初中物理力和机械计算题

2017年5月5日 $C919$在浦东机场成功起飞，这是我国最新自主研发的中型民航客机，打破了欧美国家民航技术的长期垄断，成为我国“大国制造”的标志之一。该机在某次试飞时飞机以 $300\mathit{km}/h$的速度水平匀速飞行了 $2h$；估计该机质量为 $40t$，着陆后静止在水平地面时轮子与地面的总接触面积为 $4m^2$．求：

（1）飞机在这 $2h$内水平飞行的路程；

（2）飞机水平匀速飞行时受到的升力；

（3）飞机静止在水平地面时对地面的压强。

如图所示的滑轮组，在60N的拉力F作用下，将重为100N的物体匀速提起1m，所用时间是5s．求：

（1）拉力F做功的功率．
（2）滑轮组匀速提升该重物时的机械效率．
（3）若不计绳重和摩擦，动滑轮重为多少？

张强同学利用如图所示的滑轮组将货物运送到楼上，图中每个滑轮等重，不计绳子重和摩擦。如果所送货物重G从200N开始逐渐增加，直到绳子被拉断。每次均匀速拉动绳子，且提升高度都为10m。图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的重力的增加而变化的图像。请根据有关信息完成以下问题：

（1）每个滑轮的重是多少？
（2）当货物重为1000N时，张强同学所做的总功为多少？
（3）绳子能承受的最大拉力是多少？
（4）当绳子的拉力最大时，滑轮组的机械效率是多少?

用如图所示的滑轮组匀速提起重物，已知重量为60N的物体在3 s内上升1 m，所用的拉力是24N（不计绳重和摩擦）。求：

（1）滑轮组做的有用功；
（2）拉力做功的功率；
（3）此过程中滑轮组的机械效率（结果保留1个百分点）；
（4）若提升的重物为78N，作用在绳上的拉力是多少？

如图所示是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600kg，所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75%。若人以0.5m/s的速度匀速前行，经100s将货物拉出仓库，g取10N/kg。

求在此过程中：(1)人做的有用功为多大？  (2)人的拉力为多大？  (3)人拉力的功率为多大？

工人用如图所示装置从水井中匀速吊起一个重为 $800N$ 的物体，所用拉力 $F$ 为 $250N$ ， $20s$ 内物体上升了 $6m$ （物体的上表面始终未露出水面），已知动滑轮重 $20N$ ，绳重及摩擦均忽略不计。求：

（1） $20s$ 内绳子自由端 $A$ 移动的距离；

（2）拉力 $F$ 做功的功率；

（3）物体在水中所受浮力的大小。

高速公路已广泛应用 $\mathit{ETC}$收费系统，这种系统是对过往车辆无需停车即能实现收费的电子系统。如图是某高速公路入口处的 $\mathit{ETC}$通道示意图。现有一辆总质量 $M=1500\mathit{kg}$的汽车，在进入 $\mathit{ETC}$收费岛区域前 $s_1=50m$处开始减速，经 $t_1=4s$后运动至 $\mathit{ETC}$收费岛（图中阴影区域）边界，然后再经 $t_2=6s$匀速通过 $\mathit{ETC}$收费岛，其长 $s_2=36m$。不计车长，取 $g=10N/\mathit{kg}$。

（1）求汽车的重力大小；

（2）求汽车从减速开始到离开 $\mathit{ETC}$收费岛全过程的平均速度大小；

（3）若汽车在 $\mathit{ETC}$收费岛匀速行驶所受阻力为车重力的0.2倍，求汽车通过 $\mathit{ETC}$收费岛牵引力所做的功和功率。

健康的生活既要注意平衡膳食，还要积极参加体育锻炼。如图所示为可调式握力器，可用于锻炼手部肌肉。锻炼时只要抓住左手柄，用力抓紧使其碰触右手柄上的计数按钮，即算完成一个握力动作。

（1）握力器的力度可以通过使用调节器移动弹簧下端的位置来改变。现在需要将力度调小，则应该将弹簧下端向 　　（选填"左"或"右" $)$ 移。

（2）小嘉用平均大小为500牛的力抓握力器的手柄，使手柄在力的方向上移动6厘米完成一个握力动作，则做功多少焦？

（3）小嘉饮用一罐净含量为330毫升的可乐后，获得的能量为540千焦。若获得能量的 $10\%$ 用于握力做功，则消耗这些能量需要完成多少个题（2）中的握力动作？

新型材料“气凝胶”因其密度极小，具有超快、超高的吸附力，有望在海上漏油、空气净化等环境治理上发挥重要作用。2013年，浙江大学的科学家们研制的“全碳气凝胶”密度仅为0.16千克／米³，刷新了世界“最轻材料”的纪录。图为科学家将一块体积约为1.0×10^-5米³的“气凝胶”放置在鲜花上的图片。求：

①这块“气凝胶”的质量m；
②它对鲜花的压力F。

小明用如图所示的滑轮组进行探究实验，用F＝50N的拉力在3s内将重为120N的物体匀速提高了10cm.请问：

⑴拉力F所做的功是多少？
⑵拉力F的功率是多少？
⑶滑轮组的机械效率为多大？

质量为79g的铁块，密度是7.9g/cm³，这个铁块的质量是多少?重多少?将这个铁块浸没于水中，排开水的质量是多少?所受浮力是多少?（g取10N/kg）

如图所示，工人用滑轮组提升重2400N的物体，所用的拉力为1500N，物体在5s内匀速上升lm．求：

（1）滑轮组对重物所做的有用功；
（2）拉力所做的功；
（3）滑轮组的机械效率；
(4) 拉力做功的功率．

某工地施工时，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）通过滑轮组提升货物如图甲所示，卷扬机及其工作台的总重为500N。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轻质杠杆的A端，地面上的重为400N配重C与杠杆B端相连接，杠杆AB可绕转轴O在竖直平面内自由转动。当卷扬机以速度v₁匀速提升重为G₁=800N的货物上升时，卷扬机的拉力为F₁，配重C对地面的压强为p₁，滑轮组的机械效率为η₁；当卷扬机以速度v₂匀速提升重为G₂的货物上升时，卷扬机的拉力为F₂，配重C对地面的压强为p₂，滑轮组的机械效率为η₂；卷扬机的拉力F₁、F₂做功随时间变化的图像分别如图乙中①、②所示。已知：υ₁:υ₂ =1:3, η₁:η₂=16:15， OA:OB=2:5。忽略所有连接绳索的质量及各处摩擦。G取10N/kg.求：

（1）卷扬机提升重物G₁上升12s做的功；
（2）动滑轮的质量；
（3）p₁与p₂的比值。

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。

小明按右图所示的滑轮组实验时，用F＝100N的拉力在3s内将重为240N的物体匀速提高，绳子在F的作用下上升了3米。求：

（1）重物上升的速度？
（2）小明做的有用功是多少？
（3）滑轮组的机械效率为多大？
（4）拉力F做的有用功率是多少？