精英家教网 > 初中物理 > 题目详情

图甲是某科技小组设计的打捞水中物体的装置示意图．AB是以O点为支点的水平杠杆，杠杆A端通过细绳竖直拉着水平甲板上的配重C，杠杆B端固定一个提升电动机和一个定滑轮，提升电动机及定滑轮的总重力G为200N，提升电动机通过滑轮组提升密度为ρ_D的物体D．物体D完全在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率为η₁，甲板对配重C的支持力为N₁；物体D全部露出水面并以v为0.2m/s匀速竖直上升的过程中，滑轮组的机械效率为η₂，甲板对配重C的支持力为N₂，提升电机所做的功随时间变化的图象如图乙所示．已知：AO：OB=1：2，ρ_D：ρ_水=5：2，N₁：N₂=3：2，η₁：η₂=9：10．g取10N/kg，细绳和杠杆的质量、滑轮与轴的摩擦、水对物体的阻力均忽略不计．求：
（1）物体完全露出水面后，电动机向上提升的力F；
（2）动滑轮的重力G_动；
（3）配重的重力Gc．

解：（1）物体完全露出水面后，由图象得电动机的功率P= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ =120W，
又物体上升速度为v=0.2m/s．
故电动机向上提升的力F= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ =200N；
（2）F= $\text{[math]}$ ，故G_D+G_动=600N ①
又 $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ，得F_浮= $\text{[math]}$ G_D ②
η₁= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ③
η₂= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ④
已知η₁：η₂=9：10 ⑤
①②式代入③④，③④代入⑤得：
G_D=500N
F_浮=200N
G_动=100N；
（3）对杠杆进行受力分析如图甲、乙所示：

根据杠杆平衡条件：
（G+G_动+G_D-F_浮）×OB=（G_C-N₁）×OA
（G+G_动+G_D）×OB=（G_C-N₂）×OA
已知：AO：OB=1：2，G=200N，N₁：N₂=3：2
得：G_C=2400N．
答：（1）物体完全露出水面后，电动机向上提升的力F为200N；
（2）动滑轮的重力G_动为100N；
（3）配重的重力Gc为2400N．
分析：（1）根据图象乙读出一组数据，然后根据P= $\text{[math]}$ 求出电动机的功率；再根据P=Fv即可求出电动机向上提升的力F；
（2）首先对物体A进行受力分析，物体A受到竖直向下的重力和竖直向上的水的浮力及绳子的拉力，在三个力的作用下处于平衡状态，即合外力为零，可以求出绳子拉力的大小；
然后结合滑轮组的机械效率公式η= $\text{[math]}$ 进行推理求解计算出动滑轮的重力；
（3）当物体甲在空气中静止时，分别以物体甲、动滑轮、A端定滑轮、杠杆、配重乙为研究对象进行受力分析，根据力的平衡和杠杆的平衡条件列出等式，解等式得出G_乙、G₀之间的关系；当把物体丙浸没在水中静止时，先根据图象得出丙的密度，再对以上物体受力分析列出等式，解等式在得出G_乙、G₀之间的关系和乙物体的体积，联立两个方程解出G_乙的大小．
点评：本题为力学综合题，要求灵活利用所学知识、选用所学公式，利用好滑轮组的特点、杠杆平衡条件，能从图象得出相关信息是本题的关键，难题！

练习册系列答案

年级	高中课程	年级	初中课程
高一	高一免费课程推荐！	初一	初一免费课程推荐！
高二	高二免费课程推荐！	初二	初二免费课程推荐！
高三	高三免费课程推荐！	初三	初三免费课程推荐！
更多初中、高中辅导课程推荐,点击进入>>

相关习题

科目：初中物理 来源： 题型：

（2012?顺义区二模）如图甲是某科技小组设计的滑轮组模型装置．在底面积为800cm²的圆柱形容器中装有密度为ρ₁的液体，边长为20cm的正立方体物块M完全浸没在液体中匀速竖直上升时，滑轮组的机械效率为η₁；密度为ρ₂的物块M全部露出液面后匀速竖直上升时，滑轮组的机械效率为η₂，η₁与η₂之比为8：9．滑轮的质量m_A=m_B=m_C、且m_D=2m_C，细绳的质量、滑轮与轴之间的摩擦、液体对物块M的阻力均忽略不计，液体与物块M的质量与体积关系的图象如图乙示．（g取10N/kg）（人的质量为60kg，与地面的接触面积为300cm²）

求：
（1）物块M离开液面后，液体对容器底部的压强变化了多少？
（2）物块M露出液面前人对地面的压强P；
（3）离开液面后如果物块M以0.1m/s的速度匀速上升时，人所提供的拉力的功率．

查看答案和解析>>

科目：初中物理 来源： 题型：

（2012?通州区二模）图甲是某科技小组设计的打捞水中物体的装置示意图．AB是以O点为支点的水平杠杆，杠杆A端通过细绳竖直拉着水平甲板上的配重C，杠杆B端固定一个提升电动机和一个定滑轮，提升电动机及定滑轮的总重力G为200N，提升电动机通过滑轮组提升密度为ρ_D的物体D．物体D完全在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率为η₁，甲板对配重C的支持力为N₁；物体D全部露出水面并以v为0.2m/s匀速竖直上升的过程中，滑轮组的机械效率为η₂，甲板对配重C的支持力为N₂，提升电机所做的功随时间变化的图象如图乙所示．已知：AO：OB=1：2，ρ_D：ρ_水=5：2，N₁：N₂=3：2，η₁：η₂=9：10．g取10N/kg，细绳和杠杆的质量、滑轮与轴的摩擦、水对物体的阻力均忽略不计．求：
（1）物体完全露出水面后，电动机向上提升的力F；
（2）动滑轮的重力G_动；
（3）配重的重力Gc．

查看答案和解析>>

科目：初中物理 来源： 题型：阅读理解

（2012?海淀区二模）随着城市汽车数量的激增，停车成为困扰市民的一大难题．图甲是某科技小组设计的升降横移式立体停车库截面示意图．该停车库主要由主体框架车位架和升降横移载车装置两部分构成．升降横移载车装置由升降传动机构和横移传动机构组成．升降传动机构由升降板、电动机Q、定滑轮K及动滑轮M构成，钢丝绳的两端分别固定在顶部A点和电动机牵引端的B点，其中的升降板和动滑轮M在电动机Q的控制下可以沿竖直通道上下运行，升降传动机构被束缚在光滑的限位槽内（图中未画出），保证升降板在升降过程中始终保持水平．置于每层的车位架上的横移传动机构由载车板、电动机P和钢轮构成．横移传动机构可以通过电动机P控制实现水平移动．现有一辆汽车甲开到载车板上后，升降传动机构以速度v₁匀速提升横移传动机构和汽车甲，此时绳子B端的拉力为F₁，车位架顶部对电动机Q的支持力为N₁，升降传动机构提升横移传动机构和汽车甲的机械效率为η₁；另一辆汽车乙开到载车板上后，升降传动机构以速度v₂匀速提升横移传动机构和汽车乙，此时绳子B端的拉力为F₂，车位架顶部对电动机Q的支持力为N₂，升降传动机构提升横移传动机构和汽车乙的机械效率为η₂．拉力F₁、F₂做的功随时间变化的图象分别如图21乙中①、②所示．已知电动机Q的质量m_Q=95kg，v₁=5cm/s，η₁=72%，N₁：N₂=24：29，不计绳重及滑轮的摩擦，g取10N/kg．求：

（1）F₁的大小；
（2）v₂的大小；
（3）η₂的大小．

查看答案和解析>>

科目：初中物理 来源：2012年北京市顺义区中考二模物理试卷（带解析） 题型：计算题

图甲是某科技小组设计的滑轮组模型装置。在底面积为800cm²的圆柱形容器中装有密度为的液体，边长为20 cm的正立方体物块M完全浸没在液体中匀速竖直上升时，滑轮组的机械效率为；密度为的物块M全部露出液面后匀速竖直上升时，滑轮组的机械效率为，与之比为8：9。滑轮的质量、且，细绳的质量、滑轮与轴之间的摩擦、液体对物块M的阻力均忽略不计，液体与物块M的质量与体积关系的图像如图乙示。（g取10N/kg）（人的质量为60kg，与地面的接触面积为300cm²）

求： (1)物块M离开液面后，液体对容器底部的压强变化了多少？
(2) 物块M露出液面前人对地面的压强P；
(3) 离开液面后如果物块M以0.1m/s的速度匀速上升时，人所提供的拉力的功率。