第十章 机械与人 计算题基础练习(含答案解析)

第十章机械与人计算题基础练习一、计算题（本大题共26小题，共208.0分）1.如图所示，物体A的质量m=12kg，在拉力F的作用下，物体A以0.1m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为12N，忽略滑轮与绳子的摩擦力以及滑轮、弹簧测力计和绳子所受的重力，并且绳子足够长.求：(1)物体A与水平面间摩擦力f的大小；(2)拉力F的大小；(3)物体A运动10s的过程中，拉力F所做的功．2.如图所示，一轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动，A端用绳子系在竖直墙壁的B点，在杠杆的C点悬挂一重为20N的物体，杠杆处于水平静止状态.已知OA长为50cm，OC长为30cm，∠OAB=30∘．(1)请在图中画出绳子对杠杆拉力F的力臂．(2)拉力F的大小是多少？3.重为50牛的物体A与滑轮相连接且置于水平地面上，在水平拉力F作用下物体A做匀速直线运动，如图所示.若物体A运动的距离s A为2米，受到地面的摩擦力f为10牛.求：①拉力F．②拉力F所做的功W．4.如图所示，某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口。

已知物体在10s内被提升了2m，物体所受重力G=720N，人对绳子水平向右的拉力F=300N.求：(1)人做的有用功；(2)人匀速拉动绳子的功率；(3)人拉起货物时的机械效率。

5.用一个杠杆来提升重物.已知动力臂是阻力臂的3倍，物体重600N，手向下压杠杆的动力是210N，物体被提升20cm.求：(l)手压杠杆下降的高度；(2)人做了多少总功；(3)人做了多少额外功；(4)杠杆的机械效率是多大．6.如图所示是一种塔式起重机，它将600kg的建筑材料匀速吊起时，对绳子的拉力为2500N，在建筑材料上升5m高度过程中，绳端移动的距离为15m，g取10N/kg，求：(1)建筑材料所受的重力；(2)起重机对绳拉力做的功；(3)塔式起重机的机械效率．用如图所示滑轮组将重6×103N的物体匀速提高2m，滑轮组的机械效率为60%，所用的时间为20s.求：(1)有用功；(2)拉力所做的功；(3)拉力的功率．7.“海宝”是2010年世博会的吉祥物，其形状如图所示.为迎接世博会，某公园大门口的水平地面上安放一个大型“海宝”雕塑，其重力为3.6×104N，与水平地面间的接触面积为1.2m2.g取10N/kg.求：(1)该雕塑的质量是多少？(2)雕塑对地面的压强是多少？(3)在搬运过程中，起重机在10s内将该雕塑匀速抬高了2m，则起重机对雕塑所做功的功率是多少？8.如图甲所示是一台正在建筑工地作业的起重机，吊臂上的滑轮组(可简化成如图乙所示)将质量为1.2×103kg的重物竖直匀速提高3m，拉力F由一台柴油机提供，提高重物所用的时间为4s.(g取10N/kg)(1)起重机对重物做的有用功是多少？(2)起重机的总效率20%，总功是多少？(3)这台起重机的总功率多少瓦？9.如图所示，搬运工用200N的拉力(方向不变)将木箱匀速提升4m，用了20s，木箱重360N，动滑轮重20N.求：(1)此过程中有用功和额外功为多大？(2)拉力功率为多大？(3)此时动滑轮的机械效率为多大？10.小明有一辆捷安特自行车，质量为12kg.星期天，小明到西太湖骑自行车健身，他在2h内匀速骑行了36km，小明的质量为58kg，骑车时受到的阻力是车和人总重的0.03倍。

(g=10N/kg)(1)这段时间内，他克服阻力做功的功率为多少？(2)若人体消耗的能量中有30%用于驱动自行车前进，则整个过程人消耗的能量为多少？11.如图所示，不计滑轮重与摩擦，重为50牛的物体A在竖直向上的拉力F作用下匀速上升2米．①求拉力F．②求此过程中拉力所做的功W．12.如图所示，重庆轨道2号线在李子坝站“穿”居民楼而过，山城的复杂地形造就了全国绝无仅有的震撼景象。

若列车电动机功率为370kW，长度为120m，行驶速度为25m/s，该居民楼长度为130m，则在列车穿过居民楼的过程中，求(1)列车所花的时间为多少秒？(2)列车电动机做的功为多少焦耳？13.如图所示，用水平向右的拉力F拉动物体，使其沿直线匀速运动了5m，时间为10s，F做功的功率是100W，求这段时间内：(1)拉力F做的功；(2)物体受到的摩擦力。

14.小车在50牛的水平拉力作用下，10秒内在水平面上沿拉力方向匀速前进20米，求：①拉力所做的功和功率；②若物体重100牛，求重力所做的功．15.如图所示，用滑轮组匀速提起1200N的重物，拉力做功的功率为1000W，绳子自由端上升的速度为2m/s。

(1)作用在绳子自由端的拉力为多大？(2)滑轮组的机械效率为多大？16.木块在大小为5牛的水平拉力作用下，10秒内在水平面上沿拉力方向前进2米，求这段时间内：①拉力做的功W；②拉力的功率P．17.2014成都“西博会”展示的某型号的房车测试时，在一段平直公路上匀速行驶了36km，用时半小时，车的总质量为3×103kg，受到的阻力为车重的0.1倍，其中g=10N/kg.求：(1)该房车的行驶速度；(2)该房车牵引力所做的功；(3)已知这一过程消耗燃油1.5×10−2m3，则热机在这一过程中消耗的总能量(假设燃油完全燃烧，燃油密度为0.8×103kg/m3，燃油热值q为4.5×107J/kg)；(4)该房车发动机的热机效率。

18.如图所示，某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口。

已知物体在10s内被提升了2m，物体所受重力G=720N，人对绳子水平向右的拉力F=300N.求：(1)物体上升的速度；(2)人匀速拉动绳子的功率；(3)人拉起货物时的机械效率。

19.2015年5月20日，在国际田联钻石联赛上海站男子110m栏比赛中，刘翔以12.97s获得冠军，并创造了该项目今年世界最好成绩！(1)在这次比赛中，刘翔跑完110m的平均速度是______m/s；(保留两位小数)(2)若体重为87kg的刘翔在跨栏是重心上升了0.32m，则他每跨过一个栏需要克服重力做功______J.(g取10N/kg)20.某杠杆的动力F1为30牛，阻力F2为300牛，若动力臂l1为2米，求杠杆平衡时阻力臂l2的大小．21.杠杆平衡时，动力臂l1为0.3米，阻力臂l2为1.5米，阻力F2为5N，求动力F1的大小．22.叉车将质量为200kg的货物在10s时间内匀速提高2m，(g取10N/kg)．求：(1)货物的重力；(2)叉车对货物做功的功率．23.重为100牛的木块，在大小为20牛的水平拉力作用下，10秒内沿水平地面匀速前进了3米.求：此过程中拉力所做的功W和功率P．24.杠杆平衡时，阻力F2为1200牛，动力臂l1为1.2米，阻力臂l2为0.1米，求动力F1．25.如图所示，用20N的拉力F匀速提起物体A，不计摩擦，A的重力为______N，若物体A在10s内上升4m，此过程中拉力F的功率为______W.答案和解析【答案】1. 解：(1)因物体A做匀速直线运动，则：f=F示=12N．(2)如图所示，作用在动滑轮轴上的拉力：F=2f=2×12N=24N．(3)如图所示，物体移动的距离是力F移动距离的二倍，则W=FS=24N×0.1m/s×10s×12=12J．答：(1)摩擦力f为12N；(2)拉力F为24N；(3)拉力F做的功为12J．2. 解：(1)过支点O作垂直绳子对杠杆的拉力F作用线的垂线段(即力臂L)．如图所示：(2)如上图所示，在Rt△OAD中，∠ODA=90∘，∠DAO=30∘，∴OD=12OA=12×50cm=25cm根据杠杆平衡条件得：F×OD=G×OC 即F×25cm=20N×30cm解得：F=24N答：拉力F的大小为24N．3. 解：①物体A做匀速直线运动，受到的摩擦力f=10N，使用动滑轮能省一半的力，所以F=12f=12×10N=5N；②拉力F移动的距离：s=2s A=2×2米=4米，因此拉力F做的功：W=fs=5N×4m=20J．答：①拉力F为5N．②拉力F所做的功W为20J．4. 解：(1)人做的有用功：W有用=Gℎ=720N×2m=1440J；(2)由图知，n=3，则拉力端移动的距离s=3ℎ=3×2m=6m，拉力做的总功：W总=Fs=300N×6m=1800J，人匀速拉动绳子的功率：P=W总t=1800J10s=180W；(3)滑轮组的机械效率：η=W有用W总=1440J1800J×100%=80%。

答：(1)人做的有用功为1440J；(2)人匀速拉动绳子的功率为180W；(3)人拉起货物时的机械效率为80%。

5. 解：物体上升高度ℎ=20cm=0.2m(1)动力移动距离：S=3ℎ=3×0.2m=0.6m(2)人做的总功：W总=Fs=210N×0.6m=126J(3)W有用=Gℎ=600N×0.2m=120J，W额=W总−W有用=126J−120J=6J(4)η=W有用W总=120J126J=95.2%．答：(l)手压杠杆下降的高度为0.6m；(2)人做了总功126J；(3)人做了额外功6J；(4)杠杆的机械效率是95.2%．6. 解：(1)建筑材料所受的重力：G=mg=600kg×10N/kg=6000N；(2)起重机对绳拉力做的功：W总=Fs=2500N×15m=3.75×104J；(3)塔式起重机做的有用功：W有用=Gℎ=6000N×5m=3×104J；机械效率：η=W有用W总=3×104J3.75×104J×100%=80%．答：(1)建筑材料所受的重力为6000N；(2)起重机对绳拉力做的功为3.75×104J；(3)塔式起重机的机械效率为80%．7. 解：(1)有用功：W有=Gℎ=6×103N×2m=1.2×104J；(2)由η=W有W总×100%可得，拉力所做的功：W总=W有η=1.2×104J60%=2×104J；(3)拉力的功率：P=W总t =2×104J20s=1000W．答：(1)有用功为1.2×104J；(2)拉力所做的功为2×104J；(3)拉力的功率为1000W．8. 解：(1)由G=mg，得m=Gg =3.6×104N10N/kg=3.6×103kg，答：该雕塑的质量是3.6×103kg．(2)F=G=3.6×104N，P=Fs =3.6×104N1.2m2=3×104Pa，答：雕塑对地面的压强是3×104Pa．(3)W=Gℎ=3.6×104N×2m=7.2×104J，P=Wt=7.2×104J10s=7.2×103w.答：起重机对雕塑所做功的功率是7.2×103w.9. 解：(1)将质量为1.2×103kg的重物竖直匀速提高3m，对重物做的功为有用功，则W有用=Gℎ=mgℎ=1.2×103kg×10N/kg×3m=3.6×104J；答：起重机对重物做的有用功是3.6×104J；(2)W总=W有用 η=3.6×104J20%=1.8×105J；答：总功是1.8×105J；(3)总功率为：P总=W总t=1.8×105J4s=4.5×104W答：这台起重机的总功率是4.5×104W.10. 解：(1)此过程中的有用功：W有用功=G木箱ℎ=360N×4m=1440J；由图知，使用的是动滑轮，n=2，拉力端移动的距离：s=2ℎ=2×4m=8m，拉力做的总功：W总=Fs=200N×8m=1600J；因W总=W有用+W额，则额外功为：W额=W总−W有用=1600J−1440J=160J；(2)拉力做功的功率：P=W总t=1600J20s=80W；(3)动滑轮的机械效率：η=W有用W总=1440J1600J×100%=90%。