人教版中考物理復習：《機械效率綜合題》計算題強化練習題(含答案解析)

人教版中考物理復習：《機械效率綜合題》計算題強化練習題

一、計算題

1.如圖是重慶一中初二科技小組設計的在岸邊打撈水

中文物的裝置示意圖，電動機固定在地面。每個滑

輪重為100N；均勻實心文物的密度為8x103Kg/

F

m3,質(zhì)量為繩重和摩擦，滑輪與軸及杠桿支^_動

點處的摩擦、水對文物力的阻力均忽略不計，文物1

彳一直勻速上升。求：1

(1)在文物還未露出水面時，求此時文物力所受到的;考A

浮力士工

(2)在文物還未露出水面時，電動機拉力廠的大??；

(3)在文物還未露出水面時，滑輪組的機械效率：

(4)當文物力在空中被勻速提起上升時，電動機拉力功率為4.5k小，求卷揚機拉動

鋼絲繩的速度？

2.盤山公路可以簡化成物理模型斜面(如圖)。設山路長為s,高為h,一輛質(zhì)量為,〃

的汽車以恒定的功率?沿山路勻速上到山頂，所用時間為/,行駛過程中受到斜面

的摩擦力為/，忽略空氣的阻力。

(1)試利用做功的原理推導摩擦力的表達式：f={Pt-mgh)/s.

(2)如果質(zhì)量為力的汽車，在2x104/V的牽引力作用下,沿盤山公路勻速行駛5.4km,

到了高為0.5km的山頂，該斜面的機械效率是多少？

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3.配重“單獨置于水平地面上靜止時，對地面壓強為3x105Pa,將配重M用繩系

杠桿的8端，在杠桿的4端懸掛一滑輪，定滑輪重150N,動滑輪重90N,杠桿48

的支點為O,OA：OB=S：3,由這些器材組裝成一個重物提升裝置，如圖所示。

當工人利用滑輪組提升重力為210N的物體以0.4m/s的速度勻速上升時，杠桿在

水平位置平衡，此時配重M對地面壓強為lxl05pa.(杠桿與繩重、滑輪組的摩擦

均不計，g取10N/3),求解以下物理量：

(1)工人利用滑輪組提升重物的拉力為N,繩子自由端下降的速度是

m/s,此滑輪組的機械效率是。

(2)作用在杠桿A端的力為N,配重M質(zhì)量是。

(3)為使配重M不離開地面，人對繩的最大拉力是M

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4.小明同學為了將放置在水平地面上重G=100N的物體提升到高處，設計了圖片所

示的滑輪組裝置，動滑輪重10N.當小明用圖乙所示隨時間/變化的豎直向下的力尸

拉繩時，重物上升的高度〃隨時間，變化的關系如圖內(nèi)所示。求：

(1)在0?2s內(nèi)拉力產(chǎn)做的功。

(2)在2?3s內(nèi)，拉力廠的功率及滑輪組的機械效率。

5.如圖所示，小雨利用滑輪組勻速提升沉在水底的圓柱體4已

知圓柱體力高為九二2m,底面積為S=1.5x10-2巾2,質(zhì)量

為135kg。(不計繩重輪與軸的摩擦及水的阻力)

(1)若水深為H=5m,求A在水底時上表面受到水的壓力是多

少？

(2)在力上表面未露出水面之前，A勻速上升的速度為"=

0.2m/s,小雨拉繩的功率為P=240W,求一上表面未露出水姆

面之前，滑輪組的機械效率是多少？

(3)若小雨能施加的最大拉力為450N,求A在勻速上升過程中，

它的下表面受到水的最小壓強是多少？

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械的機械效率是多少？

(2)當人通過轆護將裝半桶水(體積為4x1。-3m3)的吊桶勻速提升到地面時，該機

械的機械效率是多少？

(3)根據(jù)上面的計算結果，提出改進吊桶的辦法，以提高該機械的機械效率。

(4)請列舉使用該機械比人直接提升吊桶的好處。(答出兩條即可)

8.如圖是液壓汽車起重機從水中打撈重物的示意圖(:力是動滑輪，4是定滑輪，。是

卷揚機，。是油缸，E是柱塞。卷揚機轉動使鋼絲繩帶動動滑輪上升，同時提升重

物。被打撈的重物體積是V=0.5m3,若在本次打撈前，起重機對地面的壓強p°=

2.0x107Pa,當物體在水中勻速上升時起重機對地面的壓強pi=2.375x107Pa,

物體全部出水面后起重機對地面的壓強出=2.5X107Pa,假設起重時林寒沿豎直

方向，物體出水前、后柱塞對吊臂的支撐力分別為N］和N2,M與N2之比為19：24.

重物出水后上升的速度u=0.5m/s,吊臂、定滑輪、鋼絲繩的重以及輪與繩的摩

擦不計。(9取10N/kg)求:

(1)被打撈物體的密度：

(2)若被打撈物體在水中勻速上升時滑輪組的機械效率為、，物體全部露出水面

在空氣中勻速上升時，滑輪組48的機械效率為2，求口2-％=?

(3)重物出水后，卷揚機牽引力的功率。

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9.用如圖所示的滑輪組提升重1000N的物體力,在勻速豎直提升物體力的過程中，作

用在繩子自由端豎直I句上的拉力”為4U0M如果物體A上升的速度以為O.lm/s,

不計繩重和摩擦.求：

(1)動滑輪所受的重力G動;

(2)拉力廠做功的功率P.

(3)滑輪組的機械效率1].

10.如圖所示，工人通過動滑輪將重為300N的貨物從地面勻速豎直提升到4m高的

樓頂，所用拉力為200N,求此過程中的：

(1)有用功；

(2)總功;

(3)機械效率。

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11.如圖所示的滑輪組.某人用200N的拉力將重為480/V的物體勻速提

起2m,所用的時間為5s(不計摩擦和繩重)求：

(1)總功及其功率各是多少？

(2)滑輪組的機械效率是多少？

(3)此動滑輪的重尢為多少N?

(4)若用該滑輪組將重600N的物體勻速提升時，它的機械效率又是

多少？

12.如圖所示，利用滑輪組裝置勻速拉動水平面上的物體兒不計繩的重以及繩與滑輪

間的摩擦，且物體在水平面上受到的滑動摩擦力為重力的0.1倍。物體4重450N，

底面積為0.04血2,人拉繩子的力為25N,物體B被勻速拉動的距離為2TH,求：

(1)物體B對水平地面產(chǎn)生?的壓強;

(2)勻速拉動B物體時，滑輪組的機械效率；

(3)為了使該滑輪組的機械效率提高10%,將物體/疊放在物體4上，人拉繩子便

物體48—起做勻速運動，則求物體力受到的重力。

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13.工人用如圖所示的滑輪組和竹筐把質(zhì)量為的沙子提升到高

處。已知竹篋能承受的最大壓強是3000R/,竹篋的底面積是

60x60cm2.工人體重700N,工人雙腳與地面的接觸面積為

500cm2,提空筐上去時工人用力大小是60M將空筐勻速提

升3”?用時3s,g=lONkg,不計繩重及摩擦。

(1)工人提升空篋時，工人做功的功率是多少？

(2)在保證安全的情況下，工人每次提升最多的沙子時，人對地面的壓強是多少?

(3)若把全部的沙亍提升到3，n高處，則工人至少要做多少額外功？

14.一名體重為600M雙腳與地面的接觸面積為0.04血2的學生站在水平地面上，用如

圖所示的滑輪組，在20s內(nèi)將400N的重物勻速提升2m.(不計繩重及繩與滑輪之間

的摩擦)求：

(1)當這名學生未提重物時，他站在地面上對地面的壓強；

(2)若在勻速提升重物的過程中，滑輪組的機械效率是80笫，計算拉力的功率;

(3)若用該滑輪組將900N的重物勻速提升2〃?，計算此時滑輪組的機械效率.

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15.如圖所示，為方便殘疾人上下臺階，一些公共場所設計

了專用通道(斜面)，若小林在5s內(nèi)將總重為700N的人

和輪椅沿8加長的斜面推上1.2m高的平臺，小林沿斜

面推時所用的推力為150M試求：

(1)推力做的總功及功率；

(2)此過程中斜面的機械效率。

16.某工地上，建筑工人用如圖所示的滑輪組把質(zhì)量為80檢的建筑材料勻速提升3%

用時0.5分鐘。手拉繩子的力為420N.不計繩重及摩擦，g取10N/〃g.求：

(1)建筑材料升高3m工人師傅手的拉力做功是多少焦？

(2)滑輪組的機械效率是多少？(結果以百分數(shù)表示，取整數(shù))

17.如圖，要把?個質(zhì)量是450Ag的貴重物品4沿水平地面

移動100/〃,工人把它放在一個質(zhì)量是50kg的木板B上，

然后用400.V的水平拉力將木板B沿直線勻速拉動，直pgF

至終點。(注：滑動摩擦力的大小與壓力的大小成正比)

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(1)在勻速拉動6的過程中，A.B之間的摩擦力是N。

(2)計算拉力做的總功是多少焦耳？

(3)在拉力做功的過程中，機械效率是多少？

18.如圖所示，工人用250N的力將400N的物體勻速提升2〃?。(摩擦和

繩重不計)求：

(1)動滑輪的重力；

(2)動滑輪的機械效率。

19.在起重機吊臂前端裝有滑輪組，滑輪組的連接方式,如圖所示。已

知重物力的底面積為2m2,質(zhì)量是2.4t.當與滑輪相連的每段繩子

上的拉力為3x103/V時，靜止在水平地面的重物A對地面的壓

強比它沒有受到拉力時減小了4x103pa不計繩直及滑輪輪與軸

間的摩擦，g取10N/kg,求：

(1)動滑輪所受重力G妙

(2)當重物力勻速上升時，滑輪組的機械效率小

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20.如圖所示，使用滑掄組勻速拉動質(zhì)審為50版的物體，所用的拉力為80M物體在

6s內(nèi)向左勻速運動1271。

(1)若不考慮滑輪的重力、滑輪與軸及滑輪與繩子之間摩擦，求物體受到地面的摩

擦力。

(2)求拉力的功率。

(3)若摩擦力不變，作用在繩子上的實際拉力為90M則滑輪組的機械效率為多少？

(結果保留一位小數(shù))

21.用如圖所示的滑輪組將重60N的貨物勻速提升的過程中，所用拉

力F=40N.不計繩重及滑輪與軸之間的摩擦。求：

(1)上述過程中的有用功W-,

(2)上述過程中提升動滑輪所做的功W.

(3)若用該滑輪組勻速提起80N的貨物，則滑輪組的機械效率T］為多

大？

22.建筑工地上，工人師傅用如圖所示的滑輪組，將I200N的重物勻

速提升4〃?，用了20s,已知動滑輪重300M不計繩重和摩擦求：

(1)工人師傅對繩的拉力；

(2)有用功的大小

(3)滑輪組的機械效率：

(4)工人拉力做功的功率。

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23.某同學利用一滑輪組勻速提升物體，下表是在利用該滑輪組將一物體以2cm/s勻

速提升得到一定高度時采集到的信息.

物體所受物體移動的距離作用在繩子自由端

拉力移動的距離s/cm

重力G/Nh/cm的拉力F/N

120105030

在不計繩重和摩擦的情況下，求：

(1)動滑輪的重；

(2)拉力的功率；

(3)用該滑輪組勻速提升重為180N的物體時，滑輪組的機械效率？

24.如圖，一卡車車廂底板據(jù)地面1.5m高，小明把一塊3加長的鋼板48搭在車廂底板

上，構成一個斜面：他通過這個斜面，用尸=60。/7的力，在20s內(nèi)把一個大木箱

由8處推到力處，已知木箱重1000N.求：

(1)小明推木箱做了多少有用功？

(2)這個過程中，小明推木箱的功率。

(3)該斜面的機械效率。

(4)木箱受到的摩擦力。

25.如圖所示，搬運工人用滑輪組提升重540N的物體，所用拉力產(chǎn)

為200M5s內(nèi)勻速上升了2m(不計繩重，繩與滑輪的摩擦)求

(1)動滑輪的重力

(2)拉力/所做的功；

(3)拉力的功率

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(4)滑輪組的機械效率。

26.用如圖所示的滑輪組提升重900N的物體，動滑輪重300N,使物體在Imin

內(nèi)勻速上升3加，不計繩重和摩擦。求：

(1)繩子的自由端的拉力；

(2)有用功;

(3)拉力的功率；

(4)滑輪組機械效率。

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答案和解析

1.【答案】解：

(1)因為文物浸沒水中，

所以文物排開水的體積：

V=/=吆==0.01-3

排APA8xio器3fc.g/m3'

文物所受的浮力：

F浮=p從。埼=1x1。3的/血3xiQN/kgx0.01m3=100/V；

(2)由圖知，使用的滑輪組n=2,不計繩重和摩擦、不計水對文物4的阻力，電動機拉

力的大小為：

F=g(G溝-%>+G動)=gx(800/V-100/V+100N)=400/V；

(3)滑輪組的機械效率：

%川(G-F浮)八(G-FQhG-F浮800N-100N、，…”rn/

n1=----=-------=-------=-----=---------X100%=87.5%-

■exFsF2h2F2X400/V'

(4)當力全部出水時，拉力大小為：

F'=g(G物+G動)=gx(800/V+100/V)=450/V；

由「=?=：=「/得卷揚機拉動鋼絲繩的速度：

P1.5xllPH-

r-F--456--llkn/"

答：(1)在文物還未露出水面時，求此時文物力所受到的浮力為100N；

(2)在文物還未露出水面時，電動機拉力廠的大小為4D0N；

(3)在文物還未露出水面時，滑輪組的機械效率為87.5%；

(4)卷揚機拉動鋼絲繩的速度為10m/So

【解析】(1)由于文物浸沒水中，文物排開水的體積等于自身體積，利用密度公式求解;

再利用阿基米德原理求文物所受的浮力；

(2)由圖知，使用的滑輪組71=2,不計繩重和摩擦、不計水對文物/的阻力，電動機拉

力的大小為小二*G物-F浮+G動)；

(3)滑輪組的機械效率』=粉=胃上=9舍=守；

(4)當4全部出水時，拉力大小9=*G物+G動)，再利用P=?=?求卷揚機拉

動鋼絲繩的速度。

本題為力學綜合題，考查了密度公式、阿基米德原理、效率公式、功率公式的應用，利

用好兩個關系式:一是不計繩重和摩擦、不計水對文物.4的阻力F=g(G.物-尸郎+G動),

二是P=Fvo

2.【答案】解:

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(1)證明:

牽引力做的功為總功：

勿總=pt,

克服重力做的功為有用功:

W行用=Gh=mgh,

因為川總=卬有川+呼救，

克服摩擦力做的額外功：

"荷="&一"有用=「￡一血。八，

由W^=/s得摩擦力:

r__Pt-mgh

f=~=

(2)汽車的重力:

G=mg=7000JVx9.8N/kg=68600/V；

牽引力做的有用功：

7

w=Gh=68600/Vx500m=3.43x10/5

牽引力做的總功：

48

W總=FS=2X10/Vx5400m=1.08x107:

斜面的機械效率：

W有用343x1()7/

n=LT^7xioo%*3i.8%。

答：(1)證明過程見解答：

(2)斜面的機械效率為31.8%,>

【解析】(1)知道汽車功率，利用勿=Pt求牽引力做的功為總功；克服重力做的功為有

用功利用W=G九計算；克服摩擦力做的額外功等于總功減去有用功，再利用卬粉二.門

求摩擦力；

⑵利用G=mg求汽車的重力，利用W=Gh求牽引力做的有用功，利用W=Fs求牽

引力做的總功，斜面的機械效率等于有用功與總功之比。

本題考查了使用斜面時有用功、總功、額外功、機械效率的計算，明確有用功、額外功

的含義是關鍵。

3.【答案】1500.870%600150檢250

【解析】解：

(1)由圖知，n=2,則繩子自由端的拉力：

F=1(G+G功,)=1(210/V+90/V)=150N：

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拉力端移動速度:

v=2u物=2xQAm/s=0.8m/s.

滑輪組的機械效率:

叫川Gh_Gh_G

210Nx100%=70%；

n=Fs-F2h~2e2X150/V

(2)設配重M的底面積為S,當配重M單獨置于水平地面上靜止時,

由P=《可得配重必的底面積:

5=￡=皿=GM

3xl0sPa-一①

當物體勻速上升時，作用在杠桿力端的力:

FA=3F+G定=3x150/V+150/V=600N；

由杠桿平衡條件可得:

FBXOB=FAXOA

a=要竿=10Q0N,

由P=(可得:

1x105Pa=②

?J

①代入②可得：

1x10sPa=GIOOON=弋000"

S3X1O5尸a

解得：

GM=1500/V；

其質(zhì)量：

G1500JV._,

m=—M=——=15n0"g；

9lON/kga

(3)當配重對地面的壓力為0時，人對繩子的拉力最大，此時B端受到的拉力為1500M

由杠桿平衡條件可得，F(xiàn)BXOB=F/xOA

即杠桿4端受到拉力：

,_Fu'xOB_1500NX3=900N；

OA5

以定滑輪為研究對象，定滑輪受向下的重力G定、3段繩子向下的拉力3〃和向上的拉力

由力的平衡條件可得：39+G/=F/,

則人對繩的最大拉力：

///-G定)=[(900N-150N)=250/Vo

故答案為：(1)150；0.8；70%：(2)600：150Ag：(3)250。

(1)根據(jù)圖示讀出作用在動滑輪上繩子的條數(shù)〃，繩的重力、滑輪組的摩擦均不計，根據(jù)

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F二：(G+G動)求出拉力;

Gh_Gh_G

拉力端移動速度等于物體上升速度的2倍；滑輪組的機械效率n=~Fs~~F2h-IF'

(2)設配重M的底面積為S,當配重M單獨置于水平地面上靜止時，利用p=￡求配重

M的底面積；當物體勻速上升時，作用在杠桿4端的力以=3尸+G定，利用杠桿平衡

條件求杠桿8端受到的拉力，此時配重對地面的壓強大于此時壓力與受力面積之比，據(jù)

此求配重的重力，再利用G=mg求其質(zhì)量；

(3)當配重對地面的壓力為()時，人對繩子的拉力最大，此時4端受到的拉力等于配重

的重力；利用杠桿平衡條件求杠桿力端受到拉力；以定滑輪為研究對象，定滑輪受向下

的重力G定、3段繩子向下的拉力和向上的拉力，由力的平衡知識可求人對繩的最大拉力。

本題考查了學生對機械效率、杠桿平衡條件、壓強公式以及二力平衡條件的掌握和運用，

能根據(jù)杠桿平衡條件、玉強公式得出關于配重M的重力是本題的關鍵。

4.【答案】解：

(1)由圖內(nèi)可知，在。?1s內(nèi)物體升高高度為0,則此過程中拉力端移動距離為0,拉力

做功為0J；

由甲圖可知，n=3；

由圖丙可知，在1?2s內(nèi)重物上升的高度后=1.25m,則拉力端移動距離s=3陽=3x

1.25m=3.75m,

由甲圖可知，1?2s內(nèi)，拉力尸=50N,

則拉力歹做的功：

W=Fs=50/Vx3.75m=187.5/；

(2)由圖乙可知,2?衣內(nèi)繩端的技力F'=40N,

由圖丙可知，2~3s內(nèi)物體上升的高度h2=3.75m—1.25m=2.5m,

則繩端移動的距離：

s'=3九2=3x2.5m=7.5m,

2?3s內(nèi)拉力做的總功：

W=F's'=40Nx7.5m=300/,

在2?3s內(nèi)，拉力F的功率：

P=*=儂=300”：

tIs

此過程中所做的有用功：

W6=Gh2=100/Vx2.5m=250/,

則滑輪組的機械效率：

“=普=翳'100%"83.3%。

答：(1)在0?2s內(nèi)拉力F做的功為187.5/；

(2)在2?3s內(nèi)，拉力下的功率及滑輪組的機械效率分別為3()0%、83.3%o

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【解析】(1)由圖丙可知，在0?1s內(nèi)物體升高高度為0,則拉力端移動距離為0,拉力

不做功；

由甲圖可知，1?2s內(nèi)，拉力尸=50N,重物上升的高度為1.25m,求出拉力移動距離，

根據(jù)W=尺求出拉力F做的功：

(2)由圖乙可知2?3s內(nèi)繩端的拉力，由圖丙可知物體上升的高度，根據(jù)s=n九求出繩

端移動的距離，根據(jù)力=Fs求出總功，根據(jù)P=3求出拉力6的功率；

“ft用

根據(jù)皿=G/i求出有用功，利用叮=+x100%求出滑輪組的機械效率。

本題主要考查了功、功率和機械效率的計算，是一道力學綜合題，關鍵是能從題目提供

的圖中得出不同時間內(nèi)物體的相關信息。

5.【答案】解：

(1)4在水底時上表面所處的深度：

h卜=H-h=5m—2?r.=3m,

圓柱體力上表面受到水的壓強：

p=p水g/i卜=1.0x10?,kg/m3x10N/kgx3m=3x104Ptz,

由p=g可得，A在水底時上表面受到水的壓力：

F卜=pS=3x104Pax1.5x10-2m2=45O/V；

(2)在4上表面未露出水面之前，4排開水的體積：

-23

V塔—VA=Sh=1.5x10-2m2x2m=3x107n,

則力受到的浮力：

=p木gV播=1.0x103kg/m3xION/kgx3x1(T2m3=300/V,

物體力的重力：

GA=mAg=135kgxlON/kg=1350N,

由圖可知，n=3,則繩端移動的速度：

u：砌=nv=3x0.2m/s=0.6m/sf

由P=/=r=Fu可得，繩端的拉力：

lP2401V/八八p

F=——=——=MON,

%0.6m/s'

則滑輪組的機械效率：

n=；!xioo%=^^xio()%=^^xioo%=^xioo%=^7x

1

W-c>FsFnhnb3X400JV

100%=87.5%：

(3)不計繩重輪與軸的摩擦及水的阻力，

由呼+G動)可得，動滑輪的重力；

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G動=nF-GA+F,,=3x400/V-1350/V+300/V=150N,

當小雨的拉力為450N時，物體力受到的浮力：

F../=GA+G動-nF/=1350/V+150JV-3x450/V=ISON,

此時物體A排開水的體積：

=—=----5^?------=1.5x10-2m3,

辯p求g1.0xlo3〃g/m,xl0N/Ag

此時物體力卜表面的深度：

.%'1.Sx10-2m3

h下=丁=1.5乂10-2降=Im，

則月下表面受到水的最小壓強：

34

p下=p水gh尸=1.0xl^kg/mx10N/kgxIm=1x10Pao

答：(1)水深為H=5m時，力在水底時上表面受到水的壓力是450N；

(2)4上表面未露出水面之前，滑輪組的機械效率是87.5%；

(3)若小雨能施加的最大拉力為450M則為在速上升過程中，它的下表面受到水的最小

4

壓強是1x10Pao

【解析】(1)知道水深和圓柱體/高可求圓柱體力上表面的深度，根據(jù)p=pgh求出圓

柱體A上表面受到水的壓強，利用r=pS求出力在水底時上表面受到水的壓力；

(2)在力上表面未露出水面之前，力排開水的體積和自身的體積相等，根據(jù)阿基米德原

理求出A受到的浮力，根據(jù)G=mg求出物體A的重力，由圖可知滑輪組繩子的有效股

數(shù)，根據(jù)〃維="^求出繩端移動的速度，利用P=:=r=Fu求出繩端的拉力，最后

w有[GA-F浮)h(G-F.^hG-F^

根據(jù)n=—x100%=---x100%=—A——x100%=—A廣x100%求出滑輪

\'Vr)rSrtlflHr

組的機械效率；

(3)不計繩重輪與軸的摩擦及水的阻力，根據(jù)尸=；(GA-F浮+G動)求出動滑輪的重力，

然后再求出小雨的拉力為450N時物體力受到的浮力，根據(jù)阿基米德原理求出此時物體

A排開水的體積，然后求出此時物體力下表面的深度，利用p=pgh求出A下表面受到

水的最小壓強。

本題考查了液體壓強公式、阿基米德原理、功率公式、機械效率公式、滑輪組繩子拉力

公式的綜合應用等，涉及到的知識點較多，綜合性強，有一定的難度。

6.【答案】解：(1)由圖可知，連接動滑輪繩子的股數(shù)71=2,

則繩子自由端移動的距離：

s=nh=2x12771=24TH,

拉力做的總功：

4

W(：t=Fs=625/Vx247n=1.5x10；,

所用時間t=Imin=60s,

小坤爸爸做功的功率：

第19頁，共37頁

P=—=15x1047=250小

t60s

(2)水泥的重力：

G=mg=100kgxION/kg=1000N,

拉力做的有用功：

4

W6=Gh=1000/Vx12m=1.2x107；

則滑輪組的機械效率:

n=7^-Lx100%

w總

1.2x104/

x100%

1.5x104/

=80%o

答：(1)小坤爸爸的功率為250%；

(2)滑輪組的機械效率是80%.

【解析】(1)由圖可以看出連接動滑輪繩子的股數(shù)，根據(jù)s=2/1求出繩了?自由端移動距

離，然后利用卬=公求出拉力做的總功，最后根據(jù)。=?求出小坤爸爸的功率：

(2)先根據(jù)G=mg求出水泥的重力，然后根據(jù)W=Gh求出拉力做的有用功，最后根

%

據(jù)n=「x100%求出滑輪組的機械效率。

W總

本題考查了有用功、總切、功率及機械效率的計算，利用好s=71h是解決此題的關鍵,

屬于基礎性題目，比較簡單。

7.【答案】解：(1)滿桶水的質(zhì)量：

33

m1=pV=1.0x10kg/mx8x10-3m3=8kg,

人所做的有用功：

W奇=m1(g/2=8kgxION/kgxSm=400/,

人所做行用功的功率：

P有="=黑=20W;

用t20s

提升吊桶所做總功：

W總=Gh=(四+m.2)gh=(8kg+2kg)xION/kgx57n=500/,

機械效率：

n=￡=瑞xi°o%=8。％；

答：人所做的有用功是40(U,人所做有用功的功率是20億該機械的機械效率是80%。

(2)半桶水的質(zhì)量：

Tn/=pV'=1.0x103kg/m3x4x10-3m3=4kg,

所做有用功；

W/=m^gh=4kgxlON/kgx57n=200/,

第20頁，共37頁

所做總功：

wJ=Gh=(叫'+m2)gh=(4kg+2kg)xION/kgx5m=300/,

機械效率：

T(Hi/

/!.HHI',-.HMI.

答：該機械的機械效率均為66.7%。

(3)根據(jù)提高機械效率的方法可知：在所提水的質(zhì)量不變時，可以減小桶自身的重力減

小額外功.來提高機械效率：在桶的重力不變時.增大桶的容積增大有用功.來提高機

械效率。

故答案為：減小吊桶的質(zhì)量，增大吊桶的容積。

(4)由圖可知轆護相當于一個定滑輪，所以可以改變用力的方向，方便用力；

該裝置還相當于一個杠桿，且軸相當于支點、轆護的半徑是阻力臂、把手馬軸的垂直距

離為動力臂，動力臂大于阻力臂，所以可以省力；使用轆輯可以遠離井口達到安全的目

的。

故答案為：省力：改變施力方向，方便用力(或“方便”或安全)。

【解析】(1)根據(jù)m=pV求出水的質(zhì)量，根據(jù)G=mg求出水的重力，根據(jù)W=G力求

出人所做的有用功；利用P=:求出人所做有用功的女率；不計摩擦及繩和搖柄質(zhì)量對，

額外功為克服桶重力做的功，根據(jù)勿=G/i求出總功，利用效率公式求出該機械的機械

效率。

(2)先求出半桶水的質(zhì)量，再根據(jù)G=mg和W=G/i求出有用功和總功，最后根據(jù)效

率公式求出該機械的機械效率。

(3)根據(jù)提高機械效率的方法進行解答，即額外功相同時增大自用功、自用功相同時減

小額外功。

(4)由圖可知轆輪相當于一個定滑輪同時也可以看成一個杠桿，根據(jù)定滑輪的特點和省

力杠桿的優(yōu)點以及安全方面進行解答。

本題考查了使用機械時有用功、額外功、總功的計算，能區(qū)分使用機械時做的有用功和

總功以及知道提高機械效率的方法是本題的關鍵。

8.【答案】4%

【解析】解：(1)設起重機重為G,被打撈物體重為G加起重機與地面的接觸面積為S,

由P=須得，打撈物體前，G=F=p0S——①，

重物在水中勻速上升時,其受力情況如圖1所示：

第21頁，共37頁

FF拉2

圖1圖2

由力的平衡，起重機對物體的拉力：

"拉i=G物-F浮，

此時起重機對面的壓力為：

G+“i=PiS--②，

由阿基米德原理可得重物受到的浮力：

F浮=P水9丫推—10x103kg/m3xION/kgx0.5zn3=0.5x104/V,

重物出水后，具受力情況如圖2所示，此時/至2=G期,

因物體全部出水面后起重機對地面的壓強P2，

由P=g，物體全部出水面后起重機對地面的壓力為：F壓2=p?S,

此時起重機對面的壓力為：

6+6物=。2s-----③，

由①②得：

F拉1=p1S-G=p1S-p0S=(Pi-po)S——④，

由①③得：

=P2S—G=p2S-p0S=(P2-Po)S一一一⑤，

④?⑤得：

F機1_'浮_(Pi-Po)S_Pi-Po

G根G物(P2-PO)SP2-P0

代入數(shù)據(jù)有：

G物-OSxlO4N2.375x107Pa-2.0xl07P<i3

G秒一2.5xl07Pa-2.5xl07Pa-4’

解得：G物=2xlO，N,

所以被打撈物體的密度：

。物=A疏Sb=4X1。3kg/m3；

(2)設鋼絲繩上的力在物體出水前后分別為片、尸2,因滑輪組繩子的有效段數(shù)為3,由

力的平衡，則對吊臂的力分別為3尸1、3/2，

柱塞對吊臂力的力臂為刀，鋼絲繩對吊臂力的力臂為“，根據(jù)杠桿的平衡條件有：

第22頁，共37頁

N/i=3F也——⑥，

/V2LI=3F2L2——⑦，

因鋼絲繩的重以及輪與繩的摩擦不計，故

rG物+G動一F濘

&=-3-；

⑥?⑦得：導書

由已知條件并將自、%的表達式代入得:

因G物=2X104N,尸浮=0.5X104N代入上式，

解得G動=4X1()3N,

當物體在水中勻速上升時，因鋼絲繩的重以及輪與繩的摩擦不計，克服動滑輪重力做的

功為額外功的唯?來源.

Wfii（°將?。┌薌捌一F淬2xl04JV-5xl03iV

--------------1---II---IIJ

物體全部露出水面在空氣中勻速上升時時：

也==q=2XIMV。

124

W總2G或+GMG物+G動2X1OA/+4X1O^'

則W-I]!=83.3%—78.9%=4.4%；

(3)重物出水后，取動滑輪力和重物為研究對象，受力情況如圖3所示,

3F1

圖3

鋼絲繩向上的拉力為:

G物+G動_2X104N+4X1（PN

鋼絲繩的速度為:

=3u笏=3x0.5m/s=1.5m/s.

根據(jù)尸=;二r

牽引力的功率為：

34

P=維=8x10/Vx1.5m/s=1.2x10lVo

第23頁，共37頁

答：(1)被打撈物體的密度4xIQ3kg/m3；

(2)若被打撈物體在水中勻速上升時滑輪組44的機械效率為％,物體全部露出水面在.空

氣中勻速上升時，滑輪組48的機械效率為屯，T12-H1=4%;

(3)重物出水后，卷揚機牽引力的功率為1.2x1。4卬0

(1)由p=￡分析表示出重物打撈前和在水中勻速上升時地面壓力以及物體受到的拉力，

由阿基米德原理計算重物受到的浮力，聯(lián)立方程計算重物的重力，由密度公式計算物體

的密度；

(2)設鋼絲繩上的力在物體出水前后分別為Fi、匕，根據(jù)滑輪組繩子的有效段數(shù)為3,

由力的平衡口J得出鋼絲繩對吊臂的力，根據(jù)杠桿的平衡條件分別列出平衡方程，

因鋼絲繩的重以及輪與繩的摩擦不計，得出作用后和&的表達式，根據(jù)已知條件可得出

動滑輪的重力，

因鋼絲繩的重以及輪與繩的摩擦不計，故克服動滑輪的重做的功為額外功的唯一來源，

分別求出物體在水中勻速上升時和全部出水后在空中勻速上升時的機械效率，從而得出

H2-H1：

(3)重物出水后，取滑輪4和重物為研究對象，根據(jù)尸=至&得出鋼絲繩向上的拉力;

n

根據(jù)唳L取物得出鋼絲繩的速度，根據(jù)P=^=^=Fv求出牽引力的功率。

本題考查密度公式、杠桿的平衡條件、壓強公式、機械效率公式的運用，同時也考查了

阿基米德原理和力的平衡及滑輪組的有關知識，綜合性強，難度大，為壓軸題。

9.【答案】解：⑴由圖可知，九=3,由尸=^(G+G動)可得，動滑輪所受的重力：

G動=3/一G=3x400/V-1000/V=200/V;

(2)九=3,則繩端移動的速度：

vF=nvA=3xOAm/s=0.3m/s,

拉力尸做功的功率：

p=pvp=400/Vx0.3m/s=120W：

(3)滑輪組的機械效率：

n=—x100%=—X1OO%=—x100%=1000/7x100%?83.3%。

1WFsnF3X400N

答：(1)拉力產(chǎn)做功的功率為12()用：

(2)滑輪組的機械效率為83.3%；

(3)動滑輪所受的重力為200N。

【解析】(D不計繩重和滑輪與軸的摩擦，根據(jù)F=3(G+G動)求出動滑輪所受的重力;

第24頁，共37頁

(2)由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)，根據(jù)丫繩=九9物求出繩端移動的速度，利用P二

求出拉力”做功的功率；

卬才G

(3)根據(jù)n=—=靛求出滑輪組的機械效率。

總

本題考查了有關滑輪組的計算，有一定難度。

10.【答案】解：

(1)對貨物做的有用功：

W,//f/=Gh=300/Vx4m=1200/；

(2)由圖知，九=2,拉力端移動距離：s=nh=2x4m=8?n,

拉力做的功：

WQ=Fs=200/Vx8m=1600/；

(3)機械效率：

n=含x100%=湍x100%=75%。

答：(1)有用功為1200/；

(2)總功為1600/

(3)機械效率為75%。

【解析】本題考查了使用動滑輪有用功和機械效率的計算，計算機械效率時要找準有用

功以及總功。

(1)知道貨物重和提升的高度，利用卬=G/i計算出有用功；

(2)由圖知，n=2,拉力端移動距離s=2七利用皿=為求總功；

(3)利用效率公式求機械效率。

11.【答案】解：(1)由圖知，使用該滑輪組承擔物重的繩子股數(shù)，n=3

滑輪組的總功W＜；,；=Fs=F3h=200Nx3x2m=1200/,

滑輪組的功率P='=粵=600VT；

(2)滑輪組的機械效率：

n=白X100%=怒=X1OO%=80%；

wvr：r.onUUIVAO

(3)不計滑輪組摩擦及繩重，由F=；(G+G動)可得動滑輪的重力：

G動=ri"-G=3x200/V-480Af=120/V.

(4)不計摩擦和繩重，當G=600N時，繩子的拉力F=；(G+G動)=gx(600N+

120/V)=240/V,

第25頁，共37頁

滑輪組的機械效率D=襄x100%=5=黑絳x100%x83.3%。

答：(1)總功是1200./,功率是600%；

(2)滑輪組的機械效率是80%；

(3)此動滑輪的重力為120M

(4)若用該滑輪組將重600N的物體勻速提升時，它的機械效率是83.3%。

【解析】(1)由圖知道，承擔物重的繩子股數(shù)九=3,設重物被提升兒則拉力端移動的

距離s=3h,知道物重G和拉力/大小，根據(jù)W=4計算出總功，根據(jù)P=f計算出

功率；

(2)根據(jù)機械效率的公式求滑輪組的機械效率；

(3)不計摩擦和繩重，利用?=+G動)求出動滑輪重；

(4)利用尸=+G動)求提升600N物體的拉力，根據(jù)機械效率的公式求滑輪組的機械

效率。

本題考查了使用滑輪組拉力的計算、功的計算、功率的計算、機械效率的計算，利用好

不計繩重和摩擦時拉力利物重的關系［F=：(G輪+G物)］是本題的關鍵。

12.【答案】解：(I)、?物體8放置在水平地面

:.F=GB=450N,,

物體B對水平地面產(chǎn)生的壓強P=g=喘號=1.125x104Pa；

(2)物體受到的摩擦力C摩=0.1GB=0.1x450/V=45N

由圖示可知〃=3,不計繩的重量、滑輪組的摩擦，

則F=*7+G動)

所以G敢=3"一?供=3x25/V-45N=30N

W玄F期"S物45N

滑輪組的機械效率：n=5=k=￡/=6o%；

z

(3)n=n+10%=70%

將物體A疊放在物體B上,人拉繩子使物體AB一起做勻速運動時

物體受到的摩擦力戶承'=01(^+GB)=0.1XGA+45N

則9摩，+G動)=-(0.1xGA+45N+30N)=-(0.1xGA+75/V)

333

尸.'x-0.IG4+I5.V

1Wr/gPx.75.V+O.IG4

解得GA=250M

答：(1)物體B對水平地面產(chǎn)生的壓強是1.125x104Pa：

(2)速拉動8物體時，滑輪組的機械效率是60%；

(3)物體力受到的重力為250M

第26頁，共37頁

【解析】【分析】

本題主要考查了壓強的計算和滑輪組的機械效率及相關的計算。

(1)木塊對水平地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)p=FS求出木塊對水平地面產(chǎn)生的

壓強；

(2)(2)利用n=^=盍求滑輪組的機械效率；

(3)根據(jù)尸/=0.1(GA+GQ求出摩擦力，尸="尸摩'+G動)求出繩子末端的拉力，利

卬4fs

用求出物體力的重力。

13.【答案】解：(1)提升空筐的速度:v=f=^=17n/So

由圖可知，n=2,則純了一移動的速度：v1=2v=2xlm/s=2m/s,

提升空筐時，工人做功的功率：P=y=^=Fv=60/Vx2m/s=1201V：

(2)竹筐的底面積：S=60x60cm2=3600cm2=0.36m2?

一次能提升沙子的最大重力：G沙=F=pS=3000Pax0.36m2=1080/V,

不計繩重及摩擦，則提升空筐時的拉力尸二"G動+G留)，

所以G動+G,贊=2尸=2x60/V=120N,

提升1080N沙子時，繩端的拉力：F'=+G^)=1x(120/V+1080/V)=

600/V,

r

此時人對地面的壓力：=GA-F=700/V-600/V=100JV,

1

人對地面的壓強：〃,p'2<MRlPa；

(3)要把質(zhì)量為ir的沙子提升到高處，至少要提的次數(shù)答=常*A*=9.26,

所以要把1/的沙子提完，則至少要提10次，

每一次所做的額外功：“款=(G動+G給h=120Nx3m=360/

所以，要提完1,的沙子總共做的額外功為：勿嬸息=360/x10=3600/。

答：(1)工人提升空筐時，工人做功的功率是1201H

(2)在保證安全的情況下，工人每次提升最多的沙子時，人對地面的壓強是2000a：

(3)若把全部的沙子提升到3m高處，則工人至少要做3600./額外功。

【解析】(1)已知將空篌勻速提升3〃?用時3s,可求得提升空筐的速度，已知動滑輪上

有兩端繩子，然后可知繩子移動的速度，利用公式求出功率的大??；

第27頁，共37頁

(2)先求出一次能提升沙子的最大重力，rf]F=；G總求得動滑輪和筐的總重力，然后可

求提升1080N沙子時，繩子端的拉力，人對地面的壓力F&=G人-F',再利用壓強公

式求得人對地面的壓強：

(3)先求出把1/的沙子提完，則至少要提多少次，再求出每一次的額外功大小，最后求

出都提完總共做的額外功大小。

本題考查了功和功率、機械效率的計算，關鍵是公式及其變形的靈活應用，解題過程中

要注意單位的換算。

14.【答案】解；

(1)他站在地面上時對地面的壓力：F=G=600N,

對地面的壓強：P=g=*=1.5xl04pa：

S0.04m/

(2)由圖可知，九=2,則繩端移動的距離：s=2h=2x2m=4m,

拉力做的有用功：“存用=Gh=400Nx2m=800/,

由n=￥可得，拉力做的總功：H"'KHHI/,

拉力的功率：p=@=3=50W.

t20s

(3)將400N的重物勻速提升時，由W0=Fs可得，拉力的大小:

F=&=g=250M

s4m

繩重及繩與滑輪之間的摩擦不計，拉力F="G+G套),

動滑輪重力：G陽=22一G=2x250N—400N=100N.

若用該滑輪組將900N的重物勻速提起2m,

繩重及繩與滑輪之間的摩擦不計，

拉力戶'=g(G'+G非)=；(900N+100/V)=500N,

W在用G'hG'hG'900/V、-AAn/nAn/

n1=------=——=——=--=---------x100%=90%

Wi；,F'sF2h2F,2x500/V

答：(1)滑輪組的繞線如圖所示；當這名學生未提重物時，他站在地面上對地面的壓強

為1.4x104Pa；

(2)若勻速提升重物的過程中，滑輪組的機械效率是80%,拉力的功率為50W；

(3)若用該滑輪組將900V的重物勻速提起2m,機械效率是90%.

【解析】本題考查了壓強的計算和滑輪組的組裝以及功、功率、機械效率公式的應月，

設計滑輪組的繞繩方案應從兩方面考慮，一是省力情況，二是繩子自由端的朝向.

(1)他站在地面上時對地面的壓力和自己的體重相等，又知道雙腳與地面接觸面積，根

據(jù)P=(求出對地面的壓城；

(2)由圖可知滑輪組繩子的有效股數(shù)，根據(jù)s=而求出繩端移動的距離，根