初中物理杠杆机械效率的测量实验计算题

在通讯线路的抢修现场，起重机正将一箱箱设备吊装到3m高的施工台上．其中起重臂下的钢绳是绕在一个动滑轮上的．若每箱设备均重4000N，施工台距离地面的高度为3m．如果起重机沿竖直方向匀速提升一箱设备时，动滑轮上每段钢绳的拉力为2500N，在忽略钢绳重和摩擦的情况下．

（1）动滑轮在提升这箱设备时的机械效率是多大？
（2）在安全操作的前提下，为了节省时间，加快施工进度，起重机同时将两箱设备以0.1m/s的速度匀速提升到施工台．求这种情况下，动滑轮上钢绳自由端拉力的功率为多大？

如图1所示，是2008北京残奥会开幕式最后一棒火炬手侯斌，靠自己双手的力量，攀爬到火炬台底部并最终点燃圣火的照片，该点火仪式充分体现了残疾人自强自立、拼搏向上的勇气和精神．已知他和轮椅总质量为80kg，攀爬高度39m，历时约3min20s．

（1）如果不计机械装置的额外功，求他的平均功率多大？
（2）小明同学看到火炬手攀爬很费劲，想到物理课上学过利用滑轮组可以省力．小明同学如果站在地面上，用如图2所示的哪个滑轮组拉起火炬手侯斌最合适，理由是什么？如果该滑轮组机械效率为80%，求小明同学的拉力至少要多大？（g取10N/kg）

水平地面上的圆桶装有体积为0.01m³的水，圆桶与地面接触面积为0.2m²，g取10N/kg，ρ_水=1.0×10³kg/m³，桶自重忽略不计，求：

⑴这桶水的质量．
⑵这桶水对地面的压强．
⑶如图，若用动滑轮将此桶水匀速提升1m，所用拉力60N，求动滑轮的机械效率．

我市海洋打捞队的一打捞装置可简化为如图所示的系统．在某次打捞过程中，该装置置从100m深的海底将一物体竖直向上提起至离海面10m高处．该过程可视为水中和空中两个速度大小不同的匀速过程．忽略物体刚要离开水面到刚好完全离开水面过程及速度大小的变化过程．经过A处时物体受到的拉力为4×10⁴N，经过B处时物体受到的拉力6×10⁴N．已知g=10N/kg，海水的密度1.0×10³kg/m³，不计水和空气的阻力，请计算：

（1）物体在A处受到的浮力和物体的体积；
（2）若用于提升工作的柴油机的输出功率恒为69kW，整个提升过程用时80s，求该打捞装置的机械效率．

如图，重为3.2×10⁴N的卡车，经过一段水平路面，再以9.6×10⁴W的功率沿与水平地面成30°角的斜坡匀速向上爬行．已知车轮与地面接触的总面积为0.5m²，斜坡的机械效率为80%．求卡车：

（1）对水平路面的压强。
（2）爬坡时的牵引力。
（3）爬坡时的速度。

(7分)2014年6月，台湾省农民张文任栽种出一个超级大南瓜．为将南瓜顺利装车，村民们用如图所示的滑轮，用绳子绕制成滑轮组．在20s时间内，村民们用750N的拉力将绳端沿竖直方向匀速向下拉动6m，把南瓜提升1.5m，此过程中滑轮组的机械效率为90％．(g取10N/kg)

问：(1)按题意画出滑轮组的绳子绕法．
(2)村民们拉动滑轮组的功率为多大?
(3)超级大南瓜的质量为多大?

用如图所示的滑轮组在5s内将静止在水平地面上质量m=40kg，底面积S=1m²的物体匀速竖直提升3m，所用拉力F=250N，问：(g=10N/kg)

(1)提升前，物体静止在水平地面上时对地面的压强是多大？
(2)滑轮组提升物体过程中做的有用功是多少？
(3)拉开力F的功率是多少？
(4)滑轮组的机械效率是多少？

如图，工人用滑轮组在15s内将重为480N的重物匀速提升3m， 所用拉力为200N．

（1）工人所做的有用功是多少？（2）拉力的功率是多少？
（3）滑轮组的机械效率是多少？

如图甲所示底面积为0.2m²，高0.2m的质量均匀的长方体A，放置在水平面上，对地面的压强为6×10³Pa；一质量为80kg的工人站在水平地面上，用如图乙所示的滑轮组把A运到高处，工人用大小为F₁的竖直拉力拉绳使A以10cm/s的速度匀速上升，这时地面对工人的支持力为N₁，工人匀速拉绳的功率为P，滑轮组的机械效率为η₁。若工人以相同的功率用大小为F₂的竖直拉力拉绳使另一物体B以12.5m/s的速度匀速上升，这是地面对工人的支持力为N₂，滑轮组的机械效率为η₂。已知N₁:N₂=3:4，η₁:η₂=16:15。（g取10N/kg)求：

（1）物体A的密度；
（2）工人拉绳的的功率P；
（3）用滑轮组提升B时滑轮组的机械效率η₂。

建筑工地上，工人想把一个手推车推到2m高的平台上，用木板在地面上与平台间搭一个6m长的斜面。工人用平行斜面的240N的力将手推车推上平台，用时5s。若斜面的机械效率是50％。试求：
（1）工人推车所做的功是多少？
（2）工人做功的功率是多少？
（3）手推车的重力是多少？

小雨站在水平地面上，通过如图所示的滑轮组从井中提水（不计绳重及摩擦）。已知小雨的重力为500N、双脚与地面的接触面积为0.04m²，圆柱形水桶的底面积为0.2m²、容积为0. lm³（不计桶的厚度）。

（l）将空桶匀速下放的过程中（桶底未接触水面），小雨对地面的压强为1.15×l0⁴Pa，则桶和动滑轮总重是多少？
（2）向上提水，当桶底受到水向上的压强为2.5×10³Pa时，小雨对地面的压强为l×l0⁴Pa;小雨将水桶拉离水面后，匀速拉动过程中滑轮组的机械效率是多少？

在花城新区的建筑工地上，某挖掘机沿平直路面以2m/s的速度匀速行驶50s到达工作场地进行挖掘作业。挖掘机的有关数据如下表所示，在平直路面上行驶时受的阻力是重力的0.4倍，它在挖掘的过程中要2×10⁴N砂土匀速从图中最低点A移到最高点B。（g=10N/kg）求：

项目	数值
整机质量（kg）	9000
发动机最大功率（kW）	150
标准斗容（m^3）	1.2

（1）在平直路面上行驶过程中，挖掘机做的功；
（2）如果挖掘机在举高砂土过程中的平均功率为80kW，用时2.5s，则此过程中挖掘机的机械效率。

如图所示，现将重为5N的物体A沿长1.2m，高0.6m的斜面匀速从底端拉到顶端，在此过程中，F的大小恒为3N，所有时间是12s，求：

（1）物体A从底端到顶端的平均速度；
（2）物体A从底端到顶端过程中拉力F的功率；
（3）求此斜面的机械效率．（保留一位小数）

体重为600N的小聪用如图所示的滑轮组来竖直提升物体A。当A以0.1m/s的速度匀速上升时，小聪对绳子的拉力F为400N，滑轮组的机械效率为80%（不计摩擦及绳重）。求：

（1）拉力F的功率；（2）物体A受到的重力；（3）小聪拉动绳子前后对地面的压强之比；（4）小聪使用该滑轮组能提起物体的最大重力。

如图所示为一种蓄水箱的人工放水装置，AOB是以O点为转轴的轻质杠杆，AO呈水平状态，A、O两点间的距离为40cm．B、O两点间的水平距离为10cm，竖直距离为7cm，K是一轻质、横截面积为100cm²的盖板（恰好堵住出水口），它通过细绳与杠杆的A端相连，在水箱右侧水平地面上，重为600N的人通过滑轮组拉动系在B点呈竖直状态的绳子，可以控制出水口上盖板，若水箱水深为50cm，当盖板恰好要被拉起时，水平地面对人的支持力为490N，人对绳子的拉力为F₁，绳子对B点的拉力为F₂，滑轮组的机械效率为η，盖板的厚度、绳重与滑轮间的摩擦均可忽略不计，人对绳的拉力与人所受重力在同一直线上（g取10N/kg）求：

（1）水箱中水深为50cm时．盖板上表面所受水的压强和压力．
（2）人对绳子的拉力F₁和绳子对B点的拉力F₂．
（3）滑轮组的机械效率η．
（4）若与杠杆A、B两端选接的细绳足够结实，当水位至少达到多高时，人将无法拉起盖板．