江苏省 苏科版 初三物理 上学期

第十一章 简单机械和功 本章综合计算题提优

  1. 边长为0.5m的正方体实心物块，独自放在水平地面上，对地面的压强是4×103Pa．若利用如图所示的滑轮将此物块提升到3.0m高的楼上，滑轮的机械效率是80%．忽略绳重和摩擦，求：（1）物块受到的重力；（2）物块的密度；（3）工人在提升物块时对滑轮做的功。
  1. 为了帮助滑雪者登上长200m、高40m的山坡，滑雪场沿山坡铺设了一条直雪道．把一位重600N的滑雪者沿此雪道由坡底匀速拉至坡顶需用拉力150N．求：（1）拉力对滑雪者做的功；（2）雪道斜面的机械效率．
  2. 如图所示，工人用滑轮组提升重480N的物体，所用拉力F为200N，物体以0.2m/s上升了2m，求（1）拉力F做的总功；（2）拉力F做功的功率；（3）滑轮组的机械效率。
  1. 由于在使用杠杆时的摩擦非常小，故杠杆是一种机械效率非常高的简单机械。如图所示，若用一根机械效率为90%的杠杆将一个720N的物体提升5cm．求（1）有用功为多少？（2）需要做多少总功？（3）若手对杠杆向下的力为200N，求杠杆的动力臂与阻力臂的比值为多少？
  2. 用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M，已知被提升的物体M质量为76kg，M的体积为3×10-3m3，在M物体未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小。求：（g=10N/kg）（1）求物体M的重力？（2）求动滑轮下端挂钩上的绳子拉力？（3）求滑轮组提升重物的机械效率？

苏科版物理上册期末考试题（江苏省苏科版初三物理）(1)

  1. 为了发展文化旅游事业，荆州市正在兴建华强方特文化主题园，建成后将通过最新的VR技术展示包括楚文化和三国文化在内的五千年华夏文明。园区建设中需把重1200N的木箱A搬到高h=2m，长L=10m的斜面顶端。如图所示，工人站在斜面顶端，沿斜面向上用时50s将木箱A匀速直线从斜面底端拉到斜面顶端，已知拉力F的功率为80W．求：（1）拉力F的大小；（2）该斜面的机械效率是多少；（3）木箱A在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力是多大。

苏科版物理上册期末考试题（江苏省苏科版初三物理）(2)

  1. 在杭州动物园内，一位质量为50kg的物理老师仅用小小的弹簧测力计就测出了头大象的质量。测量时利用了一根长度约为10m的槽钢作为杠杆（不计槽钢铁笼和测力计的质量）。如图当槽钢静止时，弹簧测力计的读数为200N，测得了L1为6m，L2为4cm。他拉着弹簧测力计匀速竖直向下运动，使装有大象的铁笼向上升高了0.2m，此时物理老师双脚与地面的总接触面积约为300cm2．试计算：（1）大象的质量是多少t？（2）物理老师至少要做功多少J？（3）当槽钢静止时，物理老师对地面的压强是多少Pa？
  2. 小明在探究利用杠杆做功的实践活动中，将重为270N的重物挂在杠杆的中点，用手竖直提起棒的另一端，使物体缓慢匀速提升，如图所示． （1）若不计杠杆自身重力和摩擦，求拉力F的大小？（2）若不计摩擦，杠杆是一根重为30N质地均匀的硬棒，小明利用杠杆将重物提升0.1m，则小明所做的有用功为多大？机械效率是多大？
  3. 如图所示，小华正在做俯卧撑，可以将他的身体看作一个杠杆，其中，O点为支点，A点为他的重心，相关长度已在图中标明．已知他的质量m＝60 kg，g取10 N/kg．

（1）求小华受到的重力G；

（2）求图示时刻地面对双手支持力F的力臂l1，并画出此力臂；

（3）求图示时刻地面对双手的支持力F．

苏科版物理上册期末考试题（江苏省苏科版初三物理）(3)

10.如图，AOB为轻质杠杆，O为支点，圆柱体C的质量为60kg，底面积为0.1m2，OA=0.1m，OB=0.3m，请完成下列计算：（1）将圆柱体C挂在A点，在B点竖直向下用力F1将C匀速拉起，拉力F1多大？（2）将圆柱体C挂在A点，要使它对水平地面的压强为3000Pa，在B点竖直向下的拉力F2多大？（画出圆柱体C的受力示意图）

1.【答案】解：（1）由p=得物块对地面的压力：F=pS=4×103Pa×0.5m×0.5m=1000N，因为实心物块独自放在水平地面上，所以实心物块的重力：G=F=1000N；（2）物块的质量：m===100kg，物块的体积：V=（0.5m）3=0.125m3，物块的密度：ρ===800kg/m3；（3）有用功：W有用=Gh=1000N×3.0m=3000J，由η=得工人在提升物块时做的功（总功）：W总===3750J，忽略绳重和摩擦，对滑轮做的功（额外功）：W额=W总-W有用=3750J-3000J=750J。答：（1）物块受到的重力为1000N；（2）物块的密度为800kg/m3；（3）工人在提升物块时对滑轮做的功为750J。

【解析】（1）知道物块对地面的压强，利用p=求物块对地面的压力；由于实心物块独自放在水平地面上，实心物块对地面的压力等于其重力，据此求物块重力；（2）利用G=mg求物块的质量，知道正方体物块的边长，求出物块的体积，利用密度公式求物块的密度；（3）利用W=Gh求使用滑轮做的有用功，知道滑轮的效率，利用η=求工人在提升物块时对滑轮做的功（额外功）等于总功减去有用功。本题为力学综合题，考查了重力公式、压强公式、密度公式、功的公式、效率公式的应用，虽然知识点多、综合性强，但都属于基础，难度不大！2.【答案】解：（1）拉力对滑雪者做的功（总功）：W总=Fs=150N×200m=3×104J，（2）W有用=Gh=600N×40m=2.4×104J，雪道斜面的机械效率：η===80%．答：（1）拉力对滑雪者做的功为3×104J；（2）雪道斜面的机械效率为80%．

【解析】（1）知道拉力大小和物体在拉力方向（沿斜面）移动的距离，利用W=Fs求拉力对滑雪者做的功（总功）；（2）直接将滑雪者提升高度h=40m做的功为有用功，利用W=Gh计算，再利用效率公式求雪道斜面的机械效率．本题考查了使用斜面时有用功、总功、机械效率的计算方法，区分有用功和总功（从我们做功的目的出发，对我们有用的为有用功）是本题的关键．3.【答案】解：（1）绳子自由端移动的距离s=3h=3×2m=6m，拉力做的总功W总=Fs=200N×6m=1200J；（2）拉力端移动的速度v=0.2m/s×3=0.6m/s，拉力做功功率P=Fv=200N×0.6m/s=120W；（3）有用功的大小：W有用=Gh=480N×2m=960J；滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=80%。答：（1）拉力F做的总功为1200J；（2）拉力F做功的功率为120W；（3）滑轮组的机械效率为80%。

【解析】由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n=3，绳子自由端移动的距离s=3h，（1）根据公式W总=Fs求出拉力F所做的总功；（2）求出拉力端移动的速度，利用Fv求出拉力的做功功率（3）根据公式W有用=Gh可求出有用功，利用效率公式求出滑轮组的机械效率。本题考查了功、功率以及机械效率的计算，关键是由图得出n的值（直接从动滑轮上引出的绳子股数）。4.【答案】解：G=720N，h=5cm=0.05m，η=90%；（1）W有用=Gh=720N×0.05m=36J；（2）∵η=∴W总===40J；（3）根据W总=Fs可知，动力移动的距离为：s===0.2m=20cm，∴===4：1。答：（1）有用功为36J；（2）总功为40J；（3）若手对杠杆向下的力为200N，求杠杆的动力臂与阻力臂的比值为4：1。

【解析】（1）已知物体的重力，用物体重力乘以物体上升高度计算出有用功；（2）用有用功除以机械效率就是总功；（3）根据W总=Fs求出动力移动的距离，然后求出动力臂和阻力臂之比。运用好功的计算公式是解此类题目的关键，特别是公式变形后的应用更要熟练；另外考查了杠杆平衡条件的应用，是一道综合性题目。5.【答案】解：（1）物体M的重力：G=mg=76kg×10N/kg=760N；（2）物体M浸没在水中，则V排=V=3×10-3m3，物体M受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×3×10-3m3=30N，则动滑轮下端挂钩上的绳子拉力：F拉=G-F浮=760N-30N=730N；（3）由于物体未露出水面，物体受浮力作用，则滑轮组提升重物所做的有用功：W有=（G-F浮）h=730N×10m=7300J；货物以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度，由v=可知，运动的时间：t===20s，由图乙可知，此时拉力做的总功是8000J，所以滑轮组提升重物的机械效率：η=×100%=×100%=91.25%；答：（1）物体M的重力为760N；（2）动滑轮下端挂钩上的绳子拉力为730N；（3）滑轮组提升重物的机械效率为91.25%。

【解析】（1）利用G=mg计算物体M的重力；（2）物体M浸没在水中，则排开水的体积等于其自身体积，利用F浮=ρ水gV排求出物体M受到的浮力，然后利用力的合成计算动滑轮下端挂钩上的绳子拉力；（3）根据公式W有=（G-F浮）h计算拉力F对所提升物体M做的有用功。由图乙可知此时拉力做的功，即总功，再据机械效率的计算公式计算即可。本题考查了重力、滑轮组绳子拉力、有用功、总功、机械效率的计算，关键是从图象中找到有用数据。6.【答案】解：（1）由P=得，拉力所做的功： W 总=Pt=80W×50s=4×103J，由W=FL得，拉力F的大小：F===400N。（2）克服物重做功： W 有=Gh=1200N×2m=2.4×103J，则斜面的机械效率：η=×100%=×100%=60%。（3）木箱 A 在斜面上匀速运动时克服摩擦做功：W额=W总-W有=4×103J-2.4×103J=1.6×103J，由W额=fL得，木箱 A 在斜面上匀速运动时受到的摩擦力：f===160N。答：（1）拉力F的大小为400N；（2）该斜面的机械效率是60%；（3）木箱A在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力是160N。

【解析】（1）根据W=Pt求出拉力做的总功，然后根据W=FL求出拉力F的大小；（2）根据W=Gh求出有用功，然后根据η=×100%求出该斜面的机械效率；（3）用W额=W总-W有求出额外功，然后根据W额=fL求出木箱A 在斜面上匀速运动时受到的摩擦力。本题以斜面为模型考查了功的公式、功率公式、效率公式等，值得注意是沿斜面上匀速拉动物体时，拉力与摩擦力不是一对平衡力，易错点！7.【答案】解：（1）不计槽钢铁笼和测力计的质量，根据杠杆平衡条件有F1L1=F2L2，所以，大象的重力：G=F2===3×104N，由G=mg可得，大象的质量：m===3×103kg=3t；（2）根据相似三角形的性质可得，拉力移动的距离s=×s铁笼=×0.2m=30m，则拉力做的功：W=Fs=200N×30m=6×103J；（3）当槽钢静止时，物理老师对地面的压力：F压=G-F=500N-200N=300N，物理老师对地面的压强：p===1×104Pa。答：（1）大象的质量是3t；（2）物理老师至少要做功6×103J；（3）当槽钢静止时，物理老师对地面的压强是1×104Pa。

【解析】（1）利用杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻×力阻力臂，根据已知条件确定杠杆所受的力及力臂代入便可求出未知量；（2）根据功的计算公式W=Fs，计算拉力的功；（3）由F压=G-F可求压力，根据P=可求压强。本题通过具体实例创造性考查了杠杆平衡原理的应用，压强、功的计算等知识，综合性较强。8.【答案】解：（1）由于拉力作用在杠杆的另一端且方向是竖直向上的，重物挂在杠杆的中点，所以结合图示可知，动力臂是阻力臂的2倍，即=2；不计杠杆自身重力和摩擦，由杠杆平衡条件可得：FL1=GL2，变形可得==；则拉力：F=G=×270N=135N；（2）小明所做的有用功：W有用=G物h=270N×0.1m=27J，硬棒重力作用在硬棒的中点处，因此硬棒重心上升的高度与重物上升的高度相同，均为0.1m，克服硬棒重力所做的功为额外功，则W额外=G杆h=30N×0.1m=3J，所做的总功：W总=W有用 W额外=27J 3J=30J，机械效率：η=100%=×100%=90%。答：（1）不计杠杆自身重力和摩擦，拉力F是135N；（2）小明使用杠杆所做的有用功为27J，机械效率是90%。

【解析】本题考查了杠杆平衡条件的应用以及机械效率的计算，对于已知机械效率或要求机械效率的问题，想法求出有用功、总功，根据机械效率公式求出未知量。（1）由于拉力是竖直向上的，重物挂在杠杆的中点，所以动力臂是阻力臂的2倍。根据杠杆平衡条件求出拉力大小；（2）知道重物上升的距离和时间，根据速度公式求出速度大小；知道重物重力和重物上升的距离，根据W=Gh求出有用功，知道杠杆在重力和杠杆中点上升的距离，根据W=Gh求出额外功，求出总功；根据机械效率公式求出机械效率。9.【答案】解：（1）小华受到的重力G=mg=60kg×10N/kg=600N；（2）过支点做支持力F的作用线的垂线段，即为其力臂，由图可知L1=100cm 50cm=150cm，如图所示：

苏科版物理上册期末考试题（江苏省苏科版初三物理）(4)

（3）根据杠杆平衡的条件可得：FL1=GL2，F×150cm=600N×100cm，F=400N。答：（1）小华受到的重力G为600N；（2）图示时刻地面对双手支持力F的力臂l1为150cm；此力臂见上图；（3）图示时刻地面对双手的支持力F为400N。

【解析】本题考查了学生对杠杆的平衡条件的掌握和运用，关键是从图中找出动力臂和阻力臂。（1）已知质量，利用G=mg求解重力；（2）力臂的概念：力臂是指从支点到力的作用线的距离，据此画图；（3）根据杠杆的平衡条件求解支持力F。10.【答案】解：（1）圆柱体C的重力为：G=mg=60kg×10N/kg=600N，用力F1将C匀速拉起时，由杠杆的平衡条件可得F1×OB=G×OA，则拉力的大小为：F1===200N；（2）C对水平地面的压强为3000Pa，由p=可得，圆柱体对地面的压力：F=pS=3000Pa×0.1m2=300N，物体C受到三个力的作用，如图所示：

苏科版物理上册期末考试题（江苏省苏科版初三物理）(5)

则圆柱体C对A端的拉力为：FA=G-F支=600N-300N=300N，根据杠杆平衡条件 F2×OB=FA×OA可得：F2=×FA=×300N=100N；答：（1）OBOB将圆柱体C挂在A点，在B点竖直向下用力F1将C匀速拉起，拉力F1为200N；（2）在B点竖直向下的拉力F2为100N．

【解析】（1）根据杠杆的平衡条件求出拉力的大小；（2）根据p=求出C对地面的压力，绳子的拉力等于自身的重力减去受到的压力，根据杠杆平衡的条件求出在B点竖直向下的拉力F1．本题涉及到的知识点较多，考查重力、压强公式的应用、杠杆的平衡条件的综合运用，解题时注意杠杆平衡条件的灵活运用．

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