专题训练 简单机械综合计算（有简单答案）2022—2023人教版八年级物理下册

专题训练 简单机械综合计算
1．小明参加社区实践活动，需要将重150N的沙子从一楼运到三楼。他采用如图所示的两种方案，已知桶重20N，动滑轮重10N，小明的体重是500N，方案一中小明从一楼到三楼所用的时间是30s。求：
（1）方案一中小明所做有用功的功率；
（2）不计绳重及摩擦，方案二中动滑轮的机械效率（精确到1%）。
2．搬运工人用如图所示的滑轮组将一个重120N的物体在10s内匀速提升3m，所用的拉力为50N，不计绳重及摩擦。求：
（1）滑轮组的机械效率；
（2）动滑轮的重；
（3）滑轮组对物体所做有用功的功率。
3．如图所示，杠杆MN可绕O点转动，A、B、C、D是四个供人娱乐的吊环、B环到O点的距离为D环O点距离的一半，父子俩在吊环上做游戏，质量为40kg的儿子吊在B环上，父亲站在地面上抓着D环。求：
（1）若不计杠杆和吊环的重以及转轴间的摩擦，为使杠杆在水平位置平衡，父亲要用多大的力拉吊环D。
（2）若父亲实际使用竖直向下的拉力为250N，在4s内将儿子匀速拉高0.4m，父亲要做多少功。
（3）父亲提升儿子的过程中，该器材的机械效率为多少。
4．图甲是一辆起重车的图片，图乙是起重车吊臂上的滑轮组。在某次作业中将质量为1080 kg的货物匀速提升，此时滑轮组上钢丝绳的拉力F为4000N，货物上升过程中的s-t图像如图丙所示。g取10N/kg，求：
（1）货物上升的速度大小；
（2）拉力F的功率；
（3）提升货物过程中滑轮组的机械效率。
5．重为的小汽车陷入泥泞中，聪明的小红利用如图所示的滑轮组装置将小汽车以0.1m/s的速度匀速顺利拉出。在拉出过程中，若小汽车所受阻力f为车重的0.2倍，作用在绳子自由端的拉力F1=1500N。求：
（1）滑轮组的机械效率；
（2）树承受的拉力F2；
（3）拉力F1的功率。
6．如图所示，用滑轮组提升重100N的物体时，在10s内绳子自由端被匀速拉下6m。已知拉绳子的力F为60N，求：
（1）在此过程中滑轮组所做的有用功；
（2）拉力F的功率；
（3）该滑轮组的机械效率。
7．中央电视台的《我爱发明》栏目播出了一起节目：“水陆机甲”，即“水陆两栖挖掘机”，这个挖掘机下面是两个巨大的浮箱。它的有关数据如下表所示：
项目 数值
整机质量（t） 36.5
发动机最大功率（kW） 150
标准斗容（m3） 1.0
铲斗质量（t） 0.25
每条履带与地面接触的面积（m2） 2.5
（1）求挖掘机静止且不工作时对水平地面的压强；
（2）求挖掘机在足够深的水中静止时，所排开水的体积；
（3）挖掘机在从水中挖掘、运送泥沙过程中，正好装满泥沙的铲斗用4s以2.4m/s的平均速度从图乙中最低点A移到最高点B，接着再用2s沿水平方向移动4m将泥沙卸到汽车上。如果挖掘机在上述运送泥沙过程中的平均功率为60kW，设泥沙的密度为1.8×103kg/m3。求：此过程挖掘机的机械效率。
8．小科同学家装修新房，看到工人师傅使用如图所示的一种自制的简易起重装置向楼上吊装笨重的装修材料，该装置简单易制、方便快捷，大大减少了工人搬运材料的劳动强度。小科观察到电动机的输出功率800W，将质量为100kg的水泥匀速提升到10m高的位置用时15s。假设电动机的输出功率恒定不变。请帮小科完成下列问题：
（1）此次吊装过程中绳子自由端移动的速度是多大？
（2）电动机对绳子的拉力多大？
（3）该滑轮组的机械效率多大？
9．在美丽乡村建设中，政府为某村购置一批健身器材。工人在往车上搬运装有健身器材的箱子时，先用长木板搭了一个3m长的斜面，再用推力F=500N把120kg的箱子沿斜面匀速推到1m高的车厢上，用时10s，如图。求：
（1）工人推箱子做的有用功；
（2）工人所做的总功的功率；
（3）斜面的机械效率；
（4）箱子受到的摩擦力。
10．如图所示是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形。某次操作中，工人用F=400N的拉力在1min内将总重为900N的泥土匀速提升10m。在这段时间内：
（1）拉力F所做的功是多少？
（2）拉力F做功的功率是多少？
（3）滑轮组的机械效率是多少？
11．质量为50kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。（g＝10N/kg）问：
（1）若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为300N，拉力的功率是多大；
（2）动滑轮受到的重力；
（3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉高地面，此滑轮组机械效率最大值是多少？（结果保留一位小数）
12．如图甲是一种爬梯式混凝土搅拌机，提升部分的简图如图乙所示。工作时，搅拌机将原料加工成混凝土后倒入运料斗，运料斗与竖直爬梯相连并能沿爬梯移动。在提升电动机的带动下，运料斗能通过滑轮组沿爬梯上升到一定高度，然后将混凝土倾倒卸下。该爬梯式搅拌机空机总质量2×103kg，空的运料斗重700N.某次运送混凝土时，提升电机将装有4000N混凝土的运料斗匀速升高8m，用时20s，提升部分钢丝绳拉力的功率为2kW。（不计绳重、动滑轮重及滑轮轴的摩擦， g=10 N/kg）
（1）若该搅拌机与地面的接触面积为0.05m2，则工作前搅拌机对水平地面的压强是多大？
（2）该次运送中提升部分的机械效率为多少？
（3）提升过程中运料斗受到的摩擦阻力是多少？
13．如图甲所示是一种塔式起重机上的滑轮组。已知在匀速吊起600kg的货物时，绳端的拉力F是2500N，不计摩擦和绳重，g取10N/kg。
（1）滑轮组的机械效率多大；
（2）货物在10s内匀速上升5m，绳端拉力F的功率是多大；
（3）图乙中悬吊货物所用动滑轮与图甲中动滑轮质量相同，若配重质量为3t，平衡臂长，起重臂长，当把货物送至最右端且塔臂在水平位置平衡时，求此时货物的质量。
14．如图甲所示是使用汽车通过滑轮组牵引打捞一个质量均匀分布的正方体重物的装置图。已知汽车自重G车＝5×104N，汽车受到的阻力恒为车重的0.1倍，在整个牵引过程中，汽车以恒定的速度向右运动。图乙是此过程中汽车对滑轮组拉力F跟重物提升高度h变化的图像。设h＝0时汽车开始提升重物，当物体完全露出水面后此装置的机械效率为80%，若水面高度不变，忽略水的阻力和钢绳重及滑轮的摩擦（g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）。求：
（1）物体完全露出水面后汽车的牵引力；
（2）重物在水中受到最大的浮力；
（3）整个打捞过程中汽车对滑轮组施加的最小拉力F1。
15．如图所示，在水平路面上利用行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v=2m/s，经过t=10s，货物A竖直升高h=10m。已知汽车对绳的拉力F的功率P=120kW，求：
（1）汽车行驶的速度；
（2）汽车对绳的拉力大小；
（3）汽车利用该组合机械提升货物A的机械效率。
参考答案
1．（1）30W；（2）83%
2．（1）80%；（2）30N；（3）36W
3．（1）200N；（2）200J；（3）80%
4．（1）；（2）3000W；（3）90%
5．（1）80%；（2）3000N；（3）450W
6．（1）300J；（2）36W；（3）83.3%
7．（1）7.3×104Pa；（2）36.5m3；（3）40%
8．（1）2m/s；（2）400N；（3）83.3%
9．（1）1200J；（2）150W；（3）80%；（4）100N。
10．（1）12000J；（2）200W；（3）75%
11．（1）90W；（2）200N；（3）86.7%
12．（1）4×105Pa；（2）80%；（3）300N
13．（1）80%；（2）3750W；（3）850kg
14．（1）1.5×104N；（2）1×104N；（3）0.67×104N
15．（1）6m/s；（2）；（3）75%