北京市2016届中考物理专题强化训练(16)力学综合计算题(含答案)

1、专题突破(十六)力学综合计算题 y强化训练1. . 2015 海淀一模图Z16 3是某建筑工地利用滑轮组和卷扬机提起重物的示意图。当以速度vi匀速提起质量为 m的建筑材料时，滑轮组的机械效率为刀1,卷扬机拉力的功率为R;当以速度V2匀速提起质量为 优的建筑材料时，滑轮组的机械效率为刀2,卷扬机拉力的功率为 心。若Y 2 i i = 5% Pi : P2= 2 ： 3, m = 90 kg ,动滑轮受到的重力 G动=100 N。 滑轮与轴的摩擦、细绳受到的重力忽略不计，g= 10 N/kg 。求：(1)提起质量为m的建筑材料时，卷扬机对绳的拉 ,力Fi。(2)两次工作过程中，建筑材料上升的速度V

2、1与V2之比。卷插机图 Z16-32. 2015 门头7二模某科技小组设计的提升重物的装置如图Z16 4所示，C是定滑轮，B是动滑轮；杠杆DEM绕。点在竖直平面内转动，CD： CE= 1 ： 2。小轩的质量为55 kg, 他通过细绳在 E点施加竖直向下的拉力 T为150 N时，杠杆在水平位置平衡，小轩对地面的 压力为F,物体A对地面白压强p为3X103 Pa已知：物体 A的质量为100 kg ,其底面积 为5><10%2,杠杆DE和细绳的质量均忽略不计。求：(1)小轩对地面的压力 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

3、恰好为零。图 Z16-43. 2015 朝阳一模如图Z16 5所示是某科技小组设计的打捞水中物体装置的示意 图。在湖底有一个体积为0.02m实心铸铁球，其所受重力为1400 N,现用滑轮组将铸铁球打捞出水面，铸铁球浸没在水中和完全露出水后作用在绳子自由端的拉力分别为Fi、F2,且Fi ： F2=15： 17。作用在绳子自由端的拉力做功的功率保持340 W不变。不考虑滑轮组摩擦、绳重和水的阻力，g取10 N/kg 。求：(1)铸铁球浸没在水中时受到的浮力。(2)铸铁球浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率。(3)铸铁球提出水面后匀速上升的速度。图 Z16-54. 2015 平谷一模如图Z1

4、66所示，渗水井的排水管的管口恰好被一块底面积为0.2 m2、高为0.3 m的圆柱形石块盖严，一渗水井中有1.5 m深的水不能排放，小明站在地面上通过滑轮组将石块提出渗水井。当石块被提起，并在水中以V1速度匀速竖直上升时，小明对绳子的拉力为 F1,小明拉绳的功率为 P1,滑轮组的机械效率为 75%当水被全部排出，石块以V2速度匀速竖直上升时，小明对绳子的拉力为F2,小明拉绳的功率为 P2。已知：V1 ： V2=4 ： 3, R ： P2=8： 9, g取10 N/kg ,不计绳的质量和滑轮与轴的摩擦。求：(1)石块未提起时，水对石块顶部的压力。(2)石块被提起，并在水中匀速上升时受到的浮力。(

5、3)石块的密度。排水管图 Z16-65. 2015 石景山二模工人用如图Z16 7甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随建材重变化的图像如图乙所示，不计滑轮和钢绳的重力及摩擦，g取 10 N/kg 。(1)若某块建材的密度是2.8 X 103 kg/m 3,体积为1.0 X 10 2 m3,求其重为多少？(2)若工人在1 min内将建材匀速竖直向上提升了15 my作用在钢绳上的拉力为200 N ,求拉力的功率？(3)若滑轮组的机械效率最大值为75%求工人的体重？甲乙图 Z16-76一 2015 怀柔一模某科技小组设计从水中打捞重物A的装置如图Z16 8所示，小文站在地面

6、上通过滑轮组从水中提升重为1200 N的物体A。当物体A在水面下，小文以拉力F1匀速竖直拉动绳子，滑轮组的机械效率为 刀1；当物体 A完全离开水面，小文以拉力 F2匀速竖直拉动绳子，滑轮组的机械效率为刀2。已知：物体 A的密度为3X103 kg/m 3,小文r同学的重力为600 N, Y 1 ： Y 2=14 ： 15。不计绳的质量和滑轮与轴之间的摩擦，g取10 N/kg。求：(1)重物A在水面下受到的浮力。(2)动滑轮的重力。图 Z16-87. 2015 顺义二模工人用如图Z169所示的滑轮组将石板 A吊起并放在货车上。当 工人用F1的力竖直向下拉绳子时，石板A未被拉起，此时石板 A对水平地

7、面的压力为 N,工人对水平地面的压强为 pi；当工人用 E的力竖直向下拉绳子时，石板 A匀速竖直上升，此时 工人对水平地面的压强为p2。已知：石板 A的质量为100 kg ,工人的质量为 70 kg , Fi ： F2= 1-2, pi ： p2= 5 ： 3,不计绳重和摩擦，g取10 N/kg 。求：(1)动滑轮的重力。(2)当工人用F1的力竖直向下拉绳子时，石板A对水平地面的压力 Nio(3)如果用该滑轮组匀速提升另一石板B时，滑轮组的机械效率为 90%则拉绳子的工人的质量不能小于多少千克(结果保留一位小数)。图 Z16-910. 2015 朝阳二模美化环境造福人民，朝阳区在治理北小河时修

8、建一座桥，使用吊车向河底投放圆柱形混凝土构件如图Z16- 10甲所示，在整个投放过程中，混凝土构件以0.05m/s的速度匀速竖直下降。图乙是钢丝绳的拉力F随时间t变化的图像。当t = 0 s时吊车开始投放混凝土构件，至U100 s时结束，此时构件竖立在河中。(已知混凝土的密度为 2.8 X 103kg/m3,钢铁的密度为 7.9 X 103 kg/m 3, g取10 N/kg ,水的阻力可以忽略不计 )求：(1)混凝土构件.完全浸没在水中时所受的浮力。(2)混凝土构件的体积。(3)投放结束时混凝土构件顶部受到水的压强。(4)通过计算说明这种混凝土构件有没有钢筋制作的骨架。甲乙图 Z16-10参

9、考答案m的建筑材料时，卷扬机对绳1. (1)由图知，滑轮组由两段绳子承担总重，提起质量为的拉力为F1；根据动滑轮受力关系可得：_1一 一、1 ，F1=2(G+G动)=2X (90 kg X 10 N/kg +100 N) = 500 N。(2)设两次建筑材料上升高度为h,则：GhG90 kg x 10 N/kgT 1=f, c-X100%c , c X 100唳-_、/T7X 100%= 90%Gh+ GhG+ Gfe90 kg x 10 N/kg + 100 N由题意知，t 2= t1 1+5%r 90% 5%= 95%,GhGm由2=-x 100%=FTx 100%导：Gh+Q hG +

10、G*Gt2100 NX 95%1900 N;G) =-=-=1 - T 21- 95%11提起 m所用的拉力 F2=2(G+G动)=2X(1900 N +100 N) = 1000 N;P 由P= Fv得，第一次提升建筑材料时绳的速率V1'=-,则此时建筑材料上升的速率V1P1F12V1 P2 1P2第二次提升建筑材料时绳的速率 V2' =-,则此时建筑材料上升的速率 V2 = -V2,=；F222F2P F2 2 1000 N5*4=3* 500 NrrV1 R B P1 2F2 则三=2F1 : 2f2=2F；><-r43°2. (1)根据G= mg得

11、物体A的重力：G= mg= 100 kg x 10 N/kg = 1000 N ,小轩的重力：G人=rnu g= 55 kg x 10 N/kg =550 N ,杠杆在水平位置平衡，小轩受到重力、拉力和地面对他的支持力而平衡，则：F支+F拉=G人，根据力的作用是相互的，小轩对地面的压力和地面对他的支持力相等，小轩拉绳和绳拉小轩的力相等，所以小轩对地面的压力F=尸支=8 T= 550 N- 150 N=400 N。(2)杠杆平衡时，D端对滑轮组绳子自由端拉力为Fd,根据杠杆的平衡条件：FdX OD= TX OEFd=王会已 150 N X2=300 NOD1地面对A的支持力与A对地面的压力是一对

12、相互作用力，由P = F得:SF支'=尸压=pS= 3X 103 Pa X5X 10 2 m2= 150 N ,所以滑轮组对A的拉力：F=G F 支'=1000 N- 150 N = 850 N,不计绳重和摩擦，滑轮组通过动滑轮绳子的段数1 _ _则有：Fd=-( F+ G动)，3所以动滑轮重：G动= 3Fd F= 3X 300 N 850 N =50 N。(3)若物体A对地面的压强恰好为零，1 _1绳子自由瑞拉力：Fd =3（G+G 动）=3X（1000 N +50 N） = 350 N,根据杠杆的平衡条件有：Fd' XOD=XOEFd' x OD1细绳在E点

13、施加竖直向下的拉力 T' = -OE= 350 N x-=175 N。3. (1)F?=pgV 排=1X103 kg/m3X10 N/kg x 0.02 m 3=200 N。1,1(2)由于不考虑滑轮组摩擦、绳重和水的阻力，则F1 = 2(G +G动)，E=2(G+ G动)，11 _ _已知 F1 ： F2= 15 : 17,则/（G + G动）：2（G+ G动）=15 ： 17,G' = G- F 浮= 1200 N ,所以，G动=300 N ,1 一 1则 F1 = 2（ G + G动）=/ X （1200 N + 300 N） =750 N ,1_、1 八F2=2（G+

14、G动）=,X （1400 N +300 N） =850 N;根据W 用 Gh Gh Gr/口刀=aj =三一=三r=匚 可（于：W Fs Fnh Fn铸铁球浸没在水中匀速上升的过程中，机械效率GhX 100联F1n1200 N750 N X 2X 100联80%工 W Fs 小（3）由 P= - = t=Fv 得:铸铁球提出水面后匀速上升时，绳子自由端的速度v绳=F2=粽 =0.4 m/s ,则铸铁球提出水面后匀速上升的速度:11=0.2 m/s 。v 物=2v 绳=2 X 0.4 m/s 尸浮=P 水 gV 排=1X103 kg/m3xi0 N/kg x 0.06 m 3= 600 N。（3

15、）当石块被提起，并.在水中运动时，不计绳的质量和滑轮与轴的摩擦,Wb（G- FO hG- ' i1 W（G- F浮+G） h G- F浮+屏1 一Fi = 3（ G F 浮+ G 轮）拉力端移动的速度Vif = 3vi,Pi = FiVif当水全被排出，不计绳的质量和滑轮与轴的摩擦，2 -F2= （GH- G轮） 3拉力端移动的速度V2F = 3V2,P?= F2V2F 已知 V1 : V2= 4 ： 3,V1F ： V2F= 4 ： 3,因为P= Fv,所以 Pl : P2= F2V1 F ： F1V2F=8 : 9,即（F1X4）： （F2X3） = 8 ： 9,11一京 G F

16、浮+ G轮）. 3（ GH- G轮）=2 . 3,（G F 浮+ G轮）：（G+ G轮）=2 ： 3,3（ G F 浮+ G轮）=2（ G+ G轮），G轮=3F浮一 G,代入得：G FsG F 浮G Fs71 1 = G F浮+王=G F浮+3F浮一G= 2F浮'c, G 600 N75除,2 X 600 N '解得生1500 N, 石块的密度：m 150 kgP = V= 0.06 m3= 2.5 x 103 kg/m 3O5. （1）由p =加得，建材的质量：m= p V = 2.8 x 103 kg/m 3x 1.0 x 10 2 m3= 28 kg ,重力：G= mg=

17、 2.8 kg x 10 N/kg = 280 N。（2） v = h= 15m =025 m/s ,由图可知，总重由两段绳子承担，则拉力上升的速度V, =2v=2X0.25 m/s = 0.5 m/s,拉力的功率：c w Fs L ,P= t = =Fv = 200 NX 0.5 m/s = 100 W。50%=q= 400 N“ 1 W G+G 400 N + GfeGax解得 G额=400 N,由 ymax=-=75% 彳G Gax= 1200 N ,Gnax+ G以动滑轮和货箱及建材整体为研究对象，可知：2F= G物+ G额，11工人能施加的最大拉力Fmax为人体重，则有 G人=Fma

18、x=万（Gax+ G额）=2（1200 N + 400 N） = 800 No6. (1) G=1200 N , pA=3X103 kg/m3,4X 10 2 m3,G1200 N西=3X 103 kg/m 3x 10 N/kg重物在水面下受到的浮力：尸浮=水gV排=p 水gVA= 1X103 kg/m 3x 10 N/kg x 4X 10 2 m3= 400 N。小、上口（G F浮）hG F浮（2）由包思知,ri 1= （GF浮）h+Gh = G F浮+G'GhGG 2 Gh+ G h G+Gt'1. 1 G F浮一C C I c.2. 2 G F浮+ GkjG F 浮G+

19、GxG+G G F浮+5G=14 ： 15,口.( 1200 N-400 N) X ( 1200 N + Gt)14nH = (1200 N-400 N + GO X 1200 N -15'解得：G动=200 No7. （1）由题知：人的重力 G人=mug=70 kg X10 N/kg =700 N , 石板 A的重力： G= mg=100 kg x 10 N/kg = 1000 N,人拉绳子时，人对地面的压力：F= G人一 F拉，设人的受力面积为 S。根据p=S则有G F1P1 Sa-F1, 700 N-F15於-=-=-即丁二一所以，5F2-3F1= 1400 NP2G F2Gk一

20、F2700 N 一F23F11又F2 2解可得:F1 = 200 N , F2= 400 N;不计绳重和摩擦，由图知通过动滑轮绳子段数n=3,当工人用E的力竖直向下拉绳子时,石板A匀速竖直上升，所以动滑轮重力：G动= 3F2G=3X400 N 1000 N =200 N。(2)工人用F1拉绳时，A受到滑轮组拉力为 Fa,1 一F1 = ( Fa+ G动), 3'''则 Fa=3F1G动= 3X200 N-200 N=400N;N = G= Fa= 1000 N - 4000 N = 6000 N。(3)岫=6动 h, Wb=Fs= Fnh,所以有用功 Wr 用=W/总一Wk= Fnh G 动 h,用该滑轮组匀速提升另一石板B时，滑轮组的机械效率为 90%W 用 Fnh G h nF G“=西=Fn= nF '3F-200 N即才X 100联90% 3 F -2000解得：F=i1N, 3人拉绳的力最大等于人的重力，所以人的最小质量为Gk,2000NF 3mu=一 =1c 66.7 kg 。