初中物理杠杆机械效率的测量实验计算题

如图所示是利用起重机打捞水中物体的示意图，吊臂前端由滑轮组组成，动滑轮总重300Kg，绳重核摩擦不计．现在用此起重机从水中把质量为2×10³Kg，体积为0.8m³的物体G匀速提起，滑轮组上钢丝绳拉力F的功率为3KW（g=10N/Kg，ρ_水=1.0×10³Kg/m³）．求：

（1）物体完全浸没在水中时受到的浮力；
（2）物体离开水面前拉力F的大小；
（3）物体离开水面前上升的速度；
（4）物体离开水面前，滑轮组的机械效率多大．

如图是重庆一中初二科技小组设计的在岸边打捞水中文物的装置示意图，电动机固定在地面．O为杠杆BC的支点，CO：OB=1：2．配重E通过绳子竖直拉着杠杆C端，质量为280kg，每个滑轮重为100N；均匀实心文物的密度为8×10³Kg/m³，质量为80kg．绳和杠杆的质量、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对文物A的阻力均忽略不计，文物A一直匀速上升．求：

（1）在文物还未露出水面时，求此时文物A所受到的浮力及电动机拉力F的大小；（假定B端静止）
（2）在文物还未露出水面时，滑轮组的机械效率；
（3）当文物A在空中被匀速提起上升时，电动机拉力功率为5kW．求卷扬机拉动钢丝绳的速度？

在农村常有家庭挖井取水．小明同学用如图（甲）所示的滑轮组提土，他用20s的时间把重为120N的土从井中匀速提升5m，拉力做的功W随时间t的变化图象如图（乙）所示．求：

（1）有用功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）拉力的大小；
（4）拉力的功率．

某工人利用滑轮组在20s内将3000N的物体匀速提高4m，已知这个滑轮组的机械效率是80%，求：
（1）这名工人所做的总功是多少J？
（2）他所做的额外功是多少J？
（3）他的输出功率是多少W？

图是一种新型吊运设备的简化模型示意图，图中虚线框里是滑轮组（未画出），滑轮组绳子的自由端由电动机拉动。工人师傅用该吊运设备先后搬运水平地面上的圆柱形物体A和物体B。物体A的底面积为S_A，密度为ρ_A，高度为h_A；物体B的底面积为S_B，密度为ρ_B，高度为h_B。当物体A所受竖直向上的拉力T₁为1500N时，物体A静止，地面对物体A的支持力为N₁。挂在滑轮组挂钩上的物体A匀速竖直上升4m的过程中，电动机对滑轮组绳子自由端的拉力为F₁，拉力F₁做的功为W。当物体B所受竖直向上的拉力T₂为1000N时，物体B静止，地面对物体B的支持力为N₂。挂在滑轮组挂钩上的物体B以速度v匀速竖直上升的过程中，电动机对滑轮组绳子自由端的拉力F₂为625N，拉力F₂做功的功率P为500W，滑轮组的机械效率为80%。已知：N₁=2N₂，5S_A=4S_B，8ρ_A=7ρ_B，2h_A=5h_B。不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦。求：

（1）物体B匀速上升的速度v；
（2）拉力F₁做的功W。

为了模拟水中物体被打捞的情境，同学们课外作如下探究：如图，用滑轮组将重200N的物体从底面积为400cm²的圆柱形容器中提起，容器中水面由90cm降到70cm。已知每个滑轮重均为20N（不计绳重、水的阻力及滑轮与中心轴间的摩擦）。
求：

（1）所提起物体的密度
（2）物体完全出水后继续上升的过程中，滑轮组的机械效率

“蛟龙号”创造了“中国深度”--下潜7062m．今年“蛟龙号”将远赴印度洋探索2700m深处活火山的奥秘．已知：海水密度ρ=1.03×10³kg/m³，声音在海水中的传播速度是1500m/s，取g=10N/kg．问：

（1）“蛟龙号”下潜到2700m深度时受到的海水的压强是多少？
（2）电磁波传播速度大，但是在海水中的传输距离是短．母船与“蛟龙号”信息传递要借助于声呐．在2700m深处的“蛟龙号”收到正上方母船的指令需要多长时间？
（3）“蛟龙号”到达海底扔掉部分配重后，排开的水所受的重力是5×10³N，它受到的浮力是多少？
（4）任务完成后，起重机把重2.2×10⁵N的“蛟龙号”吊到母船上，起重机滑轮装置原理如图乙，在滑轮装置作用下，“蛟龙号”离开水面后缓慢竖直上升10m后到达甲板，绳子自由端的拉力为68750N，移动的距离是40m，则滑轮装置的机械效率是多少？
（5）你认为“蛟龙号”面临的主要技术难题是什么（答出一条即可）？

电动汽车以蓄电池为驱动能源，汽车运动时，蓄电池为车上的电动机供电，电动机为汽车提供动力。某辆电动汽车的总质量（含驾驶员）为2.5×10³kg，汽车车身长3.5m。当它在水平路面以某一速度v匀速行驶时，电动机工作电流为50A，工作电压为400V，电动机电功率转换为汽车前进的机械功率的效率为75%，汽车所受阻力为汽车重力的0.03倍．（g取10N/kg）。
（1）求电动汽车匀速前进的速度v多大？
（2）若汽车以10m/s的速度通过9.5 m长的桥梁，求汽车通过桥梁的时间。

随着人们生活水平的提高，不少居民小区都配备了健身房．小明每个周末回家都会到健身房锻炼，如图所示是小明最喜爱的用于锻炼臂力的健身拉力器结构示意图．如果小明每次向下拉动拉杆时，拉力为F=250N，在0.4s内使质量为m=20kg的配重块匀速升高到h=40cm后放手让其自由落下．不计拉杆和绳的重力，g取10N/kg．求：

（1）小明拉动拉力器的功率P；
（2）小明拉动拉力器过程中克服摩擦所做的功；
（3）在小明锻炼过程中拉力器的机械效率η．

如图甲所示是某船厂设计的打捞平台装置示意图．A是动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机，卷扬机拉动钢丝绳通过滑轮组AB竖直提升水中的物体，可以将实际打捞过程简化为如图乙所示的示意图．在一次打捞重物的作业中，在重物浸没水中匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂重物时变化了0.4m³；在重物全部露出水面并匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂重物时变化了1m³．钢丝绳的重、轴的摩擦及水对重物的阻力均忽略不计．（水的密度取1.0×10³kg/m³  g取10N/kg）求：

（1）重物的重力；
（2）重物浸没水中受到的浮力；
（3）当重物浸在水下时，卷扬机匀速拉动钢丝绳的拉力大小为1.５×10^３N，该滑轮组的机械效率是多少？

科技小组制造了一个装置，下图为原理示意图，MN为水平轨道，轨道上套着滑套h。固定在底座D上的电动机乙通过定滑轮能使h沿轨道向左滑动。已知底座放置在水平地面上，底面积为100cm²，电动机乙和底座共重50N。固定在地面上的电动机甲通过滑轮组，以0.2m/s的速度匀速提升物体A时，电动机甲作用在绳端的拉力为F₁，滑轮组的机械效率为。匀速提升物体B时，电动机甲作用在绳端的拉力为F₂，且。已知物体A、B的体积相同，密度之比ρ_甲∶ρ_乙=7∶12。（不计绳重及轮与轴间的摩擦，g取10N/kg）

求：（1）提拉物体A时的机械效率；
（2）若物体A重14N，电动机甲匀速提升物体A，3s时间内所做的功。
（3）当物体B悬在空中，滑套h以0.1m/s的速度匀速向左运动时，电动机乙绳端拉力T的功率是1W，底座D对地面的压强。

简阳芦葭已被国务院正式批准为天府新区成都新机场场址，预计2015年底开建，建设中挖掘机将发挥重要作用。某型号挖掘机的实物和作业范围以及部分相关数据如下图表所示。挖掘机以最大输出功率工作时，可在t=4s内将一满铲斗的密度为ρ=1.6×l0³kg/m³的泥土从最大挖掘深度处匀速移送到位于最大卸料高度的运渣车上。取g=10N／kg，求：

指  标	数值
整机质量m	5000 kg
标准斗容V	0.5 m^3
最大输出功率P	40 kW
最大挖掘深度d	3 m
最大卸料高度h	5 m
两履带与地面接触的总面积S	4 m^2

（1）挖掘机静止在水平地面上不工作时对地面的压强p；
（2）移送一满铲斗泥土的过程中，挖掘机对泥土所做的功W；
（3）移送一满铲斗泥土的过程中挖掘机的机械效率η。

在荆州火车站附近的荆州中学新校区的建设工地上，工人把重1200 N的物体沿着长L=5m、高h="1" m的斜面从底部匀速拉上斜面的顶端，沿斜面所用的拉力为300 N（不计空气阻力）。求

（1）将物体从斜面底部匀速拉到斜面顶端的过程中，拉力做了多少功?
（2）工人使用斜面做功的机械效率是多少？
（3）物体和斜面之间的摩擦力是多大?

用如图所示的滑轮组提升物体A。在匀速竖直提升A的过程中，卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力F为400N，物体A上升的速度v_A为0.1m/s，滑轮组的机械效率为90%，不计绳重和滑轮与轴的摩擦。

求：
（1）拉力F做功的功率P；
（2）物体A所受的重力G_A；
（3）动滑轮所受的重力G_动。

如图所示，工人站在水平工作台D上使用滑轮组提升重物M，滑轮A、B的质量均为3kg，滑轮C的质量与A、B不同，工人的质量为57kg。该工人利用滑轮组匀速提升重物M时，对绳端的拉力为F₁，功率为P，滑轮A对工作台向下的拉力为F_A，工人对工作台的压强为p₁；若重物M浸没于水中，该工人利用滑轮组匀速提升水中的重物M，在M出水面之前，工人对工作台的压强为p₂，滑轮组的机械效率为η，重物M在水中上升的速度为0.5m/s。已知重物M的质量为120kg，密度为2×10³kg/m³，上升的速度始终为0.5m/s，p₁:p₂=16:11。（不计绳重、滑轮轴摩擦及水的阻力，g取10N/kg）求：

（1）重物M浸没在水中时所受的浮力F_浮；
（2）重物M在空中被匀速提升时，滑轮A对工作台向下的拉力F_A和绳端拉力F₁的功率P；
（3）重物M在水中被匀速提升时，滑轮组的机械效率η（结果保留一位小数）。