初中物理力和机械计算题

小雯设计了一个测量物体重力的“托盘秤”，如图是原理示意图，其中的托盘用来放置被测物体，OBA是可绕O点转动的杠杆，R₁是压力传感器（其电阻值会随所受压力大小变化而变化，变化关系如下表），R₀为定值电阻,为显示重力大小的仪表（实质是一个量程为0—3V的电压表）。已知OB:OA=1:2，R₀=100Ω，电源电压恒为3V（忽略托盘、杠杆及压杆的重力）。

压力F/N	0	50	100	150	200	250	300
电阻R1/Ω	300	250	200	150	100	50	0

(1)托盘上没放物体时，压力传感器R₁的电阻值是  ______ Ω。
(2)当托盘上放被测物体时，电压表的示数如图所示，则此时压力传感器R₁上的电压是多少？

(3)第(2)题中被测物体的重力是多少？

一辆重2×10⁴N的四轮卡车，开进了一段泥泞的道路，不能继续行驶。司机找来一小型拖拉机、绳子、动滑轮，采用如图所示装置，拖拉机在绳端用3750N的水平拉力，将汽车以0.2m/s的速度水平匀速拉出泥泞路段，用时10s。若每个车轮与地面接触的面积为0.05m²。

（1）求汽车对路面的压强。
（2）求拉力F做的功和功率。
（3）若动滑轮的机械效率为80%，求汽车所受的阻力。

某兴趣小组制作了一个测量质量的电子秤，其原理如图甲所示，它主要四部分构成：托板、压力杠杆OAB、压敏电阻R（电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻）和显示重力大小的仪表A（实质是量程为0～0.6A的电流表），其中OA长5cm，AB长20cm，电源电压恒为9V，压敏电阻R的阻值与所受压力的关系如图乙所示（托板和杠杆组件的质量可以忽略不计，g取10N/kg）。求：

（1）托板上放某一重物时，电流表示数为0.2A，电子秤在1min内消耗的电能；
（2）托板上没有放置物体时，电路中的电流；
（3）为保护电流表不被损坏，电子秤能测量的最大质量。

配重 $M$单独置于水平地面上静止时，对地面压强为 $3\times {10}^5$帕，将配重 $M$用绳系杠杆的 $B$端，在杠杆的 $A$端悬挂一滑轮，定滑轮重 $150N$，动滑轮重 $90N$，杠杆 $\mathit{AB}$的支点为 $O$， $\mathit{OA}:\mathit{OB}=5:3$，由这些器材组装成一个重物提升装置，如图所示，当工人利用滑轮组提升重力为 $210N$的物体以 $0.4m/s$的速度匀速上升时，杠杆在水平位置平衡，此时配重 $M$对地面压强为 $1\times {10}^5$帕。（杠杆与绳的重量、滑轮组的摩擦均不计， $g=10N/\mathit{kg})$

（1）求滑轮组的机械效率？

（2）配重 $M$质量是多少千克？

（3）为使配重 $M$不离开地面，人对绳的最大拉力是多少牛顿？

某电开水器的结构如图甲所示（剖面图），简化的内部电路如图乙所示，进水管管口的阀门由轻质浮子1和与它们相连的两根轻质硬杆控制，只有进水管中的水压在正常范围内，冷水箱和煮水箱中的水位就比出水管管口低，冷水不会从出水管流出。当冷水箱中的水位达到一定高的时，浮子2浮起，会触动单刀三掷开关S₁，煮水电热管R₁通电发热，冷水被煮沸，水面升高，开水就从出水管进入贮水箱，当贮水箱中水位达到一定高度时，浮子3浮起，又会触动单刀三掷开关S₁，煮水暂停，一旦贮水箱中水温下降使温控开关S₂闭合，保温电热管R₂就会通电发热，开水处于保温状态。

（1）已知煮水电热管R₁的阻值为12.1Ω，保温电热管R₂的阻值为48.4Ω，求电开水器的最大发热功率。
（2）图甲中，当浮子1上升到最高处后，它的最上端恰好和出水管管口相平，阀门就会将进水管管口关闭，此时AC杆沿竖直方向。已知浮子1的体积V=2.5×10^-4m³，进水管管口和阀门的横截面积S均为1×10^-4m²（不计阀门的质量、管壁的厚度及两者之间的摩擦）；BO∶BA=20∶1（O为轻质浮子1的球心、A为两轻质硬杆的相交处，B为轻质硬杆BO的转轴），水箱内水面上方的气压P₀=1×10⁵Pa。为了不让冷水直接进入贮水箱，进水管管口阀门的上表面受到的压强不能超过多少Pa?

小明做俯卧撑时（如图23所示），可将其视为一个杠杆，重心在O点。他将身体撑起时，地面对两脚尖的支持力为250N，两脚尖与地面的接触面积为60cm²，双手与地面的接触面积为300cm²。

⑴画出以B为支点时重力的力臂L。
⑵如果小明的两脚尖对地面的压强与双手对地面的压强之比为5∶2，地面对双手的支持力为多少？
⑶小明在1min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离都为0.36m，则他1min内克服重力所做的功为多少?

甲、乙是两个完全相同的均匀实心圆柱体，重力都为5.4N。甲放在水平地面上，细绳的一端系于圆柱体甲上表面的中央，另一端竖直拉着轻质杠杆的A端。当把圆柱体乙悬挂在杠杆的B端时，杠杆在水平位置平衡，且AO︰B=2︰，如图a所示，此时甲对地面的压强为1350 Pa；当把圆柱体乙放入底面积为30 cm²的薄壁圆柱形容器M中，将质量为450g的水注入容器，圆柱体乙刚好有3/4体积浸在水中，水在容器中的深度为20cm，如图b所示。（已知ρ_水=1.0×10³kg/m³）求：
       
⑴圆柱体甲的底面积是多少cm²？
⑵当圆柱体乙刚好有3/4体积浸在水中时，所受到的浮力是多少N?
⑶圆柱体甲的密度是多少kg/m³？

如图所示是一种起重机的示意图。起重机重 $2.4\times {10}^{4}N$（包括悬臂），重心为 $P_1$，为使起重机起吊重物时不致倾倒。在其右侧配有重 $M$（重心为 $P_2)$。现测得 $\mathit{AB}$为 $10m$， $\mathit{BO}$为 $1m$， $\mathit{BC}$为 $4m$， $\mathit{CD}$为 $1.5m$。 $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）若该起重机将重物吊升 $6m$。用时 $50s$，则重物上升的平均速度是多少？

（2）现在水平地面上有重为 $2.44\times {10}^{4}N$的货箱，它与地面的接触面积是 $3m^2$。

①若起重机不加配重，在起吊货箱时，最大可使货箱对地面的压强减少多少？

②若要吊起此货箱，起重机至少需加多少牛的配重？

（3）有人认为起重机的配重越重越好，这样就能吊起更重的重物，这起重机能配 $8t$的配重吗？请说明理由。

利用如图所示的装置，把体积为，密度为的薄石块从水面下2m处拉出水面后，再提升了5m，共用时间10s，动滑轮重为20N（不计绳子与滑轮间的摩擦，设石块的两个上升过程都是匀速）。求：

（1）在整个过程中拉力F的功率（注：在计算时可认为薄石块在离开水面前浮力的大小保持不变）。
（2）石块离开水面后提升5m过程中，这个装置的机械效率是多少？（）

“蛟龙号”创造了“中国深度”--下潜7062m．今年“蛟龙号”将远赴印度洋探索2700m深处活火山的奥秘．已知：海水密度ρ=1.03×10³kg/m³，声音在海水中的传播速度是1500m/s，取g=10N/kg．问：

（1）“蛟龙号”下潜到2700m深度时受到的海水的压强是多少？
（2）电磁波传播速度大，但是在海水中的传输距离是短．母船与“蛟龙号”信息传递要借助于声呐．在2700m深处的“蛟龙号”收到正上方母船的指令需要多长时间？
（3）“蛟龙号”到达海底扔掉部分配重后，排开的水所受的重力是5×10³N，它受到的浮力是多少？
（4）任务完成后，起重机把重2.2×10⁵N的“蛟龙号”吊到母船上，起重机滑轮装置原理如图乙，在滑轮装置作用下，“蛟龙号”离开水面后缓慢竖直上升10m后到达甲板，绳子自由端的拉力为68750N，移动的距离是40m，则滑轮装置的机械效率是多少？
（5）你认为“蛟龙号”面临的主要技术难题是什么（答出一条即可）？

某校课外科技小组的同学为测量暴雨过后浑浊江水的密度，设计了如图所示的一套装置：A是弹簧测力计，B是便常委0.1m的均匀正方体浮子，C是圆柱形容器，D是一固定在容器底部的定滑轮。弹簧测力计和正方体浮子之间用一轻质无伸缩的细线通过滑轮相连接。（不考虑滑轮的摩擦，取g=10N/kg）解答下列问题：

（1）当容器中盛有密度为ρ_水=1×10³kg/m³的适量的清水，按图中所示，使浮子B浸没在水中时，测力计A的示数为2N，浮子B的重力多大？
（2）照图中的方法，将容器中的清水换为适量的浑水，使浮子B总体积的浸在水中时，测力计A的示数为0.4N。该浑水的密度是多少？
（3）在测另一种浑水密度的过程中，照图中方法，先拉动测力计将浮子B浸没在浑水中静止；然后将细线剪断，待浮子B静止漂浮后，容器底部所受浑水的压力比剪断细线前减小了2.8N，则此浑水的密度是多少？

晾衣架（如图）给日常生活带来许多方便，转动手摇器能使横杆上升或下降。

（1）安装在天花板上虚线框内的简单机械应是　　。

（2）使用一段时间后，对手摇器的转轴添加润滑剂，目的是　　。

（3）将挂在晾衣架上重为20牛的衣服升高1.5米，至少对衣服做多少功？

（4）由于使用不当，造成晾衣架右侧钢丝绳受损，最多只能承受15牛的力，左侧钢丝绳能正常使用。晾衣架的横杆上有11个小孔，相邻两孔间的距离均为20厘米。现准备将重为20牛的一件衣服挂到水平横杆的小孔进行晾晒，通过计算说明挂在哪些编号的小孔，右侧钢丝绳会断裂（横杆、衣架和钢丝绳等自重不计）。

科技小组制造了一个装置，下图为原理示意图，MN为水平轨道，轨道上套着滑套h。固定在底座D上的电动机乙通过定滑轮能使h沿轨道向左滑动。已知底座放置在水平地面上，底面积为100cm²，电动机乙和底座共重50N。固定在地面上的电动机甲通过滑轮组，以0.2m/s的速度匀速提升物体A时，电动机甲作用在绳端的拉力为F₁，滑轮组的机械效率为。匀速提升物体B时，电动机甲作用在绳端的拉力为F₂，且。已知物体A、B的体积相同，密度之比ρ_甲∶ρ_乙=7∶12。（不计绳重及轮与轴间的摩擦，g取10N/kg）

求：（1）提拉物体A时的机械效率；
（2）若物体A重14N，电动机甲匀速提升物体A，3s时间内所做的功。
（3）当物体B悬在空中，滑套h以0.1m/s的速度匀速向左运动时，电动机乙绳端拉力T的功率是1W，底座D对地面的压强。

如图甲为塔式起重机简易示意图，塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装。（动滑轮重、绳重及摩擦均不计， $g$取10牛 $/$千克）

（1）为保持平衡，起重臂的长度越长的塔式起重机，配备的平衡重的质量应越　　。

（2）图乙为起重机钢丝绳穿绳简化示意图，滑轮 $a$的作用是　　。若钢丝绳能承受的最大拉力为 $3\times {10}^4$牛，则能吊起货物的质量不能超过多少千克？

（3）若将重为 $1.2\times {10}^4$牛的货物由地面沿竖直方向匀速提升30米，再沿水平方向移动20米，则此过程中克服货物重力做功多少焦？

（4）若该起升电动机的效率为 $90\%$，将重为 $1.2\times {10}^4$牛的货物提升到30米的高度，用时50秒，则该起升电动机的实际功率是多少瓦？

某中学“STS”课题小组到某工厂的锅炉车间进行实践活动，重点研究锅炉供水自动控制装置方面的问题，如图为冷水自控位置，小水箱与锅炉相连，当杠杆呈水平状态时，浮球受到2.5N竖直向上的浮力，塞子B刚好顶住自来水的进口．已知OC=25cm．OD=1cm，塞子B横截面积为1cm²，由此算出自来水对塞子B的压强为多大？