沪科版八年级物理下册同步练习 第十章 机械与人 计算题 练习 有答案

第十章 机械与人 计算题练习 有答案和解析


1．如图所示装置可以用来提升货物，O为杠杆OAB的支点，货物P重为120N，OA长为AB的两倍．在作用于B端竖直向上拉力F的作用下，杠杆从图中水平位置缓慢匀速转至虚线位置，此过程中重物P上升的高度为0.4m，B端上升的高度为0.6m，拉力 F克服杠杆自重所做的额外功为12J，不计支点O处的摩擦阻力．

（1）求拉力所做的有用功W有用和拉力F的大小；
（2）若用此装置将另一重为180N的货物Q缓慢提升0.4m，求此时拉力所做的总功和杠杆的机械效率η．
2．一人用桶从井里取水，己知桶的容积是6L，空桶的质量是1.5kg，忽略绳子的重力。（ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）求：
（1）装满水后水的质量；
（2）用绳子把桶放到井里，进入一些水后，桶仍然漂浮在水中，此时它排开水的体积是3×10-3m3，桶受到的浮力；
（3）将一满桶水从桶底刚好离开水面开始匀速提高5m，绳子的拉力做的功；
（4）提水的效率。
3．如图所示，质量为60kg的工人用滑轮组提升重物A，每个滑轮重均为50N，工人一只脚与地面的接触面积为200cm2．人对绳子的拉力为300N时，物体匀速上升．（g=10N/kg）求：

（1）重物匀速上升时人对地面的压强？
（2）物体10s内匀速上升了2m，人做功的功率？
（3）若绳子能够承受的最大拉力为400N，重物提升过程中绳子重和摩擦对应的额外功始终占总功的10%，求滑轮组的最大机械效率？
4．用滑轮组与电动机结合使用可节省人力，提高工作效率．如图所示，是一业余打捞队打捞某密封箱子的示意图，已知电动机工作时拉绳子的功率为1100W保持不变，箱子质量300kg、体积0.1m3，每个滑轮重200N，水深6m，水面离地面4m，将箱子从水底提到地面时，用时间24s.求：（不计绳重、摩擦和水的阻力，取g=10N/kg）

（1）箱子在水底时下表面受到水的压强．
（2）电动机把箱子提升到地面做的总功．
（3）整个打捞过程中，滑轮组机械效率的最大值．
5．如图所示,斜面长S=10m,高h=4m.用沿斜面方向的推力F,将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B．运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功.求:

(1)运动过程中克服物体的重力做的功;
(2)斜面的机械效率;
(3)推力F的大小.
(4)物体与斜面间的摩擦力
6．如图,使用杠杆提升重物,拉力F竖直向下,重物匀速缓慢上升,相关数据如下表:求

物重G/N 拉力F/N 时间t/s A端上升的竖直距离h/m B端下降的竖直距离s/m
200 500 0.5 0.4 0.2




（1）拉力所做的功
（2）拉力做功的功率
（3）此过程中,该杠杆的机械效率
7．一木块重480N体积为0.08m3，用力F将木块沿斜面匀速拉到高处，如图甲所示。已知拉力F做的功W与木块沿斜面运动距离s的关系如图乙所示。整个过程的额外功是320J．（g＝10N/kg）求：

（1）木块的密度；
（2）拉力F大小；
（3）斜面的机械效率。
8．如图所示，平行于斜面的拉力F将一块重10Ｎ的木块匀速拉上一个长为2m，高为0.5m的斜面，已知F 大小等于3N，求在这过程中，克服重力做了多少功？拉力F做了多少功？机械效率是多大？

9．如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组，已知在匀速起吊810kg的物体时，滑轮组的机械效率是80%．

（1）使物体上升5m，所做的有用功是多少？
（2）绳端的拉力F是多大？
10．如图所示，工人工500N拉力F，将重为900N的木箱匀速提升3m，所用时间为20s，求：

（1）拉力F做的有用功；
（2）拉力F做功的功率；
（3）动滑轮的机械效率．



参考答案
1．（1）4.05×104J；（2）3375N．
【解析】
（1）物体所受重力：G=mg=810kg×10N/kg=8100N，W有用=Gh=8100N×5m=4.05×104J；
（2）由图知，n=3，绳端移动的距离s=3h=3×5m=15m，
总功，
拉力的大小．
2．(1) 400J;(2) 80%;(3) 50N.(4) 10N.
【解析】
（1）运动过程中克服物体的重力做的功：W有＝Gh＝100N×4m＝400J；（2）运动过程做的总功：W总＝W有+W额＝400J+100J＝500J，斜面的机械效率η×100%×100%＝80%；（3）∵W总＝Fs，∴推力：F50N;（4）∵W额＝fs,∴f10N.

3．5J 6J 83.3%
【解析】
克服重力做的功为：
；
拉力F做的功，即总功为：
；
机械效率是：
。
点睛：计算机械效率时，关键是要清楚总功、有用功、额外功都在哪，特别要清楚额外功是对谁做的功，弄清楚这些功后，求效率就显得简单了。
4． 6×104Pa 2.64×104J 93.75％
【解析】（1）根据题意知道，箱子在水底时下表面的深度h=6m，由p=ρgh可得，此处水产生的压强是：p=ρgh=1×103 kg/m3 ×10N/kg×6m=6×104 Pa；
（2）因为电动机工作时拉绳子的功率为P=1100W，且保持不变，又因为将箱子从水底提到地面用的时间是：t=24s，所以由P=W/t知道，电动机所做的总功是：W总=Pt=1100W×24s=2.64×104 J；
（3）在提升箱子过程中，不计绳重、摩擦和水的阻力，有用功是动滑轮对箱子的拉力所做的功，额外功是克服动滑轮重所做的功；由η=W有用/W总=W有用/W有用+W额=F动拉箱h/F动拉箱h+G动h=F动拉箱/F动拉箱+G动知道，动滑轮对箱子的拉力越大，滑轮组的机械效率越大，所以出水后滑轮组的机械效率最大，箱子的重力是：G=mg=300kg×10N/kg=3000N；出水后，最大机械效率是：η最大 =G/G+G动×100%=3000N/3000N+200N×100%=93.75%
点睛：本题考查的是滑轮组的使用、机械效率、压强、浮力的计算，解题的关键是灵活运用公式及其变形，还要学会二力平衡条件的应用。
5．（1）7500Pa；（2）120W；（3）83．75%
试题分析：（1）重物匀速上升时，人站在地面上保持平衡状态：G人=" mg" = 60kg×10N/kg = 600N，F支= G人-F= 600N-300N = 300N；人对地面的压力为：F压 =F支=300N，人和地面的接触面积为：S =2S脚 =2×200cm2 = 4×10-2m2，此时人对地面的压强为：p =F压/S=300N/4×10-2m2=7500Pa；（2）物体匀速上升的速度为：?= h/t=2m/10s=0．2m/s，承担动滑轮绳子段数n=2，绳子自由端上升的速度为：?绳 =" 2" ?=2×0．2m/s = 0．4m/s， 人做功的功率P=F?绳=300N×0．4m/s=120W；（3）当绳子达到最大拉力F最大=400N时，提升的重物物重最大，滑轮组的机械效率最大： W有用=F最大s-10%F最大s-G动h ，W总=F最大s，η最大=W有/W总=（F最大s-10%F最大s-G动h ）/（F最大s）=（F最大s-10%F最大s-G动h ）/（F最大2h）=83．75%．
考点：压力和压强；功和功率；机械效率
6．（1）2700J；（2）150W；（3）90%
试题分析：拉力F=500N，物重G=900N，高度h=3m，时间t=20s
（1）有用功W有用=Gh=900N×3m=2700J；
（2）总功W总=Fs=F2h=500N×2×3m=3000J，
拉力F做功的功率；
（3）动滑轮的机械效率．
答：（1）拉力F做的有用功2700J；（2）拉力F做功的功率150W；（3）动滑轮的机械效率90%．
考点：功的计算 功率计算 机械效率计算
7．（1）48J；100N（2）84J；85.7%
【解析】
（1）根据W=Gh得到有用功，总功等于有用功和额外功之和，根据W=Fs得到拉力F的大小；
（2）由W′有用=G′h求拉力所做的有用功；因克服杠杆的自重做的额外功不变，根据W′总=W′有用+W额外求做的总功：根据机械效率的公式得到杠杆的机械效率。
（1）拉力所做的有用功：W有用=Gh=120N×0.4m=48J，
总功：W总=W有用+W额外=48J+12J=60J，
拉力的大小：；
（2）此过程中所做的有用功：W′有用=G′h=180N×0.4m=72J，
克服杠杆的自重做的额外功不变，做的总功：W′总=W′有用+W额外=72J+12J=84J，
杠杆的机械效率：。
答：（1）拉力所做的有用功是48J，拉力F的大小是100N；
（2）此时拉力所做的总功是84J，杠杆的机械效率是85.7%。
8．（1）0.6×103kg/m3；（2）200N；（3）60%。
【解析】
（1）．由G=mg得木块的质量：
木块的密度：
（2）．由图象知，拉力做总功800J，木块移动的距离是4m，
W＝Fs得，拉力为：
（3）．木块上升过程中有用功为：W有＝W﹣W额＝800J﹣320J＝480J
斜面的机械效率：
9．（1）6kg（2）30N（3）375J（4）80%
【解析】
（1）． 由 可得，装满水后水的质量：
m=ρV=1.0×103kg/m3×6×10-3m3=6kg；
（2）．桶受到的浮力；
F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10-3m3=30N；
（3）．绳子的拉力做的功：
W=G总h=（m桶+m）gh=（1.5kg+6kg）×10N/kg×5m=375J；
（4）．提水的效率：

10．（1）100J（2）200W（3）80%
【解析】
（1）拉力所做的功:W拉=Fs=500N×0.2m=100J
（2）拉力做功的功率：
（3）此过程中拉力做的有用功为：
该杠杆的机械效率: