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=4×104Pa，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η。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K

B
E
定滑轮M

C
O
D
H
Q

楼顶

A
（1）拉力FC；
（2）机械效率η；
（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η1=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η2，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η2；
（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23

2011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=4×104Pa，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η。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10N／kg。求：
(1)拉力FC；
(2)机械效率η；
(3)功率P。

电动机Q

B
E
C
O
D
A
A
定滑轮K

动滑轮M

H
图24
38．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η1，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η3。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4∶5。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；（4.25×104Pa）
（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η1：η3；（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η1；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η2=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/m–s-1

0.1
0.2
0
t/s
0.3
乙
50
F/N

100
150
200
0
t/s
250
300
2
4
6
8
10
2
4
6
8
10
图23
电动机Q

B
E
C
O
D
定滑轮K

动滑轮M

H

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η1；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η2=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7.8´103 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）η1的值。60W 1.8kg 70%

电动机Q

B
E
C
O
D
A
A
定滑轮K

动滑轮M

H
甲
丙
0.2
v/m–s-1

0.4
0.6
0.8
0
t/s
2.0
4.0
1.0
3.0
1.0
1.2
5.0
6.0
乙
20
F/N

40
60
80
0
t/s
2.0
4.0
1.0
3.0
100
120
5.0
6.0

*39.
图1
N
GE
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2
B
C
FB
FC
O

（2）在水中时，=FC ，=FB ， FC·CO= FB ·OB
=3F1+ GQ+GK
FB=(3F1+ GQ+GK)
图5
3F
GQ +GM

………………………………①

………………………………②
由①和②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
1200
W/J

2400
3600
4800
0
t/s
20
40
10
30
提 升电 动机

A
O
C
D
甲
定 滑 轮

动 滑 轮

B
39.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ρD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像如图20乙所示。已知：AO∶OB＝1∶2，ρD∶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。

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，GT＝3000N。当行走装置处于C位置时，开始打捞物体A。质量ｍA是100kg、体积Ｖ为0.04ｍ3 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；N1∶N2＝5∶1，若行走装置和提升电动机及定滑轮的总质量ｍ2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
C
B
O
B
行走装置
A
提升电动机

A
O
T
C
图19
A
（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 ①
又，得 ② （1分）
③
④ （1分）
已知η1∶η2＝9∶10 ⑤
①②式代入③④，③④代入⑤得：
GD =500N
F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
O
A
B
G+G动+ GD－F浮

乙
O
A
B
G+G动+ GD

（1分）

根据杠杆平衡条件：
(G＋G动＋GD－F浮)×OB＝()×OA
(G＋G动＋GD)×OB＝()×OA （1分）
已知：AO∶OB＝1∶2，G=200N，N1∶N2＝3∶2
得：GC＝2400N （1分）
（其他解法正确的，均可相应得分）

2012怀柔二模40
40．画出受力分析图（1分）；求出F1:F2=4:5 (1分)；
列出η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
38
38．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=100kg×10N/kg=1000N
N0=p0S=4×104Pa×200×10-4m2=800N
TB= GE-N0=1000N- 800N=200N
图2
C
B
O
FC
FB
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1
TB
N0
GE
FB= TB=200N
FC·CO=FB·OB

图3
TC

G0+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 =300N
G0=m0g=10kg×10N/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4
TB1

N1
GE
图5
C
B
O
TC1

G0+2GK+G1
图6
3F1

G0+GK+G1
图7

TB1 = FB1 TC1 = FC1 FC1·CO= FB1 ·OB
FC1 =TC1= G0+2GK+G1
FB1=( G0+2GK+G1)
配重对楼顶的压力N1'= GE- FB1
p1= ①
F1= ②
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。
3F2

G0+GK+G2
图11
TC2

G0+2GK+G2
图10
图8
TB2
N2
GE

图9
C
B
O
FB2
FC2

TB2 = FB2 TC2 = FC2 FC2·CO= FB2 ·OB
FC2 =TC2= G0+2GK+G2
FB2=( G0+2GK+G2)
配重对楼顶的压力N2'= GE- FB1
p2= ③
F2= ④
由①③可得
解得2m1-m2=120kg ⑤
由②④可得
解得 8m1-11m2=60kg ⑥
由⑤⑥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：
η==
（3）当吊篮匀速下降时，电动机Q提供的功率：
P= F2×3v
=

2

1

1

1

2

14 / 14