简单机械、功和机械能培优题(附答案和解析)

1、W 500N 0.04 m 180简单机械和功培优&竞赛题库1 .有一起重机，将 5000N的物体匀速提高 6m,后又水平移动 4m,则钢丝绳对物体所做的功 是（）A.30000JB.20000JC.50000JD.10000J答案：A评析：本题考查了做功的概念，根据功是力与在力的方向上运动距离的乘积这一概念便可确定答案为A2 .把一瓶质量为46kg的石油气罐从居民住宅的一楼搬到二楼，人做功最接近于（）A.140JB.1X104JC.1380JD.2300J答案：C评析：本题考查了功的计算公式，在确定居民住宅一层111的高度大致在3m后再根据W = FS可确定人做功在1380J左右，故选 C3

2、 .一体重为500N的同学在跳绳测试中1 min跳180次，每次腾空的最大高度平均为4 cm,则他在跳绳过程中，克服重力做功的平均功率是（）一一5A.60WB.3600WC.6000WD.3.6X 10 W答案：AP =二评析：本题考查了功率的计算这一知识点，较为基础。根据 t60s=60w,故选 Ao4.室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味，使用时用脚踩踏板，桶.盖开启。根据室内垃圾桶的结构示意图可确定（）|a.桶中只有-个杠杆在起作用，且为省力杠杆B.桶中只有一个杠杆在起作用，且为费力杠杆kC.桶中有两个杠杆在起作用，用都是省力杠杆D.桶中有两个杠杆在起作用，一个是省力杠杆，一个是费力杠

3、杆答案：D评析：本题考查了杠杆的概念及杠杆的分类，仔细看图可知有两个杠杆，下端的杠杆动力臂比阻力臂长，是省力杠杆；上端的杠杆阻力臂长大于动力臂长，是费力杠杆，故选D=5 .如图所示，吊篮的重力为 300N,动滑轮重力为100N,定滑轮重力为100N,了直二人的重力为500N,人在吊篮里拉着绳子不动时对吊篮的压力为（）渭A.275NB.320NC.300ND.250NCHS答案：B评析：本题考查了滑轮的特点和物体的受力分析，难度一般但学生易错。观察配图可发现人拉着绳子，把吊篮中的人当成货物不难发现有5段绳子承担着人、吊篮和动滑轮的重力， 有人对绳子的拉力F =G = 300N100N+500N=

4、180N。由于绳子对人的拉力、吊篮对 55人的支持力和人的重力平衡，因此吊篮对人的支持力为 320N,因此人对吊篮的压力为 320No6 .为了避免秤杆损坏，制秤时在秤杆两端各包上质量相等或相近的两块小铜片。现在秤杆一端的铜片脱落丢失，主人怕影响秤的准确性，把另一端的铜片也取了下来。用这样的杆秤来 称量，结果是（）A.称量时的读数比实际质量大B.称量时的读数比实际质量小C.不论两铜片的质量是否完全相等，都可以恢复秤的准确性D.只有在两铜片的质量完全相等的情况下，才能恢复秤的准确性 答案：A 评析：本题综合考查了杠杆的平衡条件这一知识点，贴近生活，具有一定难度。由于秤杆上挂重物一端的力臂要小于挂

5、秤泥一端的力臂，因此在两端同时去掉铜片之后， 挂重物一端的力与力臂乘积要比秤泥一端大些，因此称量物体时要比实际质量大些。7 .“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目。如图所示，一端系住人的腰部、另一端系于跳台的是一根弹性橡皮绳。当人下落至图中Q点时，橡皮绳刚好被拉直。那么，在人越过Q点继续向下的过程中，人的动能变化情况是（）A. 不变 B. 变大 C. 变小 D.先变大后变小答案：D评析：本题综合考查了动能与速度的关系及力和运动的关系，在Q点时人只受重力，在越过Q点之后首先是绳子拉力小于重力，因此合力向下，速度变大，动能变大；当弹性绳拉长至对人的拉力等于人的重力之后，绳子拉力大于人的重力，

6、因此合力向上，速度减小至零，动能变小。故选Do8 .一辆娱乐电瓶车，工作电压为24V,工作电流为10A,效率为80%电瓶车及人总重为 2000N,行驶时阻力是总重的1/10 ,则此电瓶车水平匀速行驶100m所用的时间约为（）A.83 s B.104 s C.833 s D.1042 s答案：B评析：本题考查了电功率的概念和功率的计算,难度中等。电瓶车的输出功率为 P=24VX 10AWX80%=192W 而 tP2000N *0.1 *100m192W= 104 s ,故选 Bo9.“神仙葫芦”就是半径分别为R和r（Rr）且固连在同一轴上的两个定滑轮和一个动滑轮 C组成，如图所示，不计摩擦，当

7、匀速提起重为 P的物 体时，所用的拉力5是（）A.B.P R-rC.2RD.2R答案：A评析：本题考查了功的计算和滑轮的拉力特点，当用力F匀速拉动物体时，大定滑轮上的力会让物体上升，同时小定滑轮上的绳子将松动导致物体下降，根据功的特点，不计摩擦时有P “2nR -2nr2 = F,2兀R,即可得到答案为 A10 .一支步枪枪筒长 0.8m,火药爆发时高压气体对子弹的平均推力为2000N,子弹离开枪口后，在空气中飞行了 500m落在地上，高压气体对子弹所做的功是J 。答案：1600。评析：本题考查了做功的定义和功的计算，难度一般。高压气体只会在枪筒中对子弹做功，从而有 W u FS = 2000

8、N 0.8m = 1600J11 .一根长3G重1000N的均匀木棒平躺在水平地面上，若要将此木棒竖直立在地面上，则外力至少做功J 。答案：1500。评析：本题考查了做功的概念，难度一般。当要把木棒竖立在地面上时，木棒的重心升高1.5m,根据功的计算公式即可得到答案为1500。12 .地面上有一条大木杆，抬起A端需用力300N,抬起B端需用力200No这条木杆的 端较粗，整个木杆的重量（所受的重力）为 No答案：A, 500。评析：本题主要考查杠杆的平衡条件。假设木杆的全长为 L,重力为G,重心距离A端为L1,抬起A端时有300NL =G（L Li）,抬起B端时有200NL = GLi ,由此

9、可解得L1=0.4L,重心离A端更近说明 A端较粗，把L1=0.4L代入可得 G=500N13 .列车上有出售食品的手推车（如图6所示）。若货物在车内摆放0均匀，当前轮遇到障碍物 A时，售货员向下按扶把，这时手推车可以白、视为杠杆，支点是 （写出字母）；当后轮遇到障碍物 A时，售 A 或:工瓯 货员向上提扶把，这时支点是，手推车可以视为 力杠杆。B ,答案：C; B;省评析：本题主要考查了杠杆的分类，难度一般。当售货员向下按扶把时，B会翘起，此时C为支点；当售货员向上提扶把时，B点不动，因此B是支点，此时动力臂比阻力臂长，因此是省力杠杆。14 .如图为农用扬场机的示意图。谷物脱粒后，谷粒、糠皮

10、及少量碎石的混合物在快速转动的轮M口皮带B的带动下被抛出。谷粒、糠皮、碎石落地的远近不同，从而形成1、2、3三堆而达到分离的目的。其中 1是,2是。从能量的角度看，它们在运动过程中能够分离，是因为 答案：糠皮；谷粒；三者质量不同导致动能不同评析：本题考查了动能与什么因素有关，难度一般。当谷粒、糠皮和碎石被抛出的时候，速 度相同但是质量不同，因此动能大小不同。动能大的克服空气阻力运动远，动能小的克服空气阻力运动近，从而可以判断出1、2、3分别是糠皮、谷粒和碎石。15 .人体心脏的功能是为人体血液循环提供能量。正常人在静息状态下，心脏搏动一次，能以1.6 X 105 Pa的平均压强将70 mL的血

11、液压出心脏，送往人体各部位。若每分钟人体血液循环量约为 6000 mL,则此时心脏的平均功率为 W 当人运动时，心脏的平均功率 比静息状态增加 20%若此时心脏每博输出的血量变为 80 mL,而输出压强维持不变，则心 脏每分钟搏动次数为。答案：16, 90。评析：本题综合考查了做功的变式计算，难度较大。当人处于静息状态时，有W =FS = PSL = PV =1.6 父 105 Pa 6父10、3 =960J ,-W 960J 一、一，一P =一 =16W 。当人运动时，有t 60sP1 =1.2P =16W ,1.2=19.2W心脏每分钟做的功为：W1 二 P1t =19.2W *60s =

12、1152J此时每分钟血液循环量为：V1 =她=1152J =7.2 10&m3 =7200mL?1.6 105Pa7200mL + 80mL =90 次16 .单位时间通过某处的水的体积，称为水在该处的流量。某抽水机额定功率为P,抽水时,水头高度为 h ,抽水机的效率为Y。当抽水机满负荷工作时，出水管中水的流量为（水的密度为P）答案:gh评析：本题主要考察了功和功率的计算及功与能的转化，难度中等，学生只要明白抽水机对水做的功转化为水的重力势能便不难得到P = PVgh ,从而得到正确答案。17 .如图所示，木块体积为 20cn3,人通过绳子拉住木块，使它恰能没入一一X水中，若p木=0.6xi0

13、3kg/ m,水的阻力不计，当匀速将木块拉入水面下 与并且做功0.012J时，问此时木块与水面的距离为多少？ （g=10N/kg,假设 二二二1_二一 水足够的深）Cb V - J .解：对木块进行受力分析可知木块受到竖直向下的重力、拉力和竖直向FF -一上的浮力。拉力的大小为：F = F浮-G = P水gV P木gV=1.0 103 -0.6 103 kg/m3 “0N/kg *2 10，m3u0.08N由 W=FSJ彳导 S=W/F=0.012J/0.08N=0.15m答：此时木块与水面的距离为0.15m。18 .用如图所示的滑轮组在水中提升一个重 89N的铜块，用大小为30N的拉力将，茉

14、铜块匀速提升2m,绳和轮的摩擦及水的阻力不计，求：卜，（1）动滑轮的重力为多少？（2）在铜块没有露出水面前，滑轮组的机械效率是多大？ （ p铜=8.9 x 103kg/ m, 卜g=10N/kg ,保留一位小数）丁二r解：二三由于铜块完全浸没在水中，因此v排=丫铜=6铜/ p铜g=1x10-3m,；，r - u = = F在水中铜块受到的浮力为：F浮=p水gV排=10N11根据滑轮组的特点有 F=（G铜+G动-F浮）/3=30N得到G动=11NWr用89N -10N *2m（2） 一 100%87.8%W30N *6m19 .如图所示，物体A在拉力F的作用下，以1.5m/s的 N速度在水平面上

15、匀速移动，已知物体A重200N, A运动t 时受到的阻力是 72N,已知拉力的功率为 400VV求该装E置的机械效率。（不计绳重和轮重）解：由A运动时受到的阻力为 72N可得绳子对 A的拉力为72N,该机械装置克服地面对 A的 阻力做的有用功率为：P 有用=fv =72NX 1.5m/s X 3=324W该机械装置的机械效率为:=W 100%=包! loo%324WL io。 =81%W息P 总t400W答：该装置的机械效率为 81%20 .用如图所示的滑轮组匀速提起水中的重物，当重物浸没在水中时，拉力F为11.6N,滑轮组的机械效率为 75%当重物离开水面时，拉力为14.5N （整个装置的摩

16、擦和绳重不计），求重物的密度。解：物体完全浸没在水中受到的浮力：F浮=2X14.5N-2 X11.6N=5.8NW当物体浸没在水中时，由 刈*100%=75%可得 W(G 物-F 浮)/(2 X 11.6N)=75%,计算得至U G物=17.4N+5.8N=23.2Np 物 G 物 23.2N33由=4可得。物=4P水=4父10 kg/mP7KF 浮5.8N答：重物白密度为4 103kg/m321 .如图所示，在盛满水的池子底部有一段斜面AB,长为22 45m, B点比A点高0.5m,将一实心铁球匀速地 A拉到B, 沿斜面方向所用的力 F是10N,不计水及斜面的阻力，求铁 球的体积是多少？（已

17、知铁的密度为7.9 x 103kg/ m 3,g=10N/kg ）解：根据功的原理可知，拉力F所做的功和在竖直方向上拉动物体上升0.5m所做的功相同，故而有：F *S = （G F浮） h = 10NX 3.45m=（ p 铁-p 水）gVx 0.5m 解得：V=1X 10-3m答：铁球的体积是 1X10-3nL23 .如图所示，一轻质杠杆ABC是跟三个滑轮相连的机 械装置，O是支点，体积为5X 10-4川的物体P重20N, 浸没在某种液体里，已知AB=BC=CO=30qn祛码G=4N, G=10N,若杠杆处于平衡X态且动滑轮重 G=1N求液 体的密度。（不计Vt轮重和摩擦，g=10N/kg）

18、解：由杠杆平衡条件可得：Fax 90cm=10NX 60cm+4NX 30cm. : Fa=8NFa=Gp G1-F=8N = F 浮=5N_ 43_ 33gV= 5N/10N/kg*5 10 m3 =1 103kg/m3答：液体的密度为 1xi03kg/m3。24 .某同学利用如图所示的装置从2m深的水池池底打捞起一块实心的正方体大理石，要把大理石从水中提起，该同学至少需要544N的竖直向上的拉力 F,则要把大理石提离水面，计算该同学至少要做多 少功？已知大理石的密度为 2.7 x 103kg/m3, g=10N/kg ,不计滑轮重和 摩擦。解：设在水中提升大理石用的拉力为F,则2F+F 浮

19、=6 石,F 浮=p 水 gV 排=p 水 gV, G石=p 石 gV, 2F+ p 水 gV= p 石 gV,即 2X 544N=( p 石-p 水)gV V=0.064m 3,大理石的高 L 石=0.4m , 把大理石提升做的功包括两部分：大理石未露出：W=FX 2h=544N X 2X 1.6m=1740.8J;露出水面到离开：当物体即将露出水面时，拉力依然为544N ,当物体全部露出水面时，拉力为 1/2(1088N+1.0 x 103kg/m 3 x 0.064m 3 x 10N/kg)=864N 由于拉力随着浮力减少均匀变化，从而F =1/2(544N+864N)=704N,W=F

20、 X 2 X 0.4m=704N X 2 X 0.4m=563.2J,要把大理石提离水面，拉力做的功：W=W+W2=1740.8J+563.2N=2304J答：要把大理石提离水面，该同学至少要做2304J的功.25 .某工地在水利建设中设计了一个提起重物的机械，右图是这个机械一个组成部分的示意图,OA是个钢管，每米长受重力30N, O是转动轴，重物11的质量 m为150kg,挂在B处，OB=1米，拉力F 加在A点，竖直向上，g=10N/kgo为维持平衡，钢 管OA为多长时所用的拉力最小？这个最小的拉力 是多少?解：令钢管的质量为 M根据杠杆的平衡条件可得:mg OB+M OA/2=F OA15

21、00N - 1m+30N- OA OA/2=F OA 15OA-F - OA+1500=0由一元二次方程相关知识可得A =F2-4 X 15NX 1500NI 0才能保证方程有解。解得 FR300N,当 F=300N时，OA=10m答：钢管OA为10m长时所用的拉力最小，这个最小的拉力是300No26 .我国已兴建3座抽水蓄能水电站。 它可调剂电力供应。 深夜时，用过剩的电能通过水泵把下蓄水池的水抽到高处的上匚.蓄水池内。白天则通过闸门放水发电，以补充电能不足。若.、上蓄水池长为150m,宽为30m,如图所示，从深夜11时至清晨4时抽水，使上蓄水池水面增高20m,而抽水过程中水上升的高度始终保

22、持为 400mo不计抽水过程中其他能量损耗，-试求抽水的功率。（g=10N/kg）解：进水总质量为：m = ： = 103kg /m3 *150m *30m *20m = 9 107kgG=mg=9d03kg/m3答：未知矿石的密度是 4 M 103kg/m3。L1,根据杠杆的平衡条件可得:29 .为保证市场的公平交易，我国已有不少地区禁止在市场中使用杆秤。现有一杆秤，秤泥质量为1千克，秤杆和秤盘总质量为 0.5千克，定盘星到提纽的距离为 2厘米，秤盘到提纽的距离为10厘米。若有人换了一个质量为0.8千克的秤驼，售出2.5千克的物品，物品的实际质量是多少？ 解：假设秤杆和秤盘总质量的重心到提纽

23、的距离为0.5kg x 10N/kg x L1kgX 10N/kg x 2cmL-4cm当用质量为1.0kg的秤泥时，假设称量 2.5kg物体时秤流到提纽的距离为L2,则有:2.5kg x 10N/kg x 10cm+0.5kg x 10N/kg x 4cm=1.0kg x 10N/kg x L2= L2=27cm当使用质量为0.8kg的秤旎时，称量物品时秤流到提纽的距离依然为L2,此时有:m真 x 10N/kg x 10cm+0.5kg x 10N/kg x 4cm=0.8kg x 10N/kg x 27cm解得：m真=1.96 kg答：物品的实际质量是1.96 kg 。30 .小红准备在旅

24、游时估算登山缆车的机械效率。她从地图上查到，缆车的起点和终点的海 拔高度分别为230米和840米，两地的水平距离为1200s 一只缆车运载15个人上山的同时，有另一只同样的缆车与它共用同一个滑轮组，运载 8个人下山。每个人的体重大约是 60kgo从铭牌上看到，缆车的自重(质量)为 600 kg。小红还用直尺粗测了钢缆的直径， 约为2.5 cm=拖动钢缆的电动机铭牌上标明，它的额定功率为45 kw。管理人员说，在当时那种情况下，电动机的实际功率约为额定功率的60%实际测得缆车完成一次运输所用的时间为7分钟。请你帮助小红估算缆车的机械效率。(保留一位小数，g取10N/kg)解：根据题意可知上山的缆

25、车和人的总重为G=(900kg+600kg) x 10N/kg=15000N下山的缆车和人的总重为 G=(480kg+600kg) x 10N/kg=10800N缆车所做的有用功为：W用=(15000N-10800N) X610m=2.562X 106J缆车的实际功率为：P实=0.6 X P额=0.6 X 4.5 X 104W=2.7X 104W缆车在这段时间内所做的总功为：W=做t=2.7 X 104W)Sc/2103 10 1 10“ h1 -2 -2 = 4.4 104 -103 10h1 2 10“2解得：h1=2.4m 即水箱中水的深度为 2.4m时，进水管停止进水。34 .“手拉葫

26、芦”是一种携带方便、使用简易的手动起重机械，广泛用于工厂、土地、矿山、农业生产等环境，用来完成起吊货物等任务。其中HCB3cB “手拉葫芦”的技术数据如下表:型号HCB30承载链条股数(股)取大承载质里(t)3链条直径(mm)8一次起升高度(mm)3手拉轮直径(mm)150测试载荷(kN)37.5承载轮直径(mm)50最小净空图度(mm)470净重(kg)21.7最大载荷所需拉力(N)360毛重(kg)22.3注：“一次起升高度” 是指，成年人在站立状态， 用左、 右两手交替拉动手拉链条进行正常起重操作的过程中， 左手或右手下拉一次(按30cm计)，所吊重物上升的高 度。承载轮上所缠的承载链条

27、较粗且两端固定，而手拉轮上所缠的手拉链条较细且构成一个完整的环。工作过程中，手拉链条、承载链条在轮上都不打滑。其缠绕情 况如图16所示。(取g=10N/kg)(1)根据题目中提供的相关信息，通过计算，分析判断卜承段轮承效艇条褥检HCB3cB “手拉葫芦”的手拉轮与承载轮是否是一个共轴的轮轴(2)计算该型“手拉葫芦”在满载的情况下正常工作时的机械效率。解：(i)没手拉轮与承载轮是一个共轴的轮轴，则用手拉动手拉链条一次，链条移动的距离H hH与承载轮收回链条的长度 h应满足 二 D二 d此过程中重物上升的高度 s = h = dH = 5cm因重物实际一次起升高度为so=3mm即swso,所以此“

28、手拉葫芦”的手拉轮与承载轮不是一个共轴的轮轴。(2)该型号“手拉葫芦”在满载的情况下正常工作时，用手下拉一次手拉链条的过程中，人对“手拉葫芦”做功：W人=FH=360X 30 X 10-2J=108J“手拉葫芦”对重物做功：WU=Gs=3X 103X 10X 3x10-3J=90JW90“手拉胡芦”的机械效率：=100%= 与0 100%=83.3%W人10835 .图(甲)所示是使用汽车打捞水下重物的示意图，汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度V=0.2m/S向右运动。图(乙)是此过程中汽车拉动重物的功率 P随时间t的变化图象，设t=0时汽车开始提升重物，

29、忽略水的重力和滑轮的摩擦，g取10N/kg,求：(1)圆柱型重物的质量。(2)圆柱型重物的密度。(3)打捞前，圆柱形重物的上表面所受的水的压力。P/W*解： 由P=W/t=FS/t=FV 可得，汽车在 CD阶段对重物的拉力 Fi=Rd/V=800W+ 0.2m/s=4000N由汽车速度恒定可得重物处于二力平衡，可得 G=F=4000Nm=G/g=4000NH 10N/kg =400kg即圆柱形重物的质量是400kg。(2)汽车在AB阶段对重物的拉力为F2=700M 0.2m/s=3500N根据二力平衡可得：F浮=G- F2=4000N-3500N=500NV物=F 浮/ p 水 g=500N/

30、103kg/m3 10N/kg=5 x 10-2力p =m/V 物=8X 103kg/m3即圆柱形重物的密度是8X 103kg/m3。重物从上表面接触到水面到刚好整个物体全部出水t=60s-50s=10s物体的高度 h=10s x 0.2m/s=2m物体的表面积 S= V物/h=2.5 X 10-2 m2由图乙AB阶段可知，物体从水底上升到上表面刚好接触水面用时50S,上升高度H =50s X 0.2m/s=10m,所以水对上表面产生的压力F压=PS=p水gHS=2.5X 103N36 .小胖同学在暑假期间参加了农村电网改造的社会实践活动，其中电工所挖的埋水泥电线 杆的坑引起了小胖的兴趣。坑的形状如图1所示，从地面上看，坑基本上是一个长方形，其宽度仅比电线杆的粗端直径稍大一点，坑中沿长方形的长边方向有一从地面直达坑底的斜 坡。请你回答：图1甲二雨(1)为什么要挖成图1所示的深坑，而不挖成图 6甲所示的仅比