最新中考物理常考计算题经典模型练习 专题23 利用杠杆平衡原理的力学综合计算-【压轴必刷】
展开第二轮复习时应打破章节的限制,完善并梳理初中物理知识结构,找出知识点之间的内在联系,要使前后知识联系起来,系统巩固知识,形成一个由知识点到知识面、最后到知识网络的综合体,使复习具有系统性。具体可以从以下几点进行专题复习:
1、按照知识点可以将初中物理分成力、热、声、光、电等版块,用知识树的形式把每个版块涉及的内容展现出来,建立相对独立的知识体系。
2、按照中考题目类型,可以分为选择、填空、实验探究(包括操作实验)、计算、信息综合等专题,进行专门练习,体会每种题型常见解题方法,使复习纵横交错。
3、通过对某些特殊知识点的深挖细究,达到对某一类知识或某一专题的融合、深化。
07利用杠杆平衡原理的力学综合计算
1.如图所示,杆秤可视为杠杆,提钮处为支点O,若不计其自重,当在挂钩悬挂被称物体后处于平衡状态,已知CO=4厘米,OD=8厘米,秤砣的重力为10牛。本题中g取10牛/千克,求:
(1)这杆秤所能测物体的最大重力为80牛,求OB的长度。
(2)当秤砣处于D位置时,被称物体的质量为多少千克?
(3)若有人换了一个质量为0.8千克的秤砣,售出杆秤刻度显示3千克的物品,则物品的实际质量是多少?
2.如图所示,在科普节目《加油 向未来》中,有一项对抗性实验,甲、乙两人站在平衡板上,滑轮组将平衡板提升至一定高度后,两人在平衡板上挪动,并保持平衡板平衡。若甲的质量为55kg,乙的质量为45kg,平衡板质量为900kg,且质量分布均匀,重心在点O。(g取10N/kg)
(1)甲、乙两人竖直站在平衡板上,滑轮组在25s内将平衡板匀速提升至离地面5m的高度处。提升过程中平衡板始终保持水平平衡,拉力F为6250N。求在此过程中:
① 滑轮组所做的有用功为多少?
② 拉力F的功率多大?滑轮组的机械效率为多少?
(2)当甲、乙两人竖直站立在图中A、B位置时,平衡板在空中处于水平平衡。甲、乙两人从图中位置同时向平衡板左、右两侧沿同一直线向相反方向缓慢挪动至C、D竖直站立时,平衡板也恰好处于水平平衡,则两人挪动的距离AC和BD之比为多少?
3.如图所示,一根足够长的轻质杠杆水平支在支架上,将边长为5cm的正方体G1通过轻质细绳系于正上方杠杆的A点,物体G2重为40N,将G2放在B点时,G1对地面的压强为2×104Pa,已知OA=0.2m,OB=0.1m,求:
(1)此时细绳作用于A的拉力是多大?
(2)正方体G1的重力是多少?
(3)现用F=5N的水平拉力使G2以0.05m/s的速度从B点向右匀速直线运动,经过多长时间可使G1对地面的压力恰好为零;此过程拉力做了多少功?
4.研究物理问题时,往往需要突出研究对象的主要因素,忽略次要因素,将其简化为物理模型。如图所示,需要把一重量为400N,边长为1m,质量分布均匀的实心立方体,利用翻滚的方法沿直线移动一段距离(已知;计算结果保留一位小数)。求:
(1)请在图甲中画出缓慢向右翻滚立方体时,使该立方体下底面刚刚离开水平地面所施加的最小力F的示意图,并计算出最小力F的大小;
(2)利用翻滚的方法使立方体翻滚一次(即使原下底面变为左侧面)克服立方体的重力所做功的大小;
(3)如果利用翻滚的方法使该立方体沿水平地面直线缓慢翻滚了10m,用了20s,则在这一过程中克服该立方体重力做功的功率大小是多少?
5.有一质量为100kg且分布均匀的圆柱铁块,高为80cm,底面半径30cm,想用如下甲、乙两种方法使它倒下成丙图状。求:
(1)F1与F2的大小;
(2)若动力对铁块所做的功等于铁块克服重力所做的功。求在推倒的过程中,推力F1做功至少是多少?
6.2021年武汉长青路改造跨铁路工程转体钢箱梁经历75min,成功跨越京广线上行、汉丹货线下行京广线下行,安全平稳地实现了90°零误差“转体”后,与汉江大道长青路高架完美连接。修建时为不影响火车通行,该桥梁体先在顺铁路方向浇筑,浇筑完成后,再通过转体装置完美“转身”横跨铁路。
(1)跨铁高架桥为非对称转体,跨铁路侧转体箱梁BC长度大约是非跨铁路侧转体箱梁AC长度的2倍,其简化模型如图甲所示,已知高架桥箱梁长AB=78m,宽24.1m,厚度1.5m,桥墩高15.5m。高架桥箱梁在浇筑时需要在A、B两侧搭建支架,“转体”时拆除全部支架但需在A端施加520t配重(配重体积忽略不计)达到水平平衡才能转体。假设高架桥箱梁可视为质量分布均匀的长方体,g取10N/kg。求:
①将520t的配重从地面吊起来平放在高架桥箱梁的A端所做的功;
②高架桥箱梁的实际质量;
(2)桥墩下的转体装置由如图乙所示的上转盘和下转盘组成。上转盘上有两根钢索,每根钢索由一台牵引器通过传动装置牵引。已知上转盘的周长为36m,每台牵引器的功率3kW,牵引器牵引钢索的效率为80%,求每根钢索拉动上转盘缓慢匀速转动时的牵引力多少?
7.疫情的暴发给生活带来诸多不便,但却加快了线上教学的发展,为了更流畅的呈现板书,金老师将手机、底面为正方形的底座、大理石组装成了如图甲的拍摄仪,其主要结构如图乙,组装流程:将手机摄像头端伸出底座,另端用长方体大理石竖直向下压在手机末端,固定手机。已知所用手机长度为20cm,质量为160g且分布均匀,大理石质量为240g。
(1)为扩大拍摄范围,并防止手机掉落,求手机可以伸出底座外的最大长度。
(2)徐老师也组装了一个拍摄装置如图丙,所用手机与金老师同款,底面为正方形的底座边长为4cm,手机左侧有12cm伸出底座。假设重物挂在手机的最边缘,g取10N/kg,求保证手机不掉落的重物质量范围。
8.如图甲所示是一种塔式起重机上的滑轮组。已知在匀速吊起600kg的货物时,绳端的拉力F是2500N,不计摩擦和绳重,g取10N/kg。
(1)滑轮组的机械效率多大;
(2)货物在10s内匀速上升5m,绳端拉力F的功率是多大;
(3)图乙中悬吊货物所用动滑轮与图甲中动滑轮质量相同,若配重质量为3t,平衡臂长,起重臂长,当把货物送至最右端且塔臂在水平位置平衡时,求此时货物的质量。
9.如图甲所示,轻质杠杆AB长70cm,可绕O点转动,在A、B两端分别挂有边长为10cm完全相同的两个正方体C、D,OA∶OB=3∶4;杠杆恰好水平静止,A、B两端的绳子均不可伸长且均处于紧张状态,此时D对水平地面的压力为4N。(g取10N/kg)
(1)物体C的质量;
(2)如图乙,当物体C浸入水中且露出水面的高度为2cm时,为保持D对水平地面压强不变,支点O应向右移动多长距离;
(3)若图乙中容器的底面积为200cm²,剪断A端拉C的绳子后,容器中水对容器底的压强增大了多少Pa。
10.如图所示,地面上某圆柱形容器内装有水,容器底面积为40cm2。将物体B放入容器水中时,B受到的浮力为F1,容器对地面的压力为5N;使用杠杆提起物体B,当杠杆C端挂质量为mA的物体时,杠杆在水平位置恰好平衡,物体B刚好有体积露出水面,此时容器对地面的压力为2.6N,物体B受到的浮力为F2,容器内液面下降了0.5cm。已知:OD∶OC=4∶3,(取I0N/kg)。求:
(1)物体B的体积VB;
(2)浮力F2;
(3)物体B的重力GB;
(4)物体A的质量mA。
11.延时服务时,理化趣味实验小组在老师的指导下,动手制作量程为10kg的杆秤。下图甲是小尹制作的杆秤示意图,使用时,将待称物体挂在秤钩上,用手提起B或C(相当于支点)处的秤纽,移动秤砣在秤杆上的位置D,使秤杆达到水平平衡时可读出待称物体的质量,此秤最大称量是10kg,秤砣最远可移至E点。秤杆和秤钩的质量忽略不计,AB、BC、BE的长度如图所示(g取10N/kg),同组的荧荧提出可将同一杆秤改造成测量液体密度的工具——密度秤。经防腐处理的合金块重8N,体积100cm3。测量时手提着秤纽将密度秤的合金块浸没在待测液体中(不接触容器),调节秤砣位置使秤杆水平平衡。荧荧测量情况如图,长0.09m,则点刻度表示的待测液体密度多大?
12.如下图所示,一铁块质量为7.9kg,用此装置将铁块从水中吊到图示位置,并保持杠杠AB在水平位置平衡,图中动滑轮重15N。ρ铁=7.9×103 kg/m3,ρ水=1.0×103 kg/m3 (杠杠自重、绳子重及摩擦不计,)求:
(1)铁块的上表面在水下10m深处受到水的压强;
(2)铁块在水中受到的浮力;
(3)保持杠杆AB在水平位置平衡需在B点施加的力F。
13.如图是上肢力量健身器示意图,杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动,AB=3BO,配重的底面积为0.02m2,配重的重力为120N,重力为500N的健身者通过细绳在B点施加竖直向下的拉力为F1时,杠杆在水平位置平衡,配重对地面的压力为85N,在B点施加竖直向下的拉力为F2时,杠杆仍在水平位置平衡,配重对地面的压力为60N。已知F1∶F2=2∶3,杠杆AB和细绳的质量及所有摩擦均忽略不计
(1)求配重对地面的最大压强是多少?
(2)滑轮的重力是多少?
(3)配重刚好离开地面时,杠杆A端受到绳子的拉力是多少?
(4)当配重对地面的压强为1750Pa时,人对绳子的拉力是多少?
14.如图所示,质量不计的轻板AB可绕转轴O在竖直面内转动,,。地面上质量为15kg底面积为的圆柱体通过绳子与A端相连。现有大小不计、重为50N的物体在水平拉力F的作用下,以速度从O点沿板面向右做匀速直线运动。。求:
(1)物体运动1s时,绳子对A端的拉力;
(2)物体运动1s时,圆柱体对地面的压强;
(3)物体运动几秒时圆柱体刚好要离开地面。
15.如图装置中,轻质杠杆支点为O,不吸水的正方体A和B通过轻质细线连接悬挂于D点,物体C悬挂于E点,杠杆在水平位置平衡。水平桌面上放置一足够高且底面积为200cm2的柱形容器。已知GA=4N、GB=20N,A和B的边长、连接A和B的细线长以及B的下表面到容器底的距离均为10cm,O、D两点间的距离为20cm,O、E两点间的距离为80cm。求:
(1)C物体的重力;
(2)向容器中缓慢加入3kg的水,同时调节物体C的位置使杠杆始终在水平位置平衡,求此时B受到的浮力;
(3)在(2)问的基础上继续向容器缓慢加水,直到加入水的总质量为3.8kg,剪断A上方的细线,待A、B静止后,求AB间绳上的拉力。
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