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中考物理专项

滑轮组专题

(二)
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1.如图

25(甲)所示的装置中,轻质杠杆

AB

可绕

O点在竖直平面内转动。

3AO=OB,

一个边长为

20cm

的正方体
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铜块完整淹没在水中,当在杠杆

B端用细钢丝挂重为

112N

的重物

G时,杠杆

AB

恰处于水平均衡;若利用此装置
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提拉一个物块

A,质量为

40kg

的小明使劲拉住杠杆

B端使杠杆水平均衡,如图

25(乙)所示。已知物块

A的体积
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为40dm3.若杠杆的质量、细钢丝的质量与摩擦忽视不计(

g取

10N/kg,ρ铜

3).求:
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1)此装置中动滑轮的重G动;
2)小明所能吊起物块A的最大质量mA.
2.某校科技小组的同学设计了一个从水中打捞物体的模型,如图
27所示。此中D、E、G、H都是定滑轮,M是
动滑轮,杠杆BC可绕O点在竖直平面内转动,OC∶OB=3∶4。杠杆BC和细绳的质量均忽视不计。人站在地面
上经过拉绳索提高水中的物体
A,容器的底面积为
300cm2。人的质量是70kg,经过细绳施加竖直向下的拉力
F1
时,地面对他的支持力是
N1,A以的速度匀速上涨。当杠杆抵达水平川点时物体
A整体积的五分之二露出
液面,液面降落了50cm,此时拉力F1的功率为P1;人经过细绳施加竖直向下的拉力
F2时,物体A以的速
度匀速上涨。当物体A完整走开液面时,地面对人的支持力是
N2,拉力F2的功率为P2。已知A的质量为75kg,N1∶N2
=2∶1,忽视细绳与滑轮的摩擦以及水对物体的阻力,
g取10N/kg。求:
⑴当物体露出液面为整体积的五分之二时,物体所受的浮力;
⑵动滑轮M遇到的重力
G;
C
O
⑶P1∶P2的值。
G
H
O
B
M
EA
D
图27
3.如图 24所示为一种蓄水箱的放水装置,人站在地面上就能够控制蓄水箱进行放水。AOB是以O点为转轴的轻
质杠杆,AB呈水平状态,AO=120cm,BO=40cm。A点正下方的 Q是一个重为 10N、横截面积为100cm2的盖
板(盖板恰巧能堵住出水口),它经过细绳与杠杆的A端相连。在水箱右边的水平川面上,有一质量为60kg的
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人经过滑轮组拉动系在
B点呈竖直状态的绳索,能够控制出水口上的盖板。若水箱中水深为
30cm,当盖板恰巧
要被拉起时,人对绳索的拉力为
F1,水平川面对人的支持力为
N1,;若水箱中水深为
70cm,当盖板恰巧要被拉
起时,人对绳索的拉力为
F2,水平川面对人的支持力为
N2。已知N1与N2之比为55:51,盖板的厚度、绳重及
绳与滑轮间的摩擦均可忽视不计,人对绳的拉力与人所受重力在同向来线上,
g取10N/kg。求:
1)当水箱中水深为70cm时,盖板上表面所受水的压强。
2)动滑轮的总重。
4.如图24所示,是工人用来粉刷楼房外墙壁的简略起落装置表示图,其上端固定在楼顶,工人使劲拉绳索,装置可使工人与粉刷涂料及工具乘工作台升至所需高度,工人将绳索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的力竖直向下拉绳索时,工作台对地面的压强为
200Pa;
工人使劲F1竖直向下拉绳索使自己匀速上涨至某一高度进行粉刷工作,此时该装置机械效率为
1;粉刷工作
结束后,工人不慎将涂料桶和工具跌落地面,工人使劲
F2持续竖直向下拉绳索使自己又匀速上涨了
2m,查察
一下墙壁状况,此过程该套装置的机械效率为
2。已知
1:2=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)
1
2
F
和F的比值
图24
5.物理小组同学在一次模拟打捞沉船的实验中,用三个滑轮(每个滑轮遇到的重力均为
)和四个同样的浮筒
B设计了如图26所示装置。当浮筒B和表示沉船的物体A淹没在水中匀速上涨时,测得绳索自由端的拉力为
F
,滑轮组的机械效率
=80%。浮筒B和物体A完整出水后,绳索自由端的拉力为
F。已知F
=
3
F,四
1
1
2
1
2
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8
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个同样的浮筒排出水后的总重是动滑轮重的

4倍,浮筒

B排出水后产生的浮力
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3
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是其自重的5倍。不计绳重、轴摩擦和水的阻力。
求:⑴浮筒 B和物体A完整出水后,滑轮组匀速
提高重物 A的机械效率2;
⑵物体A的密度A。
6.某工人经过如图24
所示装置提高重物,甲、乙为定滑轮(质量不计)
,丙为动滑轮,连结杠杆的绳索、人手中的
绳索都竖直。当工人对绳索施加竖直的拉力
F1时,工人对水平川面的压力为
200N,杠杆恰幸亏水平川点均衡,重
物对水平川面的压强为
0.2×104pa。已知重物的底面积为2,AO=4BO,工人的质量70kg,动滑轮的质量10kg,
(不计绳重、滑轮与轴的摩擦、杠杆的重力,
g取10N/kg)求:
(1)F1为多少牛?
(2)重物的重力为多少牛?
7.图25是某建筑的二楼顶上的蓄水箱及放水装置,蓄水箱长
3m,宽2m,高1m,楼房每层高3m。其水箱上端右
侧安装了一个以O点为转轴,长为50cm的轻质杠杆AB,O点距A端40cm。A点正下方的Q是一个恰巧能堵住出
水口的重5N、横截面积100cm2、厚5cm的盖板,它经过细绳与杠杆的
A端相连。在水箱右边水平川面上有一质量
为54.4kg的人经过滑轮组拉动系在
B点的绳索,进而控制水箱中的水从出水口流出。当水箱中蓄满水时,人用
F1
的力拉绳端,盖板恰能被拉起,此时人对水平川面的压强为
p1;当水箱中的水深为60cm时,人用F2的力拉绳端,
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盖板也恰巧被拉起,此时人对水平川面的压强为
p2
12
,且p:p=11:12。(绳重及滑轮与轴之间的摩擦及进水管直径
忽视不计,g取10N/kg)求:
(1)若这些水是用水泵从深
2m的井中抽上来的,要求一次蓄满水的时间不可以超出
10min,则水泵的功率起码多大?
(2)动滑轮的总重G0;
(3)当水箱中蓄满水时,地面对人的支持力
N1。
进水管A
OB
Q
C
图25
8.为了将搁置在水平川面上重G=100N的重物提高到高处。小明设计了图
28(甲)所示的滑轮组装置。当小明用
图28(乙)所示随时间变化的竖直向下拉力
F拉绳时,重物的速度和上涨的高度
h随时间t变化的关系图像分
别如图28(丙)和(丁)所示。若重物与地面的接触面积
S=5×10-2
m2,不计摩擦,绳对滑轮的拉力方向均可
当作在竖直方向。(已知小明的质量为
60kg,每只鞋与地面的有效接触面积为
200cm2)求:
(1)在2~3s内,拉力F的功率P及滑轮组的机械效率
;
(2)在1~2s内,拉力F所做的功W;
(3)在0~1s内,小明对地面的压强
p1与重物对地面的压强
p2的差值
p多大。
F
G
甲乙丙丁
28
9.某科技小组设计的提高重物的装置如图23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川
面上。小亮站在地面上经过滑轮组提高重物,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上的两个定滑轮构成。小亮以拉力
F1匀速竖直提高物体A的过程中,物体A的速
度为υ1
A
2
2
,滑轮组的机械效率为
η。小亮以拉力
F
匀速竖直提高物体B的过程中,物体B的速度为υ,滑轮组
的机械效率为ηB
。拉力
1
2
做的功随时间变化的图像分别如图
12
F、F
23乙中①、②所示。已知:υ=4υ,物体A
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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ηB与ηA之比。
P
Q
图23
10.我国是世界上第一个成功达成海底沉船整体打捞的国家,图31是“南海1号”沉船打捞出水的状况。所谓整体打
捞,就是将沉船与其四周泥沙按原状固定在特别的钢制沉箱内一次性吊浮起运,沉箱是一种用金属制成,形状像箱
子,下边没有底,能够罩住整个沉船的设施。沉箱四周安置了气囊,起吊过程气体膨胀,产生巨大的浮力,起到助
浮的作用。
如图32所示是与上述原理相像的简化妆置:一个质量为11.7t的钢制沉箱倒扣在深度H=20m的水底,箱内
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腔体的横截面积
S=10m2、高为L=4m,可忽视重力和体积的充气装置使箱内封入高
h为0.5m的空气。现用吊绳将
沉箱打捞至水面,吊绳与滑轮组及电动机相连可控制沉箱匀速上涨,
ρ
3
3
取1×10
3
3
,g=10N/kg
,
=7.8×10kg/m,ρ
kg/m
钢
海水
水的阻力、摩擦和绳重不计。问:
1)沉箱倒扣在海底时,沉箱的上表面所受海水的压强是多大?(此问不计沉箱上表面的厚度)
2)若使沉箱能够从海底被吊起,吊绳的拉力起码多大?
(3)沉箱上涨至抵达水面以前的过程中,因压强减小箱内空气体积增大,已知
h为0.5m时,滑轮组的机械效
率η1
,那么当h为1m
时,滑轮组的机械效率
2
=98%
η是多少?(结果保存整数)
(4)假定腔内空气的高度h向来未达到腔体的高度L,经过计算说明从起吊到沉箱上表面抵达海面的过程中,
电动机能否一定向来 做功?
电动机
定滑轮
动滑轮
吊绳
HS
h
L
32
11.如图28所示是某科技小组设计的打捞水中物体的装置表示图。A是动滑轮,B是定滑轮,C是卷扬机。卷扬机
转动拉动钢丝绳经过滑轮组AB竖直提高水中的物体。在一次模拟打捞水中物体的作业中,在物体淹没水中匀速上
升的过程中,船浸入水中的体积相关于动滑轮A未挂物体时变化了2dm3;在物体所有露出水面匀速上涨的过程中,
船浸入水中的体积相关于动滑轮A未挂物体时变化了 3dm3,卷扬机所做的功随时间变化的图像如图29所示。物体
淹没在水中和完整露出水面后卷扬机对钢丝绳的拉力分别为T1、T2,且T1与T2之比为5∶7。钢丝绳的重、滑轮
与轴的摩擦及水对物体的阻力均忽视不计。(g取10N/kg)求:
(1)物体的重力G;
(2)物体淹没在水中匀速上涨的过程中,滑轮组AB的机械效率η;
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(3)物体所有露出水面后匀速上涨的速度v物。
12.如图20甲是在岸边打捞水中物体的装置表示图。该装置由悬挂机构和提高装置两部分构成。悬挂机构由固定
杆OD和杠杆BC构成,O为杠杆BC的支点,CO∶OB=4∶1。配重E经过绳索竖直拉着杠杆
B端,其质量mE=
800kg。安装在杠杆C端的提高装置由一个支架、一个电动机
Q、一个定滑轮K及数目未知的动滑轮(在虚线框内
未画出)构成。此中支架和电动机
Q的总质量mQ=10kg,定滑轮K的质量为mK=30kg。可利用遥控电动机拉动绳
子自由端 H,经过滑轮组提高淹没在水中的物体。在一次打捞一批实心资料过程中,实心资料淹没在水中匀速竖直
上涨,此时电动机Q牵引绳索的功率为 P1,绳索H端的拉力为 F1,实心资料上涨的高度随时间变化的图像如图20
乙所示,地面对配重E的支持力为N1;在实心资料所有露出水面后匀速竖直上涨的过程中,
绳索H端的拉力为F2,
地面对配重E的支持力为N2,滑轮组的机械效率为
η。已知F1=200N,F2=300N,N1∶N2=2∶1,被打捞的实心
资料的密度ρ=2.7×103kg/m3,绳和杠杆的质量、捆绑实心资料的钢丝绳的质量和体积、
滑轮与轴及杠杆支点处的摩
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擦、水对实心资料的阻力均忽视不计,g取10N/kg。求:
(1)实心资料淹没在水中匀速上涨时电动机牵引绳的功率P1;
(2)实心资料露出水面后,滑轮组的机械效率η。
图20
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