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初二物理简单机械计算专题及答案
简单机械滑轮组初中物理组卷
一.计算题(共30小题)
1.建筑工地上,需要利用拖拉机和滑轮组(如图所示)将质量为1.2×103kg的物体,拉到长100m,高50m的斜面
顶端,测得拉动一个物体沿斜面匀速上升时拖拉机的水平拉力为4×103N,g=10N/kg,不计绳重及滑轮与绳、轴间
的摩擦.
(1)在图中画出物体对斜面压力F的示意图;
(2)对物体做的有用功,以及此时滑轮组与斜面组合的机械效率;
(3)若动滑轮重1000N,物体所受摩擦力的大小;
(4)若拖拉机的最大输出功率为12kW,求拖拉机在水平地面上匀速拉动物体过程中的最大速度.
2.工人利用如图所示的斜面,把质量为50kg的货物沿斜面由底部匀速推到顶端,所用时间为10s,沿斜面向上的
推力为300N.斜面长10m,高5m.g=10N/kg,求:
(1)把货物推上斜面做的有用功是多少?
(2)此过程推力做了多少功?
(3)斜面的机械效率是多少?
3.工人想把重1000N的木箱A搬到高h=5m,长L=10m的斜面上,如图所示.他站在斜面上,沿斜面向上用F=625N的拉力使木箱A以v=0.2m/s的速度匀速从斜面底端拉到斜面顶端.
(1)工人拉木箱的功率是多大?
(2)该斜面的机械效率是多少?
(3)木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大?
4.工人用平行于斜面向上的500N的推力将重800N的物体匀速推上高1.5m的车厢,所用的斜面长是3m.求:
1)推力做的功;
2)斜面的机械效率;
3)斜面对物体的摩擦力.
5.如图是用滑轮组提升物体A的示意图,物体A受到的重力大小为GA.在匀速竖直提升物体A的过程中,物体A上升的速度大小为vA,滑轮组的机械效率为η.已知:
GA=400N,vA=0.4m/s,η=08%,绳重、轮与轴的摩擦均可忽略不计.求:
(1)绳子自由端的速度大小v绳;
(2)动滑轮所受的重力大小G动;
(3)拉力F做功的功率P.
6.如图是某校体育器械进行臂力训练的示意图,运动员通过拉力F的作用下来提升配重,以达到锻炼臂力的目的.在一次训练时,运动员加配重的质量为30kg,拉力F的作用下,配重在5s的时间里,匀速竖直上升了50cm.在这个
过程中,动滑轮提升配重所做的有用功为W有,运动员对绳子的拉力F做功的功率为40W.忽略绳重和摩擦.(g
取10N/kg)求:
1)在此次训练中运动员对绳子的拉力F的大小;
2)动滑轮的重力.
m=80kg,卷扬机向下拉绳子的力
g取10N/kg.求:
7.如图所示,建筑工地上有一批建筑材料需要运往高处,已知建筑材料的质量
F=500N,建筑材料上升的速度是1m/s,不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦,
1)动滑轮所受的重力G动;
2)滑轮组的机械效率η;
3)卷扬机向下拉力F的功率.
8.如图所示,工人用250N的力F将质量为40kg的物体在10s内匀速提升2m,不计绳重和摩擦,g取10N/kg,求:
(1)重物受到的拉力大小和动滑轮重;
(2)拉力做功的功率;
(3)滑轮组的机械效率.
9.如图所示,是小型建筑工地上使用的罐笼式提升机,提升机机械由两个定滑轮、一个动滑轮和罐笼几个部件构成,用它能把建筑材料从低处匀速提升到高处.如果罐笼和动滑轮的总质量为120kg,一次提升建筑材料360kg,提
升高度为l0m,不计滑轮的轮与轴之间的摩擦和钢丝绳子所受的重力,(g取10N/kg)求:
(1)钢丝绳的拉力;
2)该提升机此次提升建筑材料的机械效率.
10.用如图所示的滑轮组,将重1200N的物体A在100s的时间里匀速竖直提升10m,已知在这个过程中,拉力F做功的功率为150W.不计绳重和滑轮与轴的摩擦.
求:
(1)拉力F所做的有用功
(2)滑轮组的机械效率η
11.用如图所示的滑轮组提升重1200N的物体A,在匀速竖直提升物体A的过程中,作用在绳子自由端竖直向上的拉力F为500N,如果物体A上升的速度vA为0.1m/s,不计绳重和滑轮与轴的摩擦.
求:
(1)动滑轮所受的重力G动;
2)拉力F做功的功率P.
3)滑轮组的机械效率η.
12.如图所示,是一辆小车通过滑轮组匀速提升物体的装置图.与小车连接的绳子能承受的最大拉力为6000N,小
车拉动绳子的最大功率为15KW.物体A重GA=1600N,动滑轮重G动=400N.不计小车所受摩擦阻力、绳重及滑轮组的摩擦.则:
(1)物体A匀速提升2m的过程中,小车所做的有用功W有用为多少?
(2)滑轮组提升物体A时的机械效率η为多大?
(3)若要求被提升重物以v=1m/s的速度匀速上升,则整个装置工作过程中所能提升重物的最大重力Gm为多大?
13.如图所示,是一辆汽车通过滑轮组将深井中一个边长为50cm的正方体物体拉至井口的装置图.已知井深12m,
物体质量m=6×102kg,汽车重G车=3×104N,汽车匀速拉绳子时的力F=2.5×103N,汽车受到的阻力为车重的0.1
倍.(g=10N/kg)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?
(3)若汽车运动的速度为3m/s,汽车牵引力的功率为多少?
(4)物体被拉上来静置在井口地面上时,对地面的压强是多少?
14.工人用图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量变化的图象如图乙,机械中摩擦力及绳重忽略不计,g=10N/kg.
(1)从图乙中看出,建材重400N时,滑轮组的机械效率为50%,则动滑轮重为多少?
(2)若某次运送建材的质量为50kg,则建材的重力是多少?
3)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300N,求拉力的功率;
4)当滑轮组的机械效率为60%时,运送建材的重力是多大?
5s内将物体匀速
18.底面积100cm2的物体静止在水平地面上,对地面的压强为2×105Pa,用如图所示的滑轮组在
竖直提升3m,已知滑轮组的机械效率为80%,不计绳重和摩擦.(g=10N/kg)求:
(1)物体的质量;
(2)拉力F的功率;
(3)用此滑轮组匀速竖直提升250N的重物,需要多大的拉力.
19.一名质量为70kg的工人,用如图所示的装置提升一堆砖,已知托板重200N,每块砖重100N,不计滑轮的轮与
轴之间的摩擦和钢丝绳子所受的重力.当工人提升10块砖时,此装置的机械效率为80%,(g取10N/kg)求:
(1)动滑轮重力;
(2)利用此装置提升砖块的最高机械效率.
20.如图所示,滑轮组在拉力F的作用下,拉着重300N的物体A以1m/s的速度在水平面上匀速直线运动的过程中,物体A所受的滑动摩擦力为70N,拉力F的功率P=80W(不计绳重和摩擦).求:
(1)物体A的质量.
(2)拉力F的值.
3)滑轮组的机械效率.
做的功随时间变化的图象.物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力f为物重G的0.2倍.求:
(1)物体A的速度.
(2)5s内拉力F对物体A做的有用功.
(3)滑轮组的机械效率η.
22.如图所示,每个滑轮重均为20N,用滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方向匀速移动,在20s内物体移动了4m,拉力F做的功为1280J.(不计绳重及机械内部摩擦)求:
(1)拉力F的功率
2)滑轮组的机械效率.
23.某科技小组设计了如图甲所示的装置,将水中长方体A匀速提升至空中,所用拉力F与绳子自由端移动的距离
s的关系图象如图乙所示.已知A的质量为68kg,底面积为0.08m2,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,不计绳重、摩擦和水的阻力.求:
(1)A受到的重力;
(2)A离开水面后滑轮组的机械效率;
(3)动滑轮的总重;
24.小雨重600N,每只脚地面的接触面积是2×10﹣2m2.如图,他站在水平地面上用滑轮组提升重物(不计绳重和
摩擦).
(1)如图甲所示,小雨将物体A匀速提高2m做的有用功为420J,滑轮组的机械效率为87.5%.求:
①物重GA是多少?
②小雨对水平地面的压强是多少?
(2)如图乙所示,重440N、高0.5m、密度为8.8×103kg/m3的实心物块B沉在水池底,池底受到水的压强为2×104Pa.小雨用此滑轮组将池底的物块B匀速缓慢地提升(不计水的阻力),直到其上表面与水面相平为止,用时30s.求:
他
拉绳的功率是多少?
25.如图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图,使用电动机和滑轮组(图中未画出)将实心长方体A从江底沿竖
直方向匀速吊起,图乙是钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图象.A完全离开水面后,电动机对绳的拉力F大小为6.25×103N,滑轮组的机械效率为80%,A上升的速度始终为0.1m/s.(不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重,不考虑风浪、水流灯因素的影响),求:
(1)长方体A的重力;
2)长方体A未露出水面时受到的浮力;
3)长方体A静止在江底时上表面受到的水的压强;
4)长方体A未露出水面时滑轮组的机械效率.
26.如图,轻质杠杆OA可绕O点转动,OA=0.3m,OB=0.2m.A处挂一个质量为2kg的物体G,B处加一个竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,则:
(1)物体G的重力大小为多少?
(2)F的大小为多少?
27.如图所示,质量为80kg,边长为20cm的正方体物块A置于水平地面上,通过绳系于轻质杠杆BOC的B端,
杠杆可绕O点转动,且BC=3BO.在C端用F=120N的力竖直向下拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,且绳被拉直:
(绳重不计,g取10N/kg)求:
此时
(1)绳对B端的拉力F拉;
(2)物体A对地面的压强p.
28.杠杆平衡时,动力F1的大小为2N,动力臂L1为0.5m,阻力臂L2为0.1m,求阻力F2的大小.
29.如图所示,轻质杠杆OA可绕O点转动,杠杆长0.4米,在它的中点B处挂一重30牛的物体G.若在杠杆上A端施加竖直方向的力F,使杠杆在水平位置平衡,求F的大小为多少牛?
简单机械滑轮组初中物理组卷
参考答案与试题解析
一.计算题(共30小题)
1.建筑工地上,需要利用拖拉机和滑轮组(如图所示)将质量为1.2×103kg的物体,拉到长100m,高50m的斜面
顶端,测得拉动一个物体沿斜面匀速上升时拖拉机的水平拉力为4×103N,g=10N/kg,不计绳重及滑轮与绳、轴间
的摩擦.
(1)在图中画出物体对斜面压力F的示意图;
(2)对物体做的有用功,以及此时滑轮组与斜面组合的机械效率;
(3)若动滑轮重1000N,物体所受摩擦力的大小;
(4)若拖拉机的最大输出功率为12kW,求拖拉机在水平地面上匀速拉动物体过程中的最大速度.
F的示意图如图所示:
W有=Gh=mgh=1.2×103kg×10N/kg×50m=6×105J;由图可知,滑轮组中有两段绳子通过动滑轮,即n=2,
将物体拉上斜面时,拖拉机通过距离s=2L=2×100m=200m,
拉力总功:
W总=F拉s=4×103N×200m=8×105J,所以拉动物体时的机械效率:
=
×100%=
=
×100%=
η
×100%=75%;
3)根据W总=W有+W额可得额外功:
W额=W总﹣W有=8×105J﹣6×105J=2×105J,
答:
(1)见上图;
(2)对物体做的有用功为6×105J,此时滑轮组与斜面组合的机械效率为75%;
(3)物体所受摩擦力的大小为1.5×103N;
(4)拖拉机在水平地面上匀速拉动物体过程中的最大速度为3m/s.
2.工人利用如图所示的斜面,把质量为50kg的货物沿斜面由底部匀速推到顶端,所用时间为10s,沿斜面向上的
推力为300N.斜面长10m,高5m.g=10N/kg,求:
(1)把货物推上斜面做的有用功是多少?
(2)此过程推力做了多少功?
(3)斜面的机械效率是多少?
【解答】解:
(1)货物受到的重力为:
G=mg=50kg×10N/kg=500N;工人做的有用功为:
W有用=Gh=500N×5m=2500J;
(2)工人推力做的总功为:
W总=Fs=300N×10m=3000J;
(3)斜面机械效率为:
η==×100%≈83.3%;
答:
(1)把货物推上斜面做的有用功是2500J;
(2)此过程推力做了3000J;
(3)斜面的机械效率是83.3%.
3.工人想把重1000N的木箱A搬到高h=5m,长L=10m的斜面上,如图所示.他站在斜面上,沿斜面向上用F=625N的拉力使木箱A以v=0.2m/s的速度匀速从斜面底端拉到斜面顶端.
(1)工人拉木箱的功率是多大?
(2)该斜面的机械效率是多少?
(3)木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大?
解答】解:
(1)工人做的功:
W总=FL=625N×10m=6250J,将木箱从斜面底端拉到斜面顶端所用的时间:
工人拉木箱的功率:
W有=Gh=1000N×5m=5000J斜面的机械效率:
(3)摩擦力做的功:
Wf=W总﹣W有=6250J﹣5000J=1250J摩擦力的大小:
f===125N.
答:
(1)工人拉木箱的功率是125W.
(2)该斜面的机械效率是80%.
(3)木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是125N.
4.工人用平行于斜面向上的500N的推力将重800N的物体匀速推上高1.5m的车厢,所用的斜面长是3m.求:
【解答】解:
由题可知,推力F=500N,物体的重力G=800N,斜面长度s=3m,斜面高度h=1.5m,
(1)推力做的功:
W总=Fs=500N×3m=1500J;
(2)克服物体重力做的有用功:
W有用=Gh=800N×1.5m=1200J,斜面的机械效率:
η=×100%=×100%=80%;
(3)所做的额外功:
W额=W总﹣W有用=1500J﹣1200J=300J,因为W额=fs,
所以斜面对物体的摩擦力:
f===100N.
答:
(1)推力做的功为1500J;
(2)斜面的机械效率为80%;
(3)斜面对物体的摩擦力为100N.
5.如图是用滑轮组提升物体A的示意图,物体A受到的重力大小为GA.在匀速竖直提升物体A的过程中,物体A上升的速度大小为vA,滑轮组的机械效率为η.已知:
GA=400N,vA=0.4m/s,η=80%,绳重、轮与轴的摩擦均可忽
略不计.求:
(1)绳子自由端的速度大小v绳;
(2)动滑轮所受的重力大小G动;(3)拉力F做功的功率P.
解答】解:
1)由图知,n=2,绳子自由端移动的速度:
v=2vA=2×0.4m/s=0.8m/s;
(2)绳重、轮与轴的摩擦均可忽略不计,滑轮组的机械效率:
==
==
η
代入已知数值得:
80%=
解得动滑轮重力:
G动=100N;
(3)绳重、轮与轴的摩擦均可忽略不计,拉力F=(GA+G轮)
拉力做功的功率P===Fv=250N×0.8m/s=200W.
答:
(1)绳子自由端的速度大小为0.8m/s;
(2)动滑轮所受的重力大小为100N;
(3)拉力F做功的功率为200W.
6.如图是某校体育器械进行臂力训练的示意图,运动员通过拉力F的作用下来提升配重,以达到锻炼臂力的目的.在
一次训练时,运动员加配重的质量为30kg,拉力F的作用下,配重在5s的时间里,匀速竖直上升了50cm.在这个过程中,动滑轮提升配重所做的有用功为W有,运动员对绳子的拉力F做功的功率为40W.忽略绳重和摩擦.(g取10N/kg)求:
(1)在此次训练中运动员对绳子的拉力F的大小;
(2)动滑轮的重力.
解答】解:
(1)由图知,使用的滑轮组是两定、一动,承担物重的绳子股数n=2,拉力端移动的距离:
s=2h=2×50cm=100cm=1m,拉力端移动的速度:
v===0.2m/s,
拉力做功功率P===Fv,
则拉力F===200N;
(2)配重重力G=mg=30kg×10N/kg=300N,忽略绳重和摩擦,拉力F=(G+G轮),则动滑轮重力:
轮
G轮=2F﹣G=2×200N﹣300N=100N.
答:
(1)在此次训练中运动员对绳子的拉力的大小为200N;
(2)动滑轮的重力为100N.
m=80kg,卷扬机向下拉绳子的力
g取10N/kg.求:
7.如图所示,建筑工地上有一批建筑材料需要运往高处,已知建筑材料的质量F=500N,建筑材料上升的速度是1m/s,不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦,
(1)动滑轮所受的重力G动;
(2)滑轮组的机械效率η;
(3)卷扬机向下拉力F的功率.
F,根据动滑轮受力关系可
【解答】解:
(1)建筑材料的重力:
G=mg=80kg×10N/kg=800N,由图知,滑轮组由两段绳子承担物重,设提起质量m的建筑材料时卷扬机对绳的拉力为得F=(G+G动),
G动=2F﹣G=2×500N﹣800N=200N;
(2)滑轮组的机械效率:
==
=
=
=
==
=
=
=
η
×100%=80%
3)卷扬机的速度,v=nv物=2×1m/s=2m/s,卷扬机向下拉力F的功率:
P=Fv=500N×2m/s=1000W.答:
(1)动滑轮所受的重力为200N;
(2)滑轮组的机械效率是80%;
3)卷扬机向下拉力F的功率是1000W.
8.如图所示,工人用250N的力F将质量为40kg的物体在10s内匀速提升2m,不计绳重和摩擦,g取10N/kg,求:
(1)重物受到的拉力大小和动滑轮重;
(2)拉力做功的功率;
3)滑轮组的机械效率.
【解答】已知:
拉力F=250N,时间t=10s,质量m=40kg,上升高度h=2m,n=2
求:
(1)重物受到的拉力F=?
动滑轮重G动=?
;
(2)拉绳子的功率P=?
;(3)滑轮组的机械效率η=?
解:
G=mg=40kg×10N/k=400N;
(1)因为重物被匀速提起,所以重物受到的拉力等于重物重力为因为F=(G+G动)
所以G动=2F﹣G=2×250N﹣40×10N/kg=100N;
(2)拉力移动距离:
s=2h=2×2m=4m,拉力做的总功:
W总=Fs=250N×4m=1000J,拉力做功的功率:
P===100W;
(3)拉力做的有用功:
W有=Gh=400N×2m=800J,滑轮组的机械效率:
答:
(1)重物受到的拉力为400N;动滑轮重为100N;
(2)拉力的功率为100W;
(3)滑轮组的机械效率为80%.
9.如图所示,是小型建筑工地上使用的罐笼式提升机,提升机机械由两个定滑轮、一个动滑轮和罐笼几个部件构成,用它能把建筑材料从低处匀速提升到高处.如果罐笼和动滑轮的总质量为120kg,一次提升建筑材料360kg,提
升高度为l0m,不计滑轮的轮与轴之间的摩擦和钢丝绳子所受的重力,(g取10N/kg)求:
(1)钢丝绳的拉力;
(2)该提升机此次提升建筑材料的机械效率.
解答】解:
(1)GA=mAg=120kg×10N/Kg=1200N
G物=m物g=360kg×10N/Kg=3600N
2)根据η======75%.
答:
(1)钢丝绳的拉力是2400N;
(2)该提升机此次提升建筑材料的机械效率是75%.
10.用如图所示的滑轮组,将重1200N的物体A在100s的时间里匀速竖直提升10m,已知在这个过程中,拉力F做功的功率为150W.不计绳重和滑轮与轴的摩擦.
求:
(1)拉力F所做的有用功
(2)滑轮组的机械效率η
【解答】解:
(1)提升重物过程中拉力F做的有用功:
W有用=Gh=1200N×10m=12000J;
(2)拉力做的总功:
W总=Pt=150W×100s=15000J,
滑轮组的机械效率:
答:
(1)提升重物过程中的有用功为12000J;
(2)滑轮组的机械效率为80%.
11.用如图所示的滑轮组提升重1200N的物体A,在匀速竖直提升物体A的过程中,作用在绳子自由端竖直向上的拉力F为500N,如果物体A上升的速度vA为0.1m/s,不计绳重和滑轮与轴的摩擦.
求:
(1)动滑轮所受的重力G动;
(2)拉力F做功的功率P.
(3)滑轮组的机械效率η.
解答】解:
由图可知,承担物重的绳子股数n=3,
所以动滑轮重力:
G动=3F﹣G=3×500N﹣1200N=300N;
(2)拉力端移动速度:
v=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s,拉力做功的功率:
P=Fv=500N×0.3m/s=150W;
==
=
=
=
==
=
=
=
3)滑轮组的机械效率:
η
×100%=80%.
答:
(1)动滑轮所受的重力为300N;
(2)拉力F做功的功率为150W;
(3)滑轮组的机械效率为80%.
12.如图所示,是一辆小车通过滑轮组匀速提升物体的装置图.与小车连接的绳子能承受的最大拉力为6000N,小
车拉动绳子的最大功率为15KW.物体A重GA=1600N,动滑轮重G动=400N.不计小车所受摩擦阻力、绳重及滑轮组的摩擦.则:
(1
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