kg)(1)全过程中,卡车对设备做的有用功是多少焦耳?(2)此时卡车发动机的效率是多少?(3)如果该卡车保持发动机功率不变,要匀速拉起另一套质量为4.075t的设备,这套设备的上升速度是多少?5.未来的广元将是全国绿色生态康养城市之一,提倡大家低碳出行,电动汽车比燃油汽车低碳环保并且能源利用率高,是今后交通工具的发展方向。
主题20 滑轮组的计算中考真题(2011年成都市)为了将放置在水平地面上、重G=100 N的重物提升到高处,小明同学设计了如图甲所示的滑轮组装置.当小明用图乙所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时,重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图丙和丁所示.若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2,不计摩擦,绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向,求:(1)在2~3 s内,拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η.(2)在1~2 s内,拉力F做的功W.(3)在0~1 s内,重物对地面的压强p.【解析】(1)在2~3 s内,重物做匀速运动,v3=2.50 m/s,拉力F3=40 N,因为连接动滑轮的绳子有三根,所以拉力F的作用点下降的距离是重物上升高度h3的三倍.P=F3v3=100 W;η=(W有用/W总)×100%=[Gh3/(3F3h3)]×100%=83.33%;(2)在1~2 s内,拉力F2=50 N,重物上升高度h2=1.25 m.W=3F2h2,代入数据解得W=187.5 J;(3)动滑轮重G动=3F3-G=20N,在0~1s 内.拉力F1=30N.把动滑轮和重物看成整体,则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力的作用处于静止状态.支持力F支=G+G动-3F1=30N,重物对地面的压力F压=F支=30 N,P=F压/S =30 N/(5×10-2m2)=600 Pa.拓展延伸1.随着社会的发展,人们生活水平的提高,人们的住房条件也得到了很大的改善.小明家最近购置了一套新房,为了帮助爸爸将重600 N的装修材料运送到6m高的楼上,小明利用物理课上学过的滑轮组,设计了如图甲所示的材料搬运方案(其中每个滑轮重30 N,绳子足够长,所能承受的最大拉力为250N,不计绳重及摩擦).(1)计算说明绳子的拉力是否超过绳子的最大承受力?(2)小明爸爸观察该装置后,想如果将该装置的滑轮位置颠倒(图乙)是否会更省力一些,请你按照小明爸爸的想法,用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确.(3)求两种方案的机械效率之比?(4)综合分析评估两个方案,你认为哪个方案更好一些?说明理由.2.一辆汽车不小心开进了泥潭中,司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出,如图所示.若车重为8×104 N,汽车受到的阻力为车重的0.03倍,滑轮组的机械效率为80%,问:(1)司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出?(2)若拉动汽车时,汽车前进的速度为0.1m/s,则司机做功的功率是多少?3.如图所示,用滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方向匀速移动,在40 s内移动了8m,拉力F做的功为1 280 J.(1)求拉力F的大小和功率;(2)若滑轮组的机械效率为95%,求动滑轮的重力(不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦).精要评点本主题以滑轮组为纽带,重在考查学生利用相关知识进行计算的能力,滑轮组的呈现方式富有变化.既有竖直方向的,又有水平方向的,还有竖直方向与水平方向结合的;既有一定一动的.也有一定二动的,还有二定一动的;既有明确给出已知条件的,又有将已知条件隐含在函数图像上的,通过上述的处理,能有效地考查学生灵活应用物理知识解决实际问题的综合能力,涉及本套试题的知识点及其相关计算公式有:滑轮组绳子自由端的拉力F=(G物+G动)/n……①,绳子自由端移动的距离与物体移动距离的关系S=nh……②,机械效率的计算公式η=W有用/W总……③,η=G/nF……④,η=G/(G+G动)……⑤,重力G=mg……⑥,功率P=W/t……⑦,P=Fv……⑧.失分点跟踪1.在综合分析评估两个方案时,失分在不能从效率、省力、安全这三个方面进行综合考虑.事实上,小明的方案机械效率高,爸爸的方案比较省力,但小明的方案比较安全,综合上述三个因素分析,还是小明的方案好.2.在计算司机做功的功率时,失分在错将汽车前进的速度当作司机拉动绳子的速度,导致错解得功率P=Fv=75 W.在求拉力F的大小时,失分也在错将物体移动8m视为拉力F移动的距离为8 m,导致计算的错误.所以在有关滑轮组的计算中,一定要注意,物体的移动距离或速度与绳子自由端移动距离或速度是不同的,它们之间的换算关系是s=nh,v绳=nv物.参考答案1.(1)没有(2)如答图正确.(3)22/21.(4)小明的方案更好一些.2.(1)750N.(2)300W.3.(1)32 W;(2)8N.一、选择题(本题共12小题,每小题各2分,共24分)1.下面是对日常生活中一些物品的质量和长度的估计,其中最接近实际的是A.一个苹果的质量约为1.5kg B.20个鸡蛋的质量约为500gC.比赛用篮球的直径约为25cm D.普通学生课桌的高度约为150cm2.为宣传“绿色出行,低碳生活”理念,三个好朋友在某景点进行了一场有趣的运动比赛。
(2014昌平二模)39.如图21甲是某中学科技小组设计的打捞水中物体的装置示意图。
DB 是以O 点为转轴的水平杠杆,杠杆可以绕O 点在竖直平面内转动,OD 的长度为2m 。
水平地面上的配重E 通过细绳竖直拉着杠杆D 端,配重E 的质量m E 为250kg 。
安装在杠杆DB 上的行走装置由支架、动滑轮X 、提升电动机、定滑轮K 构成,行走装置的质量m 为20kg 。
电动机Q 可以通过定滑轮S 和动滑轮X 拉动行走装置沿BO 水平滑动。
固定在提升电动机下的定滑轮K 和动滑轮M 组成滑轮组Y ,当行走装置处于杠杆DB 上C 点的位置时,提升电动机拉动绳子H 端,通过滑轮组Y 竖直提升水中的圆柱体A 。
圆柱体A 完全在水中,以0.1m/s 匀速上升的过程中,滑轮组Y 的机械效率为η1,配重E 对地面的压强为p 1;物体A 以原来的速度匀速竖直上升,全部露出水面后,最终停在空中某高度时,配重E 对地面的压强为p 2。
滑轮组Y 提升物体A 的过程中,行走装置受到的水平拉力始终为零,杠杆DB 在水平位置保持平衡。
电动机H 处绳子拉力的功率随时间变化的情况如图21乙所示。
已知圆柱体A 的质量m A 为60kg ,底面积为30dm 2,p 1与p 2之比为4∶1。
物体A 被打捞出水面后,停留在一定高度,电动机Q 开始拉动行走装置。
在行走装置以0.05m/s 的速度水平匀速移动的过程中,电动机Q 处拉力T 的功率为5W ,行走装置受到的水平拉力为F 。
细绳和杠杆的质量、滑轮与轴的摩擦、水对物体的阻力均忽略不计,g 取10N/kg 。
求:(1)动滑轮M 所受的重力;(2)机械效率η1;(3)OC 的长度;(4)拉力F 。
【答案】解:G E =m E g =250kg ×10N/kg=2500 N G 行=mg =20kg ×10N/kg=200 N G A =m A g =60kg ×10N/kg=600 N根据题意结合图21乙可知,物体A 以0.1m/s 匀速上升,上表面接触水面到完全出水用了1s 的时间。
所以,物体A 的高度h =v A t =0.1m/s ×1s=0.1m物体A 浸没水中所受浮力F 浮=ρ水gSh =1×103kg/m 3×10N/kg ×30×10-2m 2×0.1m=300N物体A 在水中匀速上升过程中,以行走装置、动滑轮M 和物体A 为研究对象,受力分析图如图3所示,配重E 的受力分析图如图4所示,杠杆上C 点、D 点受力分析图如图5所示,以动滑轮M 和物体A 为研究对象,受力分析图如图6所示。
(受力分析图共1分)图21 P/Ws 甲 乙F C1=G -F 浮= g m G mg A M ++-F 浮D1E D1E 1F g m F G N -=-= ⋅'D1F OD =⋅'C1F OC F C1= C1F ',F D1= D1F ' 3F 1=G M +G A -F 浮电动机H 处绳子拉力的功率A 113v F P ⋅= (过程共1分)物体A 离开水面后匀速上升的过程中,以行走装置、动滑轮M 和物体A 为研究对象,受力分析图如图7所示,配重E 的受力分析图如图8所示,杠杆上C 点、D 点受力分析图如图9所示,以动滑轮M 和物体A 为研究对象,受力分析图如图10所示。
F C2=G = g m G mg A ++动D2E D2E 2F g m F G N -=-=⋅'D2F OD =⋅'C2F OC F C2= C2F ' , F D2=D2F ' 3F 2=G M +G A电动机H 处绳子拉力的功率A 223v F P ⋅=1421E 2E 121===p p S p S p N N ,由图21乙可知:P 1=40W ,P 2=70W (过程共1分) 解得:G M =100N , (1分) OC =5m (1分)物体A 在水中匀速上升h 1的过程中,滑轮组的机械效率1η=总有W W =%75----MA A M A A =+=+G F G F G h G h F G h F G 浮浮浮浮)()( (1分)行走装置以v =0.05m/s 的速度水平匀速移动的过程中,拉力T 的功率 P = T ×2v , 解得:T =50N F =2T =100 N(2014朝阳二模)40.如图25所示,工人站在水平地面,通过滑轮组打捞一块沉没在水池底部的实心金属物体A 。
工人用力将物体A 竖直缓慢拉起,在整个提升过程中,物体A 始终以0.1m/s 的速度匀速上升。
物体A 没有露出水面之前滑轮组的机械效率为η1,工人对水平地面的压强为p 1;当物体A 完全露出水面之后滑轮组的机械效率为η2,工人对水平地面的图3图4图5C1'F '图61+ G A 图8图102+ G A 图7图9C2'F '压强为p 2。
若物体A 重为320N ,动滑轮重40N ,工人双脚与地面的接触面积是400cm 2,p 1-p 2=250Pa ,绳重、水的阻力及滑轮轮与轴间的摩擦均可忽略不计,g 取10N/kg ,求:⑴ 当物体A 刚离开底部,受到水的浮力; ⑵ 金属A 的密度;⑶ 当物体A 完全露出水面以后,人拉绳子的功率; ⑷ η1与η2的比值。
【答案】解:工人站在水平地面,受到重力G 人、地面支持力F 支和绳子拉力F拉,如图1所示,工人静止,可以得到:F 支+F 拉=G 人F 支和F 压是相互作用力,大小相等;F 拉和人拉绳子的力F (两次拉力分别用F 1和F 2表示)是相互作用力,大小相等,可以得到:F 压=G 人-F 人对地面的压强P =F 压/SP 1=(G 人-F 1)/S P 2=(G 人-F 2)/SP 1-P 2=[(G 人-F 1)/S ]-(G 人-F 2)/S =( F 2-F 1)/S由已知:(F 2-F 1)/ 400×10-4m 2=250Pa解出:F 2-F 1=10N ① 1分在水中时,动滑轮受到重力G 动、物体A 通过绳子的拉力F A1和4根绳子拉动滑轮的力4F 1,如图2所示,匀速直线运动,可以得到: 4F 1=G 动+F A1物体A 受到重力G A 、浮力F 浮和绳子拉力F A1/,匀速直线运动,得到: G A =F 浮+F A1/F A 和F A /是相互作用力,大小相等,由两式可得: 4F 1 +F 浮=G 动+G A ②在水面时上,动滑轮受到重力G 动、物体A 通过绳子的拉力F A2和4根绳子拉动滑轮的力4F 2,如图所示,匀速直线运动,可以得到: 4F 2=G 动+F A2物体A 受到重力G A 、绳子拉力F A2/,匀速直线运动,得到: G A =F A2/F A2和F A2/是相互作用力,大小相等,由两式可得:4F 2=G 动+G A ③ 1分 由②、③式可以得到: 4(F 2-F 1)=F 浮代入①式,得到F 浮=4(F 2-F 1 )=4×10N =40N 1分 根据阿基米德原理,F 浮=ρ水·V 排·gV A =V 排=F 浮/(ρ水·g )=40N/(103kg/m 3×10N/kg)=4×10-3m 3 m A =G A /g =320N/10N/kg =32kg 由密度公式ρ=m /v ,ρA =m A /V A =32kg/4×10-3m 3=8×103kg/m 3 1分 物体A 在水面上匀速直线运动时,图25两图(1分)4F2=G动+G A =40N+320N=360NF2=90N人拉力的功率为p人=F2·4v A=90N×4×0.1m/s=36W 1分物体A在水面下和水面上的效率分别为:η1和η2根据机械效率公式,η=W有/W总η1=(G A-F浮)h/4h·F1=(G A-F浮)/( G A+G动-F浮)=(320N-40N)/(320N+40N-40N)=7/8η2=G A h/4h·F2=G A /( G A+G动) =320N/(320N+40N)=8/9η1∶η2=7/8∶(8/9) =63∶64(2014大兴二模)40. 如图21是工人提升重物的示意图。
配重M的底面积为5×10-2m2,放在地面上对地面的压强P0为6×104P a。
滑轮A、B的质量均为3kg,滑轮C的质量与A、B不同;杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动,OE∶OH=3∶5。
小成受到的重力为600N,他通过细绳在H点施加竖直向下的拉力时,重物M刚好被提起,此时杠杆在水平位置平衡,小成对地面的压力为285N。
(不计绳重、杠杆EH重、滑轮与轴之间的摩擦,g取10N/kg)求:(1)配重M受到的重力G M;(2)动滑轮C的重力G C;(3)提升重物M时滑轮组的机械效率;(保留两位小数)(4)该工人最多可提起多重的物体。
【答案】图21(2014东城二模)40.(7分)如图23所示,放在水平地面上的杠杆AC能以B点为支点在竖直平面内转动,AC=0.8m,BC=0.6m。
细绳的一端系在杠杆的A端,另一端绕过动滑轮固定在天花板上,物体E挂在动滑轮的挂钩上,动滑轮的质量m0=1kg。
物体H通过细绳挂在杠杆的C端,物体H的质量m H=2kg,体积V H=1000cm3。
在物体H下有一个垫块D,H与D放在一个大水槽F中,杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计,g取10N/kg。
(1)为使杠杆AC保持水平平衡,求物体E的最大质量m;(2)若将垫块D撤走,并往水槽F中注水,为使杠杆AC保持水平平衡,求物体E的最小质量'm。
【答案】 解:(1)当垫块D 对物体H 的支持力为0时,物体E 的质量最大。
以杠杆为研究对象,受力分析如答图3甲所示;以动滑轮和物体E 为研究对象,受力分析如答图3乙所示;以物体H 为研究对象,受力分析如答图3丙所示。
由答图3甲、乙、丙得:T 1×AB =T 2×BC G E +G 0=2T 1′ G H = T 2′ T 1′=T 1 T 2′=T 2 G 0=m 0g G E =mg AB :BC =1:3以上各式联立解得:m =11kg(2)当物体H 全部浸没在水中时,物体E 的质量最小。
以杠杆为研究对象,受力分析如答图4甲所示;以动滑轮和物体E 为研究对象,受力分析如答图4乙所示;以物体H 为研究对象,受力分析如答图4丙所示。
由答图4甲、乙、丙得:T 3×AB =T 4×BC 'E G +G 0=2T 3′图23天花板答图3E乙T 1′ 0 H丙2′T 2答图4'E G 乙T 3′T 4G H = T4′+F浮T3′=T3T4′=T4G0=m0gG='m g'EF浮= 水g V HAB:BC=1:3以上各式联立解得:'m=5kg (2014房山二模)【答案】(2014丰台二模)39. 科技小组制造了一个装置,图27为原理示意图,MN 为水平轨道,轨道上套着滑套H 。