力學(xué)綜合計(jì)算題(含答案)

1、專題突破(十六)力學(xué)綜合計(jì)算題強(qiáng)化訓(xùn)練1.2015海淀一模圖Z163是某建筑工地利用滑輪組和卷揚(yáng)機(jī)提起重物的示意圖。當(dāng)以速度vi勻速提起質(zhì)量為m的建筑材料時，滑輪組的機(jī)械效率為刀1,卷揚(yáng)機(jī)拉力的功率為R;當(dāng)以速度V2勻速提起質(zhì)量為優(yōu)的建筑材料時，滑輪組的機(jī)械效率為刀2,卷揚(yáng)機(jī)拉力的功率為P2。若刀2八=5%Pi：P2=2：3,m=90kg,動滑輪受到的重力G動=100N?；喤c軸的摩擦、細(xì)繩受到的重力忽略不計(jì)，g=10N/kg。求：(1)提起質(zhì)量為m的建筑材料時，卷揚(yáng)機(jī)對繩的拉，力Fio(2)兩次工作過程中，建筑材料上升的速度V1與V2之比。卷揚(yáng)機(jī).圖Z16-32. 2015門頭7二模某科技小

2、組設(shè)計(jì)的提升重物的裝置如圖Z164所示，C是定滑輪，B是動滑輪；杠桿DE可繞。點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，CD：OE=1：2。小軒的質(zhì)量為55kg,他通過細(xì)繩在E點(diǎn)施加豎直向下的拉力T為150N時，杠桿在水平位置平衡，小軒對地面的壓力為F,物體A對地面白壓強(qiáng)p為3X103Pa已知：物體A的質(zhì)量為100kg,其底面積為5X102n2,杠桿DE和細(xì)繩的質(zhì)量均忽略不計(jì)。求：(1)小軒對地面的壓力F。(2)動滑輪B受到的重力G(3)小軒通過細(xì)繩在E點(diǎn)施加豎直向下的拉力為多大時，物體A對地面的壓強(qiáng)恰好為零。圖Z16-4精選范本，供參考!3. 2015朝陽一模如圖Z165所示是某科技小組設(shè)計(jì)的打撈水中物體裝置的示

3、意圖。在湖底有一個體積為0.02m實(shí)心鑄鐵球，其所受重力為1400N,現(xiàn)用滑輪組將鑄鐵球打撈出水面，鑄鐵球浸沒在水中和完全露出水后作用在繩子自由端的拉力分別為Fi、F2,且Fi：F2=15：17。作用在繩子自由端的拉力做功的功率保持340W不變。不考慮滑輪組摩擦、繩重和水的阻力，g取10N/kg。求：(1)鑄鐵球浸沒在水中時受到的浮力。(2)鑄鐵球浸沒在水中勻速上升的過程中，滑輪組的機(jī)械效率。(3)鑄鐵球提出水面后勻速上升的速度。圖Z16-54. 2015平谷一模如圖Z166所示，滲水井的排水管的管口恰好被一塊底面積為0.2m2、高為0.3m的圓柱形石塊蓋嚴(yán)，滲水井中有1.5m深的水不能排放，

4、小明站在地面上通過滑輪組將石塊提出滲水井。當(dāng)石塊被提起，并在水中以V1速度勻速豎直上升時，小明對繩子的拉力為F1,小明拉繩的功率為P1,滑輪組的機(jī)械效率為75%當(dāng)水被全部排出，石塊以V2速度勻速豎直上升時，小明對繩子的拉力為F2,小明拉繩的功率為P2。已知：V1：V2=4：3,R：P2=8：9,g取10N/kg,不計(jì)繩的質(zhì)量和滑輪與軸的摩擦。求：(1)石塊未提起時，水對石塊頂部的壓力。(2)石塊被提起，并在水中勻速上升時受到的浮力。(3)石塊的密度。圖 Z16-6精選范本，供參考!5. 2015石景山二模工人用如圖Z167甲所示的滑輪組運(yùn)送建材上樓，每次運(yùn)送量不定?；喗M的機(jī)械效率隨建材重變化

5、的圖像如圖乙所示，不計(jì)滑輪和鋼繩的重力及摩擦，g取10N/kg。(1)若某塊建材的密度是2.8x103kg/m3,體積為1.0x102n3,求其重為多少？(2)若工人在1min內(nèi)將建材勻速豎直向上提升了15口作用在鋼繩上的拉力為200N,求拉力的功率？(3)若滑輪組的機(jī)械效率最大值為75%求工人的體重？甲圖 Z16-8精選范本，供參考!圖Z16-76. 2015懷柔一模某科技小組設(shè)計(jì)從水中打撈重物A的裝置如圖Z168所示，小文站在地面上通過滑輪組從水中提升重為1200N的物體A。當(dāng)物體A在水面下，小文以拉力F1勻速豎直拉動繩子，滑輪組的機(jī)械效率為刀1；當(dāng)物體A完全離開水面，小文以拉力F2勻速豎

6、直拉動繩子，滑輪組的機(jī)械效率為刀2。已知：物體A的密度為3X103kg/m：小文同學(xué)的重力為600N,Y1：Y2=14：15。不計(jì)繩的質(zhì)量和滑輪與軸之間的摩擦，g取10N/kg。求：(1)重物A在水面下受到的浮力。(2)動滑輪的重力。7. 2015順義二模工人用如圖Z169所示的滑輪組將石板A吊起并放在貨車上。當(dāng)工人用F1的力豎直向下拉繩子時，石板A未被拉起，此時石板A對水平地面的壓力為N,工人對水平地面的壓強(qiáng)為pi；當(dāng)工人用E的力豎直向下拉繩子時，石板A勻速豎直上升，此時工人對水平地面的壓強(qiáng)為p2。已知：石板A的質(zhì)量為100kg,工人的質(zhì)量為70kg,Fi：F2=1-2,pi：p2=5：3,

7、不計(jì)繩重和摩擦，g取10N/kg。求：(1)動滑輪的重力。(2)當(dāng)工人用F1的力豎直向下拉繩子時，石板A對水平地面的壓力Nio(3)如果用該滑輪組勻速提升另一石板B時，滑輪組的機(jī)械效率為90%則拉繩子的工人的質(zhì)量不能小于多少千克(結(jié)果保留一位小數(shù))。圖Z16-910. 2015朝陽二模美化環(huán)境造福人民，朝陽區(qū)在治理北小河時修建一座橋，使用吊車向河底投放圓柱形混凝土構(gòu)件如圖Z16-10甲所示，在整個投放過程中，混凝土構(gòu)件以0.05m/s的速度勻速豎直下降。圖乙是鋼絲繩的拉力F隨時間t變化的圖像。當(dāng)t=0s時吊車開始投放混凝土構(gòu)件，至U100s時結(jié)束，此時構(gòu)件豎立在河中。(已知混凝土的密度為2.8

8、X103kg/m3,鋼鐵的密度為7.9X103kg/m3,g取10N/kg,水的阻力可以忽略不計(jì))求：(1)混凝土構(gòu)件.完全浸沒在水中時所受的浮力。(2)混凝土構(gòu)件的體積。(3)投放結(jié)束時混凝土構(gòu)件頂部受到水的壓強(qiáng)。(4)通過計(jì)算說明這種混凝土構(gòu)件有沒有鋼筋制作的骨架。圖 Z16-10精選范本，供參考!參考答案1.(1)由圖知，滑輪組由兩段繩子承擔(dān)總重，提起質(zhì)量為m的建筑材料時，卷揚(yáng)機(jī)對繩的拉力為F1；根據(jù)動滑輪受力關(guān)系可得：11F1=2(G+G動)=2X(90kgX10N/kg+100N)=500N。(2)設(shè)兩次建筑材料上升高度為h,則：GhG90kgx10N/kgYl1=f1cX100%c

9、Ic-100唳k2“二cc2X100%=90%1Gh+GhG+G90kgx10N/kg+100N+由題意知，刀2=刀1+5好90%5%=95%,GhGm由刀2=-*100%=，x100%導(dǎo)：1Gh+GthG+GtG>=G Y 21 一刀2100 NX 95%1-95% =1900 N;精選范本，供參考!11提起m所用的拉力F2=2(G+G動)=2X(1900N+100N)=1000N;,一-R由P=Fv得，第一次提升建筑材料時繩的速率V1'=-,則此時建筑材料上升的速率V1F11,再2V12F11P21P2第二次提升建筑材料時繩的速率V2'=-,則此時建筑材料上升的速率V

10、2=-V2,=；F222F2V1RP2P12F2RF221000N則=：=xX=-xV22F12F22F1BP2F13500N4酸2. (1)根據(jù)G=mg得物體A的重力：G=mg=100kgx10N/kg=1000N,小軒的重力：G人=rnug=55kgx10N/kg=550N,杠桿在水平位置平衡，小軒受到重力、拉力和地面對他的支持力而平衡，則：F支+F拉=G人，根據(jù)力的作用是相互的，小軒對地面的壓力和地面對他的支持力相等，小軒拉繩和繩拉小軒的力相等，所以小軒對地面的壓力F=尸支=4T=550N-150N=400N。(2)杠桿平衡時，D端對滑輪組繩子自由端拉力為Fd,TX OE根據(jù)杠桿的平衡條

11、件：FdXOD=TXOEFd=-0-=150NX彳=300N,地面對A的支持力與A對地面的壓力是一對相互作用力，由p=S得:F支'=F壓=pS=3X103PaX5X102m2=150N,所以滑輪組對A的拉力：F=GF支'=1000N150N=850N,不計(jì)繩重和摩擦，滑輪組通過動滑輪繩子的段數(shù)n=3,則有：Fd=；(F+G動)，3所以動滑輪重:G動=3FdF=3X300N850N=50N。(3)若物體A對地面的壓強(qiáng)恰好為零，繩子自由端拉力：Fd'=；(G+G動)=1X(1000N+50N)=350N,33根據(jù)杠桿的平衡條件有：Fd'XOD=XOE細(xì)繩在E點(diǎn)施加豎

12、直向下的拉力T'=FDQEOL350NX-2=175N。3. (1)F?=pgV排=1X103kg/m3X10N/kgx0.02m3=200N。11(2)由于不考慮滑輪組摩擦、繩重和水的阻力，則F1=2(G+G動)，e=2(g+G動)，-1,1已知Fi:F2=15：17,則2(G+G動):2GG動)=15：17,G=G尸浮=1200N,所以，G動=300N,1,1則Fi=2(G+G動)=萬X(1200N+300N)=750NF2=2(G+G動)=X(1400N+300N)=850N;aW用GhGhG-/口根據(jù)“=w=Fs=Fnh=Fn可得:鑄鐵球浸沒在水中勻速上升的過程中，機(jī)械效率G&

13、#39;1200 N而 *100* T50N *100聯(lián)80%,WFs_(3)由P=-=t=Fv得:鑄鐵球提出水面后勻速上升時，繩子自由端的速度P340WvF2=850N=0.4m/S'則鑄鐵球提出水面后勻速上升的速度:v物=2v繩=2X0.4m/s=0.2m/s。4. (1)石塊頂部所處的深度：h=1.5m0.3m=1.2m,水對石塊頂部的壓強(qiáng)為：p=p水gh=1.0X103kg/m3x10N/kgx1.2m=1.2x104Pa,而S=0.2m2,水對石塊頂部的壓力：F=pS=1.2x104Pax0.2m2=2400N。(2)石塊被提起，浸沒在水中，排開水的體積為V排=V=0.2m2

14、x0.3m=0.06m3,受到的水的浮力：尸浮=水gV排=1X103kg/m3xi0N/kgx0.06m3=600N。（3）當(dāng)石塊被提起，并在水中運(yùn)動時，不計(jì)繩的質(zhì)量和滑輪與軸的摩擦,W用（G-序）hG-B“1=W'=（G-F浮+&）h=G-F浮+G1 _F1=（G-F浮+G輪）3拉力端移動的速度Vif=3vi,Pi=FiVif當(dāng)水全被排出，不計(jì)繩的質(zhì)量和滑輪與軸的摩擦，2 _F2=-（G+G輪）3拉力端移動的速度V2F=3V2,P2=F2v2F已知vi：v2=4：3,V1F：v2F=4：3,因?yàn)镻=Fv,所以Pl:P2=F2v1F：F1v2F=8:9,即（FiX4）：（F2X

15、3）=8：9,1 13（GF浮+G輪）：3（G+G輪）=2：3,（GF浮+G輪）：（G+G輪）=2：3,3（GF浮+G輪）=2（G+G輪），G輪=3F浮一G,代入得：4F浮dF浮dF浮GGF浮+GffrGF浮+3F浮一G2F浮'75除解得81500N,石塊的密度：m 150 kgV= 0.06 m3=2.5 x 103 kg/m 3O5. （1）由p =V”得，建材的質(zhì)量:m= p V= 2.8 x 103 kg/m 3x 1.0 x 10 2 m3= 28 kg ,重力：G= mg= 2.8 kg x 10 N/kg = 280 N。h 15 m（2）v=f= 60S=0.25 m/

16、s由圖可知，總重由兩段繩子承擔(dān)，則拉力上升的速度 拉力的功率：W Fs ,P= f = =Fv = 200 NX 0.5 m/s = 100 W。v' =2v= 2X0.25 m/s = 0.5m/s,400 NG+G 400 N + Gh50%一.Gax一解得G額=400N,由ymax=-7=75%彳GGax=1200N,Gnax+Gi以動滑輪和貨箱及建材整體為研究對象，可知：2F=G物+G額，.，一11工人能施加的最大拉力Fmax為人體重，則有G人=Fmax=-（Gax+G額）=2（1200N+400N）=800No6. (1)G=1200N,pA=3X103kg/m3,m口G12

17、00N23由P=.可，川=藐=3><103kg/m3x10N/kg=4X10m'重物在水面下受到的浮力：尸浮=水gV排=p水gV=1X103kg/m3x10N/kgx4X102m3=400N。上口(GF浮)hGF浮(2)由包思知,“1=(Gf浮)h+Gh=GF浮+G'GhGg2Gh+GhG+Gt'G F 浮G+ Gx-Y1 2 GF浮+GiG+G G F浮+GiG=14 ： 15,=“11200N-400N)X(1200N+Gt)14即:z-=,(1200N-400N+GOX1200N15'解得：G動=200No7. (1)由題知：人的重力G人=mk

18、g=70kgX10N/kg=700N,石板A的重力：G=nAg=100kgx10N/kg=1000N,人拉繩子時，人對地面的壓力：F=G人一F拉，設(shè)人的受力面積為S。GF1根據(jù)p=, S則有P1SG.- F1I IP2 G F2F2nri 700 N F1 5 m、|G，即 7CCZ 匚=7,所以，5F2-3F1= 1400 N 700 N F2 3F11又F22F1 = 200 N, F2= 400 N;解可得:不計(jì)繩重和摩擦，由圖知通過動滑輪繩子段數(shù)n=3,當(dāng)工人用E的力豎直向下拉繩子時,石板A勻速豎直上升，1則F2=（G+G動）,3所以動滑輪重力：G動=3F2G=3X400N1000N=200N。(2)工人用F1拉繩時，A受到滑輪組拉力為Fa,1Fi=(Fa+G動),3則Fa=3F1G動=3X200N-200N=400N;M