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最新中考物理常考计算题经典模型练习 专题22 含有滑轮组复杂装置的浮力、机械效率综合计算-【压轴必刷】
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第二轮复习时应打破章节的限制,完善并梳理初中物理知识结构,找出知识点之间的内在联系,要使前后知识联系起来,系统巩固知识,形成一个由知识点到知识面、最后到知识网络的综合体,使复习具有系统性。具体可以从以下几点进行专题复习:
1、按照知识点可以将初中物理分成力、热、声、光、电等版块,用知识树的形式把每个版块涉及的内容展现出来,建立相对独立的知识体系。
2、按照中考题目类型,可以分为选择、填空、实验探究(包括操作实验)、计算、信息综合等专题,进行专门练习,体会每种题型常见解题方法,使复习纵横交错。
3、通过对某些特殊知识点的深挖细究,达到对某一类知识或某一专题的融合、深化。
06含有滑轮组复杂装置的浮力、机械效率综合计算
1.如图是在岸边打捞水中金属块的装置示意图,均匀实心金属块的体积为,质量为40kg。若水对金属块的阻力忽略不计,,g取10N/kg,试解答下列问题:(不计绳重和摩擦)
(1)在金属块还未露出水面时,求金属块所受到的浮力;
(2)若人用200N的拉力使金属块在水中匀速上升3m后还未露出水面,求人的拉力所做的功;
(3)求金属块在水中匀速上升时滑轮组的机械效率。
2.如图甲所示是液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图。A是动滑轮,B是定滑轮,C是卷扬机,D是油缸,E是柱塞。通过卷扬机转动使钢丝绳带动A上升,被打捞重物的体积是V=0.6m3,重力G物=2.4×104N。若在打捞前起重机对地面的压强p1=1.8×107Pa,当物体在水中匀速上升时起重机对地面的压强为p2=2.4×107Pa,重物完全出水后匀速上升时起重机对地面的压强p3=2.6×107Pa。重物出水前滑轮组的机械效率为90%,重物出水前卷扬机牵引力做的功随时间变化的图象如图乙所示。吊臂、定滑轮、钢丝绳的重以及轮与绳的摩擦不计。(g取10N/kg)求:
(1)重物出水前受到的浮力;
(2)动滑轮的重力;
(3)重物出水前卷扬机的功率;
(4)卷扬机牵引力(可以写分数);
(5)重物出水前匀速上升的速度。
3.如图所示是打捞物体的模拟装置。现电动机钢丝绳自由端以0.5m/s的速度匀拉动滑轮组,经过5min将体积为0.1m3的物体由海底提升到海面。(不计物体的高度、绳重和摩擦,ρ物=7.6×103kg/m3,ρ海水取 1.0×103kg/m3)求:
(1)物体浸没在海水中受到的浮力;
(2)物体在海底时受到海水的压强;
(3)已知动滑轮的总质量为m0,物体匀速上升过程中,绳子自由端的拉力为F,求该滑轮组的机械效率。(用已知量的字母表示)
4.如图所示,实心物体A浸没在水面下,现利用电动机通过滑轮组拉动A,使A向上运动。已知A的体积为1m3,密度为1.2×103kg/m3。动滑轮重为3×103N,电动机工作时拉绳子的功率为1.2×103W且保持不变,不计绳重、摩擦和水的阻力,求:
(1)A的重力;
(2)A浸没在水中受到的浮力;
(3)A向上运动的最大速度;
(4)A向上运动过程中,滑轮组机械效率的最大值。
5.如图所示,有一体积为1m3、密度为1.45×103kg/m3的物体置于水底,欲将其打捞上来,现用电动机带动钢丝绳自由端通过滑轮组使物体以0.1m/s的速度在水中匀速上升,经过3min的时间物体由水底提升到水面,在此过程中滑轮组的机械效率为90%(不计物体的高度、绳重和摩擦,g取10N/kg,=1.0×103kg/m3),求:
(1)物体浸没在水中时受到的浮力;
(2)物体在水底时受到水的压强;
(3)动滑轮的重力;
(4)若物体离开水中后匀速上升,且电动机的输出功率比物体在水中时增大了20%,此时钢丝绳自由端的速度。
6.如图甲所示是利用电动机通过滑轮组打捞水中物体A的示意图。某次打捞作业中,物体A在不可伸长的轻钢丝绳作用下,从水底以0.1m/s的恒定速度竖直向上匀速提升至离开水面。电动机的牵引功率P随打捞时间t的变化如图乙所示。已知物体A的体积V=0.8m3,质量m=2t。不计绳重、滑轮轴摩擦及水的阻力,g取10Nkg,求:
(1)浸没时,物体A受到的浮力和拉力;
(2)浸没时,滑轮组的机械效率;
(3)动滑轮重G动;
(4)当物体A离开水面后,电动机的功率P2。
7.如图所示,用一个底面积S=0.05m2、高h=0.2m的长方体形状的重物模拟“南海一号”,该同学站在岸边拉动绳子自由端,使重物从水底开始向上运动,假定重物一直做竖直向上的匀速直线运动,并经历三个运动阶段:第一阶段,从重物在水中开始运动到重物的上表面刚露出水面,绳对重物的拉力为F1=140N,用时t1=40s;第二阶段,从重物上表面刚露出水面到其下表面刚离开水面,用时t2=4s;第三阶段,从重物下表面离开水面后在空中上升。(已知动滑轮所受重力G0=60N,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/g,不计绳重、轮与轴之间的摩擦及水的阻力,不考虑重物出水前后质量的变化)求:
(1)在第一阶段运动中,水对重物的浮力F浮;
(2)在第一阶段运动中,绳对重物做的功W1;
(3)滑轮组在第一阶段运动中的机械效率η1和第三阶段运动中的机械效率η2。(计算结果保留一位小数)
8.如图甲所示是利用电动机和滑轮组(图中未画出)将实心圆柱体A从水库底匀速竖直起吊的装置示意图。钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图象如图乙所示,不计钢缆绳重、钢缆绳与滑轮间的摩擦及水的阻力,g取10N/kg。求:
(1)长方体A未露出水面时受到的浮力;
(2)长方体A的体积;
(3)长方体A完全离开水面后,电动机对绳的拉力F为8×103N,滑轮组的机械效率为75%,则动滑轮的重力为多少?
9.如图所示,支撑杠杆水平平衡的支架AOB随物体M在水中能上下运动自动升降,杠杆始终保持水平平衡;轻质杠杆,某同学质量为60kg;利用这个装置将物体匀速放入容器中,在M被浸没在水里的过程中,用力F1拉动绳自由端匀速竖直向下运动时,该同学对地面的压强为独立站在地面时对地压强的一半;已知,物体M的体积是0.06m3,动滑轮的重力为60N。(杆的自重、绳的重力、滑轮与绳的摩擦及液体对物体的阻力不计,g=10N/kg)求:
(1)物体M浸没在水里受到的浮力;
(2)拉力F1的大小;
(3)物体M的密度;
(4)物体M完全露出水面时,滑轮组的机械效率(百分号前面保留整数)。
10.如图 1所示,某人用滑轮组从水池底匀速提起实心正方体物体A(物体底部与池底不密合)。物体A从离开池底到刚要露出水面经历的时间为 15s,提升的高度为3m。当人作用在绳端竖直向下的拉力为F1时,物体A受到池底的支持力为FN;当物体A刚刚离开池底到刚好要露出水面前始终以某一速度匀速上升时,人作用在绳端竖直向下的拉力为 F2,此时人拉力做功的功率为160 W。已知:物体 A的密度为ρ=2.5×103kg/m3,体积为V=0.04 m³,水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3,F1∶F2=2∶5。不计摩擦和绳重及水的阻力,g=10 N/kg。求∶
(1)物体 A未露出水面前受到的浮力;
(2)物体A 在水中匀速上升时,人拉绳的速度 v;
(3)物体 A在水中匀速上升且未露出水面前,滑轮组的机械效率;
(4)当作用在绳端的拉力为 F1时,物体 A 受到池底的支持力FN。
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