初中物理力和机械计算题

如图是某同学设计的简易打捞装置结构示意图。AOB是以O点为转轴，长为4m的轻质横梁， AB呈水平状态，AO=1m。在横梁上方行走装置可以在轨道槽内自由移动，行走装置下方固定有提升电动机。提升电动机通过细绳和滑轮组提起重物。固定在水平地面上的配重T通过细绳与横梁A端相连，G_T＝3000N。当行走装置处于C位置时，开始打捞物体A。质量ｍ_A是100kg、体积Ｖ为0.04ｍ³ 物体A在水中匀速上升时，地面对配重T的支持力是N₁,滑轮组的机械效率为75%；当物体A全部露出液面，滑轮组将物体A以v是0.1m/s的速度匀速竖直向上提升1m，此时电动机拉动细绳的功率为P，地面对配重T的支持力是N₂；N₁∶N₂＝5∶1，若行走装置和提升电动机及定滑轮的总质量ｍ₂是20kg，，忽略细绳与滑轮的摩擦以及水对物体的阻力，g取10N/kg。求

（1）动滑轮的重力G_动
（2）电动机拉动细绳的功率P
（3）OC的距离

如图所示 支撑杠杆水平平衡的支架AOB随物体M在液体中能上下运动自动升降，物体M的密度为2.7×10³kg/m³，轻质杠杆L_OA∶L_OB＝2∶5。某同学质量为60kg，利用这个装置进行多次实验操作，并将实验数据记录于表格中（表格中F_浮为物体所受的浮力、h为物块浸入液体的深度，P为液体对容器底部的压强），在各次操作过程中可认为杠杆始终保持水平。其中一次实验用力F₁拉动绳自由端匀速竖直向下运动，该同学对地面的压强为独立站在地面时对地压强的一半，滑轮组的机械效率η＝90％。已知，物体M浸没在液体中时，液体深度1.8m（绳的重力、滑轮与轴的摩擦及液体对物体的阻力不计。g＝10N/kg）。

F浮/ N	100	200	300	400	500	600	600	600
h/m	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8
P/ pa	16725	16975	17225	17425	17725	18000	18000	18000

 

求：
（1）拉力F₁的大小；
（2）液体的密度；
（3）物体M完全露出液体表面时，滑轮组的机械效率（百分号前面保留整数）；

如图甲所示，B是一个固定支架，由立柱和两侧装有定滑轮的水平横梁组成，物体M在横梁上可左右移动，M的左端用钢绳跨过定滑轮与电动机相连，右端用钢绳跨过定滑轮与滑轮组相连，滑轮组下挂一实心物体A，其密度ρ_Ａ=5×10³kg/m³，体积V_A=0.024m³。当电动机不工作时（可视电动机对钢绳无拉力作用），将物体A浸没在水中，物体A可以通过滑轮组拉着物体M向右匀速运动；当电动机用一个竖直向下的力F₁拉钢绳时，物体A在水面下以速度υ₁=0.1m/s匀速上升，滑轮组的机械效率为η₁；当物体A完全露出水面后，电动机用力F₂拉钢绳，物体A匀速上升，滑轮组的机械效率为η₂。在以上过程中，电动机对钢绳的拉力的大小随物体A上升高度的关系如图乙所示，电动机以F₁、F₂拉钢绳时的功率始终为P。（不计钢绳的质量、滑轮与轴的摩擦、水对物体的阻力。取g =10N/kg）

求：
（1）滑轮组的机械效率η₁：η₂
（2）电动机的功率P

我市经济建设中用到大量机械设备，某种起重机结构如图所示，起重机的吊臂 $\mathit{OAB}$可以看作杠杆，吊臂前段用钢绳连着滑轮，立柱 $\mathit{CA}$竖直， $\mathit{OB}:\mathit{OA}=6:1$．用该起重机将浸没在水中的长方体石墩提起，放在水平地面上，石墩质量为 $1.5\times {10}^4\mathit{kg}$、底面积为 $3m^2$、高为 $2m(g$取 $10N/\mathit{kg}$， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3)$

（1）浸没在水中的石墩（石墩的底部未浸入淤泥中），受到浮力是多少？

（2）石墩放在水平地面上时，起重机未对石墩施力，则石墩对底面的压强是多少？

（3）石墩完全离开水面被提升的过程中，测得每根钢绳的拉力为 $1.0\times {10}^{5}N$，此时动滑轮的机械效率是多少？

（4）当石墩被提起且仍浸没在水中时，若忽略动滑轮、钢绳和吊臂的重力及各种摩擦，起重机立柱 $\mathit{CA}$对吊臂 $A$点竖直向上的作用力是多少？

质量为60kg的小明站在水平地面上，利用如图甲所示装置提升物体A。物体A的质量m_A为74kg，底面积S_A为2×10^-2m²。当小明施加竖直向下的拉力为F₁时，物体A未被拉动，此时物体A对地面的压强p为5×10³Pa，小明对地面的压强为p₁；当小明施加竖直向下的拉力为F₂时，物体A恰好匀速上升，拉力F₂做的功随时间变化的图象如图乙所示。小明对地面的压强为p₂，且p₁：p₂="16:" 15。已知B、C、D、E四个滑轮的质量相同，不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：

（1）当小明施加竖直向下的拉力F₁时，物体A对地面的压力F_N；
（2）每个滑轮所受的重力G₀；
（3）小明施加竖直向下的拉力F₂时，物体上升的速度。

6月1日晚，“东方之星”客船翻沉事件不幸发生后，岳阳迅速行动，多部门积极参与搜援。参与搜救的某型号冲锋舟质量为180kg。

（1）求该冲锋舟受到的重力大小；
（2）该冲锋舟在水平地面时，与地面的接触面积为2m²，求它对水平地面的压强；
（3）该冲锋舟的排水量是1.2t，表示它满载时冲锋舟排开水的质量是1.2×10³kg，求该冲锋舟满载时受到的浮力大小。

建筑工人使用如图所示装置，将质量分布均匀的长方体水泥板M吊起后放入水中。工人通过控制电动机A、电动机B，始终保持水泥板M所受拉力竖直向上。当电动机A对绳的拉力为零时，电动机A对地面的压强为p₀；当水泥板M一端被竖直滑轮组拉起，另一端仍停在地面上，且水泥板M与水平地面成某角度时，电动机A对地面的压强为p₁；当水泥板M被竖直滑轮组拉离地面时，电动机A对地面的压强为p₂；当将水泥板M被悬挂着浸没在水中时，电动机A对地面的压强为p₃。已知：水泥板M的体积V_M为0.1m³，==5250Pa，==10250Pa，==5250Pa，不计绳重和轴摩擦。（g取10N/kg）求：

（1）竖直滑轮组中动滑轮的总重力G_动 ；   
（2）水泥板M所受重力G_M； 
（3）竖直滑轮组提拉水泥板M将其立起的过程中机械效率η。（结果保留两位有效数字）

如图所示，是使用汽车打捞水下重物的示意图。汽车通过滑轮组打捞水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以0.3m/s的速度向右水平匀速运动。重物在水面下被提升的过程共用时50s，汽车拉动绳子的功率P₁为480W。重物开始露出水面到完全被打捞出水的过程共用时10s，此过程中汽车拉动绳子的功率逐渐变大，当重物完全被打捞出水后，汽车的功率P₂比P₁增加了120W，且滑轮组机械效率为80%。忽略水的阻力、绳重和滑轮的摩擦，g取10N/kg。求：

（1）重物浸没在水中所受浮力；
（2）打捞前重物上表面受到水的压力；
（3）被打捞重物的密度

用如图（1）所示的装置提升重物，水平横梁AB 固定在支架C顶端，OA： OB=4：1。横梁A端挂一底面积为S=0.1m²的配重M，横梁B端下挂着由质量相等的四个滑轮组成的滑轮组，用此滑轮组多次提升不同的物体，计算出滑轮组的机械效率，并记入下面的表格。

物重G/N	60	80	100	180
机械效率η	0.75	0.80	0.833	0. 90

 

现用滑轮组分别提升甲、乙两个物体：在水面以上提升密度为ρ_甲=0.75kg/dm³的甲物体时，绳自由端的拉力为F₁，F₁做的功为W₁，配重M对地面的压强变化量为ΔP₁；在水面以下提升密度为ρ_乙=5.6kg/dm³的乙物体时，绳自由端的拉力为F₂，F₂做的功为W₂，配重M对地面的压强变化量ΔP₂。
F₁、F₂所做的功随时间变化的关系如图（2）所示。已知：甲、乙两物体的体积关系为V_甲=4V_乙，提升甲、乙两物体时速度相同。（不计绳的质量、杠杆的质量、轮与轴的摩擦、水对物体的阻力。取g =10N/kg）求：
（1）配重M对地面的压强变化量的差ΔP₂－ΔP₁
（2）滑轮组提升浸没在水中的乙物体时的机械效率。（保留百分号前面一位小数）

如图所示，小明用滑轮组提升重为640N的物体A，当物体A完全在水面下被匀速提升的过程中，物体A所受浮力为80N，已知小明自身的重为600N，动滑轮重为120N，不计绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力，求：（g取l0N/kg）

(1)物体A密度为多少？
(2)小明对绳子竖直向下的拉力大小为多少？
(3)小明对地面的压力大小为多少？

如图所示为一种蓄水箱的放水装置，AOB是以O点为转轴的轻质杠杆，AO呈水平状态，如图A、O两点间距离为40cm， B、O两点间距离为20cm，且OB与水平面夹角为60°。A点正下方的Q是一个轻质、横截面积为100cm²的盖板（盖板恰好能堵住出水口），它通过细绳与杠杆的A端相连。在水箱右侧的水平工作台上，有一质量为60kg的人通过滑轮组拉动系在B点呈竖直状态的绳子，从而可以控制水是否能从出水口流出。若水箱中水深为50cm，当盖板恰好要被拉起时，人对绳子的拉力为F₁，工作台对人的支持力为N₁；若水箱中水深为100cm，当盖板恰好要被拉起时，人对绳子的拉力为F₂，工作台对人的支持力为N₂。已知N₁与N₂之比为9：7，盖板的厚度、绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计，人对绳的拉力与人所受重力在同一直线上，取g=10N/kg。求：

（1）动滑轮所受的重力
（2）F₁：F₂
（3）当水位至少达到多高时，人无法拉起盖板。

如图甲所示，正方体A边长0.2m，作为配重使用，杠杆OE：OF=2：3，某同学用这个装置和一个密闭容器D提取水中的圆柱体B， 圆柱体B的体积是密闭容器D的；旁边浮体C的体积是0.1m³，该同学站在浮体C上，总体积的浸入水中；该同学用力拉动滑轮组绕绳自由端，手拉绳的功率P和密闭容器D匀速被提升的距离关系如图24乙所示；密闭容器D上升速度0.05m/s保持不变，密闭容器D被提出水后，圆柱体B从密闭容器D中取出放在浮体C的上面，同时手松开绳子时，浮体C露出水面的体积减少总体积的；在提升全过程中，配重A始终没有离开地面。两个定滑轮总重10 N.（绳的重力，滑轮与轴的摩擦及水的阻力不计。g＝10N/kg），求：
（1）圆柱体B的重力；
（2）密闭容器D离开水面时，滑轮组提升重物B的机械效率；（百分号前面保留整数）；
（3）圆柱体B的密度；
（4）在提升全过程中配重A对地面的压强的最大变化量。

如图甲所示是某船厂设计的打捞平台装置示意图．A是动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机，卷扬机拉动钢丝绳通过滑轮组AB竖直提升水中的物体，可以将实际打捞过程简化为如图乙所示的示意图．在一次打捞重物的作业中，在重物浸没水中匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂重物时变化了0.4m³；在重物全部露出水面并匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂重物时变化了1m³．钢丝绳的重、轴的摩擦及水对重物的阻力均忽略不计．（水的密度取1.0×10³kg/m³  g取10N/kg）求：

（1）重物的重力；
（2）重物浸没水中受到的浮力；
（3）当重物浸在水下时，卷扬机匀速拉动钢丝绳的拉力大小为1.５×10^３N，该滑轮组的机械效率是多少？

如图是利用电子秤显示水库水位装置的示意图。该装置主要由不计重力的滑轮C、D，长方体物块A、B以及轻质杠杆MN组成。物块A通过细绳与滑轮C相连，物块B通过细绳与杠杆相连。杠杆可以绕支点O在竖直平面内转动，杠杆始终在水平位置平衡，且MO:ON=1:2。已知物块A的密度为1.5×10³kg/m³，底面积为0.04m²，高1 m，物块B的重力为100N。滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计，求：

（1）当物块A的顶部刚没入水面时，底部受到水的压强大小；
（2）当物块A的顶部刚没入水面时，物块A所受的拉力大小；

图24

（3）若水位发生变化，当电子秤的示数为40 N时，求物块A浸入水中的深度。

如图所示，在物理课外科技活动中，小明受电子秤的启发设计了一种测量托盘所受压力的压力测量仪，他用电压表的示数来表示托盘所受压力的大小。电源电压为E=6V，定值电阻R₀=10Ω，滑动变阻器R的规格为“10Ω、lA”。金属指针OP固定在安放托盘的轻弹簧M上，并能随轻弹簧一起在金属杆AB上滑动且与AB接触良好，金属指针和金属杆电阻忽略不计。轻弹簧M在弹性限度内它被压缩的长度与其所受的压力大小成正比，当托盘所受压力为F₁=0时P恰好位于R的最上端；当托盘所受压力为F₂=100N时P恰好位于R的最下端（此时弹簧的形变仍在弹性限度内）。求：

（1）电压表示数U与托盘所受压力F的关系式；
（2）当压力为F₃=50N时定值电阻R₀消耗的功率P。