简单机械专题练习-2024-2025学年浙教版九年级上册科学

一.滑轮的计算 常见例题掌握 例1.如图所示的滑轮组将重10N的物体匀速提升0.1m，所用时间为2s，作用在绳子末端的拉力F为6N（不计绳重和绳与滑轮间的磨擦），下列计算结果正确的是（　　） A、所做的有用功为1J B、动滑轮自重0.2N C、拉力F做功的功率为0.3W D、该滑轮组的机械效率为83.3% 例2.利用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力F1和F2分别把质量相等的重物G1和G2提升到相同的高度，则（　　） A、甲滑轮组的机械效率高 B、乙滑轮组的机械效率高 C、F2做功的功率大 D、F1、F2做功的功率一样大 例3.两滑轮组装置如图所示，已知每个滑轮重力都为G0，摩擦和绳重均不计，用它们分别匀速提起重为G=5G0的物体时，甲、乙两滑轮组的机械效率之比是（　　） A、6：7 B、7：6 C、5：6 D、5：7 例4.如图所示，斜面长6m，高3m，用沿斜面向上、大小为100N的拉力F使物体在5s内沿斜面移动了2m，下列说法正确的是（　　） A、滑轮组的机械效率是40% B、物体重300N C、拉力F做的功是600J D、拉力F的功率是40W 例5.在不计摩擦和绳子质量的情况下，分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组（两个定滑轮和两个动滑轮）匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为η定、η动、η组，则下列选项正确的是（　　） A、η组＜η动＜η定 B、η定＜η动＜η组 C、η动＜η定＜η组 D、η定＜η组＜η动 例6.用如图所示的滑轮组提升重1500N的物体，拉力F的大小为400N，若将物体提升0.3m，则拉力做的功为　_________　J，该装置的机械效率为　_________　． 例7.一个质量为70kg的工人，用如图所示的装置（包括滑轮组及装砖的托板）提升一堆砖．已知装砖的托板重200N，每块砖重100N．滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，当工人匀速提升10块砖时，此装置的机械效率为80%．那么，该人站在地面上用此装置提升这些砖的过程中，此装置的机械效率最高可达到　_________　．（取g=10N/kg，结果保留1位小数） 例8.如图12所示装置，物体B所受重力为GB，物体A在物体B的作用下在水平桌面上向右匀速运动．小明用一个水平向左的力拉物体A，使物体B以速度v匀速上升，此时滑轮组的机械效率为80％；若将物体B换成物体C后，小明用另一个水平向左的力拉物体A，使物体C以4v的速度匀速上升，此时滑轮组的机械效率为60％．不计绳重及滑轮组装置的摩擦，则第二次水平向左拉物体A时，拉力的功率是______． 例9.如图所示装置，在水平拉力F的作用下，物体M沿水平地面做匀速直线运动，已知弹簧秤读数为10牛，物体M的运动速度为1米/秒（若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间的摩擦）。那么在此过程中（   ） A、物体M与地面间的摩擦力为5牛 B、物体M与地面间的摩擦力为10牛 C、水平拉力F做功的功率为20瓦 D、1秒内滑轮对物体M做功为10焦 例10.如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速直线运动，弹簧测力计的示数为3N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法正确的是(    ) A.B受到的摩擦力为3N，方向水平向左     B.滑轮移动的速度为0.4m/s         C.绳子拉物体A的功率为2W D.在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数仍为3N 例11..如图所示，物体A的质量m =20kg，在30 N的水平拉力F的作用下，物体A以0.4m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，忽略滑轮与绳子的摩擦力以及滑轮、弹簧测力计和绳子所受的重力，并且绳子足够长。 (1)物体A与水平面间摩擦力为________N； (2)拉力F做功的功率________W； (3)如果将水平拉力F增加到60N，使物体A向右运动，此时物体A与水平面间摩擦力为________N 计算类型 第一类 拉物体类 例1..用如图所示的滑轮组来提水，已知每个滑轮重5N，空桶重5N，桶中装5kg水，先将这桶水在20s内匀速提升5m，（不计绳重和摩擦）求： （1）拉力F的大小； （2）拉力F的功率； （3）计算滑轮组的机械效率； （4）若滑轮组的机械效率是90％，滑轮的重不变，则桶中的水的质量变化了多少 例2.如图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图，已知井深10m，物体重G=4×103N，汽车重G车=3×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力F=2×103N，汽车受到的阻力为车重的0.05倍．请计算： （1）若汽车运动的速度为1.2m/s，则将物体由井底拉至井口，需要多长时间？ （2）滑轮组的机械效率是多少？（保留一位小数） （3）汽车的牵引力是多大？ （4）将物体由井底拉至井口，汽车的牵引力做的功是多少？ 变式训练 如图所示，在一次野外救援行动中，救援队通过滑轮组将掉落在深井中的物体拉至井口．已知井深15m，物体重G=5.94×103N，汽车重G车=1.8×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力F=2.2×103N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍．求： （1）将物体从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功？ （2）滑轮组的机械效率为多少？ （3）若汽车运动的速度为3m/s，则将物体由井底拉至井口需要多长时间？ （4）汽车牵引力为多少？牵引力做功时的功率为多少？ 例3.质量为60kg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象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计．（g=10N/kg） （1）影响滑轮组机械效率的因素之一是　 　． （2）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400N，求拉力的功率． （3）求动滑轮受到的重力． （4）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？ 例4.（滑轮与压强结合）湛江港一装卸工人用如图1l所示的滑轮组匀速提升质量为80 kg的货物，所用的拉力F为500N，绳子自由端在50s内被匀速拉下4m，求：(g取10N／kg)(1)提升前货物静止在地面上，与地面的接触面积为0．04m2，求货物对地面的压强．(2)提升时绳子自由端的速度．(3)拉力F的功率．(4)此滑轮组的机械效率． 例5.（滑轮与浮力结合）某桥梁施工队的工人用如图24所示的滑轮组匀速打捞沉在水中的工件。已知工件的质量为100kg工人的质量为70kg。工件打捞出水面前与工件完全被打捞出水后工人对地面的压力之比为15：2，工件在水中时，滑轮组的机械效率为60% 。若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg 。求： （1）工件浸没在水中时所受的浮力Ｆ浮 ； （2）工件完全打捞出水面后，滑轮组的机械效率η2 ； （3）工件完全打捞出水面后，以0.2m/s的速度被匀速提升，工人拉绳的功率P2。 变式训练 如图所示，是利用滑轮组匀速提升水中圆柱体M的示意图，滑轮组固定在钢架上，滑轮组中的两个滑轮质量相等，绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为900N，连接圆柱体M与动滑轮挂钩的绳子能承受的最大拉力为3000N．圆柱体M高为3m，底面积为0.02m2，密度为4.5×103kg/m3．在绳端拉力F作用下，圆柱体M从其下表面距水面15m处匀速上升到其上表面与水面相平的过程中用了3min，在这个过程中，拉力F的功率为160W，滑轮组的机械效率为η，钢架对定滑轮的拉力为T．在圆柱体M被缓慢拉出水的过程中，圆柱体M的下表面受到水的压强为p．不计绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力． ①拉力F的大小； ②滑轮组的机械效率； ③压强p的最小值． 例6.用如图滑轮组将480N的物体以0．3m／s的速度匀速提起，绳子自由端的拉力为200N(不计摩擦和绳重) 求：(1)滑轮组的机械效率 (2)拉力的功率 (3) 若重600N的人，用该滑轮组将重600N，密度为6g／cm3的另一浸没在水中物体匀速拉起时，求：物体浸没在水中时，人对地面的压强(人每只脚的底面积为2dm2) 例7.（最值问题）用如右图所示滑轮组匀速提起重400 N的货物，匀速上升2 m，不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率为80％。 (1)求此时绳子的拉力，。 (2)若绳子最大能承受200 N的拉力，此滑轮组的机械效率最大是多少? 类型二 斜面 斜面考点：1.机械效率的计算 2.摩擦力的计算 3.实验题的掌握 常见例题 例1.在探究“斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，实验数据如下表： 实验次数 斜面的倾斜程度 物块重力G/N 斜面高度h/m 拉力 F/N 斜面长度s/m 机械效率ƞ 1 较缓 5 0.2 2.4 1 41.7% 2 较陡 5 0.5 3.2 1 78.1% 3 最陡 5 0.7 4.3 1 81.4% （1）分析表中的数据可得出：斜面越缓越　　　　　　力． （2）接着进行第4次实验，在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.5N，他们测得这种情况下斜面的机械效率为　　　　　　． （3）在第4次实验的基础上，在原来的物块上放一个重5N的砝码，这时的拉力变为9N，经分析得出结论：斜面的机械效率与　　　　　　无关． （4）把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出：斜面的机械效率只与　　　　　　和　　　　　　有关． 例2.如图甲所示，用弹簧秤将重为3.9N的物块从斜面的底端匀速拉至顶端，则物块所受拉力为　　　　　　N，已知斜面的高为2m，长为4m，则拉力做功为　　　　　　J，斜面的机械效率为　　　　　　．若用图乙所示装置匀速提升该重物上升0.5m，当其机械效率与斜面相同时，竖直向上的拉力为　　　　　　N，该过程所做的额外功为　　　　　　J． 例3.如图所示，斜面长5m，高1m，工人用沿斜面方向400N的力把重1600N的木箱匀速推到车上，推力对木箱做的功是　_________　J，斜面的机械效率是　_________　． 例4.如图是某商场的自动扶梯．扶梯的部分几何尺寸如图所示，质量为50kg的小华站在该扶梯上从商场一楼到二楼．已知扶梯以1m/s的速皮匀速上行．则扶梯对他做的功是　_________　J，对他做功的功率是　_________　W．如果站在扶梯上的人数增多，扶梯的效率将　_________　（填“变大”、“变小”或“不变”）．若小华为较快上楼，在扶梯以上述速度上行的同时，他又相对扶梯以1m/s的速度在扶梯上向上步行，则他从一楼到达二楼所需的时间为　_________　s． 例5.2011年，湖北省委、省政府作出实施“壮腰工程”、加快发展荆州振兴的决定．某大型企业决定趁此良机来荆州投资，在进驻荆州国家级开发区后的厂房建设中，需要利用某机车把重为1×105N的材料沿与水平地面成30°角的斜坡以1m/s的速度匀速从底部拉上坡顶，如图所示．已知斜坡的长度为15m，机车的牵引功率为6×104W． （1）机车把材料从斜坡底部拉到顶端的时间是多少？ （2）机车对材料做的总功是多少？ （3）机车把材料拉上坡顶的过程中的机械效率是多少？ 三.杠杆 杠杆考点：1.动态平衡的掌握 2.杠杆计算的掌握 3.杠杆的实验掌握 2.杠杆的动态变化（难点） 类型一 不变， 变化 例1、如图1所示，轻质杠杆可绕O转动，在A点始终受一垂直作用 于杠杆的力，在从A转动A/ 位置时，力F将（ ） A、变大 B、变小 C、先变大，后变小 D、先变小，后变大 例2、如图2所示，轻质杠杆OA的B点挂着一个重物，A端用细绳吊在圆环M下，此时OA恰成水平且A点与圆弧形架PQ的圆心重合，那么当环M从P点逐渐滑至Q点的过程中，绳对A端的拉力大小将（ ） A、保持不变 B、逐渐增大 C、逐渐减小 D、由大变小再变大 类型三 与 同时变化，但比值不变 例3、用右图3所示的杠杆提升重物，设作用在A端的力F始终竖直向下，在将重物慢慢提升到一定高度的过程中，F的大小将（ ） A、保持不变 B、逐渐变小 C、逐渐变大 D、先变大，后变小 类型四 与 同时变化 例4、如图4所示，一个直杠杆可绕轴O转动，在直杆的中点挂一重物， 在杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力F，将直杆从竖直位置 慢慢抬起到水平位置过程中，力F大小的变化情况是( ) A、一直增大 B、一直减小 C、先增大后减小 D、先减小后增大 类型五 动力与阻力不变，动力臂与阻力臂变化 例5、如图5所示，用一细线悬挂一根粗细均匀的轻质细麦桔杆，使其静止在水平方向上， O为麦桔杆的中点．这时有两只蚂蚁同时从O点分别向着麦桔杆的两端匀速爬 行，在蚂蚁爬行的过程中麦桔杆在水平方向始终保持乎衡，则（ ） A、两蚂蚁的质量一定相等 B、两蚂蚁的爬行速度大小一定相等 C、两蚂蚁的质量与爬行速度大小的乘积一定相等 D、两蚂蚁对麦桔杆的压力一定相等 类型六 动力臂与阻力臂不变，动力与阻力改变 例6、如图6所示的轻质杠杆，AO小于BO．在A、B两端悬挂重物（同种物质）G1和G2后杠杆平衡．若将G1和G2同时浸没到水中则（ ） A、杠杆仍保持平衡 B、杠杆的A端向下倾斜 C、 杠杆的B端向下倾斜 D、无法判断 变式训练 1.如图所示，杠杆在物体A和力F作用下处于平衡，现在将力F方向改为沿虚线方向，要使杠杆仍保持平衡，必须是（ ） A、F减小 B、F大小不变 C、F变大 D、F小于物体重力 2.一把粗细均匀的杠杆AB，在端点A、B处分别作用竖直向下的力F1、F2时，杠杆在水平位 置处于平衡。若使力F1、F2同时各减少2N，则杠杆失去平衡，且A端上升，B端下降，由此 可以判断杠杆AB的支点位置是（ ） A. 在杠杆的中点 B.不在杠杆的中点，而且靠近B端 C.不在杠杆的中点，而且靠近A端 D.无法确定 3.如图所示，轻质杠杆OA的中点悬挂一重G＝60N的物 体，在A端施加一竖直向上的力F，杠杆在水平位置平 衡，则F＝　　　　N。保持F的方向不变，在将杠杆从 A位置匀速提到B位置的过程中，力F将　　　　　（变 大/不变/变小） 4. 一根长为L,重为G的粗细均匀木棒,当支点在中点时刚好平衡.如果把左端锯下全长的 ,并叠放到左端剩余部分上面,则杠杆将为( ) A. 仍能平衡 B. 不能平衡,左端下沉 C. 无法判断 5.一个原来水平静止的杠杆,如果再作用一个力后,杠杆仍能处于静止状态,则此力可能是( ) A. 竖直作用于动力点上 B. 竖直作用于阻力点上 C. 竖直作用在支点上 D. 作用在杠杆的任一点,但力的作用线必须与杠杆垂直 计算 1.如图所示，AOB 为一杠杆（质量忽略不计），A端悬挂一物体，并浸没在饱和的氯化钠溶液中，B端施加一竖直向下的力F使杠杆处于水平平衡状态。若在恒温条件下蒸发烧杯中的水分（物体未露出液面），此时杠杆将________(填“左端向下倾斜”、“右端向下倾斜”或“继续水平平衡”)。若在恒温条件下向烧杯内溶液中加入蒸馏水，若杠杆仍水平平衡，则拉力F将________(填“变大”、“不变”或“变小”)。 2.如图所示，用固定在墙上的三角支架ABC放置空调室外机。如果A处螺钉松脱，则支架会绕C点翻转，以C为支点，ABC是一个杠杆。AB长40cm，AC长30cm，室外机的重力为300N，处在AB中点处，则A处螺钉的水平拉力为________N（支架重力不计）。为了安全，室外机位置应________（选“靠近”或“远离”）墙壁。 3.在对汽车的发动机做检修时需要引擎盖抬起，抬起过程应用了杠杆原理。图2为引擎盖的受力分析模式图：引擎盖可绕O点自由转动，A为引擎盖重心位置。由图2可知，该杠杆属于________杠杆。在引擎盖抬起过程中，重力G的力臂逐渐________。 4.）如图为小柯制作的“杠杆力臂演示仪”，杠杆AOB可绕O点(螺母)转动，OA=0.2m，OB=0.1m，G1=2N，杠杆自身重力和摩擦不计，固定装置未画出。 (1)当杠杆处于甲图所示水平位置平衡时，G2的重力为________N。 (2)松开螺母保持OA不动，使OB向下折一个角度后，再拧紧螺母形成一根可绕O点转动的杠杆AOB'  （B'点对应B点），保持G1位置不变，要使杠杆在图乙位置保持平衡，则G2应该移动到__________。 A、B’点处 B、① 点处 C、②点处 D、③点处 图1 图2 B G 图4 图5 图6 学科网（北京）股份有限公司 $$