练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 初中物理 > 题目详情
    （2009?东城区一模）如图是液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图．起重机总重G=8×104N，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，打捞体积V=0.5m3、重为G物的重物．若在打捞前起重机对地面的压强p1=2×107Pa，当物体在水中匀速上升时起重机对地面的压强为p2，重物完全出水后匀速上升时起重机对地面的压强p3=2.5×107Pa．假设起重时E沿竖直方向，重物出水前、后E对吊臂的支撑力分别为N1和N2，重物出水前滑轮组的机械效率为80%，重物出水后卷扬机牵引力的功率为11875W，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）重物在水中匀速上升时起重机对地面的压强p2；
    （2）支撑力N1和N2之比；
    （3）重物出水后匀速上升的速度．
    分析：（1）据P1和G，结合公式P=
    F
    S
    能计算出该车与地面的接触面积来，而后据重物完全出水后匀速上升时起重机对地面的压强p3和上面所计算出的接触面积S可计算出车与重物的总重力，故用总重力减去原车的重力就是重物的重力；据物体的体积能计算出该物体浸没在水中的浮力，故当物体全部浸没在水中时车对地面的压力F=G车+G物-F浮，故再据公式P=
    F
    S
    能计算P2．
    （2）若重物全部浸没在水中时，此时钢丝绳对重物的拉力所做的功是有用功，在不计绳重和摩擦的情况下，对动滑轮做的功是额外功，故据η=
    W有
    W总
    =
    (G物-F浮)h
    (G物- F浮+G动)h   
    ，计算出动滑轮的重力，在据杠杆的平衡条件分析即可解决．
    （3）由于动滑轮由三段钢丝绳吊着，且重物出水后的卷扬机牵引力的功率为11875W，故据公式P=FV可计算出绳子自由端的速度，而后可得出重物的上升速度．
    解答：解：（1）此时车与地面的接触面积是：S=
    G
    P1
    =
    8×104N
    2×107Pa
    =4×10-3m2，
    G物=p3S-G=2.5×107Pa×4×10-3m2-8×104N=2×104N，
    F浮=ρ水gV排=103kg/m3×10N/kg×0.5m3=5000N，
    p2=
    G+G物-F浮
    S
    =
    8×104N+2×104N-5000N
    4×10-3m2
    =2.375×107Pa．
    （2）重物浸没在水中上升时，滑轮组的机械效率：
    η=
    W有
    W总
    =
    (G物-F浮)h
    (G物- F浮+G动)h   
    =
    G物-F浮
    G物- F浮+G动 
    =
    2×104N-0.5×104N
    2×104N-0.5×104N+G动
    =80%
    G动=3750N
    设钢丝绳上的力在出水前后分别为F1、F2，柱塞对吊臂支撑力的力臂为L1，钢丝绳对吊臂拉力的力臂为L2．根据杠杆平衡条件可知：
    N1L1=3F1L2；N2L1=3F2L2，
    N1
    N2
    =
    F1
    F2
    ，F1=
    1
    3
    （G物-F浮+G动），F2=
    1
    3
    （G物+G动）
    N1
    N2
    =
    G物-F浮+G动
    G物+G动
    =
    20000N-5000N+3750N
    20000N+3750N
    =
    15
    19

    （3）出水后钢丝绳上的力：F2=（G物+G动）/3
    重物上升的速度v物，钢丝绳的速度v绳=3v物
    P=F2 v绳
    v绳=
    P
    F2
    =
    11875W
    1
    3
    (G物+G动)
    =1.5m/s
    v物=
    1
    3
    v绳=
    1
    3
    ×1.5m/s=0.5m/s．
    答：（1）重物在水中匀速上升时起重机对地面的压强p2是2.375×107Pa；（2）支撑力N1和N2之比15：19；（3）重物出水后匀速上升的速度0.5m/s．
    点评：本题难度很大，对学生的要求很高．一是因为题目把所学的知识隐藏到了起吊装置这样一个实际场景中，二是因为本题所运用的公式较多，而且要求同学们能对这些公式进行灵活的运用．同学们往往对实际场景的题目感到比较头疼，特别是像本题这种复杂的实际场景．解决实际场景的题目，关键在于要把实际场景与所学的知识点联系起来，建立起物理模型，再把题目已知的物理量套入物理模型中，这样一来，实际场景的题目就转化为解决物理模型的相关物理量．
    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！
    相关习题

    科目：初中物理 来源： 题型：

    （2009?东城区一模）如图所示的四种用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）

    查看答案和解析>>

    科目：初中物理 来源： 题型：

    （2009?东城区一模）水烧开的时候，壶盖不断“跳动”，这是由于（　　）

    查看答案和解析>>

    科目：初中物理 来源： 题型：

    （2009?东城区一模）如图（甲）所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平拉力F的作用，F的大小与时间t的关系如图（乙）所示，物体运动速度v与时间t的关系如图（丙）所示．由图象可知（　　）

    查看答案和解析>>

    科目：初中物理 来源： 题型：

    （2009?东城区一模）如图所示电路，电源电压保持不变，当开关S由断开变为闭合时（　　）

    查看答案和解析>>

    科目：初中物理 来源： 题型：

    （2009?东城区一模）如图所示，质量为2kg的小铁块静止于水平导轨AB的A端（形状及尺寸在图中标出），导轨AB及支架只可以绕着过D点的转动轴在图中竖直平面内转动．现用一个沿导轨的拉力F通过细线拉铁块，假定铁块起动后立即以0.1m/s的速度沿导轨匀速运动，此时拉力F为10N．（导轨及支架ABCD的质量忽略不计，g=10N/kg）．则从铁块运动时起，导轨及支架能保持静止的最长时间是（　　）

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案