初中物理滑轮组及其工作特点计算题

“蛟龙号”创造了“中国深度”--下潜7062m．今年“蛟龙号”将远赴印度洋探索2700m深处活火山的奥秘．已知：海水密度ρ=1.03×10³kg/m³，声音在海水中的传播速度是1500m/s，取g=10N/kg．问：

（1）“蛟龙号”下潜到2700m深度时受到的海水的压强是多少？
（2）电磁波传播速度大，但是在海水中的传输距离是短．母船与“蛟龙号”信息传递要借助于声呐．在2700m深处的“蛟龙号”收到正上方母船的指令需要多长时间？
（3）“蛟龙号”到达海底扔掉部分配重后，排开的水所受的重力是5×10³N，它受到的浮力是多少？
（4）任务完成后，起重机把重2.2×10⁵N的“蛟龙号”吊到母船上，起重机滑轮装置原理如图乙，在滑轮装置作用下，“蛟龙号”离开水面后缓慢竖直上升10m后到达甲板，绳子自由端的拉力为68750N，移动的距离是40m，则滑轮装置的机械效率是多少？
（5）你认为“蛟龙号”面临的主要技术难题是什么（答出一条即可）？

如图所示是利用起重机打捞水中物体的示意图，吊臂前端由滑轮组组成，动滑轮总重300Kg，绳重核摩擦不计．现在用此起重机从水中把质量为2×10³Kg，体积为0.8m³的物体G匀速提起，滑轮组上钢丝绳拉力F的功率为3KW（g=10N/Kg，ρ_水=1.0×10³Kg/m³）．求：

（1）物体完全浸没在水中时受到的浮力；
（2）物体离开水面前拉力F的大小；
（3）物体离开水面前上升的速度；
（4）物体离开水面前，滑轮组的机械效率多大．

科技小组制造了一个装置，下图为原理示意图，MN为水平轨道，轨道上套着滑套h。固定在底座D上的电动机乙通过定滑轮能使h沿轨道向左滑动。已知底座放置在水平地面上，底面积为100cm²，电动机乙和底座共重50N。固定在地面上的电动机甲通过滑轮组，以0.2m/s的速度匀速提升物体A时，电动机甲作用在绳端的拉力为F₁，滑轮组的机械效率为。匀速提升物体B时，电动机甲作用在绳端的拉力为F₂，且。已知物体A、B的体积相同，密度之比ρ_甲∶ρ_乙=7∶12。（不计绳重及轮与轴间的摩擦，g取10N/kg）

求：（1）提拉物体A时的机械效率；
（2）若物体A重14N，电动机甲匀速提升物体A，3s时间内所做的功。
（3）当物体B悬在空中，滑套h以0.1m/s的速度匀速向左运动时，电动机乙绳端拉力T的功率是1W，底座D对地面的压强。

在通讯线路的抢修现场，起重机正将一箱箱设备吊装到3m高的施工台上．其中起重臂下的钢绳是绕在一个动滑轮上的．若每箱设备均重4000N，施工台距离地面的高度为3m．如果起重机沿竖直方向匀速提升一箱设备时，动滑轮上每段钢绳的拉力为2500N，在忽略钢绳重和摩擦的情况下．

（1）动滑轮在提升这箱设备时的机械效率是多大？
（2）在安全操作的前提下，为了节省时间，加快施工进度，起重机同时将两箱设备以0.1m/s的速度匀速提升到施工台．求这种情况下，动滑轮上钢绳自由端拉力的功率为多大？

如图乙所示是一种起重机的简图，为了保证起重机起重时不会翻到，在起重机右边配有一个重物m₀；已知OA=12m，OB=4m。用它把质量为2×10³kg，底面积为0.5m²的货物G匀速提起(g=10N/kg)。求：
（1）起吊前，当货物静止在水平地面时，它对地面的压强是多少？
（2）若起重机自重不计，要使起重机吊起重物时平衡，右边的配重m₀应为多少千克？
（3）如果起重机吊臂前端是由如图甲所示的滑轮组组成，动滑轮总重100kg，绳重和摩擦不计。如果拉力的功率为6kw，则把2×10³kg的货物匀速提高10m，拉力F的大小是多少？需要多少时间？

有一根绳子，通过如图19甲所示的滑轮组，能够提起的最重的物体是A，物体再重绳子将断裂（不计绳重和摩擦）。求：

（1）将A匀速提高2m做的有用功为740J，则物重G_A为多少？
（2）若此时滑轮组机械效率为92.5%，人的体重为600N，每只脚与地的接触面积为2×10^-2m²，则人对地面压强为多少？绳子能承受的最大拉力为多少？
（3）若利用这根绳子和这些滑轮，组成图19乙所示滑轮组，利用它从水中缓慢提起（不计水的阻力）一个边长为3×10^-1m的正方体B，当提到B的下表面所受水的压强为2×10³Pa时绳子断裂。则正方体B的密度为多少？

如阁所示，杠杆AB放在钢制水平凹槽BC中，杠杆AD能以B点或C点力支点在竖直平面内转动，BC=0.2m_，细绳的一端系在杠杆的A端,另一端绕过动滑轮固定在天花板上，物体E挂在动滑轮的挂钩上，浸没在水中的物体H通过细绳挂在杠杆的D端，与杠扞D端固定连接的水平圆盘的上表面受到的压力为F。已知，动滑轮的质量，物体H的密度，AD= 0.8m，CD =" 0.2m" ，杠杆、圆盘、细绳的质量及摩擦均忽略不计，g取，为使扛杆AD保持水平平衡，求：
(1)物体E的最小质量m；
(2)物体H的最小体枳V.

小雨站在水平地面上，通过如图所示的滑轮组从井中提水（不计绳重及摩擦）。已知小雨的重力为500N、双脚与地面的接触面积为0.04m²，圆柱形水桶的底面积为0.2m²、容积为0. lm³（不计桶的厚度）。

（l）将空桶匀速下放的过程中（桶底未接触水面），小雨对地面的压强为1.15×l0⁴Pa，则桶和动滑轮总重是多少？
（2）向上提水，当桶底受到水向上的压强为2.5×10³Pa时，小雨对地面的压强为l×l0⁴Pa;小雨将水桶拉离水面后，匀速拉动过程中滑轮组的机械效率是多少？

图是某科研小组设计的在岸边打捞水中物品的装置示意图。O为杠杆BC的支点，CO:OB=1:4。配重E通过绳子竖直拉着杠杆C端，其质量m_E=644kg。定滑轮和动滑轮的质量均为m₀。人拉动绳子，通过滑轮组提升浸没在水中的物品。当物体A在水面下，小明以拉力F₁匀速竖直拉动绳子，滑轮组的机械效率为η₁，配重E对地面的压力为N₁；当物体A完全离开水面，小明以拉力F₂匀速竖直拉动绳子，滑轮组的机械效率为η₂，配重E对地面的压力为N₂。已知：G_A=950N，η₂=95%，N₁:N₂=6:1，绳和杠杆的质量、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对物体A的阻力均可忽略不计，g取10N/kg。求：

(1)物体在水面下受到的浮力；
(2)F₁:F₂的值
(3) η₁的大小。

用如图所示的滑轮组匀速提起重物，已知重量为60N的物体在3 s内上升1 m，所用的拉力是24N（不计绳重和摩擦）。求：

（1）滑轮组做的有用功；
（2）拉力做功的功率；
（3）此过程中滑轮组的机械效率（结果保留1个百分点）；
（4）若提升的重物为78N，作用在绳上的拉力是多少？

如图甲为塔式起重机简易示意图，塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装。（动滑轮重、绳重及摩擦均不计， $g$取10牛 $/$千克）

（1）为保持平衡，起重臂的长度越长的塔式起重机，配备的平衡重的质量应越　　。

（2）图乙为起重机钢丝绳穿绳简化示意图，滑轮 $a$的作用是　　。若钢丝绳能承受的最大拉力为 $3\times {10}^4$牛，则能吊起货物的质量不能超过多少千克？

（3）若将重为 $1.2\times {10}^4$牛的货物由地面沿竖直方向匀速提升30米，再沿水平方向移动20米，则此过程中克服货物重力做功多少焦？

（4）若该起升电动机的效率为 $90\%$，将重为 $1.2\times {10}^4$牛的货物提升到30米的高度，用时50秒，则该起升电动机的实际功率是多少瓦？

用如图所示的滑轮组提升水中的物体M，物体M高为3m，底面积为0.02m²，密度为4.5×10³kg/m³。物体M完全在水面下以0.2m/s速度匀速竖直上升的过程中，电动机加在绳子自由端的拉力为F，拉力F做功的功率为ρ，滑轮组的机械效率为η。已知电动机的输出功率为480W恒定不变，g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均可忽略不计。求：

（1）物体M完全在水面下时的浮力；
（2）物体M完全在水面下时滑轮组的机械效率η。
（要求：画出受力分析图）

在如图所示的“动力电路”中，电流从C点经电动机由 D点流出时电梯上升，反之电梯下降，当电梯超载时“超 载控制电路”中的压力传感器开关k₂断开，电磁继电器 和电动机都停止工作。

（1）请从A、B点画出两条电线连接到“超载控制电路” 对应的位置：当电梯上升时双刀双掷开关k₁连接到1、2、3的哪两个点？
（2）电梯从1楼上升到21楼共用时0.5min，每层楼高为3m，电梯的速度是多少？
（3）若配种为520kg，吊仓质量为500kg，乘坐10名平均质量为60kg的人，不计缆绳重力和一切摩擦阻力，在电梯上升21层匀速运动过程中，电动机的拉力时多少？ 配种和电动机所中功的总功率是多少？

如图所示的滑轮组，某人用200N的拉力将重为480N的物体匀速提起2m，所用的时间为5s（不计摩擦和绳重）。求：

（1）总功及其功率各是多少？
（2）滑轮组的机械效率是多少？
（3）此动滑轮的重力为多少N？
（4）若用该滑轮组将重600N的物体匀速提升时，它的机械效率又是多少？

利用图所示装置，把质量为4kg、密度为4×10³kg/m³的薄石块从水面下5m处拉出水面后，再提升了8m，共用时间10s。动滑轮重为20N（不计绳重及滑轮与轴间的摩擦及水对石块的阻力，设石块的两个上升过程都为匀速）。

（1）当薄石块浸没在水中5m深处时，它受到的水的压强是多少？
（2）当薄石块浸没在水中时，它受到的浮力是多少？
（3）在整个过程中拉力F做功的功率是多少？（可近似认为石块离开水面前浮力大小不变）