简单机械的综合计算试题与答案.docx

1、简单机械的综合计算试题与答案简单机械的综合计算1、工人师傅用如图所示的滑轮组将重为600N的货物匀速提升了2m,做了1500J的功。求:(1)滑轮组的机械效率；(2)当他用400N的拉力匀速提升其它货物时,额外功占总功的15%,求提升货物的重。2、一人用桶从井里取水，己知桶的容积是6L，空桶的质量是1.5kg，忽略绳子的重力。（水=1.0103kg/m3，g=10N/kg）求：（1）装满水后水的质量；（2）用绳子把桶放到井里，进入一些水后，桶仍然漂浮在水中，此时它排开水的体积是310-3m3，桶受到的浮力；（3）将一满桶水从桶底刚好离开水面开始匀速提高5m，绳子的拉力做的功；（4）提水的效率。

2、3、工人用杠杆将重为180 N的物体匀速提升0.5 m，做了100 J的功求：（1）提升物体做的有用功；（2）杠杆的机械效率4、为了发展文化旅游事业，荆州市正在兴建华强方特文化主题园，建成后将通过最新的 VR技术展示包括楚文化和三国文化在内的五千年华夏文明园区建设中需把重 1200N 的木箱 A搬到高 h2m，长 L10m 的斜面顶端如图所示，工人站在斜面顶端，沿斜面向上用时50s 将木箱 A 匀速直线从斜面底端拉到斜面顶端，已知拉力 F 的功率为 80W求：（1）拉力 F 的大小；（2）该斜面的机械效率是多少；（3）木箱 A 在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力是多大5、如图所示，电动起重机是

3、通过电动机拉动绳子b带动滑轮组工作的装置（滑轮组的连接方式未画出）。质量为360kg的货箱放在水平地面上，与地面的接触面积是0.25cm2。求：(1)当绳子a对货箱的拉力Fa为600N时，货箱未离开地面，此时货箱对地面的压强是多大？（g取10N/kg）(2)在匀速拉起货箱的过程中，电动机把绳子b匀速收起了12m，绳子b的拉力Fb做了2.4104J的功，拉力Fb是多大？(3)在上述匀速拉起货箱的过程中，使用滑轮组所做的额外功是9.6103J，滑轮组的机械效率是多大？6、如图,使用杠杆提升重物,拉力F竖直向下,重物匀速缓慢上升,相关数据如下表:求（1）拉力所做的功（2）拉力做功的功率（3）此过程中

4、,该杠杆的机械效率7、如图所示，利用动滑轮提升货物在竖直向上、大小为250N的拉力F作用下，重为400N的货物在20s的时间内匀速上升5m,求：(1)有用功W有(2)拉力F的功率P(3)此过程中动滑轮的机械效率。8、如图所示，用滑轮组匀速提起重1000N的物体，使物体上升10m，所用拉力为400N，若绳重和摩擦不计，求：（1）滑轮组的机械效率；（2）若用此装置匀速提起1200N的重物，则拉力又为多少N。9、用如图所示的滑轮组，将一重为450N的物体以0.1m/s的速度匀速向上提起2m，拉力F为200N求：（1）滑轮组的机械效率；（2）拉力F的功率。10、如图所示，动滑轮重4N，所吊重物B重20

5、N，物体A重240N，此时物体B恰好以0.1m/s的速度匀速下降。不计绳重、绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦。求：（1）水平面对物体A的摩擦力是多大?（2）要使物体B恰好以0.2m/s的速度匀速上升，则要对物体A施加水平向右拉力F的功率为多大?11.（2019潍坊，25）一辆质量为1.5103kg的汽车陷入一泥泞路段，司机师傅利用滑轮组和周围条件，组装成了如图所示的拖车装置。已知汽车通过泥泞路段需移动8m距离，汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的0.1倍，滑轮组的机械效率为80%，g取10N/kg。在将车匀速拖离泥泞路段过程中，求：（1）做的有用功；（2）作用在绳子自由端的拉力。12.（2019德州，

6、25）小强用如图所示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m，此过程中拉力F的功率为120W。求：（1）提升装置所做的有用功；（2）拉力F做的功；（3）该滑轮组的机械效率。13、如图所示，人的重力为850N，双脚与地面接触面积为250cm2，用滑轮组拉重210N的物体沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了5s。人对绳子竖直向下的拉力为100N。求：（1）物体A上升的高度；（2）滑轮组的机械效率；（3）人对地面的压强。14、如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v=2m/s，经过t=10s，货物A竖直升高h=10m。已

7、知汽车对绳的拉力F的功率P=120kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，求： （1）t时间内汽车对绳的拉力所做的功；（2）汽车对绳的拉力大小；（3）斜面的机械效率。15、一辆重为2104N的电动汽车，以恒定功率50kW在平直的公路上匀速行驶3km，用时3min。已知汽车在行驶中所受阻力为车重的0.1倍，汽车轮胎与地面接触的总面积为0.5m2求：（1）汽车对地面的压强；（2）汽车的牵引力所做的功；（3）汽车发动机的机械效率（计算结果保留一位小数）。16、汽车超载是当前发生交通事故的重要原因之一。全国各地设置了许多超载监测站加强监管。如图所示，一辆两轴货车正在水平地面上设置的某种电子地磅秤上称重。先让货

8、车前轮单独开上电子地磅秤，其读数为8t；前轮驶离电子地磅秤，再让后轮单独开上电子地磅秤，其读数为9t。国家规定两轴货车限载车货总重18t，请你通过计算分析该货车是否超载。 17、在更换家用轿车的轮胎时，剪式千斤顶是一种常用工具。图甲是某型号剪式千斤顶的结构示意图。使用时，将底部支撑台置于水平地面，保持千斤顶竖直，将顶升置于汽车车身下，用手摇动扳手使扳手绕O点不断旋转，带动丝杆转动，通过丝杆水平拉动左端铰链，使支架向内收缩，顶升升高，从而将汽车车身顶起。丝杆上刻有梯形扣，图乙是梯形的实物图。（1）该型号的剪式千斤顶是由一些简单机械组合而成的。在顶起车身的过程中，丝杆上的梯形扣属于下列哪一种简单机

9、械？ 。A滑轮 B滑轮组 C杠杆 D斜面（2）现使用该剪式千斤顶更换轮胎，顶起汽车车身后，若顶升受到车身竖直向下的压力大小始终为10000N，且等于顶升对车身的支持力，千斤顶自身重量忽略不计。若底部支撑台与地面接触面积为0.04m2，顶起汽车车身后手不再用力，则千斤顶对地面产生的压强是多大？顶起汽车车身后，为了方便更换轮胎，需要继续摇动扳手，使顶升继续升高一段距离。若人摇动扳手使顶升在1min内升高12cm，用千斤顶顶起车身时的机械效率为80%，则人做功的功率是多大？18、如图是某科技小组设计的在岸边打捞水中金属块的装置示意图，每个滑轮重为100N，均匀实心金属块的密度为8103kg/m3，金

10、属块的质量为80kg。绳重和摩擦、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计，金属块一直匀速上升。（水的密度水1.0103kg/m3，g取10N/kg）（1）在金属块还未露出水面时，求此时金属块所受到的浮力；（2）在金属块未露出水面时，求人的拉力F；（3）金属块在水中匀速上升2m，且金属块未露出水面时，求人的拉力所做的功。19、如图所示利用汽车液压起重机从矿井中提升重物。起重机起动时滑轮组将重物竖直向上匀速提起，其中N是柱塞，可向上支撑起起重臂ODC重物和动滑轮总重为15000N，不计摩擦和滑轮组上钢丝绳重。问：（1）钢丝绳自由端上作用力F的大小为 N。（2）当柱塞向上支撑起起重管

11、绕固定端O转动时，起重臂ODC是 力杠杆。（3）当重物以0.4m/s的速度匀速上升时，钢丝绳自由端上作用力F的功率是多少？20、杠杆平衡时,动力臂L1为 06米,阻力臂L2为 0.2米,若阻力F2的大小为 60牛,求动力F1的大小。21、科技人员为了研究“物品匀速投放下水的方法”建立如图模型：轻质杠杆AB两端用轻绳悬挂着两个完全相同的正方体物品甲和乙，甲、乙的边长均为a，密度均为（大于水的密度水），杠杆放在可移动支点P上，物品乙放在水平地面上。起初，物品甲下表面无限接近水面（刚好不被水打湿）。计时开始（t0），上推活塞，使水面以速度v匀速上升直到物品甲刚好完全被水淹没，停止计时（不计物品甲在水

12、中相对运动的阻力）。上述过程中通过移动支点P维持BD绳中拉力恒为乙重力的0.6倍，且杠杆始终水平。（g为已知量）求：（1）物品乙对地面的压强；（2）t0时，BP：PA为多少？（3）物品甲完全被水淹没时，BP：PA为多少？（4）任意时刻t时，BP：PA与t的关系式。简单机械的综合计算参考答案1、工人师傅用如图所示的滑轮组将重为600N的货物匀速提升了2m,做了1500J的功。求:(1)滑轮组的机械效率；(2)当他用400N的拉力匀速提升其它货物时,额外功占总功的15%,求提升货物的重。解：（1）所做的有用功：，由题知，工人做了1500J的功，即W总=1500J，滑轮组的机械效率：；（2）当他用4

13、00N的拉力匀速提升其它货物时，额外功占总功的15%，则有用功占总功的为85%，即=85%，由图知，n=3，滑轮组的机械效率，所以，此时提升的物重：。2、一人用桶从井里取水，己知桶的容积是6L，空桶的质量是1.5kg，忽略绳子的重力。（水=1.0103kg/m3，g=10N/kg）求：（1）装满水后水的质量；（2）用绳子把桶放到井里，进入一些水后，桶仍然漂浮在水中，此时它排开水的体积是310-3m3，桶受到的浮力；（3）将一满桶水从桶底刚好离开水面开始匀速提高5m，绳子的拉力做的功；（4）提水的效率。解：（1） 由 可得，装满水后水的质量：m=V=1.0103kg/m3610-3m3=6kg；

14、（2）桶受到的浮力；F浮=液gV排=1.0103kg/m310N/kg310-3m3=30N；（3）绳子的拉力做的功：W=G总h=（m桶+m）gh=（1.5kg+6kg）10N/kg5m=375J；（4）提水的效率：3、工人用杠杆将重为180 N的物体匀速提升0.5 m，做了100 J的功求：（1）提升物体做的有用功；（2）杠杆的机械效率解：（1） （2）4、为了发展文化旅游事业，荆州市正在兴建华强方特文化主题园，建成后将通过最新的 VR技术展示包括楚文化和三国文化在内的五千年华夏文明园区建设中需把重 1200N 的木箱 A搬到高 h2m，长 L10m 的斜面顶端如图所示，工人站在斜面顶端，沿

15、斜面向上用时50s 将木箱 A 匀速直线从斜面底端拉到斜面顶端，已知拉力 F 的功率为 80W求：（1）拉力 F 的大小；（2）该斜面的机械效率是多少；（3）木箱 A 在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力是多大解：（1）拉力所做的功 W 总=Pt=80W50s=4103J拉力 F=W 总/L=4103J/10m=400N（2）克服物重做功 W 有=Gh=1200N2m=2.4103J斜面的机械效率=W 有/W 总=2.4103J/4103J=60%（3）木箱 A 在斜面上匀速运动时克服摩擦做功W 额=W 总W 有=4103J-2.4103J=1.6103J木箱 A 在斜面上匀速运动时受到的摩擦力

16、f=W 额/L=1.6103J/10m=160N5、如图所示，电动起重机是通过电动机拉动绳子b带动滑轮组工作的装置（滑轮组的连接方式未画出）。质量为360kg的货箱放在水平地面上，与地面的接触面积是0.25cm2。求：(1)当绳子a对货箱的拉力Fa为600N时，货箱未离开地面，此时货箱对地面的压强是多大？（g取10N/kg）(2)在匀速拉起货箱的过程中，电动机把绳子b匀速收起了12m，绳子b的拉力Fb做了2.4104J的功，拉力Fb是多大？(3)在上述匀速拉起货箱的过程中，使用滑轮组所做的额外功是9.6103J，滑轮组的机械效率是多大？解：(1) G=mg=360kg10N/kg=3600N

17、F=G-Fa=3600N-600N=3000N p=1.2104Pa (2) W=Fs Fb=2000N (3) W有=W总-W额=2.4104J-9.6103J=l.44104J=0.6=60%6、如图,使用杠杆提升重物,拉力F竖直向下,重物匀速缓慢上升,相关数据如下表:求（1）拉力所做的功（2）拉力做功的功率（3）此过程中,该杠杆的机械效率解：（1）拉力所做的功:W拉=Fs=500N0.2m=100J（2）拉力做功的功率：（3）此过程中拉力做的有用功为：该杠杆的机械效率:7.（2019苏州，27）如图所示，利用动滑轮提升货物在竖直向上、大小为250N的拉力F作用下，重为400N的货物在20

18、s的时间内匀速上升5m,求：(1)有用功W有(2)拉力F的功率P(3)此过程中动滑轮的机械效率。解：（1）拉力做的有用功是：W有=Gh=400N5m=2000J，（2）由图知道，n=2，所以动滑轮绳端移动的距离是：s=nh=25m=10m，拉力做的总功是：W总=Fs=250N10m=2500J，拉力F的功率是： =125W；（3）动滑轮的机械效率是： =80%；8、如图所示，用滑轮组匀速提起重1000N的物体，使物体上升10m，所用拉力为400N，若绳重和摩擦不计，求：（1）滑轮组的机械效率；（2）若用此装置匀速提起1200N的重物，则拉力又为多少N。解：（1）由图可知，绕过动滑轮的绳子股数为

19、4，则绳子自由端移动的距离：s4h410m40m，克服物体重力做的功：W有用Gh1000N10m10000J，拉力做的功：W总Fs400N40m16000J，滑轮组的机械效率：100%100%62.5%；（2）绳重和摩擦不计，则W额G动h，动滑轮的总重为：G动600N。绳重和摩擦不计，用此装置匀速提起1200N的重物，则此时的拉力：F（G+G动）（1200N+600N）450N。答：（1）滑轮组的机械效率是62.5%；（2）若用此装置匀速提起1200N的重物，则拉力又为450N。9、用如图所示的滑轮组，将一重为450N的物体以0.1m/s的速度匀速向上提起2m，拉力F为200N求：（1）滑轮组

20、的机械效率；（2）拉力F的功率。解：（1）工人做的有用功：W有用=Gh=450N2m=900J，由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=3，拉力端移动距离s=3h=32m=6m，拉力做的总功：W总=Fs=200N6m=1200J，滑轮组的机械效率：=100%=100%=75%；（2）由v=得做功时间：t=20s，拉力做功的功率：P=60W；答：（1）滑轮组的机械效率为75%；（2）拉力F的功率为60W。10、如图所示，动滑轮重4N，所吊重物B重20N，物体A重240N，此时物体B恰好以0.1m/s的速度匀速下降。不计绳重、绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦。求：（1）水平面对物体A的摩擦力是多大?（2）要

21、使物体B恰好以0.2m/s的速度匀速上升，则要对物体A施加水平向右拉力F的功率为多大?解：（1）当物体B匀速下降时，物体A受到水平向右滑动摩擦力的大小为： （2）当物体B匀速上升时，对物体A施加水平向右的拉力F为：F=f滑+F绳=2f滑=212N=24N物体A向右匀速运动的速度大小为：vA=vB =2x0.2m/s=0.4m/s拉力F的功率为：P=FvA=24N0.4m/s=9.6W11、一辆质量为1.5103kg的汽车陷入一泥泞路段，司机师傅利用滑轮组和周围条件，组装成了如图所示的拖车装置。已知汽车通过泥泞路段需移动8m距离，汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的0.1倍，滑轮组的机械效率为80%

22、，g取10N/kg。在将车匀速拖离泥泞路段过程中，求：（1）做的有用功；（2）作用在绳子自由端的拉力。解：（1）汽车在泥泞路段受到的阻力：f=0.1mg=0.11.5103kg10N/kg=1.5103N；将车匀速拖离，由二力平衡条件可得，滑轮组对车的拉力：F拉=f=1.5103N；所做有用功：W有=F拉s车=1.5103N8m=1.2104J，（2）由图可知n=3，则绳子移动的距离：s绳=3s车=38m=24m，由；由W总=Fs绳可得，作用在绳子自由端的拉力：。答：（1）做的有用功为1.2104J；（2）作用在绳子自由端的拉力为625N。12、小强用如图所示装置在10s内将重为450N的货物

23、匀速提升2m，此过程中拉力F的功率为120W。求：（2）提升装置所做的有用功；（2）拉力F做的功；（3）该滑轮组的机械效率。解：（1）提升装置所做的有用功：W有用Gh450 N2 m900J；（2）根据P可得拉力F做的功：W总Pt120W10s1200J；（3）滑轮组的机械效率：100%75%。答：（1）提升装置所做的有用功是900J；（2）拉力F做的功是1200J；（3）该滑轮组的机械效率是75%。13、如图所示，人的重力为850N，双脚与地面接触面积为250cm2，用滑轮组拉重210N的物体沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了5s。人对绳子竖直向下的拉力为100N。求：（1）物体A

24、上升的高度；（2）滑轮组的机械效率；（3）人对地面的压强。解：（1）物体上升的高度：h = vt = 0.1m/s5s = 0.5m（2）滑轮组做的有用功：W有用 = Gh人对绳子做的总功：W总=F拉s = F拉3h滑轮组的机械效率：= = 70%（3）人对地面的压强：p = = = 3104Pa14、如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v=2m/s，经过t=10s，货物A竖直升高h=10m。已知汽车对绳的拉力F的功率P=120kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，求：（1）t时间内汽车对绳的拉力所做的功；（2）汽车对绳的拉力大小；

25、（3）斜面的机械效率。【答案】（1）t时间内汽车对绳的拉力所做的功为1.2106J；（2）汽车对绳的拉力大小为20000N；（3）斜面的机械效率为75%。15、一辆重为2104N的电动汽车，以恒定功率50kW在平直的公路上匀速行驶3km，用时3min。已知汽车在行驶中所受阻力为车重的0.1倍，汽车轮胎与地面接触的总面积为0.5m2求：（1）汽车对地面的压强；（2）汽车的牵引力所做的功；（3）汽车发动机的机械效率（计算结果保留一位小数）。解：（1）因水平面上物体的压力和自身的重力相等，所以，汽车对地面的压强：p4104Pa；（2）因电动汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，

26、所以，汽车的牵引力：FF阻0.1G0.12104N2103N，则汽车的牵引力所做的功：W机械Fs2103N3103m6106J；（3）由P可得，电动汽车消耗的电能：W电Pt50103W360s9106J，汽车发动机的机械效率：100%100%66.7%。答：（1）汽车对地面的压强为4104Pa；（2）汽车的牵引力所做的功为6106J；（3）汽车发动机的机械效率为66.7%。16、汽车超载是当前发生交通事故的重要原因之一。全国各地设置了许多超载监测站加强监管。如图所示，一辆两轴货车正在水平地面上设置的某种电子地磅秤上称重。先让货车前轮单独开上电子地磅秤，其读数为8t；前轮驶离电子地磅秤，再让后轮

27、单独开上电子地磅秤，其读数为9t。国家规定两轴货车限载车货总重18t，请你通过计算分析该货车是否超载。解：以汽车前轮为支点建立杠杆模型，示意图如图甲，根据杠杆平衡条件得：F后LGL1以汽车后轮为支点建立杠杆模型，示意图如图乙，根据杠杆平衡条件得：F前LGL2由两式可得：GF前+F后（8103kg+9103kg）10N/kg18103kg10N/kg，所以，该货车不超载。答：该货车不超载。17、在更换家用轿车的轮胎时，剪式千斤顶是一种常用工具。图甲是某型号剪式千斤顶的结构示意图。使用时，将底部支撑台置于水平地面，保持千斤顶竖直，将顶升置于汽车车身下，用手摇动扳手使扳手绕O点不断旋转，带动丝杆转动

28、，通过丝杆水平拉动左端铰链，使支架向内收缩，顶升升高，从而将汽车车身顶起。丝杆上刻有梯形扣，图乙是梯形的实物图。（1）该型号的剪式千斤顶是由一些简单机械组合而成的。在顶起车身的过程中，丝杆上的梯形扣属于下列哪一种简单机械？ 。A滑轮 B滑轮组 C杠杆 D斜面（2）现使用该剪式千斤顶更换轮胎，顶起汽车车身后，若顶升受到车身竖直向下的压力大小始终为10000N，且等于顶升对车身的支持力，千斤顶自身重量忽略不计。若底部支撑台与地面接触面积为0.04m2，顶起汽车车身后手不再用力，则千斤顶对地面产生的压强是多大？顶起汽车车身后，为了方便更换轮胎，需要继续摇动扳手，使顶升继续升高一段距离。若人摇动扳手使

29、顶升在1min内升高12cm，用千斤顶顶起车身时的机械效率为80%，则人做功的功率是多大？解：（1）丝杆上的梯形扣是变形的斜面，可以达到省力的目的，故选D；（2）千斤顶自身重量忽略不计，千斤顶对地面的压力F10000N，则千斤顶对地面产生的压强：p2.5105Pa；人摇动扳手使顶升在1min内升高12cm，则千斤顶对车做的功：W有F支h10000N0.12m1200J，由100%可得，人做的总功：W总1500J，人做功的功率：P25W。答：（1）D；（2）千斤顶对地面产生的压强是2.5105Pa；人做功的功率是25W。18、如图是某科技小组设计的在岸边打捞水中金属块的装置示意图，每个滑轮重为100N，均匀实心金属块的密度为8103kg/m3，金属块的质量为80kg。绳重和摩擦、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计，金属块一直匀速上升。（水的密度水1.0103kg/m3，g取10N/kg）（1）在金属块还未露出水面时，求此时金属块所受到的浮力；（2）在金属块未露出水面时，求人的拉力F；（3）金属块在水中匀速上升2m，且金属块未露出水面时，求人的拉力所做的功。解：（1）因为金属块浸没水中，所以金属块排开水的体积：V排VA0.01m3；金属块所受的浮力：F浮水gV排1103kg/m310N/kg0.01m3100N；（2）由图知，使用的滑轮组n2