简单机械、功和机械能培优题(附答案和解析)

简单机械和功培优&竞赛题库1.有一起重机，将5000N的物体匀速提高6m，后又水平移动4m，则钢丝绳对物体所做的功是()A.30000JB.20000JC.50000JD.10000J答案：A评析：本题考查了做功的概念，根据功是力与在力的方向上运动距离的乘积这一概念便可确定答案为A。2.把一瓶质量为46kg的石油气罐从居民住宅的一楼搬到二楼，人做功最接近于()A.140JB.1×104JC.1380JD.2300J答案：C评析：本题考查了功的计算公式，在确定居民住宅一层楼的高度大致在3m后再根据FSW可确定人做功在1380J左右，故选C。3.一体重为500N的同学在跳绳测试中1min跳180次，每次腾空的最大高度平均为4cm,则他在跳绳过程中，克服重力做功的平均功率是()A.60WB.3600WC.6000WD.3.6×105W答案：A评析：本题考查了功率的计算这一知识点，较为基础。根据smNWP6018004.0500t=60w，故选A。4.室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味，使用时用脚踩踏板，桶盖开启。根据室内垃圾桶的结构示意图可确定()A.桶中只有一个杠杆在起作用，且为省力杠杆B.桶中只有一个杠杆在起作用，且为费力杠杆C.桶中有两个杠杆在起作用，用都是省力杠杆D.桶中有两个杠杆在起作用，一个是省力杠杆，一个是费力杠杆答案：D评析：本题考查了杠杆的概念及杠杆的分类，仔细看图可知有两个杠杆，下端的杠杆动力臂比阻力臂长，是省力杠杆；上端的杠杆阻力臂长大于动力臂长，是费力杠杆，故选D。5.如图所示，吊篮的重力为300N，动滑轮重力为100N，定滑轮重力为100N，人的重力为500N，人在吊篮里拉着绳子不动时对吊篮的压力为()A.275NB.320NC.300ND.250N答案：B评析：本题考查了滑轮的特点和物体的受力分析，难度一般但学生易错。观察配图可发现人拉着绳子，把吊篮中的人当成货物不难发现有5段绳子承担着人、吊篮和动滑轮的重力，有人对绳子的拉力NNNNGF18055001003005。由于绳子对人的拉力、吊篮对人的支持力和人的重力平衡，因此吊篮对人的支持力为320N，因此人对吊篮的压力为320N。6.为了避免秤杆损坏，制秤时在秤杆两端各包上质量相等或相近的两块小铜片。现在秤杆一端的铜片脱落丢失，主人怕影响秤的准确性，把另一端的铜片也取了下来。用这样的杆秤来称量，结果是()A.称量时的读数比实际质量大B.称量时的读数比实际质量小C.不论两铜片的质量是否完全相等，都可以恢复秤的准确性D.只有在两铜片的质量完全相等的情况下，才能恢复秤的准确性答案：A评析：本题综合考查了杠杆的平衡条件这一知识点，贴近生活，具有一定难度。由于秤杆上挂重物一端的力臂要小于挂秤砣一端的力臂，因此在两端同时去掉铜片之后，挂重物一端的力与力臂乘积要比秤砣一端大些，因此称量物体时要比实际质量大些。7.“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目。如图所示，一端系住人的腰部、另一端系于跳台的是一根弹性橡皮绳。当人下落至图中Q点时，橡皮绳刚好被拉直。那么，在人越过Q点继续向下的过程中，人的动能变化情况是()A.不变B.变大C.变小D.先变大后变小答案：D评析：本题综合考查了动能与速度的关系及力和运动的关系，在Q点时人只受重力，在越过Q点之后首先是绳子拉力小于重力，因此合力向下，速度变大，动能变大；当弹性绳拉长至对人的拉力等于人的重力之后，绳子拉力大于人的重力，因此合力向上，速度减小至零，动能变小。故选D。8.一辆娱乐电瓶车，工作电压为24V，工作电流为10A，效率为80%。电瓶车及人总重为2000N，行驶时阻力是总重的1/10，则此电瓶车水平匀速行驶100m所用的时间约为()A.83sB.104sC.833sD.1042s答案：B评析：本题考查了电功率的概念和功率的计算，难度中等。电瓶车的输出功率为P=24V×10A×80%=192W，而sWmNPWt1041921001.02000，故选B。9.“神仙葫芦”就是半径分别为R和r(Rr)且固连在同一轴上的两个定滑轮和一个动滑轮C组成,如图所示，不计摩擦,当匀速提起重为P的物体时,所用的拉力F是()A.RRP2rB.RRPr-C.RrRP2D.RRPr答案：A评析：本题考查了功的计算和滑轮的拉力特点，当用力F匀速拉动物体时，大定滑轮上的力会让物体上升，同时小定滑轮上的绳子将松动导致物体下降，根据功的特点，不计摩擦时有RFrRP2222，即可得到答案为A。10.一支步枪枪筒长0.8m，火药爆发时高压气体对子弹的平均推力为2000N，子弹离开枪口后，在空气中飞行了500m落在地上，高压气体对子弹所做的功是J。答案：1600。评析：本题考查了做功的定义和功的计算，难度一般。高压气体只会在枪筒中对子弹做功，从而有JmNFSW16008.0200011.一根长3m、重1000N的均匀木棒平躺在水平地面上，若要将此木棒竖直立在地面上，则外力至少做功J。答案：1500。评析：本题考查了做功的概念，难度一般。当要把木棒竖立在地面上时，木棒的重心升高1.5m，根据功的计算公式即可得到答案为1500。12.地面上有一条大木杆，抬起A端需用力300N，抬起B端需用力200N。这条木杆的______端较粗，整个木杆的重量（所受的重力）为__________N。答案：A，500。评析：本题主要考查杠杆的平衡条件。假设木杆的全长为L，重力为G，重心距离A端为L1，抬起A端时有)(3001LLGLN，抬起B端时有1200LGLN，由此可解得L1=0.4L，重心离A端更近说明A端较粗，把L1=0.4L代入可得G=500N。13.列车上有出售食品的手推车（如图6所示）。若货物在车内摆放均匀，当前轮遇到障碍物A时，售货员向下按扶把，这时手推车可以视为杠杆，支点是______（写出字母）；当后轮遇到障碍物A时，售货员向上提扶把，这时支点是______，手推车可以视为______力杠杆。答案：C；B；省评析：本题主要考查了杠杆的分类，难度一般。当售货员向下按扶把时，B会翘起，此时C为支点；当售货员向上提扶把时，B点不动，因此B是支点，此时动力臂比阻力臂长，因此是省力杠杆。14.如图为农用扬场机的示意图。谷物脱粒后，谷粒、糠皮及少量碎石的混合物在快速转动的轮W和皮带B的带动下被抛出。谷粒、糠皮、碎石落地的远近不同，从而形成1、2、3三堆而达到分离的目的。其中1是__________，2是____________。从能量的角度看，它们在运动过程中能够分离，是因为____________________________________________。答案：糠皮；谷粒；三者质量不同导致动能不同评析：本题考查了动能与什么因素有关，难度一般。当谷粒、糠皮和碎石被抛出的时候，速度相同但是质量不同，因此动能大小不同。动能大的克服空气阻力运动远，动能小的克服空气阻力运动近，从而可以判断出1、2、3分别是糠皮、谷粒和碎石。15.人体心脏的功能是为人体血液循环提供能量。正常人在静息状态下，心脏搏动一次，能以1.6×105Pa的平均压强将70mL的血液压出心脏，送往人体各部位。若每分钟人体血液循环量约为6000mL，则此时心脏的平均功率为________W。当人运动时，心脏的平均功率比静息状态增加20%，若此时心脏每博输出的血量变为80mL，而输出压强维持不变，则心脏每分钟搏动次数为__________。答案：16，90。评析：本题综合考查了做功的变式计算，难度较大。当人处于静息状态时，有FSW=JmPaPVSL960106106.1335，WsJtWP1660960。当人运动时，有WWPP2.192.1162.11心脏每分钟做的功为：JsWPW1152602.19t11此时每分钟血液循环量为：mLmPJWV7200102.7a106.111523351190807200mLmL次16.单位时间通过某处的水的体积，称为水在该处的流量。某抽水机额定功率为P，抽水时，水头高度为h，抽水机的效率为η。当抽水机满负荷工作时，出水管中水的流量为__________(水的密度为)答案：ghP评析：本题主要考察了功和功率的计算及功与能的转化，难度中等，学生只要明白抽水机对水做的功转化为水的重力势能便不难得到VghP,从而得到正确答案。17.如图所示，木块体积为20cm3，人通过绳子拉住木块，使它恰能没入水中，若ρ木=0.6×103kg/m3，水的阻力不计，当匀速将木块拉入水面下并且做功0.012J时，问此时木块与水面的距离为多少？(g=10N/kg,假设水足够的深)解：对木块进行受力分析可知木块受到竖直向下的重力、拉力和竖直向上的浮力。拉力的大小为：gVgVGFF木水浮-NmkgNmg08.0102/10/k106.0-100.135333由W=FS可得S=W/F=0.012J/0.08N=0.15m答：此时木块与水面的距离为0.15m。18.用如图所示的滑轮组在水中提升一个重89N的铜块，用大小为30N的拉力将铜块匀速提升2m，绳和轮的摩擦及水的阻力不计，求：(1)动滑轮的重力为多少？(2)在铜块没有露出水面前，滑轮组的机械效率是多大？（ρ铜=8.9×103kg/m3，g=10N/kg，保留一位小数）解：(1)由于铜块完全浸没在水中，因此V排=V铜=G铜/ρ铜g=1×10-3m3在水中铜块受到的浮力为：F浮=ρ水gV排=10N根据滑轮组的特点有F=(G铜+G动-F浮)/3=30N得到G动=11N(2)%8.87630m21089%100总有用mNNNWW19.如图所示，物体A在拉力F的作用下，以1.5m/s的速度在水平面上匀速移动，已知物体A重200N，A运动时受到的阻力是72N，已知拉力的功率为400W，求该装置的机械效率。(不计绳重和轮重)解：由A运动时受到的阻力为72N可得绳子对A的拉力为72N，该机械装置克服地面对A的阻力做的有用功率为：P有用=fv=72N×1.5m/s×3=324W该机械装置的机械效率为：%81%100400324%100%100总有用总有用WWtPtPWW答：该装置的机械效率为81%。20.用如图所示的滑轮组匀速提起水中的重物，当重物浸没在水中时，拉力F为11.6N，滑轮组的机械效率为75%，当重物离开水面时，拉力为14.5N（整个装置的摩擦和绳重不计），求重物的密度。解：物体完全浸没在水中受到的浮力：F浮=2×14.5N-2×11.6N=5.8N当物体浸没在水中时，由%75%100总有用WW可得(G物-F浮)/(2×11.6N)=75%，计算得到G物=17.4N+5.8N=23.2N由48.52.23浮物水物NNFG可得33水物/kg1044m答：重物的密度为33/kg104m21.如图所示，在盛满水的池子底部有一段斜面AB，长为3.45m，B点比A点高0.5m，将一实心铁球匀速地A拉到B，沿斜面方向所用的力F是10N，不计水及斜面的阻力，求铁球的体积是多少？（已知铁的密度为7.9×103kg/m3，g=10N/kg）解：根据功的原理可知，拉力F所做的功和在竖直方向上拉动物体上升0.5m所做的功相同，故而有：hFGSF)(浮10N×3.45m=(ρ铁-ρ水)gV×0.5m解得：V=1×10-3m3答：铁球的体积是1×10-3m3。22.如图所示，一轻质杠杆ABC是跟三个滑轮相连的机械装置，O是支点，体积为5×10-4m3的物体P重20N，浸没在某种液体里，已知AB=BC=CO=30cm，砝码G1=4N，G2=10N，若杠杆处于平衡状态且动滑轮重G1=1N，求液体的密度。（不计滑轮重和摩擦，g=10N/kg）解：由杠杆平衡条件可得：FA×90cm=10N×60cm+4N