2013年物理力学大题练习.doc
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39.图20甲是某中学科技小组设计的打捞水池中物体出水面的装置示意图。BOE为一轻质杆,在其两端分别固定着以OB和OE为半径的两段圆弧形的凹槽ABC和DEF,支点O为这两段圆弧形凹槽对应的圆心。轻质绳G和H分别固定在圆弧形凹槽ABC的A点和DEF的D点,杆BOE旋转时细绳总能在凹槽中,绳G和H拉力的力臂始终保持不变。固定在水平地面上的电动机M可以通过拉动绳子H带动杠杆和滑轮组将水池中物体捞出水面。电动机M的质量m为52.5kg。电动机M用力拉动绳子H使柱形物体K始终以速度v匀速上升。物体K浸没在水中匀速上升的过程中,滑轮组的机械效率为η1,电动机M对地面的压强为P1;物体K全部露出水面匀速竖直上升的过程中,滑轮组的机械效率为η2,电动机M对地面的压强为P2;电动机M对地面的压强随时间变化的图象如图20乙所示。已知物体K的底面积S=0.1m2,高h=0.2m,OB∶OE=3∶4,η1∶η2=27∶28。细绳和杠杆的质量、滑轮及杠杆与轴的摩擦、细绳和凹槽的摩擦、水对物体的阻力均忽略不计,K出水前后水面高度的变化忽略不计,g取10N/kg。求:(1)物体K完全浸没时受到的浮力;(2)动滑轮的质量;(3)若用该装置以同样速度打捞质量为120kg的物体K′,求K′全部露出水面后,电动机M拉动绳H的功率。海淀甲图20D电动机MKAOBEGFCH乙0.5p/×104Pa1.01.52.00t/s1020515252.541.为了将放置在水平地面上重G=100N的重物提升到高处。小明设计了图28(甲)所示的滑轮组装置。当小明用图28(乙)所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时,重物的速度和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图28(丙)和(丁)所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2,不计摩擦,绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。(已知小明的质量为60kg,每只鞋与地面的有效接触面积为200cm2)求:(1)在2~3s内,拉力F的功率P及滑轮组的机械效率;(2)在1~2s内,拉力F所做的功W;(3)在0~1s内,小明对地面的压强与重物对地面的压强的差值多大。、顺义图28甲乙丙丁FG某工地施工时,用固定在水平工作台上的卷扬机(其内部有电动机提供动力)通过滑轮组提升货物如图26甲所示,卷扬机及其工作台的总重为500N。为监测卷扬机的工作情况,将固定卷扬机的工作台置于水平轻质杠杆的A端,地面上的重为400N配重C与杠杆B端相连接,杠杆AB可绕转轴O在竖直平面内自由转动。当卷扬机以速度v1匀速提升重为G1=800N的货物上升时,卷扬机的拉力为F1,配重C对地面的压强为p1,滑轮组的机械效率为η1;当卷扬机以速度v2匀速提升重为G2的货物上升时,卷扬机的拉力为F2,配重C对地面的压强为p2,滑轮组的机械效率为η2;卷扬机的拉力F1、F2做功随时间变化的图像分别如图26乙中①、②所示。已知:υ1:υ2=1:3,η1:η2=16:15,OA:OB=2:5。忽略所有连接绳索的质量及各处摩擦。G取10N/kg.求:(1)卷扬机提升重物G1上升12s做的功;卷扬机工作台图26乙②410268500W/J1500200025000t/s1000甲BOAC货物配重(2)动滑轮的质量;(3)p1与p2的比值。石景山图3139.我国是世界上第一个成功完成海底沉船整体打捞的国家,图31是“南海1号”沉船打捞出水的情况。所谓整体打捞,就是将沉船与其周围泥沙按原状固定在特殊的钢制沉箱内一次性吊浮起运,沉箱是一种用金属制成,形状像箱子,下面没有底,可以罩住整个沉船的设备。沉箱四周安放了气囊,起吊过程气体膨胀,产生巨大的浮力,起到助浮的作用。图32电动机定滑轮动滑轮HSh吊绳L如图32所示是与上述原理相似的简化装置:一个质量为11.7t的钢制沉箱倒扣在深度H=20m的水底,箱内腔体的横截面积S=10m2、高为L=4m,可忽略重力和体积的充气装置使箱内封入高h为0.5m的空气。现用吊绳将沉箱打捞至水面,吊绳与滑轮组及电动机相连可控制沉箱匀速上升,ρ钢=7.8×103kg/m3,ρ海水取1×103kg/m3,g=10N/kg,水的阻力、摩擦和绳重不计。问:(1)沉箱倒扣在海底时,沉箱的上表面所受海水的压强是多大?(此问不计沉箱上表面的厚度)(2)若使沉箱能够从海底被吊起,吊绳的拉力至少多大?(3)沉箱上升至到达水面之前的过程中,因压强减小箱内空气体积