中考物理题精讲:利用滑轮组和压强知识点,求起重机起吊物体问题
利用滑轮组和压强知识点,求起重机起吊物体问题,这是物理中考的常考题型,解决这类题型的关键是必须对起重机和重物进行受力分析,得到起重机对地面的压强与起重机、重物重力的关系,再结合功率和滑轮组机械效率的计算公式,可以用压强与物体提升速度表示出对应的机械效率,进而求得比值,再对重物和动滑轮进行受力分析,得到动滑轮、重物的重力与绳子拉力的关系,就可以求得机械效率。
例题
如图是某汽车起重机静止在水平地面上起吊重物的示意图,重物的升降使用的是滑轮组,滑轮组上钢丝绳的收放是由卷扬机来完成的,提升重物前,起重机对地面的压强为2×10^5Pa,某处作业中,将重物以0.25m/s的速度匀速提升时,起重机对地面的压强为2.3×10^5Pa,若以相同的功率将重物以0.2m/s的速度匀速提升时,起重机对地面的压强为2.4×10^5Pa,(不计钢丝绳重和摩擦)
(1)求起重机两次提升重物的质量之比;
(2)求起重机两次提升重物时,滑轮组的机械效率之比;
(3)提升重物乙时,滑轮组的机械效率是多少?
解题过程:
1、求起重机两次提升重物的质量之比
(1)提升重物前
对起重机进行受力分析,在竖直方向上受到竖直向下的重力G和竖直向上的地面的支持力N,根据二力平衡条件,可求得G=N;
根据作用力和反作用力的关系和结论:起重机对地面的压力F压=地面对起重机的支持力N=G;
根据压强的计算公式和题目中的条件:起重机对地面的压强P=2×10^5Pa,起重机与地面的接触面积=S,则起重机对地面的压力F压=2×10^5S;
根据结论:起重机对地面的压力F压=2×10^5S,则起重机的重力G=F压=2×10^5S;
(2)提升重物甲
把起重机和重物甲作为一个整体进行受力分析,在竖直方向上,受到竖直向下的总重力G总1和竖直向上的地面的支持力N1,根据二力平衡条件,可求得G总1=N1;
根据作用力和反作用力的关系和结论:起重机对地面的压力F压1=地面对起重机的支持力N1=G总1;
根据压强的计算公式和题目中的条件:起重机对地面的压强P1=2.3×10^5Pa,起重机与地面的接触面积=S,则起重机对地面的压力F压1=2.3×10^5S;
根据结论:起重机对地面的压力F压1=2.3×10^5S,则起重机与重物的总重力G总1=F压1=2.3×10^5S;
根据结论:起重机与重物的总重力G总1=2.3×10^5S,起重机的重力G=2×10^5S,G总1=G+G1,则重物甲的重力G1=0.3×10^5S;
根据重力的计算公式和结论:重物甲的重力G1=0.3×10^5S,G1=m1g,则重物甲的质量m1=G1/g=0.3×10^5S/g;
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