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中考物理力学综合


天津市南开中学初中物理专题训练(普通班)——功和机械

1.如图所示,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 η1;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 η1; (3) 功率 P2。

2.小文的体重为 600 N,当他使用如图 3 所示的滑轮组匀速提升水中的体积为 0.01m 的重 3 物 A 时(重物始终未出水面) ,他对地面的压强为 8.75×10 Pa。已知小文与地面的接触面 积为 400 cm2 。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 GA︰GB=5︰12,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。

3

3.如图所示,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。

1

天津市南开中学初中物理专题训练(普通班)——功和机械

4.如图所示,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 η1,当石材完全露出水面之后滑轮组 的机械效率为 η2。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 大值与最小值之比为 29 : 21 。绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计,石材的密度 ρ 石 =2.5 × 103kg/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)η1 与 η2 的比值; (3)当石材完全露出水面以后,人拉绳子的功率。

5.如图所示,AB 是一杠杆,可绕支点 O 在竖直平面内转动,AO:OB=2:3,OD:DB=1: 1,滑轮重为 100N。当在 B 点施加大小为 F 的竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡, 边长为 0.2m 的正方体 M 对水平地面的压强为 7500pa;当在 D 点施加大小为 F 的竖直向下 的拉力时,杠杆在水平位置平衡,正方体 M 对水平地面的压强为 15000pa。 (不计杠杆重、 绳重和摩擦,图中各段绳子所受拉力均沿竖直方向) 求: (1)正方体 M 的受到的重力; (2)拉力 F 的大小 A O D B

F M

2

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1.解: (1)第一次提升货物时,以人为研究对象 F1? N1

? N1 ? G人 ? F 1



绳对人的拉力与人对绳的拉力相等, F1 ? F1

?

G人

? G ? G动 F1 ? 1 4



1分

第二次提升货物时,以人为研究对象 F2? N2

? N2 ? G人 ? F2



绳对人的拉力与人对绳的拉力相等, F2? ? F2

G人

? G ? G动 F2 ? 2 4



1分

N1 2 ? N2 3



把数据分别带入以上 5 个式子,解得: G动 ? 300 N F1=400N F2=300N (2)第一次运送货物时滑轮组的机械效率:

1分 1分

?1 ?

W有 G1h 1300J ? ? ? 81.25% W总 F1 4h 400? 4J

1分

(3)第二次货物上升速度为 0.1m/s,人匀速拉绳的速度为

v?2 ? 4 ? 0.1m / s ? 0.4m / s ? ? 300N ? 0.4m / s ? 120 P2 ? F2v2 W
2、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=ρ 水 gVA =1× 103 kg/m3× 10N/ kg × 0.0 1 m3=100N GA+G 动=2F 拉+F 浮=2× 250N+100N=600N GA+G 动=600N ① B 在空气中:η B=

1分

GB h =80% ② (GB ? G动 )h

3

GA:GB=5:12

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由①②③式可得 GA=375N G 动 =225 N ρ A=

GA 375N ? gVA 10N / kg ? 0.01m3

=3.75× 103 kg/m3 (3) A 在水中 η A=

(G A ? F浮 )h 375 N ? 100 N = =55% 2 ? 250 N F拉 ? 2h

(4)P=F’拉 ·v 拉=

GA ? G动 ×2 v 物 2

=

375 N ? 225 N × 2×0.2m/s = 120W 2
F1 N1 F2 N2

3.解:根据题意可得
N1 ? G机 ? F1 N 2 ? G机 ? F2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1分 1 (G1 ? G动) 5 1 F2 ? (G2 ? G动) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1分 5 N1 5 以上四式联立并代入 ? N2 7 F1 ? 1 m机 g ? ( m1 g ? G动) 5 5 可得: ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1分 7 m g ? 1 (m g ? G ) 2 动 机 5 将已知条件代入上式计算得: G动 ? 800 N ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1分 1 1 ( m1 g ? G动)= (320kg ? 10 N / kg ? 800 N ) ? 800 N ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1分 5 5 G1 320kg ? 10 N / kg ?1 ? ? ? 80% ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1分 G1 ? G动 320kg ? 10 N / kg ? 800 N F1 ? P 1 (G2 ? G动) v1 F1 F 240kg ? 10 N / kg ? 800 N 4 ? ? 2 ? 5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1分 P 1 v2 F1 320 kg ? 10 N / kg ? 800 N 5 (G1 ? G动) F2 5

G1

G2

4、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: Δ F=Δ T=3F-G 动=3×120N-50N=310N。 (2)石材浸没在水中时,人拉绳端的力
F拉1 ? G石 ? G动 ? F浮 3




其中石材所受浮力 F 浮=ρ

gV排=G 石ρ 水/ρ 石。
F拉2 ? G石 ? G动 3

石材在空气中时,人拉绳端的力



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′,
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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=1000N,F 浮=400N。 1 石材浸没在水中时滑轮组的机械效率 η1=
G石 ? F浮 G石 ? G动 ? F浮



石材完全露出水面之后滑轮组的机械效率 η2= G ? G , 石 动 所以
G石 ? G动 G石 ? F浮 ?1 ? × G石 ? 2 G石 ? G动 ? F浮

G石

1

=

1000N ? 50N 1000N ? 400N × = 63 。 1000N 1000N ? 50N ? 400N 65

1

(3)人拉绳的功率 P=F 拉 2×nv=(G 物+ G 动)v 物 =(1000N+50N)×0.2m/s=210W。 2 说明:其他解法正确的同样得分。 5、解:解:当 F 作用 B 点时,A 点受拉力为 F1。正方体 M 受拉力为 f1,受重力为 G,受 支持力为 N1 N1 f1

B F1×2k=F×3k A O 1分 M F1 = 1.5F F F 1 G轮 f1= 3F-100N 1分 f1 G 2 N 1= P1S= 7500 pa×0.04m = 300N 1分 N 1= G -(3F-100N) 200N = G -3F ① 1分 当 F 作用 D 点时,A 电受拉力为 F2,正方体 M 受拉力为 f2。受重力为 G,受支持力为 N2 A F2×2k=F×1.5k F2 F2=0.75F f2+100N = 1.5F N2=P2S=15000pa×0.04m2=600N 600N+ f2= G 500N= G -1.5F ② 由①②两式得、 F = 200N G = 800N 1 分) O D F B F2 F2 G轮 f2 N2 f2 M G

F1

F1

1分 1分 1分

5


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