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简单机械及机械效率
专题练习
1、如图甲所示，小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。
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"w-6.EPS"
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(1)实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉。此时，应把杠杆两端的平衡螺母向
(填“左”或“右”)调节，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态。这样做的好处是：
。
(2)杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码，杠杆恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为
。他得出这样的结论是否合理？为什么？
。
(3)实验结束之后，小明提又出了新的探究问题：若支点不在杠杆的中点，杠杆的平衡条件是否仍然成立？于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符，其原因是
。
2、如图所示，一根质量分布均匀的木棒，质量为m，长度为L，竖直悬挂在转轴O处。在木棒最下端用一方向始终水平向右的拉力F缓慢将木棒拉动到与竖直方向夹角为θ的位置。(转轴处摩擦不计)
(1)请画出θ＝60°时拉力F的力臂l，并计算力臂的大小。
(2)随拉开角度θ的增加，拉力F将如何变化？并说明原因。
3、如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦)，其中所需动力最小的是(
)
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"T4-3.EPS"
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4、建筑工人用如图所示的滑轮组，在3s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动1.5m的过程中，所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中下列说法正确的是（
）
A．绳子自由端沿水平方向移动速度是0.5m/s
B．物体受到的拉力为750N
C．滑轮组的机械效率为75%
D．拉力F的功率为375W
5、某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率。保持O点位置不变，竖直向上拉动弹簧测力计使重为G的钩码缓慢匀速上升，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出C、B两点上升的高度为h1、h2．则下列说法错误的是（
）
A．杠杆机械效率的表达式为
B．若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆的自重
C．若只将钩码的悬挂点由
A
移至
C，O、B
位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将变大
D．若弹簧测力计始终竖直向上拉，则测力计示数不断变化
6、小华分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别在相同时间内将同一重物匀速提升了不同的高度h1和h2（h1＜h2），每个滑轮的重均相等，不计绳重及摩擦。针对这一现象，小明得出了以下4个结论：①F1做的功等于F2做的功；
②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率；③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力；④F1做功的功率大于F2做功的功率，其中正确的结论有（
）
A．1个
B．2个
C．3个
D．4个
7、如图所示，利用滑轮组匀速提升水中物体A的示意图，滑轮组固定在钢架上，滑轮组中的两个滑轮质量相等。物体A底面积为20cm2，密度为6×103kg/m3．底面积为40cm2的圆柱形玻璃筒中装有一定量的水，当物体A完全浸没在水中时液面上升了15cm；在绳端拉力F为20N的作用下，物体A从水中匀速上升，物体A有的体积露出水面，筒中水的深度变化了5cm；此时，物体A所受的浮力为F浮，水在物体A底面处产生的压强为p，滑轮组的机械效率为η．g取10N/kg，则下列选项正确的是（
）
A．p的大小为200Pa
B．F浮的大小为2N
C．滑轮组的机械效率η为80%
D．物体A的重力为40N
8、如图，粗细及材质均匀的木棒AB长为1
m，水平放置在O、O′两个支点上。已知AO、O′B长度均为0.25
m。若把B端竖直向上稍微抬起一点距离，至少需要用力40
N，则木棒的重力为(
)
A．160
N
B．120
N
C．80
N
D．40
N
9、如图所示，用完全相同的四个滑轮和两根细绳组成甲、乙两个滑轮组，在各自的自由端分别施加F1和F2的拉力，在相同时间内将相同的重物竖直匀速提升相同的高度(不计绳重、轮重和一切摩擦)。下列说法正确的是(
)
A．拉力
F1小于拉力
F2
B．甲绳自由端移动的速度小于乙绳的
C．甲、乙两滑轮组均属于费力的机械
D．甲、乙两滑轮组绳子自由端移动的距离相等
10、如图所示的均匀细杆长为L，可以绕转轴A点在竖直平面内自由转动，在A点正上方距离L处固定一定滑轮，细绳通过定滑轮与细杆的另一端B相连，并将细杆从水平位置缓慢向上拉起，已知细杆水平时，绳上的拉力为T1，当细杆与水平面的夹角为30°时，绳上的拉力为T2，则T1∶T2是(
)
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"T4-10.EPS"
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A．∶1
B．2∶1
C．∶1
D．3∶1
11、如图甲所示，长1
m的粗细均匀的光滑金属杆可绕O点转动，杆上有一光滑滑环，用竖直向上的弹簧测力计拉着滑环缓慢向右移动，使杆保持水平状态，弹簧测力计示数F与滑环离开O点的距离s的关系如图乙所示，则杆重(
)
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"T4-11.EPS"
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A．500
N
B．50
N
C．100
N
D．10
N
12、如图所示，一块密度均匀的长方形薄木板放在水平地面上，用一竖直向上的力分别作用于木板的长或宽的一侧，欲缓慢使两端抬至离地相同高度。下列对此情景的分析中，正确的是(
)
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"T4-12.EPS"
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F甲＝F乙，因为两次动力臂与阻力臂都相等
B．F甲＞F乙，因为乙方法的动力臂比甲方法的长
C．F甲做的功小于F乙做的功
D．F甲做的功等于F乙做的功
13、如图所示，用刻度均匀的匀质杠杆进行“杠杆平衡条件”的实验(每个钩码重为0.5牛)。下列说法正确的是(
)
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"T4-13.EPS"
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A．实验前出现如图所示情况，应将杠杆的平衡螺母向左调
B．如图，在A、B处各增加一个钩码，杠杆仍然能保持平衡
C．如图，弹簧测力计从a位置转到b，为保持杠杆在水平位置平衡，其示数需变大
D．如图，用弹簧测力计在c点向上拉杠杆，为保持杠杆在水平位置平衡，其示数小于3牛
14、如图所示，整个装置处于静止状态，重力和摩擦不计，弹簧测力计A、B、C的示数分别为FA、FB、FC，则可以判断(
)
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"T4-14.EPS"
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A．3FA＝2FB＝FC
B．6FA＝3FB＝2FC
C．弹簧测力计A对墙壁的拉力大于FA
D．弹簧测力计B对墙壁的拉力小于FB
15、一均匀木板AB，B端固定在墙壁的转轴上，木板可在竖直面内转动，木板下垫有长方形木块C，恰好使木块水平放置，现有水平力F由A向B缓慢匀速推动木块C，在推动过程中，推力F将(
)
A．大小不变
B．逐渐增大
C．逐渐减小
D．先增大后减小
16、如图所示，有一斜面长为L，高为h，现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为f，则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是（
）
A．η=×100%
B．η=×100%
C．η=×100%
D．η=×100%
17、利用如图所示的动滑轮将重为G的物体匀速地拉上斜面，设斜面长为L，高为h，滑轮的重力及摩擦力均不计，根据功的原理，则拉力为（ ）
A．
B．
C．
D．
18、已知斜面倾角为30°，斜面高为4
m。小兵同学用绳子沿斜面将重为400
N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为350
N，绳重不计。求：
(1)斜面的机械效率。
(2)斜面对物体的摩擦力。
(3)如果设斜面高为h，长为s，物体重为G，拉力为F，斜面上物体匀速运动时受到的摩擦为f。试利用机械能守恒的观点证明f＝F－G。
19、如图所示，工人利用滑轮组提升重为720
N的物体，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1
m/s，工人的拉力F为300
N，物体上升10
s拉力F克服滑轮组的摩擦做的功是100
J，不计绳重。求：
(1)工人拉绳子的速度。(2)滑轮组的机械效率。(3)动滑轮的重力。
20、如图甲所示的滑轮组，每个滑轮等重。不计绳重和摩擦，物体重G1从200
N开始逐渐增加，直到绳子被拉断。每次匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。(1)每个滑轮重多少？
(2)绳子能承受的最大拉力是多少？
(3)当滑轮组的机械效率为80%时，物体重多少？
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"T4-15.EPS"
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21、造福于资阳人民的“毗河引水”工程正在如火如荼的进行建设，如图所示为乐至县境内某引水渡槽建设工地用升降机从地面提升渡槽组件的示意图。若渡槽设计高度为h=10m。每一段组件质量为m=2×103kg，升降机最大功率为P=40kW，每根钢丝绳上能承受的最大拉力是F0=4×104N，不计滑轮和钢丝绳的重力及摩擦力，取g=10N/kg，求：
（1）该升降机一次最多能匀速提升多少段渡槽组件。
（2）某次提升中，升降机最大功率在t=20s内将3段渡槽组件从地面匀速提升值设计高度，求钢丝绳拉力的功率P1和升降机的机械效率η。
22、如图所示，小型牵引机通过滑轮组匀速打捞起井中的物体。已知物体质量为120kg，密度为1.6×103kg/m3．物体在被拉出水面前后，牵引车作用在绳子上的拉力之比为1：2．不计摩擦、绳重及水的阻力。
（1）物体的体积多大？（2）物体出水面前，滑轮组的机械效率是多少？
（3）物体出水面后上升的速度是5.4km/h，牵引车匀速运动时受到的阻力为100N，车的牵引力在5min内做了多少的功？g=10N/kg。
23、如图所示是某一科学小组探究“斜面的机械效率”的实验装置及实验数据记录表。
斜面的倾斜程度
物块重G/N
斜面高h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长s/m
机械效率η
较缓
10
0.1
5.0
1
20%
较陡
10
0.3
6.7
1
45%
最陡
10
0.5
8.0
1
63%
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"T4-6.EPS"
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(1)沿斜面拉动木块时，为使弹簧测力计的示数稳定，应尽量使木块做
运动。
(2)比较表中“物块重”和“
”两栏对应的数据，可知斜面是一种
(填“省力”或“费力”)的简单机械。
(3)本实验研究了
对斜面机械效率的影响，其影响规律是
。
(4)当斜面最陡时，物块受到斜面的摩擦力是
N。
24、如图甲所示，工人沿斜面把一箱货物从底端拉进车厢。货物移动的距离s与时间t的关系，如图乙所示。在此期间，工人拉这箱货物沿斜面匀速运动时的拉力为600N，此斜面的长为5m，高为1m，这箱货物重为1500N。
（1）0～5s内，这箱货物处于
状态，工人所做的功为
J；
（2）5～30s内，这箱货物运动的速度是
m/s，拉力做功的功率是
W；
（3）该斜面的机械效率是
。
25、学校新安装了分类垃圾桶，此类垃圾桶通过安装在桶壁的突轴可以挂在支架的卡孔上，并能自由转动。某次转移垃圾时小华拔掉了锁扣，在垃圾箱上端边缘施加了一个始终垂直于桶壁的力F将垃圾桶由图甲位置压到图乙位置。(g取10
N/kg)
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(1)垃圾被称为放错了位置的资源。小华在转移的垃圾中发现了含矿泉水的瓶子、铝制易拉罐、果皮、废旧草稿纸等。其中不属于可回收物(Recyclable)的是
(填序号)。
①矿泉水瓶 ②铝制易拉罐 ③果皮 ④废旧草稿纸
(2)为了粗略知道图乙中所用的压力的大小，小华画出了图丙模型，并测得一些数据：AB＝54
cm，AD＝36
cm，突轴O到BC的距离为30
cm，如果桶和垃圾的总质量为18
kg，重力作用点X到BC的距离为18
cm且位置不变。那么，图乙中所用的压力F为多少？
(3)在将垃圾桶由图甲位置压到图乙位置的过程中，小华所用压力的大小将
(填“变小”“变大”“不变”或“无法确定”)。
(4)由图甲位置压到图乙位置的过程中，小华至少需要对垃圾桶做多少功？
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精品试卷·第
2
页
（共
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专题练习
1、如图甲所示，小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。
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(1)实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉。此时，应把杠杆两端的平衡螺母向左(填“左”或“右”)调节，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态。这样做的好处是：__消除重力对杠杆平衡的影响，便于直接读出力臂。
(2)杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码，杠杆恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为F1l1＝F2l2。他得出这样的结论是否合理？为什么？不合理。实验次数太少，结论存在偶然性，不具普遍性_。
(3)实验结束后，小明提出了新的探究问题：若支点不在杠杆的中点，杠杆的平衡条件是否仍然成立？于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符，其原因是杠杆自重影响实验结果。
2、如图所示，一根质量分布均匀的木棒，质量为m，长度为L，竖直悬挂在转轴O处。在木棒最下端用一方向始终水平向右的拉力F缓慢将木棒拉动到与竖直方向夹角为θ的位置。(转轴处摩擦不计)
(1)请画出θ＝60°时拉力F的力臂l，并计算力臂的大小。
(2)随拉开角度θ的增加，拉力F将如何变化？并说明原因。
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解：(1)由题知O为支点，沿力F的方向作出力的作用线，从O点作其垂线，垂线段长即F的力臂，如图所示：
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已知θ＝60°，所以l＝L。
(2)由题意作出木棒这一杠杆的示意图如图所示：
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由图可知随拉开角度θ的增加，l变小，LG变大，根据杠杆的平衡条件：FLG＝Gl，阻力不变，所以动力F变大。
3、如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦)，其中所需动力最小的是( D )
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4、建筑工人用如图的滑轮组，在3s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动1.5m的过程中，所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中下列说法正确的是（D）
A．绳子自由端沿水平方向移动速度是0.5m/s
B．物体受到的拉力为750N
C．滑轮组的机械效率为75%
D．拉力F的功率为375W
5、某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率。保持O点位置不变，竖直向上拉动弹簧测力计使重为G的钩码缓慢匀速上升，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出C、B两点上升的高度为h1、h2．则下列说法错误的是（D
）
A．杠杆机械效率的表达式为
B．若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆的自重
C．若只将钩码的悬挂点由
A
移至
C，O、B
位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将变大
D．若弹簧测力计始终竖直向上拉，则测力计示数不断变化
6、小华分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别在相同时间内将同一重物匀速提升了不同的高度h1和h2（h1＜h2），每个滑轮的重均相等，不计绳重及摩擦。针对这一现象，小明得出了以下4个结论：①F1做的功等于F2做的功；
②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率；③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力；④F1做功的功率大于F2做功的功率，其中正确的结论有（ B ）
A．1个
B．2个
C．3个
D．4个
7、如图，利用滑轮组匀速提升水中物体A的示意图，滑轮组固定在钢架上，滑轮组中的两个滑轮质量相等。物体A底面积为20cm2，密度为6×103kg/m3．底面积为40cm2的圆柱形玻璃筒中装有一定量的水，当物体A完全浸没在水中时液面上升了15cm；在绳端拉力F为20N的作用下，物体A从水中匀速上升，物体A有的体积露出水面，筒中水的深度变化了5cm；此时，物体A所受的浮力为F浮，水在物体A底面处产生的压强为p，滑轮组的机械效率为η．g取10N/kg，则下列选项正确的是（ C ）
A．p的大小为200Pa
B．F浮的大小为2N
C．滑轮组的机械效率η为80%
D．物体A的重力为40N
8、如图所示，粗细及材质均匀的木棒AB长为1
m，水平放置在O、O′两个支点上。已知AO、O′B长度均为0.25
m。若把B端竖直向上稍微抬起一点距离，至少需要用力40
N，则木棒的重力为( B )
A．160
N
B．120
N
C．80
N
D．40
N
9、如图所示，用完全相同的四个滑轮和两根细绳组成甲、乙两个滑轮组，在各自的自由端分别施加F1和F2的拉力，在相同时间内将相同的重物竖直匀速提升相同的高度(不计绳重、轮重和一切摩擦)。下列说法正确的是( B )
A．拉力
F1小于拉力
F2
B．甲绳自由端移动的速度小于乙绳的
C．甲、乙两滑轮组均属于费力的机械
D．甲、乙两滑轮组绳子自由端移动的距离相等
10、如图所示的均匀细杆长为L，可以绕转轴A点在竖直平面内自由转动，在A点正上方距离L处固定一定滑轮，细绳通过定滑轮与细杆的另一端B相连，并将细杆从水平位置缓慢向上拉起，已知细杆水平时，绳上的拉力为T1，当细杆与水平面的夹角为30°时，绳上的拉力为T2，则T1∶T2是( A )
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A．∶1
B．2∶1
C．∶1
D．3∶1
11、如图甲所示，长1
m的粗细均匀的光滑金属杆可绕O点转动，杆上有一光滑滑环，用竖直向上的弹簧测力计拉着滑环缓慢向右移动，使杆保持水平状态，弹簧测力计示数F与滑环离开O点的距离s的关系如图乙所示，则杆重( C )
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"T4-11.EPS"
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"D:\\T4-11.EPS"
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A．500
N
B．50
N
C．100
N
D．10
N
12、如图所示，一块密度均匀的长方形薄木板放在水平地面上，用一竖直向上的力分别作用于木板的长或宽的一侧，欲缓慢使两端抬至离地相同高度。下列对此情景的分析中，正确的是( D )
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"T4-12.EPS"
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F甲＝F乙，因为两次动力臂与阻力臂都相等
B．F甲＞F乙，因为乙方法的动力臂比甲方法的长
C．F甲做的功小于F乙做的功
D．F甲做的功等于F乙做的功
13、如图所示，用刻度均匀的匀质杠杆进行“杠杆平衡条件”的实验(每个钩码重为0.5牛)。下列说法正确的是( C )
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"T4-13.EPS"
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A．实验前出现如图所示情况，应将杠杆的平衡螺母向左调
B．如图，在A、B处各增加一个钩码，杠杆仍然能保持平衡
C．如图，弹簧测力计从a位置转到b，为保持杠杆在水平位置平衡，其示数需变大
D．如图，用弹簧测力计在c点向上拉杠杆，为保持杠杆在水平位置平衡，其示数小于3牛
14、如图所示，整个装置处于静止状态，重力和摩擦不计，弹簧测力计A、B、C的示数分别为FA、FB、FC，则可以判断( B )
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"T4-14.EPS"
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"D:\\T4-14.EPS"
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A．3FA＝2FB＝FC
B．6FA＝3FB＝2FC
C．弹簧测力计A对墙壁的拉力大于FA
D．弹簧测力计B对墙壁的拉力小于FB
15、一均匀木板AB，B端固定在墙壁的转轴上，木板可在竖直面内转动，木板下垫有长方形木块C，恰好使木块水平放置，如图，现有水平力F由A向B缓慢匀速推动木块C，在推动过程中，推力F将( B )
A．大小不变
B．逐渐增大
C．逐渐减小
D．先增大后减小
16、如图所示，有一斜面长为L，高为h，现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为f，则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是（ D ）
A．η=×100%
B．η=×100%C．η=×100%D．η=×100%
17、利用如图所示的动滑轮将重为G的物体匀速地拉上斜面，设斜面长为L，高为h，滑轮的重力及摩擦力均不计，根据功的原理，则拉力为（ ）
A．
B．
C．
D．
18、已知斜面倾角为30°，斜面高为4
m。小兵同学用绳子沿斜面将重为400
N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为350
N，绳重不计。求：
(1)斜面的机械效率。
(2)斜面对物体的摩擦力。
(3)如果设斜面高为h，长为s，物体重为G，拉力为F，斜面上物体匀速运动时受到的摩擦为f。试利用机械能守恒的观点证明f＝F－G。
解：(1)有用功：W有用＝Gh＝400
N×4
m＝1
600
J，斜面倾角为30°，斜面高为4
m，
所以斜面长s＝2h＝2×4
m＝8
m，总功为W总＝Fs＝350
N×8
m＝2
800
J，
则斜面的机械效率η＝×100%＝×100%≈57.14%。
(2)额外功：W额外＝W总－W有用＝2
800
J－1
600
J＝1
200
J，
又由于W额外＝fs，故f＝＝＝150
N。
(3)总功：W总＝Fs，有用功：W有＝Gh，额外功：W额＝fs，
根据W总＝W有＋W额，知Fs＝Gh＋fs，所以fs＝Fs－Gh，f＝＝F－G。
19、如图所示，工人利用滑轮组提升重为720
N的物体，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1
m/s，工人的拉力F为300
N，物体上升10
s拉力F克服滑轮组的摩擦做的功是100
J，不计绳重。求：
(1)工人拉绳子的速度。(2)滑轮组的机械效率。(3)动滑轮的重力。
解：(1)由题图可知，n＝3，则绳端移动的速度：v绳＝nv物＝3×0.1
m/s＝0.3
m/s。
(2)重物上升的高度：h＝vt＝0.1
m/s×10
s＝1
m，
拉力做的有用功：W有用＝Gh＝720
N×1
m＝720
J，
拉力做的总功：W总＝Fs＝Fnh＝300
N×3×1
m＝900
J，
滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%。
(3)由题知，克服滑轮组的摩擦做的功是100
J，
则提升动滑轮做的额外功：W轮＝W总－W有用－Wf＝900
J－720
J－100
J＝80
J，
由W轮＝G轮h可得，动滑轮的重力：G轮＝＝＝80
N。
20、如图甲所示的滑轮组，每个滑轮等重。不计绳重和摩擦，物体重G1从200
N开始逐渐增加，直到绳子被拉断。每次匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。(1)每个滑轮重多少？
(2)绳子能承受的最大拉力是多少？
(3)当滑轮组的机械效率为80%时，物体重多少？
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"T4-15.EPS"
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解：(1)由题图可知：当物体重200
N时，机械效率为50%。
由公式η＝变形得G动＝－G物＝－200
N＝200
N，由题图可知动滑轮为两个，所以每个滑轮重100
N。
(2)当绳子要被拉断时拉力最大，由题图可知物体在1
800
N时绳子断了，
则F＝＝＝500
N。
(3)把
η＝80%、G动＝200
N代入公式η＝得G物＝800
N。
21、造福于资阳人民的“毗河引水”工程正在如火如荼的进行建设，如图所示为乐至县境内某引水渡槽建设工地用升降机从地面提升渡槽组件的示意图。若渡槽设计高度为h=10m。每一段组件质量为m=2×103kg，升降机最大功率为P=40kW，每根钢丝绳上能承受的最大拉力是F0=4×104N，不计滑轮和钢丝绳的重力及摩擦力，取g=10N/kg，求：
（1）该升降机一次最多能匀速提升多少段渡槽组件。
（2）某次提升中，升降机最大功率在t=20s内将3段渡槽组件从地面匀速提升值设计高度，求钢丝绳拉力的功率P1和升降机的机械效率η。
【解答】解：（1）每一段组件的重力G=mg=2×103kg×10N/kg=2×104N，
滑轮组的最大拉力F=3×4×104N=1.2×105N，渡槽组件的段数：=6段；
（2）钢丝绳拉力做的有用功：W有用=Gh=3×2×104N×10m=6×105J，
钢丝绳拉力的功率P1===3×104W；总功W总=P总t=40×103W×20s=8×105J，
升降机的机械效率η=×100%=×100%=75%。
答：（1）升降机一次最多能匀速提升6段渡槽组件；
（2）钢丝绳拉力的功率3×104W；升降机的机械效率75%。
22、如图所示，小型牵引机通过滑轮组匀速打捞起井中的物体。已知物体质量为120kg，密度为1.6×103kg/m3．物体在被拉出水面前后，牵引车作用在绳子上的拉力之比为1：2．不计摩擦、绳重及水的阻力。
（1）物体的体积多大？（2）物体出水面前，滑轮组的机械效率是多少？
（3）物体出水面后上升的速度是5.4km/h，牵引车匀速运动时受到的阻力为100N，车的牵引力在5min内做了多少的功？g=10N/kg。
【解答】解：（1）由ρ=可得，物体的体积：V===0.075m3；
（2）物体的重力：G=mg=120kg×10N/kg=1200N，
物体在水中受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.075m3=750N，
设物体在水中受到的拉力为F1，因F1+F浮=G，所以，F1=G﹣F浮=1200N﹣750N=450N，
设出水面前、后牵引力作用在绳端的拉力为F、F′，动滑轮的重力为G1，
因不计摩擦、绳重及水的阻力
所以，物体出水面前：F==﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
物体出水面后：F′==﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②两式相比可得：=，解得：G1=300N
根据①式得：F===250N，
物体出水面前的机械效率：η====60%；
（3）由v=可得，物体出水面后上升的高度：h′=vt=5.4km/h×h=0.45km=450m，
汽车行驶的距离：s′=nh′=3×450m=1350m，
绳端的拉力：F′===500N，
由力的平衡条件可得，汽车受到的牵引力：F牵=F′+f=500N+100N=600N，
牵引力做的功：W=F牵s′=600N×1350m=8.1×105J。
答：（1）物体的体积为0.075m3；（2）物体出水面前，滑轮组的机械效率是60%；
（3）物体出水面后，车的牵引力在5min内做的功为8.1×105J。
23、如图所示是某一科学小组探究“斜面的机械效率”的实验装置及实验数据记录表。
斜面的倾斜程度
物块重G/N
斜面高h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长s/m
机械效率η
较缓
10
0.1
5.0
1
20%
较陡
10
0.3
6.7
1
45%
最陡
10
0.5
8.0
1
63%
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"T4-6.EPS"
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"D:\\T4-6.EPS"
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(1)沿斜面拉动木块时，为使弹簧测力计的示数稳定，应尽量使木块做匀速直线运动。
(2)比较表中“物块重”和“__沿斜面拉力__”两栏对应的数据，可知斜面是一种__省力__(填“省力”或“费力”)的简单机械。
(3)本实验研究了__斜面的倾斜程度__对斜面机械效率的影响，其影响规律是__在物体重力与斜面长度不变时，斜面倾斜程度越大，斜面机械效率越高__。
(4)当斜面最陡时，物块受到斜面的摩擦力是__3__N。
24、如图甲所示，工人沿斜面把一箱货物从底端拉进车厢。货物移动的距离s与时间t的关系，如图乙所示。在此期间，工人拉这箱货物沿斜面匀速运动时的拉力为600N，此斜面的长为5m，高为1m，这箱货物重为1500N。
（1）0～5s内，这箱货物处于 静止 状态，工人所做的功为 0 J；
（2）5～30s内，这箱货物运动的速度是 0.2 m/s，拉力做功的功率是 120 W；
（3）该斜面的机械效率是 50% 。
25、学校新安装了分类垃圾桶，此类垃圾桶通过安装在桶壁的突轴可以挂在支架的卡孔上，并能自由转动。某次转移垃圾时小华拔掉了锁扣，在垃圾箱上端边缘施加了一个始终垂直于桶壁的力F将垃圾桶由图甲位置压到图乙位置。(g取10
N/kg)
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"T4-16.EPS"
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"D:\\T4-16.EPS"
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(1)垃圾被称为放错了位置的资源。小华在转移的垃圾中发现了含矿泉水的瓶子、铝制易拉罐、果皮、废旧草稿纸等。其中不属于可回收物(Recyclable)的是__③__(填序号)。
①矿泉水瓶 ②铝制易拉罐 ③果皮 ④废旧草稿纸
(2)为了粗略知道图乙中所用的压力的大小，小华画出了图丙模型，并测得一些数据：AB＝54
cm，AD＝36
cm，突轴O到BC的距离为30
cm，如果桶和垃圾的总质量为18
kg，重力作用点X到BC的距离为18
cm且位置不变。那么，图乙中所用的压力F为多少？
(3)在将垃圾桶由图甲位置压到图乙位置的过程中，小华所用压力的大小将变大(填“变小”“变大”“不变”或“无法确定”)。
(4)由图甲位置压到图乙位置的过程中，小华至少需要对垃圾桶做多少功？
解：(2)由题图可知：突轴O为支点，压力F的力臂L1＝54
cm－30
cm＝24
cm，重力的力臂L2＝OX＝30
cm－18
cm＝12
cm，桶和垃圾的重力G＝mg＝18
kg×10
N/kg＝180
N；
根据杠杆的平衡条件，FL1＝GL2，所以，F＝＝＝90
N。
(4)桶由甲位置压到乙位置，桶和垃圾的重心X的位置升高的高度为h＝OX＝12
cm＝0.12
m，
则至少需要对垃圾桶做的功W＝Gh＝180
N×0.12
m＝21.6
J。
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精品试卷·第
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