力学综合计算题

1、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，已知钢护筒连同切割下来的水泥桩等的总重为2.0×106N、浸人水中的体积为40m3，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，则钢缆承受的拉力变化范围为多少?(海水的密度取1.0×103kg/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分)平

2、推杠铃架是一种健身器材，结构如图所示，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。(2)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，然后在杠铃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?(3)某人在一次健身时，20s内向上推举了10次杠铃杆，已知杠铃杆和杠铃片的总质量为80k

3、g，如果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）如图所示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。下表为某起重机的部分参数，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(1)已知起重小车与滑轮总重1000N，均匀横梁AB长15m，当起重小车

4、离A端距离3m吊起4.9×104N的货物时，则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，则起重机消耗了多少电能？4、（8分）下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3×104N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

5、小列车的推力是多少牛？5、（7分）下图是八浮子（编号为1-8）波浪发电机的俯视图。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。已知每个浮子的重力为20N，体积为0.016m3，若它在水中上浮带动发电机发电时，露出水面的体积为0.004m3，则：（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=1

6、00 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。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。若重物与地面的接触面积S=5×10-2 m2，不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求：F甲G（1）在23s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率。（2）在12s内，拉力F做的功W。（3）在01s内，重物对地面的压强p。t/s1302F/N乙1050302040t/s1302/（m/s）丙125250250t/s1302h/m丁125375图247、如图所示，重为1140N

7、的物体，它与水平地面的接触面积为1.5×103 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；（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变化的图象如图所示，第80s时物体全部出水，海水的密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg，求：（1）物体上表

8、面刚好到达水面时，钢缆所做的功；（2）开始打捞时物体上表面受到水的压强；（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，将水平的石质河底上一段棱柱形废桥墩系住，通过动滑轮和吊臂将桥墩匀速竖直提出水面。如图甲所示，钢绳自由端用一电动机提供拉力，桥墩始终以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（不计动滑轮和绳的重量，不计动滑轮和绳的体积以及各部件之间摩擦）。（水=1.0×l03kgm3）求：(1)桥墩所在位置的河底受到河水的压强为多少？(2)由乙图可知当桥墩在水

9、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V0.6m3。若在打捞前起重机对地面的压强p01.9×107Pa，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0.6×107Pa，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0.8×107Pa。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N1与N2之比为1013，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。

10、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、每做一次功用时每做一次功的大小（2） 每100kW耗油的质量 每100 km用时1h，1h所做的机械功 1、(8分) (1)pgh1.0×103×10×2Pa2.0×104Pa(3分)(2)刚开始起吊时：Fmin4.0×105N    (3分)钢护筒和水泥桩等全部出水后：Fmax5.0×105N   &

11、#160;(2分)钢缆承受的拉力变化范围为4.0×105N5.0×105N。2、（8分）（1）杠杆的重力的示意图如下：（2）杠铃杆刚刚翻转时：G片l1G杆l2即：m片gl1m杆gl2故：m杆m片×25kg20kg（3）PW160W或：W0G总hm总gh80kg×10N/kg×40×102m320JW总10×W010×320J3200JP160W3、（1）设悬挂点为C，以B为支点有： FA×AB=G总×BC FA=1000N×（15m-3m）/15m=800N 以A为支点有：FB

12、5;AB=G总×ACFB=1000N×3m/15m =200N FA-FB=800N-200N=600N （2）t升=h/v升 = (9m+3m)/8m/min = 90s W升=P升t升=1.2×104W×90s = 1.08×106J t = S/V平 = 3m/10m/min = 18s W平= P平t = 1.0× 103 W×18s = 1.8×104J W=W升+ W平= 1.08×106J+1.8×104J = 1.098×106J4、（8分）（1）自己（或“车厢”、“座

13、椅”等其它合理答案） （1分）（2）重力势；动 （2分）（3）5、(1)F浮=r水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.016m3-0.004m3)=120N(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=F's×8=100N×0.8m×8=640J波浪发电机输出的电能W电=W总=30%×640J=192J波浪发电机输出功率6、 解：（1）在23s内，重物做匀速运动，3=250

14、 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= F33=100 W =（W有用/W总）×100%=Gh3/（3F3h3） ×100% =8333% （2）在12s内，拉力F2=50 N，重物上升高度h2=125 mW=3F2h2 代入数据解得W=1875 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，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

15、=30 NP=F压/S=30 N/（5×10-2 m2）=600 Pa7、（1）P=F·V=600N 0.2m/s×2=240W（2）（3）G动=nFG=2×600N1140N=60N当Fmax=450N时，F压=N=GG动2Fmax=1140N60N2×450N=300N8、解： 物体露出水面前钢缆对物体的拉力为：物体全部出水后钢缆对物体的拉力为：物体浸没在水中时受到的浮力为：（4）物体的体积：物体的密度为：10.（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

16、如图2、图3所示： G机=F支=p0S  由图1、2、3可得：  G机+G物=F支1+F浮= p1S +F浮      G机+G物= F支2= p2S 由式式得： G物F浮=F支1=p1S由式式得： G物=F支2=p2 S                       又F浮=水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.6m3=6×103N G物=2.4