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1、 第 1 页 共 11 页中考物理高等难度试题：力学综合汇编1某科技小组设计的提升重物的装置如图 23 甲所示。图中水平杆 CD 与竖直杆 EH、 DI 组合成支架固定在水平地面上。小亮站在地面上通过滑轮组提升重物，滑轮 组由动滑轮 P 与动滑轮 Q（动滑轮 P 与动滑轮 Q 的质量相等）以及安装在水平杆 CD 上的两个定滑轮组成。小亮以拉力 F1匀速竖直提升物体 A 的过程中，物体 A 的速度为 1，滑轮组的机械效率为 A。小亮以拉力 F2匀速竖直提升物体 B 的过程中，物体 B 的速度为 2， 滑轮组的机械效率为 B。拉力 F1、 F2做的功随时间变化的图像分别如图 23 乙中、所示。已知
2、： 1=4 2，物体 A 与物体 B 的质量之比为 1：3， （不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦）求：（1）动滑轮 P 的重力与物体 B 的重力之比；（2）机械效率 B与 A之比。22007 年 12 月 22 日，在海底 23m 深处沉睡 800 多年的“南海一号”古沉船，被“华天龙号”打捞船整体打捞成功。整体打捞是为了保存好文物，将“南海一号”船体与船上满载的货物连带周围的淤泥一起，按照原状固定在特殊的钢制“沉箱”内，沉箱分为上下两部分，上沉箱质量为 5000T，底面积为 S，高为 a=7m，上沉箱整体搬到专门为它建造的广东海上丝绸之路博物馆“水晶宫”内。下沉箱底面积为S，高为 5m,打捞
3、过程中将留在海底。 “华天龙”打捞船的吊臂臂架长达 109m。起吊时，电动机带动绞盘拉动直径为 76mm 的钢丝绳，钢丝绳总长度 2200m，分成 64 根钢丝绳通过吊臂顶端的定滑轮拉动动滑轮与吊钩，吊钩下用直径为 110mm 的 32 根钢缆拴住沉箱的 16 个吊点，平稳地缓缓竖直上升，上升过程底面始终保持水平，此时钢丝绳的拉力为 F1,如图 1 所示。当沉箱被吊起离开水面，露出高 h 时，吊臂对动滑轮组的竖直向上拉力是 F 拉。它们的数量关系如图 2 所示。钢丝绳、钢缆所受重力，钢缆图 23PQ 第 2 页 共 11 页在水中的浮力不计，海水的密度为 1.0103kg/m3,g 取 10N
4、/kg。求：当沉箱在水底时，海水对上沉箱顶部的压强。当沉箱在水中匀速竖直上升过程中钢丝绳的拉力 F1 与机械效率（保留 1 位小数） 。 （7分）3图 19 是一种新型吊运设备的简化模型示意图，图中虚线框里是滑轮组（未画出） ，滑轮组绳子的自由端由电动机拉动。工人师傅用该吊运设备匀速打捞落入水中的圆柱形物体 A。物体 A 的底面积为200cm2，高为 8m。当物体 A 露出水面 2m 时，绳子用竖直向上 T1 的力拉物体 A，电动机对滑轮组绳子自由端的拉力 F1 为 2400N， ,当物体 A 露出水面 4m 时，绳子用竖直向上 T2 的力拉物体 A,，电动机对滑轮组绳子自由端的拉力为 F2，
5、机械效率为 82%。拉力 F2 的功率为 600w, 已知 T1 ：T 2=39：41。不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦。求：（1）此滑轮组匀速上升的速度 ；v（2）此滑轮组最高的机械效率。0 0.5 1 1.5 h/m3.853.583.313.04F 拉 /107N图 20动滑轮组32 根钢缆64 根钢丝绳吊钩图 19图 19电动机GA 第 3 页 共 11 页4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
6、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。 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，可忽略重力与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， 钢=7.8103kg/m3， 海水 取 1103kg/m3，g=10N/kg，水的阻力、摩擦与绳重不计。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
7、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增大，已知 h 为 0.5m 时，滑轮组的机械效率 1=98%，那么当 h 为 1m 时，滑轮组的机械效率 2 是多少？（结果保留整数）（4）假设腔内空气的高度 h 一直未达到腔体的高度 L，通过计算说明从起吊到沉箱上表面到达海面的过程中，电动机是否必须一直 做功？5用如图 22 所示的滑轮组提升物块 时，物块 受到的重力为 ，绳子自由端拉力为 ，滑轮组的机AAG1F械效率为 ，拉力 做功的功率为 ；用这两个滑轮构成另一种形式的滑轮组（未画出） ，从水中匀速11F1P提升物块 时（物块 未露出水面） ，物块 受
8、到的重力为 ，绳子自由端拉力为 ，滑轮组的机械BBB2效率为 ，拉力 做的功率为 ；物块 完全离开水面后，与物块 上升的速度相同，绳子自由端拉222力为 ，滑轮组的机械效率为 ，拉力 做的功率为 ；已知： ， ，3 3F3P120NF3ABG图 32电动机定滑轮动滑轮H Sh吊绳L 第 4 页 共 11 页， （绳的质量，滑轮与轴的摩擦，水对物体的阻力均忽略不计， 取 。 ） 。310WP1365 g10N/k求：（7 分）（1）拉力 做功的功率 ；1F1P（2）若从水中匀速提升物块 ，物块 露出水面的体积占总体积的 时，滑轮组B13的机械效率 ，物块 的密度是多少？480%6 如图 20 甲
9、是在岸边打捞水中物体的装置示意图。该装置由悬挂机构与提升装置两部分组成。悬挂机构由固定杆 OD 与杠杆 BC 构成， O 为杠杆 BC 的支点， COOB 41。配重 E 通过绳子竖直拉着杠杆 B 端，其质量 mE800kg 。安装在杠杆 C 端的提升装置由一个支架、一个电动机 Q、一个定滑轮 K及数量未知的动滑轮（在虚线框内未画出）构成。其中支架与电动机 Q 的总质量 mQ10kg，定滑轮 K的质量为 mK30kg。可利用遥控电动机拉动绳子自 由 端 H，通过滑轮组提升浸没在水中的物体。在一次打捞一批实心材料过程中，实心材料浸没在水中匀速竖直上升，此时电动机 Q 牵引绳子的功率为P1，绳子
10、H 端的拉力为 F1，实心材料上升的高度随时间变化的图像如图 20 乙所示，地面对配重 E 的支持力为 N1；在实心材料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，地面对配重E 的支持力为 N2，滑轮组的机械效率为 。已知 F1200 N，F 2300N，N 1N 221，被打捞的实心材料的密度 2.710 3kg/m3，绳与杠杆的质量、捆绑实心材料的钢丝绳的质量与体积、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对实心材料的阻力均忽略不计，g 取 10N/kg。求：(1)实心材料浸没在水中匀速上升时电动机牵引绳的功率 P1；(2)实心材料露出水面后，滑轮组的机械效率 。图 20 第 5
11、 页 共 11 页7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 与 OE 为半径的两段圆弧形的凹槽 ABC 与 DEF，支点 O 为这两段圆弧形凹槽对应的圆心。轻质绳 G 与 H 分别固定在圆弧形凹槽 ABC 的 A 点与 DEF 的 D 点，杆 BOE 旋转时细绳总能在凹槽中，绳 G 与 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 带动杠杆与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
12、体 K 浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率为 1，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 2，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， OBOE =34， 1 22728。细绳与杠杆的质量、滑轮及杠杆与轴的摩擦、细绳与凹槽的摩擦、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 120k
13、g 的物体 K，求 K全部露出水面后，电动机 M 拉动绳H 的功率。 甲图 20D电动机MKA OBEGFC H乙0. 5p/104Pa1. 01. 52. 00 t/s10 205 15 252. 5 第 6 页 共 11 页8图 20 甲是某科研小组设计从井底打捞物体 A 的装置示意图。图中虚线框里是滑轮组（未画出） ，滑轮组绳子的自由端 H 由电动机拉动。该装置由悬挂机构与提升装置两部分组成。悬挂机构由支架 AD 与杠杆 CB 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、定滑轮 K、动滑轮 M 及电动机
14、 Q 构成。其中支架与电动机 Q 的质量 mQ=6.2kg，定滑轮 K与动滑轮 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。物体 A 完全在水中匀速上升的过程中，电动机 Q 的功率 P1为 60w，绳子自由端 H 的拉力 F1为 20N，物体 A 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 1；物体 A 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，绳子自由端 H 的拉力为 F2，物体 A 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 2为 95%；滑轮组提升物体 A 的过程中，杠杆 CB 在水平
15、位置保持平衡。物体 A 上升的速度在水中以及完全出水后随时间的变化如图 20 乙所示。已知 N1 =6 N2。细绳与杠杆的质量、滑轮与轴的摩擦、水对物体 A 的阻力均忽略不计， g 取 10N/kg。求：（1）动滑轮 M 的质量 mK；（2）物体 A 全部露出水面匀速上升时电动机的功率 P2；（3）物体 A 的密度 。9某科技小组设计从水中打捞重物 A 的装置如图 22 所示，小文站在地面上通过滑轮组从水中提升重为1200N 的物体 A。当物体 A 在水面下，小文以拉力 F1 匀速竖直拉动绳子，滑轮组的机械效率为 1，小甲乙甲 图 20D FIBEHAC图 22 第 7 页 共 11 页文对地面的压力为 N1；当物体 A 完全离开水面，小文以拉力 F2 匀速竖直拉动绳子，滑轮组的机械效率为 2，小文对地面的压力为 N2。已知：物体 A 的密度为 3103kg/m3，小文的重力为 600N，N 1: N2=7:5。不计绳的质量与滑轮与轴之间
