1、400N 的重物，需杠桿、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

2、的質量，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 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） （ 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 內勻速上升了 1m， 不計繩子與滑輪

3、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，人對繩的拉力為 500N，貨物在 1min 內勻速上 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 結構的吊板。 如所示是這種起重機吊臂上的滑輪組， 它 在 50s 內將重為 104N 的吊板勻速提高 10m。已

4、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 s 的速度沿水平桌面做勻速直線運動5s，此時彈簧測力計的示數為 2 N（ 不計機械內部摩擦和機 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

5、置的機械效 率；（ 4）如果用這個滑輪組勻速提起 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）若現提升 800N 的重物時， 滑 輪組的機械效率又是多少（不計繩重和摩擦）9、一根平直的杠桿（圖 9），本身的質量不計，支 點為 O，OA=2O，B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 33（ 銅 = 103kg/m3,g 取 10N/kg）10、如圖 10 所示

6、， 要把一個質量是 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， 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

7、師設計了 如圖所示的恒拉力系統，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10-2m3，共懸掛 20個水泥塊。 （已知水泥塊的密度為103kg/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 轉動， 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 質量均

8、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。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，其結構簡圖如圖 12 所示，鋼絲繩拉力 F 由電動機提供，大小為 2104N，起重機在 60s 內將重 為

9、104N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生變化的可變電阻） ，顯示體重大 小的儀表 A（實質是電流表） 。其中 AO BO 5 1，壓 力傳感器 R表面能承受的最大壓強為 2 106Pa，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。（2）不考慮動滑輪的重時， 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

10、力為 F2，其大小 是 260 N，則動滑輪受到的重力 G 動為多大設踏板和杠桿組件的質量可以忽略不計，接通電源后，壓力F/N050100150200250300電阻 R/302724211815120000000壓力傳感器兩端的電壓恒為。 請回答：（ 1）踏板空載時， 電流表讀數是多少 mA（ 2）若壓桿與壓力傳感器之間的 4 2接觸面積是 2 104m2，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 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 5

11、0N，人重 G人 650N。輕桿 AB可以繞 O點轉動，且 OA OB5 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，地面對輪摩擦， g 取 l0N kg ）求：（ 1）貨箱和動滑輪的總質量 m；（ 2）功率 P1；（3）機械效率 2。19、如圖 19 所示，一個質量 60kg ，底面積為物 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物

12、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，彈簧對物體乙的作用力為F2780N。求：此時地面對人的支持力 F3。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 內移動了 8m，繩子自由 端拉力 F的大小為 20N。請你根據已知條件提出 3 個問 題并進行解答。 （不計摩擦和動滑輪重）機械效率為 2。N1 與 N2之比為 1519。（不計繩重及滑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

13、圖。已知貨物的質量為600kg，所受軌道的摩擦力為其重力的倍，滑輪組的機械效率為 75。若人以 s 的速度勻速前行，經 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）人的拉力為多大（ 3）人拉力的功率為多大18、如圖 18 所示，質量為 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，放入貨箱的貨物質量為 160kg，工人用力 F1 勻速拉繩的功率為 P1，貨箱以 s 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 的貨物質量為 120kg，工人用力 F2 勻速拉

14、繩， 貨箱以 s 的速度勻速上升，地面對工人的支持力為N2，滑輪組21、如圖 21 均勻細長棒 AB，其質量為 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， 當它穩定靜止時， 棒被浸沒部分的長度是全長的 3/5 ， 棒的密度是多少22、如圖 22 所示，杠桿處于平衡狀態，其中OA長1 米， OB長米，重物 P 重牛，滑輪和杠桿的質量不計， 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

15、103kg/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：F1? F2=2? 5。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

16、剛 剛露出水面后繼續上升， 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。（ 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 以及輕質杠桿 MN組成：物塊 A 通過細繩與滑輪 C 相 連，物塊 B 通過細

17、繩與杠桿相連。 杠桿可以繞支點 O 在 豎直平面內轉動，杠桿始終在水平位置平衡，且MO33ON=1 2。已知物塊 A 的密度為 103kg/m 3，底面積為， 高 1m，物塊 B 的重力為 100N。滑輪與轉軸的摩擦、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， 物塊 A所受的拉力大小；（3）若水位發生變化，當電子稱的示數為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，

18、如圖 15 為冷水自控位置，小水箱與鍋爐相連，當 杠桿呈水平狀態時，浮球受到豎直向上的浮力，塞子 B 剛好頂住自來水的進口。已知 OC 25cm。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，排開水的質量為 500g，（不計繩重和繩與滑輪間的摩擦） （ 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

19、 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=105Pa,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 質量不能超過多少 (p 外=105Pa) (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 . 當杠桿呈水平狀態時 , 浮球一半的 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,

20、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 , 直接用浮球將活塞頂住 , 則活塞的體積至少為多大329、如圖 29 所示，重物 A 是體積為 10dm3，密度為 103kg/m 3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：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 為支點的輕質杠桿的 A 點處，一個

21、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 104Pa，人 對水平地面的壓強為 104Pa；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 104 Pa；已知人單獨站在水平4 地面上，對地面的壓強為 104 Pa(g 取 10N/kg )求：(1) 力 F1的大小； (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，質量分布均勻的長方形木板AB的長度 L= 4m, 中央支于支架

22、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現有重為 300N 的小 孩，從 O點出發( 1)如果沿 A 方向向 A 端緩慢行 走當小孩行走到距離 O點的 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亮選用為多際上活重力是考慮它為采取30、圖 30 是小亮為村里的養牛場設計的牲畜自動飲 水器的示意圖， 設計儲水箱 A 的蓄水深度為， 閥門 K處 出水口的

23、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 10N kg) (1) 若不考慮活塞、桿 KB、OC及浮球的重力，小浮球的體積應 大 (2) 實 塞、桿及浮球的 需要考慮的， 若 們的重力， 你認 哪些措施可保 證飲水器正常工作 ( 答出一種措施即可 )參考答案一、計算題1、圖 1 分分解得 :11分1分1分（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1分1分2、（1）50N（2）（3）功的原理。3、75%120W 150w4

24、、（1）4000J分；（2）2分（80%2 分5、23）6、7、解：（1）W有 Gh500N6m12、（1） 105 J（2） 104 W（3）90%13、（1）定定動（各 1 分）（2）240N（3 分）（3）100N14、（每問2 分，共 6 分）（ 1） 10N（2）20W3）90%15、解：（1）空載時，電流為I=U/R=300 =11、3000J2） PW/t300N 12m/20s180W（ 3 ） Gh /Fs 3000J/（300N 12m） %（4）由 F（ G物 G動）/n 300N （ 500N G 動） /2G 動 100N 當 G物 400N 時 由 上 式 可 得

25、： F 250N 8、（1）400J（ 2） （3）100N（4）9、（ 2 分）（ 2）壓力傳感器受到的最大壓力為 F=PS=2 106Pa 2 10-4m2=400N，則踏板上受到的最大稱量為 G LBO=F LAO，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=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/ （ I ） =5/3 ， 所 以 F=500-8/I （ 2 分） 而根據 G LBO=F LAO可知 G/F=

26、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，壓力傳感器電 阻為 300，根據歐姆定律 I=U/R 即可算出。（ 2）根據 F=PS 代入相應數值即可計算出所能承受的最大壓力， 再根據杠桿原理 G LOB=F LOA即可算出最大稱量值。 （ 3）由于需要求出體重與電流表示數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，再根據杠桿原理求出人的體重G。16、（1）10、（1）0入數據得： P=200W解：（ 1）動滑輪和貨箱總重為 G； 次提升貨物：以人為研究對象， 受力分析如

27、圖 （甲） G人 =m人 g=70kg 10N/kg=700N 所 受 的 重 力 為 G1=m1g=160kg18、 第一 人所受的重力為 運送的貨物 10N/kg=1600N 繩對人的拉力 F1與人對繩的拉力 F1 大小相等 1 分 杠桿兩端受力如圖1 所示。根據杠桿平衡條件：FAFB(G 輪2G 甲) (50N2150N） 630N 物體乙受力如圖 2 所示。G 乙 FA F11分630N 840N （2）加入彈簧后，物體乙受力如圖3 所示。FA G 乙 F2 840N 1620N 根據杠桿平衡條件：210N1分780N1分FBFA 1620NN1=G人 F1 第二次提升貨物： 以人為研

28、究對象， 受力分析如圖 （乙） 運 送 的 貨 物 所 受 的 重 力 為 G2=m2g=120kg 10N/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把數據分別代入解得：=400NG=400NF1 900N 1 分 物體丙替代物體甲后，滑輪受力如圖 4 所示。FB 2G丙 G輪G 丙 （FB G 輪 ） （900N 50N） 425N 1 分 人受力分析如圖 5 所示。G丙 F3G 人F3 G 人 G 丙 650N 425N 225N1 分解題結果正確，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 f

29、s 物（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=s人勻速拉繩的速度 v1 =5 v1=5 s=sP1=F1 v1 =400N s=200W3）第二次運送貨物時滑輪組的機械效率代入數據得： W有用 104 J = =代入數據得： F=400N P=或 P Fv19、 (1) 圖略(2)G=mg=60 kg 10N kg=600 N(3)F=G=600N P=6 103 Pa(4)f=N60020、（ 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 s （ 4）繩子自由端移動了 l6m由（ 1）（2）（3）得：

30、21、22、23、1） 解：117. 6 牛（ 2）牛、牛。 根據已知及圖甲做受力分析GM =F浮 1 +N + FM2F1 = GD + FM - 2F2 +F 浮 1= GD+ GM 2F +F 浮 2= GD+ GM- 由已知得：F 浮 1= 水 g V 排 = 103kg/m3 10N/kg =400N 2mGM = g V= 103kg/m3 10N/kg =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，2m 此時：（1） 時 為 F2 時 滑M 對動滑輪及 M 動滑輪及F13）為（ 2）當拉力當繩子恰好被拉對動及斷時對F1? F22? 5F1=160N 由受力分析方程聯立得 =120N,N =480NGD =200N， FM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=103kg/m310N/kg =200N 石頭在水中時受到重力、浮力和拉力： F 拉=G- F 浮 =500N-200N=300NF 浮 =F 壓 =水 gVV=6250cm3.29、( 1)G Vg103kg/m310-2m310N/kg790NF 浮水