培优训练 简单机械的综合计算（有答案）
文档属性
| 名称 | 培优训练 简单机械的综合计算（有答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 10.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（五四制） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-02-13 14:54:23 | ||
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文档简介
培优训练
简单机械的综合计算
类型一 滑轮组类
1.小明所在的兴趣小组在社会实践中来到某乡村建筑工地，看到了建筑工人在使用如图甲所示的滑轮组来提升重物，不计绳重和摩擦.求:(g取10N/kg)
(1)一个工人质量为60kg，竖直向上匀速拉动700N的重物时，绳上拉力为400N，将重物提升2m用时20s，滑轮组的机械效率为多少
(2)在这20s的时间内拉力的功率为多少
(3)该工人能够提升的最重的物体质量为多少
(4)请你设计另一种最省力的绕线方式，并画于图乙中.
(5)利用最省力的方式，提升800N的物体，求绳上拉力的大小.
(6)利用最省力的方式竖直向上以0.15m/s的速度匀速拉动绳子，求20s物体上升的距离.
2.某项目建设中，工人用如图所示的装置将质量为70kg的建筑材料匀速提升了6m，用时10s.电动机的输出功率恒定为600W,不计绳重和摩擦,g取10N/kg.求:
(1)建筑材料上升的速度.
(2)10s内电动机输出的总功.
(3)动滑轮所受的重力.
(4)若用此滑轮组匀速提升另一批建筑材料时，机械效率是90%，则该建筑材料上升的速度.
3.工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石材，质量为1.8×10 kg的石材放在水平地面上，在拉力F的作用下沿水平方向做匀速直线运动，其路程随时间变化的图象如图乙所示.石材在水平方向上受到的阻力为石材重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75%，滑轮组和绳子的自重不计.求：(g取10N/kg)
(1)石材受到的阻力.
(2)在石材移动10s过程中，工人做的有用功.
(3)在石材移动10s过程中，工人作用在绳子自由端的拉力F.
类型二 斜面类
4.如图所示，现将重为16N的物体A沿长s=10m、高h=5m的斜面匀速从底端拉到顶端，在此过程中，拉力F的大小恒为10N，所用时间是5s，求：
(1)物体A从底端到顶端的平均速度.
(2)物体A从底端到顶端过程中拉力F的功率.
(3)物体A所受斜面的摩擦力.
(4)求此斜面的机械效率.
类型三 组合机械类
5.如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×10 N的货物A沿斜面
向上匀速运动.货物A的速度v=2m/s，经过t=10s,货物A竖直升高h=10m.已知汽车对绳的拉力F的功率P=120kW，不计绳、滑轮的重力和摩擦，求：
(1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功.
(2)汽车对绳的拉力大小.
(3)斜面的机械效率.
类型四 与浮力结合类
6.如图所示,有一体积为1m 、密度为1.45×10 kg/m 的物体在水底，欲将其打捞上来，现用电动机带动钢丝绳自由端通过滑轮组使物体以0.1m/s的速度在水中匀速上升，经过3min的时间物体由水底提升到水面，在此过程中滑轮组的机械效率为90%，求：(不计物体高度、绳重和摩擦，g取
(1)物体浸没在水中时受到的浮力.
(2)物体在水底时受到水的压强.
(3)动滑轮的重力.
(4)若物体离开水中后匀速上升，且电动机的输出功率比物体在水中时增大了20%，此时
钢丝绳自由端的速度.
参考答案
1.解：(1)此过程所做的有用功
2m=1400J，图甲中有2股绳子吊着动滑轮，则绳
子自由端移动的距离s=2h=2×2m=4m,所做
的总功
滑轮组的
机械效率
(2)在这20s的时间内拉力的功率
(3)由
可得，
400N-700N=100N,因为力的作用是相互的,所
以为了防止工人被绳子拉上去，则人施加的最大拉
力等于人的重力，即
10N/kg=600N,由
可得，
提升的
最重的物体质量
(4)如图所示.
(5)利用最省力的方式，提升800N的重物，绳上拉
力
300N.
(6)物体上升的速度
0.05 m/s,20s物体上升的距离
0.05m/s×20s=1m.
2.解：(1)建筑材料上升的速度
0.6m/s.
(2)10s内电动机输出的总功W=Pt=600W×
10s=6000J.
(3)由图可知,n=2,绳端移动的距离s=nh=2×
6m=12m；电动机对绳的拉力
500N,建筑材料的重力G=mg=70kg×10N/kg
=700N；因为不计绳重和摩擦时
所以动滑轮的重力
700N=300N.
(4)由
可得，此
时的物重
此时
电动机对绳的拉力
(2700N+300N)=1500N,电动机拉绳的速度
建筑材料上升的速度
3.解:(1)石材的重力G=mg=1.8×10 kg×10N/kg
=1.8×10 N,石材受到的阻力f=0.1G=0.1×
1.8×10 N=1.8×10 N.
(2)由图乙可知，10s时石材的移动距离是1.0m，
克服摩擦力做的功为有用功，
10 N×1.0m=1.8×10 J.
(3)由图甲可知，n=3，绳子自由端移动的距离5m
根据公式
得,
解得F=800N.
4.解：(1)物体A从底端到顶端的平均速度
(2)拉力F做的总功
100J,拉力F的功率
(3)提升物体A做的有用功
5m=80J，摩擦力做的是额外功，
即f×10m=100J-80J,解得f=2N.
(4)斜面的机械效率
5.解:(1)汽车对绳的拉力所做的功W=Pt=1.2×
10 W×10s=1.2×10 J.
(2)10s内货物A移动的距离
10s=20m,由图知,n=3,拉力端移动距离s=3s物
=3×20m=60m,由W=Fs可得,汽车对绳的拉
力
(3)不计绳、滑轮的重力和摩擦，滑轮组对重物的拉
力
斜面的机械
效率
6.解：(1)物体浸没在水中时受到的浮力
=1.0×10 kg/m ×10N/kg×1m =1.0×10 N.
(2)水的深度h=v t=0.1m/s×3×60s=18m,
物体在水底时受到水的压强
10 kg/m ×10N/kg×18m=1.8×10 Pa.
(3)物体的质量m=ρV=1.45×10 kg/m ×1m
=1.45×10 kg,物体的重力G=mg=1.45×
10 kg×10N/kg=1.45×10 N,因在水中时滑轮
组的机械效率为90%，则有
即 90% =
解得
500 N.
(4)滑轮组由3股钢丝绳拉着，在水中时钢丝绳自
由 端 的 拉 力
钢
丝绳自由端的速度
0.3m/s，在水中时电动机的输出功率
黾1
完全出水后钢
丝绳 自 由端的拉力
电动机的输出功
率P =(1+20%)P =1.2×5×10 W=6×
10 W,
此时钢丝绳自由端的速度
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简单机械的综合计算
类型一 滑轮组类
1.小明所在的兴趣小组在社会实践中来到某乡村建筑工地，看到了建筑工人在使用如图甲所示的滑轮组来提升重物，不计绳重和摩擦.求:(g取10N/kg)
(1)一个工人质量为60kg，竖直向上匀速拉动700N的重物时，绳上拉力为400N，将重物提升2m用时20s，滑轮组的机械效率为多少
(2)在这20s的时间内拉力的功率为多少
(3)该工人能够提升的最重的物体质量为多少
(4)请你设计另一种最省力的绕线方式，并画于图乙中.
(5)利用最省力的方式，提升800N的物体，求绳上拉力的大小.
(6)利用最省力的方式竖直向上以0.15m/s的速度匀速拉动绳子，求20s物体上升的距离.
2.某项目建设中，工人用如图所示的装置将质量为70kg的建筑材料匀速提升了6m，用时10s.电动机的输出功率恒定为600W,不计绳重和摩擦,g取10N/kg.求:
(1)建筑材料上升的速度.
(2)10s内电动机输出的总功.
(3)动滑轮所受的重力.
(4)若用此滑轮组匀速提升另一批建筑材料时，机械效率是90%，则该建筑材料上升的速度.
3.工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石材，质量为1.8×10 kg的石材放在水平地面上，在拉力F的作用下沿水平方向做匀速直线运动，其路程随时间变化的图象如图乙所示.石材在水平方向上受到的阻力为石材重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75%，滑轮组和绳子的自重不计.求：(g取10N/kg)
(1)石材受到的阻力.
(2)在石材移动10s过程中，工人做的有用功.
(3)在石材移动10s过程中，工人作用在绳子自由端的拉力F.
类型二 斜面类
4.如图所示，现将重为16N的物体A沿长s=10m、高h=5m的斜面匀速从底端拉到顶端，在此过程中，拉力F的大小恒为10N，所用时间是5s，求：
(1)物体A从底端到顶端的平均速度.
(2)物体A从底端到顶端过程中拉力F的功率.
(3)物体A所受斜面的摩擦力.
(4)求此斜面的机械效率.
类型三 组合机械类
5.如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×10 N的货物A沿斜面
向上匀速运动.货物A的速度v=2m/s，经过t=10s,货物A竖直升高h=10m.已知汽车对绳的拉力F的功率P=120kW，不计绳、滑轮的重力和摩擦，求：
(1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功.
(2)汽车对绳的拉力大小.
(3)斜面的机械效率.
类型四 与浮力结合类
6.如图所示,有一体积为1m 、密度为1.45×10 kg/m 的物体在水底，欲将其打捞上来，现用电动机带动钢丝绳自由端通过滑轮组使物体以0.1m/s的速度在水中匀速上升，经过3min的时间物体由水底提升到水面，在此过程中滑轮组的机械效率为90%，求：(不计物体高度、绳重和摩擦，g取
(1)物体浸没在水中时受到的浮力.
(2)物体在水底时受到水的压强.
(3)动滑轮的重力.
(4)若物体离开水中后匀速上升，且电动机的输出功率比物体在水中时增大了20%，此时
钢丝绳自由端的速度.
参考答案
1.解：(1)此过程所做的有用功
2m=1400J，图甲中有2股绳子吊着动滑轮，则绳
子自由端移动的距离s=2h=2×2m=4m,所做
的总功
滑轮组的
机械效率
(2)在这20s的时间内拉力的功率
(3)由
可得，
400N-700N=100N,因为力的作用是相互的,所
以为了防止工人被绳子拉上去，则人施加的最大拉
力等于人的重力，即
10N/kg=600N,由
可得，
提升的
最重的物体质量
(4)如图所示.
(5)利用最省力的方式，提升800N的重物，绳上拉
力
300N.
(6)物体上升的速度
0.05 m/s,20s物体上升的距离
0.05m/s×20s=1m.
2.解：(1)建筑材料上升的速度
0.6m/s.
(2)10s内电动机输出的总功W=Pt=600W×
10s=6000J.
(3)由图可知,n=2,绳端移动的距离s=nh=2×
6m=12m；电动机对绳的拉力
500N,建筑材料的重力G=mg=70kg×10N/kg
=700N；因为不计绳重和摩擦时
所以动滑轮的重力
700N=300N.
(4)由
可得，此
时的物重
此时
电动机对绳的拉力
(2700N+300N)=1500N,电动机拉绳的速度
建筑材料上升的速度
3.解:(1)石材的重力G=mg=1.8×10 kg×10N/kg
=1.8×10 N,石材受到的阻力f=0.1G=0.1×
1.8×10 N=1.8×10 N.
(2)由图乙可知，10s时石材的移动距离是1.0m，
克服摩擦力做的功为有用功，
10 N×1.0m=1.8×10 J.
(3)由图甲可知，n=3，绳子自由端移动的距离5m
根据公式
得,
解得F=800N.
4.解：(1)物体A从底端到顶端的平均速度
(2)拉力F做的总功
100J,拉力F的功率
(3)提升物体A做的有用功
5m=80J，摩擦力做的是额外功，
即f×10m=100J-80J,解得f=2N.
(4)斜面的机械效率
5.解:(1)汽车对绳的拉力所做的功W=Pt=1.2×
10 W×10s=1.2×10 J.
(2)10s内货物A移动的距离
10s=20m,由图知,n=3,拉力端移动距离s=3s物
=3×20m=60m,由W=Fs可得,汽车对绳的拉
力
(3)不计绳、滑轮的重力和摩擦，滑轮组对重物的拉
力
斜面的机械
效率
6.解：(1)物体浸没在水中时受到的浮力
=1.0×10 kg/m ×10N/kg×1m =1.0×10 N.
(2)水的深度h=v t=0.1m/s×3×60s=18m,
物体在水底时受到水的压强
10 kg/m ×10N/kg×18m=1.8×10 Pa.
(3)物体的质量m=ρV=1.45×10 kg/m ×1m
=1.45×10 kg,物体的重力G=mg=1.45×
10 kg×10N/kg=1.45×10 N,因在水中时滑轮
组的机械效率为90%，则有
即 90% =
解得
500 N.
(4)滑轮组由3股钢丝绳拉着，在水中时钢丝绳自
由 端 的 拉 力
钢
丝绳自由端的速度
0.3m/s，在水中时电动机的输出功率
黾1
完全出水后钢
丝绳 自 由端的拉力
电动机的输出功
率P =(1+20%)P =1.2×5×10 W=6×
10 W,
此时钢丝绳自由端的速度
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