5.4.8 拓展8 滑輪常見大題類型計(jì)算 同步練習(xí)

第五章簡單機(jī)械與功第4節(jié)機(jī)械能第8課時(shí)拓展8滑輪常見大題類型計(jì)算1、如圖所示，以O(shè)為支點(diǎn)的水平輕質(zhì)杠桿ON的M點(diǎn)處懸掛一邊長為0.2m的正方體合金塊A。A的下方放置一個(gè)由同種材料制成的邊長為0.1m的正方體B，B放置在水平地面上；已知OM∶ON＝1∶3。一個(gè)重為640N的人站在水平地面上時(shí)對地面的壓強(qiáng)為1.6×104Pa。當(dāng)人用力拉住繩通過滑輪組使杠桿水平平衡時(shí)，A對B的壓強(qiáng)為1.4×104Pa，人對水平地面的壓強(qiáng)變?yōu)?.45×104Pa。若每個(gè)滑輪重為20N，g取10N/kg。求：（1）人對繩的拉力？（2）合金塊A的密度？（3）當(dāng)人用80N的拉力拉繩時(shí)，杠桿仍水平平衡。求此時(shí)物體B對地面的壓強(qiáng)。2、如圖甲是上肢力量健身器示意圖，杠桿AB可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，AO=2BO，配重的重力為100N，小明體重為500N，小明通過細(xì)繩在B點(diǎn)施加豎直向下的拉力為FB，杠桿在水平位置平衡，配重對地面的壓力記為F壓，拉力FB與壓力F壓的關(guān)系如圖乙所示，杠桿AB和細(xì)繩的質(zhì)量及所有摩擦均忽略不計(jì)，滑輪重力為G滑輪，求：（1）滑輪M是（填“動(dòng)”或“定”）滑輪；（2）滑輪的重力？（3）將配重改為120N，小明能否將配重拉起，通過計(jì)算說明理由________________________。3、用如圖所示的滑輪組將重100N的物體勻速提升2m，拉力F為50N；如果將該滑輪組與其它部件組合成一監(jiān)控水庫水位的模擬裝置（如圖所示），整個(gè)模擬裝置是由長方體A和B、滑輪組、輕質(zhì)杠桿CD、電子秤等組成。杠桿始終在水平位置平衡。已知OC∶OD=1∶2，A的體積為0.02m3，A重為450N，B重為300N，不計(jì)繩重與摩擦（ρ水=1.0×103kg/m3）。求：（1）水位上漲到A的上表面時(shí)，A受到的浮力；（2）水位上漲過程中，當(dāng)A物體五分之三露出水面時(shí)，電子秤所受的壓力。4、如圖甲所示，質(zhì)量為50kg的小明用滑輪組將空吊籃提升到高處，拉力F隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示，空吊籃上升的速度v隨時(shí)間t變化的圖像如圖丙所示。動(dòng)滑輪重60N，不計(jì)繩重和摩擦，g取10N/kg。問：（1）在0~4s內(nèi)空吊籃處于（選填“平衡”或“非平衡”）狀態(tài)。（2）在4~8s內(nèi)小明拉力做功的功率有多大？（3）空吊籃的質(zhì)量有多大？5、如圖1所示，長方體A、B是兩個(gè)形狀相同，材料不同的物體，他們之間用細(xì)繩連接，并與滑輪組的動(dòng)滑輪D連接。在向長方體容器C中緩慢加水時(shí)，用彈簧測力計(jì)拉住繩子自由端不動(dòng)，其示數(shù)F與加水質(zhì)量m之間的函數(shù)關(guān)系如圖2所示。忽略題中所有繩重以及摩擦，加水過程中A、B間的繩子始終是繃直的。已知：容器C的內(nèi)底面積SC=80cm2，物體A的底面積SA=20cm2，水的密度為，g取10N/kg。求：（1）加水500g時(shí)，B所受浮力；（2）動(dòng)滑輪D的質(zhì)量；（3）繩子自由端的拉力F2。6、如圖是現(xiàn)代家庭使用的升降衣架的結(jié)構(gòu)示意圖，它可以很方便晾起洗好的衣服，其實(shí)就是通過一些簡單機(jī)械的組合來實(shí)現(xiàn)此功能的。已知晾衣架上所掛衣服質(zhì)量為4kg，動(dòng)滑輪、桿和晾衣架總質(zhì)量為1kg。小燕同學(xué)用力F拉動(dòng)繩子自由端，在5s時(shí)間內(nèi)使衣服勻速上移0.5m（g=10N/kg，不計(jì)繩重和摩擦）。求：（1）繩子F的大?。唬?）拉力所做的功W；（3）整個(gè)過程中機(jī)械效率η。7、建筑工地上，工人采用如圖所示的裝置提升建筑材料，滑輪組懸掛在水平支架上，工人站在水平地面上，豎直向下拉動(dòng)繩子自由端，使重物A在5s內(nèi)勻速上升了1m。已知物體A重400N，兩個(gè)滑輪的質(zhì)量相等，不計(jì)繩重和軸摩擦，提升物體A時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為80%，這個(gè)過程中。（1）人對繩子拉力的功率為多大？（2）動(dòng)滑輪多重？（3）支架受到滑輪組的拉力為多大？8、如圖1所示，某打撈船打撈水中重物，A是重為600N的動(dòng)滑輪，B是定滑輪，C是卷揚(yáng)機(jī)，卷?xiàng)顧C(jī)拉動(dòng)鋼絲繩通過滑輪組AB豎直提升水中的重物，如圖2所示，體積為0.3m3的重物浸沒在水中，此時(shí)鋼絲繩的拉力F的大小為1.0×103N，摩擦、鋼絲繩重、重物表面沾水的質(zhì)量及水對重物的阻力均忽略不計(jì)，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg。問：（1）重物浸沒在水中時(shí)受到3個(gè)力，其中浮力大小為N，重力大小為N；（2）當(dāng)重物逐漸露出水面的過程中，重物浸入水中的體積不斷減小，打撈船浸入水中的體積不斷變；重物全部露出水面和浸沒時(shí)相比，打撈船浸入水中的體積變化了m3；（3）重物全部露出水面后勻速上升了1m，鋼絲繩末端移動(dòng)了m。此過程中滑輪組的機(jī)械效率是。9、人始終雙腳站在地上，用滑輪組從水池底勻速提起實(shí)心圓柱體A，如示意圖甲。A從離開池底到剛要離開水面的過程中，其底面受到水的壓強(qiáng)與時(shí)間關(guān)系PA-t如圖乙。A從剛離開池底到拉出水面并繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)的過程中，人對地面的壓強(qiáng)與時(shí)間關(guān)系P人-t如圖丙。A未露出水面之前裝置的機(jī)械效率為η1；A離開水面后裝置的機(jī)械效率為η2。已知人的質(zhì)量為60kg，人雙腳站地時(shí)，與地面的接觸面積為500cm2，A的底面積為200cm2，η1∶η2=15∶16，ρ水=1.0×103kg/m3。不計(jì)摩擦和繩重及水的阻力，g=10N/kg，A不吸且不溶于水，A底部與池底不密合，忽略液面高度變化，圖甲中①②③④段繩均豎直。（1）求池水深度和A的上升速度；（2）求A的高度和未露出水面受到的浮力；（3）求A未露出水面前人對繩的拉力和A全部露出水面后人對繩的拉力；（4）求動(dòng)滑輪的重力。10、如圖所示，某工人利用滑輪組將一個(gè)工件沿水平地面勻速拉動(dòng)到加工點(diǎn)。拉動(dòng)過程中，工人對繩的拉力始終沿豎直方向，工人雙腳始終與水平地面接觸且接觸面積為。工人對地面的壓強(qiáng)為；此工人的質(zhì)量為70kg，兩個(gè)動(dòng)滑輪的質(zhì)量共為10kg，繩重、繩與滑輪之間的摩擦均忽略不計(jì)，g取10N/kg。求：（1）工人的手對繩的拉力大小；（2）工件移動(dòng)過程中，地面對工件摩擦力的大??；（3）滑輪組在此次工作中的機(jī)械效率。11、在宜居宜業(yè)和美鄉(xiāng)村建設(shè)中，某施工隊(duì)正在進(jìn)行農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施改建，建筑工人利用小型的升降機(jī)來搬運(yùn)水泥。如圖甲所示，某次搬運(yùn)過程中，工人在的時(shí)間內(nèi)，將8袋水泥勻速提起，電動(dòng)機(jī)牽引繩子的拉力F為，每袋水泥質(zhì)量為。g取，求：（1）拉力F做功的功率；（2）滑輪組的機(jī)械效率(小數(shù)點(diǎn)后保留1位小數(shù))；（3）為了一次能提升更多的水泥，物理實(shí)踐小組利用學(xué)過的知識對升降機(jī)的滑輪組進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，如圖乙所示。假設(shè)升降機(jī)足夠穩(wěn)定，電動(dòng)機(jī)輸出功率足夠大，電動(dòng)機(jī)牽引繩子的拉力仍為，吊籃及動(dòng)滑輪的總重力為，不計(jì)繩重和摩擦，則這種設(shè)計(jì)的裝置一次能提起多少袋水泥？12、如圖所示，利用滑輪組裝置勻速拉動(dòng)水平面上質(zhì)量是10千克的物體，已知物體在水平面上受到的滑動(dòng)摩擦力為重力的0.1倍，動(dòng)滑輪重2N，物體被拉動(dòng)的速度是0.1米/秒，不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦力。g=10N/kg，求：（1）物體在水平面上受到的滑動(dòng)摩擦力是多少？（2）拉力F的大小是多少？（3）拉力F在10秒內(nèi)移動(dòng)的距離是多少？12、為了將放置在水平地面上、重G=84N的重物提升到高處。小明同學(xué)設(shè)計(jì)了圖（甲）所示的滑輪組裝置。當(dāng)小明用圖（乙）所示隨時(shí)間變化的豎直向下拉力F拉繩時(shí)，重物的速度v和上升的高度h隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖像分別如圖（丙）和（?。┧尽Ｈ糁匚锱c地面的接觸面積S=5×10-2m2，不計(jì)摩擦和繩重，繩對滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向。求：（1）在2~3s內(nèi)，拉力F的功率P；（2）在1~2s內(nèi)，拉力F做的功W；（3）動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)；（3）在0～1s內(nèi)，重物對地面的壓強(qiáng)p。13、為了建設(shè)精致城市，每到春天園林工人要在過街天橋上放置花草，為城市增添一抹綠色。如圖所示，工人用長木棒、滑輪、輕繩組裝提升裝置。木棒放置在天橋欄桿上始終保持水平，與欄桿M接觸點(diǎn)為O；用沙袋將木棒B端壓在欄桿N上，在木棒A端吊裝滑輪組。，每個(gè)沙袋重，每個(gè)滑輪重。（木棒和繩的重力、滑輪與軸的摩擦均忽略不計(jì)）（1）若A點(diǎn)受到豎直向下的拉力為，為了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置幾個(gè)沙袋？（2）若某次工人利用滑輪組豎直向下拉繩子，將重為的花架勻速提升。求：①滑輪組的機(jī)械效率。②滑輪組對繩的拉力。14、如圖所示裝置中，輕質(zhì)杠桿可以繞點(diǎn)在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，端通過豎直方向的輕繩與滑輪組相連，在端用一輕繩沿豎直方向?qū)⒏軛U拉住，使其始終保持水平平衡；在滑輪組的下方，懸掛一重為的圓柱形物體，開始時(shí)此物體剛好浸沒在圓柱形容器內(nèi)的水中，此時(shí)繩子對杠桿端的拉力為；已知杠桿點(diǎn)兩側(cè)的長度關(guān)系為，圓柱形物體的底面積為、高為，圓柱形容器的底面積為，不計(jì)繩重和摩擦（）。求：（1）物體浸沒在水中受到的浮力；（2）利用該滑輪組在空氣中勻速提升物體時(shí)滑輪組的機(jī)械效率；（3）打開圓柱形容器下方的閥門，向外釋放的水，此時(shí)容器底部受到水的壓強(qiáng)的變化量；（4）在上述釋放水的過程中，杠桿端所受最大拉力。15、如圖所示，工人準(zhǔn)備用一根最多能承受400N力的繩子（若超過繩子將斷裂）繞成的滑輪組先后打撈水中材料相同、體積不同的實(shí)心物體A和B．完全露出水面的物體A被此裝置勻速提起時(shí)繩子達(dá)到最大拉力．已知?jiǎng)踊喌馁|(zhì)量為20kg（繩的質(zhì)量、繩與滑輪的摩擦、滑輪與軸的摩擦以及水的阻力均不計(jì)，連接動(dòng)滑輪與物體間的鋼繩不會斷裂，（g＝10N/kg）．求：（1）物體A完全露出水面后以0.5m/s的速度勻速上升時(shí)，物體A的重力和工人拉力的功率分別是多少；（2）在物體A浸沒在水中勻速上升的過程中，滑輪組的機(jī)械效率為75%，物體A的密度是多少；（3）若用該滑輪組打撈體積為50dm3的物體B時(shí)，物體B最多露出多少體積時(shí)繩子將斷裂。

第五章簡單機(jī)械與功第4節(jié)機(jī)械能第8課時(shí)拓展8滑輪常見大題類型計(jì)算1、如圖所示，以O(shè)為支點(diǎn)的水平輕質(zhì)杠桿ON的M點(diǎn)處懸掛一邊長為0.2m的正方體合金塊A。A的下方放置一個(gè)由同種材料制成的邊長為0.1m的正方體B，B放置在水平地面上；已知OM∶ON＝1∶3。一個(gè)重為640N的人站在水平地面上時(shí)對地面的壓強(qiáng)為1.6×104Pa。當(dāng)人用力拉住繩通過滑輪組使杠桿水平平衡時(shí)，A對B的壓強(qiáng)為1.4×104Pa，人對水平地面的壓強(qiáng)變?yōu)?.45×104Pa。若每個(gè)滑輪重為20N，g取10N/kg。求：（1）人對繩的拉力？（2）合金塊A的密度？（3）當(dāng)人用80N的拉力拉繩時(shí)，杠桿仍水平平衡。求此時(shí)物體B對地面的壓強(qiáng)?！敬鸢浮浚?）60N；（2）5.5×103kg/m3；（3）7.5×103Pa【解析】（1）根據(jù)可得人與地面的接觸面積則當(dāng)人用力拉住繩通過滑輪組時(shí)，人對水平地面的壓力由于人處于平衡狀態(tài)，根據(jù)力的合成可得，拉力（2）當(dāng)人用力拉住繩通過滑輪組時(shí)，根據(jù)滑輪組的使用特點(diǎn)可知?jiǎng)t動(dòng)滑輪對杠桿N的拉力由于杠桿在水平位置平衡，根據(jù)杠桿平衡條件可得，則AB之間的受力面積根據(jù)可得，A對B的壓力由于A處于靜止?fàn)顟B(tài)，則根據(jù)力的合成可得金屬塊A的重力則A的體積所以（3）當(dāng)人用80N的拉力拉繩時(shí)，動(dòng)滑輪對杠桿N的拉力為當(dāng)杠桿在水平位置平衡，即則A對B的壓力已知A和B是由同種材料制成的，則B的體積則所以此時(shí)物體B對地面的壓強(qiáng)為答：（1）人對繩的拉力是60N；（2）合金塊A的密度是5.5×103kg/m3；（3）當(dāng)人用80N的拉力拉繩時(shí)，杠桿仍水平平衡。此時(shí)物體B對地面的壓強(qiáng)為7.5×103Pa。2、如圖甲是上肢力量健身器示意圖，杠桿AB可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，AO=2BO，配重的重力為100N，小明體重為500N，小明通過細(xì)繩在B點(diǎn)施加豎直向下的拉力為FB，杠桿在水平位置平衡，配重對地面的壓力記為F壓，拉力FB與壓力F壓的關(guān)系如圖乙所示，杠桿AB和細(xì)繩的質(zhì)量及所有摩擦均忽略不計(jì)，滑輪重力為G滑輪，求：（1）滑輪M是（填“動(dòng)”或“定”）滑輪；（2）滑輪的重力？（3）將配重改為120N，小明能否將配重拉起，通過計(jì)算說明理由________________________。【答案】動(dòng)20N所需拉力大于小明的重力【解析】（1）滑輪M在使用過程中，其軸心向上移動(dòng)，故為動(dòng)滑輪。（2）配重在地面保持靜止?fàn)顟B(tài)，繩子對它的拉力為F拉=G-F壓對動(dòng)滑輪進(jìn)行受力分析可知，它受到向上的拉力F，向下的動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)和兩個(gè)向下的拉力F拉，可得FA=2F拉+G動(dòng)=2×(100N-F壓)+G動(dòng)根據(jù)杠桿的平衡條件得到F×AO=F×OB結(jié)合AO=2BO，F(xiàn)壓=50N時(shí)F=240N有[2×(100N-50N)+G動(dòng)]×2=240N×1解得G動(dòng)=20N；（3）[3]據(jù)圖可知，當(dāng)配重對地面的壓力恰好為零時(shí)，連接配重的繩子上拉力為F=G配重=120N則施加在A點(diǎn)的拉力為根據(jù)杠桿的平衡條件得則小明體重G小明=500N<520N；所以，小明不能將配重拉起。3、用如圖所示的滑輪組將重100N的物體勻速提升2m，拉力F為50N；如果將該滑輪組與其它部件組合成一監(jiān)控水庫水位的模擬裝置（如圖所示），整個(gè)模擬裝置是由長方體A和B、滑輪組、輕質(zhì)杠桿CD、電子秤等組成。杠桿始終在水平位置平衡。已知OC∶OD=1∶2，A的體積為0.02m3，A重為450N，B重為300N，不計(jì)繩重與摩擦（ρ水=1.0×103kg/m3）。求：（1）水位上漲到A的上表面時(shí)，A受到的浮力；（2）水位上漲過程中，當(dāng)A物體五分之三露出水面時(shí)，電子秤所受的壓力。【答案】（1）200N；（2）230N【解析】（1）當(dāng)水位上漲到A的上表面時(shí)，A浸沒在水中，所以A排開水的體積為V排=VA=0.02m3所以A受到的浮力為F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N（2）水位上漲過程中，當(dāng)A物體露出水面時(shí)，A排開水的體積為物體A此時(shí)受到的浮力為F浮'=ρ水gV排'=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=80N物體A受到浮力、重力和滑輪組的拉力，三力平衡，所以滑輪組的拉力為F′=GA-F浮′=450N-80N=370N根據(jù)力的作用的相互性可知，物體A對滑輪組拉力F′′=F′=370N不計(jì)繩重與摩擦，用如圖所示的滑輪組將重100N的物體勻速提升2m，拉力F為50N，則動(dòng)滑輪的重力為G動(dòng)=3F-G=3×50N-100N=50N滑輪組繩子自由端的拉力為根據(jù)力的作用的相互性可知，繩子轉(zhuǎn)自由端對杠桿C端拉力與杠桿C端受到拉力大小相等，大小F=140N。杠桿始終在水平位置平衡，O為支點(diǎn)，由杠桿平衡條件有Fc·OC=F·OD變形帶入數(shù)據(jù)，解得繩子對D端拉力為70N，所以B物體受到拉力為FB拉=F=70NB物體受到的拉力、電子秤的支持力與B的重力平衡，所以B受到的支持力為F支=GB-FB拉=300N-70N=230N所以電子秤受到B物體對它的壓力大小等于230N。答：（1）水位上漲到A的上表面時(shí)，A受到的浮力為200N；（2）水位上漲過程中，當(dāng)A物體五分之三露出水面時(shí)，電子秤所受的壓力為230N。4、如圖甲所示，質(zhì)量為50kg的小明用滑輪組將空吊籃提升到高處，拉力F隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示，空吊籃上升的速度v隨時(shí)間t變化的圖像如圖丙所示。動(dòng)滑輪重60N，不計(jì)繩重和摩擦，g取10N/kg。問：（1）在0~4s內(nèi)空吊籃處于（選填“平衡”或“非平衡”）狀態(tài)。（2）在4~8s內(nèi)小明拉力做功的功率有多大？（3）空吊籃的質(zhì)量有多大？【答案】非平衡

60W

4kg【解析】（1）由丙圖知，0~4s內(nèi)空吊籃的速度逐漸變大，所以空吊籃處于非平衡狀態(tài)。（2）由圖甲知，承擔(dān)重物繩子的段數(shù)n=2，由圖乙知，4~8s內(nèi)拉力F=50N，由圖丙知，4~8s物體的速度，繩端速度v=nv物=2×0.6m/s=1.2m/s拉力的功率（3）不計(jì)繩重和摩擦，繩端的拉力所以空吊籃的重力由G=mg可得，空吊籃的質(zhì)量。5、如圖1所示，長方體A、B是兩個(gè)形狀相同，材料不同的物體，他們之間用細(xì)繩連接，并與滑輪組的動(dòng)滑輪D連接。在向長方體容器C中緩慢加水時(shí)，用彈簧測力計(jì)拉住繩子自由端不動(dòng)，其示數(shù)F與加水質(zhì)量m之間的函數(shù)關(guān)系如圖2所示。忽略題中所有繩重以及摩擦，加水過程中A、B間的繩子始終是繃直的。已知：容器C的內(nèi)底面積SC=80cm2，物體A的底面積SA=20cm2，水的密度為，g取10N/kg。求：（1）加水500g時(shí)，B所受浮力；（2）動(dòng)滑輪D的質(zhì)量；（3）繩子自由端的拉力F2?！敬鸢浮浚?）0.8N；（2）0.02kg；（3）0.4N【解析】（1）由圖2知：當(dāng)加水210g時(shí)，物體B開始進(jìn)入水中，當(dāng)加水450g時(shí)，物體B恰好完全浸沒，則B的高度為則當(dāng)加水500g時(shí)，液面在A、B之間的，由于此時(shí)B處于浸沒狀態(tài)，則（2）由于長方體A、B是兩個(gè)形狀相同的物體，則；；由圖2知：當(dāng)加水600g時(shí)，物體A開始進(jìn)入水中，當(dāng)加水780g時(shí)，拉力的大小不再減小，說明物體A受到的浮力不再增加；即物體A浸入水的深度不再增加；則此時(shí)物體A浸入水的深度為由于加水過程中A、B間的繩子始終是繃直的。所以，物體A沒有完全浸沒水中，物體AB一起處于漂浮狀態(tài)，由于此時(shí)物體A、B對動(dòng)滑輪的拉力為零；由于動(dòng)滑輪由2股繩子承擔(dān)，則當(dāng)加水質(zhì)量為時(shí)，繩子的拉力為所以，動(dòng)滑輪的重力為則動(dòng)滑輪的質(zhì)量為（3）由于物體AB一起處于漂浮狀態(tài)，根據(jù)漂浮條件可得即當(dāng)加水450g時(shí)，物體B浸沒在水中，則加水500g時(shí)，繩子的拉力為答：（1）加水500g時(shí)，B所受浮力為；（2）動(dòng)滑輪D的質(zhì)量為；（3）繩子自由端的拉力。6、如圖是現(xiàn)代家庭使用的升降衣架的結(jié)構(gòu)示意圖，它可以很方便晾起洗好的衣服，其實(shí)就是通過一些簡單機(jī)械的組合來實(shí)現(xiàn)此功能的。已知晾衣架上所掛衣服質(zhì)量為4kg，動(dòng)滑輪、桿和晾衣架總質(zhì)量為1kg。小燕同學(xué)用力F拉動(dòng)繩子自由端，在5s時(shí)間內(nèi)使衣服勻速上移0.5m（g=10N/kg，不計(jì)繩重和摩擦）。求：（1）繩子F的大小；（2）拉力所做的功W；（3）整個(gè)過程中機(jī)械效率η?！敬鸢浮浚?）12.5N；（2）50J；（3）80%【解析】（1）提升的總重力為G總=m總g=(4kg+1kg)×10N/kg=50N由圖知，使用滑輪組承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=4，不計(jì)繩重和摩擦，則繩端的拉力為（2）繩端移動(dòng)的距離為s=4h=4×0.5m=2m拉力做的功為W=Fs=12.5N×2m=25J（3）衣服的重力為G衣服=mg=4kg×10N/kg=40N則拉力做的有用功為為W有=G衣服h=40N×0.5m=20J整個(gè)過程中的機(jī)械效率為答：（1）繩子自由端拉力為12.5N；（2）拉力做的功為50J；（4）整個(gè)過程中機(jī)械效率80%。7、建筑工地上，工人采用如圖所示的裝置提升建筑材料，滑輪組懸掛在水平支架上，工人站在水平地面上，豎直向下拉動(dòng)繩子自由端，使重物A在5s內(nèi)勻速上升了1m。已知物體A重400N，兩個(gè)滑輪的質(zhì)量相等，不計(jì)繩重和軸摩擦，提升物體A時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為80%，這個(gè)過程中。（1）人對繩子拉力的功率為多大？（2）動(dòng)滑輪多重？（3）支架受到滑輪組的拉力為多大？【答案】（1）100W；（2）100N；（3）850N【解析】解：（1）該滑輪組做的有用功根據(jù)可知，該滑輪組做的總功繩端拉力做功的功率（2）由圖可知，該滑輪組動(dòng)滑輪上有2段繩子承載，由可知自由端拉力不計(jì)繩重和摩擦，自由端拉力，所以動(dòng)滑輪重力（3）定滑輪重力支架受到滑輪組的拉力答：（1）人對繩子拉力的功率為100W；（2）動(dòng)滑輪重100N；（3）支架受到滑輪組的拉力為850N。8、如圖1所示，某打撈船打撈水中重物，A是重為600N的動(dòng)滑輪，B是定滑輪，C是卷揚(yáng)機(jī)，卷?xiàng)顧C(jī)拉動(dòng)鋼絲繩通過滑輪組AB豎直提升水中的重物，如圖2所示，體積為0.3m3的重物浸沒在水中，此時(shí)鋼絲繩的拉力F的大小為1.0×103N，摩擦、鋼絲繩重、重物表面沾水的質(zhì)量及水對重物的阻力均忽略不計(jì)，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg。問：（1）重物浸沒在水中時(shí)受到3個(gè)力，其中浮力大小為N，重力大小為N；（2）當(dāng)重物逐漸露出水面的過程中，重物浸入水中的體積不斷減小，打撈船浸入水中的體積不斷變；重物全部露出水面和浸沒時(shí)相比，打撈船浸入水中的體積變化了m3；（3）重物全部露出水面后勻速上升了1m，鋼絲繩末端移動(dòng)了m。此過程中滑輪組的機(jī)械效率是?！敬鸢浮?×1035.4×103大0.3390%【解析】（1）圖2中重物浸沒在水中時(shí)受到重力、浮力和拉力的作用，則排開液體的體積受到的浮力由于繩子的股數(shù)，摩擦、鋼絲繩重、重物表面沾水的質(zhì)量及水對重物的阻力均忽略不計(jì)，根據(jù)可得，動(dòng)滑輪對重物的拉力由于重物受力平衡，所以，重物的重力（2）打撈船和重物為一個(gè)整體，由于打撈船和重物一直處于漂浮狀態(tài)，根據(jù)漂浮條件可知：打撈船和重物受到的浮力與打撈船和重物的總重力相等，由于打撈船和重物的總重力不變，所以，打撈船和重物受到的浮力不變；根據(jù)可知排開水的總體積不變，所以，當(dāng)重物逐漸露出水面的過程中，重物浸入水中的體積不斷減小，打撈船浸入水中的體積不斷變大；由于排開水的總體積不變，所以重物全部露出水面和浸沒時(shí)相比，打撈船浸入水中的體積變化量（3）重物全部露出水面后，鋼絲繩末端移動(dòng)的距離由于摩擦、鋼絲繩重、重物表面沾水的質(zhì)量及水對重物的阻力均忽略不計(jì)，則根據(jù)可得，滑輪組的機(jī)械效率。9、人始終雙腳站在地上，用滑輪組從水池底勻速提起實(shí)心圓柱體A，如示意圖甲。A從離開池底到剛要離開水面的過程中，其底面受到水的壓強(qiáng)與時(shí)間關(guān)系PA-t如圖乙。A從剛離開池底到拉出水面并繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)的過程中，人對地面的壓強(qiáng)與時(shí)間關(guān)系P人-t如圖丙。A未露出水面之前裝置的機(jī)械效率為η1；A離開水面后裝置的機(jī)械效率為η2。已知人的質(zhì)量為60kg，人雙腳站地時(shí)，與地面的接觸面積為500cm2，A的底面積為200cm2，η1∶η2=15∶16，ρ水=1.0×103kg/m3。不計(jì)摩擦和繩重及水的阻力，g=10N/kg，A不吸且不溶于水，A底部與池底不密合，忽略液面高度變化，圖甲中①②③④段繩均豎直。（1）求池水深度和A的上升速度；（2）求A的高度和未露出水面受到的浮力；（3）求A未露出水面前人對繩的拉力和A全部露出水面后人對繩的拉力；（4）求動(dòng)滑輪的重力?！敬鸢浮浚?）4m，0.2m/s；（2）1m，200N；（3）400N，500N；（4）200N【解析】（1）由圖乙可知，物體A在池底時(shí)，其底面受到水的壓強(qiáng)pA=4×104Pa，根據(jù)p=ρgh得，池水深度忽略液面高度變化，A上升的高度h=4m，時(shí)間t=20s，所以A的上升速度（2）由圖丙可知，15~20s時(shí)，A從剛接觸水面到拉出水面，上升的高度即為物體A的高度hA=vt′=0.2m/s×5s=1mA的底面積SA=200cm2=0.02m2A的體積VA=SAhA=0.02m2×1m=0.02m3A未露出水面受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gVA=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N（3）由圖丙可知，A未露出水面時(shí)，人對地面的壓強(qiáng)p人=0.4×104Pa，人與地面的接觸面積S人=500cm2=0.05m2根據(jù)得，人對地面的壓力F人=p人S人=0.4×104Pa×0.05m2=200N人的重力G人=m人g=60kg×10N/kg=600NA未露出水面前人對繩的拉力F拉=G人-F人=600N-200N=400N由圖丙可知，A全部露出水面后人對地面的壓強(qiáng)p人′=0.2×104Pa，根據(jù)得，人對地面的壓力F人′=p人′S人=0.2×104Pa×0.05m2=100NA全部露出水面后人對繩的拉力F拉′=G人-F人′=600N-100N=500N（4）A未露出水面前，機(jī)械效率A全部露出水面后，機(jī)械效率因?yàn)棣?∶η2=15∶16，所以GA=800N。A未露出水面前，由得G動(dòng)=2F拉-GA+F浮=2×400N-800N+200N=200N。10、如圖所示，某工人利用滑輪組將一個(gè)工件沿水平地面勻速拉動(dòng)到加工點(diǎn)。拉動(dòng)過程中，工人對繩的拉力始終沿豎直方向，工人雙腳始終與水平地面接觸且接觸面積為。工人對地面的壓強(qiáng)為；此工人的質(zhì)量為70kg，兩個(gè)動(dòng)滑輪的質(zhì)量共為10kg，繩重、繩與滑輪之間的摩擦均忽略不計(jì)，g取10N/kg。求：（1）工人的手對繩的拉力大小；（2）工件移動(dòng)過程中，地面對工件摩擦力的大?。唬?）滑輪組在此次工作中的機(jī)械效率?！敬鸢浮浚?）100N；（2）300N；（3）75%【解析】（1）工人的重力由得，工人對地面的壓力由力的作用是相互的可知，工人受到的支持力由力的平衡條件可知，工人的手對繩的拉力（2）兩個(gè)動(dòng)滑輪的重力由圖可知n=4，因?yàn)椴挥?jì)繩重和摩擦?xí)r所以地面對工件摩擦力（3）滑輪組的機(jī)械效率。11、在宜居宜業(yè)和美鄉(xiāng)村建設(shè)中，某施工隊(duì)正在進(jìn)行農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施改建，建筑工人利用小型的升降機(jī)來搬運(yùn)水泥。如圖甲所示，某次搬運(yùn)過程中，工人在的時(shí)間內(nèi)，將8袋水泥勻速提起，電動(dòng)機(jī)牽引繩子的拉力F為，每袋水泥質(zhì)量為。g取，求：（1）拉力F做功的功率；（2）滑輪組的機(jī)械效率(小數(shù)點(diǎn)后保留1位小數(shù))；（3）為了一次能提升更多的水泥，物理實(shí)踐小組利用學(xué)過的知識對升降機(jī)的滑輪組進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，如圖乙所示。假設(shè)升降機(jī)足夠穩(wěn)定，電動(dòng)機(jī)輸出功率足夠大，電動(dòng)機(jī)牽引繩子的拉力仍為，吊籃及動(dòng)滑輪的總重力為，不計(jì)繩重和摩擦，則這種設(shè)計(jì)的裝置一次能提起多少袋水泥？【答案】（1）；（2）83.3%；（3）14【解析】（1）如圖甲所示，動(dòng)滑輪上繞2條繩，則n=2，水泥被勻速提起，繩子自由端移動(dòng)的距離為12m，則拉力F做功為則拉力F做功的功率為（2）由題可知8袋水泥重力為升降機(jī)搬運(yùn)水泥做的有用功為則滑輪組的機(jī)械效率為（3）如圖乙所示，動(dòng)滑輪上繞3條繩，電動(dòng)機(jī)牽引繩子的拉力仍為，則繩子能夠拉起物體的總重力為吊籃及動(dòng)滑輪的總重力為，不計(jì)繩重和摩擦，則一次能拉起水泥的重力為每袋水泥重力為則這種設(shè)計(jì)的裝置一次能提起水泥的袋數(shù)為。12、如圖所示，利用滑輪組裝置勻速拉動(dòng)水平面上質(zhì)量是10千克的物體，已知物體在水平面上受到的滑動(dòng)摩擦力為重力的0.1倍，動(dòng)滑輪重2N，物體被拉動(dòng)的速度是0.1米/秒，不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦力。g=10N/kg，求：（1）物體在水平面上受到的滑動(dòng)摩擦力是多少？（2）拉力F的大小是多少？（3）拉力F在10秒內(nèi)移動(dòng)的距離是多少？【答案】（1）10N；（2）4N；（3）3m【解析】（1）物體的重力為物體在水平面上受到的滑動(dòng)摩擦力為（2）物體勻速運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，滑輪組對物體的拉力為從圖中可知n=3，不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦力，拉力為（3）物體在10s內(nèi)移動(dòng)的距離為拉力F在10秒內(nèi)移動(dòng)的距離為答：（1）物體在水平面上受到的滑動(dòng)摩擦力是10N；（2）拉力F的大小是4N；（3）拉力F在10秒內(nèi)移動(dòng)的距離是3m。12、為了將放置在水平地面上、重G=84N的重物提升到高處。小明同學(xué)設(shè)計(jì)了圖（甲）所示的滑輪組裝置。當(dāng)小明用圖（乙）所示隨時(shí)間變化的豎直向下拉力F拉繩時(shí)，重物的速度v和上升的高度h隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖像分別如圖（丙）和（?。┧?。若重物與地面的接觸面積S=5×10-2m2，不計(jì)摩擦和繩重，繩對滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向。求：（1）在2~3s內(nèi)，拉力F的功率P；（2）在1~2s內(nèi)，拉力F做的功W；（3）動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)；（3）在0～1s內(nèi)，重物對地面的壓強(qiáng)p?！敬鸢浮浚?）262.5W；（2）150J；（3）21N

（4）300Pa【解析】（1）由圖知道，在2～3s內(nèi)，重物做勻速運(yùn)動(dòng)拉力又因?yàn)槌袚?dān)物重的繩子股數(shù)所以，拉力F的作用點(diǎn)下降的速度拉力做功功率（總功率）為（2）由圖乙知道，在1~2s內(nèi)，拉力重物上升高度拉力F的作用點(diǎn)下降的距離為拉力做的功為（3）由丙圖知道，物體在2～3s內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由圖乙知道，此時(shí)的拉力為根據(jù)；（4）在0～1s內(nèi)，拉力把動(dòng)滑輪和重物看成整體，則這個(gè)整體受到向下的重力、向上的支持力以及三根繩向上的拉力作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以地面對物體的支持力為由于力的作用是相互的，所以，重物對地面的壓力為對地面的壓強(qiáng)為答：（1）在2~3s內(nèi)，拉力F的功率為262.5W；（2）在1~2s內(nèi)，拉力F做的功為150J；（3）動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)為21N；（4）在0～1s內(nèi)，重物對地面的壓強(qiáng)為300Pa。13、為了建設(shè)精致城市，每到春天園林工人要在過街天橋上放置花草，為城市增添一抹綠色。如圖所示，工人用長木棒、滑輪、輕繩組裝提升裝置。木棒放置在天橋欄桿上始終保持水平，與欄桿M接觸點(diǎn)為O；用沙袋將木棒B端壓在欄桿N上，在木棒A端吊裝滑輪組。，每個(gè)沙袋重，每個(gè)滑輪重。（木棒和繩的重力、滑輪與軸的摩擦均忽略不計(jì)）（1）若A點(diǎn)受到豎直向下的拉力為，為了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置幾個(gè)沙袋？（2）若某次工人利用滑輪組豎直向下拉繩子，將重為的花架勻速提升。求：①滑輪組的機(jī)械效率。②滑輪組對繩的拉力?！敬鸢浮浚?）2個(gè)；（2）①94%；②624N【解析】（1）木棒始終水平平衡且不計(jì)木棒重力，由公式FAl1=FBl2可知，木棒B端受到的壓力為沙袋個(gè)數(shù)；所以至少需要2個(gè)沙袋。①豎直勻速提升物體，繩的重力及滑輪與軸的摩擦均忽略不計(jì)，有用功為W有=G物h=376N×5m=1880J額外功為W額=G動(dòng)h=24N×5m=120J總功為W總=W有+W額=1880J+120J=2000J滑輪組的機(jī)械效率為②因?yàn)樨Q直勻速提升，所以受力平衡，繩的重力及滑輪與軸的摩擦均忽略不計(jì)，人的拉力為滑輪組對繩AC的拉力FA=3F拉+G定=3×200N+24N=624N答：（1）若A點(diǎn)受到豎直向下的拉力為1000N，為了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置2個(gè)沙袋；（2）①滑輪組的機(jī)械效率為94%；②滑輪組對繩AC的拉力為624N。14、如圖所示裝置中，輕質(zhì)杠桿可以繞點(diǎn)在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，端通過豎直方向的輕繩與滑輪