第9章 简单机械功 探究、计算专题练习
一、计算题
1．如图所示是我国自主研发的极地漫游机器人，质量为5×103kg，装有四条三角形履带，每条履带与水平地面的接触面积约为0.1m2，设该机器人在某水平路段沿直线匀速行驶480m耗时120s，该过程中机器人受到水平方向的牵引力为2×103N。取g=10N/kg，求：
(1)过程机器人行驶的速度是多少？
(2)机器人静止时对水平路面的压强是多少？
(3)牵引力在此过程中所做的功是多少？
2．随着城市建设的加快，高层住宅拔地而起。但城市供水只能满足1-6层，6楼以上需要采取二次加压，先把水存到楼顶水箱，再对整栋楼供水。如果水泵把体积为6m3的水送到20m高的楼顶水箱，所用时间为10min。 取g= 10N/kg，通过计算回答∶
(1)体积为6m3的水的质量是多少？
(2)此过程水泵对水做的功是多少？
(3)此过程水泵对水做功的功率是多少？
3．如图所示，质量为960kg、底面积为0.5m2的石材A放在水平地面上，利用滑轮组水平拉动A，使其在20s的时间内匀速向墙靠近了4m，水平拉力F=500N，不计绳、滑轮组的质量以及绳与滑轮组之间的摩擦，g取10N/kg。求：
（1）A对水平地面的压强；
（2）A在运动过程中受到摩擦力的大小；
（3）拉力F的功率。
4．重为15000N的汽车，在水平公路上以72km/h匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍，（取g = 10N/kg）求：
(1)汽车受到的支持力大小为多少？
(2)汽车受到的阻力为多少？
(3)汽车匀速行驶时，发动机对汽车的牵引力是多大？
(4)汽车匀速行驶时，发动机的功率是多大？
(5)汽车匀速行驶1小时，发动机所做的功是多少？
5．如图所示，搬运工人用滑轮组将重为600N的物体匀速提升2m，在此过程中滑轮组的机械效率为80%。求：
（1）滑轮组做的有用功；
（2）作用在绳子自由端的拉力。
6．如图所示，在水平面上的物体 A 重为 100 牛，当人用 40 牛的拉力拉滑轮时，物体在水平面上以 0.5 米/秒的速度匀速直线运动 4 秒。（不计滑轮重和滑轮间的摩擦），则
（1）物体 A 与地面间的摩擦力多大？
（2）人的力 F 做功多少焦？
（3）拉力 F 的功率是多少？
（4）物体重力做功多少焦？
7．建筑工地上，某施工人员利用如图所示的滑轮组匀速提升重物。若不计摩擦和绳重，利用这个滑轮匀速提升重为1200N的物体时，所用的拉力是500N，求：
(1)此时滑轮组的机械效率是多少？
(2)若此时拉力做功的功率是75W，重物在1min内匀速上升的高度是多少？
(3)当用这个滑轮组匀速提升重为1800N的物体时，拉力是多少？
8．如图是工人将重160N的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3m，用时3s，工人的拉力为50N，工人质量为50kg：（物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）
(1)求工人放绳的速度；
(2)求滑轮组的效率η1；
(3)如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2，已知η1：η2＝4∶3（物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦）。求当物体完全浸没水中后，工人对绳的拉力。
二、实验题
9．测量滑轮组的机械效率：
装置 数据 如图，沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计，三次实验数据如下表：
实验 次数钩码重 G/N钩码被提升 的高度h/m测力计的 拉力F/N绳端移动 的距离s/m机械 效率η110.10.60.3240.21.00.683.3%340.151.30.676.9%
甲 乙
结论 ①第1次实验中，滑轮组的机械效率为___________； ②忽略绳重及滑轮间摩擦，甲图中动滑轮重__________N； ③第3次实验选用的是图________装置； ④使用同一滑轮组提升不同物体，物体重力变大，机械效率__________； ⑤滑轮组的机械效率η与钩码上升的高度h是否有关？请予以证明：______________。
10．小明实验小组做“测量滑轮组的机械效率”的实验，实验装置如图甲、乙所示．
（1）按照甲图装置实验，小明应竖直向上_____拉动弹簧测力计，使钩码从A处升高到A′处．由图可知拉力为_____N，钩码上升的高度为_____cm．
（2）小明实验小组又用图乙的实验装置进行实验，实验数据记录在表中．
实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η
1 2.0 0.02 --------- 0.04 83%
2 4.0 0.03 2.2 0.06 ---------
①根据表格中的数据，请在图乙中画出实验时绳子的绕法（要求向下拉绳子的自由端使钩码升高）．
②由表格数据可知，第一次实验时的拉力是_____N（结果精确到0.1N）；第二次实验时滑轮组的机械效率是_____（结果精确到1%）．
③由两次实验可知，用同一滑轮组提升重物时，物体越重，滑轮组的机械效率越_____（选填“高”或“低”）．
11．探究杠杆平衡条件：
过程 在“探究杠杆的平衡条件”实验中： （1）图甲中，为使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向______侧调节. （2）图乙中，杠杆恰好处于水平平衡状态，若在处下方再挂一个钩码，则处所挂钩码须向右移动______格，可使杠杆在水平位置再次平衡. （3）杠杆处于图甲所示位置时，小李同学就在杠杆上挂钩码进行实验，小明认为这样操作会对实验产生以下影响： ①杠杆自身重力可能会对实验产生影响 ②可能不便于测量力臂或出现力臂测量错误 ③无法得出杠杆平衡条件 你认为正确的是______. A．①② B．①③ C．②③
评估 （4）小明测出一组数据后就得出了“动力×动力臂=阻力×阻力臂”的结论，同组的同学认为他的做法不合理，理由是_______________. （5）如图丙所示，小宁去掉了处挂的钩码，改在处用弹簧测力计竖直向上拉，当杠杆在水平位置平衡时记下它的示数；若小宁将弹簧测力计逐渐倾斜，要使杠杆仍在水平位置保持平衡，则弹簧测力计的示数与相比______（填“变大”、“变小”或“不变”）.
12．小红和小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件：：
次数 F1/N L1/cm F2/N L2/cm
1 1 10 2 5
2 2 10 1 20
3 2 15 3 10
(1)若实验前杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向_____（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡；
(2)在实验过程中，调节杠杆在水平位置平衡的目的是_____；
(3)在杠杆两端挂加钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂。多次实验并把数据记录在表格中。多次实验的目的是_____；
(4)小明根据以上数据得出杠杆平衡条件是_____；
(5)杠杆调节平衡后，小红在杠杆上的A点处挂4个钩码，如图乙所示，为使杠杆重新平衡，应在B点挂_____个钩码；
(6)如图丙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡。当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将_____（选填“变大”“变小”或“不变”）。
参考答案
1．(1) 4m/s；(2) 1.25×105Pa；(3) 9.6×105J
2．(1) 6×103kg；(2) 1.2×106J；(3) 2000W
3．1.92×104Pa； 1000N； 200W。
4．(1)1.5×104N；(2)300N；(3)300N；(4)6×103W；(5)2.16×107J
5．(1) 1200J；(2) 250N
6．(1) 20N；(2) 40J；(3) 10W；(4) 0
7．(1)80%；(2)3m；(3)700N
8．(1) 4m/s；(2) 80%；(3) 25N
9．55.6% 0.8 乙 变大 ，可证明η与h无关
10．匀速 0.8 5cm 1.2 91% 高
11．右 1 A 仅凭一次实验数据得到的结论不具有普遍性，应该多次测量总结规律 变大
12．右 便于测量力臂的大小，同时消除杠杆自重的影响 使结论具有普遍性（或寻找普遍的规律） F1L1＝F2L2（或动力×动力臂＝阻力×阻力臂） 6 变大
