2022年2021初中物理力学综合题 .pdf

力学综合题21 个一、浮力及相关力学综合1. 某单位设计的一种供牲畜饮水的装置如图所示.圆柱形水箱内装有600 kg 的水，水位高度维持h 60 cm 不变， 水箱底面积为1 m2，水箱底部出水口的横截面积为20 cm2.底盖 A、细杆 B 和浮球 C 的总质量为1 kg，浮球 C 的体积为 2 dm3.底盖 A 平时顶住水箱底部出水口，一旦饮水槽的水位下降，底盖A 就会下落，水立即通过出水口流入饮水槽.实现自动补水 . (1)水箱中的水对底盖A 产生的压强是多少？(2)浮球 C 受到的最大浮力是多少？(g 取 10 N/kg) (3)试通过计算说明，给出的数据能否达到设计要求？如果不能，请通过计算提供改进的方法和符合设计要求的数据. 第 1 题图【答案】解：(1)水对底盖 A 的压强p水gh1.0 103 kg/m310 N/kg 0.6 m6 103 Pa (2)浮球浸没在水中时，根据F浮水gV排得：浮球 C 所受浮力最大， 最大浮力为F浮水gV排1.0103 kg/m3 10 N/kg 2103 m320 N (3)以底盖、竖杆、浮球为整体，它的受力情况是：竖直向上的浮力、竖直向下的重力和压力，而底盖A、细杆 B 和浮球 C 的总重Gmg1 kg10 N/kg 10 N 水对底盖A 的压力F1 pS6 103 Pa20104 m212 N 则 F1F浮G，所以装置不能达到设计要求. 若要符合设计要求，则水对底盖A 的压力为F1 F浮G20 N10 N10 N 因为 F1 pS gh S，所以水箱中的水位高度为hF1水gS10 N1.0103 kg/m3 10 N/kg20104 m20.5 m50 cm 水箱内水位的高度应维持50 cm 不变 . 2. 将一重为1.5 N、底面积为20 cm2的溢水杯放在水平桌面上，向杯内装入重2.5 N 的水，水面恰好到达溢水口，将一物块轻轻放入杯内，静止时如图所示， 在此过程中溢出40 cm3的水 .求： (g 取 10 N/kg) (1)物块未放入之前溢水杯对桌面的压强是多大？名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 15 页 - - - - - - - - - 第 2 题图(2)物块受到的浮力及物块的重力各是多少？(3)当用一细铁丝将物块完全压入水中时，又排出 10 cm3的水， 物块的体积是多大？物块的密度是多少？【答案】解：(1)未放入物块前溢水杯对桌面的压力FG杯G水1.5 N2.5 N4 N 受力面积S20 cm22103 m2，溢水杯对桌面的压强pFS4 N2103 m22 103 Pa (2)物块受到的浮力F浮G排 m水g水V排g1.0 103 kg/m34105 m310 N/kg 0.4 N 由于物块静止时处于漂浮状态，所以物块的重力GF浮0.4 N (3)物块的体积V物V排 V排40 cm310 cm350 cm35105 m3物块的质量m物Gg0.4 N10 N/kg0.04 kg 物块的密度物m物V物0.04 kg5105 m30.8103 kg/m33. 如图甲所示为服役于中国海军的导弹护卫舰.该舰满载时排水量是4 053 t， 吃水深度5 m，最大航速50 km/h.如图乙所示是护卫舰从启动到正常行驶的vt 图像，该舰输出功率恒为 25 600 kW.(g 取 10 N/kg ，海水1.02 g/cm3) (1)在 00.2 h 内，护卫舰的动力阻力 (选填“大于”“等于”或“小于”). (2)护卫舰满载时船底受到的压强和压力各是多少？(3)护卫舰匀速向前航行时，水对护卫舰的阻力是多少？(计算结果保留两位小数) 第 3 题图【答案】 (1)大于【解析】 由图像乙可知在00.2 h 内护卫舰的速度不断增大，是加速运动的，所以它的动力大于阻力. 解： (2)护卫舰满载时底部受到的压强是：p海水gh 1.02103 kg/m310 N/kg 5 m5.1104 Pa 护卫舰满载时受到的浮力是：F浮G排m排g 4 053103 kg10 N/kg 4.053107 N 护卫舰满载时船底受到的压力是：名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 15 页 - - - - - - - - - F压F浮4.053 107 N (3)由 PWtFstFv 可得，护卫舰的动力是：FPv2.56107 W5013.6 m/s1.84106 N 4. 如图所示，是小婷为防止家中停水而设计的贮水箱.当水箱中水深达到1.2 m 时，浮子 A 恰好堵住进水管，使其停止向箱内放水，此时浮子A 有15体积露出水面(浮子 A 只能沿图示位置的竖直方向移动).进水管口水的压强为1.2 105 Pa，管口横截面积为2.5 cm2，贮水箱底面积为0.8 m2，浮子 A 重 10 N.( g 取 10 N/kg) 求：第 4 题图(1)注水过程中，随着水位上升，水对水箱底部的压强. (2)此时浮子A 受到的浮力为多大？(3)浮子 A 的密度是多少？【答案】 (1)增大【解析】 (2)随着水位上升，水对水箱底部的压强逐渐增大. 解： 浮子 A 堵住进水口时，根据公式pFS可得，进水管口水对浮子A 的压力Fp水S进水口1.2105 Pa2.5104 m230 N 浮子 A 处于静止状态，所以浮子A 受到的浮力F浮 FG30 N10 N40 N (3)根据阿基米德原理可知F浮水gV排，则浮子 A 排开水的体积V排F浮水g40 N1103 kg/m310 N/kg4103 m3浮子 A 有15体积露出水面，浮子A 的体积VV排1154103 m3455103 m3浮子 A 的质量 mGg10 N10 N/kg1 kg 浮子 A 的密度mV1 kg5103 m30.2103 kg/m35. 2017 年 4 月 11 日上午，“雪龙号”极地考察船按计划完成中国第33 次南极考察保障工作，顺利停靠位于上海的极地考察国内基地码头，为其第 20 次征战南极画上了圆满的句号.如图所示，“雪龙号”总长167.0 m，满载吃水深度为9.0 m，满载排水量21 000 t.求：(1)“雪龙号”满载时船底受到海水的压强是多少？(海水密度为1.03103 kg/m3) 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 15 页 - - - - - - - - - 第 5 题图(2)满载的“雪龙号”受到的浮力是多少？(3)已知“雪龙号”在1 m 厚冰层海域破冰航速为1 m/s，前行时所受的阻力为1.5107N，则“雪龙号”在1 m 厚冰层海域破冰前行10 min，克服阻力所做的功是多少？【答案】 解：(1)船底受到的压强pgh 1.03103 kg/m310 N/kg 9 m9.27104 Pa (2)满载排水量m排 21 000 t2.1107 kg 满载时“雪龙号”所受到的浮力为F浮G排m排g2.1107 kg10 N/kg 2.1108 N (3)船前行的路程svt1 m/s 1060 s600 m 克服阻力所做的功Wfs1.5107 N600 m9 109 J 6. 如图所示为某公共卫生间的冲水装置原理图.浮子 A 是边长为20 cm 的正方体， 盖片 B的质量为1 kg，表面积为100 cm2，厚度不计，连接A、B 的杆长为20 cm，体积和质量都不计.当供水管流进水箱的水刚好浸没浮子A 时， 盖片 B被拉开，水通过排水管实现自动冲洗(水的密度为1 103 kg/m3，g 取 10 N/kg) ，求：第 6 题图(1)当水箱的水变深时，水箱底部受到的水压强(选填“增大”“减小”或“不变” ). (2)当水箱的水只有20 cm 深时， 水箱底部受到水的压强为多少？当水箱的水刚好浸没浮子 A，盖片 B 将被拉开时，水对盖片B 的压力是多少？(3)浮子 A 的密度是多少？【答案】 (1)增大解： (2)水箱底部受到水的压强：p水gh1.0 103 kg/m310 N/kg 0.2 m2 103 Pa 水刚好浸没浮子A 时，水对盖片B 的压强为pB，压力为FB，pB水gh1103 kg/m310 N/kg (0.2 m0.2 m)4103 Pa FB pBSB4 103 Pa100 104 m240 N (3)设浮子 A 的密度为A，水刚浸没浮子A 时它受到的浮力FA浮水V排g 水V排g 1.0103 kg/m3(0.2 m)310 N/kg 80 N 因为 FA浮mAgmBgFB即： 80 NmAg1 kg10 N/kg 40 N 所以 A 的质量： mA3 kg AmAVA3 kg（0.2 m）3375 kg/m3名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 15 页 - - - - - - - - - 7. 图甲为同学们自制的潜水艇模型.把模型放入一个水槽里，逐渐往水槽注入水，待模型漂在水面上过一段时间后，注水的同时又将注射器内的活塞向外拉.图乙为注水过程中模型所受到的浮力与水深度之间的关系图像，请回答下列问题.(g 取 10 N/kg) 第 7 题图(1)该“潜水艇”模型从漂浮到完全浸入水中的过程，受到的浮力变化情况是. (2)距离水面5 cm 时，该处水的压强是多少？(3)该“潜水艇”模型的质量为多少？该“潜水艇”模型悬浮在水中时，整体的密度是多少？【答案】 (1)逐渐变大【解析】 从漂浮到完全浸入水中的过程，“潜水艇”排开水的体积在不断增大，根据阿基米德原理可知， “潜水艇”受到浮力逐渐变大. 解： (2)水面下 5 cm 深处的压强为p水gh1.0 103 kg/m310 N/kg 0.05 m500 Pa (3)“潜水艇”未注水时它的浮力等于重力，由图像可知此时浮力为0.3 N，则它的质量为mGg0.3 N10 N/kg0.03 kg “潜水艇”悬浮在水中时，受到的浮力从图像中可以看出：F浮0.6 N 由公式 F浮gV排可知“潜水艇”的体积为VV排F浮水g0.6 N1.0103 kg/m310 N/kg 6105 m3此时“潜水艇”的质量m1GgF浮g0.6 N10 N/kg0.06 kg 则“潜水艇”的密度为m1V0.06 kg6105 m3 1103 kg/m3二、以简单 (匀速 )运动为背景8. 电动车以其环保、快捷、轻便的优势， 成为家庭常用的交通工具.如图所示的这辆电动车自身重力为600 N，在水平公路上匀速直线行驶了4.8 km 用了 10 min，行驶时受到的阻力是 40 N.求：第 8 题图名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 15 页 - - - - - - - - - (1)电动车轮子的轮胎上刻有许多花纹是为了. (2)该车在这段时间内行驶的速度是多少？牵引力做的功是多少？(3)若该车每个车轮与地面的接触面积为0.01 m2，车胎能承受的最大压强为2105 Pa，该车的最大载重量是多少？【答案】 (1)增大摩擦解： (2)s4.8 km4 800 m，t10 min 600 s 电动车行驶的速度vst4 800 m600 s8 m/s 因为该车在水平地面上做匀速直线运动，所以牵引力和阻力是一对平衡力，即Ff40 N 则牵引力做的功是WFs40 N4 800 m1.92105 J (3)由 pFS得：FpS2105 Pa20.01 m24 000 N 在水平面上，GF4 000 N 则该电动车的最大载重量G载4 000 N600 N3 400 N 9. 如图所示， 自行车的质量为10 kg，小明体重600 N，小明沿水平路面从家中骑自行车匀速行驶到达学校取货后沿原路返回，该过程中路程与时间的关系图像如图所示.自行车受到的阻力为小明与自行车总重力的0.02 倍， g 取 10 N/kg ，求：(1)自行车的链条上涂润滑油是通过减小摩擦的；(2)小明从家到学校前20 s内通过的路程；小明从家到学校期间所做的功；(3)小明以 60 W 的功率返回， 求返回时自行车对地面的压强.(每个轮胎与地面的接触面积为 40 cm2) 第 9 题图【答案】 (1)使接触面分离解： (2)由图像知，小明从家到学校用时t16 min360 s，通过的路程为s11 800 m 他的速度为：v1s1t11 800 m360 s5 m/s 前 20 s 内通过的路程为sv1t5 m/s20 s100 m 自行车的重力：G车m车g10 kg10 N/kg 100 N 人和自行车的总重力：GG车G人100 N600 N700 N 自行车受到的阻力：名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 15 页 - - - - - - - - - f10.02G0.02700 N14 N 小明从家到学校做的功：WFsf1s114 N1 800 m2.52104 J (3)小明返回时通过的路程s23 600 m1 800 m1 800 m 小明返回时用的时间t216 min 6 min10 min600 s 小明返回时的速度：v2s2t21 800 m600 s 3 m/s 小明返回时的牵引力为FPv260 W3 m/s20 N 因为在水平路面上匀速直线行驶，所以返回时的阻力为f2F 20 N ，人、自行车和货物的总重： Gf20.0220 N0.02 1 000 N 自行车对地面的压力：F压 G 1 000 N 自行车对地面的压强：pF压S1 000 N240 104 m1.25105 Pa 10. 某电动观光旅游车的技术参数如表：空车质量1 100 kg 车身长度4.0 m 满载人员10 人满载时轮胎与地接触面积0.1 m2最大车速36 kg/h 平均连续行驶里程75 km 根据以上参数，解答下列问题：(1)若观光车在前进的过程中受到的阻力是1 000 N.汽车以最大速度匀速行驶100 s，牵引力所做的功是多少焦；(2)当汽车以最大速度行驶时，汽车发动机的动率至少是多少瓦；(3)从环何的角度分析用电动车取代燃油汽车有什么优点.(说出一条即可 ) 【答案】解： (1)因为汽车匀速行驶，则受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以牵引力的大小： Ff1 000 N 汽车行驶的最大速度：v 36 km/h10 m/s 由 vst可得，汽车行驶的距离：svt10 m/s100 s1 000 m 牵引力所做的功：WFs1 000 N 1 000 m1106 J (2)汽车发动机的功率：PWtFst 1 000 N10 m/s 1104 W (3)从环保的角度，电动车相比汽车有无尾气、噪音小等优点. 11. 2017 年 5 月 5 日，拥有我国自主知识产权的C919 大型客机在上海浦东机场成功首飞.C919 的最大起飞质量为7.25104 kg，最大速度约为0.98103 km/h ，客机以最大起飞质量静止在水平地面上时，机轮与地面的总接触面积为1.5 m2.(g 取 10 N/kg) 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 15 页 - - - - - - - - - (1)客机飞行时， 飞行员以客机为参照物，天空中静止的云朵是(选填“运动”或“静止” )的. 第 11 题图(2)客机在水平地面上静止时，对地面的压强是多少？(计算结果保留一位小数) (3)若客机在空中以900 km/h 的速度水平直线飞行时，受到的阻力为客机重力的0.1 倍，那么客机在5 min 通过的路程是多少？客机发动机在这段时间内的功率是多少？(计算结果保留一位小数 ) 【答案】 (1)运动解： (2)客机静止在水平地面上时，对地面的压力：FGmg7.25104kg10 N/kg7.25105 N 客机对地面的压强：pFS7.25105 N1.5 m24.8105 Pa (3)客机飞行的速度v900 km/h250 m/s，飞行时间t5 min300 s 由 vst可得，飞行的路程：svt250 m/s300 s7.5104 m 因客机水平匀速直线飞行，牵引力和阻力是一对平衡力，所以发动机的牵引力：F f0.1G0.17.25105 N 7.25104 N 客机发动机在这段时间内所做的功为：WFs7.25104 N7.5104 m 5.4 109 J 客机发动机在这段时间内的功率：PWt5.4109 J300 s1.8107 W 12. 2017 年 3 月 2 日，全地形消防机器人(如图所示 )在西安亮相并参与灭火.它适用于消防人员无法靠近的危险场所，有效地避免了人员伤亡，已知消防机器人的质量为300 kg，车轮与水平地面的总接触面积为0.24 m2.(g 取 10 N/kg) (1)消防机器人静止时，它对地面的压力和地面对它的支持力是一对(选填“平衡力”或“相互作用力”). 第 12 题图(2)消防机器人静止时对水平地面的压强为多少？(3)当消防机器人以5 m/s 的速度向着火点匀速前进时，所受阻力为总重的0.03 倍，则机器人前进时的功率是多少？名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页，共 15 页 - - - - - - - - - 【答案】 (1)相互作用力【解析】 消防机器人静止时，它对地面的压力和地面对它的支持力大小相等、方向相反，分别作用在两个物体上，是一对相互作用力. 解：(2)消防机器人的质量为300 kg，则静止时重上时对水平地面的压力F Gmg300 kg10 N/kg 3103 N 车轮与水平地面的总接触面积为0.24 m2，则消防机器人静止时对水平地面的压强为：pFS3 103 N0.24 m21.25 104 Pa (3)消防机器人以5 m/s 的速度向着火点前进时，所受的阻力为总重的0.03 倍，则消防机器人受到的阻力为：f0.03 G0.033103 N90 N 消防机器人匀速前进时，牵引力大小等于阻力大小，即F f 90 N，则机器人前进时的功率为： PWtFstFv90 N5 m/s 450 W 13. 人们可乘坐索道吊车从滇池而上观赏山水美景(如图所示 ).某景区的索道，全长约2 000 m，上、下高度差约300 m，单程运行时间约为25 min，单个客箱载满人后的总质量是600 kg，以单个客箱载满人为例，求：第 13 题图(1)游客乘坐索道吊车匀速上山的过程中，吊车的动能， 重力势能.(均选填“增大”“减小”或“不变”) (2)客箱运行的平均速度多大？(3)若吊车从索道最高处运行到最低处，重力做功的功率为多大？【答案】 (1)不变增大解： (2)客箱运行的平均速度vst2 000 m25 min80 m/min (3)重力做功Wmgh600 kg10 N/kg 300 m1.8 106 J 功率 PWt1.8106 J2560 s1.2103 W 14. 房地产公司为响应国家号召满足市场需求，在楼房出售期间，他们购置了咱们山东研发生产的14 座太阳能电动观光看房车，第 14 题图如图 .该观光看房车相关参数如下表.工作人员除了耐心介绍房子以外，还陪同老人们乘观光车浏览小区绿化美景及沿途的风光，老人们按需购房心情大好. (g 取 10 N/kg) 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页，共 15 页 - - - - - - - - - Model 型号GS5/PV514 载人数14 载重 (kg) 1 000 最高时速 (km) 45 制动距离 (m) 2.5 最小转弯半径 (mm) 6.5 最大爬坡度26% 外形尺寸 (mm) 4 8001 5502 030 太阳能电板 (mm) 2 760 800 轮距 (mm) 1 320/1 330 轴距 (mm) 3 250 电机功率 (kW) 5 续航里程 (km) 120150 重量 (kg) 1 300 (1)表中信息有一处错误，请你指出. (2)若车轮与地面的接触总面积为0.1 m2， 车上乘坐了10 个老年人，总质量约为600 kg，则观光车静止时对水平地面的压强大约是多大？(3)观光车以最高时速沿水平路面匀速直线行驶了5 min，做功 1.2106 J，求观光车克服的阻力是多少？(4)从环保角度分析，太阳能电动观光车与普通汽车相比，具有哪些优点？(写出一条即可) 【答案】 解： (1)“重量 1 300 kg”信息错误，应改为质量1 300 kg (2)观光车静止在水平地面上，它对地面压力的大小等于重力的大小FG总(m车m人)g(1 300 kg 600 kg) 10 N/kg 19 000 N 观光车对水平地面的压强：pFS19 000 N0.1 m21.9105 Pa (3)观光车 5 min 行驶的路程：svt453.6m/s 560 s3 750 m 观光车克服阻力做的功：WFsfs，所以阻力为fWs1.2106 J3 750 m320 N (4)节能 (噪声小、环保、无尾气等均可) 其它解法只要合理，同样得分. 三、以简单机械为背景15. 如图甲所示是利用电动机和滑轮组(图中未画出 )将实心圆柱体A 从水库底匀速竖直起吊的装置示意图.钢缆绳对 A 的拉力 F1随时间 t 变化的图像如图乙所示，不计钢缆绳重、 钢缆绳与滑轮间的摩擦及水的阻力，g 取 10 N/kg. 求：(1)长方体 A 未露出水面时受到的浮力. (2)长方体 A 的体积 . (3)长方体 A 完全离开水面后，电动机对绳的拉力F 为 8103 N，滑轮组的机械效率为75%，则动滑轮的重力为多少？名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页，共 15 页 - - - - - - - - - 第 15 题图【答案】解：(1)由题图乙可知：长方体A 所受重力GA2.4 104N，未露出水面时F11.4104 N 未露出水面时长方体A 所受浮力F浮GAF12.4104 N 1.4104 N1.0 104 N (2)由阿基米德原理可知，长方体A 的体积为VAF浮水g1.0104 N1.0103 kg/m310 N/kg1 m3(3)长方体 A 离开水面后GAnF100%2.4104 Nn 8103 N100%75% 故承担动滑轮的绳子段数为n4 动滑轮重为G动4F GA48 103N2.4 104N8103 N 16. 如图所示为某健身场所拉力器的示意图.配重块边长为1 dm，重 20 kg ，用 250 N 的拉力向下拉动拉杆，使配重块在2 s 内匀速升高40 cm.不计拉杆和绳的重力，g 取 10 N/kg. 求：第 16 题图(1)配重上升的过程中将能转化为能. (2)所拉配重块静止时对平台的压强是多少？拉力做功的功率是多少？(3)此过程中拉力器所做的额外功与总功之比是多少？【答案】 (1)动重力势解： (2)配重块重力：Gmg20 kg 10 N/kg200 N 配重块与平台的接触面积为：Sa2(0.1 m)20.01 m2配重块静止时对平台的压强：pF压SGS200 N0.01 m22104 Pa 因为滑轮为定滑轮，所以拉杆移动的距离等于配重块上升的距离，拉力做的功为总功：W总Fs250 N0.4 m100 J 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 11 页，共 15 页 - - - - - - - - - 拉力做功的功率：PW总t100 J2 s50 W (3)有用功为配重块上升所做的功：W有Gs200 N0.4 m80 J 拉力器所做的额外功：W额W总W有100 J80 J20 J 额外功与总功之比：W额W总20 J100 J1517. 如图所示， 起重机将地面上的一箱设备沿竖直方向匀速吊到施工台上，设备重 4 000 N，施工台距离地面的高度为3 m(g 取 10 N/kg). (1)起重机臂是一个杠杆 . (2)起重机的质量为8 t，工作时，用支架将汽车的轮胎支离开地面.如果地面能承受的最大压强是7 104 Pa，则支架与地面接触的总面积是多少？第 17 题图(3)若动滑轮上每段钢绳的拉力是2 500 N，起重机做的额外功和机械效率是多少？【答案】 (1)费力解： (2)起重机的重力G1m1g8103 kg10 N/kg 8104 N 设备重： G24 000 N 起重机对地面的压力：FG1G28104 N4 000 N8.4104 N 根据压强公式pFS可得，支架与地面的接触面积SFp8.4104 N7104 Pa1.2 m2(3)绳子自由端移动的距离：s2h23 m6 m 有用功： W有Gh4 000 N3 m1.2104 J 总功： W总Fs2 500 N6 m1.5104 J 额外功： W额W总W有1.5104 J1.2104 J3 000 J 起重机的机械效率：W有W总100%1.2104 J1.5104 J100%80% 18. 某建筑工地用升降机提升大理石的示意图如图11 所示。升降机货箱的重力是400 N，g 取 10 N/kg. 不计滑轮和钢丝绳的重力，不计摩擦.试求：(1)已知大理石的密度是2.8103 kg/m3，每块大理石的体积是1.0 102 m3，则每块大理名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 12 页，共 15 页 - - - - - - - - - 石的重力是多少？(2)如果每根钢丝绳上能承受的最大拉力是2 000 N，第 18 题图则该升降机一次最多能匀速提升多少块大理石？(3)某次提升中，升降机在1 min 内将货物匀速提升了15 m，钢丝绳的拉力是2 000 N.则钢丝绳拉力的功率是多少？【答案】解：(1)根据mV知每块大理石的质量为mV 2.8103 kg/m31.0 102 m328 kg 每块大理石的重力Gmg28 kg 10 N/kg280 N (2)升降机一次能够提起的总重为G总3F最大32 000 N6 000 N 升降机一次能提起的大理石的总重为G石G总G箱6 000 N400 N5 600 N 升降机一次能提起的大理石的块数为nG石G5 600 N280 N20 (3)钢丝绳端移动的距离：s3h315 m45 m 把货物提升15 m 拉力做的功：WFs2 000 N 45 m9104 J 钢丝绳拉力的功率为PWt9 104 J60 s1 500 W 19. 如图所示的装置中，A 物体重 100 N，B 物体重 10 N，在 B 物体的作用下， A 物体在水平面上做匀速直线运动，不计滑轮重、绳重及摩擦.求：(1)将 A物体换成重为80 N 的 C 物体， C 将做(选填“加速”“减速”或“匀速”)运动 . 第 19 题图(2)A 物体受到的摩擦力是多少？(3)如果在 A 物体上加一个水平向左的拉力，使B 物体以 0.5 m/s 的速度匀速上升4 s，拉力做的功是多少？名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 13 页，共 15 页 - - - - - - - - - 【答案】 (1)加速【解析】 物体的重力减小，压力减小，摩擦力减小，做加速运动. 解： (2)A 物体在水平面上做匀速直线运动，因此A 物体受力平衡，即fF1面与 A 连接的滑轮是动滑轮，与B 连接的定滑轮，则 F12GB210 N20 N (3)B 物体以 0.5 m/s 的速度匀速上升4 s，物体移动的距离svt0.5 m/s4 s2 m 对 A 物体受力分析如下，由图可知F2 fF12F1220 N40 N A 物体移动的距离sA12s12 2 m1 m 拉力做的功WF2sA 40 N1 m40 J 20. 小伟家新房装修时，在地面与窗台间放置一斜木板，将瓷砖沿木板从地面匀速拉上窗台，用时 10 s.如图所示， 已知窗台高3 m，木板长 5 m，瓷砖重 50 kg，沿斜面所用拉力400 N.试求：第 20 题图(1)拉力的功率；(2)该斜面的机械效率；(3)斜面受到的摩擦力. 【答案】 (1)省力【解析】 使用斜面可以省力但费距离，斜面越长越省力，所以相当于一个省力机械. 解： (2)拉力做的总功为：W总Fs 400 N 5 m2 000 J 拉力做功的功率为：PW总t2 000 J10 s200 W 有用功为： W有用Ghmgh50 kg10 N/kg 3 m1 500 J，斜面的机械效率为W有用W总100%1 500 J2 000 J100%75% (3)整个过程中做的额外功为W额 fs，则斜面受到的摩擦力为fW额sW总W有用s2 000 J1 500 J5 m500 J5 m100 N 21. “龙门吊”是港口、货场中常见的起重设备，其滑轮组部分如图所示.现用此装置将地面上一个重为3104 N、与地面的接触面积为1.5 m2的重物匀速吊到3 m 的高处，滑轮组钢索自由端的拉力为1104 N.请解答以下问题：(1)重物被吊起前对地面的压强是多大？名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 14 页，共 15 页 - - - - - - - - - 第 21 题图(2)提升重物过程中滑轮组的机械效率是多少？(3)若再用此装置提升2104N 的重物时，它的机械效率将(选填“变大”“变小”或“不变”). 【答案】 解：(1)重物对地面的压力FG3104 N，重物对地面的压强pFS3104 N1.5 m22104 Pa (2)提起重物做的有用功W有用Gh3104N3 m9104J，由题图可知n4，则 s4h43 m12 m，提起物体由所做的总功W总Fs1104 N12 m1.2105 J，滑轮组的机械效率W有用W总 100%9 104 J1.2105 J100%75% (3)变小【解析】 若再用此装置提升2104 N 的重物时， 提升的物重变小， 有用功变小，而额外功近似不变，由W有用W有用W额100%可知，机械效率变小.名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 15 页，共 15 页 - - - - - - - - -