杠桿、滑輪、浮力綜合計算題 [教育相關]

1、杠桿、滑輪、浮力綜合計算題1、圖1是一種新型吊運設備的簡化模型示意圖，圖中虛線框里是滑輪組（未畫出），滑輪組繩子的自由端由電動機拉動。工人師傅用該吊運設備勻速打撈落入水中的圓柱形物體A。物體A的底面積為200cm2，高為8m。當物體A露出水面2m時，繩子用豎直向上T1的力拉物體A，電動機對滑輪組繩子自由端的拉力F1為2400N，,當物體A露出水面4m時，繩子用豎直向上T2的力拉物體A,，電動機對滑輪組繩子自由端的拉力為F2，機械效率為82%。拉力F2的功率為600w, 已知TI ：T2=39：41。不計繩的質(zhì)量，不計滑輪與軸的摩擦。求：（1）此滑輪組勻速上升的速度V；（2）此滑輪組最高的機械效

2、率。 2、如圖2用滑輪組拉動重500N的物體在水平支持面上以2m/s的速度做勻速直線運動，且物體所受摩擦力是物重的0.2倍，問：（1）若不計機械自重及滑輪與軸之間的摩擦，則拉力F是多大？（2）若滑輪組的機械效率是90%，則F的大小是多大？（保留一位小數(shù)）（3）可見，使用滑輪組時可以省力不能省功，在物理學中這一原理稱為 。3、一名工人用如圖3的滑輪組提起450N的重物，繩自由端的拉力F為200N，重物在5s內(nèi)勻速上升了1m，不計繩子與滑輪間摩擦，則(1)滑輪組所做的有用功是多少？ (2)拉力做功的大小？拉力的功率是多少？ (3)動滑輪的重。4、裝卸工人用如圖4的裝置將重為800N的貨物提至高處，

3、人對繩的拉力為500N，貨物在1min內(nèi)勻速上升了5m，在此過程中求：（1）有用功；（2）拉力做功的功率；（3）滑輪組的機械效率5、5月12日，四川汶川發(fā)生8級大地震，震后立即開展了緊急救援。在救援過程中，常看到救援工作者使用的這種起重機械，利用這種機械吊起坍塌的混凝土結(jié)構的吊板。如所示是這種起重機吊臂上的滑輪組，它在50s內(nèi)將重為2.4104N的吊板勻速提高10m。已知拉力F為104N。則這個過程中：（1）拉力F做了多少功？拉力F的功率多大？（2）滑輪組的機械效率多大？6、如圖18的裝置中，重30 N的物體A，在拉力F的作用下以0.2m/s的速度沿水平桌面做勻速直線運動5s，此時彈簧測力計的

4、示數(shù)為2 N(不計機械內(nèi)部摩擦和機械自重)。求：(1)物體A受到的摩擦力；(2)拉力所做的功；(3)拉力的功率。 7、建筑工地上，工人用如圖7的裝置將重為500N的建材從地面勻速送到6m高處，所用拉力為300N，時間為20s不計摩擦和繩重，求：（1）工人做的有用功；（2）工人做功的功率；（3）此過程中該裝置的機械效率；（4）如果用這個滑輪組勻速提起400N的重物，需要用多大 的拉力？ 8、某人用圖8所示的滑輪組勻速提升500N的重物所用的拉力F為200N，繩子自由端被拉了2m，在此過程中，求：（1）拉力做的功（2）滑輪組的機械效率（3）滑輪組中動滑輪的重（4）若現(xiàn)提升800N的重物時，滑輪組的

5、機械效率又是多少？（不計繩重和摩擦）9、一根平直的杠桿（圖9），本身的質(zhì)量不計，支點為O，OA=2OB，在B點掛了一個體積為10立方厘米的實心銅球，在A點最少應用多大的力，杠桿才能平衡?(銅=8.9103kg/m3,g取10N/kg)10、如圖10所示，要把一個質(zhì)量是450kg的貴重物品A沿水平地面移動100m，為保護該物品，工人把它放在一個質(zhì)量是50kg的木板B上，然后用了F=400N的水平拉力將木板B沿直線勻速拉動，直至終點。(提示：滑動摩擦力的大小與壓力的大小成正比) (1)在勻速拉動B的過程中，A、B之間的摩擦力是多少? (2)計算拉力F做的總功是多少焦耳? (3)在拉力F做功的過程中

6、，機械效率是多少?11、電氣化鐵路的高壓輸電線，無論在嚴冬還是盛夏都要繃直，才能使高壓線與列車的電極接觸良好，這就必須對高壓線施加恒定的拉力。為此，工程師設計了如圖11.B.14所示的恒拉力系統(tǒng)，其簡化原理圖如圖11所示。實際測量得到每個水泥塊的體積為1.510-2m3，共懸掛20個水泥塊。（已知水泥塊的密度為2.6103kg/m3，g取10N/kg。） （1）請指出圖中的動滑輪和定滑輪分別是哪個？ （2）每個水泥塊的重力是多少？ （3）滑輪組對高壓線的拉力是多大？ 12、在大型場館和高樓建設工地上，常用起重機吊起建材。起重機吊臂上的滑輪組是由一個動滑輪和兩個定滑輪組成，其結(jié)構簡圖如圖12所示

7、，鋼絲繩拉力F由電動機提供，大小為2104N，起重機在60s內(nèi)將重為5.4104N的建材勻速提高了12m。試求：在此過程中做的有用功為多少？ 拉力F的功率是多大？ 滑輪組的機械效率是多大？ 13、如圖13是一個上肢力量健身器示意圖。配重A受到的重力為1200 N；杠桿EH可繞O點在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，OE0H25 。小成同學受到的重力為600N，他通過細繩在H點施加豎直向下的拉力為F1時，杠桿在水平位置平衡，配重A剛好拉起來。杠桿EH和細繩的質(zhì)量均忽略不計；所有摩擦也忽略不計。求：（1）判斷滑輪B、C、D分別是定滑輪還是動滑輪？答：滑輪B是 滑輪；滑輪C是 滑輪；滑輪D是 滑輪。（2）不考慮動滑輪

8、的重時，拉力F1多大？（3）若考慮動滑輪的重時，作用在H點豎直向下的拉力為F2，其大小是260 N，則動滑輪受到的重力G動為多大？ 14、用如圖14所示滑輪組提升重物人用拉力F的大小為50N， 15s內(nèi)使重為90N的物體勻速上升了3m不計繩重和摩擦，求：（1）動滑輪的重（2）人拉繩子做功的功率（3）滑輪組的機械效 率15、有一種測量人的體重和身高的電子秤，其測體重部分的原理如圖15中的虛線框所示，它主要由三部分構成：踏板和壓力杠桿ABO，壓力傳感器R（電阻值會隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻），顯示體重大小的儀表A（實質(zhì)是電流表）。其中AOBO51，壓力傳感器R表面能承受的最大壓強為2106P

9、a，且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關系如下表所示。壓力F/N050100150200250300電阻R/300270240210180150120設踏板和杠桿組件的質(zhì)量可以忽略不計，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4.8V。請回答：（1）踏板空載時，電流表讀數(shù)是多少mA？（2）若壓桿與壓力傳感器之間的接觸面積是2104m2，則該秤的最大稱量值是多少？（3）為了把電流表A的表盤改裝成電子秤表盤，我們需要確定踏板上人的體重G與電流表的示數(shù)I的關系。請你寫出這個關系式16、如圖16甲所示裝置中，物體甲重G甲150N，動滑輪重G輪50N，人重G人650N。輕桿AB可以繞O點轉(zhuǎn)動，且OAOB5

10、9。不計軸摩擦和繩重，當輕桿AB在水平位置時，整個裝置處于平衡狀態(tài)，地面對物體乙的支持力為F1210N。求：物體乙受到的重力G乙。若用物體丙替換物體甲，并在物體乙的下方連接一個彈簧，如圖乙所示，當輕桿AB在水平位置時，整個裝置處于平衡狀態(tài)，彈簧對物體乙的作用力為F2780N。求：此時地面對人的支持力F3。 17、如圖17是搬運工人用滑輪組將倉庫中的貨物沿水平軌道拉出的示意圖。已知貨物的質(zhì)量為600kg，所受軌道的摩擦力為其重力的0.1倍，滑輪組的機械效率為75。若人以0.5m/s的速度勻速前行，經(jīng)100s將貨物拉出倉庫，g取10N/kg,。求在此過程中：（1）人做的有用功為多大？（2）人的拉力

11、為多大？ （3）人拉力的功率為多大？18、如圖18所示，質(zhì)量為70kg的工人站在水平地面上，用帶有貨箱的滑輪組把貨物運到高處。第一次運送貨物時，放入貨箱的貨物質(zhì)量為160kg，工人用力F1勻速拉繩的功率為P1，貨箱以0.1ms的速度勻速上升，地面對工人的支持力為N1。第二次運送貨物時，放入貨箱的貨物質(zhì)量為120kg，工人用力F2勻速拉繩，貨箱以0.2ms的速度勻速上升，地面對工人的支持力為N2，滑輪組機械效率為2。N1與N2之比為1519。（不計繩重及滑輪摩擦，g取l0Nkg）求：（1）貨箱和動滑輪的總質(zhì)量m；（2）功率P1；（3）機械效率2。19、如圖19所示，一個質(zhì)量60kg，底面積為0.

12、1m2物塊，通過滑輪組在25N拉力作用下作勻速直線運動。已知物塊受到的滑動摩擦力為物重的0.1倍。(g取10N/kg )。求：（1）在圖上作出物體對水平地面壓力的示意圖；（2）物體的重力是多少？（3）物體靜止時對水平地面的壓強是多少？（4）該滑輪組的機械效率是多少？ 20、在如圖20所示，用滑輪組拉著重600N的物體A沿水平方向勻速移動，在40s內(nèi)移動了8m，繩子自由端拉力F的大小為20N。請你根據(jù)已知條件提出3個問題并進行解答。（不計摩擦和動滑輪重）21、如圖21均勻細長棒AB，其質(zhì)量為m，A端用細線懸掛起來且懸線豎直，B端無阻礙地斜向浸沒在水池中，當它穩(wěn)定靜止時，棒被浸沒部分的長度是全長的

13、3/5， 棒的密度是多少？ 22、如圖22所示，杠桿處于平衡狀態(tài)，其中OA長1米，OB長0.25米，重物P重58.8牛，滑輪和杠桿的質(zhì)量不計，求：（1）重物G重多少牛？（2）滑輪懸掛點D、C各受多大的力？ 23、.如圖23甲所示，某工人用滑輪組從水深為H=5m的井底勻速提起高為2m，底面積為0.02m2的實心圓柱體M（圓柱體底部與井底不密合），該物體的密度為2.5103kg/m3，如果動滑輪掛鉤用鋼絲繩與物體相連，繞在滑輪上的繩子能承受的最大的拉力F=500N。當工人作用在繩端豎直向下的拉力為F1時，實心圓柱體受到井底的支持力為N；從實心圓柱體剛剛離開井底到剛好要露出水面前始終以某一速度勻速上

14、升時，工人作用在繩端豎直向下的拉力為F2，工人做功與時間的圖像如圖23乙所示。已知：F1F2=25。不計摩擦和繩重及水的阻力，g=10N/kg。求：(1) 當實心圓柱體在水中勻速上升時（未露出水面）所受的浮力； (2) 當作用在繩端的拉力為F1時，實心圓柱體受到井底的支持力N； (3)實心圓柱體上表面剛剛露出水面后繼續(xù)上升，當繩子剛好能被拉斷時，實心圓柱體 M所受的拉力F0。 24、在水井清淤工程中，工人用如圖24所示的裝置來起吊井底的一塊石頭。如果石頭的重力是500N，體積是0.02m3。（1）此裝置_（選填“能”或“不能”）省力，其帶來的好處是_。（2）請通過計算說明，當石頭浸沒在水中時和

15、完全離開水面后，要把石頭勻速吊起，工人分別需要多大的拉力。注：不計摩擦、水的阻力和繩的重力等。 25、如圖25是利用電子稱顯示水庫水位裝置的示意圖。該裝置主要由不計重力的滑輪C、D，長方體物體A、B以及輕質(zhì)杠桿MN組成：物塊A通過細繩與滑輪C相連，物塊B通過細繩與杠桿相連。杠桿可以繞支點O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，杠桿始終在水平位置平衡，且MOON=12。已知物塊A的密度為1.5103kg/m3，底面積為0.04m2，高1m，物塊B的重力為100N。滑輪與轉(zhuǎn)軸的摩擦、杠桿與軸的摩擦均忽略不計，g取10N/kg。求：（1）當物塊A的頂部剛沒入水面時，底部受到水的壓強大小；（2）當物塊A的頂部剛沒入水面時

16、，物塊A所受的拉力大??；（3）若水位發(fā)生變化，當電子稱的示數(shù)為55N時，求物塊A浸入水中的深度。26、某中學“STS”課題小組到某工廠的鍋爐車間進行實踐活動，重點研究鍋爐供水自動控制裝置方面的問題，如圖15為冷水自控位置，小水箱與鍋爐相連，當杠桿呈水平狀態(tài)時，浮球受到2.5N豎直向上的浮力，塞子B剛好頂住自來水的進口。已知OC25cm。OD1cm，塞子B橫截面積為1cm2，由此算出自來水對塞子B的壓強為多大？27、科技小組的同學用長方形泡沫塑料、三腳架和燈泡等制作了一個航標燈模型（如圖27），當航標燈靜止時泡沫塑料浸入水中的深度始終為5cm，排開水的質(zhì)量為500g，（不計繩重和繩與滑輪間的摩擦

17、）（1）泡沫塑料底部受到水的壓強是多大？（2）航標燈靜止受到的浮力是多大？ 28、某學校組織學生到某廠的鍋爐車間進行實踐活動.活動中鍋爐技術師傅介紹了鍋爐的一些配套設備及工作原理,下面就一些設備的設計用我們所學的知識給予計算或說明. (1)圖28甲為鍋爐保險閥,安全壓強值P=1.2105Pa,當蒸汽壓力超過安全值時,圓柱體鐵錘A被頂起,排出部分蒸汽.已知A的底面積S=10cm2,則鐵錘質(zhì)量不能超過多少?(p外=1.0105Pa) (2)圖28乙為鍋爐的冷水自控裝置,小水箱與鍋爐相連,它們組成了一個連通器.浮球C和活塞B及連桿OC組成了一個杠桿來控制進水管的水的流出.當杠桿呈水平狀態(tài)時,浮球一半

18、的體積浸入水中,塞子B剛好頂住自來水進口.已知浮球體積為500cm3,OC=25cm,OD=1cm,塞子B橫截面積為1cm2,由此算出進水管壓強為多大?(不計杠桿、塞子、浮球的質(zhì)量,g=10N/kg) (3)小水箱中的杠桿若以浮球受到的浮力為動力,則此杠桿是省力還是費力?若不用此杠桿,在進水管的水壓不變的情況下,直接用浮球?qū)⒒钊斪?則活塞的體積至少為多大?29、如圖29所示，重物A是體積為10dm3，密度為7.9103kg/m3的實心金屬塊，將它完全浸沒在水中，始終未提出水面。若不計磨擦和動滑輪重，要保持平衡，求： 30、圖30是小亮為村里的養(yǎng)牛場設計的牲畜自動飲水器的示意圖，設計儲水箱A的

19、蓄水深度為0.5m，閥門K處出水口的橫截面積為6104m2，支點O到浮球球心的距離為O到B點距離的2倍，要求浮球浸入水中1/3時杠桿水平，K處的活塞即能將出水口關閉。(g取10Nkg)(1)若不考慮活塞、桿KB、OC及浮球的重力，小亮選用浮球的體積應為多大?(2)實際上活塞、桿及浮球的重力是需要考慮的，若考慮它們的重力，你認為采取哪些措施可保證飲水器正常工作?(答出一種措施即可) 31、如圖31所示，一正方體合金塊M的邊長為20cm，把它掛在以O為支點的輕質(zhì)杠桿的A點處，一個重為640N的人在杠桿的B點通過定滑輪用力F1使杠桿在水平位置平衡，此時M對水平地面的壓強為1.1104Pa，人對水平地

20、面的壓強為1.45104Pa；若把M浸沒于水中(M與容器底不接觸)，人用力F2仍使杠桿在水平位置平衡，此時人對地面的壓強為1.15104Pa；已知人單獨站在水平地面上，對地面的壓強為1.6104Pa（g取10N/kg）求： (1)力F1的大??； (2)合金塊M的密度； (3)當M浸沒于水中時，若剪斷細繩，合金塊M沉于容器底，則M對容器底的壓強為多大 32、如圖32所示，質(zhì)量分布均勻的長方形木板AB的長度L= 4m,中央支于支架O上，A、B端分別用細繩AD、BC系于天花板上，木板AB水平時，繩AD、BC剛好繃直，且AD繩豎直，BC繩與板AB成30角,已知細繩承受的最大拉力均為360N現(xiàn)有重為30

21、0N的小孩，從O點出發(fā)（1）如果沿A方向向A端緩慢行走當小孩行走到距離O點1.5m的E點時AD繩上的拉力是多大?（2）如果沿B方向向B端緩慢行走，在保證細繩不被拉斷的情況下，小孩向右行走的最大距離是多少m？參考答案一、計算題1、圖 1分 解得: 1分 1分 1分 1分 1分 1分2、（1）50N（2）55.6N（3）功的原理。3、75% 120W 150w 4、 （1）4000J 2分； （2）83.3W 2分 （3）80% 2分 5、6、 7、解： （1）W有Gh500N6m 3000J （2）PW/t 300N12m/20s 180W （3）Gh /Fs 3000J/(300N12m) 8

22、3.3% （4）由 F（G物G動）/n 300N（500NG動）/2 G動100N 當G物400N時 由上式可得：F250N 8、（1）400J （2） 83.3 （3）100N （4）88.99、 0.445N10、(1)0(2)W總=FS=400100=4104(J) (3)滑動摩擦力的大小與壓力的大小成正比， ，即 11、12、（1）6.48105 J (2)1.2104 W (3)90% 13、（1） 定 定 動 （各1分）（2）240N （3分）（3）100N 14、（每問2分，共6分）（1）10N （2）20W （3）90%15、解：（1）空載時，電流為I=U/R=4.8V/300

23、=0.016A（2分）（2）壓力傳感器受到的最大壓力為F=PS=2106Pa210-4m2=400N，則踏板上受到的最大稱量為GLBO=FLAO，即：G/F=LOA/LOB，G/400N=5/1，解得G=2000N。（3）設電路中電流為I時，則此時其電阻為R=U/I=4.8/I，因為表格中壓力與電阻是呈線性關系，所以F/（300-R）=50/（300-270）=5/3，故F/（300-4.8/I）=5/3，所以F=500-8/I（2分）而根據(jù)GLBO=FLAO可知G/F=LOA/LOB=5/1，即G=5F將代入得：G=2500-40/I。（2分）【解析】（1）由表中可知當壓力為0時，壓力傳感器

24、電阻為300，根據(jù)歐姆定律I=U/R即可算出。（2）根據(jù)F=PS代入相應數(shù)值即可計算出所能承受的最大壓力，再根據(jù)杠桿原理GLOB=FLOA即可算出最大稱量值。（3）由于需要求出體重與電流表示數(shù)I的關系，所以我們先設電路中電流為I，計算出相應的電阻，并計算出此時的壓力，再根據(jù)杠桿原理求出人的體重G。16、（1）1分杠桿兩端受力如圖1所示。根據(jù)杠桿平衡條件：FAFB(G輪2G甲)(50N2150N)630N 1分物體乙受力如圖2所示。G乙FAF1630N210N840N 1分（2）加入彈簧后，物體乙受力如圖3所示。FAG乙F2840N780N1620N 1分根據(jù)杠桿平衡條件：FBFA1620N90

25、0N 1分物體丙替代物體甲后，滑輪受力如圖4所示。FB2G丙G輪G丙(FBG輪)(900N50N)425N 1分人受力分析如圖5所示。G丙F3G人F3G人G丙650N425N225N1分解題結(jié)果正確，但過程中缺少必要的文字說明的減1分；缺少公式的減1分；缺少單位的減1分。17、W有用fs物 代入數(shù)據(jù)得：W有用1.5104 J = 代入數(shù)據(jù)得： F=400N P=或PFv 代入數(shù)據(jù)得：P=200W18、解：（1）動滑輪和貨箱總重為G；第一次提升貨物：以人為研究對象，受力分析如圖（甲）人所受的重力為G人=m人g=70kg10N/kg=700N運送的貨物所受的重力為G1=m1g=160kg10N/k

26、g=1600N繩對人的拉力F1與人對繩的拉力F1大小相等 N1=G人F1 第二次提升貨物：以人為研究對象，受力分析如圖（乙）運送的貨物所受的重力為G2=m2g=120kg10N/kg=1200N繩對人的拉力F2與人對繩的拉力F2大小相等N2=G人F2 把數(shù)據(jù)分別代入解得：G=400N F1=400N （2）第一次運送貨物時，人勻速拉繩的力F1= F1=400N貨物勻速上升的速度v1=0.1m/s人勻速拉繩的速度v1=5 v1=50.1m/s=0.5m/sP1=F1 v1=400N0.5m/s=200W （3）第二次運送貨物時滑輪組的機械效率 19、(1)圖略 (2)G=mg=60 kg10Nk

27、g=600 N (3)F=G=600N P=6103 Pa(4)f=0.1G=0.1600 N 20、（1）A受摩擦力為40N（2）A受支持力為600N（3）繩子自由端的速度為0.4ms（4）繩子自由端移動了l6m21、0.8422、（1）117. 6牛（2）29.4牛、235.2牛。23、解： 根據(jù)已知及圖甲做受力分析(1)當拉力為F1時 （2）當拉力為F2時 （3）當繩子恰好被拉對動滑輪及M 對動滑輪及M 斷時對動滑輪及 由（1）（2）（3）得：GM =F浮1 +N + FM -2F1 = GD + FM-2F2 +F浮1= GD+ GM-2F +F浮2= GD+ GM-由已知得：F浮1=

28、水g V排=1.0103kg/m310N/kg2m0.02m2=400N-GM =g V=2.5103kg/m310N/kg2m0.02m2=1000N-由圖像得：從實心圓柱體剛剛離開井底到剛好要露出水面前始終以某一速度勻速上升時，此時：F1F2 = 25 F1=160N由受力分析方程聯(lián)立得GD =200N，F(xiàn)M=120N, N =480N繩子剛好能被拉斷時：F浮2=200N且GM =F浮2 + F0解得：F0=800N24、（1）不能 改變力的方向（2）解：石頭浸沒于水中時受到的浮力：F浮=G排=水gV排=1.0103kg/m310N/kg0.02m3=200N石頭在水中時受到重力、浮力和拉力：F拉=G- F浮=500N-200N=300N石頭完全離開水面后受重力和拉力：25、（1）P=水gh=1.0103kg/m310N/kg1m=1.0104Pa （2）VA=Sh=0.04m21m=0.04m3 mA=AVA=1.5103kg/m30.04m3=60kgGA=mAg=60kg10N/kg=600N由于物塊