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简单机械简单机械-计算计算-分流分流一解答题（共一解答题（共 3030 小题）小题）21如图所示是某建筑工地上使用的一种提升重物的装置物体A 的质量为 60kg，与水平地面的接触面积为0.2m，物体 A 在拉力 F 的作用下，10s 内匀速上升 10m（滑轮重、绳重及摩擦均不计，g 取 10N/kg）求：（1）当物体 A 不受拉力静止在水平地面时，对地面的压强多大？（2）物体 A 匀速上升时的速度是多大？（3）拉力 F 做功的功率是多少？2小刚同学的体重为600N，当他使用如图所示的滑轮组匀速提升水中的体积为0.01m 的重物 A 时（重物始终未出水32面），他对地面的压强为 8.75610 Pa已知每只鞋底与地面的接触面积为200cm 当他用此滑轮组匀速提升空气中另一个重物 B 时，滑轮组的机械效率是90%已知重物A 重物 B 所受重力之比GA：GB=5：9，若不计绳重和摩擦，g=10N/kg求：（1）物体 A 的密度？（2）提升重物 A 时滑轮组的机械效率？33“塔吊”是建筑工地上常见的起重设备，在汶川地震灾区救援现场，用“塔吊”可将很重的水泥板方便地吊起并安放到工作区域内（g 取 10N/Kg）（1）现有一“塔吊”如图所示，它有一水平臂AB，AO 叫平衡臂，OB 叫吊臂C 为可移动的滑轮组，C 移动的范围是从 O 点到 B 点已知：AO=10m，OB=50m若“塔身”的宽度和铁架、滑轮组所受重力及摩擦均不计，在A 端所装配重的质量为 5t，要想起吊质量为 1.25t 的水泥板，为安全起吊，C 应移动到离 O 点多远的地方？（2）若“塔吊”20s 内将质量为 1.25t 的水泥板匀速提高了 4m，那么，“塔吊”提升水泥板的功率是多少？如果机械做的额外功是 310 J，“塔吊”的机械效率是多少？4第 1 1 页（共 5858 页）4如图是一个上肢力量健身器示意图配重A 受到的重力为 1200N，其底面积为 510m D 是动滑轮；杠杆 EH可绕 O 点在竖直平面内转动，OE：0H=2：5小成受到的重力为 600N，他通过细绳在 H 点施加竖直向下的拉力为T13时，杠杆在水平位置平衡，小成对地面的压力为F1，配重 A 受到的拉力为 FA1，配重 A 对地面的 P1为 610 pa小成在 H 点施加竖直向下的拉力为T2时，杠杆仍在水平位置平衡，小成对地面的压力为F2，配重 A 受到的拉力为 FA2，3配重 A 对地面的压强 P2为 410 pa已知 F1：F2=20：19，杠杆 EH 和细绳的质量均忽略不计求：（1）拉力 FA2；（2）拉力 T2；（3）动滑轮 D 受到的重力 G225火车道口处设置人工控制的栏杆，图是栏杆的示意图密度和粗细均匀的栏杆全长6m，质量为 40kg栏杆的重心位于 P 点，栏杆可绕O 点在竖直平面内无摩擦转动栏杆的H 端通过滑轮组来提升栏杆，其中A、B、D、E、都是定滑轮，C 是动滑轮，T 为固定在水平地面上的挂钩当火车通过岔道口后，管理人员用力F1竖直向下拉绳子，栏杆恰好在水平位置平衡管理人员为了减轻自己的工作强度，他在 H 端下方的绳子上加挂了一个质量为10kg 的重物，用力F2以 0.2m/s 的速度匀速拉动绳子使栏杆逆时针转动45角时车辆放行此时管理人员将绳端固定在挂钩T 上已知：F1：F2=17：15；OH=1m，忽略细绳与滑轮的摩擦g 取 10N/kg求：（1）动滑轮 C 的重力；（2）F1的大小；（3）F2的功率；（4）管理人员用力 F2工作时滑轮组的效率（结果保留一位小数）6如图所示，质量为 60kg 的工人在水平地面上，用滑轮组把货物运到高处第一次运送货物时，货物质量为130kg，工人用力 F1匀速拉绳，地面对工人的支持力为N1，滑轮组的机械效率为1；第二次运送货物时，货物质量为90kg，工人用力 F2匀速拉绳的功率为 P2，货箱以 0.1m/s 的速度匀速上升，地面对人的支持力为N2，N1与 N2之比为 2：3（不计绳重及滑轮摩擦，g 取 10N/kg）求：（1）动滑轮重和力 F1的大小；（2）机械效率 1；（3）功率 P2第 2 2 页（共 5858 页）7如图是液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图 起重机总重 G=810 N，A 是动滑轮，B 是定滑轮，C 是卷扬机，3D 是油缸，E 是柱塞通过卷扬机转动使钢丝绳带动A 上升，打捞体积V=0.5m、重为G物的重物若在打捞前起重机7对地面的压强 p1=210 Pa，当物体在水中匀速上升时起重机对地面的压强为p2，重物完全出水后匀速上升时起重机对7地面的压强 p3=2.510 Pa假设起重时E 沿竖直方向，重物出水前、后E 对吊臂的支撑力分别为N1和 N2，重物出水前滑轮组的机械效率为 80%，重物出水后卷扬机牵引力的功率为11875W，吊臂、定滑轮、钢丝绳的重以及轮与绳的摩擦不计（g 取 10N/kg）求：（1）重物在水中匀速上升时起重机对地面的压强p2；（2）支撑力 N1和 N2之比；（3）重物出水后匀速上升的速度48为了打捞沉在江中的物体，采用浮筒与起重工程船相结合的办法沉在江中物体的体积为0.2m，物质的密度为 83310 kg/m，把 4 个浮筒固定在物体四周，并用绳捆住物体，绳的上端固定在起重船滑轮组的动滑轮下端的吊钩上，33动滑轮重为 210 N当用压缩气体把浮筒充气后，每个浮筒可以产生110 N 的浮力，如图20 所示（图中只能显示3 个浮筒）起重工程船上的电动机带动钢丝绳，通过图示的滑轮组使物体以速度v1=1cm/s 竖直上升，在物体未出水面前，电动机拉钢丝绳的拉力为F1，滑轮组的机械效率为1；当物体完全离开水面后，电动机拉钢丝绳的拉力为F2，滑轮组的机械效率为 2，物体在空中竖直匀速上升的速度为v2设电动机的功率保持不变，绳子、钢丝绳和浮筒重均忽33略不计，滑轮组的轮与轴的摩擦及物体在水中的阻力不计，江水的密度为10 kg/m，g 取 10N/kg求：（1）F1和 F2；第 3 3 页（共 5858 页）3（2）1：2；（3）v2（结果保留 2 位有效数字）9图是某科研小组设计的高空作业装置示意图，该装置固定于六层楼的顶部，从地面到楼顶高为18m，该装置由悬挂机构和提升装置两部分组成悬挂机构由支架AD 和杠杆 BC 构成，CO：OB=2：3配重 E 通过绳子竖直拉着杠杆B2端，其质量 mE=100kg，底面积 S=200cm 安装在杠杆 C 端的提升装置由定滑轮M、动滑轮 K、吊篮及与之固定在一起的电动机 Q 构成电动机Q 和吊篮的总质量 m0=10kg，定滑轮M 和动滑轮 K 的质量均为 mK可利用遥控电动机拉动绳子 H 端，通过滑轮组使吊篮升降，电动机Q 提供的功率恒为 P当提升装置空载悬空静止时，配重E 对楼顶的压4强 p0=410 Pa，此时杠杆C 端受到向下的拉力为FC科研人员将质量为m1的物体装入吊篮，启动电动机，当吊篮平台匀速上升时，绳子 H 端的拉力为 F1，配重 E 对楼顶的压强为 p1，滑轮组提升物体 m1的机械效率为 物体被运送到楼顶卸下后，科研人员又将质量为 m2的物体装到吊篮里运回地面 吊篮匀速下降时，绳子 H 端的拉力为 F2，配重 E对楼顶的压强为 p2，吊篮经过 30s 从楼顶到达地面已知p1：p2=1：2，F1：F2=11：8，不计杠杆重、绳重及摩擦，g取 10N/kg求：（1）拉力 FC；（2）机械效率；（3）功率 P10建筑工人使用如图所示装置，将质量分布均匀的长方体水泥板M 吊起后放入水中工人通过控制电动机A、电动机 B，始终保持水泥板 M 所受拉力竖直向上当电动机A 对绳的拉力为零时，电动机A 对地面的压强为 p0；当水泥板 M 一端被竖直滑轮组拉起，另一端仍停在地面上，且水泥板M 与水平地面成某角度时，电动机A 对地面的压强为p1；当水泥板 M 被竖直滑轮组拉离地面时，电动机A 对地面的压强为 p2；当将水泥板 M 被悬挂着浸没在水中时，电第 4 4 页（共 5858 页）动机 A 对地面的压强为 p3已知：水泥板 M 的体积 VM为 0.1m，p1=|p1p0|=5250Pa，p2=|p2p0|=10250Pa，p3=|p3p0|=5250Pa，不计绳重和轴摩擦（g 取 10N/kg）求：（1）竖直滑轮组中动滑轮的总重力G动；（2）水泥板 M 所受重力 GM；（3）竖直滑轮组提拉水泥板M 将其立起的过程中机械效率 （结果保留两位有效数字）311如图甲所示，正方体A 边长 0.2m，作为配重使用，杠杆OE：OF=2：3，某同学用这个装置和一个密闭容器D 提取水中的圆柱体 B，圆柱体 B 的体积是密闭容器 D 的；旁边浮体 C 的体积是 0.1m，该同学站在浮体 C 上，总体积的浸入水中；该同学用力拉动滑轮组绕绳自由端，手拉绳的功率 P 和密闭容器 D 匀速被提升的距离关系如图乙所示；密闭容器 D 上升速度 0.05m/s 保持不变，密闭容器 D 被提出水后，圆柱体B 从密闭容器 D 中取出放在浮体 C 的上面，同时手松开绳子时，浮体C 露出水面的体积减少总体积的；在提升全过程中，配重A 始终没有离开地面两个定3滑轮总重 10N（绳的重力，滑轮与轴的摩擦及水的阻力不计g=10N/kg），求：（1）圆柱体 B 的重力；（2）密闭容器 D 离开水面时，滑轮组提升重物B 的机械效率；（百分号前面保留整数）；（3）圆柱体 B 的密度；（4）在提升全过程中配重A 对地面的压强的最大变化量第 5 5 页（共 5858 页）12如图是一个上肢力量健身器示意图配重A 受到的重力为 1200N，其底面积为 510m，B、C 都是定滑轮，D是动滑轮；杠杆 EH 可绕 O 点在竖直平面内转动，OE：OH=2：5此人受到的重力为 600N，他通过细绳在 H 点施加竖直向下的拉力 T1时，杠杆在水平位置平衡，他对地面的压力为F1，配重 A 受到的拉力为 FA1，配重 A 对地面的压3强 p1为 610 Pa；他在H 点施加竖直向下的拉力T2时，杠杆仍在水平位置平衡，他对地面的压力为F2，配重A 受到3的拉力为 FA2，配重 A 对地面的压强 p2为 410 Pa已知 F1：F2=20：19，杠杆 EH 和细绳的质量均忽略不计求：（1）画出此人两次在杠杆H 点施力时，配重 A 受力的示意图；（2）地面对配重 A 的支持力 N1；（3）拉力 FA1；（4）画出此人两次在杠杆H 点施力时，动滑轮D 受力的示意图；（5）画出此人两次在杠杆H 点施力时，人受力的示意图；（6）拉力 T2；（7）动滑轮 D 受到的重力 G2213如图甲所示是液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图 A 是动滑轮，B 是定滑轮，C 是卷扬机，D 是油缸，E 是柱塞通过卷扬机转动使钢丝绳带动A 上升，被打捞重物的体积是V=0.6m 若在打捞前起重机对地面的压强p1=1.87710 Pa，当物体在水中匀速上升时起重机对地面的压强为p2=2.410 Pa，重物完全出水后匀速上升时起重机对地面的7压强 p3=2.610 Pa假设起重时E 沿竖直方向，重物出水前、后E 对吊臂的支撑力分别为N1和 N2，重物出水前滑轮组的机械效率为 90%，重物出水前卷扬机牵引力做的功随时间变化的图象如图21 乙所示吊臂、定滑轮、钢丝绳的重以及轮与绳的摩擦不计（g 取 10N/kg）求：（1）动滑轮的重力；（2）支撑力 N1和 N2之比；（3）重物出水前匀速上升的速度第 6 6 页（共 5858 页）314如图所示，是一个上肢力量健身器示意图配重A 受到的重力为 1200N，配重 A 的上方连有一根弹簧测力计D，可以显示所受的拉力大小，但当它所受拉力在02500N 范围内时，其形变可以忽略不计B 是动滑轮，C 是定滑轮；杠杆 EH 可绕 O 点在竖直平面内转动，OE：OH=1：6小阳受到的重力为600N，他通过细绳在 H 点施加竖直向下的拉力为 T1时，杠杆在水平位置平衡，小阳对地面的压力为F1，配重 A 受到绳子的拉力为 FA1，配重 A 上方的弹簧测3力计 D 显示受到的拉力 FD1为 210 N；小阳通过细绳在 H 点施加竖直向下的拉力为T2时，杠杆仍在水平位置平衡，3小阳对地面的压力为F2，配重A受到绳子的拉力为FA2，配重A上方的弹簧测力计D显示受到的拉力FD2为2.310 N 已知 F1：F2=7：5（杠杆 EH、弹簧 D 和绳的质量以及滑轮与轴的摩擦均忽略不计）求：（1）拉力 FA1；（2）拉力 T2（3）压力 F215某科技小组设计的提升重物的装置如图甲所示第 7 7 页（共 5858 页）图中水平杆 CD 与竖直杆 EH、DI 组合成支架固定在水平地面上 小亮站在地面上通过滑轮组提升重物，滑轮组由动滑轮 Q 和安装在水平杆 CD 上的两个定滑轮组成小亮以拉力F1匀速竖直提升物体 A 的过程中，物体 A 的速度为 1，滑轮组的机械效率为A 小亮以拉力 F2匀速竖直提升物体B 的过程中，物体 B 的速度为 2，滑轮组的机械效率为B 拉力 F1、F2做的功随时间变化的图象分别如图乙中、所示已知：1=32，物体A 的体积为 VA，物体B 的体积为VB，且 3VA=2VB，物体 A 的密度为 A，物体 B 的密度为 B，且 8A=7B（不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦）求：机械效率 B与 A之差16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 200N 开始逐渐增加，直到绳子被拉断每次均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象（1）每个滑轮重多少N？（2）绳子能承受的最大拉力是多少N？（3）当滑轮组的机械效率为80%时，物体重多少 N？17工人用如图所示的机械提升水中实心物体A 和 B，物体 A、B 密度均为 710 kg/m，物体 A 的质量是 70kg，物体 B 的体积为物体 A 的 2 倍杠杆COD 可以在竖直平面内自由转动，OC：OD=3：2工人的质量是70kg，当物体A在水中被匀速提升时，天花板受到向下的拉力为F1，地面对工人的支持力为N1；当物体B 在水中被匀速提升时，天花板受到向下的拉力为 F2；F1：F2=3：5不计绳重、滑轮与轴的摩擦、杠杆的重力以及水的阻力，每个滑轮的质量均相等（g 取 10N/kg）求：（1）当物体 B 在水中被匀速提升时，物体B 受到的浮力；（2）当物体 A 在水中被匀速提升时，地面对工人的支持力N1；（3）当物体 B 在水中被匀速提升时，滑轮组的机械效率33第 8 8 页（共 5858 页）18如图是利用电子秤显示水库水位装置的示意图该装置主要由不计重力的滑轮C、D，长方体物块A、B 以及轻质杠杆 MN 组成物块 A 通过细绳与滑轮 C 相连，物块 B 通过细绳与滑轮杠杆相连杠杆可以绕支点O 在竖直平面内转动，杠杆始终在水平位置平衡，且MO：ON=1：2已知物块A 的密度为 1.510 kg/m，底面积为0.04m，高 1m，物块 B 的重力为 100N滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计，g 取 10N/kg求：（1）当物块 A 的顶部刚没入水面时，底部受到水的压强大小；（2）当物块 A 的顶部刚没入水面时，物块A 所受的拉力大小；（3）若水位发生变化，当电子秤的示数为55N 时，求物块 A 浸入水中的深度33219利用图中的滑轮组，用200N 向下的拉力将重为 800N 的物体匀速提升到高处，请画出滑轮组中绳的绕法20如图所示装置，物体B 重为 50N，体积VB=1.010m，B 在水中匀速下沉时，通过滑轮组拉着物体A 在水平面上向左匀速运动，此时滑轮组的机械效率1为 80%若将物体 B 换成与物体 B 体积相同的物体 C 后，用水平向右的力 F 拉物体 A，使物体 C 在水中 4s 内匀速上升 0.4m（物体 C 未露出水面），此时滑轮组的机械效率2为 60%若不计绳重、滑轮轴处摩擦及水的阻力，g 取 10N/kg，计算结果保留 1 位小数求：（1）水平面对物体 A 的摩擦力 FA；（2）物体 C 所受重力 GC与拉力 F 的比值33第 9 9 页（共 5858 页）21两个实心正方体A、B 由密度均为 的同种材料制成，它们的重力分别是GA、GB，将A、B 均放置在水平桌面上时，如图甲所示，两物体对桌面的压强分别是PA、PB，且 PA：PB=1：2；当用甲、乙两组滑轮组分别匀速提升A、B两物体，如图乙所示，两动滑轮重均为G动，此时两滑轮组的机械效率之比为33：40；若将 A 物体浸没在水中，用甲滑轮组匀速提升，如图丙所示，匀速提升过程A 物体一直没露出水面，此时甲滑轮组的机械效率为75%不计绳重和摩擦，水=1.010 kg/m，求：（1）A、B 两物体的重力之比 GA：GB是多少？（2）滑轮组的动滑轮重力G动是 A 物体重力 GA的多少倍？3（3）A、B 两个实心正方体的材料密度 是多少 kg/m？3322如图所示，杠杆 AD 放在钢制水平凹槽 BC 中，杠杆 AD 能以 B 点或 C 点为支点在竖直平面内转动，BC=0.2m细绳的一端系在杠杆的 A 端，另一端绕过动滑轮固定在天花板上，物体E 挂在动滑轮的挂钩上浸没在水中的物体H 通过细绳挂在杠杆的 D 端，与杠杆 D 端固定连接的水平圆盘的上表面受到的压力为F已知 60NF200N，动滑轮的33质量 m0=1kg，物体 H 的密度=210 kg/m，AD=0.8m，CD=0.2m，杠杆、圆盘、细绳的质量及摩擦均忽略不计，g取 10N/kg为使杠杆 AD 保持水平平衡，求：第 1010 页（共 5858 页）（1）物体 E 的最小质量 m；（2）物体 H 的最小体积 V23如图是一个上肢力量健身器示意图D 是动滑轮；配重 A 的底面积为 510m，放在水平地面上对地面的压强4P0为 2.410 Pa杠杆 EH 可绕 O 点在竖直平面内转动，OE：OH=2：5此人受到的重力为600N，他通过细绳在 H点施加竖直向下的拉力T1时，杠杆在水平位置平衡，他对地面的压力为F1，配重 A 对地面的压力为 FA1，配重 A 受3到的拉力为 TA1配重 A 对地面的压强 P1为 610 Pa；他在 H 点施加竖直向下的拉力T2时，杠杆仍在水平位置平衡，3他对地面的压力为 F2，配重 A 对地面的压力为 FA2，配重 A 受到的拉力为 TA2，配重 A 对地面的压强 P2为 410 Pa 已知 F1：F2=20：19，杠杆 EH 和细绳的质量均忽略不计求：（1）配重 A 受到的重力 GA（2）拉力 TA1和 TA2（3）动滑轮 D 受到的重力 GD223324A、B、C 是由密度为=3.010 kg/m 的某种合金制成的三个实心球A 球的质量 mA=90g；甲和乙是两个完全相同的木块，其质量m甲=m乙=340g；若把B 和 C 挂在轻质杠杆两端，平衡时如图1 所示，其中MO：ON=3：1若用细2线把球和木块系住，放入底面积为400cm 的圆柱形容器中，在水中静止时如图2 所示在图2 中，甲有一半体积露出33水面，乙浸没水中（水的密度为 1.010 kg/m，g 取 10N/kg，杠杆、滑轮与细线的质量以及它们之间的摩擦忽略不计）（1）甲木块的体积是多少？（2）求 B 和 C 的质量各为多少 kg？（3）若将 A 球与甲相连的细线以及C 球与 B 球相连的细线都剪断，甲和乙重新静止后，水对容器底部的压强变化了多少？25某科技小组设计的提升重物的装置如图27 甲所示图中水平杆CD 与竖直杆 EH、DI 组合成支架固定在水平地面上小亮站在地面上通过滑轮组提升重物，滑轮组由动滑轮Q 和安装在水平杆 CD 上的两个定滑轮组成小亮以拉力F1匀速竖直提升物体 A 的过程中，物体A 的速度为 1，滑轮组的机械效率为A小亮以拉力 F2匀速竖直提升物体 B的过程中，物体 B 的速度为 2，滑轮组的机械效率为B拉力 F1、F2做的功随时间变化的图象分别如图20 乙中、所示，物体 A、B 的质量随其体积变化的图象分别如图20 丙中 A、B 所示已知：1=32，物体 A 的体积为 VA，物体 B 的体积为 VB，且 3VA=2VB不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦，求：第 1111 页（共 5858 页）（1）拉力之比 F1：F2（2）机械效率之比 A：B26如图所示为一种蓄水箱的人工放水装置，AOB 是以 O 点为转轴的轻质杠杆，AO 呈水平状态，A、O 两点间的距离为 40cmB、O 两点间的水平距离为 10cm，竖直距离为 7cm，K 是一轻质、横截面积为 100cm 的盖板（恰好堵住出水口），它通过细绳与杠杆的A 端相连，在水箱右侧水平地面上，重为600N 的人通过滑轮组拉动系在B 点呈竖直状态的绳子，可以控制出水口上盖板，若水箱水深为50cm，当盖板恰好要被拉起时，水平地面对人的支持力为490N，人对绳子的拉力为 F1，绳子对 B 点的拉力为 F2，滑轮组的机械效率为，盖板的厚度、绳重与滑轮间的摩擦均可忽略不计，人对绳的拉力与人所受重力在同一直线上（g 取 10N/kg）求：（1）水箱中水深为 50cm 时盖板上表面所受水的压强和压力（2）人对绳子的拉力 F1和绳子对 B 点的拉力 F2（3）整个装置的机械效率（4）若与杠杆 A、B 两端选接的细绳足够结实，当水位至少达到多高时，人将无法拉起盖板227 为了营救落入井中的叶子姐姐，小雨找来一只圆柱形木桶，当空木桶放入水中漂浮时，桶底所受水的压强为500Pa 通过如图滑轮组将空木桶匀速缓慢地放入井中，已知木桶的底面积为0.2m，动滑轮重 30N（不计绳重和摩擦）（1）木桶底部受到的水的压力多大？（2）在桶入水前，滑轮组的机械效率多大？（3）叶子姐姐爬进水桶中，为了安全起见，小雨用75N 的力拉着绳子使木桶保持静止，此时木桶浸入水中的深度为0.25m小雨用力将木桶拉出水面，使木桶在空中匀速上升到达井口，将叶子姐姐救上来已知小雨的体重为500N，2两脚与地的接触面积为 0.04m，求木桶离水后在上升过程中，小雨对地面的压强（画出小雨受力的示意图）2第 1212 页（共 5858 页）28如图所示是一套提升装置的结构示意图，杠杆OC 可绕固定点 O 在竖起平面内转动，OD：DC=1：9，系在杠杆D端的细绳通过定滑轮 E 与物体 B 的一端相连，滑轮组Y 由定滑轮 Z 和动滑轮 H 组成，滑轮组 Y 的自由端细绳通过定滑轮 M 与物体 B 的另一端相连，整个装置在同一竖直平面内 小明通过定滑轮拉动 C 端的细绳提升水中实心均匀物体4A，当物体 A 始终浸没在水中且匀速上升时，小明对地面的压力为N1，对地面的压强为1.610 Pa，滑轮组Y 的自由端细绳对物体 B 向右的拉力为 T1；当小明利用装置把物体A 完全拉出水面，物体A 在空中匀速上升时，小明对地面的压力为 N2，滑轮组 Y 的自由端细绳对物体B 向右的拉力为 T2已知：小明所受重力为660N，在所有拉动过程中，233小明始终双脚着地，每只脚与地面的接触面积为125cm，物体A 的密度为 210 kg/m，N1：N2=8：3，T1：T2=101：201，（不计绳重和细绳与滑轮间的摩擦及水对物体A 的阻力，g 取 10N/kg）求：（1）物体 A 在空中匀速上升时，小明对地面的压力N2为多少；（2）水平地面对物体B 的摩擦力大小和动滑轮组H 所受的重力大小分别是多少292015 年 10 月 5 日考古学家在黄海海域发现甲午海战沉船“致远舰”的消息轰动了整个考古界，随着水下考古工作的进行，一些重要文物近日陆续出水重见天日，关于这艘在海水中沉睡了120 余年的战舰是如何被打捞起的谜题也逐步解开现某课外活动小组，照此设计了如图所示的简单机械，模拟打捞沉船，实验中用实心立方体A 代替沉船，已知A 的体积为 0.1m，质量为280kg（设整个过程 A 均为匀速直线运动状态，忽略钢缆绳重及滑轮摩擦，不考虑风浪，水流等因素的影响）（1）A 完全浸没在水中时受到的浮力是多大？（水=1.010 kg/m）（2）若 A 完全浸没在水中时，滑轮组的机械效率为60%，那么 A 完全打捞出水面后，岸上钢绳的拉力F 为多大？（3）若 A 完全打捞出水面后，以0.1m/s 的速度被匀速提升，求岸上钢绳拉力F 的功率333第 1313 页（共 5858 页）30桥式起重机在工业生产上有广泛应用如图是某桥式起重机的示意图，水平横梁MN 架在轨道 A 和 B 上，电动机D 可沿横梁左右移动横梁、电动机、挂钩、滑轮、钢索、导线的质量以及滑轮上的摩擦均不计（1）电动机通过滑轮组，将质量为600 千克的零件，以0.4 米/秒的速度匀速吊高 4 米求：电动机对零件做的功为多少焦？电动机的功率至少为多少瓦？（g 取 10 牛/千克）（2）已知横梁长度为 L，零件质量为 m，电动机吊着零件从 M 点出发并开始计时，以水平速度v 匀速运动到 N 点，横梁对轨道 A 的压力 F 与时间 t 的关系式为：F=第 1414 页（共 5858 页）简单机械简单机械-计算计算-分流分流参考答案与试题解析参考答案与试题解析一解答题（共一解答题（共 3030 小题）小题）1如图所示是某建筑工地上使用的一种提升重物的装置物体A 的质量为 60kg，与水平地面的接触面积为0.2m，物体 A 在拉力 F 的作用下，10s 内匀速上升 10m（滑轮重、绳重及摩擦均不计，g 取 10N/kg）求：（1）当物体 A 不受拉力静止在水平地面时，对地面的压强多大？（2）物体 A 匀速上升时的速度是多大？（3）拉力 F 做功的功率是多少？2【解答】解：（1）当物体 A 不受拉力静止在水平地面时，物体对地面的压力：F=G=mg=60kg10N/kg=600N，对地面的压强：p=3000Pa；（2）物体 A 匀速上升时的速度：v=1m/s；（3）由图可知，n=2绳端的拉力 F拉=G=600N=300N，绳端移动的距离 s绳=nh=210m=20m，拉力做的功 W拉=F拉s绳=300N20m=6000J，拉力的功率 P拉=600W答：（1）当物体 A 不受拉力静止在水平地面时，对地面的压强为3000Pa；（2）物体 A 匀速上升时的速度是 1m/s；（3）拉力 F 做功的功率是 600W2小刚同学的体重为600N，当他使用如图所示的滑轮组匀速提升水中的体积为0.01m 的重物 A 时（重物始终未出水32面），他对地面的压强为 8.75610 Pa已知每只鞋底与地面的接触面积为200cm 当他用此滑轮组匀速提升空气中另一个重物 B 时，滑轮组的机械效率是90%已知重物A 重物 B 所受重力之比GA：GB=5：9，若不计绳重和摩擦，g=10N/kg求：（1）物体 A 的密度？（2）提升重物 A 时滑轮组的机械效率？3第 1515 页（共 5858 页）【解答】解：（1）小刚对地面的压力 F压=PS=8.75610 Pa20010m 2=350.24N；小刚对绳子的拉力 F拉=G人F压=600N350.24N=249.76N；333物体 A 未露出水面时受到水的浮力F浮=水Vg=1.010 kg/m 0.01m 10N/kg=100N；使用滑轮组提升物体 B 时，滑轮组的机械效率B=又GA：GB=5：9，GA：GB：G动=5：9：1；使用滑轮组提升物体 A 时，绳子末端的拉力 F拉=（GAF浮+G动）=（GA100N+GA）=249.76N，由此得出GA=499.6N；物体 A 的质量 mA=49.96kg；=90%，由此可知，GB：G动=9：1；342物体 A 的密度 A=3510 kg/m；333答：物体 A 的密度是 510 kg/m（2）使用滑轮组提升重物A 时，滑轮组的机械效率A=80%；答：提升重物 A 时滑轮组的机械效率是 80%3“塔吊”是建筑工地上常见的起重设备，在汶川地震灾区救援现场，用“塔吊”可将很重的水泥板方便地吊起并安放到工作区域内（g 取 10N/Kg）（1）现有一“塔吊”如图所示，它有一水平臂AB，AO 叫平衡臂，OB 叫吊臂C 为可移动的滑轮组，C 移动的范围是从 O 点到 B 点已知：AO=10m，OB=50m若“塔身”的宽度和铁架、滑轮组所受重力及摩擦均不计，在A 端所装配重的质量为 5t，要想起吊质量为 1.25t 的水泥板，为安全起吊，C 应移动到离 O 点多远的地方？（2）若“塔吊”20s 内将质量为 1.25t 的水泥板匀速提高了 4m，那么，“塔吊”提升水泥板的功率是多少？如果机械做的4额外功是 310 J，“塔吊”的机械效率是多少？4【解答】已知：m1=5t=5000kg，m2=1.25t=1250kg，L1=AO=10m，g=10N/kg，h=4m，t=20s，W额=310 J求：L2，P有用，第 1616 页（共 5858 页）解：（1）F1=G1=m1g=5000kg10N/kg=510 N，4F2=G2=m2g=1250kg10N/kg=1.2510 N，根据杠杆平衡条件：F1L1=F2L2C 离 O 点的距离44=4=40m；（2）W有用=G2h=1.2510 N4m=510 J，=62.5%答：（1）C 应移动到离 O 点 40m 远的地方；（2）“塔吊”提升水泥板的功率是2.510 W；“塔吊”的机械效率为 62.5%4如图是一个上肢力量健身器示意图配重A 受到的重力为 1200N，其底面积为 510m D 是动滑轮；杠杆 EH可绕 O 点在竖直平面内转动，OE：0H=2：5小成受到的重力为 600N，他通过细绳在 H 点施加竖直向下的拉力为T13时，杠杆在水平位置平衡，小成对地面的压力为F1，配重 A 受到的拉力为 FA1，配重 A 对地面的 P1为 610 pa小成在 H 点施加竖直向下的拉力为T2时，杠杆仍在水平位置平衡，小成对地面的压力为F2，配重 A 受到的拉力为 FA2，3配重 A 对地面的压强 P2为 410 pa已知 F1：F2=20：19，杠杆 EH 和细绳的质量均忽略不计求：（1）拉力 FA2；（2）拉力 T2；（3）动滑轮 D 受到的重力 G232【解答】解：（1）当小成在 H 点施加竖直向下的拉力为T2时，静止的配重 A 的受力情况如图 1：223则：NA2=F=P2S=410 pa510m=200NG=FA2+NA2FA2=GNA2=1200N200N=1000N（2 与 3）当小成在 H 点施加竖直向下的拉力为T1时，静止的配重 A 的受力情况如图 2：223则：NA1=F=P1S=610 pa510m=300NG=FA1+NA1FA1=GNA1=1200N300N=900N又动滑轮 D 的优点是省一半力对杠杆EH 的 E 的拉力为 F拉1=小成本身的受力情况如图3：则：T1=G人F1对杠杆 EH 受力分析如图 4 中甲图：第 1717 页（共 5858 页）在水平位置平衡由杠杆平衡条件得：=即：=，代入数据得：=同理，当小成在 H 点施加竖直向下的拉力为T2时，杠杆 EH 受力分析如图 4 中乙图：可得：=，代入数据得：=根据题意可知：解由组成的方程组得：G动=100N；F1=400N；F2=380NT2=G人F2=600N380N=220N答：（1）拉力 FA2=1000N；（2）拉力 T2=220N；（3）动滑轮 D 受到的重力 G=100N第 1818 页（共 5858 页）5火车道口处设置人工控制的栏杆，图是栏杆的示意图密度和粗细均匀的栏杆全长6m，质量为 40kg栏杆的重心位于 P 点，栏杆可绕O 点在竖直平面内无摩擦转动栏杆的H 端通过滑轮组来提升栏杆，其中A、B、D、E、都是定滑轮，C 是动滑轮，T 为固定在水平地面上的挂钩当火车通过岔道口后，管理人员用力F1竖直向下拉绳子，栏杆恰好在水平位置平衡管理人员为了减轻自己的工作强度，他在 H 端下方的绳子上加挂了一个质量为10kg 的重物，用力F2以 0.2m/s 的速度匀速拉动绳子使栏杆逆时针转动45角时车辆放行此时管理人员将绳端固定在挂钩T 上已知：F1：F2=17：15；OH=1m，忽略细绳与滑轮的摩擦g 取 10N/kg求：（1）动滑轮 C 的重力；（2）F1的大小；（3）F2的功率；（4）管理人员用力 F2工作时滑轮组的效率（结果保留一位小数）【解答】解：（1）对杠杆进行受力分析如图1 甲、乙所示：OH=1m，栏杆全长 6m，OP=2m，G杆=m杆g=40kg10N/kg=400N；G物=m物g=10kg10N/kg=100N当用力 F1竖直向下拉绳子时，第 1919 页（共 5858 页）FH1OH=G杆0P，即：FH11m=400N2m，FH1=800N，当用力 F2匀速拉动绳子，（FH2+G物）OH=G杆0P，即：（FH2+100N）1m=400N2m，FH2=700N；忽略细绳与滑轮的摩擦，F1=（FH1+G动），F2=（FH2+G动），F1：F2=17：15，即：=，解得：G动=50N，（2）将动滑轮重代入得：F1=425N，F2=375N，（3）P2=F2V=375N0.2m/s=75W（4）2=93.3%答：（1）动滑轮 C 的重力为 50N；（2）F1的大小为 425N；（3）F2的功率为 75W；（4）管理人员用力 F2工作时滑轮组的效率为93.3%6如图所示，质量为 60kg 的工人在水平地面上，用滑轮组把货物运到高处第一次运送货物时，货物质量为130kg，工人用力 F1匀速拉绳，地面对工人的支持力为N1，滑轮组的机械效率为1；第二次运送货物时，货物质量为90kg，工人用力 F2匀速拉绳的功率为 P2，货箱以 0.1m/s 的速度匀速上升，地面对人的支持力为N2，N1与 N2之比为 2：3（不计绳重及滑轮摩擦，g 取 10N/kg）求：（1）动滑轮重和力 F1的大小；（2）机械效率 1；（3）功率 P2第 2020 页（共 5858 页）【解答】解：（1）第一次提升货物时，以人为研究对象N1=G人F1，绳对人的拉力与人对绳的拉力相等，F1=F1由图可知，n=4，不计绳重及滑轮摩擦，F1=，由得：N1=G人=60kg10N/kg，N1=600N，第二次提升货物时，以人为研究对象N2=G人F2绳对人的拉力与人对绳的拉力相等，F2=F2，F2=，由得：第 2121 页（共 5858 页）N2=G人=60kg10N/kg，N2=600N由题知，=，即：=，解得：G动=300N，代入式：F1=F1=代入式：F2=F2=400N，=300N，（2）第一次运送货物时滑轮组的机械效率：1=81.25%；（3）第二次货物上升速度为0.1m/s，人匀速拉绳的速度为 v2=40.1m/s=0.4m/s，拉力做功功率：P2=F2v2=300N0.4m/s=120W答：（1）动滑轮重为 300N，力 F1的大小为 400N；（2）第一次运送货物时滑轮组的机械效率为81.25%；（3）第二次拉力做功功率为120W7如图是液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图 起重机总重 G=810 N，A 是动滑轮，B 是定滑轮，C 是卷扬机，3D 是油缸，E 是柱塞通过卷扬机转动使钢丝绳带动A 上升，打捞体积V=0.5m、重为G物的重物若在打捞前起重机7对地面的压强 p1=210 Pa，当物体在水中匀速上升时起重机对地面的压强为p2，重物完全出水后匀速上升时起重机对7地面的压强 p3=2.510 Pa假设起重时E 沿竖直方向，重物出水前、后E 对吊臂的支撑力分别为N1和 N2，重物出水前滑轮组的机械效率为 80%，重物出水后卷扬机牵引力的功率为11875W，吊臂、定滑轮、钢丝绳的重以及轮与绳的摩擦不计（g 取 10N/kg）求：（1）重物在水中匀速上升时起重机对地面的压强p2；（2）支撑力 N1和 N2之比；（3）重物出水后匀速上升的速度4第 2222 页（共 5858 页）【解答】解：（1）此时车与地面的接触面积是：S=73=4=410m，32G物=p3SG=2.510 Pa410m 810 N=210 N，333F浮=水gV排=10 kg/m 10N/kg0.