5.4.8 拓展8 滑轮常见大题类型计算 同步练习

第五章简单机械与功第4节机械能第8课时拓展8滑轮常见大题类型计算1、如图所示，以O为支点的水平轻质杠杆ON的M点处悬挂一边长为0.2m的正方体合金块A。A的下方放置一个由同种材料制成的边长为0.1m的正方体B，B放置在水平地面上；已知OM∶ON＝1∶3。一个重为640N的人站在水平地面上时对地面的压强为1.6×104Pa。当人用力拉住绳通过滑轮组使杠杆水平平衡时，A对B的压强为1.4×104Pa，人对水平地面的压强变为1.45×104Pa。若每个滑轮重为20N，g取10N/kg。求：（1）人对绳的拉力？（2）合金块A的密度？（3）当人用80N的拉力拉绳时，杠杆仍水平平衡。求此时物体B对地面的压强。2、如图甲是上肢力量健身器示意图，杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动，AO=2BO，配重的重力为100N，小明体重为500N，小明通过细绳在B点施加竖直向下的拉力为FB，杠杆在水平位置平衡，配重对地面的压力记为F压，拉力FB与压力F压的关系如图乙所示，杠杆AB和细绳的质量及所有摩擦均忽略不计，滑轮重力为G滑轮，求：（1）滑轮M是（填“动”或“定”）滑轮；（2）滑轮的重力？（3）将配重改为120N，小明能否将配重拉起，通过计算说明理由________________________。3、用如图所示的滑轮组将重100N的物体匀速提升2m，拉力F为50N；如果将该滑轮组与其它部件组合成一监控水库水位的模拟装置（如图所示），整个模拟装置是由长方体A和B、滑轮组、轻质杠杆CD、电子秤等组成。杠杆始终在水平位置平衡。已知OC∶OD=1∶2，A的体积为0.02m3，A重为450N，B重为300N，不计绳重与摩擦（ρ水=1.0×103kg/m3）。求：（1）水位上涨到A的上表面时，A受到的浮力；（2）水位上涨过程中，当A物体五分之三露出水面时，电子秤所受的压力。4、如图甲所示，质量为50kg的小明用滑轮组将空吊篮提升到高处，拉力F随时间t变化的图像如图乙所示，空吊篮上升的速度v随时间t变化的图像如图丙所示。动滑轮重60N，不计绳重和摩擦，g取10N/kg。问：（1）在0~4s内空吊篮处于（选填“平衡”或“非平衡”）状态。（2）在4~8s内小明拉力做功的功率有多大？（3）空吊篮的质量有多大？5、如图1所示，长方体A、B是两个形状相同，材料不同的物体，他们之间用细绳连接，并与滑轮组的动滑轮D连接。在向长方体容器C中缓慢加水时，用弹簧测力计拉住绳子自由端不动，其示数F与加水质量m之间的函数关系如图2所示。忽略题中所有绳重以及摩擦，加水过程中A、B间的绳子始终是绷直的。已知：容器C的内底面积SC=80cm2，物体A的底面积SA=20cm2，水的密度为，g取10N/kg。求：（1）加水500g时，B所受浮力；（2）动滑轮D的质量；（3）绳子自由端的拉力F2。6、如图是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服，其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能的。已知晾衣架上所挂衣服质量为4kg，动滑轮、杆和晾衣架总质量为1kg。小燕同学用力F拉动绳子自由端，在5s时间内使衣服匀速上移0.5m（g=10N/kg，不计绳重和摩擦）。求：（1）绳子F的大小；（2）拉力所做的功W；（3）整个过程中机械效率η。7、建筑工地上，工人采用如图所示的装置提升建筑材料，滑轮组悬挂在水平支架上，工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使重物A在5s内匀速上升了1m。已知物体A重400N，两个滑轮的质量相等，不计绳重和轴摩擦，提升物体A时滑轮组的机械效率为80%，这个过程中。（1）人对绳子拉力的功率为多大？（2）动滑轮多重？（3）支架受到滑轮组的拉力为多大？8、如图1所示，某打捞船打捞水中重物，A是重为600N的动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机，卷杨机拉动钢丝绳通过滑轮组AB竖直提升水中的重物，如图2所示，体积为0.3m3的重物浸没在水中，此时钢丝绳的拉力F的大小为1.0×103N，摩擦、钢丝绳重、重物表面沾水的质量及水对重物的阻力均忽略不计，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg。问：（1）重物浸没在水中时受到3个力，其中浮力大小为N，重力大小为N；（2）当重物逐渐露出水面的过程中，重物浸入水中的体积不断减小，打捞船浸入水中的体积不断变；重物全部露出水面和浸没时相比，打捞船浸入水中的体积变化了m3；（3）重物全部露出水面后匀速上升了1m，钢丝绳末端移动了m。此过程中滑轮组的机械效率是。9、人始终双脚站在地上，用滑轮组从水池底匀速提起实心圆柱体A，如示意图甲。A从离开池底到刚要离开水面的过程中，其底面受到水的压强与时间关系PA-t如图乙。A从刚离开池底到拉出水面并继续向上运动的过程中，人对地面的压强与时间关系P人-t如图丙。A未露出水面之前装置的机械效率为η1；A离开水面后装置的机械效率为η2。已知人的质量为60kg，人双脚站地时，与地面的接触面积为500cm2，A的底面积为200cm2，η1∶η2=15∶16，ρ水=1.0×103kg/m3。不计摩擦和绳重及水的阻力，g=10N/kg，A不吸且不溶于水，A底部与池底不密合，忽略液面高度变化，图甲中①②③④段绳均竖直。（1）求池水深度和A的上升速度；（2）求A的高度和未露出水面受到的浮力；（3）求A未露出水面前人对绳的拉力和A全部露出水面后人对绳的拉力；（4）求动滑轮的重力。10、如图所示，某工人利用滑轮组将一个工件沿水平地面匀速拉动到加工点。拉动过程中，工人对绳的拉力始终沿竖直方向，工人双脚始终与水平地面接触且接触面积为。工人对地面的压强为；此工人的质量为70kg，两个动滑轮的质量共为10kg，绳重、绳与滑轮之间的摩擦均忽略不计，g取10N/kg。求：（1）工人的手对绳的拉力大小；（2）工件移动过程中，地面对工件摩擦力的大小；（3）滑轮组在此次工作中的机械效率。11、在宜居宜业和美乡村建设中，某施工队正在进行农村基础设施改建，建筑工人利用小型的升降机来搬运水泥。如图甲所示，某次搬运过程中，工人在的时间内，将8袋水泥匀速提起，电动机牵引绳子的拉力F为，每袋水泥质量为。g取，求：（1）拉力F做功的功率；（2）滑轮组的机械效率(小数点后保留1位小数)；（3）为了一次能提升更多的水泥，物理实践小组利用学过的知识对升降机的滑轮组进行重新设计，如图乙所示。假设升降机足够稳定，电动机输出功率足够大，电动机牵引绳子的拉力仍为，吊篮及动滑轮的总重力为，不计绳重和摩擦，则这种设计的装置一次能提起多少袋水泥？12、如图所示，利用滑轮组装置匀速拉动水平面上质量是10千克的物体，已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍，动滑轮重2N，物体被拉动的速度是0.1米/秒，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦力。g=10N/kg，求：（1）物体在水平面上受到的滑动摩擦力是多少？（2）拉力F的大小是多少？（3）拉力F在10秒内移动的距离是多少？12、为了将放置在水平地面上、重G=84N的重物提升到高处。小明同学设计了图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图（丙）和（丁）所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2，不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求：（1）在2~3s内，拉力F的功率P；（2）在1~2s内，拉力F做的功W；（3）动滑轮的重力G动；（3）在0～1s内，重物对地面的压强p。13、为了建设精致城市，每到春天园林工人要在过街天桥上放置花草，为城市增添一抹绿色。如图所示，工人用长木棒、滑轮、轻绳组装提升装置。木棒放置在天桥栏杆上始终保持水平，与栏杆M接触点为O；用沙袋将木棒B端压在栏杆N上，在木棒A端吊装滑轮组。，每个沙袋重，每个滑轮重。（木棒和绳的重力、滑轮与轴的摩擦均忽略不计）（1）若A点受到竖直向下的拉力为，为了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置几个沙袋？（2）若某次工人利用滑轮组竖直向下拉绳子，将重为的花架匀速提升。求：①滑轮组的机械效率。②滑轮组对绳的拉力。14、如图所示装置中，轻质杠杆可以绕点在竖直平面内自由转动，端通过竖直方向的轻绳与滑轮组相连，在端用一轻绳沿竖直方向将杠杆拉住，使其始终保持水平平衡；在滑轮组的下方，悬挂一重为的圆柱形物体，开始时此物体刚好浸没在圆柱形容器内的水中，此时绳子对杠杆端的拉力为；已知杠杆点两侧的长度关系为，圆柱形物体的底面积为、高为，圆柱形容器的底面积为，不计绳重和摩擦（）。求：（1）物体浸没在水中受到的浮力；（2）利用该滑轮组在空气中匀速提升物体时滑轮组的机械效率；（3）打开圆柱形容器下方的阀门，向外释放的水，此时容器底部受到水的压强的变化量；（4）在上述释放水的过程中，杠杆端所受最大拉力。15、如图所示，工人准备用一根最多能承受400N力的绳子（若超过绳子将断裂）绕成的滑轮组先后打捞水中材料相同、体积不同的实心物体A和B．完全露出水面的物体A被此装置匀速提起时绳子达到最大拉力．已知动滑轮的质量为20kg（绳的质量、绳与滑轮的摩擦、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计，连接动滑轮与物体间的钢绳不会断裂，（g＝10N/kg）．求：（1）物体A完全露出水面后以0.5m/s的速度匀速上升时，物体A的重力和工人拉力的功率分别是多少；（2）在物体A浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率为75%，物体A的密度是多少；（3）若用该滑轮组打捞体积为50dm3的物体B时，物体B最多露出多少体积时绳子将断裂。

第五章简单机械与功第4节机械能第8课时拓展8滑轮常见大题类型计算1、如图所示，以O为支点的水平轻质杠杆ON的M点处悬挂一边长为0.2m的正方体合金块A。A的下方放置一个由同种材料制成的边长为0.1m的正方体B，B放置在水平地面上；已知OM∶ON＝1∶3。一个重为640N的人站在水平地面上时对地面的压强为1.6×104Pa。当人用力拉住绳通过滑轮组使杠杆水平平衡时，A对B的压强为1.4×104Pa，人对水平地面的压强变为1.45×104Pa。若每个滑轮重为20N，g取10N/kg。求：（1）人对绳的拉力？（2）合金块A的密度？（3）当人用80N的拉力拉绳时，杠杆仍水平平衡。求此时物体B对地面的压强。【答案】（1）60N；（2）5.5×103kg/m3；（3）7.5×103Pa【解析】（1）根据可得人与地面的接触面积则当人用力拉住绳通过滑轮组时，人对水平地面的压力由于人处于平衡状态，根据力的合成可得，拉力（2）当人用力拉住绳通过滑轮组时，根据滑轮组的使用特点可知则动滑轮对杠杆N的拉力由于杠杆在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件可得，则AB之间的受力面积根据可得，A对B的压力由于A处于静止状态，则根据力的合成可得金属块A的重力则A的体积所以（3）当人用80N的拉力拉绳时，动滑轮对杠杆N的拉力为当杠杆在水平位置平衡，即则A对B的压力已知A和B是由同种材料制成的，则B的体积则所以此时物体B对地面的压强为答：（1）人对绳的拉力是60N；（2）合金块A的密度是5.5×103kg/m3；（3）当人用80N的拉力拉绳时，杠杆仍水平平衡。此时物体B对地面的压强为7.5×103Pa。2、如图甲是上肢力量健身器示意图，杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动，AO=2BO，配重的重力为100N，小明体重为500N，小明通过细绳在B点施加竖直向下的拉力为FB，杠杆在水平位置平衡，配重对地面的压力记为F压，拉力FB与压力F压的关系如图乙所示，杠杆AB和细绳的质量及所有摩擦均忽略不计，滑轮重力为G滑轮，求：（1）滑轮M是（填“动”或“定”）滑轮；（2）滑轮的重力？（3）将配重改为120N，小明能否将配重拉起，通过计算说明理由________________________。【答案】动20N所需拉力大于小明的重力【解析】（1）滑轮M在使用过程中，其轴心向上移动，故为动滑轮。（2）配重在地面保持静止状态，绳子对它的拉力为F拉=G-F压对动滑轮进行受力分析可知，它受到向上的拉力F，向下的动滑轮的重力G动和两个向下的拉力F拉，可得FA=2F拉+G动=2×(100N-F压)+G动根据杠杆的平衡条件得到F×AO=F×OB结合AO=2BO，F压=50N时F=240N有[2×(100N-50N)+G动]×2=240N×1解得G动=20N；（3）[3]据图可知，当配重对地面的压力恰好为零时，连接配重的绳子上拉力为F=G配重=120N则施加在A点的拉力为根据杠杆的平衡条件得则小明体重G小明=500N<520N；所以，小明不能将配重拉起。3、用如图所示的滑轮组将重100N的物体匀速提升2m，拉力F为50N；如果将该滑轮组与其它部件组合成一监控水库水位的模拟装置（如图所示），整个模拟装置是由长方体A和B、滑轮组、轻质杠杆CD、电子秤等组成。杠杆始终在水平位置平衡。已知OC∶OD=1∶2，A的体积为0.02m3，A重为450N，B重为300N，不计绳重与摩擦（ρ水=1.0×103kg/m3）。求：（1）水位上涨到A的上表面时，A受到的浮力；（2）水位上涨过程中，当A物体五分之三露出水面时，电子秤所受的压力。【答案】（1）200N；（2）230N【解析】（1）当水位上涨到A的上表面时，A浸没在水中，所以A排开水的体积为V排=VA=0.02m3所以A受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N（2）水位上涨过程中，当A物体露出水面时，A排开水的体积为物体A此时受到的浮力为F浮'=ρ水gV排'=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=80N物体A受到浮力、重力和滑轮组的拉力，三力平衡，所以滑轮组的拉力为F′=GA-F浮′=450N-80N=370N根据力的作用的相互性可知，物体A对滑轮组拉力F′′=F′=370N不计绳重与摩擦，用如图所示的滑轮组将重100N的物体匀速提升2m，拉力F为50N，则动滑轮的重力为G动=3F-G=3×50N-100N=50N滑轮组绳子自由端的拉力为根据力的作用的相互性可知，绳子转自由端对杠杆C端拉力与杠杆C端受到拉力大小相等，大小F=140N。杠杆始终在水平位置平衡，O为支点，由杠杆平衡条件有Fc·OC=F·OD变形带入数据，解得绳子对D端拉力为70N，所以B物体受到拉力为FB拉=F=70NB物体受到的拉力、电子秤的支持力与B的重力平衡，所以B受到的支持力为F支=GB-FB拉=300N-70N=230N所以电子秤受到B物体对它的压力大小等于230N。答：（1）水位上涨到A的上表面时，A受到的浮力为200N；（2）水位上涨过程中，当A物体五分之三露出水面时，电子秤所受的压力为230N。4、如图甲所示，质量为50kg的小明用滑轮组将空吊篮提升到高处，拉力F随时间t变化的图像如图乙所示，空吊篮上升的速度v随时间t变化的图像如图丙所示。动滑轮重60N，不计绳重和摩擦，g取10N/kg。问：（1）在0~4s内空吊篮处于（选填“平衡”或“非平衡”）状态。（2）在4~8s内小明拉力做功的功率有多大？（3）空吊篮的质量有多大？【答案】非平衡

60W

4kg【解析】（1）由丙图知，0~4s内空吊篮的速度逐渐变大，所以空吊篮处于非平衡状态。（2）由图甲知，承担重物绳子的段数n=2，由图乙知，4~8s内拉力F=50N，由图丙知，4~8s物体的速度，绳端速度v=nv物=2×0.6m/s=1.2m/s拉力的功率（3）不计绳重和摩擦，绳端的拉力所以空吊篮的重力由G=mg可得，空吊篮的质量。5、如图1所示，长方体A、B是两个形状相同，材料不同的物体，他们之间用细绳连接，并与滑轮组的动滑轮D连接。在向长方体容器C中缓慢加水时，用弹簧测力计拉住绳子自由端不动，其示数F与加水质量m之间的函数关系如图2所示。忽略题中所有绳重以及摩擦，加水过程中A、B间的绳子始终是绷直的。已知：容器C的内底面积SC=80cm2，物体A的底面积SA=20cm2，水的密度为，g取10N/kg。求：（1）加水500g时，B所受浮力；（2）动滑轮D的质量；（3）绳子自由端的拉力F2。【答案】（1）0.8N；（2）0.02kg；（3）0.4N【解析】（1）由图2知：当加水210g时，物体B开始进入水中，当加水450g时，物体B恰好完全浸没，则B的高度为则当加水500g时，液面在A、B之间的，由于此时B处于浸没状态，则（2）由于长方体A、B是两个形状相同的物体，则；；由图2知：当加水600g时，物体A开始进入水中，当加水780g时，拉力的大小不再减小，说明物体A受到的浮力不再增加；即物体A浸入水的深度不再增加；则此时物体A浸入水的深度为由于加水过程中A、B间的绳子始终是绷直的。所以，物体A没有完全浸没水中，物体AB一起处于漂浮状态，由于此时物体A、B对动滑轮的拉力为零；由于动滑轮由2股绳子承担，则当加水质量为时，绳子的拉力为所以，动滑轮的重力为则动滑轮的质量为（3）由于物体AB一起处于漂浮状态，根据漂浮条件可得即当加水450g时，物体B浸没在水中，则加水500g时，绳子的拉力为答：（1）加水500g时，B所受浮力为；（2）动滑轮D的质量为；（3）绳子自由端的拉力。6、如图是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服，其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能的。已知晾衣架上所挂衣服质量为4kg，动滑轮、杆和晾衣架总质量为1kg。小燕同学用力F拉动绳子自由端，在5s时间内使衣服匀速上移0.5m（g=10N/kg，不计绳重和摩擦）。求：（1）绳子F的大小；（2）拉力所做的功W；（3）整个过程中机械效率η。【答案】（1）12.5N；（2）50J；（3）80%【解析】（1）提升的总重力为G总=m总g=(4kg+1kg)×10N/kg=50N由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n=4，不计绳重和摩擦，则绳端的拉力为（2）绳端移动的距离为s=4h=4×0.5m=2m拉力做的功为W=Fs=12.5N×2m=25J（3）衣服的重力为G衣服=mg=4kg×10N/kg=40N则拉力做的有用功为为W有=G衣服h=40N×0.5m=20J整个过程中的机械效率为答：（1）绳子自由端拉力为12.5N；（2）拉力做的功为50J；（4）整个过程中机械效率80%。7、建筑工地上，工人采用如图所示的装置提升建筑材料，滑轮组悬挂在水平支架上，工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使重物A在5s内匀速上升了1m。已知物体A重400N，两个滑轮的质量相等，不计绳重和轴摩擦，提升物体A时滑轮组的机械效率为80%，这个过程中。（1）人对绳子拉力的功率为多大？（2）动滑轮多重？（3）支架受到滑轮组的拉力为多大？【答案】（1）100W；（2）100N；（3）850N【解析】解：（1）该滑轮组做的有用功根据可知，该滑轮组做的总功绳端拉力做功的功率（2）由图可知，该滑轮组动滑轮上有2段绳子承载，由可知自由端拉力不计绳重和摩擦，自由端拉力，所以动滑轮重力（3）定滑轮重力支架受到滑轮组的拉力答：（1）人对绳子拉力的功率为100W；（2）动滑轮重100N；（3）支架受到滑轮组的拉力为850N。8、如图1所示，某打捞船打捞水中重物，A是重为600N的动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机，卷杨机拉动钢丝绳通过滑轮组AB竖直提升水中的重物，如图2所示，体积为0.3m3的重物浸没在水中，此时钢丝绳的拉力F的大小为1.0×103N，摩擦、钢丝绳重、重物表面沾水的质量及水对重物的阻力均忽略不计，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg。问：（1）重物浸没在水中时受到3个力，其中浮力大小为N，重力大小为N；（2）当重物逐渐露出水面的过程中，重物浸入水中的体积不断减小，打捞船浸入水中的体积不断变；重物全部露出水面和浸没时相比，打捞船浸入水中的体积变化了m3；（3）重物全部露出水面后匀速上升了1m，钢丝绳末端移动了m。此过程中滑轮组的机械效率是。【答案】3×1035.4×103大0.3390%【解析】（1）图2中重物浸没在水中时受到重力、浮力和拉力的作用，则排开液体的体积受到的浮力由于绳子的股数，摩擦、钢丝绳重、重物表面沾水的质量及水对重物的阻力均忽略不计，根据可得，动滑轮对重物的拉力由于重物受力平衡，所以，重物的重力（2）打捞船和重物为一个整体，由于打捞船和重物一直处于漂浮状态，根据漂浮条件可知：打捞船和重物受到的浮力与打捞船和重物的总重力相等，由于打捞船和重物的总重力不变，所以，打捞船和重物受到的浮力不变；根据可知排开水的总体积不变，所以，当重物逐渐露出水面的过程中，重物浸入水中的体积不断减小，打捞船浸入水中的体积不断变大；由于排开水的总体积不变，所以重物全部露出水面和浸没时相比，打捞船浸入水中的体积变化量（3）重物全部露出水面后，钢丝绳末端移动的距离由于摩擦、钢丝绳重、重物表面沾水的质量及水对重物的阻力均忽略不计，则根据可得，滑轮组的机械效率。9、人始终双脚站在地上，用滑轮组从水池底匀速提起实心圆柱体A，如示意图甲。A从离开池底到刚要离开水面的过程中，其底面受到水的压强与时间关系PA-t如图乙。A从刚离开池底到拉出水面并继续向上运动的过程中，人对地面的压强与时间关系P人-t如图丙。A未露出水面之前装置的机械效率为η1；A离开水面后装置的机械效率为η2。已知人的质量为60kg，人双脚站地时，与地面的接触面积为500cm2，A的底面积为200cm2，η1∶η2=15∶16，ρ水=1.0×103kg/m3。不计摩擦和绳重及水的阻力，g=10N/kg，A不吸且不溶于水，A底部与池底不密合，忽略液面高度变化，图甲中①②③④段绳均竖直。（1）求池水深度和A的上升速度；（2）求A的高度和未露出水面受到的浮力；（3）求A未露出水面前人对绳的拉力和A全部露出水面后人对绳的拉力；（4）求动滑轮的重力。【答案】（1）4m，0.2m/s；（2）1m，200N；（3）400N，500N；（4）200N【解析】（1）由图乙可知，物体A在池底时，其底面受到水的压强pA=4×104Pa，根据p=ρgh得，池水深度忽略液面高度变化，A上升的高度h=4m，时间t=20s，所以A的上升速度（2）由图丙可知，15~20s时，A从刚接触水面到拉出水面，上升的高度即为物体A的高度hA=vt′=0.2m/s×5s=1mA的底面积SA=200cm2=0.02m2A的体积VA=SAhA=0.02m2×1m=0.02m3A未露出水面受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gVA=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N（3）由图丙可知，A未露出水面时，人对地面的压强p人=0.4×104Pa，人与地面的接触面积S人=500cm2=0.05m2根据得，人对地面的压力F人=p人S人=0.4×104Pa×0.05m2=200N人的重力G人=m人g=60kg×10N/kg=600NA未露出水面前人对绳的拉力F拉=G人-F人=600N-200N=400N由图丙可知，A全部露出水面后人对地面的压强p人′=0.2×104Pa，根据得，人对地面的压力F人′=p人′S人=0.2×104Pa×0.05m2=100NA全部露出水面后人对绳的拉力F拉′=G人-F人′=600N-100N=500N（4）A未露出水面前，机械效率A全部露出水面后，机械效率因为η1∶η2=15∶16，所以GA=800N。A未露出水面前，由得G动=2F拉-GA+F浮=2×400N-800N+200N=200N。10、如图所示，某工人利用滑轮组将一个工件沿水平地面匀速拉动到加工点。拉动过程中，工人对绳的拉力始终沿竖直方向，工人双脚始终与水平地面接触且接触面积为。工人对地面的压强为；此工人的质量为70kg，两个动滑轮的质量共为10kg，绳重、绳与滑轮之间的摩擦均忽略不计，g取10N/kg。求：（1）工人的手对绳的拉力大小；（2）工件移动过程中，地面对工件摩擦力的大小；（3）滑轮组在此次工作中的机械效率。【答案】（1）100N；（2）300N；（3）75%【解析】（1）工人的重力由得，工人对地面的压力由力的作用是相互的可知，工人受到的支持力由力的平衡条件可知，工人的手对绳的拉力（2）两个动滑轮的重力由图可知n=4，因为不计绳重和摩擦时所以地面对工件摩擦力（3）滑轮组的机械效率。11、在宜居宜业和美乡村建设中，某施工队正在进行农村基础设施改建，建筑工人利用小型的升降机来搬运水泥。如图甲所示，某次搬运过程中，工人在的时间内，将8袋水泥匀速提起，电动机牵引绳子的拉力F为，每袋水泥质量为。g取，求：（1）拉力F做功的功率；（2）滑轮组的机械效率(小数点后保留1位小数)；（3）为了一次能提升更多的水泥，物理实践小组利用学过的知识对升降机的滑轮组进行重新设计，如图乙所示。假设升降机足够稳定，电动机输出功率足够大，电动机牵引绳子的拉力仍为，吊篮及动滑轮的总重力为，不计绳重和摩擦，则这种设计的装置一次能提起多少袋水泥？【答案】（1）；（2）83.3%；（3）14【解析】（1）如图甲所示，动滑轮上绕2条绳，则n=2，水泥被匀速提起，绳子自由端移动的距离为12m，则拉力F做功为则拉力F做功的功率为（2）由题可知8袋水泥重力为升降机搬运水泥做的有用功为则滑轮组的机械效率为（3）如图乙所示，动滑轮上绕3条绳，电动机牵引绳子的拉力仍为，则绳子能够拉起物体的总重力为吊篮及动滑轮的总重力为，不计绳重和摩擦，则一次能拉起水泥的重力为每袋水泥重力为则这种设计的装置一次能提起水泥的袋数为。12、如图所示，利用滑轮组装置匀速拉动水平面上质量是10千克的物体，已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍，动滑轮重2N，物体被拉动的速度是0.1米/秒，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦力。g=10N/kg，求：（1）物体在水平面上受到的滑动摩擦力是多少？（2）拉力F的大小是多少？（3）拉力F在10秒内移动的距离是多少？【答案】（1）10N；（2）4N；（3）3m【解析】（1）物体的重力为物体在水平面上受到的滑动摩擦力为（2）物体匀速运动，处于平衡状态，滑轮组对物体的拉力为从图中可知n=3，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦力，拉力为（3）物体在10s内移动的距离为拉力F在10秒内移动的距离为答：（1）物体在水平面上受到的滑动摩擦力是10N；（2）拉力F的大小是4N；（3）拉力F在10秒内移动的距离是3m。12、为了将放置在水平地面上、重G=84N的重物提升到高处。小明同学设计了图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图（丙）和（丁）所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2，不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求：（1）在2~3s内，拉力F的功率P；（2）在1~2s内，拉力F做的功W；（3）动滑轮的重力G动；（3）在0～1s内，重物对地面的压强p。【答案】（1）262.5W；（2）150J；（3）21N

（4）300Pa【解析】（1）由图知道，在2～3s内，重物做匀速运动拉力又因为承担物重的绳子股数所以，拉力F的作用点下降的速度拉力做功功率（总功率）为（2）由图乙知道，在1~2s内，拉力重物上升高度拉力F的作用点下降的距离为拉力做的功为（3）由丙图知道，物体在2～3s内做匀速直线运动，由图乙知道，此时的拉力为根据；（4）在0～1s内，拉力把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态，所以地面对物体的支持力为由于力的作用是相互的，所以，重物对地面的压力为对地面的压强为答：（1）在2~3s内，拉力F的功率为262.5W；（2）在1~2s内，拉力F做的功为150J；（3）动滑轮的重力G动为21N；（4）在0～1s内，重物对地面的压强为300Pa。13、为了建设精致城市，每到春天园林工人要在过街天桥上放置花草，为城市增添一抹绿色。如图所示，工人用长木棒、滑轮、轻绳组装提升装置。木棒放置在天桥栏杆上始终保持水平，与栏杆M接触点为O；用沙袋将木棒B端压在栏杆N上，在木棒A端吊装滑轮组。，每个沙袋重，每个滑轮重。（木棒和绳的重力、滑轮与轴的摩擦均忽略不计）（1）若A点受到竖直向下的拉力为，为了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置几个沙袋？（2）若某次工人利用滑轮组竖直向下拉绳子，将重为的花架匀速提升。求：①滑轮组的机械效率。②滑轮组对绳的拉力。【答案】（1）2个；（2）①94%；②624N【解析】（1）木棒始终水平平衡且不计木棒重力，由公式FAl1=FBl2可知，木棒B端受到的压力为沙袋个数；所以至少需要2个沙袋。①竖直匀速提升物体，绳的重力及滑轮与轴的摩擦均忽略不计，有用功为W有=G物h=376N×5m=1880J额外功为W额=G动h=24N×5m=120J总功为W总=W有+W额=1880J+120J=2000J滑轮组的机械效率为②因为竖直匀速提升，所以受力平衡，绳的重力及滑轮与轴的摩擦均忽略不计，人的拉力为滑轮组对绳AC的拉力FA=3F拉+G定=3×200N+24N=624N答：（1）若A点受到竖直向下的拉力为1000N，为了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置2个沙袋；（2）①滑轮组的机械效率为94%；②滑轮组对绳AC的拉力为624N。14、如图所示装置中，轻质杠杆可以绕点在竖直平面内自由转动，端通过竖直方向的轻绳与滑轮