第十一章 简单机械和功 计算专题 2024-2025学年苏科版物理九年级上册

简单机械和功计算专题 1、 杠杆计算 1.如图甲所示,是天工开物中记载的三千多年前中国古人利用桔槔在井上汲水的情境,受桔槔的启发,小明组装了如图乙所示的装置。其中,杠杆可绕支点在竖直平面内转动,且。物体悬挂在端,静止在水平桌面上的正方体悬挂在端,此时杠杆在水平位置平衡。已知:,,正方体的边长为。杠杆、悬绳的质量不计。求: 杠杆端所受的拉力; 正方体对地面的压强。 2. 如图甲所示,我国古代劳动人民在工地上运送巨木的情景。他们通过横杆、支架、石块等,将巨木的一端抬起,垫上圆木,以便将其移到其他地方。架在支架上的横杆属于杠杆,简化示意图如图乙所示,横杆上拴巨木悬绳点与支架间的距离为,工人们在杠杆上等效施力作用点与支架的距离为。请分析: 支架下端垫有底面积较大的石块,有什么作用? 若工人们在横杆上点竖直向下施加的合力为,求此时横杆上悬绳对巨木产生的拉力大小; 如果他们无法将巨木抬起,请你提出一个有可能抬起巨木的改进方案,并简述其中的物理学原理。 3.图甲是天工开物里记载的一种捣谷的舂,“横木穿插碓头,硬嘴为铁,足踏其末面舂之”。若碓头质量为,不计横木的重力和转动摩擦,捣谷人双手与扶手之间的作用力为。 求碓头的重力; 碓头竖直下落,用时,求重力做功的功率; 质量为的捣谷人,左脚与地面的接触面积为,当他右脚在点用最小力踩横木使其刚好转动时,示意图如图乙,已知::,求人左脚对地面的压强。 二、杠杆和浮力计算 4.小军发现一个质量为、不吸水的新型圆台体建筑材料,他只有量程为的弹簧测力计,设计了如图所示装置进行实验。重为、底面积为的薄壁容器内盛有的水,容器置于水平地面,当轻质杠杆在水平位置平衡时竖直向上的拉力为,此时材料浸没在水中静止且未触底。求: 材料受到的重力; 材料未放入前容器对水平地面的压强; 材料的密度。 三、竖直滑轮组计算 5.如图所示,工人用滑轮组提升重物,已知重物重力,动滑轮重力。在工人用力作用下,重物匀速上升,达到规定高度处。不计绳重和机械之间的摩擦。求: 拉力做功的功率; 滑轮组的机械效率; 若用该装置提升另一重物时,机械效率达到,则该重物的重力是多少? 6.如图所示,小汽车通过滑轮组从竖直矿井中提升矿石,矿石以的速度匀速上升,已知矿石重,动滑轮重,不计绳的重力及滑轮摩擦,求该过程中: 汽车拉力的大小; 汽车拉力的功率; 滑轮组的机械效率。 7.小夏利用如图的滑轮组,将重量为的物体匀速提升了。已知他自身的重量为,对绳子施加的拉力,两脚与地面接触的总面积求此过程中: 小夏对地面的压强; 拉力做的功; 该滑轮组的机械效率。 8.如图所示,工人站在水平地面上,用滑轮组提升重为的物体,工人对绳子的自由端施加竖直向下的拉力,物体被竖直匀速提升,用时,此时,工人对水平地面的压力为。已知:工人重为。不计绳重和轴摩擦。 画出图中工人的受力示意图; 求工人对绳端的拉力; 求绳端拉力的功率; 求该滑轮组的机械效率。 9.如图所示,工人用的拉力,把一重为的货物用滑轮组提升了忽略摩擦及绳重。求: 工人做的有用功; 滑轮组的机械效率结果保留一位小数; 动滑轮重。 10.如图所示,水平地面上的建筑工人利用滑轮组,将重为的物体在内匀速提升,工人对绳子末端的拉力的大小为,该工人自身质量为,双脚与地面的接触面积是,不计绳重和绳与滑轮间的摩擦。求: 该工人双脚站立在水平地面上没拉绳子时,对地面的压强是多少? 求动滑轮的重力; 此滑轮组提升物重的最大机械效率结果保留一位小数。 四、水平滑轮组计算 11. 如图所示,甲工人用水平推力推动重为的货物,在水平路面上匀速移动至仓库门口处,用时,此过程中甲工人做功的功率;乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在同样的路面上匀速移动到达指定位置,拉力为。求: 甲工人做的功; 该滑轮组的机械效率。 12.五一假期,小明和爸爸自驾到海边游玩,小轿车不慎陷入水平沙滩无法行驶,请来救援车帮忙,如图甲所示,救援车固定不动,利用绞盘、绳子、轻质滑轮将车拉出沙滩。若小轿车的质量为,轮胎底部与沙滩接触的总面积为,整个拉动过程中小轿车移动的速度随时间变化的图象如图乙所示,其中小轿车被匀速拉动时绞盘的拉力恒为。求: 小轿车静止时对沙滩的压强是多少? 小轿车被匀速拉动通过的路程是多少?在此过程中滑轮的机械效率为,则小轿车受到的拉力做功的功率是多少?滑轮轮轴处摩擦不可忽略 五、竖直滑轮组与浮力计算 13.如图所示,是某工作队用滑轮组从水中打捞正方体物体的情景。物体的棱长为,密度为,用的拉力将物体以的速度匀速提升。忽略绳重、绳与滑轮的摩擦和滑轮与轴的摩擦。取求: 物体上升后,还未露出水面时受到的浮力; 物体上表面在水面下时,它的下表面受到水的压力; 物体上升后,在未露出水面前,此滑轮组的机械效率。 14.如图所示,工人准备用一根最多能承受力的绳子若超过绳子将断裂绕成的滑轮组先后打捞水中材料相同、体积不同的实心物体和完全露出水面的物体被此装置匀速提起时绳子达到最大拉力。已知动滑轮的质量为绳的质量、绳与滑轮的摩擦、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计,连接动滑轮与物体间的钢绳 不会断裂,。求: 物体完全露出水面后以的速度匀速上升时,物体的重力和工人拉力的功率分别是多少。 在物体浸没在水中匀速上升的过程中,滑轮组的机械效率为,物体的密度是多少。 若用该滑轮组打捞体积为的物体时,物体最多露出多少体积时绳子将断裂。 15.小南利用图甲的滑轮组,将一实心长方体以的速度匀速从水底拉出水面,图乙是该实心长方体所受拉力随时间变化的图像。不计摩擦、水的阻力及绳重。求: 实心长方体浸没时受到的浮力; 实心长方体从水底到露出水面前,上升的高度; 实心长方体从水底到露出水面前,若人对绳的拉力做功,求此过程中滑轮组的机械效率。 六、竖直滑轮组拉水平物体计算 16.如图所示,利用滑轮组装置匀速拉动水平面上的物体。已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的倍,物体被匀速拉动的距离为。当物体质量为时,滑轮组的机械效率为,不计绳重和绳与滑轮间的摩擦力。求: 物体质量为时,在水平面上受到的滑动摩擦力; 动滑轮的重力; 物体质量为,以的速度匀速运动时,拉力的功率。 17.如图所示,动滑轮重,在的拉力作用下,滑轮组拉着重的物体在水平面上以的速度运动忽略绳重和滑轮间的摩擦,求: 拉力对物体做的有用功; 拉力做功的总功率; 该滑轮组的机械效率。 七、斜面计算 18.如图甲所示,重、底面积为的箱子放在水平地面上。现用一块直木板将该箱子匀速拉上平台图乙。已知拉力为,箱子沿板移动了,升高,用时。求: 箱子对水平地面的压强; 上移过程中拉力做功的功率; 箱子克服木板摩擦力所做的功。 19.如图所示,斜面长,高。建筑工人将重的货物箱,用绳子从地面匀速拉到顶端时,沿斜面向上的拉力。忽略绳子重力,求: 该过程拉力做的功; 该装置的机械效率; 货物箱在斜面上受的摩擦力大小。 八、斜面与滑轮组计算 20.用如图所示的装置,在绳端用的拉力将重的物体,沿长,高的斜面,从底端匀速拉到顶端,用时求: 拉力移动的速度; 拉力的功率; 该装置的机械效率。 21.救援车工作原理如图所示,当车载电机对钢丝绳施加拉力大小为时,小车恰能匀速缓慢地沿斜面上升,已知小车的质量为,斜面高为,斜面长为不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦,在小车由水平路面被拖上救援车的过程中,求: 钢绳所做的有用功; 整个装置的机械效率; 小车与斜面间的摩擦力。 22.如图所示,在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重的货物沿斜面向上匀速运动。货物的速度为,经过,货物竖直升高。已知汽车对绳的拉力的功率,不计绳、滑轮的质量和摩擦,求: 时间内汽车对绳的拉力所做的功; 汽车对绳的拉力大小; 斜面的机械效率。 第1页,共1页 学科网(北京)股份有限公司 $$