06含有滑轮组复杂装置的浮力、机械效率综合计算-【压轴必刷】2022中考物理力学压轴计算题难题专练

06含有滑轮组复杂装置的浮力、机械效率综合计算 1．如图是在岸边打捞水中金属块的装置示意图，均匀实心金属块的体积为，质量为40kg。若水对金属块的阻力忽略不计，，g取10N/kg，试解答下列问题：（不计绳重和摩擦） (1)在金属块还未露出水面时，求金属块所受到的浮力； (2)若人用200N的拉力使金属块在水中匀速上升3m后还未露出水面，求人的拉力所做的功； (3)求金属块在水中匀速上升时滑轮组的机械效率。 1．(1)50N；(2)1200J；(3)87.5% 【解析】 (1)因为金属块浸没水中，所以金属块排开水的体积为 金属块所受的浮力为 (2)由图知，使用的滑轮组，拉力端移动距离为 人的拉力所做的功为 (3)金属块重力为 金属块在水中匀速上升时滑轮组的机械效率为 【答案】(1)在金属块还未露出水面时，金属块所受到的浮力为50N； (2)人的拉力所做的功为1200J； (3)金属块在水中匀速上升时滑轮组的机械效率为。 2．如图甲所示是液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图。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，被打捞重物的体积是V=0.6m3，重力G物=2.4×104N。若在打捞前起重机对地面的压强p1=1.8×107Pa，当物体在水中匀速上升时起重机对地面的压强为p2=2.4×107Pa，重物完全出水后匀速上升时起重机对地面的压强p3=2.6×107Pa。重物出水前滑轮组的机械效率为90%，重物出水前卷扬机牵引力做的功随时间变化的图象如图乙所示。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）重物出水前受到的浮力； （2）动滑轮的重力； （3）重物出水前卷扬机的功率； （4）卷扬机牵引力（可以写分数）； （5）重物出水前匀速上升的速度。 2．（1）6×103N；（2）2×103N；（3）104W；（4）；（5）0.5m/s 【解析】 解：（1）重物的浮力为 （2）吊臂、定滑轮、钢丝绳的重力以及轮与绳的摩擦不计，动滑轮对物体的拉力做的功为有用功，克服动滑轮重力做的功为额外功，则重物出水前滑轮组的机械效率为 即 解得 G动=2×103N （3）由图乙可知，重物出水前卷扬机的功率为 （4）重物出水前，对重物受力分析得 对滑轮受力分析得 联立解得 （5）由（3）得重物出水前卷扬机的功率为104W，由 P=Fv 可得 所以 【答案】（1）重物出水前受到的浮力为6×103N； （2）动滑轮的重力为2×103N； （3）重物出水前卷扬机的功率为104W； （4）卷扬机牵引力（可以写分数）为； （5）重物出水前匀速上升的速度为0.5m/s。 3．如图所示是打捞物体的模拟装置。现电动机钢丝绳自由端以0.5m/s的速度匀拉动滑轮组，经过5min将体积为0.1m3的物体由海底提升到海面。（不计物体的高度、绳重和摩擦，ρ物＝7.6×103kg/m3，ρ海水取 1.0×103kg/m3）求： (1)物体浸没在海水中受到的浮力； (2)物体在海底时受到海水的压强； (3)已知动滑轮的总质量为m0，物体匀速上升过程中，绳子自由端的拉力为F，求该滑轮组的机械效率。（用已知量的字母表示） 3．(1)1000N；(2)3×105Pa；(3)1- 【解析】 (1)物体浸没在海水中时，排开海水的体积 V排=V=0.1m3 则物体浸没在海水中受到的浮力 F浮=ρ海水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m3=1000N (2)由图知，n=5，物体提升的速度 v物=v=×0.5m/s=0.1m/s 由题意可得，物体在海底时的深度 h=v物t=0.1m/s×5×60s=30m 物体在海底时受到海水的压强 p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa (3)设物体提升的高度为h，绳子自由端移动的距离为s，则 W总=Fs W额外=G0h=m0gh W有用=W总-W额外=Fs-m0gh s=5h 机械效率为 η= 【答案】(1)物体浸没在海水中受到的浮力为1000N； (2)物体在海底时受到海水的压强为3×105Pa； (3)该滑轮组的机械效率为1-。 4．如图所示，实心物体A浸没在水面下，现利用电动机通过滑轮组拉动A，使A向上运动｡已知A的体积为1m3，密度为1.2×103kg/m3。动滑轮重为3×103N，电动机工作时拉绳子的功率为1.2×103W且保持不变，不计绳重､摩擦和水的阻力，求： (1)A的重力； (2)A浸没在水中受到的浮力； (3)A向上运动的最大速度； (4)A向上运动过程中，滑轮组机械效率的最大值｡ 4．(1)；(2)；(3)；(4)80% 【解析】 解：(1)由可得物体的质量为 物体所受重力为 (2)物体A浸没在水中时排开