簡(jiǎn)單機(jī)械與壓強(qiáng)浮力經(jīng)典例題系列

1、簡(jiǎn)單機(jī)械與壓強(qiáng)浮力經(jīng)典例題系列簡(jiǎn)單機(jī)械與壓強(qiáng)浮力經(jīng)典例題系列2011-6-21一：滑輪、杠桿將物體提起拉力與物重的關(guān)系（略）二、滑輪、杠桿將物體未提起拉力與物重、浮力、壓力的關(guān)系43如圖25（A）所示，密度為5103kg/m3，邊長(zhǎng)分別為l2cm、h3cm、d5cm的合金塊甲掛在輕質(zhì)杠桿的A點(diǎn)，在杠桿另一側(cè)的B點(diǎn)掛石塊乙，杠桿在水平位置平衡。把甲如圖25（B）所示放在水平的桌面上，石塊乙從原來(lái)的位置B向左移動(dòng)到C點(diǎn)，且BC之間的距離是OB的五分之一，杠桿又一次平衡。求：合金塊甲受到的重力； 杠桿第二次平衡時(shí)，甲對(duì)桌面的最小壓強(qiáng)。（800 Pa）41. （豐臺(tái)2）如圖16所示，A、B兩個(gè)正方體掛

2、在杠桿的兩端，已知物快A的邊長(zhǎng)為1dm，物塊B的邊長(zhǎng)為2dm，它們的密度分別為A3103kg/m3，B2103kg/m3，當(dāng)杠桿水平平衡時(shí)，物塊B對(duì)地面的壓強(qiáng)為2500Pa，將物塊A完全沒(méi)入水中后，當(dāng)杠桿再次水平平衡時(shí)，物塊B對(duì)地面的壓強(qiáng)為P，求：（1）杠桿的力臂CO：OE為多少？(g=10N/kg) （2）P為多少帕？（5分）ECOAB圖16三、滑輪、杠桿將物體未提起人受到的支持力與物重、浮力、壓力、壓強(qiáng)的關(guān)系（07）15圖6是運(yùn)動(dòng)員利用器械進(jìn)行訓(xùn)練的示意圖，其中橫桿AB可繞固定點(diǎn)O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，OA：OB=4：5，系在橫桿A端的細(xì)繩通過(guò)滑輪懸掛著物體M。運(yùn)動(dòng)員小強(qiáng)站在水平地面上時(shí)對(duì)地面

3、的壓強(qiáng)為11104Pa，當(dāng)他用力舉起橫桿B端恰好使AB在水平位置平衡時(shí)，他對(duì)橫桿B端豎直向上的作用力F1為300N，此時(shí)他對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為16104Pa。若在物體M下面再加掛物體N，小強(qiáng)需用更大的力舉起橫桿B端，當(dāng)AB在水平位置再次平衡時(shí)，他對(duì)橫桿B端豎直向上的作用力為F2，他對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為36104Pa，此時(shí)細(xì)繩對(duì)橫桿A端的拉力為F3。根據(jù)上述條件，下列計(jì)算結(jié)果正確的是（g取10Nkg，橫桿AB與細(xì)繩的質(zhì)量均忽略不計(jì)）A物體M的質(zhì)量為375kgB小強(qiáng)的質(zhì)量為65kgCF2的大小為750NDF3的大小為1650N 40如圖19所示，質(zhì)量為70kg的工人站在水平地面上，用帶有貨箱的滑輪組把

4、貨物運(yùn)到高處。第一次運(yùn)送貨物時(shí)，放入貨箱的貨物質(zhì)量為160kg，工人用力F1勻速拉繩的功率為P1，貨箱以01rns的速度勻速上升，地面對(duì)工人的支持力為N1。第二次運(yùn)送貨物時(shí)，放入貨箱的貨物質(zhì)量為120kg，工人用力F2勻速拉繩，貨箱以02ms的速度勻速上升，地面對(duì)工人的支持力為N2，滑輪組機(jī)械效率為2。N1與N2之比為15：19。（不計(jì)繩重及滑輪摩擦，g取l0Nkg）求：（1）貨箱和動(dòng)滑輪的總質(zhì)量m；（2）功率P1；（3）機(jī)械效率2。ABDCEOF圖25（海淀1）40圖25是液壓汽車起重機(jī)從水中打撈重物的示意圖。A是動(dòng)滑輪，B是定滑輪，C是卷?yè)P(yáng)機(jī)，D是油缸，E是柱塞。作用在動(dòng)滑輪上共三股鋼絲繩

5、，卷?yè)P(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使鋼絲繩帶動(dòng)動(dòng)滑輪上升提取重物，被打撈的重物體積V0.5m3。若在本次打撈前起重機(jī)對(duì)地面的壓強(qiáng)p02.0107Pa，當(dāng)物體在水中勻速上升時(shí)起重機(jī)對(duì)地面的壓強(qiáng)p12.375107Pa，物體完全出水后起重機(jī)對(duì)地面的壓強(qiáng)p22.5107Pa。假設(shè)起重時(shí)柱塞沿豎直方向，物體出水前、后柱塞對(duì)吊臂的支撐力分別為N1和N2，N1與N2之比為19：24。重物出水后上升的速度v0.45m/s。吊臂、定滑輪、鋼絲繩的重以及輪與繩的摩擦不計(jì)。（g取10N/kg）求：（1）被打撈物體的重力；（2）被打撈的物體浸沒(méi)在水中上升時(shí)，滑輪組AB的機(jī)械效率；（3）重物出水后，卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引力的功率。圖21AOBCDEH

6、40圖21是一個(gè)上肢力量健身器示意圖。配重A受到的重力為1200N，其底面積為5102m2， B、C都是定滑輪，D是動(dòng)滑輪；杠桿EH可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，OEOH25。小成受到的重力為600N，他通過(guò)細(xì)繩在H點(diǎn)施加豎直向下的拉力T1時(shí)，杠桿在水平位置平衡，小成對(duì)地面的壓力為F1，配重A受到的拉力為FA1，配重A對(duì)地面的壓強(qiáng)p1為6103Pa；小成在H點(diǎn)施加豎直向下的拉力T2時(shí)，杠桿仍在水平位置平衡，小成對(duì)地面的壓力為F2，配重A受到的拉力為FA2，配重A對(duì)地面的壓強(qiáng)p2為4103Pa。已知F1F2 2019，杠桿EH和細(xì)繩的質(zhì)量均忽略不計(jì)。求：(1) 拉力FA1；(2) 拉力T2；（3）動(dòng)

7、滑輪D受到的重力G。（09海淀2）圖25工作臺(tái)AOBQ出水口C39如圖25所示為一種蓄水箱的放水裝置，AOB是以O(shè)點(diǎn)為轉(zhuǎn)軸的輕質(zhì)杠桿，AO呈水平狀態(tài)，A、O兩點(diǎn)間距離為40cm，B、O兩點(diǎn)的水平距離為10cm，B、O兩點(diǎn)的豎直距離為7cm。A點(diǎn)正下方的Q是一個(gè)重為5N、橫截面積為200cm2的蓋板（蓋板恰好能堵住出水口），它通過(guò)細(xì)繩與杠桿的A端相連。在水箱右側(cè)的水平工作臺(tái)上，有一質(zhì)量為60kg的人通過(guò)滑輪組拉動(dòng)系在B點(diǎn)呈豎直狀態(tài)的繩子，從而可以控制水是否能從出水口流出。若水箱中水深為50cm，當(dāng)蓋板恰好要被拉起時(shí)，人對(duì)繩子的拉力為F1，工作臺(tái)對(duì)人的支持力為N1；若水箱中水深為100cm，當(dāng)蓋板

8、恰好要被拉起時(shí)，人對(duì)繩子的拉力為F2，工作臺(tái)對(duì)人的支持力為N2。已知N1與N2之比為69：77，蓋板的厚度、繩重及滑輪的摩擦均可忽略不計(jì)，人對(duì)繩的拉力與人所受重力在同一直線上，取g=10N/kg。求：（1）當(dāng)水箱中水深為50cm時(shí)，蓋板上表面所受水產(chǎn)生的壓強(qiáng)； （2）人對(duì)繩子的拉力F1的大??；（3）若與杠桿A、B兩端連接的細(xì)繩足夠結(jié)實(shí)，而人拉滑輪組的繩子所能承受的最大拉力為330N，則為能實(shí)現(xiàn)使用圖中的裝置放水，水箱中水的最大深度不得超過(guò)多少。（2m）四、人站在升降機(jī)中，繩子段數(shù)的計(jì)算方法。（09西城2）41工人利用滑輪組按照?qǐng)D25所示的方式提升貨箱。工人的體重為G人800N。提升第一個(gè)貨箱時(shí)

9、，工人用F0500N的豎直向下的力拉繩時(shí)，沒(méi)有提起貨箱。工人用F1600N的豎直向下的力拉繩時(shí)，貨箱恰能以0.2m/s的速度勻速上升。此時(shí)工人提升貨箱效率為62.5%。第二個(gè)貨箱比第一個(gè)貨箱重500N，工人仍能提起第二個(gè)貨箱并使第二個(gè)貨箱以0.1m/s的速度勻速上升。求：第一個(gè)貨箱未被拉動(dòng)時(shí)，水平地面對(duì)貨箱的支持力；（400N）工人提升第一個(gè)貨箱和第二個(gè)貨箱做功功率變化量的大小。（190W）五、滑輪組掛在杠桿的一端，這一端受力的計(jì)算方法。3、圖25是一個(gè)建筑工地提升物體的裝置示意圖，其中AB是一個(gè)以O(shè)為支點(diǎn)的杠桿，且AO:OB=3:4，D是一個(gè)系在杠桿B端的配重物體，重為2580N。人可以通過(guò)

10、固定在杠桿A端的滑輪組提升物體。有一質(zhì)量為60kg的工人站在水平地面上，他對(duì)地面的壓強(qiáng)p0=1.2104Pa。他利用該裝置勻速提升一塊木材時(shí)，配重物體D受到的支持力為N1，工人對(duì)地面的壓強(qiáng)p1=0.8104Pa；他利用該裝置勻速提升一塊鋼材時(shí)，配重物體D受到的支持力為N2，工人向下的拉力為F2；已知N1: N2=7:6，提升木材時(shí)滑輪組的機(jī)械效率=90%，每個(gè)滑輪質(zhì)量都相等，繩重及滑輪與軸的摩擦不計(jì)，不計(jì)桿的重力，g取10N/kg。求：（1）工人提升木材時(shí)向下的拉力F1；200N（2）工人提升鋼材以0.3m/s的速度勻速上升需要的功率。200WABO圖25D圖22動(dòng)滑輪KBE定滑輪MCODHQ

11、樓頂A（11海淀1）38圖22是某科研小組設(shè)計(jì)的高空作業(yè)裝置示意圖，該裝置固定于六層樓的頂部，從地面到樓頂高為18m，該裝置由懸掛機(jī)構(gòu)和提升裝置兩部分組成。懸掛機(jī)構(gòu)由支架AD和杠桿BC構(gòu)成，CO:OB=2:3。配重E通過(guò)繩子豎直拉著杠桿B端，其質(zhì)量mE=100kg，底面積S=200cm2。安裝在杠桿C端的提升裝置由定滑輪M、動(dòng)滑輪K、吊籃及與之固定在一起的電動(dòng)機(jī)Q構(gòu)成。電動(dòng)機(jī)Q和吊籃的總質(zhì)量m0=10kg，定滑輪M和動(dòng)滑輪K的質(zhì)量均為mK?？衫眠b控電動(dòng)機(jī)拉動(dòng)繩子H端，通過(guò)滑輪組使吊籃升降，電動(dòng)機(jī)Q提供的功率恒為P。當(dāng)提升裝置空載懸空靜止時(shí)，配重E對(duì)樓頂?shù)膲簭?qiáng)p0=4104Pa，此時(shí)杠桿C端受

12、到向下的拉力為FC。科研人員將質(zhì)量為m1的物體裝入吊籃，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)?shù)趸@平臺(tái)勻速上升時(shí)，繩子H端的拉力為F1，配重E對(duì)樓頂?shù)膲簭?qiáng)為p1，滑輪組提升物體m1的機(jī)械效率為。物體被運(yùn)送到樓頂卸下后，科研人員又將質(zhì)量為m2的物體裝到吊籃里運(yùn)回地面。吊籃勻速下降時(shí)，繩子H端的拉力為F2，配重E對(duì)樓頂?shù)膲簭?qiáng)為p2，吊籃經(jīng)過(guò)30s從樓頂?shù)竭_(dá)地面。已知p1：p2=1:2，F(xiàn)1：F2=11:8，不計(jì)杠桿重、繩重及摩擦，g取10N/kg。求：（1）拉力FC； （300N）（2）機(jī)械效率； （81.8%）（3）功率P。（480W）8、圖21甲是海洋中學(xué)科技小組設(shè)計(jì)的打撈水中物體的裝置示意圖。DB是以O(shè)點(diǎn)為轉(zhuǎn)軸的水

13、平杠桿，OD的長(zhǎng)度為1.6m。水平甲板上的配重E通過(guò)細(xì)繩豎直拉著杠桿D端，配重E的質(zhì)量mE為225kg。安裝在杠桿DB上的行走裝置由支架、動(dòng)滑輪X、提升電動(dòng)機(jī)、定滑輪K構(gòu)成，行走裝置的質(zhì)量m為25kg。電動(dòng)機(jī)Q可以通過(guò)定滑輪S和動(dòng)滑輪X拉動(dòng)行走裝置沿BO水平滑動(dòng)。固定在提升電動(dòng)機(jī)下的定滑輪K和動(dòng)滑輪M組成滑輪組Y，當(dāng)行走裝置處于杠桿DB上C點(diǎn)的位置時(shí)，提升電動(dòng)機(jī)拉動(dòng)繩子H端，通過(guò)滑輪組Y豎直提升水中的物體A。物體A完全在水中勻速上升的過(guò)程中，滑輪組Y的機(jī)械效率為1，甲板對(duì)配重E的支持力為N1；物體A全部露出水面勻速豎直上升的過(guò)程中，滑輪組Y的機(jī)械效率為2，甲板對(duì)配重E的支持力為N2?；喗MY提

14、升物體A的過(guò)程中，行走裝置受到的水平拉力始終為零，杠桿DB在水平位置保持平衡。已知物體A的質(zhì)量mA為50kg，體積V為20dm3，N1與N2之比為32，1與2之比為910。物體A被打撈出水面后，停留在一定高度，電動(dòng)機(jī)Q開(kāi)始拉動(dòng)行走裝置。在行走裝置以0.05m/s的速度水平勻速移動(dòng)的過(guò)程中，拉力T所做的功隨時(shí)間變化的圖像如圖21乙所示，行走裝置受到的水平拉力為F。細(xì)繩和杠桿的質(zhì)量、滑輪與軸的摩擦、水對(duì)物體的阻力均忽略不計(jì)，g取10N/kg。求：（1）OC的長(zhǎng)度； 2.88m（2）拉力F。100 N圖21乙50W/J1001502000t/s20401030B支架提升電動(dòng)機(jī)DOE打撈船QA甲定滑輪

15、K定滑輪S動(dòng)滑輪X動(dòng)滑輪MTHC六、改變支點(diǎn)問(wèn)題37如圖25所示是某種健身器械的示意圖，輕質(zhì)支架固定在輕質(zhì)杠桿PQ兩端，O為支點(diǎn)，POOQ=14。液壓裝置B可使支架獲得與作用在踏板上的力大小相同、豎直向下的壓力，配重A重GA =1500N懸掛在滑輪組下方，其下表面與支架接觸，動(dòng)滑輪重G動(dòng) =100N。人對(duì)滑輪軸處手柄施水平向右的拉力F=200N時(shí)，杠桿恰在水平位置平衡。為加大訓(xùn)練強(qiáng)度，將支點(diǎn)移至O，處，PO，O，Q= 11，人對(duì)手柄施水平向右的拉力F1，同時(shí)對(duì)踏板施壓力N1，配重A以v=0.2 m/s的速度豎直向上略微提升，杠桿P端勻速略微豎直向上抬起，這時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為1。繼續(xù)加大訓(xùn)練強(qiáng)

16、度，增加的配重為GA，同時(shí)移動(dòng)支點(diǎn)至O，處，PO，O，Q= 41，人對(duì)手柄施水平向右的拉力F2，此時(shí)對(duì)踏板施壓力N2，配重被豎直向上勻速的略微提升，杠桿P端被勻速略微豎直向上抬起，這時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為2。滑輪組的繩重、繩的伸長(zhǎng)和輪軸間摩擦可以忽略，F(xiàn)F1F2= 123，N1N2= 311。求：（1）拉力F1的功率。（2）增加的配重GA，。（3）12 。七、杠桿不均勻問(wèn)題41一根不均勻的金屬桿長(zhǎng)AB=4m，自重為G =4000N，放在水平地面上。如圖27所示的滑輪組的繩子系在B點(diǎn)，以A端為支點(diǎn)，豎直向上提起它的B端。當(dāng)人站在水平地面上，豎直向下用力拉繩端，使金屬桿的B端剛離開(kāi)地面時(shí)，人對(duì)地面的

17、壓力為N1，B端受到的豎直向上的拉力為F1,勻速略微向上提起金屬桿過(guò)程中，滑輪組的繩重、繩的伸長(zhǎng)和輪軸間摩擦可以忽略，滑輪組的機(jī)械效率保持不變?yōu)?；當(dāng)把該滑輪組的繩子系在金屬桿的C點(diǎn)，AC=3m，仍以A端為支點(diǎn)，勻速略微豎直向上拉起B(yǎng)端，人對(duì)地面的壓力為N2時(shí)，C點(diǎn)受到豎直向上的拉力為F2,B端恰好離開(kāi)地面，這時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為2。若人的體重為G人=700N且保持不變， N1N2 =127，12 =6364。求：動(dòng)滑輪重金屬桿的重心O距A端的距離。（G動(dòng)= 100N， OA=1.5m ）ABC圖27圖28BAM 八、摩擦力方向改變問(wèn)題2、如圖28所示裝置，重為GM=100N的物體M放置在水平桌面上，兩側(cè)用水平細(xì)線拴住，左側(cè)水平細(xì)線通過(guò)定滑輪懸掛重為GA=80N的物體A，A浸沒(méi)在一個(gè)足夠大的盛水容器中，右側(cè)通過(guò)滑輪組拉著重為GB=150N的物體B，恰好使物體M在水平桌面上勻速向右運(yùn)動(dòng)（物體A未露