3.4简单机械 计算题精选（解析）

1、Word文档，下载后可任意编辑 .4简单机械 计算题精选（解析）九年级上第三单元：3.4简单机械计算题精选一、杠杆1如图所示为小召同学做俯卧撑时的示意图。已知小召同学体重60kg，1min钟内做了45个，每做一次肩膀升高40cm，人身体可视为杠杠，O点为支点，E为重心，。试分析计算回答：（1）试判断：做俯卧撑时人所属的杠杆类型为_。（2）小召同学手撑地面静止不动时脚尖对地面的压力是_。（3）小召此次做俯卧撑的功率为_。2如图所示为测液体密度的密度秤示意图，轻质杆AB长为40cm，可绕O点转动（轻质杆与O点之间的摩擦忽略不计），其左端A点挂一个质量为0.2kg，容积为200mL的桶，AO=10c

2、m；在O点的右侧用轻质细绳悬挂一个质量为0.2kg的秤砣，秤砣可沿OB左右滑动。使用时，在桶中装满待测液体，移动秤砣使密度秤再次水平平衡，读出相应位置的刻度值即可。（1）密度秤零刻度在O点右侧_cm处。（2）该密度秤所能测量的最大密度是多少_？（3）判断该密度秤的刻度是否均匀_（通过推导说明）3如图甲，有一轻质杆，左右各挂由同种金属制成、质量分别为和（）的实心物块后恰好水平平衡。求：（1）左右悬挂点到支点O的距离与之比_。（2）将两物分别浸没于水中（如图乙）杆将会_（选填“左端下降”“右端下降”或“仍然平衡”），试通过推导说明_。4如图所示，一位同学的质量为50kg，再将木棒支在O点，物体挂在

3、A点，OB=1m，OA=0.2m。让该同学站在体重秤上用手将木棒抬到图示位置，此时体重秤的读数为60kg。试求（g取10N/kg）：（1）该同学单独测体重时，双脚与体重秤的接触面积为0.04m2，他对体重秤的压强为多大_？（2）该同学的手对杠杆B端的托力F为多大_？（3）求物体的重力为多大_？（4）若此时该同学用双手竖直向上匀速抬起木棒，体重秤的读数将_（选填“增大”“不变”或“减小”）。5如图所示，挂在杠杆B端的铸铁球体积是，BO10cm，OA40cm，在杠杆A端挂一重为5N的C物体，当铸铁球体积的1/4浸入水中，杠杆AB恰好在水平位置平衡。求：（1）此时铸铁球作用在杠杆B端竖直向下的力多大

4、？（2）铸铁球此时受到的浮力多大？（3）计算说明铸铁球是实心的还是空心的。若是空心，其空心的体积多大？（，g10N/kg）6做好垃圾分类是每个公民应尽的责任和义务。（1）下列垃圾属于有害垃圾的是_A废电池B碎玻璃C枯枝败叶D过期药品（2）如图甲所示是脚踏式翻盖垃圾桶的实物图，翻盖的原理利用了杠杆，图乙所示是两个杠杆组合的示意图。桶盖的质量为800g，脚踏杆和其他连接杆的质量不计，已知O1A=30cm，AB=51cm，CO2=5cm，桶盖DO2质量分布均匀，厚度不计，D为重心，桶盖闭合时，连接杆BC处于竖直状态。由图乙可知，DCO2为_(选填“省力”或“费力”）杠杆；若要把桶盖翻开，脚对踏板A处

5、的压力至少为_7高压起重气垫是一种适合于地震救灾的起重工具，它由如图甲所示的高压气瓶、气管、阀门与气垫连接而成。起重时，气垫放入重物与地面的间隙之间，由高压气瓶向气垫内充气，气垫在短时间内可把重物举起一定高度，如图乙所示，质地均匀的长方体石板长2m，重为6104N，当气垫气压高达106Pa时，石板恰好被顶起，此时气垫和石板的接触面积是400cm2。（1）高压气瓶向气垫内充气时，气瓶内的气体温度_，内能_。（2）如果高压起重气垫在5s内可将105N的重物举高0.1m，则其功率是多少_？（3）气垫恰好顶起石板时，气垫的中心离石板右端的支点O多远_？8如图所示，有一粗细均匀，重为40N，长为4m的长

6、木板AB，置于支架上，支点为O，且AO=1m，长木板的右端B用绳子系住，绳子另一端固定在C处，当木板AB水平时，绳与水平成30的夹角，且绳子所能承受的最大拉力为60N。一个重为50N的体积不计的滑块M在F=10N的水平拉力作用下，从AO之间某处以V=1m/s的速度向B端匀速滑动，求：（1）滑块匀速运动时所受的摩擦力的大小；（2）当滑块匀速运动时拉力F做功的功率；（3）滑块在什么范围内滑动才能使AB保持水平。二、滑轮9如图所示，用一个滑轮组匀速提升重0.9N的物体，在物体匀速上升5cm的过程中，弹簧测力计的示数为0.4N。（不计摩擦及绳重）求：（1）在此过程中拉力做的功。_（2）该滑轮组的机械效

7、率。_（3）动滑轮受到的重力。_10某同学利用如图甲所示的滑轮组将货物运送到楼上，图中每个滑轮等重（不计绳重和摩擦）。如果所送货物重G从开始逐渐增加，直到绳子被拉断。每次均匀速拉动绳子，且提升同样的高度。图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的重力的增加而变化的图像。请根据有关信息完成以下问题：（1）由图可知，所送的货物越重，滑轮组的机械效率越_。（2）每个滑轮的重多少_？（3）绳子能承受的最大拉力是多少_？11某兴趣小组用如图甲所示的滑轮组（物体与动滑轮用绳子a连接）匀速拉动放在同一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从200N开始逐渐增加，直到组装滑轮组的绳子b被拉断，每次物体拉动的

8、距离均为2m。通过实验绘出了该滑轮组机械效率随物体受到摩擦力大小变化的关系图象如图乙。（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦）求：（1）动滑轮重力；（2）当滑轮组的机械效率为75%，物体以0.2m/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率；（3）一个重600N的同学利用该滑轮组，想独自用竖直向下的力拉断绳子b，请你通过计算分析他能否实现。12世界最长的跨海大桥杭州湾跨海大桥是由我国自行设计、自行投资、自行建造、自行管理的特大型交通设施。在施工期间为完成某水下工程，施工队要把一个圆柱体工件从水中提起。通过技术分析，采用质量为2吨、每个车轮与水平地面的接触面积为200cm2的四轮小型牵引车，通过牵引滑轮组匀速

9、打捞起水中的圆柱体工件，小型牵引车始终保持2ms不变的速度牵引，如图（a）所示。在打捞的过程中，小型牵引车的牵引功率P随打捞时间t的变化如图（b）所示。已知动滑轮重为200N，不计绳子与滑轮间的摩擦，g取10Nkg，试计算：（1）在打捞的过程，小型牵引车对水平地面施加的压强是多少？（2）在圆柱体工件没有露出水面前，所受到的浮力是多少？（3）当圆柱体工件被拉出水面后在空中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率是多少13小雨同学的体重为600N，每只鞋底与地面的接触面积为0.02m2.当他使用如图1所示的滑轮组匀速提升水中的物体A时，如图2是动滑轮挂钩对物体的拉力与物体浸入水中的深度的变化图象，当物体

10、完全浸没于水中时，他对地面的压强为8103Pa，（忽略摩擦绳重）。求：（1）物体A的密度为多少？（2）此滑轮组中的动滑轮重为多大？14为了将放置在水平地面上重的重物提升到高处，小明同学设计了如图甲所示的滑轮组装置。当小明用竖直向下的拉力拉绳时，拉力随时间变化如图乙所示。重物上升的速度和上升的高度随时间变化的关系图像分别如图丙和图丁所示，若不计摩擦，求：（1）在内，拉力的功率及滑轮组的机械效率（结果保留一位小数）。（2）在内，拉力做的功。15某施工队用如图所示的滑轮组打捞沉在水底的工件。已知工件的体积是0.2m3，密度是4103kg/m3，拉动过程中，工件的上升速度v0始终不变。在工件拉出水面之

11、前，滑轮组的机械效率为=80%，绳子自由端的拉力为F1。在工件出水后，机械效率为，绳子自由端的拉力为F2。不考虑轮绳摩擦及水的阻力。求：（1）工件的质量是多少？工件浸没在水中时，受到的浮力是多少？（2）滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件（露出水面前）时，拉力F1是多少N？（3）当工件出水后的过程中，拉力F2及滑轮组的机械效率分别是多少？（4）工件从水里升到水面上的过程中，滑轮组的机械效率随时间的变化是否均匀？试解释。三、斜面16如图甲所示，物体在F作用下沿长L，高H的粗糙程度不变的斜面匀速向上运动。物体上升高度H与时间t关系如图乙所示，0至t1时间内的拉力为F1，t1至t2时间内拉力为F2。若

12、不考虑空气阻力，不计速度变化时的时间。请回答：(1)若斜面的长度为L为5米，将物体匀速拉至顶端的拉力为18N，则拉力对物体做的功为_J。(2)物体在斜面上匀速运动时，受到的拉力_摩擦力(选填：“大于”、“小于”或“等于”)。(3)比较拉力为F1时斜面效率1与F2时斜面效率2的大小，并用学过的知识推导。_17如图，一卡车车厢底板距地面1.5m高，小明把一块3m长的钢板AB搭在车厢底板上，构成一个斜面。他通过这个斜面，用F=600N的力，把一个大木箱由B处推到A处，已知木箱重为1000N。（1）把木箱由B处推到A处，用了30s时间，求木箱的运动速度；（2）小明推木箱做了多少功？（3）这个过程中，大

13、木箱受到钢板的摩擦力多大？18盘山公路可以简化成物理模型斜面（如图）。设山路长为s，高为h，一辆质量为m的汽车以恒定的功率P沿山路匀速上到山顶，所用时间为t，行驶过程中受到斜面的摩擦力为f，忽略空气的阻力。（1）如果质量为8t的汽车，在N的牵引力作用下，沿盘山公路匀速行驶6km，到了高为0.6km的山顶，试求：该汽车克服重力所做的功为多少？该斜面的机械效率是多少？（g=10N/kg）（2）试利用做功的原理推导摩擦力的表达式：。19如图，一卡车车厢距地面1.5m高，小明把一块长3m的钢板AB搭在车厢底板上构成一个斜面。他通过这个斜面用600N的力把一个大木箱由B处推到A处，用时30s。已知木箱重

14、1000N。（1）小明推木箱做了多少功？（2）小明推木箱做功的功率？（3）这个过程中，斜面的机械效率是多少？（结果保留一位小数）20如图所示，重为的物体，在拉力的作用下沿斜面以的速度移动了，同时物体升高了。斜面和滑轮组的总机械效率为80%。则：（1）绳子自由端通过的距离为_。（2）有用功率为_。（3）拉力F大小为多少？_（列式计算）试卷第1页，共3页参考答案1省力杠杆200N120W【详解】（1）1O点为支点，E为阻力点，B点为动力点，动力臂大于阻力臂，所以动力小于阻力，所以做俯卧撑时人所属的杠杆类型为省力杠杆。（2）2由图可知，动力臂L1=1m+0.5m=1.5m阻力臂为L2=1m根据杠杆平

15、衡条件可得F11.5m=600N1m解得F1=400N对小召同学做受力分析可知，受到竖直向下的重力，以及地面对手和脚的支持力，所以地面对脚的支持力等于F=G-F1=600N-400N=200N根据力的作用是相互的，可知小召同学手撑地面静止不动时脚尖对地面的压力是200N。（3）3他将身体撑起一次所做的功W=Fs=400N0.4m=160J小召此次做俯卧撑的功率为2102103kg/m3见解析【详解】（1）1当小桶为空桶时移动秤砣至某点，设该点为E，此时密度秤正好水平平衡，小桶的质量为0.2kg，秤砣的质量为0.2kg，左侧的力臂为AO=10cm，则杠杆平衡条件F1l1=F2l2得G桶OA=G砣

16、OEm桶gOA=m砣gOEOE=10cm即密度秤零刻度在O点右侧10cm处。（2）2当右侧的力臂为OB=AB-OA=40cm-10cm=30cm时，该密度秤小桶所能测量液体的质量最大，则密度就最大，根据杠杆平衡条件得(G桶+G液体)OA=G砣OB(m桶+m液)gOA=m砣gOB液体的质量m液=0.2kg-0.2kg=0.4kg=400g液体的最大密度液最大=（3）3液体的密度由此可知：液体密度与提钮到秤舵的距离之间的关系是一次函数，因此密度秤的刻度是均匀的。3m2m1仍然平衡见解析【详解】（1）1由杠杆平衡公式可得则l1l2=m2m1（2）23浸入水中之后左边向下拉力浸入水中之后右边向下拉力则

17、动力与动力臂乘积为阻力与阻力臂乘积为又由得则故代入可得杠杆依然保持平衡。41.25104Pa100N500N不变【详解】（1）1对秤的压力为F=G=mg=50kg10N/kg=500N对秤的压强为p=1.25104Pa（2）2由题意知，体重计的示数变化为m=60kg 50kg=10kg根据力的作用的相互性可知，对B的提力F=mg=10kg10N/kg=100N。（3）3根据杠杆的平衡条件可得GOA=FOB则G=500N。（4）4如果该同学用双手竖直向上匀速抬起木棒，物体的重力不变，动力臂和阻力臂的比值也不变，所以力F不变，则体重计显示的读数将不变。5答案见解析。【详解】（1）1当杠杆的施加竖直

18、向下的力时，根据杠杆平衡条件得GCOA=FBOB所以5N40cm=FB10cm所以FB=20N。（2）2铁球受到的浮力为。（3）3铁球处于静止状态，铁球受到重力、浮力和拉力作用，竖直向上的拉力和浮力与竖直向下的重力是平衡力。铁球对杠杆的拉力是20N，所以杠杆对铁球的拉力也是20N，所以铁球的重力为G=20N+1N=21N所以铁球的质量为铁球的密度所以铁球是空心的其空心部分体积为。6AD费力39.2N【详解】（1）1A废电池，属于有害垃圾，故A符合题意；B碎玻璃，可回收利用，属于可回收垃圾，故B不符合题意；C枯枝败叶，腐烂后能被土壤吸收，不属于有害垃圾，故C不符合题意；D过期药品，属于有害垃圾，

19、故D符合题意。故选AD。（2）1对应杠杆DCO2来说，桶盖的重力相当于阻力，阻力臂为O2D，BC对桶盖的支持力为动力，动力臂为O2C，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。2对应杠杆DCO2来说，由杠杆的平衡条件可知GO2D=FCBO2C0.8kg10N/kg(30cm+5cm)=FCB5cmFCB=56N在杠杆AB上，由杠杆的平衡条件可知FO1A=FCBBO2F30cm=56N(51cm-30cm)F=39.2N7降低减小2000W1.5m【详解】（1）12高压气瓶向气垫内充气时，气体膨胀对外做功，内能减小，温度降低。（2）3高压起重气垫做功W=Gh=105N0.1m=10000J功率为P=2000

20、W（3）4将石板当做杠杆如图：气垫对石板的压力F=pS=106Pa40010 4m2=40000N质地均匀的长方体石板，所以，重心在中心，根据杠杆的平衡条件得到FOA=Gl2气垫的中心离石板右端的距离OA=1.5m8（1）10N；（2）10W；（3）滑块在O点左侧0.8m到右测1m范围内滑动才能使AB保持水平【详解】（1）滑块匀速运动时处于平衡状态，水平方向的拉力和受到的摩擦力是一对平衡力，所以根据二力平衡条件可知f=F=10N（2）当滑块匀速运动时拉力F做功的功率P=Fv=10N1m/s=10W（3）当M在O点左侧离O点X1米，且T=0，则G X1+GOA LOA=GOB LOB即50NX1

21、+10N1m=30N3m解得：X1=0.8m当M在O点右侧离O点X2米时，且T=60N，则GOA LOA=G X2+GOB LOBT LOBsin30即10N1m=50NX2+30N3m60N3m解得：X2=1m故滑块在O点左侧0.8m到右测1m范围内滑动才能使AB保持水平。90.06J75%0.3N【分析】【详解】（1）1已知h=5cm=0.05m则绳子移动的距离在此过程中拉力做的功。（2）2有用功该滑轮组的机械效率。（3）3由可得，动滑轮受到的重力。答：（1）在此过程中拉力做的功为0.06J。（2）该滑轮组的机械效率为75%。（3）动滑轮受到的重力为0.3N。【点睛】此题主要考查的是学生对

22、功的计算、机械效率、动滑轮重、拉力大小计算的理解和掌握，考查的知识点较多，但都是基础性题目。10高100N450N【详解】（1）1对同一滑轮组来说，当额外功一定，所挂重物越重，做的有用功越多，有用功占总功的百分比越大，即机械效率越高。（2）2滑轮组的动滑轮绕4段绳，由乙图可知，当G=200N时，=50%，则50%=G动=100N（3）3当绳子要被拉断时拉力最大，由图可知物体重G物=1600N时绳子断了，不计绳重和摩擦，最大拉力F=(G物+G动)=(1600N+2100N)=450N11(1)200N；(2)120W；(3)他不能否实现。【详解】解：(1)由图乙可知，当f1=200N时，1=50

23、%，通过滑轮组拉动水平面上的物体，则有用功W有用1=f1s由题知，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，则额外功W额外=G动s则总功W总1=f1s+G动s滑轮组机械效率得动滑轮重G动=200N(2)当2=75%时，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，则解得f2=600N滑轮组的有用功率f2v=600N0.2m/s=120W(3)由图甲可知滑轮组的动滑轮绕3段绳，由图乙可知，当f3=1600N时，绳子刚好被拉断，由于不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，且物体做匀速直线运动，绳b承受的最大拉力(f3+G动)=(1600N+200N)=600N因为人的重力为600N，竖直匀速拉动，所以绳子对人的最大拉力等于人的重力，根据力的

24、作用是相互的，故人给绳子的最大拉力为600N，由于绳子b承受的最大拉力等于人给绳子的最大拉力，所以该同学能拉断绳子b。答：(1)动滑轮重力是200N；(2)当滑轮组的机械效率为75%，物体以0.2m/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率是120W；(3)一个重600N的同学利用该滑轮组，想独自用竖直向下的力拉断绳子b，请他不能否实现。12（1）2.5105Pa（2）300N（3）92%【详解】(1)货车空载时对水平地面的压力：F=G车=m车g=2103kg10N/kg=2104N；受力面积S=200cm24=800cm2=0.08m2；货车空载时对水平地面的压强：p=2.5105Pa；(2)

25、由图乙知,在圆柱体工件没有露出水面前,牵引功率P1=1400W,由P=Fv得：此时达到绳子的牵引拉力F1=700N，由图知,滑轮组由3段绳子承担物重,由于使用滑轮组时不计绳子与滑轮间的摩擦,拉力F=(G+G动)，所以，在圆柱体工件没有露出水面前，滑轮组对物体的提力：G=3F1 G动=3700N 200N=1900N，当圆柱体工件被拉出水面后在空中匀速上升的过程中,牵引功率P2=1600W，由P=Fv得：此时达到绳子的牵引拉力F2=800N，由拉力F=(G+G动)得：物体重力G=3F2 G动=3800N 200N=2200N；所以,在圆柱体工件没有露出水面前,所受浮力为F浮=G G=2200N

26、1900N=300N；(3)当圆柱体工件被拉出水面后在空中匀速上升的过程中,由于使用滑轮组时不计绳子与滑轮间的摩擦,则=所以，滑轮组的机械效率：92%.答：(1)在打捞的过程,小型牵引车对水平地面施加的压强是2.5105Pa；(2)在圆柱体工件没有露出水面前，所受到的浮力是300N；(3)当圆柱体工件被拉出水面后在空 中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率是92%.13（1）1.67103kg/m3；（2）360N。【详解】（1）1由图1可知，当物体浸入水中的深度为0时，物体受到的拉力为500N，则物体A的重力G=500N当物体完全浸没时，滑轮组对物体的拉力F=200N则物体A在水中受到的浮力F

27、浮=GF=500N200N=300N由F浮=gV排可得，物体A的体积：V=V排=物体A的密度。（2）2当物体全部浸没于水中时，小刚对地面的压力：F压=pS=8103Pa0.02m22=320N绳子对小刚的作用力：F=GF压=600N320N=280N由图可知，n=2，由于忽略摩擦绳重，则根据可得，动滑轮的重力G动=nFF=2280N200N=360N。答：（1）物体A的密度为1.67103kg/m3；（2）此滑轮组中的动滑轮重为360N。14(1)300W，83.3%；(2)187.5J【详解】解：(1)由丙图可知，在23s内，重物做匀速运动，v1=2.50m/s，由乙图可知拉力F1=40N，

28、由甲图可知n=3，则绳端移动的速度v绳=3v1=32.50m/s=7.5m/s则拉力F的功率PF=F1v绳=40N7.5m/s=300W滑轮组的机械效率83.3%(2)在12s内，拉力F2=50N，重物上升高度h=1.25m，则绳端移动的距离s=3h=31.25m=3.75m拉力F所做的功W=F2s=50N3.75m=187.5J答：(1)在内，拉力的功率是300W，滑轮组的机械效率是83.3%；(2)在内，拉力做的功是187.5J。15（1）800kg，2000N；（2）2500N；（3）3166.7N，84.2%；（4）不均匀，见解析【详解】解：(1)工件的质量是m=V=40.2m3=80

29、0kg工件排开水的体积为V排=V物=0.2m3工件浸没在水中时，受到的浮力是F浮=水V排g=1.02000N(2)物体受到的重力为G=mg=800kg10N/kg=8000N则绳对物体的拉力为F3=G-F浮=8000N-2000N=6000N重物由3断绳承担，则拉力F1移动的距离是重物通过距离的3倍；即s=3h则拉力F1为1=即80=则F1=2500N(3)由上可知：动滑轮自重为2500N3-6000N=1500N出水后F2=3166.7N=84.2%(4)重物在出水的过程中，物体受到的浮力为F浮=g排开水的体积越小，物体所受的浮力越小，这是一次函数。绳受到的拉力为F下绳=GF浮也是一次函数。但=不是一次函数，所以不均匀。答：(1)工件的质量是800kg；工件浸没在水中时，受到的浮力是2000N；(2)滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件（露出水面前）时，拉力F1是2500N；(3)当工件出水后的过程中，拉力F2是3166.7N；及滑轮组的机械效率2是84.2；(4)工件从水里升到水面上的过程中，滑轮组的机