中考物理一轮复习基础过关复习集训16《简单机械第2节机械效率》练习册（含答案）

这是一份中考物理一轮复习基础过关复习集训16《简单机械第2节机械效率》练习册（含答案），共27页。试卷主要包含了 将一个重为4，3 N等内容，欢迎下载使用。

第2节　机械效率
(答题时间：____分钟　分值：63分)
1. (毕节) 简单机械与人类的生产活动息息相关．以下关于简单机械的说法中不正确的是(　　)
A. 指甲剪是省力杠杆
B. 定滑轮不省力，但能改变力的方向
C. 滑轮组既省力，又省距离，还省功
D. 斜面的机械效率达不到100%
2. (龙东)分别使用定滑轮、动滑轮、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为η定、η动、η组(不计绳重和摩擦，设每个滑轮质量相等)，则下列选项中正确的是(　　)
A. η组＜η动＜η定 B. η动＜η定＜η组
C. η定＜η动＜η组 D. η定＜η组＜η动
3. (长春)如图所示，用相同的滑轮组成甲、乙两个滑轮组，分别将同一物体在相同时间内匀速提升相同高度．若不计绳重和摩擦，比较甲、乙两滑轮组，下列说法正确的是(　　)

第3题图
A. 甲的拉力大 B. 乙的额外功少
C. 甲的拉力功率大 D. 乙的机械效率低
4. (陕西)如图所示，某工地用滑轮组将重为5 000 N 的货物匀速提升6 m，所用时间为20 s，在绳的末端所用拉力为2 200 N，下列说法错误的是(　　)
　
第4题图
A. M处滑轮的作用是改变力的方向
B. 提升货物过程中的有用功是3×104 J
C. 拉力的功率为660 W
D. 若只增加货物所受的重力，滑轮组的机械效率将增大
5. (南充)将一个重为4.5 N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端(如图所示)，斜面长1.2 m，高0.4 m，斜面对物体的摩擦力为0.3 N(物体大小可忽略)．则下列说法正确的是(　　)

第5题图
A. 沿斜面向上的拉力0.3 N
B. 有用功0.36 J，机械效率20%
C. 有用功1.8 J，机械效率20%
D. 总功2.16 J，机械效率约为83.3%
6. (抚顺)如图所示，物体A在拉力F的作用下，5 s内水平匀速运动了1 m，物体A与地面间的滑动摩擦力为50 N，拉力F为40 N．下列物理量计算正确的是(　　)

第6题图
A. 绳子自由端移动的速度是0.2 m/s
B. 拉力F做功为40 J
C. 该滑轮组的机械效率是62.5%
D. 拉力F的功率是10 W
7. (达州)如图所示，用20 N的水平拉力F拉滑轮，可以使重15 N的物体A以 0.2 m/s的速度在水平地面上匀速运动，物体B重 8 N，弹簧测力计的示数为3 N且保持不变．若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮的摩擦，则下列说法中正确的是(　　)

第7题图
A. 地面受到的摩擦力为10 N
B. 滑轮移动的速度为0.4 m/s
C. 在2 s内绳子对物体A所做的功为4 J
D. 水平拉力F的功率为4 W
8. (兰州)如图所示，用力F拉着重为G的物体竖直匀速上升，在时间t内物体上升的高度为h(物体未拉出水面)，若物体的体积为V，水的密度为ρ，则下列算式正确的是(　　)


第8题图
A. η＝ B. η＝
C. W有＝Gh D. P有＝
9. (天津)利用如图所示的滑轮组，在5 s内将重为360 N的物体匀速向上提起2 m，作用在绳端竖直向上的拉力F为150 N，该滑轮组的机械效率是______，拉力F的功率是______W.
　　
第9题图
10. (赤峰)如图所示是一种小型千斤顶的示意图，当手往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离，工人在4 s时间内用100 N的力竖直向下压动摇臂1 m，把1 000 N的重物匀速抬高8 cm. 则重物上升的速度为______m/s，人做的功为______J，千斤顶的效率是______%.

第10题图

11. (铁岭)用如图所示的滑轮组，把一个重为360 N的物体沿竖直方向在10 s内匀速提升1 m，所用拉力为200 N，物体上升的速度为____ m/s，拉力做功的功率为______W，滑轮组机械效率为______．

第11题图
11. (铜仁)某工人用如图所示的装置，将G＝900 N的重物沿斜面向上匀速拉动4 m用时30 s，该过程中物体上升的竖直高度为2 m，此装置的机械效率η＝75 %.该过程中，工人所用的拉力F＝______ N，拉力做功的功率 P＝______ W.

第12题图
13. (山西)用如图甲所示的滑轮组运送货物到9 m高的楼顶，每件货物重100 N，每次运送的量不定，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像，由图可知每次运送对动滑轮做的功为______J，当某次运送4件货物时，滑轮组的机械效率为______(不考虑绳重和摩擦)．

第13题图
14. (齐齐哈尔)(8分)某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示．

第14题图
(1)实验中应沿竖直方向________缓慢拉动弹簧测力计．
(2)小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数．你认为他的想法__________(选填“正确”或“不正确”)，因为他没有考虑到________对滑轮组机械效率的影响．
(3)用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将表中的两个数据填写完整．
(4)通过比较________两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关．(填实验次数的序号)
(5)通过比较________两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组机械效率越高．(填实验次数的序号)
(6)通过比较3、4两次实验数据可得出结论：________________________________________．

实验
次数
钩码重
G/N
钩码上
升高度
h/m
绳端拉
力F/N
绳端移
动距离
s/m
机械效
率η
1
4
0.1
2.7
0.2
74%
2
4
0.1
1.8
0.3
74%
3
8
0.1
3.1
0.3
86%
4
8
0.1
2.5



15. (淮安)(5分)小明利用斜面搬运物体的过程中，提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这个问题，他通过在斜面上拉动物体进行了探究(如图所示)，测得的实验数据如表中所示：
s

　第15题图
实验
序号
斜面倾
斜程度
物体重
力G/N
物体上升
高度h/m
沿斜面拉
力F/N
①
较缓
5.0
0.10
1.6
②
较陡
5.0
0.15
2.2
③
极陡
5.0
0.25
3.1

实验
序号
物体移动
距离s/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械效
率η(%)
①
0.50
0.50
0.80
63
②
0.50
0.75
1.10
68
③
0.50

1.55

(1)沿斜面拉动物体时，应使其做________运动．
(2)根据表中的数据可求出第③次实验中拉力所做的有用功为________J，机械效率是________．
(3)通过对上述实验数据的分析可知，斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越缓，越________．
(4)通过对上述实验数据的分析，对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：在其它条件不变的情况下，____________________________．
16. (北京)(3分)如图所示，是用滑轮组提升建筑材料A的示意图，在竖直向下的拉力F作用下，使重900 N的建筑材料A在5 s的时间里，匀速竖直上升了1 m，绳自由端匀速竖直向下移动了 2 m．在这个过程中，拉力F为500 N，滑轮组的机械效率为η，拉力F做功的功率为P. 求：
(1)滑轮组的机械效率η；
(2)拉力F的功率P.

第16题图


17. (安顺)(7分)小华用如图所示的滑轮组拉动货箱，已知货箱的质量为60 kg，在F＝50 N的拉力作用下，货箱以0.1 m/s的速度做匀速直线运动，地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的0.2倍(g取10 N/kg)．求：
(1)货箱的重力是多少？
(2)拉力F的功率是多少？
(3)货箱运动了1 min，克服摩擦所做的功是多少？
(4)此滑轮组的机械效率是多少？

第17题图

18. (巴彦淖尔)(12分)用如图甲所示的滑轮组提升浸没在水中的实心圆柱形物体，已知物体的高度为1 m，底面积为0.12 m2，质量为200 kg.物体始终为0.5 m/s的速度匀速上升，物体浸没在水中匀速上升时，作用在绳端的拉力F所做的功随时间的变化关系如图乙所示．(不计绳重、摩擦及水的阻力．ρ＝1.0×103 kg/m3；g＝10 N/kg)求：
(1)当物体的上表面刚好与水面相平时，其底部受到水的压强；
(2)物体浸没在水中时受到的浮力；
(3)物体浸没在水中匀速上升时绳端受到的拉力；
(4)物体浸没在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率；
(5)物体出水后绳端拉力的功率．

第18题图










答 案
1. C　【解析】指甲剪由三个杠杆组成，其中既有省力杠杆也有费力杠杆，但其最终可以达到省力的目的，所以为省力杠杆，A正确，不符合题意；定滑轮的实质是等臂杠杆，不省力也不费力，能改变力的方向，B正确，不符合题意；使用任何机械都不可能省功，C错误，符合题意；使用任何机械都要做额外功，所以机械效率不可能达到100%，D正确，不符合题意．故选C.
2. A　【解析】匀速提升同一物体到同一高度，三种情况下做的有用功大小相同都为W有，不计绳子摩擦和质量，使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时，做的额外功W额＝G动h，使用定滑轮、动滑轮和滑轮组时，动滑轮个数分别为0、1、2，所以可判断出W额定 3. A　【解析】由题图可知，承担物重的绳子股数n甲＝2，n乙＝3；所以拉力F甲＝(G物＋G轮)，F乙＝(G物＋G轮)，又因为所提升的物重相同，G轮相同，所以F甲>F乙，A正确；由于甲、乙用相同的动滑轮把同一物体提升相同的高度，所以做的额外功相同，B错误；用滑轮组在相同时间提升同一物体到相同高度，对物体做的有用功、额外功都相同，因W总＝W有＋W额，所以拉力做的总功也相等，根据公式P＝可知，P1＝P2，C错误；因为动滑轮重和物重都相同，根据公式η＝×100%＝可知，η甲＝η乙，D错误．故选A.
4. C　【解析】M处的滑轮固定不动，是定滑轮，其作用是改变力的方向，A正确；提升货物的过程中做的有用功是W有＝Gh＝5 000 N×6 m＝3×104 J，B正确；滑轮组由三股绳子承重，该过程绳子自由端通过的距离是s＝nh＝3×6 m＝18 m，所做总功是W总＝Fs＝2 200 N×18 m＝39 600 J，因此拉力的功率是P＝＝＝1 980 W，C错误；在其他条件不变时，货物重力增大，有用功增大，而提升动滑轮所做额外功不变，所以有用功在总功中所占比例增大，因此机械效率会增大，D正确．故选C.
5. D　【解析】由于物体沿斜面向上做匀速直线运动，物体受到沿斜面向下的摩擦力及重力沿斜面向下的分力的合力，与拉力F是平衡力，所以沿斜面向上的拉力大于0.3 N，A错误；提升物体所做的有用功：W有＝Gh＝4.5 N×0.4 m＝1.8 J，额外功即为克服摩擦力做功：W额＝fs＝0.3 N×1.2 m＝0.36 J，总功为：W总＝W有＋W额＝1.8 J＋0.36 J＝2.16 J，机械效率为：η＝×100%＝×100%≈83.3%，B、C错误，D正确．故选D.
6. C　【解析】物体移动的速度为v＝＝＝0.2 m/s，绳子的自由端移动的速度是其2倍为0.4 m/s，A错误；绳子自由端移动的距离为s绳＝ns物＝2×1 m＝2 m，拉力所做的功W总＝Fs绳＝40 N×2 m＝80 J，B错误；W有＝fs物＝50 N×1 m＝50 J，
η＝×100%＝×100%＝62.5%，C正确；P＝＝＝16 W, D错误．故选C.
7. C　【解析】物体A处于平衡状态，可知其受到向左的拉力等于地面对它的摩擦力f地面加上B对它的摩擦力fB，F左＝F＝×20 N＝10 N，而fB＝3 N，所以 f地面＝F左－fB＝10 N－3 N＝7 N，A错误；滑轮移动的速度v轮＝v物＝×0.2 m/s＝0.1 m/s，B错误；在2 s内物体A移动的距离s＝v物t＝0.2 m/s×2 s＝0.4 m，则绳子对物体A做的功W＝F左s＝10 N×0.4 m＝4 J，C正确；拉力做功功率P＝Fv轮＝20 N×0.1 m/s＝2 W，D错误；故选C.
8．D　【解析】物体在水中受到的浮力F浮＝ρgV，设物体在水中受到的拉力为F1，因F1＋F浮＝G，所以F1＝G－ρgV，滑轮组提升重物所做的有用功W有＝(G－ρgV)h，C错误；物体出水前的机械效率：η＝×100%＝＝，A、B错误，有用功率为P有＝，D正确．故选D.
9. 80%　180　【解析】有用功：W有＝Gh＝360 N×2 m＝720 J；由题图知，n＝3，拉力端移动距离：s＝3h＝3×2 m＝6 m，总功：W总＝Fs＝150 N×6 m＝900 J；滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%；拉力的功率：P＝＝＝180 W.
10. 0.02　100　80　【解析】重物上升的速度v＝＝＝0.02 m/s；所做的有用功W有＝Gh＝1 000 N×0.08 m＝80 J，总功W总＝Fs＝100 N×1 m＝100 J，即人做的功是100 J；该千斤顶的机械效率η＝×100%＝×100%＝80%.
11. 0.1　 60　 60%　【解析】物体上升的速度为v＝＝＝0.1 m/s；由题图可知n＝3，绳子自由端移动的距离s＝nh＝3×1 m＝3 m，拉力做的总功为W总＝Fs＝200 N×3 m＝600 J，拉力做功的功率为P＝＝＝60 W；有用功为W有＝Gh＝360 N×1 m＝360 J，滑轮组的机械效率为η＝×100%＝×100%＝60%.
12. 300　80　【解析】工人所做的有用功为：W有＝Gh＝900 N×2 m＝1 800 J；由题图可知n＝2，拉力F移动的距离s＝nh＝2×4 m＝8 m；斜面的机械效率为η＝×100%＝×100%，得F＝＝＝300 N；拉力的功率：P＝＝＝＝80 W.
13. 900　80%　【解析】由乙图可知：当G＝100 N时，η＝50%，因为η＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%，即：50%＝ ，解得：G动＝100 N，所以每次运送时动滑轮做的功W动＝G动h＝100 N×9 m＝900 J；当某次运送4件货物即G′＝400 N时，滑轮组的机械效率为：η′＝ ×100%＝ ×100%＝×100%＝ ×100%＝80%.
14. (每空1分，共8分)(1)匀速　(2)不正确　摩擦力(或摩擦)　(3)0.4　80%　(4)1、2　(5)2、3　(6)不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组机械效率越高(不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越低)
【解析】(1)在测量滑轮组机械效率的实验中，应沿竖直方向缓慢匀速拉动弹簧测力计，这样才能保证滑轮组处于平衡状态；(2)若静止读数，则结果会偏大，因为在静止时拉力不克服摩擦力；(3)用丁图进行实验，可以看出绳子段数n＝4，根据s＝nh＝4×0.1 m＝0.4 m，滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝80%；(4)在比较滑轮组的机械效率与绳子段数的关系时，应保持滑轮组相同、物重相同，绳子绕法不同，因此比较1、2两次实验即可得出结论；(5)运用控制变量法易得通过比较2、3可得出滑轮组机械效率与物重的关系；(6)通过比较3、4两次实验数据可得出的结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组机械效率越高．(不同滑轮组提升相同重物时动滑轮越重，滑轮组机械效率越低)
15. (每空1分，共5分)(1)匀速直线 　(2)1.25　 81%　 (3)省力 　(4)斜面越陡，机械效率越大
【解析】(1)沿斜面拉动物体时，应使其做匀速直线运动，这样可使弹簧测力计的示数稳定，便于读数；(2)第3次实验中，拉力做的有用功为：W有＝Gh＝5.0 N×0.25 m＝1.25 J；机械效率为：η＝×100%＝×100%≈81%；(3)分析数据可知，斜面越缓越省力；(4)分析数据可知，在其它条件不变的情况下，斜面越陡，机械效率越大．
16. (3分)解：(1)W有＝Gh＝900 N×1 m＝900 J
W总＝Fs＝500 N×2 m＝1 000 J
η＝＝×100%＝90%
(2)P＝＝＝200 W
17. (7分)解：(1)货箱所受的重力：G＝mg＝60 kg×10 N/kg＝600 N
(2)滑轮组承重绳数n为3，绳子自由端移动速度：v绳＝nv＝3 v＝3×0.1 m/s＝0.3 m/s
拉力的功率是P＝Fv绳＝50 N×0.3 m/s＝15 W
(3)f＝0.2G＝0.2×600 N＝120 N
由v＝得，货箱移动距离：s＝vt＝0.1 m/s×60 s＝6 m
克服摩擦力做功：W＝fs＝120 N×6 m＝720 J
(4)假定货物在拉力作用下运动距离为s1，因为货物做匀速直线运动，所以有用功W有为克服摩擦力做功．即W有＝fs1；总功W总＝Fs1′，s1′＝ns1.由题图可知，n＝3，即W总＝3Fs1
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝80%.
18. (12分)解：(1)当物体的上表面刚好与水面相平时，底部在水中的深度为h＝1 m，则底部受到水的压强为p＝ρgh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1 m＝1.0×104 Pa
(2)物体浸没在水中时V排＝V物＝Sh，则受到的浮力为
F浮＝ρgV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.12 m2×1 m＝1.2×103 N
(3)由图甲可知，滑轮组承担物重的绳子有4股，则绳端移动的速度为v绳＝4v物＝4×0.5 m/s＝2 m/s，物体在15 s内做功W＝9 000 J，绳端在15 s内移动的距离为s＝2 m/s×15 s＝30 m，则物体浸没水中匀速上升时绳端受到的拉力F＝＝＝300 N
(4)滑轮组提升水中的物体时，物体重力与浮力的合力所做的功是有用功，故W有＝(G－F浮)s＝(200 kg×10 N/kg－1 200 N)×s＝800 N×s，拉力所做的功为总功，故W总＝F×4s＝300 N×4s，则滑轮组的机械效率为η＝×100%＝×100%≈66.7%
(5)物体浸没在水中时，拉力F＝，动滑轮重力G动＝4F－(G－F浮)＝4×300 N－(2 000 N－1 200 N)＝400 N，当物体露出水面时已不受水的浮力，则绳端的拉力F′＝＝＝600 N，绳端的速度为 2 m/s，则绳端拉力的功率P＝F′v绳＝600 N×2 m/s＝1 200 W













动态杠杆分析专练
类型1　支点在一侧的动态杠杆分析(南宁.14、防城港3考)
1. (遂宁)如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，在这个过程中，力F的大小将(　　)
A. 不变 B. 变小
C. 变大 D. 先变大后变小
　 　　
第1题图 第2题图
2. (2018原创)如图所示，一根直杠杆可绕轴O转动，在直杆的中点挂一重物，在杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力F，将直杆从竖直位置慢慢抬起到水平位置过程中，力F大小的变化情况是(　　)
A. 一直增大 B. 一直减小
C．先增大后减小 D. 先减小后增大
3. 如图所示，有一质量不计的长木板，左端可绕O点转动，在它的右端放一重为G的物块，并用一竖直向上的力F拉着木板．现使物块向左缓慢移动，木板始终在水平位置保持静止．则在此过程中，拉力F(　　)
A. 逐渐变小 B. 逐渐变大
C. 始终不变 D. 先变大后变小

第3题图
　　　

4. 如图所示，作用在杠杆一端且始终竖直向上的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，在这个过程中，阻力的力臂将__________，动力F的力臂将__________，动力F的大小将__________．(选填“增大”、“不变”或“减小”)

第4题图
类型2　支点在中间的动态杠杆分析[南宁.26(3)、钦州.24(3)]
5. (2018原创)如图所示的杠杆正处于水平平衡位置，若将B处下面的钩码取下一个，仍然让杠杆在水平位置保持平衡，下列做法正确的是(　　)
A. 两侧钩码同时向外移一格
B. 两侧钩码同时向内移一格
C. 左侧的钩码向右移一格
D. 右侧的钩码向左移一格

第5题图 第6题图
6. (自贡)如图所示的杠杆正处于水平平衡，若在标杆两边的钩码下再加一个钩码(钩码的质量都相同)，杠杆将(　　)
A. 还继续处于水平平衡
B. 右端上升，左端下降
C. 右端下降，左端上升
D. 无法确定杠杆的运动状态
7. (2018原创)如图所示，杠杆处于平衡状态，如果将物体A和B同时向靠近支点的方向移动相同的距离，下列判断正确的是(　　)
A. 杠杆不能平衡，右端下沉
B. 杠杆不能平衡，左端下沉
C. 杠杆仍能平衡
D. 无法判断

第7题图 第8题图
8. (2018原创)如图所示，轻质杠杆AB的转轴为O，杠杆两端点为A和B，且OA＝2OB，给B端施加竖直向下的力，使挂在杠杆A端的物体(重为4 N)缓缓上升，不计摩擦．下列说法正确的是(　　)
A. B端所受拉力大小不断增大
B. B端所受拉力大小不变且为4 N
C. 转轴O对杠杆的弹力方向竖直向下
D. 转轴O对杠杆的弹力大小不变且为12 N
9. (2018原创)如图所示，粗细均匀的直尺AB，将中点O支起来，在B端放一支蜡烛，在AO的中点C处放两支蜡烛，三支蜡烛完全相同．此时AB水平平衡，如果将三支蜡烛同时点燃，它们的燃烧速度相同．那么在蜡烛燃烧的过程中，直尺AB将(　　)

第9题图


A. 始终保持平衡
B. 蜡烛燃烧过程中A端逐渐上升，待两边蜡烛燃烧完了以后，才恢复平衡
C. 不能保持平衡，A端逐渐下降
D. 不能保持平衡，B端逐渐下降
答 案
1. C　
2. A　【解析】根据杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，在力F使直杆从竖直位置慢慢抬起到水平位置的过程中，充当阻力的重物重力不变但阻力臂变大，动力F的动力臂变小，所以F一直在增大．故选A.
3. A　【解析】如图所示，设长木板长为L，则动力臂为L，物块对木板的压力(即杠杆受到阻力)等于物块的重力，即F′＝G，阻力臂为L′，根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可得，FL＝GL′，即F＝，由题图可知，动力臂L始终保持不变，物块重力G大小不变，当物块向左缓慢移动过程中，阻力臂L′逐渐变小，则拉力F也将逐渐变小．故选A.
4. 增大　 增大　不变
5. C　【解析】杠杆平衡时，符合杠杆平衡条件，动力×动力臂＝阻力×阻力臂．现将B处下面的钩码取下一个，将两侧钩码同时向外移一格，假设一个钩码重为G，则2G×5＞3G×3，杠杆不能在水平位置保持平衡，A错误；两侧钩码同时向内移一格，则2G×3＞3G×1，杠杆不能在水平位置保持平衡，B错误；左侧的钩码向右移一格， 则2G×3＝3G×2，杠杆仍能在水平位置保持平衡，C正确；右侧的钩码向左移一格，则2G×4＞3G×1，杠杆不能在水平位置保持平衡，D错误．故选C.
6. C　【解析】设一个钩码重为G，左边力臂为L左，右边力臂为L右，原来：3G×L左＝2G×L右，杠杆平衡，则＝，在杠杆的两端各加一个钩码后，现在：左边4G×L左，右边3G×L右，因为＝，所以4G×L左＜3G×L右，所以杠杆不再平衡，杠杆右端下降，左端上升．故选C.
7. A　【解析】如图所示：原来杠杆在水平位置处于平衡状态，此时作用在杠杆上的力分别为物体A、B的重力，其对应的力臂分别为OC、OD，根据杠杆的平衡条件可得：mAgOC＝mBgOD；由图示可知，OC＜OD.所以mA＞mB，当向支点移动相同的距离ΔL时，两边的力臂都减小ΔL，此时左边力与力臂的乘积：mAg(OC－ΔL)＝mAgOC－mAgΔL；右边力与力臂的乘积：mBg(OD－ΔL)＝mBgOD－mBgΔL，由于mA＞mB，所以mAgΔL＞mBgΔL；由于mAgOC－mAgΔL＜mBgOD－mBgΔL，所以杠杆将向悬挂B物体的一端即右端下沉，故A正确，B、C、D错误．故选A.
8. D　【解析】在杠杆缓缓上升时动力臂与阻力臂的比值不变，为1∶2，阻力F2＝G＝4 N，假设动力臂为L，则阻力臂为2L，由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2，得F×L＝4 N×2L可得B端所受拉力F＝8 N，故A、B错误；杠杆两端所受的拉力方向竖直向下，根据平衡条件可知转轴O对杠杆的弹力方向竖直向上，以B点为支点，动力臂与阻力臂的比值为1∶3，假设动力臂为L′，则阻力臂为3L′，由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2，得F′×L′＝4 N×3 L′代入数据，可得转轴O对杠杆的弹力大小为12 N, C错误，D正确，故选D.
9. A　【解析】设一支蜡烛的质量为m，直尺长度为L，此时直尺在水平位置平衡；由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可得，2m×L＝m×L，三支蜡烛同时点燃，并且燃烧速度相同，三支蜡烛因燃烧减少的质量m′相同，即 2(m－m′)×L＝(m－m′)×L，因此在燃烧过程中直尺仍能保持平衡．故选A.

简单机械与压强、浮力的综合计算专练
类型1　简单机械与压强的综合计算(南宁.30、北海.32、防城港2考)
1. (茂名)如图所示，质量不计的轻板AB可绕转轴O在竖直面内转动，OA＝0.4 m，OB＝1.6 m．地面上质量为15 kg，横截面积为0.3 m2的圆柱体通过绳子与A端相连．现有大小不计、重为 50 N的物体在水平拉力F＝10 N 的作用下，以速度v＝0.2 m/s 从O点沿板面向右做匀速直线运动．g＝10 N/kg.求：
(1)物体开始运动前，圆柱体对地面的压强；
(2)物体在板面上运动的时间；
(3)物体在板面上运动过程中，拉力F做的功及功率．

第1题图


2. (2018原创)用如图所示的滑轮组在10 s内将静止在水平地面上质量为m＝80 kg，底面积为S＝1 m2的物体匀速竖直提升3 m，所用拉力F＝250 N，g取10 N/kg.求：
(1)提升前，物体静止在水平地面上时对地面的压强；
(2)拉力F做功的功率；
(3)滑轮组的机械效率．

第2题图


3. (毕节)利用如图所示的滑轮组匀速拉动水平地面上重为30 N，边长为10 cm的正方体物体．拉力F的大小为3 N，物体在水平地面上匀速运动时，受到地面对它的摩擦力为 4.5 N．求：
(1)A处拉力大小；
(2)正方体物体对地面的压强是多少？
(3)若拉力F以0.5 m/s的速度匀速拉了4 s，求A处拉力所做的功是多少？

第3题图

4. (泸州)年4月1日，中国四川省川南临港自由贸易试验区揭牌仪式在成都举行，标志着四川航运第一大港——泸州港成为重要区域性综合交通枢纽．如图所示是泸州港口的轨道式龙门吊设备的简化机械示意图．图中在货船水平甲板上被吊起的集装箱体积是24 m3，底面积4 m2，平均密度1.5×103 kg/m3，图中每个滑轮的重力均为1.0×104 N，在绳子自由端拉力F的作用下，集装箱以0.2 m/s的速度在空中匀速竖直上升(绳重和摩擦不计，取 g＝10 N/kg)．求：
(1)该集装箱的重力；
(2)绳子自由端拉力F的功率；
(3)在开始起吊集装箱的过程中，当绳子自由端的拉力为F′＝1.45×105 N时，集装箱对水平甲板的压强．

第4题图

类型2　简单机械与浮力的综合计算(四市.30、北海.27、防城港.28)
5. 如图所示，挂在杠杆B端的铸铁球体积是400 cm3，BO＝10 cm，OA＝40 cm，在杠杆A端挂一重为5 N的物体C，当铸铁球体积的浸入水中，杠杆AB恰好在水平位置平衡．求：
(1)此时铸铁球作用在杠杆B端竖直向下的力；
(2)铸铁球此时受到的浮力；
(3)计算说明铸铁球是实心的还是空心的，若是空心的，其空心的体积．(ρ铸铁＝7.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg)

第5题图



6. (2018原创)如图所示的装置图用来测金属块的重力和密度．图中OA∶OB＝1∶3，用细绳把金属块悬挂于A点，用弹簧秤在B点施加一个竖直向上的力，当OB杠杆水平静止时，弹簧秤读数为1.8 N．当向容器中加水，金属块浸没于水中后，弹簧秤读数为1.2 N，g取10 N/kg.(忽略杆的重力)求：
(1)金属块的重力；
(2)金属块浸没于水中后所受到的浮力；
(3)金属块的密度．

第6题图

7. (2018原创)北海、防城港、钦州是广西与东盟经济交流的重要港口城市，滑轮组在港口机械设备中有广泛的应用，机械设备在设计制造过程中需要进行静态模拟实验，某科研室用实心圆柱体A进行静态模拟实验，如图所示，已知A的体积为1.2×10－3 m3，质量为2.1 kg.整个打捞过程A被匀速提升，A完全浸没在水中时，滑轮组的机械效率为 60%.忽略绳重及滑轮摩擦，不考虑水的阻力，(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg)求：
(1)A受到的重力；
(2)A完全浸没在水中时受到的浮力；
(3)A完全离开水面后，绳子自由端的拉力F；
(4)A完全离开水面后，滑轮组的机械效率．(保留1位小数)

第7题图

8. 如图甲是利用滑轮组打捞水中圆柱体A的示意图，已知A的质量为90 kg，底面积为0.06 m2，在拉力F的作用下A始终以 0.1 m/s的速度上升，拉力F的功率随时间变化的图像如图乙所示，(忽略绳重及摩擦，不考虑水流阻力影响，g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3)．求：
(1)拉力F拉绳的速度及动滑轮重力；
(2)圆柱体A的高度和A浸没时受到的浮力；
(3)A浸没在水中时，上升过程中拉力F的功率P.

第8题图

类型3　简单机械与压强、浮力的综合计算(南宁2考、防城港.28)
9. (2018原创)在深井底部，有一底面积为0.5 m2，高2 m，密度为1×104 kg/m3的圆柱体M，现用如图所示的装置将其打捞上来．若牵引车以1 m/s 的速度匀速向右行驶，通过滑轮组将物体M由井底开始往上拉，20 s后物体M的顶部刚好与水面相平，牵引车的牵引力是6×104 N(g取10 N/kg)，求：
(1)物体浸没在水中时受到的浮力；
(2)当物体M的顶部与水面相平时，物体下表面受到水的压强；
(3)物体未露出水面前，整个装置的机械效率．

第9题图

10. (2018原创)如图是某科技小组设计的自动储水装置， AB是可绕O点转动的杠杆(忽略杠杆的质量和摩擦)，且满足OA∶OB＝1∶3，A端通过细杆与压力传感开关S相连，B端通过细杆与圆柱体浮筒相连，杠杆始终保持水平．浮筒重为70 N，浮筒的体积为3 dm3 ，浮筒的上表面距池底为2 m．当水位下降到浮筒的下表面时S闭合，电动水泵开始注水；当水位上升到浮筒的上表面时S断开，电动水泵停止注水，一次注水正好把15 m3的水从地面送到储水池中. 已知进水口离地面高为20 m，g取10 N/kg，求：
(1)停止注水时池底受到水的压强；
(2)停止注水时浮筒受到水的浮力；
(3)若电动水泵完成一次注水用时50分钟，电动水泵对水做功的功率；
(4)当电动水泵停止注水时，压力传感开关S受到的压力并指出其方向.

第10题图

11. (2018原创)如图所示是儿童重工模拟游乐场中一种游戏装置．轻质杠杆AB可绕O点转动，OA∶OB＝5∶3；在A端挂有边长为10 cm，重力为20 N 的正方体C，B端悬挂一滑轮组，定滑轮、动滑轮各重2 N，当一个儿童用滑轮组匀速提升重物D时，物体C浸入水中且露出水面的高度为 2 cm，杠杆恰好水平静止，绳的重量、滑轮组的摩擦均不计，g取10 N/kg.求：
(1)物体C的下表面受到的压强；
(2)儿童对绳子末端的拉力F；
(3)重物D的重力；
(4)滑轮组的机械效率(保留1位小数)．

第11题图










答 案
1. 解：物体开始运动前，圆柱体对地面的压力：
F压＝G圆柱＝m圆柱g＝15 kg×10 N/kg＝150 N
圆柱体对地面的压强：p＝＝＝500 Pa
(2)由杠杆的平衡条件可得：
G圆柱×OA＝G物体×s
则圆柱体恰好离开地面时物体运动的距离：
s＝×OA＝×0.4 m＝1.2 m
由v＝可得，物体在板面上运动的时间：
t＝＝＝6 s
(3)物体在板面上运动过程中，拉力F做的功：
W＝Fs＝10 N×1.2 m＝12 J
拉力F的功率：P＝＝＝2 W
2. 解：(1)物体对水平地面的压力F＝G＝mg＝80 kg×10 N/kg＝800 N
物体对水平地面的压强：p＝＝＝800 Pa
(2)由题图可知，n＝4绳子自由端移动的距离s＝nh＝4×3 m＝12 m
拉力F做的功W＝Fs＝250 N×12 m＝3 000 J
拉力F的功率P＝＝＝300 W
(3)物体做的有用功W有＝Gh＝800 N×3 m＝2 400 J
滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝80%
3. 解：(1)物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子的拉力与物体与地面之间的摩擦力是一对平衡力，因为物体和地面之间摩擦力为f＝4.5 N，A处的拉力大小为：FA＝f＝4.5 N(2)物体的底面积为S＝(0.1 m)2＝0.01 m2
正方体物体对地面的压强为p＝＝＝＝3 000 Pa
(3)由题图知，n＝2，绳子自由端移动的距离s绳＝vFt＝0.5 m/s×4 s＝2 m
sA＝s绳＝×2 m＝1 m
WA＝FAsA＝4.5 N×1 m＝4.5 J
4. 解：(1)集装箱所受的重力G＝mg＝ρVg＝1.5×103 kg/m3×24 m3×10 N/kg＝3.6×105 N
(2)由题图知，n＝2，绳子自由端所受的拉力F＝＝＝1.85×105 N
绳子自由端移动的速度v绳＝nv物＝2×0.2 m/s＝0.4 m/s
拉力F的功率P＝Fv绳＝1.85×105 N×0.4 m/s＝7.4×104 W
(3)当绳子自由端所受的拉力F′＝1.45×105 N，滑轮组对重物的拉力F拉＝nF′－G动＝2×1.45×105 N－1.0×104 N＝2.8×105 N，则水平甲板受到的压力F压＝G－F拉＝3.6×105 N－2.8×105 N＝8×10 4 N，p＝＝＝2×104 Pa
5. 解：(1)当杠杆在B端施加竖直向下的力时，根据杠杆平衡条件得：GC×OA＝FB×OB，所以5 N×40 cm＝FB×10 cm，所以FB＝20 N
(2)当杠杆AB恰好在水平位置平衡时，铁球处于静止状态，铁球受到重力、浮力和拉力的作用，竖直向上的拉力和浮力的合力与竖直向下的重力是平衡力．
铁球受到的浮力为：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg××400×10－6 m3＝1 N
(3)铁球对杠杆的拉力FB＝20 N，所以杠杆对铁球的拉力FB′也是20 N
所以铁球的重力为：G＝FB′＋F浮＝20 N＋1 N＝21 N
所以铁球的质量为：m＝＝＝2.1 kg
若铁球为实心，则铁球的密度：ρ＝＝＝5.25×103 kg/m3<ρ铸铁7.0×103 kg/m3，所以铁球是空心的．
又因为V铁＝＝＝3×10－4 m3＝300 cm3，所以其空心部分体积为：V空＝V－V铁＝400 cm3－300 cm3＝100 cm3
6. 解：(1)杠杆在弹簧秤的拉力及重物对A的拉力作用下处于平衡状态，则由杠杆平衡可得：F1·OB＝FG·OA.
则FG＝F1＝3×1.8 N＝5.4 N；因金属块受重力和拉力而处于平衡状态，而金属块所受杠杆对它的拉力和它对杠杆的拉力FG为相互作用力，故此金属块的重力G＝FG＝5.4 N
(2)浸没水中后由杠杆平衡可知：
F2·OB＝FG′·OA
FG′＝F2＝3×1.2 N＝3.6 N
金属块此时受重力G、浮力F浮及拉力F′而处于平衡状态，且F′＝FG′＝3.6 N，故有：G＝F浮＋F′，
则浮力F浮＝G－F′＝5.4 N－3.6 N＝1.8 N
(3)由F浮＝ρ水gV排得：
V排＝＝＝1.8×10－4 m3
由于金属块在水中完全浸没，所以金属块体积V＝V排，即：V＝1.8×10－4 m3
金属块质量m＝＝＝0.54 kg
则金属块的密度ρ金属＝＝＝3×103 kg/m3
7. 解：(1)A受到的重力G＝mg＝2.1 kg×10 N/kg＝21 N
(2)A完全浸没在水下时，V排＝V物，所以
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.2×10－3 m3＝12 N
(3)A浸没在水中时受到的拉力
FA＝G－F浮＝21 N－12 N＝9 N
设A浸没在水中时，绳子自由端的拉力为F1，n＝3.由η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%得F1＝＝＝5 N
由F1＝(FA＋G动)得动滑轮的重力G动＝nF1－FA＝3×5 N－9 N＝6 N
A离开水面后，绳子自由端的拉力 F＝(G＋G动)＝×(21 N＋6 N)＝9 N
(4)A离开水面后，滑轮组的机械效率
η′＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%≈77.8%
8．解：(1)由题图可知，n＝2，则绳的速度v绳＝nv物＝2×0.1 m/s＝0.2 m/s.
圆柱体A完全离开水面后，拉力为F′，拉力的功率为P′，根据P＝Fv得F′＝＝＝500 N
根据F′＝(GA＋G动)得G动＝nF′－GA＝2×500 N－90 kg×10 N/kg＝100 N
(2)由题图乙知，在50 s时A开始离开水面，至60 s时刚好完全脱离水面，则圆柱体A的高度h＝v物t1＝0.1 m/s×(60 s－50 s)＝1 m
则圆柱体A的体积V＝Sh＝0.06 m2×1 m＝0.06 m3
A浸没时，V＝V排，则受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV＝1×103 kg/m3×10 N/kg×0.06 m3＝600 N
(3)A浸没在水中时，绳子对A的拉力FA＝G－F浮＝900 N－600 N＝300 N
拉力F＝(G动＋F拉)＝×(100 N＋300 N)＝200 N
拉力F的功率P＝Fv绳＝200 N×0.2 m/s＝40 W
9. 解：(1)因为物体浸没在水中，所以V排＝V物＝Sh＝0.5 m2×2 m＝1 m3
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1 m3＝1×104 N
(2)物体M的顶部与水面相平时，物体下表面距水面的高度h＝2 m
物体下表面受到水的压强p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2 m＝2×104 Pa
(3)物体露出水面前，物体M所受的重力
G物＝ρ物V物g＝1×104 kg/m3×1 m3×10 N/kg＝1×105 N
物体M受到滑轮组的拉力
F拉＝G物－F浮＝1×105 N－1×104 N＝9×104 N
20 s牵引车通过的路程：s＝vt＝1 m/s×20 s＝20 m
物体被提升的高度(滑轮组有两段绳子承担物重)：h1＝＝＝10 m
W有＝F拉h1＝9×104 N×10 m＝9×105 J
W总＝F牵s＝6×104 N×20 m＝1.2×106 J
η＝×100%＝×100%＝75%
10. 解：(1)停止注水时池底受到水的压强：p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2 m＝2×104 Pa
(2)停止注水时浮筒刚好浸没，浮筒的体积3 dm3＝3×10－3 m3，由阿基米德原理得：
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3×10－3 m3＝30 N
(3)由G＝mg和m＝ρV得一次注水的重力：
G水＝ρ水gV水＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×15 m3＝1.5×105 N
电动水泵对水做的功：W＝G水h1＝1.5×105 N×20 m＝3×106 J
电动水泵对水做功的功率：P＝＝＝1 000 W
(4)电动水泵停止注水时，对浮筒进行受力分析可知，浮筒受到向下的重力、向上的浮力和杠杆的拉力作用，杠杆的拉力和浮筒对杠杆的拉力是一对相互作用力，大小相等
根据力的平衡条件有：FB＋F浮＝G
则浸没时浮筒对杠杆的拉力：FB＝G－F浮＝70 N－30 N＝40 N
由杠杆平衡条件得，FA×OA＝FB×OB
压力传感开关S受到的压力为：FA＝
因为OA∶OB＝1∶3，所以FA＝FB×＝＝120 N
其方向竖直向上．
11. 解：(1)物体C浸入水中的深度：h＝10 cm－2 cm＝8 cm＝0.08 m
物体C的下表面受到的压强：
p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/ m3 ×10 N/kg ×0.08 m ＝ 800 Pa
(2)物体C排开水的体积：V排＝Sh＝(0.1 m)2×0.08 m＝8.0×10－4 m3
物体C受到的浮力为：
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/ m3×10 N/kg×8.0×10－4 m3＝8 N
正方体C对杠杆的拉力FA＝GC－F浮＝20 N－8 N＝12 N
由F1L1＝F2L2，得 FA× OA＝FB ×OB
则：FB＝FA·＝12 N ×＝20 N
又因为 FB ＝ 3F ＋ G定
得：F＝×(FB－G定)＝× (20 N－2 N)＝6 N
(3)动滑轮上有2段绳子承重，则F＝ ×(GD＋G动)得
GD＝2F－ G动＝2×6 N－2 N＝10 N
(4)η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%≈83.3%