初中物理力和机械计算题

2017年5月荆州市申办2019年湖北省园博会获得成功，届时美丽的纪南生态文化旅游区内又将增加一道美丽的风景。如图所示，是旅游区内某工地工人用汽车通过滑轮组将深井中的重物A拉至井口的装置图。已知井深15m，汽车重G_车＝4×10⁴N，车轮与地面的总接触面积为160cm²，汽车受到地面对它的阻力是车重的0.1倍，重物A重G_A＝7.2×10³N．现在汽车向右匀速运动使重物A以0.5m/s的速度匀速上升，汽车拉绳子的力为F，此时滑轮组的机械效率为80%。

求：

（1）将重物A从井底拉至井口需要多长时间？

（2）汽车对水平地面的压强是多少？

（3）此时汽车拉绳子的力F是多少？

（4）使汽车前进的牵引力做功的功率是多少？

如图所示，工人准备用一根最多能承受 $400N$力的绳子（若超过绳子将断裂）绕成的滑轮组先后打捞水中材料相同、体积不同的实心物体 $A$和 $B$．完全露出水面的物体 $A$被此装置匀速提起时绳子达到最大拉力。已知动滑轮的质量为 $20\mathit{kg}$（绳的质量、绳与滑轮的摩擦、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计，连接动滑轮与物体间的钢绳

不会断裂， $g=10N/\mathit{kg})$。求：

（1）物体 $A$完全露出水面后以 $0.5m/s$的速度匀速上升时，物体 $A$的重力和工人拉力的功率分别是多少。

（2）在物体 $A$浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率为 $75\%$，物体 $A$的密度是多少。

（3）若用该滑轮组打捞体积为 $50d{m}^3$的物体 $B$时，物体 $B$最多露出多少体积时绳子将断裂。

如图是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服，其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能的。已知晾衣架上所挂衣服质量为，动滑轮、杆和晾衣架总质量为。小燕同学用力拉动绳子自由端，在时间内使衣服匀速上移，不计绳重和摩擦）求：

（1）绳子自由端拉力的大小；

（2）拉力所做的功；

（3）拉力的功率；

（4）整个过程中机械效率。

考古工作者在河底发现了古代的石像，经潜水者测量它的体积约为 $2m^3$．如图所示，在打捞石像的过程中，考古工作者用动滑轮将石像匀速提升，需要竖直向上的拉力 $F=1.6\times {10}^{4}N$．在没有将石像提出水面前，若不计摩擦和滑轮重力， $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$求：

（1）石像受到的浮力。

（2）石像的重力。

（3）石像的密度。

（4）若将石像提升了 $3m$，石像受到水的压强减少了多少？

如图所示，轻质杠杆可绕O点转动，杠杆左端A处挂了一物块，右端B处施加一个F＝3N的拉力，此时杠杆在水平位置平衡，得OA＝30cm，OB＝20cm。

（1）求绳子对杠杆A端的拉力。

（2）若物块的体积为10cm³，求物块在水中所受到的浮力。

将一未装满水密闭的矿泉水瓶，先正立放置在水平桌面上，再倒立放置，如图所示，瓶盖的面积是 $8c{m}^2$，瓶底的面积是 $28c{m}^2$，瓶重和厚度忽略不计 $(g$取 $10N/\mathit{kg})$。求：

（1）倒立放置时瓶盖所受水的压强；

（2）倒立放置时矿泉水瓶对桌面的压力和压强。

利用如图所示的滑轮组匀速拉动水平地面上重为30N，边长为10cm的正方体物体。拉力F的大小为3N，物体在水平地面上匀速运动时，受到地面对它的摩擦力为4.5N．求：

（1）A处拉力大小；

（2）正方体物体对地面的压强是多少？

（3）若拉力F以0.5m/s的速度匀速拉了4s，求A处拉力所做的功是多少？

工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石材，质量为 $1.8\times {10}^3\mathit{kg}$的石材放在水平地面上，在拉力 $F$的作用下沿水平方向做匀速直线运动，其路程随时间变化的图象如图乙所示。石材在水平方向上受到的阻力为石材重的0.1倍，滑轮组的机械效率为 $75\%$，滑轮组和绳子的自重不计。 $(g=10N/\mathit{kg})$求：

（1）石材受到的阻力；

（2）在石材移动 $40s$过程中，工人做的有用功；

（3）在石材移动 $40s$过程中，工人作用在绳子自由端的拉力 $F$。

质量为 $60\mathit{kg}$的工人站在水平地面上，用如图装置匀速打捞浸没在长方形水池中的物体，水池底面积为 $15m^2$，物体重 $2000N$、体积为 $0.1m^3$，物体未露出水面前，此装置机械效率为 $80\%$．（不考虑水对物体的阻力、绳重及绳与滑轮间的摩擦） $g$取 $10N/\mathit{kg}$求：

（1）物体浸没在水中受到的浮力；

（2）动滑轮的重力；

（3）若工人双脚与地面的接触面积为 $500c{m}^2$，当他对地面的压强为 $2\times {10}^3\mathit{Pa}$时，池底受到水的压强的变化量。

小军发现一个质量为 、不吸水的新型圆台体建筑材料，他只有量程为 的弹簧测力计，设计了如图所示装置进行实验。重为 、底面积为 的薄壁容器 内盛有 的水，容器 置于水平地面，当轻质杠杆在水平位置平衡时竖直向上的拉力 为 ，此时材料浸没在水中静止且未触底。求：

（1）材料受到的重力；

（2）材料未放入前容器对水平地面的压强；

（3）材料的密度。

带着移居火星生活，实现人类真正走出地球的梦想，"天问一号"火星探测器于2020年7月23日发射，历时10个月，于2021年5月15日成功在火星着陆（如图）。中国成为第3个触摸这颗红色星球的国家！

（1）"天问一号"火星探测器由"长征五号"运载火箭担任发射任务。几乎所有火箭发射都选择朝东方向是因为地球 　　，使火箭在地面未发射之前，已经具有了一个向东的速度，从而节省推进剂。

（2）本次探测的一个重要任务是寻找火星上是否存在 　　，以回答"火星是否存在支持生命的环境"。

（3）假如能成功移居火星，我们会比在地球上跳得更高，树木会长得更高，原因是火星的质量比地球小，其重力加速度 $g\text{'}$ 比地球的重力加速度 $g(9.8$ 牛 $/$ 千克）也小的缘故。若质量为240千克的"祝融号"在火星上受到的重力为902.4牛，则火星上的重力加速度 $g\text{'}$ 大小为多少？

深圳地铁岗厦北综合交通枢纽工程工地上，一线施工人员正在紧张忙碌，进行架桥机钢梁吊装等施工作业。（g取10N/kg）

（1）图2为图1中起重机的简图，请画出阻力F₂的力臂l₂。

（2）图3为架桥机的装置图，已知箱梁的质量为5×10⁵kg，体积为200m³，架桥机滑轮组总拉力为4×10⁵N，自由端移动距离为25m，将箱梁提升1m。求：

①箱梁的密度；

②架桥机在此过程中的有用功；

③架桥机在此过程中的机械效率。

图甲是《天工开物》中记载的三千多年前在井上汲水的桔槔，其示意图如图乙。轻质杠杆的支点 $O$距左端 $l_1=0.5m$，距右端 $l_2=0.2m$。在杠杆左端悬挂质量为 $2\mathit{kg}$的物体 $A$，右端挂边长为 $0.1m$的正方体 $B$，杠杆在水平位置平衡时，正方体 $B$对地面的压力为 $20N$．求：

（1）此时杠杆左端所受拉力大小为多少牛顿？

（2）正方体 $B$的密度为多少千克每立方米？

（3）若该处为松软的泥地，能承受最大压强为 $4\times {10}^3\mathit{Pa}$，为使杠杆仍在水平位置平衡，物体 $A$的重力至少为多少牛顿？

小明用同一物体进行了以下实验。实验中，保持物体处于静止状态，弹簧测力计的示数如图所示。请根据图中信息，求： $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）物体的质量；

（2）物体在水中受到的浮力；

（3）某液体的密度。

学完杠杆知识后，小明在综合实践活动中制作杆秤，他取一根质量均匀分布的圆木棒，测得木棒 $\mathit{AB}$长度为 $80\mathit{cm}$，质量为 $50g$；一质量为 $350g$的小盘和一个未知质量的螺母。 $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）如图甲所示，小明将小盘悬于棒的 $A$端，用细线在 $O$点提起木棒，木棒恰好水平平衡，则 $\mathit{OA}$为多长？

（2）小明用螺母作为秤砣，他用调节好的托盘天平去测量螺母的质量，平衡时砝码的质量及游码在标尺上的位置如图乙所示，则螺母的质量为　　 $g$。

（3）小明用该杆秤称某物体的质量，平衡时的情形如图丙所示，则该物体的质量有多大？