2023年北京初三一模物理分类汇编：力学计算题

2023北京初三一模物理汇编

力学计算题

一、计算题

1．（2023·北京西城·统考一模）有一根长为L、横截面积为S的质量分布均匀的实心木棒AB。如图所示，木棒的A端静止在水平地面上，B端用绳竖直悬挂在电子秤上，电子秤的示数为F。已知：L=2m，S=40cm2，F=20N。（取g=10N/kg）求：

（1）实心木棒的重力G；

（2）实心木棒的密度ρ。

2．（2023·北京海淀·统考一模）《天工开物》中记载了中国古人利用桔槔汲水的情景，如今一些农田在灌溉时仍然传承着这种汲水方式。桔槔的主要结构如图所示，其上方的横杆是一根硬棒，横杆由竖木支撑，可绕通过O点的转轴转动，横杆A点绑有配重石块，B点连接一根细杆，细杆下方连有木桶，使用时人可对细杆施加向上或向下的力。已知OA长为1m，OB长为3m。横杆的自重、支点处的摩擦均忽略不计，汲水过程中细杆始终竖直。

（1）若配重石块重300N，当横杆在水平位置静止时，求B点受到的拉力F的大小。

（2）木桶装满水时，细杆、木桶和水总重140N，要使横杆提着装满水的木桶在水平位置静止（木桶完全离开井内水面），当所用配重石块重300N时，人对细杆的力为F1，当所用配重石块重600N时，人对细杆的力为F2。请通过计算说明F1与F2的大小关系。

3．（2023·北京丰台·统考一模）某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示。已知物重4.5 N，绳子自由端的拉力F为1.5 N。在0~2 s的过程中，求：

（1）有用功；

（2）拉力F的功率；

（3）滑轮组的机械效率。

4．（2023·北京门头沟·统考一模）如图所示重为6N的木块漂浮在水面上，有体积露出水面。已知ρ水=1.0×103kg/m3， g取10N/kg。求：

（1）木块所受浮力；

（2）木块的密度；

（3）若在木块的上方施加一个竖直向下的力F，当F为多大时，木块恰好能全部没入水中。

5．（2023·北京房山·统考一模）如图所示，底面积为100cm2的圆柱形容器静止在水平桌面上，容器内水重6N，用轻质细线拉着物体A浸没在水中处于静止状态，物体A重3N，体积为400cm3。已知ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg，细线质量忽略不计。

（1）请画出物体A的受力示意图；

（2）求物体A受到的浮力F浮；

（3）求水对容器底的压强p水。

6．（2023·北京延庆·统考一模）用如图所示的滑轮组，将质量为80kg的建筑材料A从地面匀速提高了2m，用时10s，在这个过程中，拉力F为500N，g取10N/kg。求：

（1）建筑材料受到的重力G；

（2）滑轮组的机械效率η；

（3）拉力F做功的功率P。

参考答案

1．（1）40N；（2）

【详解】解：（1）见图

根据杠杆平衡条件，所以

（2）实心木棒的密度

答：（1）实心木棒的重力为40N；

（2）实心木棒的密度为。

2．（1）100N ；（2）F2>F1

【详解】解：（1）如图1所示

O为支点，石块对横杆的压力F压=G石，力臂为L1；F的力臂为L2，依据杠杆的平衡条件得到

F压L1=FL2

可得拉力

（2）所用配重石块重300N时，木桶装满水后，由于横杆仍在水平位置静止，B点受到的拉力仍为100N，B点对细杆的拉力FB1也为100N，此时细杆和装满水的木桶受力如图2所示：

人对细杆的力为

F1=G-FB1=140N-100N=40N

方向竖直向上；所用配重石块重600N时，木桶装满水后，由于横杆仍在水平位置静止，  依据杠杆的平衡条件，B点受到的拉力为200N，B点对细杆的拉力FB2也为200N，此时细杆和装满水的木桶受力如图3所示：

则人对细杆的力为

F2=FB2-G =200N-140N=60N

方向竖直向下，所以

F2>F1

答：（1）B点受到的拉力F的大小是100N；

（2）F2>F1。

3．（1）0.45J；（2）0.3W；（3）75%

【详解】解：（1）由图像可知，物体上升的高度为0.1m，有用功为

（2）由图像可知，绳子自由端移动的距离为0.4m，拉力做的总功为

由图像可知，做功的时间为2s，拉力的功率为

（3）滑轮组的机械效率

答：（1）有用功为0.45J；

（2）拉力F的功率为0.3W；

（3）滑轮组的机械效率为75%

4．（1）6N；（2）0.75×103kg/m3；（3）2N

【详解】解：（1）由于木块漂浮在水面上，故浮力等于重力

F浮=G=6N

（2）根据阿基米德原理，可得

解得，由题意可得

解得，木块的质量

木块的密度

（2）当木块全部没入水中时，受到的浮力为

则施加竖直向下的力

答：（1）木块所受浮力为6N；

（2）木块的密度为0.75×103kg/m3；

（3）当施加竖直向下的力为2N时，木块能全部没入水中。

5．（1）（2）4N；（3）1000Pa

【详解】解：（1）对物体A的受力可知，物体A受到自身的重力G、竖直向上的浮力F浮、绳子的拉力F拉，如图所示

（2）物体A受到的浮力

F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×400×10-6m3=4N

（3）水对容器底面的压力

F水=G水+GA+F拉=G水+F浮=6N+4N=10N

则水对容器底的压强为

答：（1）受力分析如图所示

（2）物体A受到的浮力等于4N；

（3）水对容器底的压强等于1000Pa。

6．（1）800N；（2）80%；（3）200W

【详解】解：（1）建筑材料受到的重力

G=mg=80kg×10N/kg=800N

（2）由图可知，滑轮组的动滑轮绕2段绳，绳端移动的距离

s=2h=2×2m=4m

有用功

W有=Gh=800N×2m=1600J

总功

W总=Fs=500N×4m=2000J

滑轮组的机械效率

（3））拉力F做功的功率

答：（1）建筑材料受到的重力是800N；

（2）滑轮组的机械效率是80%；

（3）拉力F做功的功率是200W。