2022年北京中考物理力学压轴题及答案2.pdf

1 39.如图 24 所示 ,质量为 60kg 的工人在水平地面上,用滑轮组把货物运到高处。 第一次运送货物时,货物质量为130kg,工人用力 F1匀速拉绳 ,地面对工人的支持力为N1,滑轮组的机械效率为1;第二次运送货物时,货物质量为90 kg,工人用力F2匀速拉绳的功率为P2,货箱以 0.1m/s的速度匀速上升 ,地面对人的支持力为N2, N1与 N2之比为 2:3。(不计绳重及滑轮摩擦, g 取 10N/kg) 求:(1)动滑轮重和力F1的大小 ; (2)机械效率1; (3) 功率 P2。解： （1）第一次提升货物时，以人为研究对象11F人GN绳对人的拉力与人对绳的拉力相等，11FF411动GGF 1分第二次提升货物时，以人为研究对象22F人GN绳对人的拉力与人对绳的拉力相等，22FF422动GGF1 分32NN21把数据分别带入以上5 个式子，解得：300动GN 1 分F1=400N 1 分F2=300N （2）第一次运送货物时滑轮组的机械效率：81.25%4J4001300J4hFhGW111总有W1 分（3）第二次货物上升速度为0.1m/s，人匀速拉绳的速度为图 24 N1 G人F1N2 G人F2精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 2 smsmv/4.0/1.0421 分WsmNvFP120/4 .03002221 分39如图 25 所示，某工地用固定在水平地面上的卷扬机（其内部有电动机提供动力）通过滑轮组匀速提升货物，已知卷扬机的总质量为120kg，工作时拉动绳子的功率恒为400W。第一次提升质量为320kg 的货物时，卷扬机对绳子的拉力为F1，对地面的压力为N1；第二次提升质量为240kg的货物时，卷扬机对绳子的拉力为F2，对地面的压力为N2。已知N1与N2之比为 5：7，取 g=10N/kg ，绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计。求：（ 1）卷扬机对绳子的拉力F1的大小；（2）第一次提升货物过程中滑轮组的机械效率；（3）前后两次提升货物过程中货物竖直向上运动的速度之比。解：根据题意可得1122112212121111(51(15571(511(580011(32010/85NGFNGFFGGFGGNNm gm gGm gm gGGNFm gGkgNkg机机动动动机动机动动分）分以上四式联立并代入）5可得：分7）将已知条件代入上式计算得：分1）=51112112211200)800132010/80%132010/8001(24010/800451132010/8005(5NNGkgNkgGGkgNkgNPGGvFFkgN kgNPvFkgNkgNGGF动动动分分）分）图 25 F1N1G1 F2N2G2 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 3 图 24 39. 小林设计了一个由蓄水罐供水的自动饮水槽，如图18 所示，带有浮球的直杆AB能绕 O点转动。 C为质量与厚度不计的橡胶片， AC 之间为质量与粗细不计的直杆，当进水口停止进水时， AC与 AB垂直， 杆 AB成水平静止状态， 浮球 B恰没于水中。浮球 B的体积为 110-4m3，此时橡胶片恰好堵住进水口，橡胶片C 距槽中水面的距离为m1 .0。进水管的横截面积为4cm2，B点为浮球的球心，OB=6AO 。不计杆及浮球的自重（g 取 10N/kg ） 。求： （1）平衡时细杆对橡胶片C的压力大小；（2）蓄水罐中水位跟橡胶片处水位差应恒为多少米？解： （1）以杠杆为研究对象，受力分析如图5 所示。杠杆处于水平平衡状态，所以有：FA LAF浮LBFA LA水gVB6LA(1 分)FA 1. 0103 kg/m310N/kg 10-4m366N 因为橡胶片C受到的压力FC与 FA为相互作用力，大小相等。所以FC =6N （2）以橡胶片C 为研究对象，受力分析如图6 所示。其中，水槽中水对橡胶片C 的压力为 F1；蓄水罐中水对物体C 的压力为 F2 橡胶片 C 处于静止状态，所以有：F2FAF1 （ 1 分）F1p1Sc水gh1Sc 1. 0103kg/m310N/kg0. 1m410-4m20.4 N （ 1 分）F2p2Sc水gh2Sc1. 0103 kg/m310N/kg h水4 10-4 m2因为 F A与 F A大小相等，所以有：1. 0103 kg/m310N/kg h水410-4 m26N+ 0.4 N（ 1 分）解得 h水1. 6m（ 1 分）（其他答案正确均可得分）37图 24是某水上打捞船起吊装置结构示意简图。某次打捞作业中，该船将沉没于水下深处的一只密封货箱以0. 1m/s的速度匀速打捞出水面，已知该货箱体积为50 m3，质量是200t。( g取10N/kg，忽略钢缆绳重及其与滑轮间的摩擦, 不考虑风浪、水流等因素的影响。) (1) 货箱完全浸没在水中时受到的浮力是多少? (2) 货箱完全出水后，又被匀速吊起1 m，已知此时钢缆绳拉力F为6. 25 105 N，起吊装置的滑轮组机械效率是多少? (3) 货箱未露出水面时, 钢缆绳拉力的功率为多少? 解： （1）F浮=液V排g = 1.0103 kg/m350m310N/kg = 5105N 图精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 4 （2）露出水面后: %801025.64/101020053NkgNkgnFgmnFGWW拉物拉物总有（3）露出水面后 : 由 F=4动物GG, 可得 : G动=4FG物=46. 25 105 N2106 N=5105 N露出水面前 : NNNNFGGF55510541051051024浮动物v钢缆=n v物=40.1 m/s = 0.4 m/s P=Fv钢缆= 5105N0.4 m/s = 2105W34小文的体重为600 N，当他使用如图24 所示的滑轮组匀速提升水中的体积为0.01m3的重物A时（重物始终未出水面），他对地面的压强为8.75 103 Pa。已知小文与地面的接触面积为4002cm。当他用此滑轮组在空气中匀速提升重物B时，滑轮组的机械效率是80% 。已知重物A重物B所受重力之比GAGB=512，若不计绳重和摩擦，g=10N/kg。求： （1）提升重物A时小文对地面的压力。（2）物体A的密度。（3）在水中提升重物A时滑轮组的机械效率。（4）重物A完全出水面后，以0.2m/s 的速度匀速上升，小文拉绳的功率P。图 24解：(1) F支=F压=P人S人=8.75 103 Pa 400 10-4 m2=350N (2) F拉=G人F支=600N-350N=250N F浮=水gVA =1 103 kg/m3 10N/ kg 0.0 1 m3=100NGA+G动=2F拉+F浮=2 250N+100N=600NGA+G动=600N B 在空气中 :B=hGGhGBB)(动=80%GA：GB=5：12 由式可得精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 5 GA=375N G动=225 N A=3A01.0/10375GmkgNNgVA=3.75 103 kg/m3(3) A 在水中A=hFhFGA2)(拉浮=NNN2502100375=55% （4）P=F拉 v拉=2动GGA 2 v物= 2225375NN 2 0.2m/s = 120W 39图 22 是液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图。起重机总重G8 104N，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，打捞体积 V0.5m3、重为 G物的重物 。若在打捞前起重机对地面的压强p12 107Pa，当物体在水中匀速上升时起重机对地面的压强为p2，重物 完全出水后匀速上升时起重机对地面的压强p32.5 107Pa。假设起重时 E 沿竖直方向， 重物 出水前、后E 对吊臂的支撑力分别为 N1和 N2，重物出水前滑轮组的机械效率为80%，重物出水后卷扬机牵引力的功率为11875W，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）重物 在水中匀速上升时起重机对地面的压强p2；（2）支撑力 N1和 N2之比；（3）重物出水后匀速上升的速度。解： （1）（2）重物浸没在水中上升时，滑轮组的机械效率：A B D C E O F 图440044210N0.510N80210N0.510NWGFhGFWGFGGFGhG浮浮有物物总浮动物浮动物动（）（ 1 分）（ 1分）（ 1 分）432717324433334472328 10 N4 10m210 Pa2.5 10 Pa4 10m8 10 N210 N10 kg/m10N/kg0.5m5000N8 10 N2 10 N5000N2.37510 Pa410mGSpGp SGFgVGGFpS物浮水排浮物精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 6 G动=3750N 设钢丝绳上的力在出水前后分别为F1、F2，柱塞对吊臂 支撑 力的力臂为L1，钢丝绳对吊臂 拉力的力臂为L2。根据杠杆平衡条件可知：N1L1=3F1L2 ；N2L1=3F2L2 21NN=21FFF1=31（G物F浮+ G动）F2=31（G物+ G动）21NN=动物动浮物GGGFG=20000N5000N3750N20000N3750N=1915（3）出水后钢丝绳上的力：F2= (G物+G动)/3 重物上升的速度v物，钢丝绳的速度v绳v绳=3v物P=F2 v绳v绳=211875W1(20000N3750N)3PF=1.5m/ s 37如图25 所示，是一个上肢力量健身器示意图。配重A 受到的重力为350N，其底面积为5 10-2m2。 B、C 都是定滑轮， D 是动滑轮； 杠杆 EH 可绕 O 点在竖直平面内转动，OE=3OH。小明受到的重力为500N，当他通过细绳在H 点分别施加竖直向下的拉力T1、T2时，杠杆两次都在水平位置平衡，小明对地面的压力分别为F1、F2，配重 A受到的拉力分别为FA1、FA2，配重 A 对地面的压强分别为p1、p2，且两次 A 对地面的压强相差2 103Pa。已知 F1F243，p1p232 。杠杆 EH 和细绳的质量及滑轮组装置的摩擦力均忽略不计。求：(1) 拉力 FA2与 FA1之差；(2) 小明对地面的压力F1；（3）当小明通过细绳在H 点施加竖直向下的拉力T 3时，配重 A 匀速上升 2cm, 此时滑轮组的机械效率。（请画出相关受力分析图）答案： (1) FA2- FA1=100N ；(2) F1 =400N；（3） =87.5% 。38如图 23 所示，质量为70kg 的工人站在岸边通过一滑轮组打捞一块沉没在水池底部的石材，该滑轮组中动滑轮质量为5kg。当工人用 120N 的力拉滑轮组的绳端时，石材仍沉在水底不动。工人继续增大拉力将石材拉起，在整个提升过程中，石材始终以0.2m/s 的速度匀速上升。在石材还没有露出水面之前滑轮组的机械效率为1，当石材完全露出水面之后滑轮组的机械效率为2。在石材脱离水池底部至完全露出水面的过程中，地面对人的支持力的最大值与最小值111.5m/s0.5m/s33vv绳物（ 1 分）（ 1 分）（ 1 分）图 23 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 7 之比为 29：21。绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计，石材的密度石=2.5103kg/m3，取 g=10N/kg，求：（1）与打捞前相比，当人用120N 的力拉绳端时，水池底部对石材的支持力变化了多少；（2）1与 2的比值；（3）当石材完全露出水面以后，人拉绳子的功率。解： （1）池底部对石材的支持力的变化等于滑轮组下端绳子拉石材的拉力变化： F=T=3F-G动=3120N-50N=310 。（ 2）石材浸没在水中时，人拉绳端的力31浮动石拉FGGF，其中石材所受浮力F浮=水g排=G石水/石。石材在空气中时，人拉绳端的力32动石拉GGF。设石材浸没在水中被拉起时地面对人的最大支持力为N1，石材在空气中时地面对人的最小支持力为N2，所以对于石材浸没在水中和在空气中分别有G人=N1+F拉1，G人=N2+F拉2，因为 F拉1与 F拉1大小相等， F拉2与 F拉2大小相等，又因 N1： N2=29：21，代入数据解得G石1000，F浮400。石材浸没在水中时滑轮组的机械效率1=浮动石浮石FGGFG，石材完全露出水面之后滑轮组的机械效率2=动石石GGG，所以21浮动石浮石FGGFG石动石GGG=N400N50N1000N400N1000N1000N50N1000=6563。（3）人拉绳的功率P=F拉2 nv=（G物+ G动）v物=（1000N+50） 0.2m/s=210W 。说明： 其他解法正确的同样得分。41在图 23 所示装置中， 甲物重 G甲10N，乙物重 G乙是动滑轮重G轮的 8 倍。物体乙跟地面的接触面积为1.5102m2。轻杆 AB 可以绕 O 点转动，且OAOB21。不计轴摩擦，装置如图所示处于平衡状态时，乙对水平地面的压强P2103Pa。求：此时动滑轮对物体乙的拉力F拉；若在物体甲下面再加挂物体丙，恰使物体乙对地面的压强为零。求：丙的物重 G丙。1 1 1 2 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 8 41杠杆平衡：G甲OAFBOBFBOBOAG甲1210N20N 1 分对动滑轮进行受力分析如图甲3FBF拉G轮1分G轮3FBF拉对物体乙进行受力分析如图乙G乙F拉F支1 分乙轮GG支拉拉FFFFB38124FB8F拉F拉F支F拉91(24FBF支)91(24FBpS) 91 (2420N2103Pa1.5102m2) 50N1 分G轮3FBF拉320N50N10N G乙8G轮810N80N 物体乙对地面的压强为零时，即地面对物体乙的支持力F支为零此时物体乙受力F拉G乙80N1 分动滑轮受力3FB F拉G轮FB31(F拉G轮)31(80N 10N)30N 杠杆平衡： FAOAFBOB对杠杆 A 端进行受力分析如图丙FAG甲G丙G丙OAOB FBG甲2130N10N5N1 分画出受力分析图1 分精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 9 解题过程中缺少必要的文字说明的；或计算过程中缺少单位的扣1 分。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - - -