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第十二章 简单机械
第2节 机械效率
(答题时间：____分钟 分值：63分)1. (2016毕节) 简单机械与人类的生产活动息息相关．以下关于简单机械的说法中不正确的是( )指甲剪是省力杠杆定滑轮不省力但能改变力的方向滑轮组既省力又省距离还省功斜面的机械效率达不到100%(2017龙东)分别使用定滑轮、动滑轮、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组匀速提升同一物体到同一高度处其机械效率分别为定、η动、η组(不计绳重和摩擦设每个滑轮质量相等)则下列选项中正确的是( )组＜η动＜η定动＜η定＜η组定＜η动＜η组定＜η组＜η动(2017长春)如图所示用相同的滑轮组成甲、乙两个滑轮组分别将同一物体在相同时间内匀速提升相同高度．若不计绳重和摩擦比较甲、乙两滑轮组下列说法正确的是( )
第3题图
甲的拉力大 B. 乙的额外功少甲的拉力功率大 D. 乙的机械效率低(2017陕西)如图所示某工地用滑轮组将重为的货物匀速提升6 m所用时间为20 s在绳的末端所用拉力为2 200 N下列说法错误的是( )
第4题图处滑轮的作用是改变力的方向提升货物过程中的有用功是3×10拉力的功率为660 W若只增加货物所受的重力滑轮组的机械效率将增大(2017南充)将一个重为4.5 N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端(如图所示)斜面长1.2 m高斜面对物体的摩擦力为0.3 N(物体大小可忽略)．则下列说法正确的是( )
第5题图沿斜面向上的拉力0.3 N有用功0.36 J机械效率20%有用功1.8 J机械效率20%D. 总功2.16 J机械效率约为83.3%(2017抚顺)如图所示物体在拉力F的作用下内水平匀速运动了物体与地面间的滑动摩擦力为50 N拉力为40 N．下列物理量计算正( )
第6题图绳子自由端移动的速度是0.2 m/s拉力做功为40 J该滑轮组的机械效率是62.5%拉力的功率是10 W(2017达州)如图所示用20 N的水平拉力拉滑轮可以使重15 N的物体以 的速度在水平地面上匀速运动物体重 弹簧测力计的示数为3 N且保持不变．若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮的摩擦则下列说法中正确的是( )
第7题图地面受到的摩擦力为10 N滑轮移动的速度为0.4 m/s在2 s内绳子对物体所做的功为4 J水平拉力的功率为4 W(2017兰州)如图所示用力拉着重为G的物体竖直匀速上升在时间t内物体上升的高度为h(物体未拉出水面)若物体的体积为V水的密度为ρ则下列算式正确的是(
第8题图A. η＝＝有＝Gh有＝(2017天津)利用如图所示的滑5 s内将重为360 N的物体匀速向上提起2 m作用在绳端竖直向上的拉力为150 N该滑轮组的机械效率是______拉力的功率是______W.
第9题图(2017赤峰)如图所示是一种小型千斤顶的示意图当手往下压动摇臂时能把重物抬高一段较小的距离工人在4 s时间内用100 N的力竖直向下压动摇臂1 m把1 000 N的重物匀速抬高8 cm. 则重物上升的速度为______m/s人做的功为______J千斤顶的效率是______%.
第10题图(2017铁岭)用如图所示的滑轮组把一个重为360 N的物体沿竖直方向在10 s内匀速提升1 m所用拉力为200 N物体上升的速度为____ m/s拉力做功的功率为______W滑轮组机械效率为______．
第11题图(2017铜仁)某工人用如图所示的装置将＝900 N的重物沿斜面向上匀速拉动4 m用时30 s该过程中物体上升的竖直高度为2 m此装置的机械效率＝75 %.该过程中工人所用的拉力＝______ N拉力做功的功率 ＝______ W
第12题图(2016山西)用如图甲所示的滑轮组运送货物到高的楼顶每件货物重100 N每次运送的量不定图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像由图可知每次运送对动滑轮做的功为______J当某次运送4件货物时滑轮组的机械效率为______(不考虑绳重和摩擦)．
第13题图(2017齐齐哈尔)(8分)某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示实验装置如图所示．
第14题图(1)实验中应沿竖直方向________缓慢拉动弹簧测力计．(2)小组同学发现实验过程中边拉动边读数弹簧测力计示数不稳定应该静止读数．你认为他的想法__________(选填“正确”或“不正确”)因为他没有考虑到________对滑轮组机械效率的影响．(3)用丁图装置进行实验得出表中第4次实验数据请将表中的两个数据填写完整．(4)通过比较________两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时滑轮组的机械效率与绳子段数无关．(填实验次数的序号)(5)通过比较________两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升重物时物重越大滑轮组机械效率越高．(填实验次数的序号)(6)通过比较3、4两次实验数据可得出结论：________________________________________．
实验次数 钩码重钩码上升高度绳端拉力绳端移动距离机械效率(2017淮安)(5分)小明利用斜面搬运物体的过程中提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这个问题他通过在斜面上拉动物体进行了探究(如图所示)测得的实验数据如表中所示：
第15题图
实验序号 斜面倾斜程度 物体重力物体上升高度沿斜面拉力较缓 5.0 0.10 1.6 较陡 5.0 0.15 2.2极陡 5.0 0.25 3.1
实验序号 物体移动距离有用功有总功总机械效率(%) ① 0.50 0.50 0.80 63 ② 0.50 0.75 1.10 68 ③ 0.50 1.55 (1)沿斜面拉动物体时应使其做________运动．(2)根据表中的数据可求出第③次实验中拉力所做的有用功为________J机械效率是________．(3)通过对上述实验数据的分析可知斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越缓越________．(4)通过对上述实验数据的分析对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是____________________________．(2017北京)(3分)如图所示是用滑轮组提升建筑材料的示意图在竖直向下的拉力F作用下使重900 N的建筑材料A在5 s的时间里匀速竖直上升了1 m绳自由端匀速竖直向下移动了 在这个过程中拉力为500 N滑轮组的机械效率为η拉力F做功的功率为P. 求：(1)滑轮组的机械效率η； (2)拉力F的功率P
第16题图(2017安顺)(7分)小华用如图所示的滑轮组拉动货箱已知货箱的质量为60 kg在＝50 N的拉力作用下货箱以0.1 m/s的速度做匀速直线运动地面对货箱的滑动摩擦力为货箱重的0.2倍(取10 N/kg)．求：(1)货箱的重力是多少？(2)拉力的功率是多少？(3)货箱运动了1 min克服摩擦所做的功是多少？4)此滑轮组的机械效率是多少？
第17题图(2017巴彦淖尔)(12分)用如图甲所示的滑轮组提升浸没在水中的实心圆柱形物体已知物体的高度为1 m底面积为0.12 m质量为200 kg.物体始终为0.5 m/s的速度匀速上升物体浸没在水中匀速上升时作用在绳端的拉力所做的功随时间的变化关系如图乙所示．(不计绳重、＝1.0×10；＝)求：(1)当物体的上表面刚好与水面相平时其底部受到水的压强；(2)物体浸没在水中时受到的浮力；(3)物体浸没在水中匀速上升时绳端受到的拉力；(4)物体浸没在水中匀速上升时滑轮组的机械效率；(5)物体出水后绳端拉力的功率．
第18题图1. C 【解析】指甲剪由三个杠杆组成其中既有省力杠杆也有费力杠杆但其最终可以达到省力的目的所以为省力杠杆正确不符合题意；定滑轮的实质是等臂杠杆不省力也不费力能改变力的方向正确不符合题意；使用任何机械都不可能省功错误符合题意；使用任100%，D正确不符合题意．故选C.2. A 【解析】匀速提升同一物体到同一高度三种情况下做的有用功大小相同都为有不计绳子摩擦和质量使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时做的额外功额＝G动使用定滑轮、动滑轮和滑轮组时动滑轮个数分别为0、1、2所以可判断出额定额动额组总＝W有＋W额；三种情况下的总W定动组由＝可知使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的机械效率组动定．故选A.3. A 【解析】由题图可知承担物重的绳子股数甲＝2乙＝3；所以拉力甲＝(物＋轮)乙＝(G物＋轮)又因为所提升的物重相同轮相同所以甲乙正确；由于甲、乙用相同的动滑轮把同一物体提升相同的高度所以做的额外功相同错误；用滑轮组在相同时间提升同一物体到相同高度对物体做的有用功、额外功都相同因总＝有＋额所以拉力做的总功也相等根据公式＝可知＝错误；因为动滑轮重和物重都相同根据公式＝＝可知甲＝乙错误．故选A.4. C 【解析】处的滑轮固定不动是定滑轮其作用是改变力的方向正确；提升货物的过程中做的有用功是有＝Gh＝5 000 N×6 m＝3×10正确；滑轮组由三股绳子承重该过程绳子自由端通过的距离是＝nh＝3×6 m＝18 m所做总W总＝Fs＝2 200 N×18 m＝39 600 J因此拉力的功率是＝＝＝1 980 W错误；在其他条件不变时货物重力增大有用功增大而提升动滑轮所做额外功不变所以有用功在总功中所占比例增大因此机械效率会增大正确．故选C.5. D 【解析】由于物体沿斜面向上做匀速直线运动物体受到沿斜面向下F是平衡力所以沿斜面向上的拉力大于0.3 N错误；提升物体所做的有用功：有＝＝4.5 N×0.4 m＝1.8 J额外功即为克服摩擦力做功：额＝＝0.3 N×1.2 m＝0.36 J总功为：总＝有＋额＝1.8 J＋0.36 J＝2.16 J机械效率为：＝＝83.3%，B、C错误正确．故选D.6. C 【解析】物体移动的速度为＝＝＝0.2 m/s绳子的自由端移动的速度是其2倍为0.4 m/s错误；绳子自由端移动的距离为绳＝ns物＝2×1 m＝2 m拉力所做的功总＝Fs绳＝40 N×2 m＝80 J错误；有＝fs物＝50 N×1 m＝50 J＝＝＝62.5%正确；＝＝＝16 W, 错误．故选C.7. C 【解析】物体处于平衡状态可知其受到向左的拉力等于地面对它的摩擦力地面加上对它的摩擦力左＝＝＝10 N而＝3 N所以 地面＝F左－f＝10 N－＝7 N错误；滑轮移动的速度轮＝物＝＝0.1 m/s错误；在2 s内物体移动的距离＝物＝0.2 m/s×2 s＝0.4 m则绳子对物体做的功＝F左＝10 N×0.4 m＝4 J正确；拉力做功功率＝Fv轮＝＝2 W错误；故选C.8．D 【解析】物体在水中受到的浮力浮＝ρgV设物体在水中受到的拉力为F因F＋F浮＝G所以F＝G－ρgV滑轮组提升重物所做的有用功W有＝(G－ρgV)h错误；物体出水前的机械效率：η＝＝＝、B错误有用功率为有＝正确．故选D.9. 80% 180 【解析】有用功：有＝Gh＝360 N×2 m＝720 J；由题图知＝3拉力端移动距离：s＝3h＝3×2 m＝6 m总功：总＝Fs＝150 N×6 m＝900 J；滑轮组的机械效率：＝＝＝；拉力的功率：＝＝＝180 W.10. 0.02 100 80 【解析】重物上升的速度＝＝＝0.02 m/s；所做的有用功有＝Gh＝1 000 N×0.08 m＝80 J总功总＝Fs＝100 N×1 m＝100 J即人做的功是100 J；该千斤顶的机械效率＝＝＝80%.11. 0.1 60 60% 【解析】物体上升的速度为＝＝＝；由题图可知＝3绳子自由端移动的距离s＝＝3×1 m＝拉力做的总功为总＝Fs＝200 N×＝拉力做功的功率为＝＝＝60 W；有用功为有＝Gh＝＝360 J滑轮组的机械效率为＝＝＝60%.12. 300 80 【解析】工人所做的有用功为：有＝Gh＝900 N×2 m＝1 800 J；由题图可知＝2拉力移动的距离s＝nh＝＝8 m；斜面的机械效率为＝＝得＝＝＝；拉力的功率：＝＝＝＝80 W.13. 900 80% 【解析】由乙图可知：当＝100 N时＝50%因为＝＝＝即：50%＝解得：动＝所以每次运送时动滑轮做的功动＝G动＝100 N×9 m＝900 J；当某次运送4件货物即＝400 N时滑轮组的机械效率为：＝ ＝ ＝＝ ＝80%.14. (每空1分共8分)(1)匀速 (2)不正确 摩擦力(或摩擦) (3)0.4 80% (4)1、2 (5)2、3 (6)不同滑轮组提升相同重物时动滑轮越轻滑轮组机械效率越高(不同滑轮组提升相同重物时动滑轮越重滑轮组机械效率越低)【解析】(1)在测量滑轮组机械效率的实验中应沿竖直方向缓慢匀速拉动弹簧测力计这样才能保证滑轮组处于平衡状态；(2)若静止读数则结果会偏大因为在静止时拉力不克服摩擦力；(3)用丁图n＝4根据＝nh＝4×0.1 m＝0.4 m滑轮组的机械效率＝＝＝＝80%；(4)在比较滑轮组的机械效率与绳子段数的关系时应保持滑轮组相同、物重相同绳子绕法不同因此比较1、2两次实验即可得出结论；(5)运用控制变量法易得通过比较2、3可得出滑轮组机械效率与物重的关系；(6)通过比较3、4两(不同滑轮组提升相同重物时动滑轮越重滑轮组机械效率越低)15. (每空1分共5分)(1)匀速直线 (2)1.25 81 (3)省力 (4)斜面越陡机械效率越大【解析】(1)沿斜面拉动物体时应使其做匀速直线运动这样可使弹簧测力计的示数稳定便于读数；(2)第3次实验中拉力做的有用功为：Gh＝5.0 N×0.25 m＝1.25 J；机械效率为：＝%＝；(3)分析数据可知斜面越缓越省力；(4)分析数据可知在其它条件不变的情况下斜面越陡机械效率越大．16. (3分)解：(1)有＝Gh＝900 N×1 m＝900 J总＝Fs500 N×2 m＝1 000 J＝＝＝90%(2)P＝＝＝200 W17. (7分)解：(1)货箱所受的重力：＝mg＝60 kg×10 N/kg＝600 N(2)滑轮组承重绳数为3绳子自由端移动速度：绳＝nv＝＝＝0.3 m/s拉力的功率是＝Fv绳＝50 N×0.3 m/s＝15 W(3)f＝0.2＝0.2×600 N＝120 N由＝得货箱移动距离：＝vt＝0.1 m/s×60 s＝6 m克服摩擦力做功：＝fs＝120 N×6 m＝720 J(4)假定货物在拉力作用下运动距离为因为货物做匀速直线运动所以有用功W有为克服摩擦力做功．即W有＝fs；总功WFs1′，s1′＝ns由题图可知＝3即W总＝3Fs＝＝＝＝＝80%.18. (12分)解：(1)当物体的上表面刚好与水面相平时底部在水中的深h＝1 m则底部受到水的压强为＝ρgh＝＝1.0×10(2)物体浸没在水中时排＝V物＝Sh则受到的浮力为浮＝ρgV排＝1.0×10＝(3)由图甲可知滑轮组承担物重的绳子有4股则绳端移动的速度为绳＝4v物＝4×0.5 m/s＝2 m/s物体在15 s内做功＝9 000 J绳端在15 s内移动的距离为＝2 m/s×＝则物体浸没水中匀速上升时绳端受到的拉力＝＝＝300 N(4)滑轮组提升水中的物体时物体重力与浮力的合力所做的功是有用功故有＝(G－F浮)s＝(200 kg×10 N/kg－)×s＝800 N×拉力所做的功为总功故总＝＝300 N×则×100%＝×100%≈66.7%(5)物体浸没在水中时拉力＝动滑轮重力G动＝4F－(G－F浮)＝－(2 000 N－1 200 N)＝当物体露出水面时已不受水的浮力则绳端的拉力＝＝＝600 N绳端的速度为 则绳端拉力的功率＝F′v绳＝600 N×2 m/s＝1 200 W动态杠杆分析专练类型1 支点在一侧的动态杠杆分析(南宁2014.14、防城港3考)(2016遂宁)如图所示作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B在这个过程中力的大小将( )不变 B. 变小变大 D. 先变大后变小 (2018原创)如图所示一根直杠杆可绕轴转动在直杆的中点挂一重物在杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力将直杆从竖直位置慢慢抬起到水平位置过程中力F大小的变化情况是( A. 一直增大 B. 一直减小先增大后减小 D. 先减小后增大如图所示有一质量不计的长木板左端可绕点转动在它的右端放一重为G的物块并用一竖直向上的力F拉着木板．现使物块向左缓慢移动木板始终在水平位置保持静止．则在此过程中拉力( )逐渐变小 B. 逐渐变大始终不变 D. 先变大后变小
第3
如图所示作用在杠杆一端且始终竖直向上的力将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B在这个过程中阻力的力臂将__________动力F的力臂将__________动力F的大小将__________．(选填“增大”、“不变”或“减小”)
第4题图
[南宁2016.26(3)、钦州2016.24(3)](2018原创)如图所示的杠杆正处于水平平衡位置若将处下面的钩码取下一个仍然让杠杆在水平位置保持平衡下列做法正确的是( )两侧钩码同时向外移一格两侧钩码同时向内移一格左侧的钩码向右移一格右侧的钩码向左移一格
第5题图 第6题图
6. (2017自贡)如图所示的杠杆正处于水平平衡若在标杆两边的钩码下再加一个钩码(钩码的质量都相同)杠杆将( )还继续处于水平平衡右端上升左端下降 右端下降左端上升无法确定杠杆的运动状态(2018原创)如图所示杠杆处于平衡状态如果将物体和B同时向靠近支点的方向移动( )杠杆不能平衡右端下沉杠杆不能平衡左端下沉杠杆仍能平衡无法判断
第7题图第8题图(2018原创)如图所示轻质杠杆的转轴为O杠杆两端点为A和B且OA＝2OB给B端施加竖A端的物体(重为4 N)缓缓上升不计摩擦．下列说法正确的是( )端所受拉力大小不断增大端所受拉力大小不变且为4 N转轴对杠杆的弹力方向竖直向下转轴对杠杆的弹力大小不变且为12 N(2018原创)如图所示粗细均匀的直尺将中点O支起来在B端放一支蜡烛在AO的中点C处放两支蜡烛三支蜡烛完全相同．此时AB水平平衡如果将三支蜡烛同时点燃它们的那么在蜡烛燃烧的过程中直尺AB将( )
第9题图始终保持平衡蜡烛燃烧过程中端逐渐上升待两边蜡烛燃烧完了以后才恢复平衡不能保持平衡端逐渐下降不能保持平衡端逐渐下降 C
2. A 【解析】根据杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂在力使直杆从竖直位置慢慢抬起到水平位置的过程中充当阻力的重物重力不变但阻力臂变大动力的动力臂变小所以F一直在增大．故选A.3. A 【解析】如图所示设长木板长为则动力臂为物块对木板的压力(即杠杆受到阻力)等于物块的重力即＝G阻力臂为根据杠杆平衡条件1＝F可得＝GL′即＝由题图可知动力臂始终保持不变物块重力大小不变当物块向左缓慢移动过程中阻力臂逐渐变小则拉力也将逐渐变小．故选A.4. 增大 增大 不变5. C 【解析】杠杆平衡时符合杠杆平衡条件动力×动力臂＝阻力×阻力臂．现将处下面的钩码取下一个将两侧G，则＞3G×3杠杆不能在水平位置保持平衡错误；两侧钩码同时向内移一格则＞3G×1杠杆不能在水平位置保持平衡错误；左侧的钩码向右移一格则＝3G×2杠杆仍能在水平位置保持平衡正确；右侧的钩码向左移一格则＞杠杆不能在水平位置保持平衡错误．故选C.6. C 【解析】设一个钩码重为左边力臂为左右边力臂为右原来：3左＝2右杠杆平衡则＝在杠杆的两端各加一个钩码后现在：左边4左右边3右因为＝所以4左＜3右所以杠杆不再平衡杠杆右端下降左端上升．故选C.7. A 【解析】如图所示：原来杠杆在水平位置处于平衡状态此时作用在杠杆上的力分别为物体、B的重力其对应的力臂分别为、OD根据杠杆的平衡条件可得：＝；由图示可知＜OD所以＞m当向支点移动相同的距离Δ时两边的力臂都减小Δ此时左边力与力臂的乘积：(OC－ΔL)＝－；右边力与力臂的乘积：(OD－Δ)＝－由于＞m所以＞；由于－＜－所以杠杆将向悬挂物体的一端即右端下沉故A正确、C、D错误．故选A.8. D 【解析】在杠杆缓缓上升时动力臂与阻力臂的比值不变为1∶2阻力＝G＝4 N假设动力臂为则阻力臂为2L由杠杆平衡条件＝F得F×L＝4 N×2可得B端所受拉力F＝8 N故A、B错误；杠杆两端所受的拉力方向竖直向下根据平衡条件可知转轴对杠杆的弹力方向竖直向上以点为支点动力臂与阻力臂的比值为1∶3假设动力臂为则阻力臂为3L′由杠杆平衡条件＝F得F′×L′＝代入数据可得转轴对杠杆的弹12 N, C错误正确故选D.9. A 【解析】设一支蜡烛的质量为直尺长度为此时直尺在水平位置平衡；由杠杆平衡条件＝F可得L＝L，三支蜡烛同时点燃并且燃烧速度相同三支蜡烛因燃烧减少的质量相同即 2(m－m′)L＝(m－m′)×因此在燃烧过程中直尺仍能保持平衡．故选A.简单机械与压强、浮力的综合计算专练类型1 简单机械与压强的综合计算(南宁2015.30、北海2013.32、防城港2考)(2015茂名)如图所示质量不计的轻板可绕转轴在竖直面内转动＝0.4 m＝地面上质量为15 kg横截面积为0.3 m的圆柱体通过绳子与端相连．现有大小不计、重为 的物体在水平拉力＝的作用下以速度0.2 m/s 从点沿板面向右做匀速直线运动．＝求：(1)物体开始运动前圆柱体对地面的压强；(2)物体在板面上运动的时间；(3)物体在板面上运动过程中拉力做的功及功率．
第1题图(2018原创)用如图所示的滑轮组在10 s内将静止在水平地面上质量为＝80 kg底S＝的物体匀速竖直提升3 m所用拉力＝250 N取10 N/kg.求：(1)提升前物体静止在水平地面上时对地面的压强；(2)拉力做功的功率；(3)滑轮组的机械效率．
第2题图(2017毕节)利用如图所示的滑轮组匀速拉动水平地面上重为30 N边长为10 cm的正方体物体．拉力F的大小为3 N物体在水平地面上匀速运动时受到地面对它的摩擦力为 求：(1)A处拉力大小；(2)正方体物体对地面的压强是多少？(3)若拉力以0.5 m/s的速度匀速拉了4 s求处拉力所做的功是多少？
第3题图(2017泸州)2017年4月1日中国四川省川南临港自由贸易试验区揭牌仪式在成都举行如图所示是泸州港口的轨道式龙门吊设备的简化机械示意图．图中在货船水平甲板上被吊起的集装箱体积是24 m底面积平均密度1.5×图中每个滑轮的重力均为1.0×10在绳子自由端拉力的作用下集装箱以0.2 m/s的速度在空中匀速竖直上升(绳重和摩擦不计取 ＝)．求：(1)该集装箱的重力；(2)绳子自由端拉力3)在开始起吊集装箱的过程中当绳子自由端的拉力为＝1.45×10时集装箱对水平甲板的压强．
第4题图
类型2 简单机械与浮力的综合计算(四市2017.30、北海2016.27、防城港2016.28)如图所示挂在杠杆端的铸铁球体积是400 cm＝10 cm＝40 cm在杠杆端挂一重为5 N的物体当铸铁球体积的浸入水中杠杆恰好在水平位置平衡．求：(1)此时铸铁球作用在杠杆端竖直向下的力；(2)铸铁球此时受到的浮力；(3)计算说明铸铁球是实心的还是空心的若是空心的其空心的体积．(铸铁＝7.0×10＝10 N/kg)
第5题(2018原创)如图所示的装置图用来测金属块的重力和密度．图中＝1∶3用细绳把金属块悬挂于A点用弹簧秤在B点施加一个竖直向上的力当OB杠杆水平静止时弹簧秤读数为1.8 N．当向容器中加水金属块浸没于水中后弹簧秤读数为1.2 N取10 N/kg.(忽略杆的重力)求：(1)金属块的重力；(2)金属块浸没于水中后所受到的浮力；(3)金属块的密度．
第6题图(2018原创)北海、防城港、钦州是广西与东盟经济交流的重要港口城市滑轮组在港口机械设备中有广泛的应用机械设备在设计制造过程中需要进行静态模拟实验某科研室用实心圆柱体A进行静态模拟实验如图所示已知A的体积为－3质量为2.1 kg.整个打捞过程A被匀速提升完全浸没在水中时滑轮组的机械效率为 60%.忽略绳重及1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg)求：(1)A受到的重力；(2)A完全浸没在水中时受到的浮力；(3)A完全离开水面后绳子自由端的拉力F；(4)A完全离开水面后滑轮组的机械效率．(保留1位小数)
第7题图如图甲是利用滑轮组打捞水中圆柱体的示意图已知的质量为90 kg底面积为0.06 m在拉力的作用下始终以 的速度上升拉力的功率随时间变化的图像如图乙所示(忽略绳重及摩擦不考虑水流阻力影响取10 N/kg水＝)．求：(1)拉力拉绳的速度及动滑轮重力；(2)圆柱体的高度和浸没时受到的浮力；(3)A浸没在水中时上升过程中拉力的功率
第8题图类型3 简单机械与压强、浮力的综合计算(南宁2考、防城港2015.28)(2018原创)在深井底部有一底面积为高2 m密度为1×10的圆柱体现用如图所示的装置将其打捞上来．若牵引车以的速度匀速向右行驶通过滑轮组将物体由井底开始往上拉后物体的顶部刚好与水面相平牵引车的牵引力是6×10(g取)，求：(1)物体浸没在水中时受到的浮力；(2)当物体的顶部与水面相平时物体下表面受到水的压强；(3)物体未露出水面前整个装置的机械效率．
第9题图(2018原创)如图是某科技小组设计的自动储水装置是可绕O点OA∶OB＝1∶3端通过细杆与压力传感开关S相连端通过细杆与圆柱体浮筒相连杠杆始终保持水平．浮筒重为浮筒的体积为3 dm浮筒的上表面距池底为2 m．当水位下降到浮筒的下表面时S闭合电动水泵开始注水；当水位上升到浮筒的上表面时S断开电动水泵停止注水一次注水正好把的水从地面送到储水池中. 已知进水口离地面高为取求： (1)停止注水时池底受到水的压强(2)停止注水时浮筒受到水的浮力；(3)若电动水泵完成一次注水用时50分钟电动水泵对水做功的功率；(4)当电动水泵停止注水时压力传感开关S受到的压力并指出其方向.
第10题图(2018原创)如图所示是儿童重工模拟游乐场中一种游戏装置．轻质杠杆可绕O点转动＝；在A端挂有边长为10 cm20 N 的正方体端悬挂一滑轮组定滑轮、动滑轮各重2 N当一个儿童用滑轮组匀速提升重物D时物体C浸入水中且露出水面的高度为 杠杆恰好水平静止绳的重量、滑轮组的摩擦均不计取求：(1)物体的下表面受到的压强；(2)儿童对绳子末端的拉力；(3)重物的重力；(4)滑轮组的机械效率(保留1位小数)．
第11题图1. 解：物体开始运动前圆柱体对地面的压力：压＝G圆柱＝m圆柱＝15 kg×10 N/kg＝150 N圆柱体对地面的压强：＝＝＝500 Pa(2)由G圆柱＝G物体则圆柱体恰好离开地面时物体运动的距离：＝＝＝1.2 m由＝可得物体在板面上运动的时间：＝＝＝6 s(3)物体在板面上运动过程中拉力F做的功：＝Fs＝10 N×1.2 m＝12 J拉力的功率：＝＝＝2 W2. 解：(1)物体对水平地面的压力＝＝mg＝80 kg×＝物体对水平地面的压强：＝＝＝800 Pa(2)由题图可知＝4绳子自由端移动的距离＝nh＝4×＝拉力做的功＝Fs＝250 N×12 m＝3 000 J拉力的功率＝＝＝300 W(3)物体做的有用功有＝＝800 N×3 m＝2 400 J滑轮组的机械效率＝＝＝80%3. 解：(1)物体在水平地面上做匀速运动则此时处绳子的拉力f＝4.5 N处的拉力大小为：＝＝(2)物体的底面积为＝(0.1 m)＝0.01 m正方体物体对地面的压强为＝＝＝＝(3)由题图知＝2绳子自由端移动的距离绳＝v＝＝2 m＝绳＝＝1 m＝F＝4.5 N×1 m＝4.5 J4. 解：(1)集装箱所受的重力＝mg＝ρVg＝1.5×10＝3.6×10(2)由题图知＝2绳子自由端所受的拉力＝＝＝1.85×10绳子自由端移动的速度绳＝物＝2×s＝0.4 m/s拉力的功率P＝Fv绳＝1.85×10＝7.4×10(3)当绳子自由端所受的拉力＝1.45×10滑轮组对重物的拉力拉＝nF′－G动＝2×1.45×10－1.0×10＝F压＝G－F拉＝3.6×－＝8×10＝＝＝2×105. 解：(1)当杠杆在B端施加竖直向下的力时根据杠杆平衡条件得：＝F所以5 N×40 cm＝所以＝20 N(2)当杠杆恰好在水平位置平衡时铁球处于静止状态铁球受到重力、浮力和拉力的作用竖直向上的拉力和浮力的合力与竖直向下的重力是平衡力．铁球受到的浮力为：浮＝ρ水排＝1.0×10×400×10－6＝1 N(3)铁球对杠杆的拉力＝20 N所以杠杆对铁球的拉力也是20 N所以铁球的重力为：＝F浮＝20 N＋1 N＝21 N所以铁球的质量为：＝＝＝2.1 kg若铁球为实心则铁球的密度：＝＝＝铸铁所以铁球是空心的．又因为铁＝＝＝3×10－4＝300 cm所以其空心部分体积为：空＝V－V铁＝400 cm－300 cm＝100 cm6. 解：(1)杠杆在弹簧秤的拉力及重物对的拉力作用下处于平衡状态则由杠杆平衡可得：＝F则＝＝3×1.8 N＝5.4 N；因金属块受重力和拉力而处于平衡状态而金属块所受杠杆对它的拉力和它对杠杆的拉力为相互作用力故此金属块的重力＝F＝(2)浸没水中后由杠杆平衡可知：＝F＝＝3×1.2 N＝3.6 N金属块此时受重力、浮力浮及拉力而处于平衡状态且＝F＝故有：＝浮＋则浮力浮＝－F＝5.4 N－3.6 N＝1.8 N(3)由浮＝ρ水排得：排＝＝＝1.8×10－4由于金属块在水中完全浸没所以金属块体积V＝V排即：＝－4金属块质量＝＝＝0.54 kg则金属块＝＝3×107. 解：(1)受到的重力＝mg＝2.1 kg×10 N/kg＝21 N(2)A完全浸没在水下时排＝V物所以浮＝ρ水排＝1.0×10－3＝12 N(3)A浸没在水中时受到的拉力＝G－F浮＝21 N－12 N＝9 N设浸没在水中时绳子自由端的拉力为F＝3.由＝＝＝＝得＝＝＝5 N由＝(F＋G动)得动滑轮的重力动＝nF－F＝3×－9 N＝6 N离开水面后绳子自由端的拉力 F＝(G＋G动)＝(21 N＋6 N)＝9 N(4)A离开水面后滑轮组的机械效率＝＝＝＝＝8．解：(1)由题图可知＝2则绳的速度v绳＝nv物＝2×0.1 m/s＝0.2 m/s.圆柱体完全离开水面后拉力为F′拉力的功率为P′根据P＝Fv得F′＝＝＝500 N根据＝(G＋G动)得G动＝nF′－G＝2×500 N－90 kg×10 N/kg＝100 N(2)由题图乙知在50 s时开始离开水面至60 s时刚好完全脱离水面则圆柱体的高度h＝v物＝0.1 m/s×(60 s－50 s)＝1 m则圆柱体的体积V＝Sh＝0.06 m＝0.06 m浸没时＝V排则受到的浮力F浮＝ρ水排＝ρgV＝1×10＝600 N(3)A浸没在水中时绳子对A的拉力F＝G－F浮＝900 N－600 N＝300 N拉力＝(G动＋F拉)＝(100 N＋300 N)＝200 N拉力的功率P＝Fv绳＝200 N×0.2 m/s＝40 W9. 解：(1)因为V排＝V物＝Sh＝0.5 m＝1 m浮＝ρ水排＝1.0×10＝1×10(2)物体的顶部与水面相平时物体下表面距水面的高度＝物体下表面受到水的压强＝ρ水＝1.0×10＝2×10(3)物体露出水面前物体所受的重力物V物＝1×10＝1×10物体受到滑轮组的拉力拉＝G物－F浮＝1×10－1×10＝9×10牵引车通过的路程：＝vt＝1 m/s×20 s＝20 m物体被提升的高度(滑轮组有两段绳子承担物重)：＝＝＝10 m有＝F拉＝9×10 m＝9×10总＝F牵＝6×10＝1.2×10＝×100%＝×100%＝75%10. 解：(1)停止注水时池底受到水的压强：＝ρ水＝1.0×＝2×10(2)停止注水时浮筒刚好浸没浮筒的体积3 dm＝3×－3由阿基米德原理得：浮＝ρ水排＝1.0×10－3＝30 N(3)由＝mg和m＝ρV得一次注水的重力：水＝ρ水水＝＝1.5×10电动水泵对水做的功：＝G水＝1.5×1020 m＝3×10电动水泵对水做功的功率：＝＝＝1 000 W(4)电动水泵停止注水时对浮筒进行受力分析可知浮筒受到向下的重力、向上的浮力和杠杆的拉力作用杠杆的拉力和浮筒对杠杆的拉力是一对相互作用力大小相等根据力的平衡条件有：＋F浮＝G则浸没时浮筒对杠杆的拉力：＝G－F浮＝70 N－30 N＝由杠杆平衡条件得＝F压力传感开关S受到的压力为：＝因为＝1∶3所以F＝F＝＝120 N其方向竖直向上．11. 解：(1)物体浸入水中的深度：h＝10 cm－2 cm＝8 cm＝物体的下表面受到的压强：＝ρ水＝1.0×10＝ 800 Pa(2)物体排开水的体积：V排＝Sh＝(0.1 m)＝8.0×10－4物体受到的浮力为：浮＝ρ水排＝1.0×10－4＝8 N正方体C对杠杆的拉力＝G－F浮＝20 N－8 N＝12 N由L1＝FL2，得 F＝F则：F＝F＝12 N ×＝20 N又因为 ＝ 3F ＋ G定得：＝(FB－G定)＝(20 N－2 N)＝6 N(3)动滑轮上有2段绳子承重则＝ (GD＋G动)得＝2F－ G动＝2×6 N－2 N＝10 N(4)η＝＝＝＝＝
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