杠杆滑轮浮力综合计算题

1、杠杆、滑轮、浮力综合计算题1、图1是一种新型吊运设备的简化模型示意图，图中虚线框里是滑轮组（未画出），滑轮组绳子的自由端 由电动机拉动。工人师傅用该吊运设备匀速打捞落入水 中的圆柱形物体 A。物体A的底面积为200cm2,高为8ml当物体A露出水面2m时，绳子用竖直向上 T1的力拉物 体A,电动机对滑轮组绳子自由端的拉力 F1为2400N, 当物体A露出水面4m时，绳子用竖直向上 T2的力拉物 体A,电动机对滑轮组绳子自由端的拉力为F2,机械效率为82%拉力F2的功率为600w,已知TI : T2=39: 41。不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦。求： （1）此 滑轮组匀速上升的速度 V; （2

2、）此滑轮组最高的机械效4、装卸工人用如图 4的装置将重为800N的货物提 至高处，人对绳的拉力为 500NI,货物在1min内匀速上 升了 5m在此过程中求：（1）有用功；（2）拉力做功 的功率；（3）滑轮组的机械效率.5、5月12日，四川汶川发生 8级大地震，震后立即开展了紧急救援。在救援过程中，常看到救援工作者 使用的这种起重机械，利用这种机械吊起坍塌的混凝土 结构的吊板。如所示是这种起重机吊臂上的滑轮组，它在50s内将重为2.4 X 104N的吊板匀速提高10ml已知 拉力F为104N。则这个过程中：（1）拉力F做了多少功？ 拉力F的功率多大？ （ 2）滑轮组的机械效率多大？13 / 1

3、16、如图18的装置中，重 30 N的物体 A,在拉力 F的作用下以0.2m/s的速度沿水平桌面做匀速直线运动5s,此时弹簧测力计 和机械自重）。求：数为2 N（不计机械内部摩擦A受到的摩擦力；（2）拉力解物体E2图3所做的功；（3）拉力的期廨。2、如图2用滑轮组拉动重 500N的物体在水平支持 面上以2m/s的速度做匀速直线运动，且物体所受摩擦 力是物重的0.2倍，问：（1）若不计机械自重及滑轮与 轴之间的摩擦，则拉力F是多大？ （ 2）若滑轮组的机械效率是90%则F的大小是多大？（保留一位小数） （3）可见，使用滑轮组时可以省力不能省功，在物理 学中这一原理称为 。3、一名工人用如图 3的

4、滑轮组提起450N的重物， 绳自由端的拉力 F为200N,重物在5s内匀速上升了 1m 不计绳子与滑轮间摩擦，则 （1）滑轮组所做的有用功是 多少？ （2）拉力做功的大小？拉力的功率是多少？（3）动滑轮的重。7、建筑工地上，工人用如图 7的装置将重为 500N 的建材从地面匀速送到 6m高处，所用拉力为 300N,时 间为20s.不计摩擦和绳重， 求：（1）工人做的有用功； （2）工人做功的功率；（3）此过程中该装置的机械效 率；（4）如果用这个滑轮组匀速提起400N的重物，需要用多大的拉力？8、某人用图8所示的滑轮组匀速提升 500N的重物 所用的拉力F为200N,绳子自由端被拉了 2m,在

5、此过 程中，求：（1）拉力做的功（2）滑轮组的机械效率 （3） 滑轮组中动滑轮的重 （4）若现提升800N的重物时，滑 轮组的机械效率又是多少？（不计绳重和摩擦）9、一根平直的杠杆（图 9）,本身的质量不计，支 点为O, OA=2OB在B点挂了一个体积为 10立方厘米 的实心铜球，在 A点最少应用多大的力，杠杆才能平 衡？（ p 铜=8.9 x 103kg/m3,g 取 10N/kg）10、如图10所示，要把一个质量是 450kg的贵重物 品A沿水平地面移动100m,为保护该物品，工人把它 放在一个质量是 50kg的木板B上，然后用了 F=400N的 水平拉力将木板 B沿直线匀速拉动，直至终点

6、。（提示: 滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比）（1）在匀速拉动B的过程中，A、B之间的摩擦力是多 少？（2）计算拉力F做的总功是多少焦耳？（3）在拉力F做功的过程中，机械效率是多少？11、电气化铁路的高压输电线，无论在严冬还是盛 夏都要绷直，才能使高压线与列车的电极接触良好，这就必须对高压线施加恒定的拉力。为此，工程师设计了如图11.B.14所示的恒拉力系统，其简化原理图如图 11所示。实际测量得到每个水泥块的体积为1.5 X10-2mi,共悬挂20个水泥块。（已知水泥块的密度为 2.6 X103kg/m3, g取10N/kg。）（1）请指出图中的动滑轮和定滑轮分别是哪个？（2）每个水泥块的

7、重力是多少？（ 3）滑轮组对高压线的拉力是多大？12、在大型场馆和高楼建设工地上，常用起重机吊 起建材。起重机吊臂上的滑轮组是由一个动滑轮和两个 定滑轮组成，其Z构简图如图12所示，钢丝绳拉力 F由电动机提供，大小为 2X104N,起重机在60s内将重 为5.4 X 104N的建材匀速提高了 12ml试求：在此过 程中做的有用功为多少？拉力 F的功率是多大？滑轮组的机械效率是多大？13、如图13是一个上肢力量健身器示意图。配重 A 受到的重力为1200 N;杠杆EH可绕。点在竖直平面内 转动，OE： 0H= 2 : 5。小成同学受到的重力.为600N, 他通过细绳在 H点施加竖直向下的拉力为

8、F1时，杠杆在 水平位置平衡，配重 A刚好拉起来。杠杆 EH和细绳的 质量均忽略不计；所有摩擦也忽略不计。求： （1）判断 滑轮R C、D分别是定滑轮还是动滑轮？.答：滑轮 B是 滑轮；滑轮 C是 滑轮；滑轮D是 滑轮。14、用如图14所示滑轮组提升重物. 人用拉力F的 大小为50N, 15s内使重为90N的物体匀速上升了 3m.不 计绳重和摩擦，求：（1）动滑轮的重.（2）人拉绳子做 功的功率.（3）滑轮组的机械效 率.（2）不考虑动滑轮的重时， 拉力F1多大？ （3）若考虑 动滑轮的重时，作用在H点竖直向下的拉力为 F2,其大 小是260 N,则动滑轮受到的重力 G动为多大？大？（3）人拉

9、力的功率为多大?15、有一种测量人的体重和身高的电子秤，其测体重部分的原理如图 15中的虚线框所示，它主要由三部 分构成：踏板和压力杠杆 ABQ压力彳感器 R （电阻值 会随所受压力大小发生变化的可变电阻），显示体重大小的仪表A （实质是电流表）。其中AO： BO= 5 ： 1,压 力传感器R表面能承受的最大压强为 2X106Pa,且已知 压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示。 设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计，接通电源后，压力F/N050100150200250300电阻R/Q300270240210180150120压力传感器两端的电压恒为4.8V。请回答：（1）踏板空载时，电流

10、表读数是多少mA （2）若压杆与压力传感器之间的接触面积是2X104R,则该秤的最大称量值是多少？ （ 3）为了把电流表 A的表盘改装成电子秤 表盘，我们需要确定踏板上人的体重G与电流表的示数I的关系。请你写出这个关系式18、如图18所示，质量为70kg的工人站在水平地 面上，用带有货箱的滑轮组把货物运到高处。第一次运送货物时，放入货多f的货物质量为160kg,工人用力F1匀速拉绳的功率为 R,货箱以0.1m/s的速度匀速上升， 地面对工人的支持力为 Nio第二次运送货物时，放入货 箱的货物质量为120kg，工人用力F2匀速拉绳，货箱以 0.2m/s的速度匀速上升，地面对工人的支持力为Nb,滑

11、轮组机械效率为刀2。N与N2之比为15 ： 19。（不计 绳重及滑轮摩擦，g取l0N/kg）求：（1）货箱和动 滑轮的总质量 m； （2）功率R; （3）机械效率刀2o19、如图19所示，一个质量60kg,底面积为0.1m2 物块，通过滑轮组在 25N拉力作用下作匀速直线运动。已知物块受到的滑动摩擦力为物重的0.1倍。（g取10N/kg ）。求：（1）在图上作出物体对水平地面压力的 示意图；（2）物体的重力是多少？ （ 3）物体静止时对 水平地面的压强是多少？ （4）该滑轮组的机械效率是多少？囱自16、如图16甲所示装置中，物体甲重 G甲=150N, 动滑轮重G轮=50N,人重6人=650N。

12、轻杆AB可以绕 O点转动，且OA： OB= 5 ： 9。不计轴摩擦和绳重， 当轻 杆AB在水平位置时，整个装置处于平衡状态，地面对 物体乙的支持力为 Fi = 210N。求：物体乙受到的重力 G乙。若用物体丙替换物体甲，并在物体乙的下方连接 一个弹簧，如图乙所示，当轻杆AB在水平位置时，整个装置处于平衡状态，弹簧物体乙的作用力为F2=780N。求：此时地面对人的支持力F3。图If17、如图17是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿 水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600kg,所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75%。若人以0.5m/s的速度匀速前行，经 100s将 货物拉

13、出仓库,g取10N/kg,。求在此过程中：（1）人 做的有用功为多大？ （2）人的拉力为多20、在如图20所示，用滑轮组拉着重 600N的物体 A沿水平方向匀速移动， 在40s内移动了 8m,绳子自由 端拉力F的大小为20N。请你根据已知条件提出 3个问 题并进行解答。（不计摩擦和动滑轮重）21、如图21均匀细长棒AB,其质量为m, A端用 细线悬挂起来且悬线竖直，B端无阻碍地斜向浸没在水 池中，当它稳定静止时，棒被浸没部分的长度是全长的 3/5 , 棒的密度是多少？22、如图22所示，杠杆处于平衡状态，其中OA长1米，OB长0.25米，重物P重58.8牛，滑轮和杠杆的 质量不计，求：（1）重

14、物G重多少牛？ （ 2）滑轮悬挂 点D C各受多大的力？23、.如图23甲所示，某工人用滑轮组从水深为H=5m2 .的井底匀速提起局为2m,底面积为0.02m的实心圆枉体M（圆柱体底部与井底不密合），该物体的密度为 2.5 x 103kg/m3,如果动滑轮挂钩用钢丝绳与物体相连，绕 在滑轮上的绳子能承受的最大的拉力F=500N。当工人作用在绳端竖直向下的拉力为F1时，实心圆柱体受到井底的支才I力为N;从实心圆柱体刚刚离开井底到刚好要 露出水面前始终以某一速度匀速上升时，工人作用在绳端竖直 向下的拉力为 F2,工人做功与时间的图像如图 23乙所示。已知：RW=252不计摩擦和绳重及水的阻 力，g

15、=10N/kg o求：（1）当实心圆柱体在水中匀速上升时（未露出水面） 所受的浮力；（2）当作用在绳端的拉力为 F1时，实心 圆柱体受到井底的支持力N; （3）实心圆柱体上表面刚刚露出水面后继续上升，当绳子刚好能被拉断时，实心25、如图25是利用电子称显示水库水位装置的示意图。该装置主要由不方t重力的滑轮C、D,长方体物体 A、B以及轻质杠杆 MN组成：物块 A通过细绳与滑轮 C相 连，物块B通过细绳与杠杆相连。杠杆可以绕支点O在 竖直平面内转动，杠杆始终在水平位置平衡，且MO：ON=1： 2。已知物块 A的密度为1.5 X 103kg/m3,底面积 为0.04m2,高1m,物块B的重力为10

16、0No滑轮与转轴 的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计，g取10N/kg。求:（1）当物块A的顶部刚没入水面时，底部受到水的压强大小；（2）当物块A的顶部刚没入水面时，物块 A所 受的拉力大小；（3）若水位发生变化，当电子称的示数 为55N时，求物块 A浸入水中的深度。26、某中学“ST6课题小组到某工厂的锅炉车间进 行实践活动，重点研究锅炉供水自动控制装置方面的问圆柱体M所受的拉力F。题，如图15为冷水自控位置，小水箱与锅炉相连，当杠杆呈水平状态时，浮球受到2.5N竖直向上的浮力,却为1601塞子B刚好顶住自来水的进口。已知OC= 25cm= OD=21cm,塞子B横截面积为1cm,由此算出自来

17、水对塞子B的压强为多大？27、科技小组的同学用长方形泡沫塑料、三脚架和灯泡等制作了一个航标灯模型（如图27）,当航标灯静止时泡沫塑料浸入水中的深度始终为5cm,排开水的质24、在水井清淤工程中， 工人用如图24所示的装置 来起吊井底的一块石头。如果石头的重力是500N,体积是0.02m3。（1）此装置（选填“能”或“不 能”）省力，其带来的好处是 。（2）请通过计算 说明，当石头浸没在水中时和完全离开水面后， 要把石 头匀速吊起，工人分别需要多大的拉力。 注：不计摩擦、 水的阻力和绳的重力等。量为500g,（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦）（1）泡沫塑料底部受到水的压强是多大？ （2）航标灯静止受

18、到的浮力是多大？28、某学校组织学生到某厂的锅炉车间进行实践活 动.活动中锅炉技术师傅介绍了锅炉的一些配套设备及 工作原理，下面就一些设备的设计用我们所学的知识给 予计算或说明.（1）图28甲为锅炉保险阀，安全压强值 P=1.2 x 105Pa,当蒸汽压力超过安全值时，圆柱体铁锤 A 被顶起，排出部分蒸汽.已知A的底面积S=10cm2,则铁 锤质量不能超过多少 ？（p外=1.0 X105Pa） （2）图28乙为 锅炉的冷水自控装置，小水箱与锅炉相连，它们组成了 一个连通器.浮球C和活塞B及连杆OCfi成了一个杠杆 来控制进水管白水的流出.当杠杆呈水平状态时，浮球 一半的体积浸入水中，塞子B刚好

19、顶住自来水进口 .已 知浮球体积为500cm3,OC=25cm,OD=1cm塞子B横截面积 为1cm2,由此算出进水管压强为多大 ?（不计杠杆、塞子、 浮球的质量,g=10N/kg） （3）小水箱中的杠杆若以浮球受到的浮力为动力，则此杠杆是省力还是费力？若不用此杠杆，在进水管的水压不变的情况下，直接用浮球将活塞顶住，则活塞的体积至少为多大 ？E 0 E3229、如图29所示，重物 A是体积为10dm3,密度为 7.9 x 103kg/m3的实心金属块，将它完全浸没在水中， 始终未提出水面。若不计磨擦和动滑轮重，要保持平衡， 求：30、图30是小亮为村里的养牛场设计的牲畜自动饮 水器的示意图，设

20、计储水箱A的蓄水深度为 0.5m,阀门K处出水口的横截面积为 6X 10 4m,支点O到浮球 球心的距离为。到B点距离的2倍，要求浮球浸入水中 1/3时杠杆水平，K处的活塞即能将出水口关闭。（g取10N/ kg） （1）若不考虑活塞、杆KB OC及浮球的重力， 小亮选用浮球的体积应为多大？（2）实际上活塞、杆及浮球的重力是需要考虑的，若考虑它们的重力， 你认为采取哪些措施可保证饮水器正常工作?（答出一种措施即可）31、如图31所示，一正方体合金块 M的边长为20cm, 把它挂在以 O为支点的轻质杠杆的A点处，一个重为640N的人在杠杆的B点通过定滑轮用力 F1使杠杆在水 平位置平衡，此时 M对

21、水平地面白压强为 1.1 x104Pa, 人对水平地面的压强为1.45 X 104Pa；若把M浸没于水中（M与容器底不接触），人用力F2仍使杠杆在水平位置 平衡，此时人对地面的压强为 1.15 X104 Pa；已知人单 独站在水平地面上，对地面的压强为1.6 X104 Pa. （g取10N/kg）求：（1）力F1的大小；（2）合金块 M的密 度；（3）当 M浸没于水中时，若剪断细绳，合金块 M 沉于容 器底，则M对容器底的压强为多大.32、如图32所示，质量分布均匀的长方形木板AB的长度L= 4m,中央支于支架 。上，A B端分别用细 绳AR BC系于天花板上，木板 AB水平时，绳 AR BC

22、 刚好绷直，且AD绳竖直，BC绳与板AB成30°角， 已 知细绳承受的最大拉力均为360N,现有重为300N的小孩，从。点出发.（1）如果沿O A方向向A端缓慢行 走.当小孩行走到距离 。点1.5m的E点时.AD绳上的 拉力是多大？（2）如果沿。B方向向B端缓慢行走， 在保证细绳不被拉断的情况下，小孩向右行走的最大距 离是多少m?参考答案一、计算题1、图1分二8%1 = 1 ”Xx 20C 筑 1CT4 反碗3 =2L=仃一 %xCix200x10m39 _ G-12002Z 不一G-颉ONxWO%6、；.)LN J.L：二."7、解：(1) W< = Gh= 500

23、NX 6m82% =R23000J900011-80011驰DON-的ON + %82% =9000N500N即 k 2500N1分G鲂=1SOO?71分豆黄TF2400W_ 9Q00N-120UN+1800N9000N-SOON+ 1 SOON弓= 2500N1"二当s员 2500N /S仃 _9000N- 9000TT-F1300N(2) P= W/t= 300NX 12m/20s180W(3)引=Gh /Fs = 3000J/(300NX 12m) 83.3%(4)由 F = ( G物+ G动)/n300N = ( 500N+ G动)/2G 动 =100N 当G'物=4

24、00N时由上式可得：F '=250N8、(1) 4 0 0J(2) 83.3 %(3) 100N(4) 88.9 %9、 0.445N10、 (1)0 (2)W 总=5$=400* 100=4 X 104(J)(3)二滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比，理鼻，即1分2、(1) 50N(2) 55.6N(3)功的原理。3、75% 120W 150w4、(1)4000J2 分； (2)（7） A. a为定滑轮, C为动潜轮3夕X7亦U） £-3XN83.3W2 分(3)80%2 分(1) 3XW3J GOOCT (2) 8OH12、( 1 )6.48 X 105 J(2)1.2

25、X5、104 W (3)90%13、(1) 定定动 (各1分)(2) 240N (3 分)(3) 100N14、(每问2分，共6分)(1 ) 10N(2)20W(3) 90%15、解：(1)空载时，电流为 I=U/R=4.8V/300 Q=0.016A ( 2 分)(2)压力传感器受到的最大压力为 F=PS=2X 106PaX 2 X 10-4m2=400N,则踏板上受到白最大称量为 GX LBO=F XLAO 即：G/F=LOA/LOB G/400N=5/1 ,解得 G=2000N(3)设电路中电流为I时，则此时其电阻为R=U/I=4.8/I ,因为表格中压力与电阻是呈线性关系，所以 F/

26、( 300-R) =50/ (300-270 ) =5/3，故 F/ (300-4.8/I )=5/3 ,所以 F=500-8/I (2 分)而根据 GX LBO=FX LAO 可知 G/F=LOA/LOB=5/1 ,即G=5F将代入得: G=2500-40/I 。 ( 2分)【解析】(1)由表中可知当压力为 0时，压力传感器电 阻为300 ，根据欧姆定律I=U/R即可算出。(2)根据 F=PS代入相应数值即可计算出所能承受的最大压力， 再根据杠杆原理 GX LOB=F< LOA即可算出最大称量值。(3)由于需要求出体重与电流表示数I的关系，所以我们先设电路中电流为I ,计算出相应的电阻

27、，并计算 出此时的压力，再根据杠杆原理求出人的体重G0A5FB0 = ©BFA0 =9 x 1620N =900N 1 分物体丙替代物体甲后，滑轮受力如图4所示。FB0 =2G 丙+ G 轮G 丙=2 (FB0 G 轮)=2 X (900N 50N)=425N 1 分 人受力分析如图5所示。G丙+ F3= G人F3 = G 人6丙=650N 425N =225N 1分解题结果正确，但过程中缺少必要的文字说明的减1分；缺少公式的减 1分；缺少单位的减 1分。17、Wt用=fs物代入数据得： Wt用=1.5 X 104 JW偿小一叫代入数据得：F=400N16、 (1)1分杠杆两端受力如

28、图1所示。根据杠杆平衡条件:弋入数据得:18、“解：(1)FvP=200W第一人所次提升货物: 港的重力为轮和货箱总重为 G以人为研究对象，受力分析如图(甲)运送?的货物 10N/kg=1600NG人=m人 g=70kg x 10N/kg=700N所受的重力为 G1=m1g=160kgx绳对人的拉力F1'与人对绳的拉力 F1大小相等=6人一F1'OB OBFA=。血 FB= 0A X (G 轮 + 2G 甲)=$ X (50N + 2X150N) = 630N 1 分物体乙受力如图2所示。G 乙=FA + F1 =630N +210N =840N 1分(2)加入弹簧后，物体乙受

29、力如图 3所示。FA0 = G 乙+ F2 =840N +780N =1620N 1 分第二次提升货物：以人为研究对象，受力分析如图(乙) 运送的货物所受的重力为 G2=m2g=120kgx 10N/kg=1200N绳对人的拉力F2'与人对绳的拉力 F2大小相等巧一 7根据杠杆平衡条件:2=6人一F2'5阳 15M 19把数据分别代入解得：G=400N=400N(2)第一次运送货物时，人匀速拉绳的力 F1= F1'=400N货物匀速上升的速度 v1=0.1m/s人匀速拉绳的速度 v1' =5 v1=5 x 0.1m/s=0.5m/sP1=F1 v1 '

30、=400NX 0.5m/s=200W(3)第二次运送货物时滑轮组的机械效率GmWO . 5甲19、(1)图略(2)G=mg=60 kg x 10N/ kg=600 NF_F=G=600N P=-600N1 -1-' =6X 103 Pa(4)f=0.1G=0.1N*? = -xl00% =%Fx3s25Nx3sxlOO% =20、(1) A受摩擦力为 40N(2)(3)(4)A受支持力为600N 绳子自由端的速度为 绳子自由端移动了0.4m/sl6m21、22、xlO0.84(1) 117. 6 牛(2)29.4 牛、235.2 牛。23、解：根据已知及图甲做受力分析时为F2时滑M对动

31、滑轮及 动滑轮及600F1(2)当拉力(3)当绳子恰好被拉对动及断时对由(1) (2) (3)得:r<GM =F# 1 +N + FM2F1 = GD + FM15 / 11SOOJ=160W2F2 +F 浮 1= GD+ GM 2F +F 浮 2= GD+ GM 由已知得：F 浮 1=水 g V 排=1.0 x 103kg/m3 x 10N/kg x 2mx0.02m2=400NGM = p g V=2.5 x 103kg/m3 x 10N/kg x 2m x0.02m2=1000N 由图像得：从实心圆柱体刚刚离开井底到刚好要露出水 面前始终以某一速度匀速上升时,F 浮=p 水 gV

32、排=1.0 x 103kg/m3 x 10N/kg x 0.04m3=400N当物块A的顶部刚没入水面时，物块 A所受的拉力F=GA- F 浮=600N-400N=200N(3)当电子称的示数为 55N时，绳子对物块 B的拉力 为 FB=100N-55N=45N根据杠杆平衡条件：F1L1=F2L2,即FBON=FDMOT得F门=W = 45Nx 2 = 90Na MO根据图可知吊起动滑轮的绳子股数n=4,所以有19 / 11=0.2m/s此时:为"号 Fl% = 4x9QN=36 闲熊存二%F=60UN-360N= 240N尸弹根据F浮=水gV排得240N1.0x103km3xlON

33、/kg己二16QW0.4 mJ s二 WOON F1?z2 = 2 5?F1=160N由受力分析方程联立得GD =200N, FM'=120N, N =480N绳子刚好能被拉断时：F浮2=200N且 GM =5浮 2 + F0解得：F0=800N24、(1)不能 改变力的方向(2)解：石头浸没于水中时受到的浮力：F 浮=G 排=p 水 gV 排=1.0 x 103kg/m3 x 10N/kg x 0.02m3=200N石头在水中时受到重力、浮力和拉力：5拉=6-5浮=500N-200N=300N石头完全离开水面后受重力和拉力:25、(1) P=p 水 gh=1.0 x 103kg/m3X 10N/kg x 1m=1.0 x104Pa(2) VA=Sh=0.04m2X 1m=0.04m3mA=p AVA=1.5