1、1中考物理专项 滑轮组专题(二)1.如图 25（甲）所示的装置中，轻质杠杆 A B 可绕 O 点在竖直平面内转动。 3AO = OB,一个边长为 20cm 的正方体铜块完全浸没在水中，当在杠杆 B 端用细钢丝挂重为 112N 的重物 G 时，杠杆 AB 恰处于水平平衡；若利用此装置提拉一个物块 A，质量为 40kg 的小明用力拉住杠杆 B 端使杠杆水平平衡，如图 25（乙）所示。已知物块 A 的体积为 40dm3.若杠杆的质量、细钢丝的质量与摩擦忽略不计（g 取 10N/kg, 铜 =8.9g/cm3）.求：（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
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。其中 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，OCOB34。杠杆 BC 和细绳的质量均忽略不计。人站在地面上通过拉绳子提升水中的物体 A，容器的底面积为 300 cm2。人的质量是 70 kg，通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 0.6m/s 的速度匀速上升。当杠杆到达水平位置时物体 A 总体积的五分之二露出液面，液面下降了 50cm，此时拉力 F1 的功率为 P1；人通过细绳施加竖直向下的拉力 F2 时，物体 A 以 0.6m/s 的速度匀速上升
3、。当物体 A 完全离开液面时，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， N1N 221，忽略细绳与滑轮的摩擦以及水对物体的阻力，g 取 10N/kg。求：当物体露出液面为总体积的五分之二时，物体所受的浮力；动滑轮 M 受到的重力 G；P 1P 2 的值。3如图 24 所示为一种蓄水箱的放水装置，人站在地面上就可以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 的图 24AQ出水口O BCDMEGHACO BO图 27
4、OB2盖板（盖板恰好能堵住出水口） ，它通过细绳与杠杆的 A 端相连。在水箱右侧的水平地面上，有一质量为 60kg的人通过滑轮组拉动系在 B 点呈竖直状态的绳子，可以控制出水口上的盖板。若水箱中水深为 30cm，当盖板恰好要被拉起时，人对绳子的拉力为 F1，水平地面对人的支持力为 N1， ；若水箱中水深为 70cm，当盖板恰好要被拉起时，人对绳子的拉力为 F2，水平地面对人的支持力为 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略不计，人对绳的拉力与人所受重力在同一直线上，g 取 10N/kg。求：（1）当水箱中水深为 70cm 时，盖板上表面所受水
5、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易升降装置示意图，其上端固定在楼顶，工人用力拉绳子，装置可使工人与粉刷涂料及工具乘工作台升至所需高度，工人将绳子固定后进行粉刷墙壁工作。已知工作台的底面积为 1.5 m2，涂料和工具质量为 10 kg，当工人用 200 N 的力竖直向下拉绳子时，工作台对地面的压强为200 Pa；工人用力 F1 竖直向下拉绳子使自己匀速上升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，工人用力 F2 继续竖直向下拉绳子使自己又匀速上升了2m，查看一下墙壁情况，此过程该套装置的机械效
6、率为 2。已知 1 :2 =28:27(g 取 10 N/kg，不计绳重及摩擦)。求：(1) 动滑轮和工作台的总重(2) F1 和 F2 的比值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（每个滑轮受到的重力均为 0.6N）和四个相同的浮筒图 243B 设计了如图 26 所示装置。当浮筒 B 和表示沉船的物体 A 浸没在水中匀速上升时，测得绳子自由端的拉力为F1，滑轮组的机械效率 180%。浮筒 B 和物体 A 完全出水后，绳子自由端的拉力为 F2。已知 F1 F2，四83个相同的浮筒排出水后的总重是动滑轮重的 倍，浮筒 B 排出水后产生的浮力34是其自重的 5 倍。不计绳重、轴摩擦和
7、水的阻力。求：浮筒 B 和物体 A 完全出水后，滑轮组匀速提升重物 A 的机械效率 2；物体 A 的密度 A。6.某工人通过如图 24 所示装置提升重物，甲、乙为定滑轮（质量不计） ，丙为动滑轮，连接杠杆的绳子、人手中的绳子都竖直。当工人对绳子施加竖直的拉力 F1 时，工人对水平地面的压力为 200N，杠杆刚好在水平位置平衡，重物对水平地面的压强为 0.2104pa。已知重物的底面积为 0.5m2，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）F 1 为多少牛？ （2）重物的重力为多少牛？47图 25 是某
8、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 是一个恰好能堵住出水口的重 5N、横截面积 100cm2、厚 5cm 的盖板，它通过细绳与杠杆的 A 端相连。在水箱右侧水平地面上有一质量为 54.4kg 的人通过滑轮组拉动系在 B 点的绳子，从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，此时人对水平地面的压强为 p1；当水箱中的水深为 60cm 时，人用 F2 的力拉绳端，盖板也恰好被拉起
9、，此时人对水平地面的压强为 p2，且 p1：p 2=11：12。 （绳重及滑轮与轴之间的摩擦及进水管直径忽略不计，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能超过 10min，则水泵的功率至少多大？（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N 1。8为了将放置在水平地面上重 G=100 N 的重物提升到高处。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，重物的速度和上升的高度 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
10、触面积 S=510-2 m2，不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。 （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 23s 内，拉力 F 的功率 P 及滑轮组的机械效率 ；（2）在 12s 内，拉力 F 所做的功 W；（3）在 01s 内，小明对地面的压强 1p与重物对地面的压强 2p的差值 多大。进水管图 25 C OA B Q 图 28甲 乙 丙 丁FG59某科技小组设计的提升重物的装置如图 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地面上。小亮站在地面上通过滑轮组提升重物，滑轮 组由动滑轮 P 和动滑轮
11、Q（动滑轮 P 和动滑轮 Q 的质量相等）以及安装在水平杆 CD 上的两个定滑轮组成。小亮以拉力 F1 匀速竖直提升物体 A 的过程中，物体 A 的速度为 1，滑轮组的机械效率为 A。小亮以拉力 F2 匀速竖直提升物体 B 的过程中，物体 B 的速度为 2，滑轮组的机械效率为 B。拉力 F1、F 2 做的功随时间变化的图像分别如图 23 乙中、 所示。已知： 1=42，物体 A 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 B 与 A 之比。图 23PQ610我国是世界上第一个成功完成海底沉船整体打捞
12、的国家，图31是“南海1号”沉船打捞出水的情况。所谓整体打捞，就是将沉船与其周围泥沙按原状固定在特殊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，下面没有底，可以罩住整个沉船的设备。沉箱四周安放了气囊，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似的简化装置：一个质量为 11.7t 的钢制沉箱倒扣在深度 H=20m 的水底，箱内腔体的横截面积 S=10m2、高为 L=4m，可忽略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升， 钢 =7.8103kg/m3，
13、海水 取1103kg/m3，g =10N/kg，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，吊绳的拉力至少多大？（3）沉箱上升至到达水面之前的过程中，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 1=98%，那么当 h 为 1m 时，滑轮组的机械效率 2 是多少？（结果保留整数）（4）假设腔内空气的高度 h 一直未达到腔体的高度 L，通过计算说明从起吊到沉箱上表面到达海面的过程中，电动机是否必须一直 做功？图 32电动机定滑轮动滑轮H Sh吊绳L711如图 28
14、 所示是某科技小组设计的打捞水中物体的装置示意图。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通过滑轮组 AB 竖直提升水中的物体。在一次模拟打捞水中物体的作业中，在物体浸没水中匀速上升的过程中，船浸入水中的体积相对于动滑轮 A 未挂物体时变化了 2dm3；在物体全部露出水面匀速上升的过程中，船浸入水中的体积相对于动滑轮 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。物体浸没在水中和完全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 57。钢丝绳的重、滑轮与轴的摩擦及水对物体的阻力均忽略不计。 （g 取 10N/
15、kg）求：（1）物体的重力 G；（2）物体浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组 AB 的机械效率 ；（3）物体全部露出水面后匀速上升的速度 v 物。812 如图 20 甲是在岸边打捞水中物体的装置示意图。该装置由悬挂机构和提升装置两部分组成。悬挂机构由固定杆 OD 和杠杆 BC 构成，O 为杠杆 BC 的支点，CO OB41。配重 E 通过绳子竖直拉着杠杆 B 端，其质量mE 800kg。安装在杠杆 C 端的提升装置由一个支架、一个电动机 Q、一个定滑轮 K 及数量未知的动滑轮（在虚线框内未画出）构成。其中支架和电动机 Q 的总质量 mQ10kg，定滑轮 K 的质量为 mK30kg。可利用遥控电
16、动机拉动绳子自 由 端 H，通过滑轮组提升浸没在水中的物体。在一次打捞一批实心材料过程中，实心材料浸没在水中匀速竖直上升，此时电动机 Q 牵引绳子的功率为 P1，绳子 H 端的拉力为 F1，实心材料上升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；在实心材料全部露出水面后匀速竖直上升的过程中，绳子 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 。已知 F1200N，F 2300N，N 1N221，被打捞的实心材料的密度 2.7103kg/m3，绳和杠杆的质量、捆绑实心材料的钢丝绳的质量和体积、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对实心材料的阻力均忽略不计，g 取 10N/kg。求：(1)实心材料浸没在水中匀速上升时电动机牵引绳的功率 P1；(2)实心材料露出水面后，滑轮组的机械效率 。图 20
