力學(xué)綜合計算題

1、力學(xué)綜合計算題1（8分）如圖甲所示，一名工人進入到一根豎直打人海底的圓柱形鋼護筒的底部作業(yè)時，因海水漲潮，鋼護筒上部突然變形，最窄的地方只有35cm，工人被困鋼護筒底部。(1)圖甲中鋼護筒最窄處受到海水的壓強是多少?(2)為了將工人救出，救援人員將與鋼護筒下端連在一起的水泥樁切斷，已知鋼護筒連同切割下來的水泥樁等的總重為2.0×106N、浸人水中的體積為40m3，現(xiàn)用起重機吊起它們，起重臂滑輪組上的鋼纜繞法如圖乙所示，則鋼纜承受的拉力變化范圍為多少?(海水的密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg。不考慮風(fēng)浪、水流等的影響，吊鉤、鋼纜重及摩擦都忽略不計)2(8分)平

2、推杠鈴架是一種健身器材，結(jié)構(gòu)如圖所示，其中直桿ABCD是質(zhì)量分布均勻的圓柱體狀杠鈴桿：訓(xùn)練時人平躺在長凳上，雙手將杠鈴桿反復(fù)向上推起，起到鍛煉身體的作用。(1)請在圖中畫出杠鈴桿的重力的示意圖。(2)杠鈴桿兩側(cè)可以裝配杠鈴片，杠鈴片按質(zhì)量可分為5kg、15kg、20kg、25kg共5種型號。往空的杠鈴桿上安裝杠鈴片時，先將一個杠鈴片套在杠鈴桿的一端，再將這個杠鈴片水平向里推到圖示位置，然后在杠鈴桿的另一側(cè)安裝一個相同的杠鈴片。試通過計算說明，在上述安裝過程中，為了不使杠鈴桿翻轉(zhuǎn)，杠鈴桿的質(zhì)量至少應(yīng)為多大?(3)某人在一次健身時，20s內(nèi)向上推舉了10次杠鈴桿，已知杠鈴桿和杠鈴片的總質(zhì)量為80k

3、g，如果每次推舉時手斜向上移動了50cm，杠鈴桿上升的高度為40cm，那么他在這次健身時推舉做功的功率約為多少?3（9分）如圖所示是一種吊鉤門式起重機，它在武漢城市建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，起重機主體由起重小車和橫梁AB組成，起重小車內(nèi)裝有提升電動機和小車電動機，分別用于提升貨物和讓小車水平移動。下表為某起重機的部分參數(shù)，它的最大起吊質(zhì)量為10噸。起吊質(zhì)量（噸）3510提升重物的總功率（千瓦）57.512水平行走的總功率（千瓦）0.50.61.0起升速度（米/分鐘）888運行速度（米/分鐘）101010適用電源600V50Hz(1)已知起重小車與滑輪總重1000N，均勻橫梁AB長15m，當(dāng)起重小車

4、離A端距離3m吊起4.9×104N的貨物時，則A端對橫梁的支持力比B端大多少？（2）讓某次起重機將10噸土從9m深井中吊至3m高的運土車中，運土車離深井的水平距離為3m，則起重機消耗了多少電能？4、（8分）下圖是武漢市歡樂谷的雙龍木質(zhì)過山車。（1）小明坐在高速運行的過山車上，感到“天旋地轉(zhuǎn)”，這時他是以 作為參照物的。（2）過山車的小列車首先是依靠電動機將其推上長為50m、高為30m的斜面頂端，此后依靠 能和 能的不斷轉(zhuǎn)化，沿著軌道穿梭行駛。（3）如果電動機的輸出功率為45kW，將總重為3×104N的乘客和小列車推上斜面頂端需要32s，那么此時斜面的機械效率是多少？電動機對

5、小列車的推力是多少牛？5、（7分）下圖是八浮子（編號為1-8）波浪發(fā)電機的俯視圖。當(dāng)浮子隨著海面波浪向上浮動時，會通過傳動裝置帶動發(fā)電機發(fā)電。已知每個浮子的重力為20N，體積為0.016m3，若它在水中上浮帶動發(fā)電機發(fā)電時，露出水面的體積為0.004m3，則：（1）每個浮子上浮帶動發(fā)電機發(fā)電時，受到的浮力是多少牛？（2）當(dāng)海浪的波高為3m、起伏周期為6s時，假設(shè)浮子沿豎直方向運動，平均每秒每個浮子帶動發(fā)電機發(fā)電時勻速上浮的高度為0.8m，傳動裝置和發(fā)電機的總效率為30%，求：每個浮子對與之相連的硬桿產(chǎn)生的豎直向上的推力是多少牛？波浪發(fā)電機的輸出功率是多少瓦？6、為了將放置在水平地面上、重G=1

6、00 N的重物提升到高處。小明同學(xué)設(shè)計了圖24（甲）所示的滑輪組裝置。當(dāng)小明用圖24（乙）所示隨時間變化的豎直向下拉力F拉繩時，重物的速度和上升的高度h隨時間t變化的關(guān)系圖像分別如圖24（丙）和（?。┧尽Ｈ糁匚锱c地面的接觸面積S=5×10-2 m2，不計摩擦，繩對滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向。求：F甲G（1）在23s內(nèi)，拉力F的功率P及滑輪組的機械效率。（2）在12s內(nèi)，拉力F做的功W。（3）在01s內(nèi)，重物對地面的壓強p。t/s1302F/N乙1050302040t/s1302/（m/s）丙125250250t/s1302h/m丁125375圖247、如圖所示，重為1140N

7、的物體，它與水平地面的接觸面積為1.5×103 cm2工人師傅用600 N的力勻速提升物體，物體的速度為0.2 m/s（不計摩擦及繩重）求：（1）工人師傅拉繩的功率；（2）滑輪組的機械效率；（3）體重為450 N的小明用此滑輪組提升物體，但物體沒有被拉動，物體對地面的最小壓強為多大8某艘打撈船正在打撈一個沉入海底的實心物體。打撈船將物體以0.5m/s的速度向上勻速提起，從開始打撈到全部出水，鋼纜提升物體的功率P隨時間t變化的圖象如圖所示，第80s時物體全部出水，海水的密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg，求：（1）物體上表

8、面剛好到達水面時，鋼纜所做的功；（2）開始打撈時物體上表面受到水的壓強；（3）時間在20s時物體受到的浮力；（4）被打撈的物體的密度。9、為治理渠江廣安，疏通河道恢復(fù)通航。在某次作業(yè)過程中，工程船以鋼絲繩，將水平的石質(zhì)河底上一段棱柱形廢橋墩系住，通過動滑輪和吊臂將橋墩勻速豎直提出水面。如圖甲所示，鋼繩自由端用一電動機提供拉力，橋墩始終以0. 2m/s的速度勻速上升。畫出電動機的機械輸出功率隨時間變化的圖象如圖乙所示（不計動滑輪和繩的重量，不計動滑輪和繩的體積以及各部件之間摩擦）。（水=1.0×l03kgm3）求：(1)橋墩所在位置的河底受到河水的壓強為多少？(2)由乙圖可知當(dāng)橋墩在水

9、中時，繩子自由端的拉力多大？(3)橋墩的密度為多少？10. 如圖甲所示是液壓汽車起重機從水中打撈重物的示意圖。A是動滑輪，B是定滑輪，C是卷揚機，D是油缸，E是柱塞。通過卷揚機轉(zhuǎn)動使鋼絲繩帶動A上升，被打撈重物的體積是V0.6m3。若在打撈前起重機對地面的壓強p01.9×107Pa，當(dāng)物體在水中勻速上升時起重機對地面的壓強比打撈前增大了0.6×107Pa，重物完全出水后勻速上升時起重機對地面的壓強比打撈前增大了0.8×107Pa。假設(shè)起重時E沿豎直方向，重物出水前、后E對吊臂的支撐力N1與N2之比為1013，重物出水前卷揚機牽引力做的功隨時間變化的圖象如圖乙所示。

10、吊臂、定滑輪、鋼絲繩的重以及輪與繩的摩擦不計。（g取10N/kg）求：（1）被打撈物體的重力；（2）重物出水前滑輪組的機械效率；（3）重物出水前勻速上升的速度。39、每做一次功用時每做一次功的大?。?） 每100kW耗油的質(zhì)量 每100 km用時1h，1h所做的機械功 1、(8分) (1)pgh1.0×103×10×2Pa2.0×104Pa(3分)(2)剛開始起吊時：Fmin4.0×105N    (3分)鋼護筒和水泥樁等全部出水后：Fmax5.0×105N   &

11、#160;(2分)鋼纜承受的拉力變化范圍為4.0×105N5.0×105N。2、（8分）（1）杠桿的重力的示意圖如下：（2）杠鈴桿剛剛翻轉(zhuǎn)時：G片l1G桿l2即：m片gl1m桿gl2故：m桿m片×25kg20kg（3）PW160W或：W0G總hm總gh80kg×10N/kg×40×102m320JW總10×W010×320J3200JP160W3、（1）設(shè)懸掛點為C，以B為支點有： FA×AB=G總×BC FA=1000N×（15m-3m）/15m=800N 以A為支點有：FB

12、5;AB=G總×ACFB=1000N×3m/15m =200N FA-FB=800N-200N=600N （2）t升=h/v升 = (9m+3m)/8m/min = 90s W升=P升t升=1.2×104W×90s = 1.08×106J t = S/V平 = 3m/10m/min = 18s W平= P平t = 1.0× 103 W×18s = 1.8×104J W=W升+ W平= 1.08×106J+1.8×104J = 1.098×106J4、（8分）（1）自己（或“車廂”、“座

13、椅”等其它合理答案） （1分）（2）重力勢；動 （2分）（3）5、(1)F浮=r水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.016m3-0.004m3)=120N(2)硬桿對浮子豎直向下的作用力F=F浮-G=120N-20N=100N 浮子對硬桿豎直向上的推力F'=F=100N每秒內(nèi)8個浮子對硬桿豎直向上的推力所做的總功W總=F's×8=100N×0.8m×8=640J波浪發(fā)電機輸出的電能W電=W總=30%×640J=192J波浪發(fā)電機輸出功率6、 解：（1）在23s內(nèi)，重物做勻速運動，3=250

14、 m/s，拉力F3=40 N，因為連接動滑輪的繩子有三根，所以拉力F的作用點下降的距離是重物上升高度h3的三倍。P= F33=100 W =（W有用/W總）×100%=Gh3/（3F3h3） ×100% =8333% （2）在12s內(nèi)，拉力F2=50 N，重物上升高度h2=125 mW=3F2h2 代入數(shù)據(jù)解得W=1875 J （3）設(shè)動滑輪重為G動G動=3F3-G=20 N在01s內(nèi)，拉力F1=30 N。把動滑輪和重物看成整體，則這個整體受到向下的重力、向上的支持力以及三根繩向上的拉力作用處于靜止?fàn)顟B(tài)。支持力F支=G+G動-3 F1=30 N 重物對地面的壓力F壓= F支

15、=30 NP=F壓/S=30 N/（5×10-2 m2）=600 Pa7、（1）P=F·V=600N 0.2m/s×2=240W（2）（3）G動=nFG=2×600N1140N=60N當(dāng)Fmax=450N時，F(xiàn)壓=N=GG動2Fmax=1140N60N2×450N=300N8、解： 物體露出水面前鋼纜對物體的拉力為：物體全部出水后鋼纜對物體的拉力為：物體浸沒在水中時受到的浮力為：（4）物體的體積：物體的密度為：10.（1）在未提重物時，以起重機為研究對象，如圖1所示，在水中勻速提升物體時和物體出水后，以起重機和物體為研究對象，受力分析示意圖分別

16、如圖2、圖3所示： G機=F支=p0S  由圖1、2、3可得：  G機+G物=F支1+F浮= p1S +F浮      G機+G物= F支2= p2S 由式式得： G物F浮=F支1=p1S由式式得： G物=F支2=p2 S                       又F浮=水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.6m3=6×103N G物=2.4