初中物理滑輪綜合試題(難題綜合).doc

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力學綜合題 【1】 （08崇文一模）如圖25所示是起重機的結構示意圖。用它把質量為2103kg，底面積為1m2的貨箱G勻速提起。（取g＝10N/kg）問： （1）當貨箱靜止于水平地面時，它對地面的壓強是多少？ （2）若把貨箱勻速吊起3m，起重機對貨箱做了多少功？ （3）吊起貨箱時，為使起重機不傾倒，在它右邊加掛質量為多大的鐵塊？ 已知：OA＝10m，OB＝5m。（設起重機所受重力的作用線恰好通過O點。） 【2】 (08西城一模)磅秤上有一個重1500N的木箱，小明站在地上，想用如圖29（甲）所示的滑輪組把這個木箱提升到樓上，可是他竭盡全力也沒有提起，此時磅秤的示數為40kg。于是他改變滑輪組的繞繩方法如圖29（乙）所示，再去提這個木箱。當木箱勻速上升時，小明對地板的壓力為100N，不計軸摩擦和繩重，取g＝10N/kg。求小明的體重和提升木箱時滑輪組的機械效率。 【3】 （08昌平一模）圖30 M O A B 如圖30所示，一正方體合金塊M的邊長為20cm，把它掛在以O為支點的輕質杠桿的A點處，一個重為640N的人在杠桿的B點通過定滑輪用力F1使杠桿在水平位置平衡，此時M對水平地面的壓強為1.1104Pa，人對水平地面的壓強為1.45104Pa；若把M浸沒于水中(M與容器底不接觸)，人用力F2仍使杠桿在水平位置平衡，此時人對地面的壓強為1.15104 Pa；已知人單獨站在水平地面上，對地面的壓強為1.6104 Pa．（g取10N/kg）求： （1）力F1的大?。? （2）合金塊M的密度； （3）當 M浸沒于水中時，若剪斷細繩，合金塊M沉于容 器底，則M對容器底的壓強為多大． 滑輪組 重物 行走裝置 提升電動機 M N 圖23 【4】 （08朝陽一模）圖23是簡易電動門式起重機的結構示意圖。MN為質量可以不計、長4m的橫梁，行走裝置可以把提起的重物在橫梁上左右移動。提升電動機通過鋼絲繩和滑輪組提起重物，滑輪組的結構如圖。當提起的重物質量是0.5t，鋼絲繩重和輪、軸間摩擦不計時，滑輪組的機械效率是80%。當以0.2m/s的速度勻速豎直向上提起1.125t重物時，滑輪組的機械效率是多 少？電動機拉動鋼絲繩的功率是多少？ 若行走裝置和提升電動機的總重是2.75103N，提起重物質量為2t，行走裝置使提起的重物沿橫梁從中點A移到B點，以M點為軸，N點向上的支持力增加了6103N，MB的距離是多少？（g取10N/kg） A B D C E O F 圖25 【5】 （08海淀一模）圖25是液壓汽車起重機從水中打撈重物的示意圖。A是動滑輪，B是定滑輪，C是卷揚機，D是油缸，E是柱塞。作用在動滑輪上共三股鋼絲繩，卷揚機轉動使鋼絲繩帶動動滑輪上升提取重物，被打撈的重物體積V＝0.5m3。若在本次打撈前起重機對地面的壓強p1＝2.0107Pa，當物體在水中勻速上升時起重機對地面的壓強p2＝2.375107Pa，物體完全出水后起重機對地面的壓強p3＝2.5107Pa。假設起重時柱塞沿豎直方向，物體出水前、后柱塞對吊臂的支撐力分別為N1和N2，N1與N2之比為19：24。重物出水后上升的速度v＝0.45m/s。吊臂、定滑輪、鋼絲繩的重以及輪與繩的摩擦不計。（g取10N/kg）求： （1）被打撈物體的重力； （2）被打撈的物體浸沒在水中上升時，滑輪組AB的機械效率； （3）重物出水后，卷揚機牽引力的功率。 【6】 (08宣武一模)某橋梁施工隊的工人用如圖24所示的滑輪組勻速打撈沉在水中的工件。已知工件的質量為100kg工人的質量為70kg。工件打撈出水面前與工件完全被打撈出水后工人對地面的壓力之比為15：2，工件在水中時，滑輪組的機械效率為60% 。若不計摩擦、繩重及水的阻力，g取10N/kg 。求： （1）工件浸沒在水中時所受的浮力Ｆ浮 ； （2）工件完全打撈出水面后，滑輪組的機械效率η2 ； （3）工件完全打撈出水面后，以0.2m/s的速度被勻速提升，工人拉繩的功 率P2。 1 ＜答案＞ （1） （2）W=FS=2103kg10N/kg3m=6104J （3） GAO = G0OB2103kgg10m = m0g5mm0 = 4103kg 2 ＜答案＞ F拉＝G人 木箱和動滑輪受力 G箱＋G輪＝2F拉＋F支＝2G人＋F支＝2G人＋mg 改變繞繩方式后， F拉＋F支＝G人， 木箱和動滑輪受力G箱＋G輪＝3F拉＝3(G人－F支) 所以2G人＋mg＝3(G人－F支) F支＝F壓＝100N G人＝3F支＋mg＝3100N＋40kg10N/kg＝700N F拉＝G人－F支＝700N－100N＝600N 機械效率h＝＝＝＝＝83.3% 3 ＜答案＞ （1） ， F1=G人—p1S=640N—1.45104Pa0.04m2=60N， F2=G人—p2S=640N—1.15104Pa0.04m2=180N （2）杠桿在水平位置平衡時，有： OA(GM—FM)=OBF1 ① OA(GM—F浮)=OBF2 ② 由①②可得， ③ FM=F壓=PMSM=1.1104Pa(0.2m)2=440N F浮=ρ水gVM=1103kg/m310N/kg(0.2m)3=80N 將FM=440N、F浮=80N 代入③式，解得： GM=620N （3）當M浸沒于水中時，剪斷細繩，合金塊M沉于容器底， 4 ＜答案＞ 提起重物質量分別為0.5t和2t， 重物重分別為G＝mg ＝0.5t10N/kg ＝5103N，G/＝m/g ＝2t10N/kg ＝20103N 由滑輪組機械效率η＝W有用/W總＝G物/（G物＋G動），代入數據： 80% ＝5103N/（5103N＋G動），解出 G動=1.25103N η/＝G物//（G物/＋G動）＝20103N/（20103N＋1.25103N） ≈94% 鋼絲繩拉力F=（G物/＋G動）/3 =（20103N＋1.25103N）/3≈7.1103N 勻速拉動時，電動機拉動鋼絲繩的功率 P ＝Fv＝7.1103N30.2m/s=4.26103W 〔或P＝（G物/＋G動）v物＝（20103N＋1.25103N）0.2m/s=4.25103W〕 把橫梁MN看成杠桿，以M點為軸，重物在A點和B點時，根據杠桿平衡條件： （G物＋G行＋G動）MA ＝FAMN （G物＋G行＋G動）MB ＝FBMN 兩式相減得： （G物＋G行＋G動）（MA－MB） ＝（FA－FB）MN 當FA－FB＝6103N＞0，代入數據： （20103N＋1.25103N＋2.75103N）（2m－MB）＝6103N4m 解出： MB＝1m 當FA－FB＝－6103N＜0，代入數據： （20103N＋1.25103N＋2.75103N）（2m－MB）＝－6103N4m 解出：MB/＝3m 5 ＜答案＞ （1）設起重機重為G，被打撈物體重力為G物； 打撈物體前，G=p0S 在水中勻速提升物體時：F拉=G物－F浮 起重機對地面的壓力：G+F拉=p1S F浮=ρ水gV排=0.5104N 物體出水后：G+G物=p2S，F拉=（p1- p0）S；G物=（p2- p0）S 可得物體重力為 G物=2.0104N。 （2）設鋼絲繩上的力在出水前后分別為F1、F2，柱塞對吊臂力的力臂為L1，鋼絲繩對吊臂力的力臂為L2。根據杠桿平衡條件可知： N1L1=3F1L2 ； N2L1=3F2L2，=，F1= （G物－F浮+ G動） F2= （G物+ G動），= = 將數據代入得： G動=0.4104N 物體浸沒在水中上升時，滑輪組AB的機械效率： （3）出水后鋼絲繩上的力：F2= (G物+G動)/3=0.8104N 物體上升的速度v，鋼絲繩的速度 v＇=3v=30.45m/ s =1.35m/ s P=F2 v＇=0.8104N 1.35m/ s =1.08104W。 6 ＜答案＞ （1）以人為研究對象，進行受力分析如圖（3）甲、乙所示： ∵G人=F′1+N1 ∴N1=G人-F′1 G人=F′2+N2 N2=G人-F′2 工人受到地面的支持力與工人對地面的壓力大小相等；繩對人的拉力與人對 繩的拉力大小相等。 ∴Ｎ′1/Ｎ′2＝Ｎ1/Ｎ2＝（Ｇ人-F′1）/（G人-F′2）＝15/2 圖（3） 又∵η1=W有/W總=（G物-F?。﹉ / F1S = (G物-F浮)/2F1=60% F1=（G物+G動-F浮）/2 F2=（G物+G動）/2 將③、④式代入①、②式，并且將G人=m人g=70kg10N/kg =700N，G物=m物g=100kg10N/kg =1000N代入,解得：G動=320N 由②③式得：60%=(G物－F浮) / (G物+G動-F浮)=(1000N-F浮) / (1000N+320N-F浮) ∴解得F浮=520N 則：F1=400N ； F2=660N。 （2）∵η2 =W′有 / W總=G物 / 2F2=G物 / (G物+G動)=1000N/(1000N+320N) =76 % （3）∵P2=F2 v2=F2 2 v物= 1320N 0.2m/s = 264 W