力学类综合计算题（解析版）-【一战成名新中考】2025辽宁中考物理中考必考知识点专题特训

力学类综合计算题专项训练 考向一 速度、功、功率、压强综合计算（8小题） 考向二 压强、浮力综合计算（12小题） 考向三 功、功率、机械效率综合计算（8小题） 考向四 浮力、滑轮组综合计算（5小题） 考向一 速度、功、功率、压强综合计算 1．（2024·湖南益阳·一模）如图是小明同学在单杠上做引体向上时的情景，小明的质量为60kg，他在30s内完成了10个引体向上，每次重心上升50cm，g取10N/kg。求： （1）引体向上前小明先进行了1000m跑的测试，他的成绩是4分10秒，他跑的平均速度； （2）小明完成一个引体向上克服重力做的功； （3）小明30s内克服重力做功的功率。 【答案】 （1）4m/s；（2）300J；（3）100W 【详解】（1）小明1000m跑的平均速度 （2）小明完成一个引体向上克服重力做的功 （3）小明30s内克服重力做的功 30s内克服重力做功的功率 2．（2024·福建泉州·二模）中国高铁技术世界领先，高铁总里程世界第一。如图为运行的某列“复兴号”高铁列车，它的总质量约为。列车在水平轨道上以100m/s的速度匀速直线行驶，所受阻力是重力的0.02倍。g取10N/kg。求列车匀速直线行驶时： （1）1分钟通过的路程； （2）所受牵引力的大小； （3）牵引力的功率。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）1分钟通过的路程为 （2）列车做匀速直线运动时，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，所受牵引力的大小为 （3）牵引力的功率为 答：（1）1分钟通过的路程为。 （2）所受牵引力的大小为； （3）牵引力的功率为。 3．（2024·山西·二模）如图，是一台全自动扫拖一体机器人，它可以沿自动规划的路线进行扫地和拖地。这台机器人用时1500s清扫完空房间，刚好通过60m。 （1）求机器人全程的平均速度； （2）机器人水平牵引功率是20W，求机器人清扫完空房间牵引力做的功； （3）机器人总重18N，与地面总接触面积为，求机器人静止时对水平地面的压强。 【答案】（1）0.04m/s；（2）；（3） 【详解】解：（1）机器人的平均速 （2）机器人牵引力做的功 （3）机器人静止在水平地面的压力 对地面的压强 答：（1）机器人全程的平均速度为0.04m/s； （2）机器人清扫完空房间牵引力做的功为； （3）机器人静止时对水平地面的压强为。 4．（2024·河南许昌·二模）花样滑冰是冰上运动项目之一.运动员通过冰刀在冰面上划出图形，并表演跳跃、旋转等高难度动作，某滑冰运动员穿上冰鞋后总质量为48kg，已知一只冰鞋的冰刀与冰面的接触面积为4cm2。（g取10N/kg） （1）小明用秒表计时运动员直线滑行100m用了8s，在此过程中运动员的平均速度为多少？ （2）该运动员双脚站立在冰面上时对冰面的压强为多少？ （3）已知某运动员在0.8s内完成某个动作跳起的高度为30cm，她克服重力做了多少功？克服重力做功的功率为多少瓦？ 【答案】（1）12.5m/s；（2）6×105Pa；（3）144J，180W 【详解】解：（1）在此过程中运动员的平均速度 （2）运动员对冰面的压力 F=G=mg=48kg×10N/kg=480N 该运动员双脚站立在冰面上时对冰面的压强 （3）已知某运动员在0.8s内完成某个动作跳起的高度为30cm，她克服重力做的功 W=Gh=mgh=48kg×10N/kg×0.3m=144J 克服重力做功的功率 答：（1）小明用秒表计时运动员直线滑行100m用了8s，在此过程中运动员的平均速度为12.5m/s； （2）该运动员双脚站立在冰面上时对冰面的压强为6×105Pa； （3）已知某运动员在0.8s内完成某个动作跳起的高度为30cm，她克服重力做的功是144J，克服重力做功的功率为180W。 5．（2024·广东云浮·一模）某小汽车重力为，轮胎接地总受力面积为。该车在水平路面上以90kW的恒定功率从静止启动并沿直线行驶，其速度与时间的关系图像如图所示，求： （1）小汽车静止时对水平地面的压强； （2）小汽车在匀速阶段通过的路程； （3）小汽车在匀速阶段牵引力所做的功。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）小汽车静止时对水平地面的压强为 （2）由图像可知，小汽车在内以的速度做匀速直线运动，则小汽车在匀速阶段通过的路程为 （3）小汽车在匀速阶段牵引力所做的功为 答：（1）小汽车静止时对水平地面的压强为； （2）小汽车在匀速阶段通过的路程为； （3）小汽车在匀速阶段牵引力所做的功为。 6．（2024·云南曲靖·一模）2024年春节以来多地遭受旱灾，为保证灾区某校师生用水，政府派出抗旱送水车送水。如果一辆送水空车质量6t，水箱容积。装满水后，车轮与地面的总接触面积为。学校距取水处12km，汽车匀速行驶20min到达学校。求： （1）汽车匀速行驶时的速度； （2）装满水时，车对地面的压强； （3）车平均阻力为6400N，则牵引力做功为多少，发动机功率为多少？ （4）同学们，水是生命之源，请你写出日常生活中的两项节水措施。 【答案】（1）10m/s；（2）；（3）；（4）①提高水的重复使用；②及时关闭水龙头。（合理即可） 【详解】解：（1）汽车匀速行驶时的速度 （2）装满水时，水的质量 车的总重力 装满水时，车对地面的压强 （3）汽车做匀速直线运动，水平方向上所受的牵引力与阻力是一对平衡力，则 牵引力做功 发动机功率 （4）日常生活中的两项节水措施 ①提高水的重复使用；②及时关闭水龙头。（合理即可） 答：（1）汽车匀速行驶时的速度为10m/s； （2）装满水时，车对地面的压强为； （3）车平均阻力为6400N，则牵引力做功为多少，发动机功率为； （4）①提高水的重复使用；②及时关闭水龙头。（合理即可） 7．（2024·海南省直辖县级单位·模拟预测）为解决社会上停车难问题，某小区修建了立体车库，如图所示是某轿车停车入库时的情景。某次停车时，驾驶员将轿车停至载车板上，通过升降机20s就可将车辆竖直提升10m至第5层。若该车对水平载车板的压强为，车轮与载车板的总接触面积为，取。请通过计算回答： （1）本次提升汽车的平均速度； （2）该汽车对载车板的压力； （3）该汽车的质量； （4）升降机克服重力对该汽车做功的功率。 【答案】（1）；（2）；（3）；（4） 【详解】解：（1）提升汽车的平均速度为 （2）该汽车对载车板的压力为 （3）该汽车的质量为 （4）升降机克服汽车重力做的功为 则升降机克服重力对该汽车做功的功率为 答：（1）本次提升汽车的平均速度为； （2）该汽车对载车板的压力为； （3）该汽车的质量为； （4）升降机克服重力对该汽车做功的功率为。 8．（2024·陕西西安·一模）如图，是我国055型万吨级驱逐舰“咸阳”号，该舰满载时排水量约1.23万吨，吃水深度8m，最大航速60km/h。（，g取10N/kg） （1）“咸阳”号以最大航速匀速航行6min，航行的距离为多少km？ （2）“咸阳”号满载静止时，舰底0.5m2的船板表面受到海水的压力为多大？ （3）若“咸阳”号以36km/h的速度匀速航行时，动力推进系统的输出功率为W，则“咸阳”号受到的牵引力是多少？ 【答案】（1）6km；（2）；（3） 【详解】解：（1）“咸阳”号以最大航速匀速航行，航行的距离为 （2）“咸阳”号满载静止时，舰底受到的压强为 舰底的船板表面受到的海水的压力 （3）“咸阳”号速度为 由可得，“咸阳”号受到的牵引力是 答：（1）航行的距离为6km； （2）舰底0.5m2的船板表面受到海水的压力为； （3）“咸阳”号受到的牵引力是。 考向二 压强、浮力综合计算 9．（2024·广东肇庆·一模）如图为我国自行研制的052d型导弹驱逐舰，该舰经常担负我军近海和远海的巡航任务。已知驱逐舰的最大航速为54km/h，满载时排水量达9×108kg，海水密度约为1.0×103kg/m3，g取10N/kg。求： （1）若声呐探测器在水下10m深处，则声呐探测器所受海水压强为多少？ （2）驱逐舰满载时受到海水的浮力是多少？ （3）当驱逐舰所受浮力为8×107N时排开水的体积是多少？ 【答案】（1）1×105Pa；（2）9×109N；（3）8×103m3 【详解】解：（1）声呐探测器所受海水压强 p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10m=1×105Pa （2）由题意可知，驱逐舰处于漂浮状态，浮力等于重力，因此受到的浮力 F浮=G排=m排g=9×108kg×10N/kg=9×109N （3）根据F浮=ρ液V排g可知，当驱逐舰所受浮力为8×107N时排开水的体积 答：（1）声呐探测器所受海水压强为1×105Pa； （2）驱逐舰满载时受到海水的浮力是9×109N； （3）驱逐舰所受浮力为8×107N时排开水的体积是8×103m3。 10．（2024·湖北孝感·一模）近年来我国驱逐舰、核潜艇、航空母舰等在海上一一亮相，护我领海，扬我国威。如图所示是我海军某型号战略导弹核潜艇漂浮在海面上的情境，它作为海下利器，对我国的国防安全有着重要的意义。该核潜艇的总质量为8×106kg，总体积为9×103m3，海水密度取1×103kg/m3。求：（g取10N/kg） （1）核潜艇漂浮在海面上时所受的浮力； （2）核潜艇潜入水下800m处，受到海水的压强； （3）核潜艇通过什么途径实现下潜或上浮。 【答案】（1）；（2）；（3）核潜艇改变自身重力来实现下潜成上浮 【详解】解：（1）核潜艇漂浮在海面上时所受的浮力等于自身重力，大小为 （2）潜入水下800m时，核潜艇受到海水的压强为 （3）核潜艇有储水仓，通过改变自身重力来实现下潜成上浮；要下潜时，将水仓中充满水，增大自身重力，使重力大于浮力，实现下潜；要上浮时，将水仓中的水排出，使浮力大于重力，实现上浮。 答：（1）核潜艇漂浮在海面上时所受的浮力； （2）核潜艇潜入水下800m处，受到海水的压强； （3）核潜艇改变自身重力来实现下潜成上浮。 11．（2024·四川雅安·一模）一个实心正方体，体积为，重10N，用细绳吊着浸入盛水的容器中，有的体积露出水面，此时容器中的水面高度为30cm（如图）。求： （1）物体受到的浮力； （2）水对容器底部的压强； （3）绳子的拉力； （4）剪断绳子，物体静止后受到的浮力。（g取10N/kg） 【答案】（1）8N；（2）；（3）2N；（4）10N 【详解】解：（1）物体受到的浮力为 （2）水对容器底部的压强 （3）物体在竖直方向上受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和绳子对其的拉力，则绳子的拉力为 （4）当物体全部浸没水中时所受浮力 所以物体会上浮，最终漂浮在水面上。 答：（1）物体受到的浮力为8N； （2）水对容器底部的压强为； （3）绳子的拉力为2N； （4）剪断绳子，物体静止后受到的浮力为10N。 12．（2024·甘肃陇南·三模）如图甲所示，一柱形物体通过绳子与轻质弹簧悬挂于O点，物体浸没于装水的薄柱形容器中，上表面恰好与水面相平，阀门K处于关闭状态，弹簧所受拉力F与其伸长量的关系如图乙所示。已知容器置于水平地面上，其底面积为，容器中水深20cm，物体的底面积为，高为10cm，重为15N。容器及绳子重力忽略不计，，。求： （1）物体所受的浮力大小； （2）容器对水平地面的压强大小； （3）打开阀门K放出烧杯内的水，当柱形物体有一半露出水面时，弹簧测力计的伸长量。 【答案】（1）10N；（2）；（3）5cm 【详解】解：（1）物体的体积为 物体浸没在水中所受的浮力大小为 （2）容器中水的体积为 容器中水受到的重力为 容器底部受到的压力为 容器底部受到的压强为 （3）当柱形物体有一半露出水面时，受到的浮力为 根据 可知打开阀门K后弹簧测力计的示数为 如图乙所示，当弹簧测力计的示数为10N时，弹簧测力计的伸长量为5cm。 答：（1）物体所受的浮力为10N； （2）容器对水平地面的压强为； （3）打开阀门K放出烧杯内的水，当柱形物体有一半露出水面时，弹簧测力计的伸长量为5cm。 13．（2024·云南昆明·模拟预测）如图所示，是我国自主研发的轻型地效翼船CYG-11，地效翼船俗称会飞的船，它能停在水面或地面上，在客运、货运、旅游、救护、海上缉私、海洋监测等方面具有广阔的应用前景。地效翼船静止在水面上且满载时的排水量为1.2t，某次执行任务时（地效翼船已经离开水面），它以180km/h的速度沿水平方向匀速直线飞行了0.5h，发动机产生的牵引力为7.2×103N。求：（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg） （1）地效翼船静止在水面上且满载时所受到的浮力； （2）地效翼船在本次执行任务中离开水面飞行时牵引力做的功； （3）船底某处距水面0.5m，水对该处产生的压强是多少？ 【答案】（1）12000N；（2）6.48×108J；（3）5×103Pa 【详解】解：（1）由题意知，地效翼船满载时的排水量为 所受到的浮力为 （2）地效翼船在本次执行任务中离开水面飞行的距离 牵引力做的功 （3）船底某处距水面0.5m，水对该处产生的压强 答：（1）地效翼船静止在水面上且满载时所受到的浮力为12000N； （2）地效翼船在本次执行任务中离开水面飞行时牵引力做的功为6.48×108J； （3）船底某处距水面0.5m，水对该处产生的压强是5×103Pa。 14．（2024·湖北襄阳·二模）小华想利用气球与探空仪探测高空的空气状况。如图甲所示，质量为0.4kg的探空仪静止在水平桌面上，与桌面接触面积为0.02m2。在室内测试时，当向气球内充入0.6m3的某种气体，释放后该气球恰好能携带探空仪悬浮在空中，如图乙所示。已知球壳质量为0.23kg，室内空气的密度为1.22kg/m3。求： （1）探空仪所受的重力； （2）探空仪对水平桌面的压强； （3）充入的某种气体的密度（计算浮力时，不计探空仪的体积和球壳的厚度）。 【答案】（1）4N；（2）200Pa；（3）0.17kg/m3 【详解】解：（1）由题意可得，探空仪所受的重力为 G探空仪=mg=0.4kg×10N/kg=4N （2）由题意可得，探空仪对水平桌面的压力大小等于探空仪所受的重力，结合可得 （3）由题意及浮沉条件可得，气球所受的浮力大小等于球内气体、球壳和探空仪的重力之和，即 由题意可知 由阿基米德原理可得，所受浮力为 联立可得，某种气体的密度为 答：（1）重力为4N； （2）压强为200Pa； （3）气体的密度为0.17kg/m3。 15．（2024·天津武清·一模）如图所示，放置在水平桌面上的柱形容器中装有适量的水，把质量为的木块浸入水中，木块静止时有的体积露出水面，此时容器中水的深度为。g取，求： （1）水对容器底部的压强； （2）木块受到的浮力； （3）木块的密度。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）水对容器底部的压强为 （2）木块漂浮，则浮力等于重力，所以木块受到的浮力为 （3）木块排开水的体积为 则木块的体积为 则木块的密度为 答：（1）水对容器底部的压强为； （2）木块受到的浮力为； （3）木块的密度为。 16．（2024·云南红河·二模）如图所示，水平桌面上放置着一个装有水的容器，容器底面积为，容器质量为1kg，容器内装有质量为2kg的水，现将一个质量为0.5kg的木块放入容器中，木块处于漂浮状态，此时容器内水的深度为0.1m。（，g取）求： （1）放入木块后水对容器底部的压力； （2）物块所受浮力的大小； （3）放入物体后容器对桌面的压强。 【答案】（1）20N；（2）5N；（3）1750Pa 【详解】解：（1）此时容器内水的深度为0.1m，则液体对容器底部的压强 由得，压力为 （2）物块漂浮，浮力与物体的重力相等为 （3）容器对桌面的压力为 则容器对桌面的压强 答：（1）放入木块后水对容器底部的压力20N； （2）物块所受浮力的大小5N； （3）放入物体后容器对桌面的压强1750Pa。 17．（2024·四川凉山·二模）如图甲所示，一个底面积为 的圆柱形容器，将一个底面积为 高为8cm的长方体木块放入水中，木块浸入水中的深度为4cm；如图乙所示，将一个边长为5cm的正方体金属块放在木块的上方，金属块和木块刚好浸没在水中。求： （1）木块的密度； （2）金属块的质量； （3）图乙中水对容器底的压强相对于甲变化了多少？ 【答案】（1）0.5×103kg/m3；（2）0.125kg；（3）210Pa 【详解】解：（1）由题意可知，木块排开水的体积为 V排=S木h浸=100cm2×4cm=400cm3=4×10-4m3 木块受到的浮力为 F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10-4m3=4N 甲图中，木块漂浮，重力为 G木=F浮=4N 木块的质量为 木块的密度为 （2）将木块和金属块看做一个整体，整体漂浮，由乙图和漂浮的条件得 m金g+G木=ρ水g(V金+V木) 代入数值得 m金×10N/kg+4N=1.0×103kg/m3×10N/kg×[(5×10-2m)3+4×10-4m3] 解得m金=0.125kg； （3）乙图相较于甲图，液面升高的高度为 图乙相对于甲图水对容器底变化的压强为 Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.021=210Pa 答：（1）木块的密度为0.5×103kg/m3； （2）金属块的质量为0.125kg； （3）图乙中水对容器底的压强相对于甲变化了210Pa。 18．（2024·安徽合肥·二模）如图甲所示，边长为10cm的正方体木块A在水中静止时漂浮在水面上，此时木块的露出水面；若将一个与A等体积的正方体B粘在A的上方，此时A、B刚好浸没在水中，如图乙所示，请计算（ρ水＝1.0×103kg/m3）： （1）木块A的密度ρA； （2）物体B的密度ρB； （3）若容器底面积为200cm2，则与甲图相比较，乙图中水对容器底部压强增大了多少Pa？ 【答案】（1）0.6×103kg/m3；（2）1.4×103kg/m3；（3）700Pa 【详解】解：（1）已知正方体木块A边长为10cm，木块A的体积为 甲图中A木块漂浮在水面上，此时木块的露出水面，所以A木块排开水的体积为 木块A的重力为 A的质量为 故A的密度为 （2）乙图中A和B一起悬浮时，排开水的体积为 所受浮力为 A和B一起悬浮时，受到的浮力为 故B的重力为 B的质量为 则B的密度为 （3）对比甲、乙两图，当A、B全部浸入液体时，水上升的高度为 乙图中水对容器底部的压强比甲图增加为 答：（1）木块A的密度ρA为0.6×103kg/m3； （2）物体B的密度ρB为1.4×103kg/m3； （3）若容器底面积为200cm2，则与甲图相比较，乙图中水对容器底部压强增大了700Pa。 19．（2024·江西九江·二模）用弹簧测力计悬挂一实心物块，物块下表面与水面刚好接触，如图甲所示。从此处匀速下放物块，当物块浸没于水中后继续匀速下放（物块未与水底接触）。物块下放过程中，弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水的深度h的关系如图乙所示。求：（g取10N/kg，水的密度是1.0×103kg/m3） （1）物块完全浸没在水中时受到的浮力； （2）物块刚浸没时，水对物块下表面的压强； （3）物块的密度。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）物块下表面与水面刚好接触，弹簧测力计对物块的拉力与物块所受重力是一对平衡力，由图乙可知，物体的重力G=8N；当物块浸没在水中时，弹簧测力计的示数F=4N，根据称重法可知，物块浸没时受到的浮力为 （2）由图乙知，物块刚浸没时，物块下表面所处的深度为 物块刚浸没时，水对物块下表面的压强为 （3）物块的质量为 物体浸没时，物块的体积等于它排开水的体积，故物块的体积为 物块的密度为 答：（1）物块完全浸没在水中时受到的浮力为4N； （2）物块刚浸没时，水对物块下表面的压强为400Pa； （3）物块的密度为2×103kg/m3。 20．（2024·新疆昌吉·模拟预测）如图甲所示，一个底面积为4×10-2m2的薄壁圆柱形容器置于水平地面上，装有0.4m深的水。现将物体A放入其中，已知A物体的质量是0.4kg，物体A漂浮于水面上，如图乙所示。当在容器底部给物体A下端系一根细线时，此时物体A恰好浸没水中静止（水未溢出），在乙图的基础上水面上升的高度为0.01m，如图丙所示。（ρ水=1×103kg/m3，g取10N/kg）求： （1）容器中水的质量； （2）物体A放入后，容器底部受到水的压强； （3）求细线对物体A的拉力。 【答案】（1）16kg；（2）4100Pa；（3）4N 【详解】解：（1）由题意可知容器中水的体积为 V水=Sh=4×10-2m2×0.4m=1.6×10-2m3 则水的质量为 m水=ρ水V水=1×103kg/m3×1.6×10-2m3=16kg （2）A物体漂浮在水面上，受到的浮力的大小等于其重力的大小，即 F浮=mAg=0.4kg×10N/kg=4N 由阿基米德原理可得排开水的体积为 所以可知水面升高的高度为 则由液体压强公式可知物体A放入后容器底部受到的水的压强为 p=ρ水g（h+Δh）=1×103kg/m3×10N/kg×（0.4m+0.01m）=4100Pa （3）因为图丙中的水面在乙图的基础上水面上升的高度为0.01m，所以可知相比于放入物体A之前水面升高的高度为 h2=0.01m+0.01m=0.02m 则可知物体A完全浸没于水中时受到的浮力为 F浮=ρ水gV排=ρ水gh2S=1×103kg/m3×10N/kg×0.02m×4×10-2m2=8N 图丙中物体A静止时，受到重力、浮力和绳对它的拉力，根据力的平衡的条件可知三者的关系为 GA+F拉=F浮 所以细绳对物体A的拉力大小为 F拉=F浮-GA=8N-4N=4N 答：（1）容器中水的质量为16kg； （2）容器底部受到水的压强为4100Pa； （3）细绳对物体A的拉力为4N。 考向三 功、功率、机械效率综合计算 21．（2024·江苏扬州·二模）如图，小明的爸爸用600N的拉力使重1140N的物体在10s内匀速上升1m，不计绳重和摩擦，则： （1）小明的爸爸拉绳做功的功率为多少？ （2）若体重为500N的小明也用此滑轮组提升不同物体时，则该滑轮组的机械效率最大为多少？ 【答案】（1）120W；（2）96% 【详解】解：（1）由题意可得，动滑轮上有2股绳，拉力端的移动距离为 s=2h=2×1m=2m 拉力端移动的速度为 小明的爸爸拉绳做功的功率 （2）不计绳重和摩擦时，由题意可得，拉力为 由题意有 G动=60N 体重为500N的小明也用此滑轮组提升不同物体时，最大的拉力为自身重力，即 F最大=G人=500N 由此可得，提升最大的物重为 则提升物体的有用功为 总功为 滑轮组的机械效率最大为 答：（1）拉绳做功的功率为120W； （2）最大机械效率为96%。 22．（2024·四川乐山·二模）如图所示，工人用滑轮组提升重物，已知重物重力G=1300N,，动滑轮重力G动=200N。在工人用力作用下，重物匀速上升，20s达到规定高度5m处。不计绳重和机械之间的摩擦。求： （1）拉力做功的功率； （2）滑轮组的机械效率； （3）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？ 【答案】（1）375W；（2）86.7%；（3） 【详解】解：（1）由图可知，动滑轮上绳子的段数，不计绳重和机械之间的摩擦，拉力为 拉力移动距离为 拉力做功为 拉力做功的功率为 （2）滑轮组的有用功为 机械效率为 （3）若用该装置提升另一重物时，机械效率达到，则 解得该重物的重力是。 答：（1）拉力做功的功率为375W； （2）滑轮组的机械效率为86.7%； （3）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1800N。 23．（2024·四川绵阳·一模）建筑工地上，工人用滑轮组在20s内吊起一质量为180kg的物体升高了5m，如图所示，此时滑轮组的机械效率为90%，不计绳重和摩擦，g=10N/kg，求： （1）对物体做的有用功； （2）拉力F的功率； （3）若利用此滑轮组吊起质量为380kg的物体，机械效率是多少。 【答案】（1）9000J；（2）500W；（3）95% 【详解】解：（1）由题意可得，物体的重力为 G=mg=180kg×10N/kg=1800N 工人对物体做的有用功 W有=Gh=1800N×5m=9000J （2）根据可知，拉力做的总功为 则工人师傅拉力做功的功率 （3）根据W总=W有+W额可知，额外功 W额=W总﹣W有=10000J-9000J=1000J 不计绳重和摩擦，则动滑轮的重力 质量为380kg的物体所受重力 不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率 答：（1）对物体做的有用功为9000J； （2）拉力F的功率为500W； （3）若利用此滑轮组吊起质量为380kg的物体，机械效率为95%。 24．（2024·安徽池州·三模）如图所示是小陌帮爸爸设计用滑轮组拉动货箱的装置。在50N的拉力作用下，货箱以0.1m/s的速度做匀速直线运动，地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的0.2倍。（g=10N/kg） （1）货箱运动2min， 求拉力做的功； （2）若此滑轮组的机械效率为80%，求货箱的质量。 【答案】（1）1800J；（2）60kg 【详解】解：（1）由图可知， n=3， 由可得，2min内货箱运动的距离 s=v物t=0.1m/s×120s=12m 绳端移动的距离 s1=3s=3×12m=36m 拉力做的功 W总=Fs1=50N×36m=1800J （2） 由 得,  克服摩擦做的功即有用功 W有= ηW总= 80%×1800J = 1440 J 地面对货箱的滑动摩擦力 由题意可知，滑动摩擦力f =0.2G ，则货物所受重力为 由G=mg可得，货物的质量为 25．（2024·福建宁德·一模）如图所示，体重为600N的工人用200N竖直向下的拉力将重300N的货物从斜面底端匀速拉到顶端。已知斜面长5m，高3m，工人的鞋底与地面的总接触面积为，不计滑轮的摩擦和绳子的重。求： （1）克服货物重力所做的功； （2）该斜面的机械效率； （3）拉动货物时工人对地面的压强。 【答案】（1）900J；（2）90%；（3） 【详解】解：（1）克服货物重力做功，即有用功为 （2）通过斜面做的功即为总功，为 该斜面的机械效率为 （3）拉动货物时工人受到重力、地面对人的支持力和绳子的拉力，根据力的平衡原理及力的相互作用性可得人对地面的压力为 此时人对地面的压强 答：（1）克服货物重力所做的功900J； （2）该斜面的机械效率为90%； （3）拉动货物时工人对地面的压强为。 26．（2024·山东潍坊·一模）某同学用图甲所示装置将水平地面上的重物A提升到高处，A重为540N。该同学质量为50kg，与地面的接触面积为，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示。A上升的速度v随时间t变化的关系如图丙所示，忽略绳重及摩擦，g取10N/kg。求： （1）0~1s内人对地面的压强； （2）2~4s内此装置的机械效率： （3）该同学用该装置能提升物体的最大重力。 【答案】（1）1.6×104Pa；（2）90%；（3）1440N 【详解】解：（1）由图丙可知，0~1s内重物A静止不动，由图乙可知，0~1s内拉力是100N，该同学的重力 G人=m人g=50kg×10N/kg=500N 人对地面的压力 F压=G人-F=500N-100N=400N 0~1s内人对地面的压强 （2）由图甲可知，滑轮组的动滑轮绕3段绳，由图丙可知，2~4s内重物A匀速直线运动，由图乙可知，2~4s内拉力是200N，此装置的机械效率 （3）因为忽略绳重及摩擦，动滑轮所受的重力 G动=nF-G=3×200N-540N=60N 因为工人站在地面上拉绳子，所以工人施加的最大拉力 F最大=G人=500N 因为不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，这名工人用该装置能提升物体的最大重力 G最大=3F最大-G动=3×500N-60N=1440N 答：（1）0~1s内人对地面的压强是1.6×104Pa； （2）2~4s内此装置的机械效率是90%； （3）该同学用该装置能提升物体的最大重力是1440N。 27．（2024·辽宁·一模）重为2.5t的越野车户外游玩时，陷入泥沼中。车上自备牵引设备。如图所示为施救简图。施救过程中，自备牵引设备显示，钢丝绳的拉力F为2000 N，机械效率60 %。设系统的额外阻力不变。求： （1）该越野车的重力。 （2）汽车受到的阻力。 （3）若牵引设备显示的机械效率为80 %时，牵引力是多少？ 【答案】（1）25000N；（2）2400N；（3）1500 N 【详解】解：（1）根据题意可知，越野车的质量为 m=2.5t=2500kg 该越野车的重力为 G=mg=2500kg×10N/kg=25000N （2）根据题图可知，动滑轮上绳子段数n=2，由于 可得汽车受到的阻力为 f=2Fη=2×2000N×60%=2400N （3）根据 可得，当牵引设备显示的机械效率为80%时，牵引力为 答：（1）该越野车的重力为25000N。 （2）汽车受到的阻力为2400N。 （3）若牵引设备显示的机械效率为80 %时，牵引力是1500N。 28．（2024·江苏常州·一模）小明利用如图所示滑轮组给楼上居民运送物资，站在水平地面上的小明将重为600N的物资在15s内匀速提升3m，小明对绳子末端的拉力F的大小为350N，已知小明自身重力为580N，两个滑轮的质量相等，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦。求： （1）物资移动的速度； （2）此时滑轮组的机械效率； （3）站在水平地面的小明用此滑轮组能提升的最大物重。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）物资移动的速度为 （2）由图可知，有效承担物重的绳子段数，则滑轮组的机械效率为 （3）不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，根据，动滑轮重力为 小明自身重力为580N，则绳子自由端拉力最大为580N，则站在水平地面的小明用此滑轮组能提升的最大物重为 答：（1）物资移动的速度为； （2）此时滑轮组的机械效率为； （3）站在水平地面的小明用此滑轮组能提升的最大物重为。 考向四 浮力、滑轮组综合计算 29．（2024·四川南充·二模）小科与同学到某工地参观，看到工人操作电动机通过如图所示滑轮组将正方体石料从水池底竖直匀速吊起。他们通过调查得知：石料的边长为0.2m，密度为，石料上升时速度恒为0.4m/s，圆柱形水池的底面积为，动滑轮重为30N。请根据他们的调查数据求：（不计绳重和摩擦，） （1）石料露出水面前受到的浮力； （2）石料露出水面前滑轮组的机械效率； （3）石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间。 【答案】（1）80N；（2）80%；（3）0.4s 【详解】解：（1）石料露出水面前排开水的体积为 石料露出水面前受到的浮力为 （2）石料受到的重力为 石头露出水面前，滑轮组对石头向上的拉力 石料露出水面前滑轮组的机械效率 （3）石料露出水面的过程，由于排开水的体积减小，水面会下降，由 可得，水面下降的高度为 石料上升的实际高度为 所用的时间为 答：（1）石料露出水面前受到的浮力为80N； （2）石料露出水面前滑轮组的机械效率为80%； （3）石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间为0.4s。 30．（2024·山东东营·二模）如图是一种用于河道清淤的绞吸挖泥船，其工作原理是利用转动的绞刀绞松河底的淤泥和土壤，与水混合成泥浆，经吸泥泵吸入泵体并经过排泥管送至高处的排泥区。某型号绞吸挖泥船部分技术参数如表所示。（g取10N/kg） 船体总质量/t 吸泥泵额定功率P/KW 最大排泥流量Q/（） 最大扬程h/m 吃水深度/m 80 30 3 20 1.8 （1）求吸泥泵正常工作船底受到水的压强。 （2）求在非工作状态下静止在水面的绞吸挖泥船浸入水中的体积。 （3）某次吸泥泵正常工作时，排泥流量为每分钟，排泥扬程（将河底泥浆提起的高度）为18m，泥浆的密度为，求吸泥泵此次工作时的机械效率。 【答案】（1）；（2）；（3）44.4% 【详解】解：（1）根据题意可知，绞吸挖泥船吃水深度为1.8m，由可得，吸泥泵正常工作船底受到水的压强为 （2）由二力平衡知，漂浮在水面的绞吸挖泥船受到的浮力为 由阿基米德原理知，绞吸挖泥船浸入水中的体积为 （3）吸泥泵1min排泥质量 吸泥泵lmin做的有用功为 吸泥泵lmin做的总功为 则吸泥泵此次工作时的机械效率为 答：（1）吸泥泵正常工作船底受到水的压强为； （2）在非工作状态下静止在水面的绞吸挖泥船浸入水中的体积为； （3）吸泥泵此次工作时的机械效率为44.4%。 31．（2024·湖南常德·模拟预测）如图，用70N的拉力F恰能使20kg的实心物体在水中缓慢匀速上升，物体的密度为2.5×103kg/m3，，不计水的阻力、绳重和摩擦，取g=10N/kg，求： （1）物体在水中受到的浮力？ （2）物体露出水面以前滑轮组的机械效率？ （3）物体从开始露出水面到完全离开水面滑轮组的机械效率怎样变化？并说明理由。 【答案】（1）80N；（2）85.7%；（3）见解析 【详解】解：（1）根据题意可知，物体的体积为 物体在水中受到的浮力 （2）物体重力为 滑轮组对物体的拉力 机械效率 （3）物体从开始露出水面到完全离开水面的过程中，排开液体的体积减小，受到的浮力减小，滑轮组对物体的拉力变大，相当于增加物重，所以机械效率变大。 答：（1）物体在水中受到的浮力为80N； （2）物体露出水面以前滑轮组的机械效率为85.7%； （3）物体从开始露出水面到完全离开水面的过程中，排开液体的体积减小，受到的浮力减小，滑轮组对物体的拉力变大，相当于增加物重，所以机械效率变大。 32．（2024·四川广元·二模）学习了简单机械后，元元设计了如图所示的实验装置，通过滑轮组匀速拉动立方物体。已知物体的体积为，密度为，动滑轮重400N，不计绳重、摩擦和水的阻力，求：，g取10N/kg （1）物体自由漂浮时受到的浮力； （2）物体在水中时动滑轮对其的最大拉力； （3）物体向下运动过程中滑轮组机械效率的最大值（保留到小数点后一位）。 【答案】（1）；（2）；（3）83.3% 【详解】解：（1）物体受到的重力为 漂浮时 （2）物体浸没在水中时 此时物体受到的浮力为 物体浸没在水中所受的浮力最大，此时动滑轮对物体的拉力最大 （3）动滑轮上绳子段数n为3，动滑轮对物体的拉力最大时，绳子自由端的拉力为 此时机械效率最大，最大机械效率 答：（1）物体自由漂浮时受到的浮力为； （2）物体在水中时动滑轮对其的最大拉力为； （3）物体向下运动过程中滑轮组机械效率为83.3%。 33．（2024·河北邯郸·二模）如图是起重车吊臂上的滑轮组在打捞湖中质量为120kg的物品A，货物A在水中被匀速提升过程中，滑轮组上钢丝绳的拉力F为480N，动滑轮重为300N（不考虑绳重、摩擦及水对A的阻力）g取10N/kg。 （1）求货物A的重力； （2）求货物A在水中被匀速向上提升过程中受到的浮力大小； （3）货物A完全离开水面在空中被匀速提升的过程中，求此时滑轮组的机械效率。 【答案】（1）1200N；（2）60N；（3）80% 【详解】解：（1）货物A的重力 （2）吊起动滑轮的绳子段数为3段，货物A在水中被匀速向上提升过程中受到的浮力为 F浮=GA+G动-3F=1200N+300N-3×480N=60N （3）不考虑绳重、摩擦，货物A完全离开水面在空中被匀速提升的过程中，滑轮组上钢丝绳的拉力F´为 此时滑轮组的机械效率 答：（1）求货物A的重力为1200N； （2）货物A在水中被匀速向上提升过程中受到的浮力为60N； （3）货物A完全离开水面在空中被匀速提升的过程中，此时滑轮组的机械效率80%。 学科网（北京）股份有限公司 $$