第十一章《机械功与机械能》计算培优训练 2023-2024学年沪粤版九年级物理上册

第十一章《机械功与机械能》计算培优训练 1．如图是一种新型吊运设备的简化模型示意图，图中OC是一根以O点为支点的水平杠杆，AB表示对杠杆起固定作用且不可伸缩的缆绳，OC、AB的长度均为5m，BC的长度为1m。图中滑轮组绳子的自由端由电动机拉动，定滑轮的轴和电动机均固定在B点。在某次作业中，该吊运设备匀速竖直提升重为2000N物体，电动机对绳子自由端拉力为625N，拉力的功率为500W．不考虑杠杆的质量、滑轮组绳子的质量、滑轮与轴间的摩擦： （1）求此次作业中物体匀速上升的速度为多大？ （2）另一次作业中，利用该设备以相同的速度匀速提升重为3500N的物体，求此过程中滑轮组的机械效率是多少？ （3）两次作业中缆绳AB的拉力变化了3000N，求缆绳AB拉力的力臂为多少m？ 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，OB＝5OF．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，密度为4.0×103kg/m3，重物出水前滑轮组的效率为60%，重物出水前卷扬机牵引力做的功随时间变化图象如图乙所示，求： （1）被打捞物体的重力？ （2）重物出水前匀速上升的速度？ （3）假设起重时E始终是沿竖直方向向上的力，忽略吊臂、滑轮及钢丝绳的重力和各种摩擦，物体离开水面后E对OB至少要施加多大的力才能吊起被打捞重物？ 3．在党中央“一带一路”倡议下，由中铁大桥局承建的孟加拉国帕德玛大桥，于2019年7月15日最后一根钢桩被打入嵌入河床，至此，主桥钢桩全部插打完成，大桥后续将进行承台、墩身及钢梁架设等相关工作，其中主墩钢桩是由两根钢桩焊接而成。如图所示，先将拖船上一根粗细均匀，长71m，质量为310吨的钢桩吊起，将其竖直嵌入河床，再将另一根钢桩焊接在它上面。 （1）钢桩嵌入河床后，　 　（选填“受到”或“不受”）浮力的作用。 （2）拖船的质量为4000吨，钢桩吊离拖船后，拖船排开水的体积减少多少m3？ （3）吊起钢桩过程是：塔吊始终用竖直向上力先将钢桩从拖船上缓慢吊起至竖直状态，再将其提升8m，然后水平移动10m，到达指定入水位置上方，在此过程中，求： ①塔吊对钢桩的拉力最小多少N？ ②塔吊对钢桩的拉力做功至少多少J？ 4．某学习小组在参观某玻璃厂生产的过程中，对正在工作的天车产生了兴趣。车间工作人员告诉他们，天车上的卷扬机（其内部有电动机提供动力）通过滑轮组和吸盘提升玻璃，电动机的额定电压为220V，额定电流为3.0A，如图甲所示。设卷扬机额定状态下通过滑轮组和吸盘提升质量为80kg的玻璃时，玻璃匀速上升的速度为v，卷扬机对滑轮组绳端的拉力为F，拉力的功率为P，滑轮组的机械效率为80%；已知拉力F所做功随时间变化如图乙所示，滑轮A、B的质量均为4kg，绳的质量及滑轮与轴的摩擦均可忽略不计，g＝10N∕kg．求： （1）P的大小。 （2）v的大小。 （3）整个系统在本次工作过程中的效率（百分号前保留一位小数）。 5．广州地铁为方便婴儿车出站提供两种无障碍方式：一种是竖直升降的无障碍电梯，另一种是沿着楼梯斜向移动的电动升降台，两种方式的情景和简化示意图如图。分别用两种方式将人（包括婴儿和婴儿车）从地下的站厅层匀速运送到地面，此过程竖直电梯的水平地板对人（包括婴儿和婴儿车）的支持力做功4000J，电功率P1＝4000w；楼梯电动升降台的电功率P2＝500W．两种方式的运动情况数据如表格。求： 速度v（m/s） 时间t（s） 竖直电梯 1 5 楼梯升降台 0.5 20 （1）两种方式所消耗的电能哪种多？请通过分析进行比较。 （2）楼梯升降台的机械效率。 （3）人（包括婴儿和婴儿车）的总重。 （4）你认为推婴儿车的人应选用哪种方式出站？并写出你的理由。 6．上海洋山港是全球最大的智能集装箱码头，图甲是将我国自行研制的大型桥吊从运输船上转运到正在建设中的洋山港码头时的情景。桥吊是码头上进行货物装卸的起重机，其简化示意图如图甲中所示，它由控制室、水平横梁AB以及两个竖直的支架CD和EF组成。运输船中不同位置有数个密封的水舱，向这些水舱加水或减水，能保证牵引车将桥吊从运输船转运到码头的过程中，运输船的甲板始终保持水平且与码头的地面相平。 （1）牵引车将桥吊缓缓向右拖向码头时，支架CD和EF下的轮子会沿顺时针方向转动，请在图乙中画出支架CD下的轮子对运输船甲板摩擦力的示意图。 （2）若牵引车拖行桥吊的功率是50kW，9s内将桥吊沿水平方向匀速拖行了3m，则这段时间内牵引车对钢缆的拉力是多少牛？ （3）已知桥吊的总质量是2200t，支架CD和EF的高度均是50m，C点到横梁A端的距离是60m，E点到横梁B端的距离是18m，桥吊的重心O到横梁A端和B端的