华师大版科学初三复习-杠杆.滑轮组

绝密★启用前

杠杆、滑轮组综合练习

注意事项：

1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息

2．请将答案正确填写在答题卡上

第I 卷（选择题）

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一、选择题（题型注释）

1．如图所示，用三种方法拉动同一物体在相同的水平地面上做匀速直线运动，使物体以相等速度移动相同的距离。所用拉力分别是F1、F2、F3，这三个力的作用点移动距离分别是S1、S2、S3，移动速度分别为V1、V 2、V 3，不计滑轮摩擦，则（ ）

A. F1:F2:F3＝2:1:4 S1:S2:S3＝2:1:4

B. F1:F2:F3＝2:1:4 S1:S2:S3＝2:4:1 C. F1:F2:F3＝2:4:1 V1:V 2:V 3＝2:1:4 D. F1:F2:F3＝2:1:4 V1:V 2:V 3＝2:4:1 【答案】BD

【解析】设地面对物体摩擦力为

F 0，则F 1=F 0F 3=2F 0，所以F F 移动的距离为S 1:2:F 3=2:1:4。设物体0, 则S 1=S 0, S 2=2S 0S 1:S 2:S 3=2:4:1。因为物体移动速度相等，设为V 0, 则

V , V 1=V 02=2V 0V 1:V 2:V 3=2:4:1。

2．在图甲中，石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降，直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力随时间t 变化的图像，若不计水的阻力，则可算出该石料的密度为

A 1.6×103

kg/m

3

B. 2.3×l03 kg/m3 C. 2.8×lO3kg/m3 D.3.2Xl03kg/m3

试卷第1页，总8页

【答案】C

【解析】石料浸入水中以前，由于不受向上的浮力，则G 石=F拉=1400N m 石=G石/g=1400N/10N/kg =140kg

石料入水后，由于排水，受到浮力作用，根据阿基米德原理知道，V 排越大，F 浮越大，F 拉=G石-F 浮，G 石不变，F 浮增大，F 拉减小

当石料全部入水后，再继续深入，由于V 排=V石不变，F 浮大小也就不变，F 拉不变 则由图像可知，V 排=V石时，F 拉=900N,

则石料全部浸没在水中时F 浮=G石-F 拉=1400N-900N=500N

根据阿基米德原理F 浮=p水gV 排，得V 石=V排=F浮/p水g=500N/(1000kg/m³*10N/kg)=0.05m³

p 石=m石/V石=140kg/0.05m³=2800kg/m³

3．如图所示是提升路面砖的装置。质量为70 kg的工人与地面的接触面积为500 cm2，吊箱重200N ，每块砖重100N ，滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计。工人用拉力F 在4s 内匀速提升10块砖，升高2m ，此装置的机械效率为80%。（取g =10N/kg）则

A ．工人做的额外功是2000J B ．拉力F 的功率是500W

C ．工人对地面的压强是1500Pa D ．此装置的机械效率最高可达85% 【答案】C

【解析】工人做的有用功是w=Gh=1000N*2m=2000J，此装置的机械效率为80%，工人做的总功是2500J ，工人做的额外功是500J ；A 选项错误；根据公式P=W/t=2500J/4s 拉力F 的功率是625W ，选项B 错误；根据公式P=F/S计算工人对地面的压强是1500Pa ，选项C 是正确的；工人的最大拉力是700N, 吊箱和动滑轮的重为500J /2m=250N，可以提升的最大物重是1400N-250N=1150N,此装置的机械效率最高可达82.14%，所以选C 。

试卷第2页，总8页

第II 卷（非选择题）

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卷的文字说明

二、填空题（题型注释）

2

4．如图所示，在水平地面上放一个重300N ，底面积为100cm 的物体，不考虑绳的重力和绳与滑轮间的摩擦，匀速拉动物体时，物体与地面的摩擦力为60N ，则水平拉力F= N ，物体对地面的压强是 Pa ．（各连接部分的绳均水平）

【答案】30；30000 【解析】（1）由图可见，该滑轮组是克服物体的摩擦阻力做功，与动滑轮相连的绳子有2段，

则水平拉力F=f=×60N=30N；

（2）物体放在水平地面上时，对地面的压力等于重力，即F=G=300N，

受力面积为物体的底面积S=100cm2=100×10﹣4m 2．=10﹣2m 2

， 因此物体对地面的压强：P==

=30000Pa．

5．圆柱形容器中装有适量的水，将木块A 图甲所示，此时水对容器底部的压强增加了300 Pa。若将木块A 挂在轻质杠杆左端B 点，且A 的部分体积浸入水中，在杠杆C 点悬挂重物G 使杠杆水平平衡，如图乙所示，此时水对容器底部的压强比木块A 漂浮时减少了100Pa 。若将容器中的水换成另一种液体，使木块A 露出液面部分与乙图相同，移动重物G 到D 点时，杠杆水平平衡，如图

丙所示。若OC ∶OD ＝10∶13。则这种液体的密度为________kg/m3

。

【答案】0.85×103

【解析】圆柱形容器中装有适量的水，将木块A 放入水中静止时，根据浮沉条件和阿基米德定律，得G 物=F浮= G排 =ρ液g V排，即ρ物g V物=ρ液

g V 排，所以ρ物=0.6g/ cm 3

, 设容器的底面积为S ，此时水对容器底部的压强增加了300 Pa ，根据p = ρg h ，所以高度的改变量是0.03m, 所以3/5V物=0.03S.所以V 物=0.05S.根据杠杆的平衡条件，依据题意，得（GA-ρ水g ×0.02S ）×L=10G, (GA-ρ液g ×0.02S ）

×L=13G，两式相除，得ρ液=0.85×103

试卷第3页，总8页

三、实验题（题型注释）

6．如图所示是某同学做俯卧撑时的示意图，他的质量为56kg 。身体可视为杠杆，O 点为支点．A 点为其身体重心。每次俯卧撑他肩膀向上撑起40cm 。（4分 g=10N/kg ）(1) 该同学所受重力是多少？（2）若0B=1.0m，BC=0.4m，求地面对双手支持力的大小．（3）若他一分钟可完成30个俯卧撑，其功率多大？

【答案】（1）560N (2) 400N (3) 80W

【解析】根据G=mg求出重力大小；根据杠杆平衡条件求出地面对支持力的大小；根据

P=W/t求出功率的大小。

（

1）G=mg=56kg×

10N/kg=560N (2)F(OC)=G(OB)得560N ×1m=F×1.4m, 所以F=400N (3)P=W/t=400N×0.4m ×30/60S=80W 四、计算题（题型注释）

7． 我国是世界上第一个成功完成海底沉船整体打捞工作的国家，图甲是起重工程船将“南海1号”沉船打捞出水的情况．为分析打捞工作，我们可以将实际打捞过程简化为如图乙所示的滑轮组竖直向上提升水中的金属物．已知正方体实心金属物的体积V=1×

10-2m 3，密度ρ33

金=7.9×103kg/m，ρ水=1×103kg/m，g=10N/kg，绳子重力不计．请问：

（1）若不计摩擦和滑轮重，当金属物始终浸没在水中时，需要多大的竖直向上拉力作用于绳子自由端才能将金属物匀速提升？

（2）若仍不计摩擦，但动滑轮重G 0=60N，要求在1min 内将始终浸没在水中的金属物匀速提升6m ，求绳子自由端竖直向上拉力的功率；

（3）若将金属物完全提出水面后继续向上匀速提升的过程中，该滑轮组的机械效率为94%，问作用于绳子自由端竖直向上的拉力是多大？（计算结果保留整数）

【答案】（1）2.3×102

N (2) 72W (3)280N 【解析】解：（1）

（2）

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（3）

8．如图所示，某科技小组的同学制作了一个打捞物体的自动控制模型，E 为配重，AOB 是一个质地均匀的长方形横杆，其质量不计，OA ∶OB=1∶3，在水平位置保持平衡。通过电动机Q 可以控制杠杆B 端抬起，从而将被打捞物体提起。已知滑轮D 重为10N ，B 端定滑轮和提升电动机P 的总质量是1kg ，提升电动机P 的功率为3W 且保持不变，物体M 的质量是1kg 。只让提升电动机P 工作，当物体M 匀速上升时，提升电动机P 对

绳子的拉力为F 1， B 端滑轮组的机械效率为η1。若用质量为1.5kg 物体N 代替物体M ，只让提升电动机P 工作，当物体N 匀速上升时，提升电动机P 对绳子的拉力为F 2， B 端滑轮组的机械效率为η2，且η1∶η2=8∶9。不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦,g 取10N/kg，求：

（1）F 1 与F 2的比值；

（2）只让提升电动机P 工作，当物体M 匀速上升时的速度υ；

（3）当物体N 被提升到一定高度后，提升电动机P 停止工作，启动电动机Q 将杠杆B 端匀速抬起的过程中，电动机Q 对绳子的拉力F 的大小。

B

P

【答案】（1）∴

F 1∶F 2=3∶4 （2）υM =0.2m/s

（3）40N 【解析】由已知

G M =G B =m B g=1kg×10N/kg=10N

G N =m N g=1.5kg×10N/kg=15N -------1分 提升物体M 、N 时，受力分析如图（1）（2）--1分

1

2

动

动 M N 图（1）

图（2）

平衡方程为

（1）3F 1 = G 动＋G M

（2）3F 2 = G 动＋G N --------1分 ∵η1∶η2=8∶9

η1= G M / (G 动＋G M ) η2= G N / (G 动＋G N )

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由已知及以上关系得：G 动=5N 由方程（1）（2）得出F 1 =5N ，F 2 =(20/3) N

∴F 1∶F 2=3∶4 ------------1分 提升电动机P 的功率为3W 不变时，

当物体M 匀速上升时，由υ1=P/F1可知速度υ1=0.6m/s

∴ υM =0.2m/s -------------1分

当物体N 被提升到一定高度后，启动电动机Q 将杠杆B 端匀速抬起的过程中， 对杠杆和滑轮D 受力分析如图（3）（4）

平衡方程为

（1）F A . O A = F B . O B

（2）F A ′= G D ＋2F

-----1分

∵ F B = G 动＋G N ＋G B =30N OA ∶OB=1∶3 G D =10N 由已知及以上关系得

F =40N

9．工作人员用如图所示装置把水质监控仪器放入水中。第一次使仪器A 在水中匀速上升的过程中（A 未露出水面），人对绳子竖直向下的拉力为F 1，绳端的速度为v 1，机械效率为η1；第二次把仪器B 固定在A 下方，A 和B 在水中匀速上升的过程中（A 未露出水面），人对绳子竖直向下的拉力为F 2，绳端的速度为v 2，机械效率为η2；η1: η2=34:35。已知V A =V B =3×10-3m 3， G A =3G B ，G B =50N。拉力F 1、F 2做功随时间变化的图像分别如图中①、②所示。（不计绳重、滑轮与轴的摩擦及水的阻力，g 取10N/kg）

求：（1）A 所受的浮力F 浮； （2）动滑轮的重G 动； （3）求v 1、v 2的比值。

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【答案】（1

）30N （2）30N （3【解析】（1）F 浮=ρ液gV A =30N ………………………(1分)

（2）当仪器A 在水中匀速上降时,

受力分析如答图7所示 。受力分析正确……… (1分)

F A1 4F 1

A 浮 A

轮

G 动

G A

F A1

答图7

F A 1+F A 浮=G A ………………………… ①

②

分)

………………………③

当仪器A 和B 在水中匀速上降时, 受力分析如答图8所示：

F A2 4F 2

A 浮+ FB 浮

A 和B

轮

G 动

G A + GB

F A2

F A 2+F A 浮+F B 浮=G A +G B ………………… ④ ⑤ 分)

…………… ⑥

…………………………⑦ 将 V A =V B =3×10-3m 3 G A =3G B G B =50N 代入上式 解出： G 动=30N ………………………(1分) （3 ………………………(2分) （1）F 浮=ρ液gV A =30N

（2）当仪器A 在水中匀速上降时, 受力分析如答图7所示 。

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F A 1+F A 浮=G A

当仪器A 和B 在水中匀速上降时, 受力分析如答图8所示：

F A 2+F A 浮+F B 浮=G

A +G B

将 V A =V B =3×10-3m 3 G A =3G B G B =50N 代入上式 解出： G 动=30N （3

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