【中考物理】2023届第一轮复习分类专题—简单机械计算（含解析）

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【中考物理】2023届第一轮复习分类专题—简单机械计算

一、计算题
1．体重为600N的小聪用如图所示的滑轮组来竖直提升物体A。当A以0.1m/s的速度匀速上升时，小聪对绳子的拉力F为400N，滑轮组的机械效率为80%。求：
（1）拉力F的功率；
（2）物体A受到的重力；
（3）若绳能承受的最大拉力为700N，小明用此滑轮组竖直向下匀速拉物体时所能达到的最大机械效率为多少？（不计摩擦及绳重）

2．如图所示，容器中装水，轻质杠杆左右力臂之比为5：3，物体的密度为，体积为，小雨用力使杠杆水平平衡，则他的拉力多大？请画出物体的受力示意图.

3．工人利用图所示的滑轮组在20s内将重400N的物体向上匀速提起2m，所用拉力为250N；求：

（1）物体上升的速度和绳子自由端移动的速度．
（2）若用此滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升，不计绳重和摩擦力，拉力应为多大？
4．在“测滑轮组机械效率”的课外综合实践活动中，小明同学在与动滑轮相切的细绳上作一标记A（如图甲所示），然后用大小为50N的拉力竖直向上匀速拉动绳自由端，使总重为90N的物体上升。当物体上升高度为10cm时，小明同学在与动滑轮相切的细绳上作另一标记B，并测出AB间的距离sAB＝20cm（如图乙所示），其中动滑轮重45N。则：（g＝10N/kg）
（1）提升重物做的有用功多大？
（2）该滑轮组的机械效率多大？

5．小明家装修房屋，一箱质量为的建筑材料放在水平地面上，它与水平地面的接触面积是。装修工人用的拉力通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升，用时。（）求：
（1）建筑材料放在水平地面上时对地面的压强；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率。

6．小喻用如图所示的均匀杠杆OB将重为15N的货物匀速提升0.1m。经测量AB=2m，OA=0.4m，小喻所用拉力F=4N，且方向始终竖直向上。求：
（1）小喻做的有用功是多少？
（2）小喻所用的杠杆的机械效率是多少？
（3）若杠杆的重心处于OB的中点，忽略转轴O处的摩擦，杠杆的自重是多少？

7．如图甲所示是古埃及人早在4500多年前利用杠杆原理制作的天平，人们还利用杠杆进行各种生产劳动。如图乙所示，轻质杠杆的支点O距左端的距离为l1=0.2 m，距右端的距离为l2=0.5 m，在杠杆左端悬挂质量为1kg的物体A，右端挂边长为0.1m的正方体B，杠杆在水平位置平衡时，地面对正方体B的支持力为76N，求∶
（1）物体A的重力；
（2）正方体B的密度；
（3）若沿竖直方向将正方体B两边各切去相同厚度，切去部分的总质量为4kg，若将切去部分粘贴于A的下方（不计粘贴剂的重力），B对地面的压强。

8．科技馆里，小明和爸爸正在体验升降座椅装置，如图为升降座椅装置的简图。已知爸爸的质量为60kg，小明用240N的拉力将爸爸匀速拉升到顶端，用时30s，该过程中小明手握住绳子向下拉动的总长度为6m。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：
（1）小明拉绳所做功的功率为多少？
（2）动滑轮（含座椅）的质量为多少？
（3）该升降座椅装置的机械效率多大？

9．如图所示，水平地面上的建筑工人利用滑轮组，将重为800N的物体以的速度匀速提升了10s，工人对绳子末端的拉力F的大小为500N，该工人自身重力为600N，两个滑轮的质量相等，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦。求：
（1）绳子末端移动的速度；
（2）动滑轮的重力；
（3）该工人利用此滑轮组能提升的最大物重。

10．如图所示，用滑轮组提升所受重力为900N的物体A，滑轮组绳子自由端在拉力F作用下竖直匀速移动了12m，同时物体A被竖直匀速提升了4m，用时40s，滑轮组的额外功是400J，求：
（1）物体A上升的速度v；
（2）利用滑轮组提升重物时所做的有用功；
（3）拉力F的功率P；
（4）滑轮组的机械效率。

11．如图所示，木箱重 1000N，当它沿水平面运动时受到的摩擦力大小为木箱重的 0.6 倍，用滑轮组使木箱沿水平面匀速向左移动 2m 距离，结果用了 20s，若滑轮组的机械效率为 80%，则：
（1）有用功为多大？
（2）则水平拉力 F 的大小为多大？
（3）拉力做功的功率为多少？

12．用如图所示的滑轮组将重为300N的物体以0.1m/s的速度匀速向上提升10s。
（1）若不计动滑轮重、绳重和滑轮与轴间的摩擦，求人对绳的拉力F；
（2）实际中动滑轮重为40N，人的拉力做功400J，求滑轮组的机械效率以及克服绳重和摩擦所做的额外功。

13．如图工人用250N的力F将重为400N的物体在10s内匀速提升2m。不计绳重和摩擦．求：
（1）工人对物体做的有用功；
（2）拉力F做功的功率；
（3）若将重为900N的物体提升相同高度，此滑轮组的机械效率。

14．将重为20N的重物用图示滑轮组匀速提升3m，所用拉力F=8N。不计轮与轴间的摩擦及绳重。求：
（1）该过程中的有用功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）动滑轮的重力。

15．如图所示，用拉力F通过动滑轮将重90N的货物匀速提升1m，动滑轮的机械效率为90%，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，求；
（1）上述过程中的有用功W有；
（2）上述过程中拉力所做的功W总；
（3）动滑轮所受的重力G动。

16．2022年4月，一头质量为180kg的海豚在昌江棋子湾受伤搁浅，被救援人员送至科研基地治疗。救援过程中，利用如图所示的滑轮组，在40s时间内，救援人员用500N的拉力拉动绳端，把轻质布兜内的海豚沿竖直方向匀速提升2m。g取10N/kg，问，此过程中：
（1）滑轮组对海豚做的有用功有多大？
（2）拉力做功的功率有多大？
（3）滑轮组的机械效率有多大？

17．图所示，在轻质杠杆 OA 中点 B 悬挂一个重 120N 的物体，在 A 端施加一个竖直向上的力 F，杠杆在水平位置平衡，求拉力 F 的大小．

18．图是运动员利用器械进行举重训练的示意图，其中横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动，OA∶OB=4∶5，系在横杆A端的细绳通过滑轮悬挂着质量为30kg的物体M。运动员小强站在水平地面上时对地面的压强为1×104Pa，当他用力举起横杆B端恰好使AB在水平位置平衡时，他对横杆B端竖直向上的作用力为F，此时他对水平地面的压强为1.4×104Pa。g取10N/kg，横杆AB与绳的质量均忽略不计。求：
（1）F的大小；
（2）运动员的体重G人。

19．用如图所示滑轮组提升重为180N的物体，使物体在30s内匀速上升了6m，人用的拉力是100N，不计绳重和摩擦，求：
（1）人拉绳做的有用功；
（2）该滑轮组的机械效率；
（3）人拉绳做功的功率。

20．如图所示，工地有4t沙子，工人站在水平地面上，用竖直向下的力F拉动绳子自由端，可使重力为400N的沙子匀速上升。此时，滑轮组的机械效率为80%。已知：两个滑轮质量相等，麻袋一次可装重1800N的沙子，麻袋质量、绳重和摩擦不计。求：
（1）忽略麻袋，将动滑轮和沙子视为一个整体，做受力分析；
（2）匀速提升400N沙子时，绳子自由端受到的拉力；
（3）动滑轮的重力；
（4）若工人重力为700N，支架可承担的最大拉力是1600N，绳子和滑轮足够结实。在保证安全的情况下，此滑轮组一次可以匀速提升沙子的最大重力Gmax。

21．如图是小明做“测量提升物体所做功”的实验装置图，他用弹簧测力计拉着木块沿斜面匀速上升，拉力为F＝1.6N，木块重G＝4N，斜面高h＝30cm，长s＝1m。小明将木块从斜面底部匀速拉到顶部，用时10s，则：
（1）拉力F做功的功率是多少？
（2）该斜面的机械效率是多少？

22．小柏同学设计了如图所示的装置研究杠杆的平衡，在轻质杠杆A端悬挂了一个质量为3kg的空桶，。一质量分布均匀，重180N的异形工件M通过细线与杠杆B端相连，已知M上下两部分皆为正方体，且边长之比1∶2。此时杠杆在水平位置平衡，且M对地面的压强为3000Pa，不考虑机械摩擦，则：
（1）此时细线对M的拉力为多少N？
（2）M的密度为多少kg/m3？
（3）为使M对地面的压强变为原来的，可将物体M的下部分沿着竖直方向切下一定质量m，并将切下部分放入空桶中，则切下的质量为多少kg？

23．某兴趣小组设计了一个水塔水位监测装置，图甲是该装置的部分简化模型，轻质硬杆AB能绕O点无摩擦转动，AO∶OB=2∶3，物体N是一个不吸水的柱体，打开阀门，假定水的流量相同，物体M对压力传感器的压强p与水流时间t的关系如图乙所示，t2时刻装置自动报警，t3时刻塔内水流完，杠杆始终在水平位置平衡。已知正方体M的密度为6×103kg/m3，棱长为0.1m，悬挂物体M、N的轻质细绳不可伸长，g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3，单位时间内水通过阀门处管道横截面的体积为水的流量，求：
（1）物体M的重力大小；
（2）t1时刻杠杆A端所受拉力大小；
（3）物体N的密度。

24．如图小明拉着质量为30kg行李箱匀速经过一段长度、高度的斜坡路面，用时10s，若此过程拉力F方向沿斜面向上，大小为125N。行李箱放在水平地面时与地面接触面积为，（）。求：
（1）行李箱静止放在水平地面上时受到的重力大小和对地面的压强；
（2）小明对行李箱做的有用功和斜面的机械效率；
（3）拉力F做功的功率。

25．水平地面上放置重为300N、边长为0.2m正方体物块，如图甲所示。现用斜面将物块由底端匀速拉到顶端，如图乙所示。已知平行于斜面的拉力F为180N，物体移动的距离为5m，升高2m，用时5s。g取10N/kg。求：
（1）物块对水平地面的压强；
（2）拉力的功率；
（3）斜面的机械效率。

26．工人用动滑轮将重为400N的物体匀速提升5m，做了2500J的功。
试求 (1)提升物体做的有用功；
(2)动滑轮的机械效率。
27．如图所示，某工人利用滑轮组将一个重为900N的货箱在6s内匀速提升3m。此过程中，绳子自由端所受的拉力为F，滑轮组的机械效率为75%，试求：
（1）货箱上升的速度是多少？
（2）有用功是多少？
（3）拉力F是多少？

28．如图所示，工人师傅用120N的拉力，以0.2m/s的速度匀速提升重为 300N的物体。（不计绳重及摩擦）求：
（1）5s内绳子自由端移动的距离；
（2）求动滑轮的重力；
（3）若物重再增大300 N，则工人所用拉力是多大？

29．如图，一辆货车匀速从山底A开到山顶B。货车重为5.0×104N，山坡AB长2000m，高h为300m，牵引力保持2.5×104N不变，不计空气阻力。求：
（1）汽车从山底开到山顶所做的有用功；
（2）山坡的机械效率；
（3）汽车在山坡上行驶时的摩擦力。

30．如图所示，利用滑轮组装置匀速提升100N的物体A，已知动滑轮重2N，物体被提升的速度是0.1米/秒，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦力。g=10N/kg。求：
（1）拉力F在10秒内移动的距离是多少？
（2）拉力F的大小是多少？
（3）如果利用滑轮装置提升另一个物体B时，拉力F的大小为50N，则物体B的重力是多少？

31．用如图所示的滑轮组竖直向上匀速提升物体，不计拉绳质量及摩擦。当重物A的质量20kg时，绳自由端拉力F大小为80N。
求：（1）重物A所受重力；
（2）动滑轮的重；
（3）当物重为170N时，拉力的大小。（g取10N/kg）

32．小超与同学到某工地参观，看到工人操作电动机通过如图所示滑轮组将正方体石料从水池底竖直匀速吊起。他们通过调查得知：石料的边长为0.2m，密度为，石料上升时速度恒为0.4m/s，圆柱形水池的底面积为，动滑轮重为30N。请根据他们的调查数据求：（不计绳重和摩擦，，g取10N/kg）：
（1）石料露出水面前受到的浮力；
（2）石料的重力；
（3）石料露出水面前滑轮组的机械效率；
（4）石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间；并推导出该过程中电动机的输出功率P（单位：W）与时间t（单位：s）的函数关系式。

33．俯卧撑是一项常见的健身项目，采用不同的方式做俯卧撑，健身效果通常不同。图23甲所示的是小京在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境，她的身体与地面平行，可抽象成如图23乙所示的杠杆模型，地面对脚的力作用在O点，对手的力作用在B点，小京的重心在A点。已知小京的体重为750N，OA长为1m，OB长为1.5m。

（1）图23乙中，地面对手的力F1与身体垂直，求F1的大小；
（2）图24所示的是小京手扶栏杆做俯卧撑保持静止时的情境，此时她的身体姿态与图23甲相同，只是身体与水平地面成一定角度，栏杆对手的力F2与他的身体垂直，且仍作用在B点。分析并说明F2与F1的大小关系。
34．杠杆平衡时，动力F1大小为6牛，动力臂l1为0.4米，阻力臂l2为0.6米，求阻力F2的大小。
35．工人使用如图所示的滑轮组，在50s内将重1600N的物体A匀速提升1m，拉力F为500N。在此过程中，不计绳重和轮与轴间的摩擦。求：
（1）拉力F的功率；
（2）此滑轮组的机械效率。

36．如图所示，斜面长0.5m，高0.1 m，把重为50N的物体匀速拉向斜面顶端，弹簧测力计的示数为12.5N，则：
（1）有用功是多少？
（2）该斜面的机械效率为多少？
（3）物体在斜面上受到的摩擦力为多少？

37．如图所示，平行于斜面的拉力将重为400N的物块由斜面底端匀速拉到顶端，已知拉力为250N，物体沿斜面移动了2m，升高了1m；以克服物的重力做的功为有用功，（忽略空气阻力），求
（1）此过程中拉力所做的总功；
（2）此过程中拉力所做的额外功；
（3）斜面的机械效率。

38．如图所示，质量为50kg的小龙站在水平高台上，通过滑轮组竖直向上匀速提升重为600N的物体。已知小龙对绳的拉力F为250N，物体在10秒内上升了1m，假设整个拉动过程中拉力方向始终竖直向上，不计绳重和摩擦，求：
（1）物体克服重力做功多少J？
（2）此时滑轮组的机械效率为多少？
（3）若小龙用该滑轮组提升重物的最大机械效率为90%，求滑轮组机械效率最大时，小龙对水平台的压力？

39．如图所示，建筑工人用400N的拉力，将重1000N的物体匀速提升2m，所用时间是12s，求：
（1）工人做功的功率；
（2）滑轮组的机械效率。

40．如图所示，重的物体在的水平拉力F的作用下，以的速度沿水平地面向左匀速直线运动了，滑轮组的机械效率为80%。求：
（1）有用功；
（2）拉力F的功率；
（3）物体与地面间的滑动摩擦力。


答案：
1．（1）120W；（2）960N；（3）86.7%
【详解】解：（1）由图可知，承担物重绳子的股数为n=3，绳子自由端移动的速度为
v绳=nv物=3×0.1m/s=0.3m/s
拉力F的功率为
P=Fv绳=400N×0.3m/s=120W
（2）由机械效率公式推导可得
①
物体A受到的重力为
G=ηFn=80%×400N×3=960N
（3）滑轮重为
G动=nF-G=3×400N-960N=240N
若绳能承受的最大拉力为700N，但小聪的体重仅有600N，所以最大的拉力为F1=600N。此时可拉起的最大物重为
G1=nF1-G动=3×600N-240N=1560N
由

可知，当所拉物体越重时，此时做的有用功越多，由于不计绳重和摩擦力，额外功为克服动滑轮重所做的功，大小不变。故所拉物体越重，有用功占总功的比例越大，机械效率越高。因而当达到绳子最大拉力，所拉重物最重时，机械效率最大。由①式可知，最大的机械效率为

答：（1）拉力F的功率是120W；
（2）物体A受到的重力是960N；
（3）若绳能承受的最大拉力为700N，小明用此滑轮组竖直向下匀速拉物体时所能达到的最大机械效率为86.7%。
2．24N；
【分析】根据题中“小雨用力使杠杆水平平衡，则他的拉力多大”可知，本题考查杠杆的平衡条件，根据杠杆平衡条件的规律，运用，列式计算．
【详解】物体的重力

物体所受的浮力

物体所受的拉力

根据杠杆平衡条件，小雨的拉力

物体的受力示意图如下：

答：小雨的拉力为24N．
3．(1)0.1m/s  0.2m/s   (2)500N
【分析】（1）知道物体上升的高度和时间，可利用公式v=计算物体上升的速度，从图可知，动滑轮和物体的重由2股绳子承担着，从而可以计算出绳子自由端移动的距离，再利用公式v=计算绳子自由端移动的速度．（2）由拉力和物体的重力，根据F=（G物+G动），计算出动滑轮的重力和拉力的大小．
【详解】(1)∵t=20s，h=2m，
∴物体上升的速度为：v物====0.1m/s，
动滑轮和物体的重由2股绳子承担着，
则绳子自由端移动的距离为S=2h=2×2m=4m，
∴绳子自由端移动的速度为：v绳===0.2m/s.
(2)当提起G1=400N的物体时,所用拉力为F1=250N，
由F=(G物+G动)可得：
动滑轮的重力为：G动=2F1−G1=2×250N−400N=100N，
当提起G2=900N的物体时，
所用拉力为F2=(G2+G动)=×(900N+100N)=500N，
4．（1）9J；（2）60%
【详解】解：（1）提升重物做的有用功
W有＝Gh＝90N×10×10-2m＝9J
（2）由图可知，滑轮组上承担重量的绳子股数为n＝3，则绳端移动的距离为
s=nh=3×10cm=30cm=0.3m
拉力做的总功为
W总=Fs=50N×0.3m=15J
该滑轮组的机械效率为

答：（1）提升重物做的有用功为9J；
（2）该滑轮组的机械效率为60%。
5．（1）；（2）；（3）
【详解】解：（1）建筑材料的重力

建筑材料放在水平地面上时对地面的压强

（2）滑轮组的动滑轮绕2段绳，绳子自由端移动的距离

拉力做的总功

拉力的功率

（3）有用功为

滑轮组的机械效率

答：（1）建筑材料放在水平地面上时对地面的压强是；
（2）拉力的功率是；
（3）滑轮组的机械效率是。
6．（1）1.5J；（2）62.5%；（3）3N
【详解】解：（1）小喻做的有用功
W有用=Gh=15N×0.1m=1.5J
（2）由图可知，拉力移动距离

小喻做的总功
W总=Fs=4N×0.6m=2.4J
杠杆的机械效率

（3）若不计摩擦力，则只克服杠杆的重力做的额外功
W额=W总﹣W有用=2.4J﹣1.5J=0.9J
杠杆重心上升的高度为

由于W额=Gh′，因此杠杆的重力

答：（1）小明做的有用功1.5J；
（2）杠杆的机械效率62.5%；
（3）若杠杆的重心位于杠杆OB的中点，且不计转轴O处的摩擦，杠杆的自重3N。
7．（1）10N；（2）；（3）
【详解】解：（1）物体A的重力

（2）杠杆在水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件，则

物体B对杠杆的拉力

物体B的重力

物体B的体积

物体B的密度

（3）切去部分的重力

剩余部分的重力

由此可知切去了物体B的一半，剩余部分与地面的接触面积

此时杠杆左边受到的拉力

此时杠杆右边受到的拉力
    
此时B对地面的压力

对地面的压强

答：（1）物体A的重力为10N；
（2）正方体B的密度为；
（3）切去一部分后B对地面的压强为。
8．（1）48W；（2）12kg；（3）83.3%
【详解】解：（1）小明拉绳所做功为

小明拉绳所做功的功率为

（2）爸爸的重力为

由图可知动滑轮上绳子根数n＝3，因为不计绳重和摩擦，则

所以动滑轮（含座椅）的重力为

由可知，动滑轮（含座椅）的质量为

（3）该升降座椅装置的机械效率为

答：（1）小明拉绳所做功的功率为48W；
（2）动滑轮（含座椅）的质量为12kg；
（3）该升降座椅装置的机械效率为83.3%。
9．（1）2m/s；（2）200N；（3）1000N
【详解】解：（1）从图中可知，绳子末端移动的速度

（2）从图中可知，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，根据

可知，动滑轮的重力

（3）该工人自身重力为600N，则绳子自由端的拉力最大为

根据可知，此滑轮组能提升的最大物重

答：（1）绳子末端移动的速度为2m/s；
（2）动滑轮的重力为200N；
（3）此滑轮组能提升的最大物重为1000N。
10．（1）0.1m/s；（2）3600J；（3）100W；（4）90%
【详解】（1）物体A上升的速度

（2）滑轮组提升重物时所做的有用功

（3）滑轮组做的总功

因此拉力F的功率

（4）滑轮组的机械效率

答：（1）物体A上升的速度0.1m/s。
（2）滑轮组提升重物时所做的有用功3600J。
（3）拉力F的功率P为100W。
（4）滑轮组的机械效率为90%。
11．（1）1200J；（2）250N；（3）75W
【详解】解：（1）木箱受到的摩擦力大小为
f=0.6G=0.6×1000N=600N
有用功为
W有用=fs箱=600N×2m=1200J
（2）由可得，水平拉力所做的总功为

由图可知，绳子承重股数为n=3，绳子自由端移动的距离为

则水平拉力 F 的大小为

（3）拉力做功的功率为

答：（1）有用功为1200J；
（2）则水平拉力 F 的大小为250N；
（3）拉力做功的功率为75W。
12．（1）150N；（2）75%，60J
【详解】解：（1）滑轮组的动滑轮绕2段绳，不计动滑轮重、绳重和滑轮与轴间的摩擦，人对绳的拉力

（2）物体上升的高度
h=vt=0.1m/s×10s=1m
有用功
W有=Gh=300N×1m=300J
滑轮组的机械效率

克服动滑轮做的功
W动=G动h=40N×1m=40J
额外功
W额=W总-W有=400J-300J=100J
克服绳重和摩擦所做的额外功
W=W额-W动=100J-40J=60J
答：（1）若不计动滑轮重、绳重和滑轮与轴间的摩擦，人对绳的拉力是150N；
（2）实际中动滑轮重为40N，人的拉力做功400J，滑轮组的机械效率是150N，克服绳重和摩擦所做的额外功是60J。
13．（1）800J；（2）100W；（3）90%
【详解】解：（1）由图知道，承担物重的绳子股数n=2，则拉力F移动的距离
s=2h
克服物体的重力所做的功是有用功，故工人对物体做的有用功
W有=Gh=400N×2m=800J
（2）拉力F移动的距离
s=2h=2×2m=4m
拉力F所做的总功
W总=Fs=250N×4m=1000J
拉力做功的功率

（3）由于不计绳重和摩擦，提升过程做的额外功是克服动滑轮重力做功，故提升400N的物体时做的额外功是

将重为900N的物体提升相同高度，做的有用功

所做的总功

由知道 ，此滑轮组的机械效率

答：（1）工人对物体做的有用功800J；
（2）拉力F做功的功率100W；
（3）将重为900N的物体提升相同高度，此滑轮组的机械效率90%。
14．（1）60J；（2）83.3%；（3）4N
【详解】解：（1）该过程中的有用功

（2）由图知，承重绳子股数

拉力做的总功

滑轮组的机械效率

（3）不计轮轴间摩擦及绳重时，拉力

所以动滑轮的重力

答：（1）该过程中的有用功60J；
（2）滑轮组的机械效率83.3%；
（3）动滑轮的重力4N。
15．（1）90J；（2）100J；（3）10N
【详解】解：（1）将重90N的货物匀速提升1m，所做的有用功
W有=Gh=90N×1m=90J
（2）由得，拉力所做的总功

（3）由图知，有两段绳子提起物体，则
s=2h=2×1m=2m
由W=Fs得，绳端的拉力

不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，由可得，动滑轮的重力
G动=nF-G=2×50N-90N=10N
答：（1）上述过程中的有用功W有为90J；
（2）上述过程中拉力所做的功W总为100J；
（3）动滑轮的重力为10N。
16．（1）3.6×103J；（2）100W；（3）90%
【详解】解：（1）质量为180kg的海豚，被匀速提升2m，所以滑轮组对海豚做的有用功

（2）由滑轮组可知，动滑轮上绳子根数n=4，绳子拉的距离
s=4×2m=8m
拉力做功

拉力做功的功率

（3）滑轮组的机械效率

答：（1）滑轮组对海豚做的有用功为3.6×103J；
（2）拉力做功的功率为100W；
（3）滑轮组的机械效率为90%。
17．60N
【详解】如图，杠杆在A位置，LOA=2LOB，根据杠杆平衡条件得： ，得拉力.
18．（1）240N；（2）600N
【详解】解：（1）由题意可知，物体M的重力为
G=mg=30kg×10N/kg=300N
故A端绳子的拉力为F拉=300N，当杠杆水平平衡时，由杠杆的平衡条件可得
F拉×OA=F×OB
解得运动员对横杆B端的作用力为

（2）设运动员与地面的接触面积为S，由题意可知，运动员小强站在水平地面上时对地面的压强为p0=1×104Pa，由受力分析可知，运动员对地面的压力等于运动员的重力，则由可得
G人=p0S①
运动员对横杆B端施加施加竖直向上的作用力后，由受力分析可知，此时运动员对水平地面的压力为
F压=G人+F=p1S②
联立①②，解得运动员与地面的接触面积为

解得运动员的体重为
G人=p0S=1×104Pa×6×10-2m2=600N
答：（1）F的大小为240N；
（2）运动员的体重为600N。
19．（1）1080J；（2）90%；（3）40W
【详解】解：（1）人拉绳做的有用功
W有=Gh=180N×6m=1080J
（2）由图可知，动滑轮上的绳子段数n=2，滑轮组的机械效率

（3）绳子自由端移动的距离
s=nh=2×6m=12m
拉力做的总功
W总=Fs=100N×12m=1200J
人拉绳做功的功率

答：（1）人拉绳做的有用功为1080J；
（2）该滑轮组的机械效率为90%；
（3）人拉绳做功的功率为40W。
20．（1）整体受竖直向下的重力和两端绳子对该整体竖直向上的拉力；（2）250N；（3）100N；（4）900N
【详解】解：（1）忽略麻袋，将动滑轮和沙子视为一个整体，该整体受竖直向下的重力和两端绳子对该整体竖直向上的拉力。由题意可知，该整体做匀速直线运动，受力平衡，故该整体受到的重力和拉力大小相等，方向相反，在同一直线上。
（2）由图可知，承担物重的绳子段数n为2；由可知，滑轮组的机械效率

故匀速提升400N沙子时，绳子自由端受到的拉力

（3）由可知，动滑轮的重力

（4）由题意可知，支架可承担的最大拉力

代入数据可得

计算得施加在绳子上的最大拉力F拉=500N，则此滑轮组一次可以匀速提升沙子的最大重力

答：（1）见解析；
（2）绳子自由端受到的拉力为250N；
（3）动滑轮的重力为100N；
（4）此滑轮组一次可以匀速提升沙子的最大重力Gmax为900N。
21．（1）0.16W；（2）75%
【详解】解：（1）拉力做功为

拉力做功的功率为

（2）所做有用功为

机械效率为

答：（1）拉力F做功的功率是0.16W；
（2）该斜面的机械效率是75%。
22．（1）60N；（2）；（3）1kg
【详解】解：（1）空桶重力为

由杠杆平衡原理可知

细线对M的拉力为

（2）地面对M的支持力为

M对地面的压力与地面对M的支持力是一对相互作用力，大小相等，所以M对地面的压力为

依题意M对地面的压强为3000Pa，由可知，M下半部分的底面积为

则正方体M下半部分的边长为0.2m，由于M上下两部分皆为正方体，且边长之比1∶2，所以上半部分的边长为0.1m，则整个正方体M的体积为

M的密度为

（3）设切下部分质量为，则切去部分的体积为

则切去部分的低面积为

则物体M切去一部分后与地面的接触面积为

依题意M对地面的压强变为原来的，由可知，此时的压力为

压力和支持力是一对相互作用力，大小相等，此时的支持力为
------①
此时B端绳子的拉力为
------②
依题意将切下部分放入空桶中，由杠杆平衡原理可知

则
------③
由①②③解得

答：（1）此时细线对M的拉力为60N；
（2）M的密度为；
（3）为使M对地面的压强变为原来的，可将物体M的下部分沿着竖直方向切下一定质量m，并将切下部分放入空桶中，则切下的质量为1kg。
23．（1）60N；（2）30N；（3）1.5×103kg/m3
【详解】解：（1）由题意可知，物体M的密度为ρM=6×103kg/m3，物体M的体积为
VM=(0.1m)3=1×10-3m3
故由可得，物体M的质量为
mM=ρMVM=6×103kg/m3×1×10-3m3=6kg
故由G=mg可得，物体M的重力大小为
GM=mMg=6kg×10N/kg=60N
（2）由图乙可知，t1时刻物体M对压力传感器的压强为p=4000Pa，故由可得，物体M对压力传感器的压力为
F压=pSM=4000Pa×(0.1m)2=40N
因物体M对压力传感器的压力F压与压力传感器对物体M的支持力F支是一对相互作用力，大小相等，故可知压力传感器对物体M的支持力为
F支=F压=40N
对物体M受力分析可知，物体M受到向下的重力GM，向上的压力传感器的支持力F支和绳子的拉力FB，物体M处于受力平衡状态，由力的平衡可得
GM=F支+FB
解得B端绳子的拉力为
FB=GM-F支=60N-40N=20N
杠杆在水平位置平衡时，由杠杆的平衡条件可得
FA×OA=FB×OB
解得t1时刻杠杆A端所受拉力大小为

（3）由图乙可知，随着时间的增加，水塔内的水逐渐减少，t1时刻开始，物体N开始露出水面，此时杠杆A端所受拉力逐渐增大，由杠杆的平衡条件可知，此时杠杆B端所受拉力也逐渐增大，则物体M对压力传感器的压力逐渐减小，故物体M对压力传感器的压强也逐渐减小，t2时刻，物体N恰好完全露出水面，此时水面位于物体N的下边缘，杠杆A端所受拉力最大，则此时杠杆B端所受拉力也最大，物体M对压力传感器的压强最小，为0，t3时刻，塔内水流完，此时物体M对压力传感器的压强仍为0，物体N完全露出水面时，此时杠杆A端所受拉力F′A等于物体N的重力GN，因此时物体M对压力传感器的压强为零，故可得此时杠杆B端所受拉力F′B等于物体M的重力GM，由杠杆的平衡条件可得
GN×OA=GM×OB
解得物体N的重力为

由（2）中可得，t1时刻杠杆A端所受拉力大小为FA=30N，由称重法可得，此时物体N所受浮力为
F浮=GN-FA=90N-30N=60N
因此时物体N完全浸没在水中，故由F浮=ρ液gV排可得，物体N的体积为

故由可得，物体N的密度为

答：（1）物体M的重力大小为60N；
（2）t1时刻杠杆A端所受拉力大小为30N；
（3）物体N的密度为1.5×103kg/m3。
24．（1）300N，7.5×105Pa；（2）300J，80%（3）37.5W
【详解】解：（1）行李箱静止放在水平地面上时受到的重力大小

行李箱静止放在水平地面上时，对地面的压强

（2）小明对行李箱做的有用功

小明对行李箱做的总功

斜面的机械效率

（3）拉力F做功的功率

答：（1）行李箱静止放在水平地面上时受到的重力大小300N和对地面的压强7.5×105Pa；
（2）小明对行李箱做的有用功300J和斜面的机械效率80%；
（3）拉力F做功的功率37.5W。
25．（1）7500Pa；（2）180W；（3）66.7%
【详解】解：（1）物体放在水平地面上，对地面压力等于其重力，物块对水平地面的压强为

（2）拉力的功率为

（3）斜面的机械效率为

答：（1）物块对水平地面的压强为7500Pa；
（2）拉力的功率为180W；
（3）斜面的机械效率为66.7%。
26．(1)2000J；(2)80%
【详解】(1)提升物体做的有用功为

(2)动滑轮的机械效率为

答：(1)提升物体做的有用功为2000J；
(2)动滑轮的机械效率为80%。
27．（1）0.5m/s；（2）2700J；（3）400N
【详解】解：（1）货箱在6s内匀速提升3m，则货箱的速度

（2）由题意可知，将重为900N的货箱提升3m，所做的有用功

（3）根据公式可知，拉力F做的总功

由图可知，滑轮组用3段绳子承担物重，故
s=3h=3×3m=9m
根据公式可知，拉力F的大小

答：（1）货箱上升的速度是0.5m/s；
（2）有用功是2700J；
（3）拉力F是400N。
28．（1）3m；（2）60N；（3）220N
【详解】解：（1）由题意可知，物体上升的速度为v0=0..2m/s，由图中可知，动滑轮上有三股绳子承重，故可知绳子自由端移动的速度为
v=3v0=3×0.2m/s=0.6m/s
故5s内绳子自由端移动的距离为
s=vt=0.6m/s×5s=3m
（2）由题意可知，绳子自由端的拉力为F=120N，且动滑轮上有三股绳子承重，故可得

解得动滑轮的重力为
G滑=3F-G=3×120N-300N=60N
（3）若物重再增大300N，则此时物体的重力为
G′=300N+300N=600N
由

可得，此时工人所用拉力为

答：（1）5s内绳子自由端移动的距离为3m；
（2）动滑轮的重力为60N；
（3）若物重再增大300 N，则工人所用拉力是220N。
29．（1）1.5×107J；（2）30%；（3）1.75×104N
【详解】解：（1）牵引力做的有用功
W有=Gh=5.0×104N×300m=1.5×107J
（2）汽车从山底开到山顶所做的总功为
W总=Fs=2.5×104N×2000m=5×107J
山坡的机械效率为

（3）额外功为
W额=W总-W有=5×107J-1.5×107J=3.5×107J
汽车在山坡上行驶时的摩擦力

答：（1）汽车从山底开到山顶所做的有用功为1.5×107J；
（2）山坡的机械效率为30%；
（3）汽车在山坡上行驶时的摩擦力为1.75×104N。
30．（1）3m；（2）34N；（3）148N
【详解】解：（1）从图中可知n=3，物体移动的距离

拉力F作用在绳子的末端，与绳子末端移动的距离相同，因此拉力F移动的距离为

（2）根据 ，可知拉力

（3）根据可知物体B的重力

答：（1）拉力F在10秒内移动的距离是3m；
（2）拉力F的大小是34N；
（3）如果利用滑轮装置提升另一个物体B时，拉力F的大小为50N，则物体B的重力是148N。
31．（1）200N；（2）40N；（3）70N
【详解】解：（1）物体A的重力为
GA＝mAg＝20kg×10N/kg＝200N
（2）由图可知
n＝3
不计拉绳质量及摩擦，由

可得，动滑轮的重力为
G动＝3F−GA＝3×80N−200N＝40N
（3）不计拉绳质量及摩擦，当物重为170N时，拉力的大小

答：（1）重物A所受重力为200N；
（2）动滑轮的重为40N；
（3）当物重为170N时，拉力的大小为70N。
32．（1）80N；（2）200N；（3）80%；（4），(0≤t≤0.4s)
【详解】解：（1）石料的体积
V=(0.2m)3=0.008m3
石料露出水面前受到的浮力
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=80N
（2）石料的重力
G=mg=ρgV=2.5×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=200N
（3）由图可知，绳子承重段数n=2，不计绳重和摩擦，绳子的拉力

石料露出水面前滑轮组的机械效率

（4）拉出水面后，水面下降的高度

石料上升的实际距离

石料从刚露出水面到完全露出水面的时间

石料经过t秒上升的高度
h1=vt=0.4t
石料的底面积
S石=0.2m×0.2m=0.04m2
水面下降的高度

露出水面的高度
h露=h1+h2=0.4t+0.1t=0.5t
此时排开水的体积
V′排=(L-h露)S石=(0.2-0.5t)×0.04m2=-0.02t+0.008
浮力
F′浮=ρ水gV′排=1×103×10×(0.008-0.02t)=-200t+80
自由端的拉力

自由端的速度
v绳=2v=2×0.4m/s=0.8m/s
电动机功率

综上
(0≤t≤0.4s)
答：（1）石料露出水面前受到的浮力是80N；
（2）石料的重力是200N；
（3）石料露出水面前滑轮组的机械效率是80%；
（4）石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间是0.4s；该过程中电动机的输出功率P（单位：W）与时间t（单位：s）的函数关系式是(0≤t≤0.4s)
33．（1）500N；（2）<
【详解】解：（1）如图1所示，O为支点，重力的力臂为lA，F1的力臂为lB

根据杠杆平衡条件
F1lB=GlA
可得

（2）小京手扶栏杆时抽象成的杠杆模型如图2所示，O为支点，重力的力臂为lA′，F2的力臂为lB

根据杠杆平衡条件
F2lB′=GlA′
可得

由图可知
lA′ 所以
F2 34．4N
【详解】杠杆平衡时，动力F1＝6N，动力臂l1＝0.4m，阻力臂l2＝0.6m，由杠杆的平衡条件可得

即

解得：F2＝4N。
答：阻力F2的大小为4N。
35．（1）40W；（2）80%
【详解】解：（1）由图可知，该滑轮组绳子的承重段数n=4，所以当物体升高1m时，绳子自由端移动的距离为
s=nh=4×1m=4m
所以拉力做的功，即总功为
W总=Fs=500N×4m=2000J
所以拉力的功率为

（2）由题意可知，物体提升1m，可得有用功为
W有用=Gh=1600N×1m=1600J
所以滑轮组的机械效率为

答：（1）拉力F的功率为40W；
（2）此滑轮组的机械效率为80%。
36．（1）5J；（2）80%；（3）2.5N
【详解】解：（1）有用功为
W有用=Gh=50N×0.1m=5J
（2）总功为
W总=Fs=12.5N×0.5m=6.25J
该斜面的机械效率为

（3）额外功为
W额外=W总-W有用=6.25J-5J=1.25J
克服摩擦力做的功为额外功，故物体在斜面上受到的摩擦力为

答：（1）有用功是5J；
（2）该斜面的机械效率为80%；
（3）物体在斜面上受到的摩擦力为2.5N。
37．（1）500J；（2）100J；（3）80%
【详解】解：（1）拉力F=250N，物体沿斜面移动了2m，即s=2m，此过程中拉力所做的总功为

（2）物块升高了1m，即h=1m，此过程中所做的有用功为

此过程中拉力所做的额外功为

（3）斜面的机械效率为

答：（1）此过程中拉力所做的总功为500J；
（2）此过程中拉力所做的额外功为100J；
（3）斜面的机械效率为80%。
38．（1）600J；（2）80%；（3）1000N
【详解】解：（1）物体的重力为600N，物体上升的高度为1m，所以物体克服重力做功为
W=Gh=600N×1m=600J
（2）由图可知，n=3，所以绳端移动的距离为
s=nh=3×1m=3m
拉力做的总功为
W总=Fs=250N×3m=750J
此时滑轮组的机械效率为

（3）不计绳重和摩擦，动滑轮是重力为
G动=3F-G=3×250N-600N=150N
由可知，若小龙用该滑轮组提升重物的最大机械效率为90%，则提升物体的最大重力为

绳端的拉力为

滑轮组机械效率最大时，小龙对水平台的压力为
F压=G人+F′=50kg×10N/kg+500N=1000N
答：（1）物体克服重力做功600J；
（2）此时滑轮组的机械效率为80%；
（3）滑轮组机械效率最大时，小龙对水平台的压力为1000N。
39．（1）200W；（2）83.33%
【详解】解：（1）由图可知n=3，则绳端移动的距离为
s=nh=3×2m=6m
工人所做的总功为
W=Fs=400N×6m=2400J
工人做功的功率为

（2）有用功为
W有=Gh=1000N×2m×=2000J
滑轮组的机械效率为

答：（1）工人做功的功率为200W；
（2）滑轮组的机械效率为83.33%。
40．（1）72J；（2）9W；（3）72N
【详解】解：（1）物体移动的距离为
s物=vt=0.1m/s×10s=1m
由图知，n=3，则绳子自由端移动的距离
s绳=3s物=3×1m=3m
拉力做的总功
W总=Fs绳=30N×3m=90J
有用功

（2）拉力F的功率

（3）物体与地面间的滑动摩擦力

答：（1）有用功是72J；
（2）拉力F的功率是9W；
（3）物体与地面间的滑动摩擦力是72N。