2021学年第十一章 简单机械和功综合与测试精练

这是一份2021学年第十一章 简单机械和功综合与测试精练，共7页。
1．疫情的暴发给生活带来诸多不便，但却加快了线上教学的发展，为了更流畅的呈现板书，金老师将手机、底面为正方形的底座、大理石组装成了如图甲的拍摄仪，其主要结构如图乙，组装流程：将手机摄像头端伸出底座，另端用长方体大理石竖直向下压在手机末端，固定手机。已知所用手机长度为20cm，质量为160g且分布均匀，大理石质量为240g。
（1）为扩大拍摄范围，并防止手机掉落，求手机可以伸出底座外的最大长度。
（2）徐老师也组装了一个拍摄装置如图丙，所用手机与金老师同款，底面为正方形的底座边长为4cm，手机左侧有12cm伸出底座。假设重物挂在手机的最边缘，g取10N/kg，求保证手机不掉落的重物质量范围。
2．桔槔是中国古代的一种汲水工具，桔槔的结构相当于一个普通的杠杆。如图甲所示，横杆的一端用绳子与水桶相连，另一端绑上一块重石头。当要提水时，人用力向下拉绳子使水桶下降到水面以下并让水流入水桶。当水桶装满水后，就让另一端石头下降，通过杠杆作用，就可将水桶提升。这样汲水过程的主要用力方向是向下，由于向下用力可以借助人的体重，因而大大减少了人们提水的疲劳程度。
（1）图乙是桔槔的模型，已知BO＝1m，AO＝2m，空水桶重20N，石头重400N。请计算人至少要用多大的力才能使空水桶匀速下降？
（2）若水桶装满水后的总重为190N，则把装水后的水桶从水井中拉起时，人需要给绳子向上的拉力吗？若无需拉力，请分析说明；若需要拉力，请计算大小。
3．码头上的工作人员利用如图所示的轻质杠杆将一桶淡水从地面转移到船上。如图所示，此时杠杆刚好保持水平，挂在A端的桶重100N，内部底面积为0.05m2。一桶内装有800N的水，水深1m，重660N的工作人员用绳子竖直拉住B端，工作人员的脚与地面的接触总面积为0.04m2，OA∶OB=1∶3。?水=1.0×103kg/m3。g取10N/kg。求：
（1）水对桶底的压强；
（2）水对桶底的压力；
（3）人对杠杆B端的拉力；
（4）人对地面的压强。
4．如图所示，质量为100kg的物体在水平地面上，受到一沿水平方向大小为150N的拉力F的作用，使物体在10s内从A点移到B点，移动距离为5m。求：
（1）物体的重力对物体做的功；
（2）拉力对物体做的功；
（3）拉力做功的功率。
5．已知物块的重力为15N，第一次在大小为10N的水平拉力F1作用下沿着水平面运动，如图1所示，物块在OP段的速度﹣时间图象如图2所示；第二次在大小为20N的拉力F2作用下沿着斜面向上运动，如图3所示，F2的方向始终沿着物块运动方向，物块在QR段的路程一时间图象如图4所示。
（1）求F1在OP段做的功；
（2）求F2在QR段的功率。
6．“绿色出行，低碳生活”，近年来，国产迷你电动汽车因环保、节能、价格低廉等优势，越发受到人们欢迎，如图是国内某型号的新能源迷你汽车，满载时总质量为1000kg，在平直公路上以最大功率20kW从静止开始加速，经过25s恰好达到最大速度，并接着以最大速度匀速行驶2min，已知汽车在行驶时受到地面的摩擦力为重力的0.1倍，忽略空气阻力，求：（g=10N/kg）
（1）汽车匀速行驶时的牵引力；
（2）整个过程中发动机所做的功；
（3）汽车行驶的最大速度。
7．小华参加社区实践活动，需要将重100N的沙子从一楼运到三楼。他采用如图所示的两种方案，已知桶重20N，动滑轮重10N，小华的体重是100N，方案一中小华从一楼到三楼所用的时间是15s。求：
（1）方案一中小华所做有用功的功率；
（2）方案二中动滑轮的机械效率（精确到1%）。
8．如图所示，搬运工人用200N的拉力（方向不变）将木箱匀速提升4m，用了20s，木箱重360N，动滑轮重20N。求此过程中：
（1）有用功及总功；
（2）额外功及该装置的机械效率；
（3）克服木箱重力做功的功率及拉力的功率。
9．如图，一个工人站立在水平地面上用滑轮组提升物体，已知物体的重力为480N，人对绳子竖直向下的拉力为200N时，物体匀速上升，此时工人对水平地面的压强为，双脚与地面的接触面积为500cm2，不计绳重和摩擦。求：
（1）动滑轮的重力；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）工人的重力。
10．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，物体重，汽车重，汽车匀速拉绳子时的拉力，若汽车受到的阻力为车重的倍，汽车行驶的速度为，求：
（1）物体的质量；
（2）滑轮组所做的有用功；
（3）滑轮组的机械效率；（计算结果保留一位小数）
（4）汽车牵引力的功率。
11．在资阳市地铁建设工地，有一“塔吊”正在准备起吊一底面积为0.8m2、质量为2400kg的圆柱形重物；如图所示，A为塔吊的配重，OB为塔吊的起重臂，C为能在起重臂上移动的载重小车，载重小车下挂有滑轮组，OB=25m，当载重小车在B点时，能安全起吊重物的最大质量是1200kg。现在载重小车从距离O点为10m的载重臂上，准备起吊该圆柱形重物（不计挂钩、滑轮组和钢丝绳重及摩擦。 g=10N/kg）问：
（1）起吊前，该重物对地面的压强为多大；
（2）起吊后，当重物匀速上升时，载重小车下每段钢丝绳的拉力为多大；
（3）如果将重物匀速提升20m，则拉力做功多少；
（4）塔吊将重物从起吊点提升20m后，载重小车最多能向B点方向再平移多少米，才能保证安全工作？
12．学习了简单机械知识后，小明发明了如图所示的斜面搬运防疫物资。某次匀速拉动防疫物资，从斜面底端运到高处。根据提供的基本信息完成下列题目。
（1）此次提升货物所做的有用功为多少J？
（2）该斜面的机械效率是多少？（小数点后保留一位有效数字）
（3）货物与斜面间的摩擦力为多少N？
参考答案
1．（1）16cm；（2）0.04～0.24kg
2．（1）180N；（2）无需拉力
3．（1）1.0×104Pa；（2）500N；（3）300N；（4）9000Pa
4．（1）0J；（2）750J；（3）75W
5．（1）40J；（2）10W
6．（1）103N；（2）2.9×106J；（3）20m/s
7．（1）40W；（2）
8．（1）1440J，1600J；（2）160J，90%；（3）72W，80W
9．（1）120N；（2）80%；（3）700N
10．（1）；（2）；（3）；（4）4200W
11．（1）3×104Pa；（2）6000N；（3）4.8×105J；（4）2.5m
12．（1）540J；（2）83.3%；（3）30N斜面高h（m）
1.2
斜面长s（m）
3.6
货物重G（N）
450
拉力F（N）
180