力学综合计算题

1、甲乙力学综合计算题1 . (8分)如图甲所示，一名工人进入到一根竖直打人海底的圆柱形钢护筒的底部作业时，因海水涨潮，钢护筒上部突然变形，最窄的地方只有35cm,工人被困钢护筒底部。(1) 图甲中钢护筒最窄处受到海水的压强是多少？(2) 为了将工人救出，救援人员将与钢护筒下端连在一起的水泥桩切断，钢护筒连同切割下来的水泥桩等的总重为2.0 X 106N浸人水中的体积为4om,现用起重机吊起它们，起重臂滑轮组上的钢缆绕法如图乙所示，那么钢缆承受的拉力变化范围为多少？(海水的密度取1.0 X 103kg/m3, g取10N/kg。不考虑风浪、水流等的影 响，吊钩、钢缆重及摩擦都忽略不计)2 . (8

2、分)平推杠铃架是一种健身器材，结构如下图，其中直杆ABCD是质量分布均匀的圆柱体状杠铃杆:训练时人平躺在长凳上，双手将杠铃杆反复向上推起，起到锻炼身体的作用。(1) 请在图中画出杠铃杆的重力的示意图。杠铃杆两侧可以装配杠铃片，杠铃片按质量可分为5kg、15kg、20kg、25kg共5种型号。往空的杠铃杆上然后在杠铃安装杠铃片时，先将一个杠铃片套在杠铃杆的一端，再将这个杠铃片水平向里推到图示位置,杆的另一侧安装一个相同的杠铃片。试通过计算说明，在上述安装过程中，为了不使杠铃杆翻转，杠铃杆的质量至少应为多大？某人在一次健身时，20s内向上推举了 10次杠铃杆，杠铃杆和杠铃片的总质量为80kg，如果

3、每次推举时手斜向上移动了 50cm，杠铃杆上升的高度为40cm,那么他在这次健身时推举做功的功率约为多少3. 9分如下图是一种吊钩门式起重机，它在武汉城市建设中发挥着重要作用，起重机主 体由起重小车和横梁 AB组成，起重小车内装有提升电动机和小车电动机，分别用于提升货物 和让小车水平移动。下表为某起重机的局部参数，它的最大起吊质量为10吨。起吊质量吨3510提升重物的总功率千瓦57.512水平行走的总功率千瓦0.50.61.0起升速度米/分钟888运行速度米/分钟101010适用电源600V50Hz起重小车与滑轮总重1000N,均匀横梁AB长15m，当起重小车离A端距离3m吊起4.9 X 10

4、4N的货物时，那么A端对横梁的支持力比B端大多少？2让某次起重机将10吨土从9m深井中吊至3m高的运土车中，运土车离深井的水平距离为 3m,那么起重机消耗了多少电能？4、 8分下列图是武汉市欢乐谷的双龙木质过山车。1 小明坐在高速运行的过山车上，感到“天旋地转，这时他是以 作为参照物的。2 过山车的小列车首先是依靠电动机将其推上长为50m高为30m的斜面顶端，此后依靠 能和能的不断转化，沿着轨道穿梭行驶。3 如果电动机的输出功率为45kW将总重为3X 104N的乘客和小列车推上斜面顶端需要32s，那么此时斜面的机械效率是多少？电动机对小列车的推力是多少牛?5、 7分下列图是八浮子编号为1-8波

5、浪发电机的俯视图。当浮子随着海面波浪向上浮动时，会通过传动装置带动发电机发电。每个浮子的重力为20N，体积为0.016m3,假设它在水中上浮带动发电机发电时，露出水面的体积为 0.004m3，那么:1每个浮子上浮带动发电机发电时，受到的浮力是多少牛？2当海浪的波高为3m、起伏周期为6s时，假设浮子沿竖直 方向运动，平均每秒每个浮子带动发电机发电时匀速上浮的高度为0.8m,传动装置和发电机的总效率为30%，求:每个浮子对与之相连的硬杆产生的竖直向上的推力是多少牛?波浪发电机的输出功率是多少瓦?6、为了将放置在水平地面上、重G=100 N的重物提升到高处。小明同学设计了图24 甲所示的滑轮组装置。

6、当小明用图24 乙所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度u和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图 24 丙和丁所示。假设重物与地面的接触面积S=5X10-2 m2,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23s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率n(2) 在12s内，拉力F做的功W。(3) 在01s内，重物对地面的压强 p。乙丙丁图247、如下图，重为1140N的物体，它与水平地面的接触面积为1.5X 103 cm2.工人师傅用600 N的力匀速提升物体，物体的速度为0.2 m/s.(不计摩擦及绳重)求：(1 )工人师傅拉绳的功率;(2)滑轮组的机械效率；

7、(3) 体重为450 N的小明用此滑轮组提升物体，但物体没有被拉动，物体对地面的最小压强为多大.8. 某艘打捞船正在打捞一个沉入海底的实心物体。打捞船将物体以0.5m/s的速度向上匀速提起，从开始打捞到全部出水，钢缆提升物体的功率P随时间t变化的图象如下图，第80s时物体全部出水，海水的密度33取 1.0 x 10 kg/m , g取 10N/kg，求：(1) 物体上外表刚好到达水面时，钢缆所做的功;(2) 开始打捞时物体上外表受到水的压强；(3) 时间在20s时物体受到的浮力；(4 )被打捞的物体的密度。9、为治理渠江广安，疏通河道恢复通航。在 某次作业过程中， 工程船以钢丝绳， 将水平的

8、石质河底上一段棱柱形废桥墩系住，通过动滑甲示，钢绳自由端用一电动机提供拉力，桥墩始轮和吊臂将桥墩匀速竖直提出水面。如图甲所(不计动滑轮和绳的终以0. 2m/s的速度匀速上升。画出电动机的机械输出功率随时间变化的图象如图乙所示重量，不计动滑轮和绳的体积以及各部件之间摩擦)。(p水=1.0 x l03kg/m3)求: (1)桥墩所在位置的河底受到河水的压强为多少？由乙图可知当桥墩在水中时，绳子自由端的拉力多大?(3)桥墩的密度为多少？10. 如图甲所示是液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图。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，被打捞重物的体积是

9、 V= 0.6m3。假设在打捞前起重机对地面的压强po= 1.9 X07pa,当物体在水中匀速上升时起重机对地面的压强比打捞前增大了0.6 X07Pa,重物完全出水后匀速上升时起重机对地面的压强比打捞前增大了0.8 X07pa。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 N1与N2之比为10 : 13,重物出水前卷扬机牵引力做的功随时间变化的 图象如图乙所示。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) 被打捞物体的重力；(2) 重物出水前滑轮组的机械效率；(3 )重物出水前匀速上升的速度。39.小亮家有一辆轿车，爸爸庄给他讲车的性能乳总是说怯0的

10、排量二却很少说“功軾为 此小亮特地从网上査到了排呆的定艮汽油机气缸内活塞从上止点移动到下止点所通过的江作 容秤称为气缸排舐如杲发动机有假设千个气区听有气欲工作容管之和称为发动机排蛊小 亮从说明书上査到家中的轿车采用的是四虹废动机非量为2 011功率为45kW*转速3600r nin (1 )针对小亮家轿车的毎-个翩而氤功率为多大？魏气毎做-次功的大小为多尢！毎个做功冲程气缸内气体的压强为多大？(2)小亮躺爸爸询诃了-些实测数据：轿车行躺路况妍右平均车速为1001讪 ，平均油耗为皿loom分析这稱汽车在这种坎态下行驶咏发动机的效率约为多少？(巳 知汽油的热值为4.6xWTJ/kg.密度为0.7x

11、1 o3kg/m;)*1139、1 R = P总=x45kW=11.25kW44每做一次功用时“粽=*1每做一次功的大小wf25kw 3o-375J:W 二 FL 二 P压 SL 二 PeVc WP压=W375J-2.0L4375J5 10，m35=7.5 10 Pa(2)每100kW耗油的质量33m= ；-V=0.7 1010kg=7kgQ放二qm=4.6 107 J / kg 7kg =3.22 108 J每100 km用时1h, 1h所做的机械功8W机二P总t=45kW 3600s =1.62 10 J那么=5几:Q放J62 10：J =50.3%3.22 108J凸 细 ipj, nx

12、mas ijo八,?g* n r z *38.在酣口年的雅安地雜中，使用了如下图的吊车，起矗机将一箱物体沿竖直方向匀速吊到施工高台上，物体亚莉叫施工台距离地 面的高度为3叭(取曰咏恤)(1) 起匝机的,工作时，用支規将汽站的轮胎龙譎开地面如果-地血能承受的晟 大压强是7x13】啥支架与地面接触的总而积 是多少宀&(2) 起飯觀0A长12 m,且与水平方阿夹角 为30。如动滑轮1：每段钢绳的拉力J25JON, 支撐静与起亟宵垂直，作用点为R,且OBmt 求支撑臂给起重忖的支持力(忽略起龍臂自車, co =0.87) (.1)求起啦机做豹额外功和机械效率* i. I, a = I i tn id

13、J.a FJial liTfl1 5rr，P*L t 34.近几年，我国许多地方濒繁发生的摊沟油生产销售的犯罪案彳牛，簾惊全国，有些不法商家为了获得暴利，大量购置地沟油用来加T,各种食品，严重危害消费者的身心健压。小雨 了解到：我们的食用油以大豆油、菜籽汕为主。菜籽油的密度是0.91 x1孙餉十大豆油的密度是 M2 x (Hg/m；0.94 x他质疑：地沟油的密度与大豆油、菜籽油的密度会有明显差异吗？于是，小雨利用简易器材开展了实验测最：他将一个底面积为亡卅的圆柱形平底玻璃容器裝入适艇细沙.使其竖直漂浮在水杯中(如图甲h在容 器的水面处作上记号.取出玻璃容需撩干后测得总质量为50gT再将平底玻

14、璃容器竖直漂浮在製有地沟油的杯中.调节细沙的多少使油面刚好柱记号处(如图乙,取岀玻璃容器擦干后测得总质量为聒恥(1 )平底玻璃容器竖直漂浮在水杯中时，水对平底玻璃容器底部 前压强是多大？ (2) 实验测得地沟油的密度是多少？用密度测捉法来鉴别地沟油可行吗？(3) 为了鉴别地沟油，赊了利用颜色、气味、味道和密度等物理 性质外，还可以尝试用哪些物理性质加以鉴别？请至少说岀两种。1、8 分1 p=p gh= 1.0 x 103x 10X 2Pa= 2.0 x 104Pa3 分刚开始起吊时：lG F浮 G p水gV非Fmin =44(2)杠铃杆刚刚翻转时：G片11= G杆12即：m片gh= m杆g故：

15、m 杆=気片=36cmx 25kg=20kg(3)80X 10X 40X 1020-2W = 160W10或：W0= G 总 h = m 总 gh = 80kg x 10N/kg x 40 x 10_2m = 320JW总=10x W0= 10 x 320J= 3200JW总P= t = 3200J= 160W10s3、(1)设悬挂点为C,以B为支点有:Fa x AB=G 总 x BCFa=1000NX( 15m-3m) /15m =800N以A为支点有：Fb x AB=G 总 x ACFb=1000Nx 3m/15m=200NFa-Fb=800N-200N=600N(2) t 升=h/v 升

16、=(9m+3m)/8m/min = 90s W 升=P 升t 升=1.2x 104Wx 90s =1.08x 106Jt = S/V 平=3m/10m/min =18s34W 平=P 平 t =1.0x 103 Wx 18s =1.8x 104JW=W 升 + W 平=1.08x 106J+1.8x 104J = 1.098x 106J4、( 8 分)(1)自己(或“车厢、“座椅等其它合理答案)(1 分)(2)重力势；动(2 分)(3)104N 30m=9 105J (1 分)W总二 Pt =45 103W 32s=1.44 106J(1 分)9 105J1.44 1 06J= 62.5%(2

17、分)二 W总二 1.44F06J s 50m=2.88 104N(1分)(2)硬杆对浮子竖直向下的作用力F=F浮-G=120N-20N=100N浮子对硬杆竖直向上的推力F=F=100N每秒内8个浮子对硬杆竖直向上的推力所做的总功W总=Fs X 8=100N X 0.8m X 8=640J波浪发电机输出的电能 W电=nW总=30% X 640J=192JW 电 192J波浪发电机输出功率 P - = 2J192Wt 1s6、解：(1 )在23s内，重物做匀速运动，u=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= F

18、 313=100 Wn= (W有用/W总)X100%=Gh3/ (3F3h3) X00% =83. 33%(2)在12s内，拉力F2=50 N，重物上升高度 h2=1. 25 mW=3F2h2代入数据解得W=187. 5 J(3) 设动滑轮重为G动G 动=3F3-G= 20 N在01s内，拉力F1=30 N。把动滑轮和重物看成整体，那么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作用处于静止状态。支持力F支=G+G动-3 F1=30 N重物对地面的压力 F压=F支=30 N2 2P=F 压/S=30 N/ (5 X10 m ) =600 Pa7、(1) P=F V=600N 0.

19、2m/s X 2=240W(2)GhFsGhF -2hG 1140N2F 2 600N= 95%(3) G 动=门卩一G=2 X 600N 1140N=60N当 Fmax=450N 时,F 压=N=G + G 动2Fmax=1140N + 60N 2 X 450N=300NPmin【5 103：0妬厂泅凝8、解：-：.p = pgh = 1.0xl03Ag/ffl3 xlOAT/Ag x 3Cm = 3,0x10sBb物体露出水面前钢缆对物体的拉力为：h 珀物体全部出水后钢缆对物体的拉力为:P2 _ 30002vs= 6000270物体浸没在水中时受到的浮力为:Fn = G-Fx = 6000Z/-4000AT=2Q0QN(4)物体的体积:物体的密度为:2000pg 1 0冥10咲0詬 xlQM炀=%v gv 0.2ffl33xl0y/jtg10. (1)在未提重物时，以起重机为研究对象，如图1所示，在水中匀速提升物体时和物体出水后，以起重机和物体为研究对象，受力分析示意图分别如图2、图3所示：ElI G Kr G机=卩支=poS 由图1、2、3可得： I G机+G物=卩支i + F浮=piS +