行走装置类物理力学压轴大题库.doc

行走装置类北京中考物理大题38如图是某科研小组设计的高空作业装置示意图，该装置固定于六层楼的顶部，从地面到楼顶高为18m，该装置由悬挂机构和提升装置两部分组成。悬挂机构由支架AD和杠杆BC构成，CO:OB=2:3。配重E通过绳子竖直拉着杠杆B端，其质量为mE，底面积S=200cm2。安装在杠杆C端的提升装置由定滑轮M、动滑轮K、吊篮及与之固定在一起的电动机Q构成。电动机Q和吊篮的总质量m0=10kg，定滑轮M和动滑轮K的质量均为mK且mE=10mK。可利用遥控电动机拉动绳子H端，通过滑轮组使吊篮升降，电动机Q提供的功率恒为P。当提升装置空载悬空静止时，配重E对楼顶的压强p0=4104Pa，此时杠杆C端受到向下的拉力为FC。科研人员将质量为m1的物体装入吊篮，启动电动机，当吊篮平台匀速上升时，绳子H端的拉力为F1，配重E对楼顶的压强为p1，滑轮组提升物体m1的机械效率为。物体被运送到楼顶卸下后，科研人员又将质量为m2的物体装到吊篮里运回地面。吊篮匀速下降时，绳子H端的拉力为F2，配重E对楼顶的压强为p2，吊篮经过30s从楼顶到达地面。已知p1：p2=1:2，F1：F2=11:8，不计杠杆重、绳重及摩擦，g取10N/kg。求：图22动滑轮KBE定滑轮MCODHQ楼顶A（1）拉力FC；（2）机械效率；（3）功率P。请画出各状态受力分析图2012怀柔二模40图23是某港口卸载货物的简易装置示意图。该装置由悬挂机构、提升装置和行走装置三部分组成。悬挂机构由固定杆OF和杠杆BD构成，O为杠杆DB的支点。配重E通过绳子竖直拉着杠杆D端，行走装置K安装在杠杆DB上，电动机Q可以使其沿BO水平滑动，行走装置和提升电动机及定滑轮的总质量mK是动滑轮质量的2.5倍。当行走装置处于杠杆DB上M点的位置时，提升电动机拉动绳子，通过滑轮组竖直打捞落入水中的货物A。A完全在水中匀速上升的过程中，提升电动机绳子的拉力为F1，滑轮组的机械效率为1=87.5%，OD：OM=1:2，地板对配重E的支持力为N1；A全部露出水面匀速竖直上升的过程中，提升电动机绳子的拉力为F2，滑轮组的机械效率为2，当A静止后，电动机Q启动，水平向左拉动行走装置至点C（图中未标出），使物体静止在海岸上方，以方便卸载货物，此时OD：OC=5:2，地板对配重E的支持力为N2。滑轮组提升A的过程中，行走装置受到的水平拉力始终为零，杠杆DB在水平位置平衡。已知提升电动机输出功率恒定，A在水中与出水后匀速运动速度v1：v2=5：4，A的体积是配重E的体积的2倍，配重E的金属密度是物体A的密度的6倍，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，g取10N/kg。求：（1）打捞前后提升电动机绳子的拉力F1与F2的比值；（2）货物A打捞出水后的机械效率2；（3）货物A出水前后地板对配重E的支持力N1与N2的比值。图232011海淀一模38图22是某科研小组设计的高空作业装置示意图，该装置固定于六层楼的顶部，从地两到楼顶离为l8m，该装置由悬挂机构和提升装置两部分组成。悬挂机构由支架AD和杠杆BC构成，C0：OB=2：3。配重E通过绳子竖直拉着杠杆B端，其质量mE=100kg，底面积S=200cm2。安装在杠杆C端的提升装援由定滑轮M、动滑轮K、吊篮及与之固定在一起的电动机Q构成。电动机Q和吊篮的总质量m0。=10kg，定滑轮M和动滑轮K的质量均为mk。可利用遥控电动机拉动绳子H端，通过滑轮组使吊篮升降，电动机Q提供的功率恒为P。当提升装置空载悬空静止时，配重E对楼顶的压强p0=4104Pa，此时杠杆C端受到向下的拉力为FC科研人员将质量为m1的物体装入吊篮，启动电动机，当吊篮匀速上升时，绳子H端的拉力为F1，配重E对楼顶的压强为P1，滑轮组提升物体m1的机械效率为。物体被运送到楼顶卸下后，科研人员又将质量为m2的物体装到吊篮里运回地面。吊篮匀速下降时，绳子H端的拉力为F2，配重E对楼顶的压强为P2，吊篮经过30s从楼顶到达地面。已知P1：P2=1：2，F1：F2=1 1：8，不计杠杆重、绳重及摩擦，g取10Nkg。求：(1)拉力FC；(2)机械效率；(3)功率P。电动机QBECODAA定滑轮K动滑轮MH图2438图22是某科研小组设计的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。悬挂机构由支架AD和杠杆BC构成，CO:OB=3：1。配重E通过绳子竖直拉着杠杆B端，其质量mE=250kg，底面积S=200cm2。安装在杠杆C端的提升装置由动滑轮M、定滑轮K及与电动机Q构成。提升装置质量m0=25kg，定滑轮K和动滑轮M的质量均为mK。可利用遥控电动机拉动绳子，通过滑轮组提升物体A，电动机Q提供的功率恒为P。物体A完全在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率为1，绳子H端的拉力为F1，地面对配重E的支持力为N1，配重E对地面的压强为p1，；物体A恰好有一半露出水面时，地面对配重E的支持力为N2；配重E对地面的压强为p2，物体A匀速上升的速度v2=0.3m/s。物体A全部露出水面匀速竖直上升的过程中，绳子H端的拉力为F3，配重E对地面的压强为p3，滑轮组的机械效率为3。已知物体A的质量mA为50kg，体积V为20dm3，绳子H端的拉力F1与F2之比为45。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，g取10N/kg。求：（1） 物体A完全在水中时受到的浮力；（200N）（2） 物体A完全在水中匀速上升的过程中，配重E对地面的压强p1；（4.25104Pa）（3） 动滑轮M的质量mK；（10kg）（4） 配重E对地面的压强p2：p3；（11：5）（5） 滑轮组的机械效率1：3；（9：10）（6） 电动机Q提供的功率P。（150W）39图23甲是某科研小组设计的用水桶汲水装置的示意图。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，CO:OB=4:1。配重E通过绳子竖直拉着杠杆B端，其质量mE=240kg。安装在杠杆C端的提升装置由支架、动滑轮M、定滑轮K及与电动机Q构成。其中支架和电动机Q的总质量mQ=12kg，定滑轮K和动滑轮M的质量均为mK。可利用遥控电动机拉动绳子，通过滑轮组提升或下放水桶A。在t=0时刻水桶A浸没在水中开始匀速竖直上升，水桶出水面的过程中，水桶A减速竖直上升，水桶A完全出水面后，水桶再次匀速竖直上升。水桶A从0时刻开始上升10s水桶A完全出水面，其速度随时间的变化图像如图23乙所示。在这段时间内电动机Q牵引绳子H端的拉力F随时间变化的图像如图23丙所示。水桶A在水中匀速上升的过程中，电动机Q牵引绳子的功率为P1，绳子H端的拉力为F1，水桶上升速度大小为v1，地面对配重E的支持力为N1，滑轮组的机械效率为1；水桶A装满水且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，水桶上升速度大小为v2，地面对配重E的支持力为N2，滑轮组的机械效率为2=95%。已知N1:N2=6:1。细绳和杠杆的质量、滑轮与轴的摩擦、水对水桶的阻力均忽略不计，物体上升过程中杠杆始终保持水平平衡，g取10N/kg。求：丙v/ms-10.10.20t/s0.3乙50F/N1001502000t/s250300246810246810图23电动机QBECOD定滑轮K动滑轮MH甲（1）水桶A浸没在水中匀速上升时电动机牵引绳的功率P1；（2）水桶A所受重力。 *39图*甲是某科研小组设计的用水桶汲水装置示意图。该装置由悬挂机构和提升装置两部分组成。悬挂机构由支架AD和杠杆BC构成，CO:OB=4:1。配重E通过绳子竖直拉着杠杆B端，其质量mE=200kg。安装在杠杆C端的提升装置由支架、动滑轮M、定滑轮K及与电动机Q构成。其中支架和电动机Q的质量mQ=6.2kg，定滑轮K和动滑轮M的质量均为mK。可利用遥控电动机拉动绳子，通过滑轮组提升或降低水桶A。水桶A完全在水中匀速上升的过程中，电动机Q的功率为P1，绳子H端的拉力为F1，水桶上升速度大小为v1，地面对配重E的支持力为N1，滑轮组的机械效率为1；水桶A装满水且全部露出水面匀速竖直上升的过程中，电动机Q的功率为P2，绳子H端的拉力为F2，水桶上升速度大小为v2，地面对配重E的支持力为N2，滑轮组的机械效率为2=95%；前30s在水中以及完全出水后绳子H端的拉力和水桶上升速度随时间的变化如图*乙、丙所示。已知N1:N2=6:1。细绳和杠杆的质量、滑轮与轴的摩擦、水对水桶的阻力均忽略不计，制作水桶的材料密度为7.8103 kg/m3，g取10N/kg。求：（1）水桶A完全在水中匀速上升时电动机的功率P1；（2）动滑轮M的质量mK。（3）1的值。60W 1.8kg 70% 电动机QBECODAA定滑轮K动滑轮MH甲丙0.2v/ms-10.40.60.80t/s2.04.01.03.01.01.25.06.0乙20F/N4060800t/s2.04.01.03.01001205.06.0*39.图1NGE解：（1）由水桶A完全在水中匀速上升时，绳子H端的拉力为F2，H端上升速度如图乙、丙所示。图2BCFBFCO（2）在水中时，=FC ，=FB ， FCCO= FB OB =3F1+ GQ+GKFB=(3F1+ GQ+GK) 图53FGQ +GM 由和得：解得：GK=18N，mK=1.8kg （3）（4）完全在水中时，桶受到的拉力为2010北京中考2012通州二模图20乙1200W/J2400360048000t/s20401030提 升电 动机AOC D甲定 滑 轮动 滑 轮B39.图20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1，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2，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像如图20乙所示。已知：AOOB12，D水52，N1N232，12910。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。2011延庆一模物理38如图19是某同学设计的简易打捞装置结构示意图。AOB是以O点为转轴，长为4m的轻质横梁， AB呈水平状态，AO=1m。在横梁上方行走装置可以在轨道槽内自由移动，行走装置下方固定有提升电动机。提升电动机通过细绳和滑轮组提起重物。固定在水平地面上的配重T通过细绳与横梁A端相连，GT3000N。当行走装置处于C位置时，开始打捞物体A。质量A是100kg、体积为0.043 物体A在水中匀速上升时，地面对配重T的支持力是N1, 滑轮组的机械效率为75%；当物体A全部露出液面，滑轮组将物体A以v是0.1m/s的速度匀速竖直向上提升1m，此时电动机拉动细绳的功率为P，地面对配重T的支持力是N2；N1N251，若行走装置和提升电动机及定滑轮的总质量2是20kg，忽略细绳与滑轮的摩擦以及水对物体的阻力，g取10N/kg。求CBOB行走装置A提升电动机AOTC图19A（1）动滑轮的重力G动（2）电动机拉动细绳的功率P（3）OC的距离2012通州二模39. 解：（1） 物体完全露出水面后，由图像得电动机的功率 又物体上升速度为v=0.2m/s。故电动机向上提升的力（1分）（2） ，故GD+G动=600N 又，得 （1分） （1分）已知12910 式代入，代入得：GD =500NF浮=200N G动=100N（1分）（3） 对杠杆进行受力分析如图6甲、乙所示：图6甲OABG+G动+ GDF浮乙OABG+G动+ GD（1分）根据杠杆平衡条件： (GG动GDF浮)OB()OA (GG动GD)OB()OA（1分）已知：AOOB12，G=200N，N1N232 得：GC2400N（1分）（其他解法正确的，均可相应得分）2012怀柔二模4040画出受力分析图（1分）；求出F1:F2=4:5 (1分)；列出表达式（1分）；求出GA=9G动或F浮=2G动（1分）求出=90%（1分）；列出杠杆平衡方程（1分）；求出N1:N2=3:11（1分）（其他解法正确均可得分）2011海淀一模3838解：（1）当提升装置空载悬空静止时，配重E的受力分析如图1所示。GE=mEg=100kg10N/kg=1000NN0=p0S=4104Pa20010-4m2=800NTB= GE-N0=1000N- 800N=200N 图2CBOFCFB当提升装置空载悬空静止时，杠杆B端和C端的受力分析如图2所示。图1TBN0GE FB= TB=200NFCCO=FBOB 图3TCG0+2GK（2）当提升装置空载悬空静止时，提升装置整体的受力分析如图3所示。 TC = FC =300NG0=m0g=10kg10N/kg=100N TC= G0+2GK= m0g +2mKg 解得mK=10kg 吊篮匀速上升时，配重E、杠杆、提升装置的受力分析分别如图4、图5、图6所示，物体、动滑轮、电动机与吊篮整体的受力分析如图7所示。图4TB1N1GE图5CBOTC1G0+2GK+G1图63F1G0+GK+G1图7TB1 = FB1 TC1 = FC1 FC1CO= FB1 OB FC1 =TC1= G0+2GK+G1FB1=( G0+2GK+G1) 配重对楼顶的压力N1= GE- FB1 p1= F1= 吊篮匀速下降时，配重E、杠杆、提升装置的受力分析分别如图8、图9、图10所示，物体、动滑轮、电动机与吊篮整体的受力分析如图11所示。3F2G0+GK+G2图11TC2G0+2GK+G2图10图8TB2N2GE图9CBOFB2FC2TB2 = FB2 TC2 = FC2 FC2CO= FB2 OB FC2 =TC2= G0+2GK+G2FB2=( G0+2GK+G2) 配重对楼顶的压力N2= GE- FB1 p2= F2= 由可得 解得2m1-m2=120kg 由可得 解得 8m1-11m2=60kg 由解得：m1=90kg，m2=60kg 当吊篮匀速上升时，滑轮组提升重物的机械效率：= （3）当吊篮匀速下降时，电动机Q提供的功率： P= F23v=2111214 / 14