力学综合计算(难题).

力学综合计算专题:常见的解题方法1.整体法2.单独法专题:常见的题型分类1.常规比例题型2.特殊滑轮题型3.杠杆滑轮组合题型4.起重机题型5.水箱题型6.黑箱题型7.打捞船题型8.双支点题型题型一、常规比例题型【题1】(2016hd1)用如图所示的滑轮组提升物体A，物体A受到的重力大小为GA．在匀速竖直提升物体A的过程中，物体A上升的速度大小为vA，滑轮组的机械效率为η．已知：GA=800N，vA=0.4m/s，η=80%，绳重、轮与轴的摩擦均可忽略不计．求：（1）动滑轮所受的重力G动；（2）拉力F做功的功率P．【答案】（1）200N；（2）400W【题2】(2016xc1)用如图所示的滑轮组从水中提升物体A，物体A完全在水面下匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力为F，滑轮组的机械效率为η．已知：F=400N，η=80%，物体A的体积V=9dm3，g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均忽略不计．求：（1）物体A的浮力F浮．（2）物体A所受的重力GA．【答案】（1）90N；（2）730N；【题3】(2016hr1)用如图甲所示的滑轮组提升物体M，已知被提升的物体M重为760N，卷扬机加在绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度．拉力做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和滑轮与轴的摩擦．（1）滑轮组提升重物所做的有用功W有；（2）滑轮组提升重物的机械效率η；（3）动滑轮的重力G动．【答案】（1）7600J；（2）95%；（3）40N.【题4】（15cy1）如图所示，是某科技小组设计的打捞水中物体装置的示意图．在湖底有一个体积为0.02m3实心铸铁球，其所受重力为1400N，现用滑轮组将铸铁球打捞出水面，铸铁球浸没在水中和完全露出水后作用在绳子自由端的拉力分别为F1、F2，且F1：F2=15：17．作用在绳子自由端的拉力做功的功率保持340W不变．不考虑滑轮组摩擦、绳重和水的阻力，g取10N/kg．求：（1）铸铁球浸没在水中时受到的浮力；（2）铸铁球浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率；（3）铸铁球提出水面后匀速上升的速度．【答案】（1）200N；（2）80%；（3）0.2m/s.【题5】用如图甲所示的滑轮组提升水中的物体M1，动滑轮A所受重力为G1，物体M1完全在水面下以速度v匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端的拉力为F1，拉力F1做功的功率为P1，滑轮组的机械效率为1；为了提高滑轮组的机械效率，用所受重力为G2的动滑轮B替换动滑轮A，如图乙所示，用替换动滑轮后的滑轮组提升水中的物体M2，物体M2完全在水面下以相同的速度v匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端的拉力为F2，拉力F2做功的功率为P2，滑轮组的机械效率为2.已知:G1－G2=30N，2－1=5%，151621PP，M1、M2两物体的质量相等，体积V均为4×10-2m3，g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均可忽略不计.求:（1）物体M1受到的浮力F浮；（2）拉力F1与F2之比；（3）物体M1受到的重力G.【答案】（1）400N（2）16:15（3）760N【题6】如图所示，某工地用固定在水平工作台上的卷扬机（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，对工作台的压力为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，对工作台的压力为N2.已知N1与N2之比为25:23，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.【答案】（1）800N；（2）80%；（3）4:5.【题7】由同种材料制成的实心正方体A、B放在水平地面上，对地面的压强分别是PA、PB，且PA:PB=1:2.用如图（a）所示的甲、乙两滑轮组分别匀速提升A、B两物体，甲、乙中动滑轮重均为G动，不计绳重和摩擦，绳子自由端的拉力之比F1:F2=5:22，求:（1）A、B两物体的边长之比LA:LB；（2）动滑轮重与物体A重之比；（3）若一个质量为60kg的人站在地面上，利用如图（b）所示的另一个滑轮组，从水中将物体A匀速提起，提升过程中，滑轮组的机械效率η随物体A被提升高度h变化的关系图像如图（c）所示.不计绳重和摩擦，物体A在露出水面前和完全露出水面后，人对地面的压力之比是多少？（g取10N/kg）【答案】（1）1:2（2）1:4（3）29:28（a）甲乙F1AF2B（c）h/cmη/%50602040608008070（b）A【题8】质量为80kg的工人利用滑轮组按如图23所示的方式把货物和人运到高处。第一次运送时，放入货箱的货物质量为140kg，工人用力F1匀速拉绳，货箱以0.1m/s的速度匀速上升，货箱对工人的支持力为N1，滑轮组的机械效率为η1；第二次运送时，放入货箱的货物质量为120kg，工人用力F2匀速拉绳的功率为P2，货箱以0.2m/s的速度匀速上升，货箱对工人的支持力为N2。N1与N2之比为4:5（不计绳重及滑轮摩擦，g取10N/kg）求：（1）货箱和动滑轮的总质量m（2）功率P2（3）机械效率η1（计算结果保留到小数点后两位）【答案】（1）20kg（2）440W（3）92%【题9】如图所示，是工人用来粉刷楼房外墙壁的简易升降装置示意图，其上端固定在楼顶，工人用力拉绳子，装置可使工人与粉刷涂料及工具乘工作台升至所需高度，工人将绳子固定后进行粉刷墙壁工作。已知工作台的底面积为1.5m2，涂料和工具质量为10kg，当工人用200N的力竖直向下拉绳子时，工作台对地面的压强为200Pa；工人用力F1竖直向下拉绳子使自己匀速上升至某一高度进行粉刷工作，此时该装置机械效率为η1；粉刷工作结束后，工人不慎将涂料桶和工具跌落地面，工人用力F2继续竖直向下拉绳子使自己又匀速上升了2m，查看一下墙壁情况，此过程该套装置的机械效率为η2。已知η1:η2=28:27(g取10N/kg，不计绳重及摩擦)。求：(1)动滑轮和工作台的总重(2)F1和F2的比值【答案】（1）200N（2）9:8【题10】如图所示，科技馆里甲、乙两位同学利用滑轮组把自己匀速提升至高处。如图31甲所示，甲同学匀速提升自已时的拉力F1为120N，滑轮组提升甲同学的机械效率为η1；如图31乙所示，乙同学利用另一套滑轮组匀速提升自已时的拉力F2为80N，滑轮组提升乙同学的机械效率为η2。已知η1:η2=10:9，甲同学匀速提升自己时对吊板的压力N1与乙同学匀速提升自己时对吊板的压力N2之比为19:23，甲、乙两位同学拉力的功率相等。不计绳重和滑轮轴摩擦。求：（1）在匀速提升自己时，甲、乙两同学上升速度之比；（2）甲、乙两位同学各自所受的的重力G甲和G乙。【答案】（1）6:5（2）G甲=500N，G乙=540N【题11】（2016ft1）如图是某种升降电梯工作原理图，它由轿厢、配重、缆绳、滑轮和电动机等部件组成，连接轿厢的两根缆绳非常靠近，轿厢空载时的质量是310kg，配重的质量是300kg，某次电梯载货量为100kg，当电梯匀速上升15m，所用的时间为10s，（不计缆绳重力和轮与轴之间的摩擦，g取10N/kg）在此运动过程中，求：（1）轿厢的速度大小；（2）配重重力对配重做的功；（3）电动机的功率．【答案】（1）1.5m/s（2）4.5×104J（3）1650W【题12】某科技小组设计的提升重物的装置如图甲所示.图中水平杆CD与竖直杆EH、DI组合成支架固定在水平地面上.小亮站在地面上通过滑轮组提升重物,滑轮组由动滑轮P和动滑轮Q(动滑轮P和动滑轮Q的质量相等)以及安装在水平杆CD上的两个定滑轮组成.小亮以拉力F1匀速竖直提升物体A的过程中,物体A的速度为v1,滑轮组的机械效率为A.小亮以拉力F2匀速竖直提升物体B的过程中,物体B的速度为2,滑轮组的机械效率为B.拉力F1、F2做的功随时间变化的图像分别如图乙中①、②所示.已知:124,物体A和物体B的质量之比为1:3,(不计绳的质量,不计滑轮与轴的摩擦)求:（1）动滑轮P的重力与物体B的重力之比；（2）机械效率B与A之比.【答案】（1）1:3（2）2:3PQ题型三、杠杆滑轮组合题型【题13】某科技小组设计的运动员利用器械进行训练的示意图的装置，如图所示.图中横杆BC可绕固定点O在竖直平面内转动，OB∶OC=3∶2.配重A的质量为100kg，其底面积为5×10－2m2，E是定滑轮，D是动滑轮，定滑轮E和动滑轮D的质量相同.质量为60kg的小明站在水平地面上，当他对横杆C端通过细绳竖直向下的作用力为F1时，配重A对水平地面的压强为9×103Pa，此时，他对地面的压力为N1，动滑轮D对配重A的拉力为FA1;当小明通过细绳对横杆C端竖直向下的作用力为F2时，配重A对水平地面的压强为5.4×103Pa，此时，他对地面的压力为N2，动滑轮D对配重A的拉力为FA2.已知N1∶N2＝10∶7，不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦，g取10N／kg.求:（1）拉力FA1；（2）动滑轮D受到的重力G；（3）当小明通过细绳对横杆C端竖直向下的作用力为F1时，定滑轮E对支架的拉力.【答案】（1）550N（2）50N（3）450N支架DAOBCE【题14】（15xc1）如图所示装置，轻质杠杆AB在水平位置保持平衡，O为杠杆的支点，OA:OB=2:3．甲、乙两容器中均装有水，物体M浸没在乙容器的水中．已知：甲容器中活塞C（含杆AC）的质量m0=0.5kg，活塞C的横截面积S=400cm2，水深h1=45cm，h2=40cm，物体M的体积VM=1×103cm3．不计摩擦和绳重，g取10N/kg.求（1）物体M所受浮力；（2）活塞受到水的压强；（3）物体M的密度．【答案】（1）10N（2）50Pa（3）2×103kg/m3【题15】如图甲所示，某工地用固定在水平工作台上的卷扬机（其内部有电动机提供动力）通过滑轮组匀速提升货物.为监测卷扬机的工作情况，将固定卷扬机的工作台置于水平杠杆的A端，杠杆的B端连接有配重C，其下方与压力传感器相接触，杠杆AB可绕转轴O在竖直平面内自由转动.当卷扬机提升G1=1450N的重物以速度v1匀速上升时，卷扬机的拉力为F1，滑轮组的机械效率为η1，压力传感器显示其对配重C的支持力为N1；当卷扬机提升重为G2的重物以速度v2匀速上升时，卷扬机的拉力为F2，滑轮组的机械效率为η2，压力传感器显示其对配重C的支持力为N2.拉力F1、F2做功随时间变化的图像分别如图29乙中①、②所示.已知卷扬机及其工作台的总重为500N，配重C所受的重力为200N，4υ1=3υ2，88η1=87η2，5AO=2OB.杠杆AB所受的重力、绳的质量和滑轮与轴的摩擦均可忽略不计.求:（1）卷扬机提升重物G2时的功率；（2）动滑轮所受的重力；（3）N1与N2的比值.【答案】（1）1800W（2）50N（3）2:3乙900W/J1800270036000t/s1.02.00.51.5②①②甲CAOB【题16】工人用图所示装置把建筑材料运到楼顶，三个滑轮质量相等，绳子质量和滑轮轮与轴的摩擦不计.质量不计的杠杆AOB，O为支点，BO＝4AO，B点用绳子系住一个配重G1＝500N，配重与水平楼顶的接触面积为S＝0.2m2.当把重为G2＝2000N的建筑材料匀速竖直向上提起时5m，拉力F1＝700N,此时杠杆AOB保持水平平衡.求滑轮组的机械效率和配重对楼顶的压强.为保持杠杆AOB始终水平平衡，用此装置最多能匀速竖直向上拉起多重的建筑材料？【答案】95.2%；625Pa；2750N【题17】如图是从井中提升重物的装置示意图.O点为杠杆AB的支点，OA∶OB＝2∶3.配重C通过绳子竖直拉着杠杆B端，其质量mC=100kg.杠