(完整版)杠杆滑轮练习题

杠杆与滑轮练习题杠杆与滑轮练习题杠杆与滑轮是物理学中常见的两种简单机械。

它们在日常生活中的应用广泛，不仅在工程领域中发挥着重要作用，也在我们的日常活动中起到了便利和辅助的作用。

本文将通过一些练习题来帮助读者更好地理解和应用杠杆与滑轮的原理。

一、杠杆练习题1. 一个杠杆的长度为2米，杠杆的一端放置了一个质量为10千克的物体，另一端放置了一个质量为5千克的物体。

如果杠杆平衡，求两个物体之间的距离。

解析：根据杠杆平衡条件，杠杆两端所受的力矩相等。

设两个物体之间的距离为x，则有10 * (2 - x) = 5 * x。

解得x = 1.33米。

2. 一个杠杆的长度为3米，杠杆的一端放置了一个质量为20千克的物体，另一端放置了一个质量为15千克的物体。

如果杠杆平衡，求两个物体之间的距离。

解析：同样根据杠杆平衡条件，设两个物体之间的距离为x，则有20 * (3 - x) = 15 * x。

解得x = 1.8米。

以上两个练习题展示了杠杆平衡的基本原理，即力矩相等。

通过解方程可以求得两个物体之间的距离，这对于平衡杠杆的设计和应用有着重要意义。

二、滑轮练习题1. 一个滑轮组由两个滑轮组成，滑轮A的半径为10厘米，滑轮B的半径为20厘米。

如果滑轮A的线速度为2米/秒，求滑轮B的线速度。

解析：滑轮的线速度与滑轮半径之间成反比关系。

设滑轮B的线速度为v，则有2 * 10 = v * 20。

解得v = 1米/秒。

2. 一个滑轮组由三个滑轮组成，滑轮A的半径为5厘米，滑轮B的半径为10厘米，滑轮C的半径为15厘米。

如果滑轮A的线速度为3米/秒，求滑轮C的线速度。

解析：同样根据滑轮的线速度与滑轮半径之间的关系，设滑轮C的线速度为v，则有3 * 5 = v * 15。

解得v = 1米/秒。

通过以上滑轮练习题，我们可以看到滑轮的线速度与滑轮半径之间成反比关系。

这个关系在实际应用中非常重要，例如在起重机的设计中，通过合理选择滑轮的半径可以实现不同的力比。

杠杆、其他简单机械一、填空题(每空1分，共35分)1.在力的作用下能够绕固定点转动的________叫杠杆；杠杆处于静止或________的状态叫杠杆平衡，杠杆的平衡条件是________；当杠杆的动力臂比阻力臂________时是费力杠杆，但可省________.2.下面举出的是几种根据杠杆原理制成的工具：A.钳子；B.铡刀；C.镊子；D.理发剪子；E.剪铁皮剪子；F.天平；G.定滑轮；H.起钉锤；I.指甲刀;J.起子；K.缝纫机踏板.其中________是省力杠杆，________是费力杠杆，________等臂杠杆.3.滑轮组是由________和________组成的，使用滑轮组既可________又可以改变用力的________.4.天平实质上是一个________杠杆，它的工作原理是________；定滑轮实质是一个________，它不省力，但可以改变力的________；动滑轮的实质是________，它可以省________力，但不改变力的________.轮轴实质上是一个可以________的杠杆.5.在研究杠杆平衡的条件实验中，所用的器材有带刻度的杠杆、铁架台、钩码、线和________等，在图中每一个钩码质量均相同，杠杆已平衡，如果此时将两边的钩码同时远离支点一格，则杠杆将________平衡(填“能”“不能”).6.一个杠杆的动力臂与阻力臂之比为4∶1，则该杠杆是________杠杆，动力与阻力之比是________.若此杠杆受到的阻力是60 N，则当动力为________ N时，杠杆处于平衡状态.7.用一个滑轮组提升重物，当拉力F将绳子自由端拉下2 m时，物体才上升0.5 m，由此可知该滑轮组是一个)________(填“省力”“费力”)机械.如果物重是400 N，则拉力F=________ N.(不计滑轮和绳重，不考虑摩擦8.简单机械在我国古代就有了很多巧妙的应用.护城河上安装使用的吊桥就是一个应用.图中是现在演电影场景中模仿古时护城河而设计的一个吊桥，在吊桥上安装了一个定滑轮，它的作用是________，吊桥相当于一个________，其中它的支点是________点.9.如图，把重30 N的物体匀速向上拉起，弹簧测力计的示数是16 N，若不计摩擦，拉力F=________ N，动滑轮重________ N.10.有一杆秤，若秤砣末端掉了一小块物体，则测得的物体质量比真实值________；若秤盘端掉了一小块物体，则测得的物体质量比真实值________；若两端末同时掉了同质量的一小块物体，则测得物体的质量比真实值________.二、选择题(每小题3分，共30分)1.关于杠杆，下列说法正确的是A.杠杆是用来省力的B.杠杆是用来省距离的C.杠杆可省力或省距离D.杠杆既省力又省距离2.下列工具正常使用时，是省力杠杆的A.筷子B.瓶起子C.镊子D.天平3.如图所示，用定滑轮提升重物时A.沿1方向拉力最小B.沿2方向拉力最小C.沿3方向拉力最小D.沿三个方向拉力相同4.室内有一种装垃圾的桶，如图所示，使用时用脚踩踏板，桶盖开启，松开脚时，盖由于受到重力作用，而自动盖上，则开启盖子时，根据图中所示结构可知A.桶中只有一个杠杆在起作用，且为省力杠杆B.桶中只有一个杠杆在起作用，且为费力杠杆C.桶中有两个杠杆在起作用，且都是省力杠杆D.桶中有两个杠杆在起作用，且一个是省力杠杆，一个是费力杠杆5.许多学校都装有升旗杆，在旗杆的上端装有一种简单机械，下列哪种机械适合A.杠杆B.定滑轮C.动滑轮D.轮轴6.如图所示，当拉力F=15 N时，重30 N的物体A在水平面匀速直线运动，则此物体受到的摩擦力为A.15 NB.30 NC.45 ND.7.5 N7.关于斜面，下列说法中错误的是A.斜面越长就越省力B.斜面也是一种简单机械C.省力但要多移动距离D.等高的斜面，斜面越长越省力8.下列各种器材中，不是轮轴的有A.收音机上选台用的旋钮B.拧螺丝用的螺丝刀C.自行车前轮的轮和轴D.录音机的功能按键9.某人用如图机械把绳子的自由端往下拉了3 m，则物体向上升高了A.3 mB.6 mC.1 mD.1.5 m10.一个原来处于平衡状态的杠杆，如果再作用一个力后，杠杆仍然平衡，则此力是A.只能作用在动力的作用点上B.只能作用在阻力的作用点上C.只能作用在支点上D.作用在杠杆的任意一点上，而力的作用线通过支点三、想一想(每题5分，共10分)1.有10袋50 kg的水泥想运往3楼使用，请你帮忙想想办法，如果你需要的设备都能提供，请设计三种简单装置(只说名称)：(1)______________________________________________________________________.(2)______________________________________________________________________.(3)______________________________________________________________________.其中你觉得最好的是________种.原因是______________________________________.2.物理学中常把实际研究对象看成物理模型，如可以把盘山公路看成一个斜面模型.我们在研究两根粗细、树枝叶茂程度相近但高度不同的两根树易被风吹倒时，可以把树看成一个什么模型？由此可判断哪种树易被风吹倒？四、做一做(共20分)1.(6分)动滑轮和定滑轮可以看成是变形的杠杆，在下图两个滑轮上画出它所对应的杠杆示意图，并标出支点O，画出动力、阻力及动力臂、阻力臂.2.(4分)下图有两个滑轮，请设计一个最省力的滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来.3.(10分)某人用如图所示的滑轮组，用250 N的拉力在20 s内将重为G=480 N的物体匀速提高h=2 m.如不计摩擦和绳重，求：(1)动滑轮重；(2)若再增加150 N的重物，要使物体匀速上升，作用在绳自由端的拉力为多大？五、小调查(共5分)生活中，除了盘山公路利用了斜面省力的原理，还有哪些方面也利用了斜面省力的原理？试举两例.。

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1．小明用如图所示的滑轮组把重为160N的物体匀速提升1m,他的拉力为100N,所用时间为2s．下面有关物理量计算正确的是(）故选B．A．小明做的有用功为200JB．该滑轮组的机械效率为80%C．小明做功的功率为80WD．小明将该物体的重力增大时,滑轮组的机械效率不变考点：有用功和额外功；功率的计算．专题：功、功率、机械效率．分析：(1）掌握有用功、总功、额外功的计算:克服物体重力做的功为有用功,W有用=Gh；拉力F 做的功为总功W总=Fs，s=nh；总功等于有用功和额外功之和W总=W有用+W额;(2)掌握机械效率的计算:η=×100％；（3)掌握影响机械效率大小的主要因素:被提升的物重和动滑轮重力；（4）掌握功率的计算：P==Fs．解答:解：A、W有用=Gh=160N×1m=160J，所以A错误;B、因为2段绳子承担物重,所以s=2h=2mW总=Fs=100N×2m=200Jη=×100％=×100％=80％，所以B正确;C、小明做功的功率为P总===100W，所以C错误；D、小明将该物体的重力增大时,有用功增大，额外功不变，所以机械效率增大，所以D错误．2．做值日时,小阳将一桶水从一楼提到二楼．此过程中，关于做功的说法正确的是（)故选B．A．对桶做的功是有用功B．对水做的功是有用功C．对水做的功是额外功D．克服自身重力做的功是总功考点：有用功和额外功．分析：小阳将一桶水从一楼提到二楼，目的是提水，对水做的功为有用功；把桶和自身提升做的功为额外功，有用功加上额外功等于总功．解答:解:小阳目的是提水,对水做的功为有用功，故B正确、C错；对桶做的功为额外功，故A错；小阳把水、桶、自身提升做的功为总功，故D错．3．小明将掉在地面上的物理书捡起来放在课桌上，他对课本所做功最接近于（）故选C．A．0。

杠杆滑轮机械效率习题11．用如图所示的滑轮组拉物体A在水平桌面上做匀速直线运动．如果拉力F=3N，物体A的速度v=0.2m/s，忽略滑轮重、绳重和轴摩擦．下列说法中正确的是（）A．物体A受到合力不为零B．物体A受到的摩擦力为9NC．竖直墙受到的拉力为9N D．拉力F的速度为0.4m/s2．如图所示，物体B放在水平桌面上，物体A通过滑轮组拉着物体B，此时物体B保持静止状态．当用竖直向下2N的力F1拉重为1N的物体A时，能使物体B以0.6m/s的速度匀速向右运动，若只用水平向左的力F2拉物体B时，能使物体A以0.3m/s速度匀速上升，不计滑轮重、绳重及滑轮间的摩擦．下列判断正确的是（）A．物体B受到的摩擦力为6N B．拉力F2大小为10NC．拉力F2的功率为1.2W D．拉力F1的功率为0.4W3．图1中力F1水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s．改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了s，拉力为F2（如图2）．此过程滑轮组（）A．总功为F2s B．额外功为F1sC ．机械效率为D．额外功为3F2s﹣F1s4．如图所示，某同学用大小为F的水平推力，推着重力为G的木箱m在水平地板上向右做匀速直线运动，当木箱运动的距离为s时，下列关于做功的判断正确的是（）A．木箱受到重力做功的大小为GsB．木箱受到地板的摩擦力做功大小为FsC．木箱受到合力做功的大小为FsD．木箱受到地板的支持力做功大小为（F+G）s5．如图所示，用F=50N 的水平拉力拉着重为200N 的物体A 沿水平地面匀速运动，且物体A 运动的速度为0.2m/s，地面对物体A 的摩擦力是物体A 重的0.1 倍．不计滑轮重力，则下列说法正确的是（）A．10s 内物体A 克服与地面之间的摩擦力做的功是80JB．10s 内拉力F 做的功是100JC．拉力F 的功率是20WD．该装置的机械效率是80%6．如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为G的物体，若拉力的大小为F，物体和地面之间的摩擦力大小为f，A点的拉力为F A，则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是（）A ．B ．C ．D ．7．如图所示，一滑轮下端悬吊一个重50N的物体，在拉力F的作用下使物体在2s内上升了2m，（不计滑轮、绳的重力和摩擦）则拉力F=N，动滑轮上升的速度是v=m/s，拉力F所做的功W=J．8．如图所示，用F为40N的拉力，通过滑轮组拉着重为300N的物体A在水平面上以0.4m/s的速度向左做匀速直线运动．物体受到的摩擦力是物重的0.3倍，滑轮组的机械效率是，拉力的功率是W．9．如图所示，在20N的水平拉力F作用下，重200N的物体沿水平地面向左做匀速直线运动，物体与地面间的滑动摩擦力为48N，则滑轮组的机械效率为；若物体的速度为0.2m/s，则1min内拉力做的功为J．10．如图所示滑轮组提升正方体物体，动滑轮重2N，不计摩擦和绳重．物体边长为0.1m，密度为2×103 kg/m3，物体的质量是kg；作用在绳端的拉力F为N时，物体对水平地面的压强为600Pa．（g=10N/kg）11．如图是某装置利用浮力进行自动控制的原理图AOB为一杠杆（质量忽略不计），OA：OB=1：2．A端用细线挂一空心铝球，质量为2.7kg．当铝球一半体积浸在水中，在B端施加3.5N的竖直向下的拉力F时，杠杆恰好在水平位置平衡．则铝球实心部分的体积为m3，铝球受到的浮力为N，铝球空心部分体积为m3．（ρ铝=2.7×103kg/m3，g=10N/kg）12．如图，质量为60kg的工人用滑轮组提升重物，每个滑轮的重力均为50N，（1）用滑轮组让重力为250N的物体匀速上升2m的过程中，人做的有用功为多少？（2）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．13．用图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重100N，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象．由图可知该滑轮组动滑轮重为N．当某次运送4件货物时，绳子的拉力F是N，滑轮组的机械效率为（不考虑绳重和摩擦）．14．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为18N的物体缓慢升高0.1m，拉力大小F=8N，拉力移动的距离为0.25m．拉力所做的功为J，有用功为J，杠杆的机械效率为%．15．如图所示，用24N的力F沿水平方向拉滑轮，可使重20N的物体A以0.2m/s 的速度在水平面上匀速运动．物体B重10N，弹簧测力计的示数恒为5N（不计滑轮、测力计、绳子的重量，滑轮的转轴光滑）．下列说法正确的是（）A．物体A受到地面的摩擦力是7N B．滑轮移动的速度是0.4m/sC．水平拉力F的功率是4.8W D．在2s内绳子对物体A做的功为4.8J 16．小坤家新买的房子在12m高的楼上，装修时为了节省人工、加快进度，小坤设计了如图所示的滑轮组来提升装修材料．小坤爸爸站在地面上用1min 时间匀速把100kg的水泥吊到了楼上，所用的拉力是625N．（不计绳重与摩擦）求此过程中：（g取10N/kg）（1）小坤爸爸拉力的功率有多大？（2）动滑轮的重力是多少？滑轮组的机械效率是多少？17．如图所示，某人用滑轮组匀速提升重为720N的物体的过程中，他对水平地面的压强为5×103Pa，已知滑轮组的机械效率是75%，他双脚与水平地面的接触面积是4×10﹣2m2，求：（1）他对绳子的拉力；（2）此人所受的重力．18．如图所示，工人用500N的拉力，将重1200N的木箱匀速提升1.5m，所用的时间为30s．求：（1）工人所做的有用功是多少？（2）拉力的功率是多少？（3）滑轮组的机械效率是多少？19．小明用如图所示的滑轮组将重为180N的物体在4s内匀速吊起8m，小明所用拉力F为100N．若不计绳重和摩擦．求：（1）工人做的有用功．（2）拉力F做功的功率．（3）滑轮组的机械效率．（4）若用上述装置匀速提起240N的重物，需要的拉力为多大？此时该装置的机械效率是多少？20．跳伞是一项极具挑战的运动，现在越来越受到人们的喜爱．在某次跳伞训练过程中，一体重为500N的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图所示，经15s下落210m后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时30s，求在这个过程中：（1）运动员下落的平均速度；（2）重力做的功；（3）匀速下降时重力做功的功率．21．某人用如图所示的滑轮组，在20s内将一个重为600N的物体，沿着水平地面匀速拉动了4m．拉力F做功为1440J，物体与地面的接触面积为0.4m2，物体移动时受地面的摩擦力为350N．不计绳重及机械的摩擦．试求：（1）物体对地面的压强是多少？（2）拉力F做功的功率是多少？（3）拉力F的大小是多少？（4）动滑轮的重力是多少？22．工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重力变化的图象如图乙，滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，g 取10N/kg．（1）若某次运送建材的质量为50kg，则建材的重力是多少？（2）若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升了12m，作用在钢绳上的拉力为200N，求拉力的功率；（3）当滑轮组的机械效率为60%时，运送建材的重力是多大？23．建筑工地用如图所示的简易滑轮组提升砖块，某工人将重500N的砖块一次性匀速提升到离地面4m高的砌墙处，所用拉力为200N，时间为20s，这次提升砖块过程中：（1）工人做的有用功；（2）工人做功的功率；（3）滑轮组的机械效率；（4）不计绳重及摩擦，使用该滑轮组匀速提升重800N 的砖块时所用的拉力．24．在荆州火车站附近的荆州中学新校区的建设工地上，工人把重1200N的物体沿着长L=5m、高h=1m的斜面从底部匀速拉上斜面的顶端，沿斜面所用的拉力为300N（不计空气阻力）．求：（1）将物体从斜面底部匀速拉到斜面顶端的过程中，拉力做了多少功？（2）工人使用斜面做功的机械效率是多少？（3）物体和斜面之间的摩擦力是多大？25．小坤家新买的房子在12m高的楼上，装修时为了节省人工、加快进度，小坤设计了如图所示的滑轮组来提升装修材料．小坤爸爸站在地面上用1min 时间匀速把100kg的水泥吊到了楼上，所用的拉力是625N．求此过程中：（g 取10N/kg）（1）小坤爸爸的功率有多大？（2）滑轮组的机械效率是多少？26．用如图所示的滑轮组提升物体A，在匀速竖直提升物体A的过程中，卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力F为400N，物体A上升的速度v A为0.1m/s，滑轮的机械效率η为90%，不计绳重和滑轮与轴的摩擦．求：（1）拉力F做功的功率P；（2）物体A所受的重力G A；（3）动滑轮所受的重力G动．27．中华神州打捞公司用如图所示的滑轮组，打捞沉在长江三峡江底一个方形物体．物体上表面距离水面50米，重力为2400N，体积为0.2m3．打捞时匀速提升该物体．（g=10N/kg ρ水=1.0×103kg/m3）求：①物体沉在江底时，上表面受到的水的压强；②物体在露出水面之前受到水的浮力；③物体在露出水面之前，人的水平拉力F【设物体在露出水面之前此装置的机械效率为80%】28．如图，甲物体静止置于水平地面时，对地面的压强为P1；轻质杠杆AB的支点为O，OB=3AO，现在杠杆的A端用细绳将甲物体吊起，在杠杆的B端悬挂质量为4kg的乙物体，杠杆在水平位置平衡，此时甲物体对地面的压强为P2，且P1=3P2（g取10N/kg）求：（1）杠杆A端受到的拉力是多少N？（2）甲物体的重力是多少N？29．建筑工人要向楼上运送货物，为了省力，他在一个斜面上安装了一个滑轮组，做成如图所示的机械装置，斜面的倾角为30°且固定在水平面上．工人用400N的力拉绳子，重为500N的货物沿斜面匀速向上运动6m所用时间为20s，求此过程中（1）重物沿斜面匀速运动的速度大小；（2）工人提升重物做的有用功；（3）该装置的机械效率．30．已知斜面倾角为30°，斜面高为2m．小兵同学用绳子沿斜面将重为400N 的木箱由斜面底端匀速拉到顶端．拉力大小为300N，绳重不计．求：（1）小兵对木箱做的有用功；（2）斜面的机械效率；（3）斜面对物体施加的摩擦力．31．某人用如图所示的滑轮组用100N的拉力F将180N的重物在4s内匀速提高5m，若不计绳重和摩擦．求：（1）拉力做功的功率；（2）该滑轮组的机械效率．32．一辆重2×104N的四轮卡车，开进了一段泥泞的道路，不能继续行驶．司机找来一辆小型拖拉机、绳子、动滑轮，采用如图所示装置，拖拉机在绳端用3750N的水平拉力，将汽车以0.2m/s的速度水平匀速拉出泥泞路段，用时10s．若每个车轮与地面接触的面积为0.05m2．（1）求汽车对路面的压强．（2）求拉力F做的功和功率．（3）若动滑轮的机械效率为80%，求汽车所受的阻力．33．一辆质量是3.5×103kg的汽车不慎陷入泥泞地面，汽车司机组织人们用如图的滑轮组将汽车拖出．已知整个过程中，水平拉力F是1×103N，汽车沿水平方向匀速移动了2m，滑轮组的机械效率为90%．求：（1）拉力F做的总功．（2）有用功为多大？（3）汽车受到的阻力大小．34．如图所示，小机车通过滑轮组提升重物，机车的最大输出功率为10kwW 重物重3500N，动滑轮重500N．机车所受摩擦阻力不计，绳重及滑轮转动时摩擦忽略不计．（1）滑轮组的机械效率是多少？（2）若要求重物以1m/s匀速提升，则机车能提升重物的最大重量为多少？35．AC为轻杆，杆始终保持水平，O为支点，OA=OC=25cm，CD⊥OC，AB绳与水平方向成30°角，即∠OAB=30°，AB绳所能承受的最大拉力为10N．（1）当烧杯中未装入水时，求D端所悬挂重物的最大重力为多少？（2）当烧杯中装入水时，重物浸没在水中，已知所悬挂重物体积为125cm3，ρ水=1.0×103kg/m3，求此时D端所悬挂重物的最大重力又为多少？（g=10N/kg）36．某建设工地上，工人用如图所示的滑轮组将重2000N的物体A以0.4m/s 的速度沿水平方向匀速向前拉动2m．拉力F大小为250N，物体A与地面间的滑动摩擦力大小是物体A重力的0.2倍．求：（1）物体A与地面间的滑动摩擦力大小是多少？（2）该滑轮组的机械效率是多少？（3）拉力F做功的功率是多少？37．如图甲所示，重500N的小车受到80N的水平推力，在水平地面上做直线运动，其距离随时间变化的图象如图乙所示．（1）小车运动的速度多大？（2）10s内重力对小车做多少功？（3）10s内人对小车做多少功？功率是多大？38．如图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图．已知井深12m，物体重G=6×103N，汽车重G车=3×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力F=2.2×103N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍．求：（1）将物体从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功？（2）滑轮组的机械效率为多少？（保留一位小数）（3）若汽车运动的速度为3m/s，则将物体由井底拉至井口需要多长时间？（4）汽车牵引力为多少？牵引力的功率为多少？39．小华用如图所示的滑轮组拉动货箱，已知货箱的质量为60Kg，在F=50N 的拉力作用下，货箱以0.1m/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．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1min，克服摩擦所做的功是多少？（4）此滑轮组的机械效率是多少？40．在建筑工地上，“吊车”是常见的一种起重设备．如图为吊车上的滑轮组的示意图．在起重过程中，钢丝绳用6×103N的拉力F，将重为1.2×104N的物体在l0s内匀速提升6m（不计绳重和摩擦）求：（1）滑轮组提升重物所做的有用功和总功．（2）滑轮组拉力F的功率．（3）若用该滑轮组匀速提升1.8×104N的重物，则其机械效率是多少？参考答案与试题解析一．选择题（共6小题）1．用如图所示的滑轮组拉物体A在水平桌面上做匀速直线运动．如果拉力F=3N，物体A的速度v=0.2m/s，忽略滑轮重、绳重和轴摩擦．下列说法中正确的是（）A．物体A受到合力不为零 B．物体A受到的摩擦力为9NC．竖直墙受到的拉力为9N D．拉力F的速度为0.4m/s【分析】（1）静止的物体或做匀速直线运动的物体处于平衡状态，受到的合力为0；（2）判断出物体A和竖直墙承担拉力绳子的股数，进一步求出他们受到的拉力；（3）根据速度公式求出每秒物体移动的距离，再根据s=nL求出绳端移动的距离，利用W=Fs求出拉力F每秒钟做的功．【解答】解：A、物体A做匀速直线运动，处于平衡状态，受到的合力为0，故A不正确；B、由图可知，物体A受到3股绳子的拉力，所以受到的拉力为3F=3×3N=9N，故B正确；C、由图可知，竖直墙受到2股绳子的拉力，所以受到的拉力为2F=2×3N=6N，故C不正确；D、由于三段绳子拉着物体，所以绳端的移动速度为物体移动速度的3倍，即v绳=3v=0.2m/s×3=0.6m/s，故D错误．故选B．【点评】本题考查了合力的计算和拉力的计算，要注意在计算物体受到的拉力和竖直墙受到拉力的计算时分清出承担拉力绳子的股数．2．如图所示，物体B放在水平桌面上，物体A通过滑轮组拉着物体B，此时物体B保持静止状态．当用竖直向下2N的力F1拉重为1N的物体A时，能使物体B以0.6m/s的速度匀速向右运动，若只用水平向左的力F2拉物体B时，能使物体A以0.3m/s速度匀速上升，不计滑轮重、绳重及滑轮间的摩擦．下列判断正确的是（）A．物体B受到的摩擦力为6N B．拉力F2大小为10NC．拉力F2的功率为1.2W D．拉力F1的功率为0.4W【分析】由滑轮组的结构看出，n=3，则s=3h；当保持静止时，B所受的摩擦力等于A的重力的3倍；当B水平匀速向右运动时，所受的摩擦力等于A的重力与力F1之和的3倍；水平向左拉物体B时，A所受的拉力等于A的重力，也就是拉力F2与B 所受摩擦力之差；然后对各选项逐一分析．【解答】解：A、当B水平匀速向右运动时，f=3（F1+G A）=3×（2N+1N）=9N；故A错误；B、水平向左拉物体B时，由平衡条件得：F2=3G A+f=3G A+f=3×1N+9N=12N；故B错误；C、水平向左拉物体时，B的移动速度为v B ===0.1m/s，拉力F2功率为P2=F2×v B=12N×0.1m/s=1.2W；故C正确；D、用力F1竖直向下拉物体A时，拉力F1的功率P1=F1v=2N×3×0.6m/s=3.6W，故D错误．故选：C．【点评】本题考查摩擦力、拉力、功率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是对物体的受力分析，分析出动滑轮上绳子的段数．3．图1中力F1水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s．改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了s，拉力为F2（如图2）．此过程滑轮组（）A．总功为F2s B．额外功为F1sC ．机械效率为 D．额外功为3F2s﹣F1s【分析】（1）影响摩擦力的因素：压力和接触面的粗糙程度；（2）匀速运动，拉力等于摩擦力；（3）直接拉物体的力做的功为有用功；通过滑轮组拉物体做的功为总功，总功减去有用功为额外功，有用功与总功的比值为机械效率．【解答】解：图1中，因为物体做匀速运动，拉力和摩擦力平衡，所以F1=f；图2中，同一物体在同一路面上匀速运动，因为压力大小不变，接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力不变，物体A受到的摩擦力仍为f=F1，A、因为滑轮组中有3段绳子拉着物体，所以s′=3s，此滑轮组的总功为：W总=F2×3s=3F2s，故A错误；BD、此滑轮组的有用功：W有用=fs=F1s，则额外功为：W额=W总﹣W有用=3F2s﹣F1s，故B错误，D正确；C、此滑轮组的机械效率为：η===，故C错误．故选D．【点评】此题考查了滑轮组的有用功、总功、额外功、机械效率的计算，这种水平方向上的滑轮组的机械效率是难点．4．如图所示，某同学用大小为F的水平推力，推着重力为G的木箱m在水平地板上向右做匀速直线运动，当木箱运动的距离为s时，下列关于做功的判断正确的是（）A．木箱受到重力做功的大小为GsB．木箱受到地板的摩擦力做功大小为FsC．木箱受到合力做功的大小为FsD．木箱受到地板的支持力做功大小为（F+G）s【分析】功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在这个力的方向上通过的距离．平衡状态是指匀速直线运动或静止状态，是物体不受力或者受平衡力的结果；二力平衡的条件是：大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在一个物体上．【解答】解：A、重力的方向是竖直向下的，物体沿水平方向移动距离，所以重力没有做功，故A错误；B、木箱做匀速直线运动，处于平衡状态，摩擦力f等于推力F，摩擦力做的功等于推力所做的功，即W=Fs，故B正确；C、木箱做匀速直线运动，处于平衡状态，合力为零，所做的功为零，故C错误；D、木箱受到地板的支持力竖直向上，物体沿水平方向移动距离，所以支持力没有做功，故D错误．故选B．【点评】（1）掌握功的两个必要因素．（2）根据两个必要因素，会判断物体是否做功．（3）物体受到力的作用，或物体通过了距离，力对物体不一定做功．5．如图所示，用F=50N 的水平拉力拉着重为200N 的物体A 沿水平地面匀速运动，且物体A 运动的速度为0.2m/s，地面对物体A 的摩擦力是物体A 重的0.1 倍．不计滑轮重力，则下列说法正确的是（）A．10s 内物体A 克服与地面之间的摩擦力做的功是80JB．10s 内拉力F 做的功是100JC．拉力F 的功率是20WD．该装置的机械效率是80%【分析】（1）由W=fs=fvt可求摩擦力做的功；由图可知，使用的是动滑轮，则W=Fs F据此即可解答；（2）据P=可求功率；根据η=可求机械效率．【解答】解：A、地面对物体A 的摩擦力：f=0.1G=0.1×200N=20N，由v=可得，10s 内物体A 移动的距离：s=vt=0.2m/s×10s=2m；10s 内物体A 克服与地面之间的摩擦力做的功：W f=fs=20N×2m=40J，故A 错误；B、如图所示，该滑轮为动滑轮，因为不计滑轮的重力，此时A在10s中向前移动的距离是2m；所以F移动的距离是1m，故此时拉力F所做的功是：W=Fs F=50N×1m=50J；故B错误；C、拉力的功率：P===5W，故C错误；D、该装置的机械效率是：η==×100%=80%，故D正确．故选D．【点评】本题考查了使用动轮组拉力的计算、功的计算等知识点，知道动滑轮的特点和功的计算公式是解决本题的关键．6．如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为G的物体，若拉力的大小为F，物体和地面之间的摩擦力大小为f，A点的拉力为F A，则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是（）A ．B ．C ．D ．【分析】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，②本题中使用滑轮组水平拉动物体，拉力F所做的功为总功，克服物体摩擦力所做的功为有用功，从图可知，由2段绳子与动滑轮相连，则S=2s物，可利用公式η=计算出滑轮组的机械效率．【解答】解：从图可知，由2段绳子与动滑轮相连，则S=2s物，η====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，物体和地面之间摩擦力为f，则大小为F A=f．则η==．故选C．【点评】此题主要考查了滑轮组绳子拉力的计算以及滑轮组的机械效率，在计算过程中，要注意弄清哪些力是平衡力，不要被多余的条件所迷惑．二．填空题（共8小题）7．如图所示，一滑轮下端悬吊一个重50N的物体，在拉力F的作用下使物体在2s内上升了2m，（不计滑轮、绳的重力和摩擦）则拉力F=100N，动滑轮上升的速度是v=0.5m/s，拉力F所做的功W=100J．【分析】动滑轮特殊使用时，不省力，所用的力是重物重力的2倍，移动距离是重物移动距离的二分之一；根据速度公式求出动滑轮移动的速度；根据W=Fs 即可求出拉力做的功．【解答】解：根据图示可知：该滑轮动滑轮的特殊使用方法，根据动滑轮的特点可知：F=2G，则F=2×50N=100N；F移动的距离是物体移动距离的二分之一，则滑轮在2s内移动的距离为1m，故动滑轮上升的速度：v===0.5m/s；拉力所做的功：W=Fs=100N×1m=100J．故答案为：100；0.5；100．【点评】本题主要考查学生对速度和功的计算，关键是对动滑轮特点的了解和掌握，是一道中档题．8．如图所示，用F为40N的拉力，通过滑轮组拉着重为300N的物体A在水平面上以0.4m/s的速度向左做匀速直线运动．物体受到的摩擦力是物重的0.3倍，滑轮组的机械效率是75%，拉力的功率是48W．【分析】（1）根据题意求出摩擦力，克服摩擦力做的功为有用功，根据η=×100%=×100%=×100%求出机械效率；（2）根据v=3v物求出拉力的速度，根据P===Fv求出拉力的功率．【解答】解：（1）摩擦力f=0.3G=0.3×300N=90N，滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=×100%=×100%=75%；（2）拉力移动速度v=3v物=3×0.4m/s=1.2m/s，拉力的功率P===Fv=40N×1.2m/s=48W．故答案为：75%；48．【点评】此题主要考查的是学生对机械效率和功率计算公式及其变形公式的理解和掌握，基础性题目．9．如图所示，在20N的水平拉力F作用下，重200N的物体沿水平地面向左做匀速直线运动，物体与地面间的滑动摩擦力为48N，则滑轮组的机械效率为80%；若物体的速度为0.2m/s，则1min内拉力做的功为720J．【分析】（1）用滑轮组水平拉动物体时，克服物体的摩擦力做的功是有用功，拉力做的功是总功；利用η=×100%即可算出滑轮组的机械效率；（2）根据速度公式求出物体移动的距离，根据s=nL求出绳子移动的距离，利用W=Fs求出拉力做的功．【解答】解：（1）由图可知，n=3，滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=×100%=×100%==80%；（2）由v=可得，物体移动的距离：L=vt=0.2m/s×60s=12m，绳子移动的距离：s=nL=3×12m=36m，拉力做的功：W=Fs=20N×36m=720J．故答案为：80%；720．【点评】本题考查了滑轮组机械效率的计算和拉力做功的计算，注意水平方向运动的物体，有用功等于摩擦力与物体移动的距离的乘积，并能够对功的相关知识熟练应用．10．如图所示滑轮组提升正方体物体，动滑轮重2N，不计摩擦和绳重．物体边长为0.1m，密度为2×103 kg/m3，物体的质量是2kg；作用在绳端的拉力F为8N时，物体对水平地面的压强为600Pa．（g=10N/kg）【分析】（1）知道正方体物体的边长，可求其体积；又知道物体的密度，利用密度公式求物体A的重；（2）利用重力公式G=mg求物体的重，知道物体对水平地面的压强，利用压强公式求物体对地面的压力，根据力的作用是相互的，可求地面对物体的支持力；因为物体静止，物体受到的重力等于支持力加上滑轮组的拉力；由图可知承担物重的绳子股数n，根据不计摩擦和绳重时拉力和物重的关系求拉力．【解答】解：（1）物体的体积：V=（0.1m）3=0.001m3，物体的质量：m=ρV=2×103kg/m3×0.001m3=2kg；（2）物体的重：G=mg=2kg×10N/kg=20N，∵p=，∴物体对地面的压力：F压=ps=600Pa×0.01m2=6N，∵力的作用是相互的，∴F支=F压=6N，∵物体静止，∴F支+F拉=G，∴F拉=G﹣F支=20N﹣6N=14N，∵忽略摩擦和绳重，∴拉力：F=（F拉+G轮）=×（14N+2N）=8N．故答案为：2；8．【点评】本题是一道力学综合题，本题关键：一是知道物体受到的重力等于支持力加上滑轮组的拉力，二是不计摩擦和绳重拉力F和物重关系F=（F拉+G 轮）的利用．11．如图是某装置利用浮力进行自动控制的原理图AOB为一杠杆（质量忽略不计），OA：OB=1：2．A端用细线挂一空心铝球，质量为2.7kg．当铝球一半体积浸在水中，在B端施加3.5N的竖直向下的拉力F时，杠杆恰好在水平位置平衡．则铝球实心部分的体积为10﹣3m3，铝球受到的浮力为20N，铝球空心部分体积为3×10﹣3m3．（ρ铝=2.7×103kg/m3，g=10N/kg）【分析】已知铝球的质量和密度，根据密度公式可求出铝球实心部分的体积；对铝球进行受力分析可知，铝球受到细线的拉力、重力和浮力作用，因此杠杆A端受到竖直向下的拉力等于G﹣F浮，根据杠杆平衡的条件可求出浮力．根据阿基米德原理求出排开水的体积，从而得出球的体积，球的体积减去实心部分。