中考物理复习考前提分练习：浮力、滑轮、做功、效率综合题（解析版）

浮力，滑轮，做功，效率综合题

1.某校科技小组，设计了如图所示的一套从水中打捞物体的简单滑轮组装置，

动滑轮的重力为50N,物体A的密度为l∙5xl()3kg∕m3,体积为(HMnR通过滑轮

组把A从水中匀速提升(A始终未露出水面)，不计绳重、摩擦及水的阻力，P木

33

=l×10kg∕m,1ONZkg0求：

(I)A浸没在水中所受浮力；

(2)A露出水面前，滑轮组的机械效率；

(3)若人的重力为625N,与水平地面的接触面积为500cm2,人对地面的压强。

【答案】(1)400N；(2)80%；(3)IO4Pa

【详解】解：(1)A浸没在水中时，排开水的体积为

3

y/#=V=0.04m

A浸没在水中时所受浮力为

333

FFP^gV/#=1×10kg∕m×10N∕kg×0.04m=400N

(2)A的重力为

G=mg=1.5×103kg∕m3×0.04m3×10N∕kg=600N

A露出水面前，滑轮组的机械效率为

人对绳子的拉力为

F=g(G+G动-&)=Lχ(600N+50N-400N)=125N

人的重力为625N,人对地面的压力为

FZA=G-F=625N-125N=500N

人对地面的压强强为

F-500N

11==IO4Pa

^T-500×10-4m2

答：(I)A浸没在水中所受浮力为400N；

(2)A露出水面前，滑轮组的机械效率为80%；

4

(3)人对地面的压强为IOPao

2.如图所示，花岗岩石块甲、乙体积之比为12:3,将它们分别挂在轻质硬棒AB

的两端，当把石块甲浸没在水中时，硬棒恰能水平位置平衡。然后将甲石块从水

中取出，拭干后浸没在液体丙中，调节石块乙的位置到C处时，硬棒在水平位

置再次平衡，1.OC=IOA0(已知花岗岩的密度.=2.6xl()3kg∕m3)°求：

(1)AO:OB；

(2)液体丙的密度。

【详解】解：(1)设甲的体积为12V,乙的体积为3%当把石块甲浸没在水中

时，硬棒恰能水平位置平衡。则根据杠杆的平衡条件，有

(Gψ~F；■»)xA。=G/XθB

即

(pgl2V-pagl2V)×A0=pg3V×0B

代入数据得

(2.6×103kg∕m3×g×12V-1.0×l0⅛g∕m3×^×12V)×OA=2.6×103kg∕m3×^×3V×OB

解得

AO:OB=I3：32

(2)将甲浸没在液体丙中，硬棒在水平位置再次平衡，则根据杠杆的平衡条件

得

(.pg∖2V-p^g∖2V)×AO=pg3V×OC

代入数据得

(2.6×103kg∕m3×g×12V-p^×12V)×OA=2.6×103kg∕m3×g×3V×OC①

根据已知条件得：OC=IOA②

33

由①②得，液体内的密度为p；s=1.3xl0kg/mo

答：⑴AO：OB=13:32；

(2)液体丙的密度是1.3xl03kg∕m∖

3.如图所示，是某工作队用滑轮组从水中打捞正方体物体M的情景。物体M

的棱长为1m,密度为2.8×103kg∕m3,用7500N的拉力厂将物体M以0.5m∕s的

速度匀速提升2m。忽略绳重、绳与滑轮的摩擦和滑轮与轴的摩擦。(P次

=1.0×103kg∕m3,g取IONZkg)求:

(1)物体M上升后，还未露出水面时受到的浮力；

(2)物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面受到水的压力；

(3)物体M上升后，在未露出水面前，此滑轮组的机械效率。

【答案】(1)IxlO4N;(2)1,2×104N;(3)80%

【详解】解：(1)物体还未露出水面时，排开液体体积

/=L=Imxlmxlm=In?

还未露出水面时受到的浮力

耳手=Z⅛g∕=lXlθ'kg/ɪɪ?×10N∕kg×Im3=IxlO4N

(2)物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面处水的深度

Λ=lm+0.2m=1.2m

它的下表面受到水的压强

p=p豕gh=IxlO3kg∕m3X1ON/kg×1.2m=1.2×104Pa

它的下表面受到水的压力

F压=PS=1.2x10“PaX(ImXIm)=I.2xIO,N

(3)物体M的重力

G=mg=∕¾g%=2.8×103kg∕m3X1ON/kg×1m5=2.8×104N

此滑轮组的机械效率

_(G-G)力G-∕⅛2.8xl(ytN-lxlO4N

wze.Fanh3×7500N

答：(1)还未露出水面时受到的浮力为lχl()"N;

(2)它的下表面受到水的压力为1.2χlOi*N;

(3)此滑轮组的机械效率为80%。

4.如图为某自动冲水装置的示意图，水箱内有一个圆柱浮筒A,其重为GA=4N,

底面积为S∕=0.02r∏2,高度为"=0.16m0一个重力及厚度不计、面积为Sz=OQlnr2

的圆形盖片B盖住出水口并紧密贴合。A和B用质量不计、长为∕=0.08m的轻

质细杆相连。初始时，A的一部分浸入水中，轻杆对A、B没有力的作用。水的

密度为P=LOXlO3kg∕m3,g取IoN/kg。

(1)求A所受浮力的大小产浮。

(2)求A浸入水的深度加。

(3)开始注水后轻杆受力，且杆对A和B的拉力大小相等。当水面升高到某位

置时，B刚好被拉起使水箱排水，求此时杆对B的拉力大小凡

(4)水箱开始排水时，进水管停止注水。为增大一次的排水量，有人做如下改

进：仅增大B的面积为S2'=0.012m2试通过计算说明该方案是否可行？若可行，

算出一次的排水量。(水箱底面积S=0.22m2供选用)

供水管

11出水管

【答案】(1)4N;(2)0.02m；(3)20N；(4)见解析

【详解】解：(1)由于轻杆对A没有力的作用，此时浮筒A漂浮在水中，A在

竖直方向受到重力以及浮力的作用，是一对平衡力，大小相等，故A所受浮力

的大小为

%.=GA=mλg=4N

(2)根据阿基米德原理可知，圆筒A排开水的体积即为圆筒A浸入在水中的体

积，故有

F⅛=Z⅞g%F=∕⅛gK⅛2=4N

所以圆筒A浸入在水中的体积为

V=a=_______________

A浸P^g10%?3

由V=Sh可得，A浸入水的深度hl为

(3)当水面升高到某位置时，B刚好被拉起使水箱排水，设此时的水深为机，

B在竖直方向受到水的压力/次8以及杆对它的拉力F,则有

KkB=F①

此时B受到水的压强为

.F水B

〃水B=夕水g"2=^V^

则B受到水的压力为

五水B=。,也2邑②

此时A受到浮力七'、重力G∖和杆对它的拉力R受力分析可有

∕⅛'=GA+F③

根据阿基米德原理，此时A受到的浮力为

信'=。水g%'=。水gS∣(Zi2-I)④

由①②③④解得

∕i2=0.2m,F=20N

(4)改进前，初始时水的深度为

s

h^=l-t-hλ=0.08m÷0.02m=0.1m

那么，改进前一次的排水量为

J22

“O=∕⅞%=∕⅛(S-SJ(Λ2-∕⅛)=LO?ta⅛Jn^O2m?)θ¢m-θ.lm=^Okg

改进后，假设当水面升高到某位置时，B刚好被拉起使水箱排水，设此时的水深

为∕√,B在竖直方向受到水的压力尸3以及杆对它的拉力尸，则有

日B"⑤

此时B受到水的压强为

NkB=AKgZZ2'=等

d2

则B受到水的压力为

黑B=P水8空；⑥

此时A受到浮力％”、重力GA和杆对它的拉力F,受力分析可有

%"=GA+F⑦

根据阿基米德原理，此时A受到的浮力为

=∕⅛g%ι"=Z⅛gS∣（%-/）⑧

由⑤⑥⑦⑧解得，抬=0.25,”

因为

K1-l=QΛlm>H

此时，浮筒A是完全浸没在水中，计算出来水对B的压力为以B=30N,即杆的

拉力为30N时，B才会被提起。因为此时A浸没在水中，根据阿基米德原理，A

受到的浮力为

F*a="水gχ=l?iσ3kg∕m3?10N∕kg70.Φδm⅛2N

杆对A的拉力

∕⅛A=，浮-GA=32N-4N=28N<黑B=30N

因此，改进后杆对B的拉力不足以使得B起来，故该方案不可行。

答：（1）A所受浮力的大小F浮为4N；

（2）求A浸入水的深度〃/为0.02m；

（3）此时杆对B的拉力大小F为20N；

（4）该方案不可行。

5.如图所示，用细线将一质量可忽略不计的杠杆悬挂起来，把质量为0∙3kg的

物体A用细线悬挂在杠杆的C处；质量为0∙5kg的物体B（B不溶于水）用细线

悬挂在杠杆的。处。当物体B浸没于水中静止时，杠杆恰好在水平位置平衡。

此时C、D到。点的距离分别为20cm、30cmo（g取10N∕kg）求：

（1）物体A的重力；

（2）细线对物体B的拉力;

（3）物体B的体积。

///////

【答案】(1)3N；(2)2N；(3)3×10-4m3

【详解】解：（1）物体A的重力

GA=加Ag=O∙3kg×ION/kg=3N

(2)根据题意可知

OC=20cm=0.2m

OD=30Cm=O.3m

由杠杆平衡条件印1=E4可得

302m

F=≤A⅛c=N×∙=2n

拉Lon0.3m

(3)物体B的重力为

GB=z⅜g=0.5kg×1ON/kg=5N

对物体B进行受力分析得，物体B受到的浮力为

%力=GZ）-∕=5N-2N=3N

则物体B排开水的体积为

3N_________

=3×IO^4m3

031.0×103kg∕m3×l()N∕kg

因为物体B浸没，所以物体B的体积为

43

¼s=Vllh=3×10-m

答：（1）物体A的重力3N；

（2）细线对物体B的拉力2N；

（3）物体B的体积3xl（T4m30

6.小超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

3

^j2.5χlθkg∕m∖石料上升时速度恒为0∙4m∕s,圆柱形水池的底面积为0.2π?,动

滑轮重为30N。请根据他们的调查数据求：（不计绳重和摩擦，z⅛=l∙0χl03kg∕m3,

g取lON/kg)：

(1)石料露出水面前受到的浮力；

(2)石料的重力；

(3)石料露出水面前滑轮组的机械效率；

(4)石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间；并推导出该过程中电动机

的输出功率P(单位：W)与时间f(单位：s)的函数关系式。

【答案】(1)80N；(2)200N；(3)80%；(4)0.4s,P=80z+60(0<z<0.4s)

【详解】解：(1)石料的体积

V=(0.2m)3=0.008m3

石料露出水面前受到的浮力

F；尸P^gVJg=PV=1.0×103kg∕m3×1ON∕kg×O.OO8m3=8ON

(2)石料的重力

G=mg=pgK=2.5×l03kg∕m3×10N∕kg×0.008m3=200N

(3)由图可知，绳子承重段数〃=2,不计绳重和摩擦，绳子的拉力

F=g(G-Fn+G动)=gX(200N-80N+30N)=75N

石料露出水面前滑轮组的机械效率

丁叱J(G-JG-F^h_G-Fn_200N-80N

FsF×2h2F2×75N

(4)拉出水面后，水面下降的高度

,V0.00⅜m3

♦/?=一=0.04m

S0.2m2

石料上升的实际距离

h'=L-Nt=0.2m-0.04m=().16m

石料从刚露出水面到完全露出水面的时间

V0.4m∕s

石料经过r秒上升的高度

h∣=vt=OAt

石料的底面积

2

Sf=0.2m×0.2m=0.04m

水面下降的高度

2

,vtSrι0.4m∕s×r×0.04m八，

S_S而一0.2m2-0.04m2-,

露出水面的高度

h⅛=A∕+∕i2=0.4∕+0.1r=0.5∕

此时排开水的体积

2

V'ts=^L-h,i∙)Sft=(0.2-0.50×0.04m=-0.02r+0.008

浮力

3

FyP次gVfl=l×10×l0×(0.008-0.02∕)=-200∕+80

自由端的拉力

GF+G动=.8。-200，)+3。=ms

拉〃2

自由端的速度

V绝=2v=2x0.4m/S=O.8m∕s

电动机功率

P=；="=尸拉”=(75+i00r)χ0.8=80r+60

综上

P=80r+60(0<∕<0.4s)

答：(1)石料露出水面前受到的浮力是80N；

(2)石料的重力是200N；

(3)石料露出水面前滑轮组的机械效率是80%；

(4)石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间是0.4s；该过程中电动机的

输出功率P(单位：W)与时间t(单位：s)的函数关系式是P=8(k+60(03W0.4s)

7.甲、乙、丙三人用图中所示装置打捞水中重物。端点为A、B的木棒中点为C,

端点为。、H的木棒中点为E-,两根木棒质地均匀，均为圆柱体，重力均为150N；

重物的体积为0.0Im3、重力为1200N；A、B、H是三人对木棒施力的作用点，C

与。之间、E与重物之间均通过轻绳相连，打捞过程中两根轻绳始终紧绷，三人

用竖直向上的力使两根木棒始终以相同的速度同步匀速提升重物，最终将重物打

33

捞出水。（不计轻绳的质量及水的阻力，g=10N∕kg,Ak=1.0×10kg∕m）

（1）重物浸没在水中时受到的浮力大小为多少？

（2）重物浸没在水中时，打捞过程中轻绳对。点的拉力大小为多少？

（3）若重物浸没在水中时，被提升的高度为1m,请计算整个装置在此过程中的

机械效率。

【答案】（1）100N；（2）625N；（3）78.57%

【详解】解：（1）重物浸没在水中时受到的浮力大小

格=夕水g/fxIOlg/mBxioN/kgxO.OImJiOON

（2）E端的拉力

FK=G物_∕⅛=i200N-IOON=IIOON

阻力为

用I=G∙+G木Hi=IlooN+150N=1250N

由杠杆平衡条件得到

FDlDH=⅛⅞H

轻绳对。点的拉力大小

七=%。250N=625N

A

IDH2

（3）有用功

Wli=/^5=IlOON×Im=IlOOJ

额夕卜功

Wi..=2G木相〃=2×150N×lm=3()()J

总功

W&=%+%=1IOOJ+300J=1400J

整个装置在此过程中的机械效率

u⅛=H00JX](X)%;S7857%

W&1400J

答：(1)重物浸没在水中时受到的浮力大小为IOON;

(2)重物浸没在水中时，打捞过程中轻绳对。点的拉力大小为625N；

(3)整个装置在此过程中的机械效率是78.57%。

8.如图所示,小明利用滑轮组以0∙2m∕s的速度匀速提升沉在水底的长方体物件，

已知物件高为〃=3m,底面积为S=1.5xlO-2m2,质量为135kg。(不计绳重、轮与

轴的摩擦及水的阻力，取g=10N∕kg)

(1)求物件上表面未露出水面前连接物件的绳的拉力？

(2)若物件上表面未露出水面之前，滑轮组的机械效率为90%,求小明拉绳的

功率？

(3)若小明所能施加的最大拉力为450N,为保证物件匀速上升求它的下表面受

到水的最小压力是多少？

A

【答案】(1)900N；(2)20W；(3)100N

【详解】解：(1)物件上表面未露出水面前受的浮力为

冷=Qkg%F=LOXIO3kg∕π√xl°N∕kgx3mxL5xl(Γ2m2=450N

物体受的重力为

Gft=∕n⅞=135kg×1ON/kg=1350N

在竖直方向上,物体受三个力的作用，竖直向上的浮力和拉力，竖直向下的重力,

则连接物件的绳的拉力为

%=G-/=1350N-450N=900N

（2）如图所示，〃=3爪则绳子自由端的速度为

V=3v物=3×0.2m∕s=0.6m∕s

根据效率的公式

W&Fs

可得物件上表面未露出水面之前，绳子自由端的拉力为

F=%h=F拉h=F也=900N=I(X)ON

sη3hη3η3×90%3

小明拉绳的功率为

P=Fv=N×0.6m∕s=200W

3

（3）根据效率的公式

可得动滑轮的重力为

=FR-^=900N-900NX90%=100N

η90%

若小明所能施加的最大拉力为450N,则动滑轮对物体的拉力为

4=G动=3*45ON-IOoN=I250N

则物体此时受到的浮力为

&=G物一百文=1350N-1250N=1∞N<Fn

表明物体已露出水面，根据浮力的定义，此时下表面受到的压力等于浮力，所以

它的下表面受到水的最小压力是

/=G=IOON

答：（1）物件上表面未露出水面前连接物件的绳的拉力为900N；

（2）若物件上表面未露出水面之前，滑轮组的机械效率为90%,小明拉绳的功

率20W；

（3）若小明所能施加的最大拉力为450N,为保证物件匀速上升求它的下表面受

到水的最小压力是IOON。

9.如图所示，体重为50kg的小安利用滑轮组把浸没在水中的长方体A提出水

面。物体A浸没在水中匀速上升时，小安所用的拉力为350N,滑轮组机械效率

7/=80%o物体A被完全提出水面后匀速上升时，滑轮组的机械效率〃2=90%。已

知物体A的底面积为0.04m2,高1m,不计摩擦和绳重，g取10N∕kg0求：

（1）物体A浸没在水中时所受的浮力大小；

（2）物体A的重力；

（3）请计算说明小安能否把物体A完全提出水面。

【答案】（I）400N；（2）960N；（3）小安不能把物体A完全提出水面

【详解】解：（1）物体浸没在水中时

V⅛=⅝∖=5A∕7A=0.04m2×1m=0.04m3

物体A所受的浮力

333

F行P水gVΛF1.Ox10kg∕m×10N∕kg×0.04m=400N

（2）由图知，作用在动滑轮上的绳子有2段，物体全部浸入水中时，滑轮组的

机械效率

：%=(G-7⅛)∕z(G-∕⅝)∕ι_G-∕⅛

"一弧--Fs---Fnh--nF

物体A的重力

G=2M+F*2x80%x350N+400N=960N

（3）提出水面后，根据滑轮组的机械效率

W∖iGhGhG

η2

~^~~F∖s~~F^nh~~nE1

可得拉力大小为

,G960N…ox,

Kr=——=--------≈533.3N

~nη22x90%

人的重力

Gλ=∕ng=50kg×10N∕kg=500N

则

F2>GΛ

所以，不能把物体A完全提出水面。

答：(1)物体A浸没在水中时所受的浮力大小为400N；

(2)物体A的重力为960N；

(3)小安不能把物体A完全提出水面。

10.小明站在水平地面上，通过滑轮组提升重物(各滑轮等重，绳重和摩擦均不

计)。已知小明重500N,双脚与地面的接触面积为0.04n√。如图甲，物体A重200N,

当用IooN的力拉绳子时，A恰好离开地面且匀速上升。如图乙，当用力拉绳子使

物体B在水中匀速提升时(物体B上表面未接触水面)，人对地面的压强为

7.5×IO3Pa□

(1)甲图中，人对地面的压力有多大？

(2)物体A在空气中匀速向上提升2m的过程中滑轮组的机械效率多大？

(3)乙图中，当物体B完全离开水面在空中匀速提升时，人对地面的压强为

5×10,Pa，则物体B的密度多大？

甲乙

【答案】(1)400N；(2)66.7%；(3)2.7×103kg∕m3

【详解】解：(1)图甲中，小明受到重力、地面支持力和绳子的拉力，处于静止

状态，地面对小明的支持力

Fi=G-F分=500N-IOON=400N

人对地面的压力和地面对人的支持力是相互作用力，所以他对地面的压力

Ftf=F叉=40ON

(2)有用功

W4=