初中物理力学综合计算题(有答案解析)

初中物理力学综合计算题(有答案解析)

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1、图31建筑材料卷扬机1、图31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v1匀速提起质量为m1的建筑材料时,滑轮组的机械效率为η1,卷扬机拉力的功率为P1;当以速度v2匀速提起质量为m2的建筑材料时,滑轮组的机械效率为η2,卷扬机拉力的功率为P2。若η2-η1=5%,P1:P2=2:3,m1=90kg,动滑轮受到的重力G动=100N。滑轮与轴的摩擦、细绳受到的重力忽略不计,g=10N/kg。求:(1)提起质量为m1的建筑材料时卷扬机对绳的拉力F1;(2)两次工作过程中,建筑材料上升的速度v1与v2之比。乙240W/J4807209600

2、t/s1.02.00.51.5卷扬机ABC玻璃吸盘甲图22天车2.在生产玻璃过程中,常用位于天车上的卷扬机(其内部有电动机提供动力)通过滑轮组和真空吸盘提升玻璃,如图22甲所示。当卷扬机通过滑轮组提升质量为60kg的玻璃并使玻璃以速度v1匀速上升时,卷扬机对滑轮组绳端的拉力为F1,天车对卷扬机的支持力为N1,拉力为F1的功率为P,滑轮组的机械效率为η;当卷扬机通过滑轮组提升质量为80kg的玻璃并使玻璃以速度v2匀速上升时,卷扬机对滑轮组绳端的拉力为F2,天车对卷扬机的支持力为N2。已知拉力F1所做功随时间变化的图像如图22乙所示,卷扬机的质量为120

3、kg,滑轮A、B的质量均为4kg,3v1=5v2,η=75%,吸盘和绳的质量及滑轮与轴的摩擦均可忽略不计,g取10N/kg。求:(1)P的大小;(2)v2的大小;(3)N1与N2的比值。解:(1)由题中W-t图像解得P==480W…………………(2分)(2)根据η=………………………(1分)解得:v1=0.6m/s已知:3v1=5v2解得:v2=0.36m/s……………………………………………………………(1分)(3)设动滑轮C所受重力为G0,卷扬机提升60kg玻璃时,滑轮组的机械效率为η=75%所以有η=,代入数据解得G0=80N………(1分)第一

4、次提升60kg玻璃的过程中,玻璃、动滑轮C受力分析如答图5(1)所示,动滑轮B受力分析如答图5(2)所示,卷扬机受力分析如答图5(3)所示。N1mg(2)(1)G03T1m1gF1′mBg2F1T1′(3)N2mg(5)(4)G03T2m2gF2′mBg2F2T2′(6)答图5第二次提升80kg玻璃的过程中,玻璃、动滑轮C受力分析如答图5(4)所示,动滑轮B受力分析如答图5(5)所示,卷扬机受力分析如答图5(6)所示。由答图5(1)的受力分析可知T1=(m1g+G0)=(600N+80N)=N,因T′1=T1,由答图5(2)可得F1=(T′1+mBg

5、)=(N+40N)=N,因F′1=F1,由答图5(3)可得N1=F′1+mg=N+1200N=N………………(1分)同理,由答图5(4)可得T2=(m2g+G0)=(800N+80N)=N,因T′2=T2,由答图5(5)可得F2=(T′2+mBg)=(N+40N)=N,因F′2=F2,由答图5(6)可得N2=F′2+mg=N+1200N=N所以=……………………………………………………………(1分)(其他解法正确均得分)图25M3.工人利用如图25所示的装置,在河边打捞水中的物体M。打捞过程中物体M在水中匀速上升的速度为0.2m/s,此时工人做功的功

6、率为360W;当物体被打捞出水面后,工人对绳子施加最大的拉力,恰好能使物体继续匀速上升。已知:工人的质量为70kg,物体M的密度为2.5×103kg/m3。不计绳重、轴摩擦及水对物体的阻力,g取10N/kg。求:(1)物体M的重力GM;(2)动滑轮的重力G动;(3)物体离开水面后,滑轮组的机械效率η。(结果请保留两位有效数字)(1)物体M在水中,人对绳的拉力FT====450N………………1分图6甲4FTF浮G总=GM+G动乙4FmaxG总=GM+G动对物体M和动滑轮进行受力分析:物体M在水中匀速上升时,如图6甲所示。物体M全部露出水面匀速上升时,如

7、图6乙所示。GM+G动=F浮+4FT①GM+G动=4Fmax②Fmax=G人=m人g③两个受力分析图或三个方程………………1分由①②③式解得:F浮=4m人g-4FT=4×70kg×10N/kg-4×450N=1000N………………1分F浮=物体M的体积:VM===0.1m3………………1分物体M受到的重力:GM=rMgVM=2.5×103kg/m3×10N/kg×0.1m3=2500N………………1分(2)由②③式得:动滑轮受到的重力G动=4Fmax-GM=4m人g-GM=2800N-2500N=300N………………1分(3)物体M出水后,滑轮组的机

8、械效率:η====89%………………1分说明:解题过程中缺少必要的文字说明的扣1分;计算过程中缺少单位的扣1

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