專項(xiàng)素養(yǎng)綜合全練(十三)　簡(jiǎn)單機(jī)械的綜合計(jì)算課件 2024~2025學(xué)年人教版（2024）八年級(jí)下冊(cè)物理

專項(xiàng)素養(yǎng)綜合全練(十三)簡(jiǎn)單機(jī)械的綜合計(jì)算1.(2023河北保定蓮池二模)如圖所示,輕質(zhì)水平木桿AB可以

繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),在桿的B端用細(xì)線懸掛一正方體物塊M,使該物

塊靜止在水平桌面上,該物塊的棱長(zhǎng)為20cm,質(zhì)量為12kg,已

知AO長(zhǎng)度是OB長(zhǎng)度的3倍。在A點(diǎn)用F=30N的力豎直向下

拉木桿時(shí)(g取10N/kg),求:類型一與杠桿有關(guān)的綜合計(jì)算(1)B端繩對(duì)物塊M的拉力;(2)物塊M對(duì)桌面的壓強(qiáng);(3)撤去A端的力F后沿豎直方向?qū)⑽飰KM左右兩側(cè)各切下一

塊厚為h的長(zhǎng)方體,然后將切下的部分都疊放在杠桿的A端

(默認(rèn)疊放后的長(zhǎng)方體對(duì)杠桿的作用力作用在A點(diǎn)),此時(shí)物塊

M剩余部分對(duì)地面壓強(qiáng)為零,則h為多少。解析(1)由杠桿平衡條件得,M對(duì)B端繩的拉力為FB=

=F×3=30N×3=90N,B端繩對(duì)物塊M的拉力為FM=FB=90N;

(2)物塊M受到的支持力為F支=GM-FM=mg-FM=12kg×10N/kg-

90N=30N,物塊對(duì)桌面的壓力為F壓=F支=30N,物塊M對(duì)桌面

的壓強(qiáng)為p=

=

=750Pa;(3)由杠桿平衡條件得

GM×AO=(GM-

GM)×OB,解得h=0.025m=2.5cm。類型二與滑輪有關(guān)的綜合計(jì)算2.(跨學(xué)科·物理學(xué)與日常生活)(2024河北保定清苑期末)野外

行車,汽車不慎陷入泥坑,司機(jī)用如圖所示的滑輪組將汽車拖

出。若整個(gè)過(guò)程中,水平拉力F=1×103N且保持不變,3s內(nèi)汽

車沿水平方向勻速移動(dòng)了1.5m,滑輪組的機(jī)械效率為80%。

求:(1)繩子自由端移動(dòng)的速度;(2)拉力F做功的功率;(3)此過(guò)程中做的有用功;(4)汽車受到的阻力大小。

解析(1)汽車移動(dòng)速度為v車=

=

=0.5m/s,由題圖可知,滑輪組繩子的有效股數(shù)n=3,則繩子自由端移動(dòng)的速度為v=

nv車=3×0.5m/s=1.5m/s;(2)拉力的功率為P=

=

=Fv=1000

N×1.5m/s=1500W;(3)此過(guò)程中拉力做的總功為W總=Pt=1.5×103W×3s=4.5×103J,則此過(guò)程中做的有用功為W有用=ηW總=80%×4.5×103J=3.6×103J;(4)由題意可知,汽車受到的阻力與汽車受到繩的拉力大小相等,為f=

=

=2400N。3.(2023北京師范大學(xué)附屬實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)某建筑工地用升降機(jī)提升大理石的示意圖如圖所示。升降機(jī)貨箱的重力是400

N,g取10N/kg。不計(jì)滑輪和鋼絲繩的重力,不計(jì)摩擦。則:(1)已知大理石的密度是2.8×103kg/m3,每塊大理石的體積是

1.0×10-2m3,則每塊大理石的重力是多少?(2)如果每根鋼絲繩上能承受的最大拉力是2000N,則該升降機(jī)一次最多能勻速提升多少塊大理石?(3)某次提升中,升降機(jī)在1min內(nèi)將貨物勻速提升了15m,鋼

絲繩的拉力是1800N,則鋼絲繩的拉力的功率是多少?解析(1)由密度公式可得每塊大理石的質(zhì)量m=ρV=2.8×103

kg/m3×1.0×10-2m3=28kg,每塊大理石的重力G=mg=28kg×10N/kg=280N;(2)不計(jì)滑輪和鋼絲繩的重力,不計(jì)摩擦,則最大

拉力F最大=

G總最大,升降機(jī)一次能夠提起的最大總重力G總最大=3F最大=3×2000N=6000N,升降機(jī)一次能提起的大理石的總重

G石=G總最大-G貨箱=6000N-400N=5600N,升降機(jī)一次能提起

的大理石的塊數(shù)n=

=

=20;(3)由題圖知,n=3,則鋼絲繩自由端移動(dòng)的距離s=3h=3×15m=45m,拉力做的功W=Fs=1800N×45m=8.1×104J,則鋼絲繩的拉力的功率P=

=

=1350W。4.(跨學(xué)科·物理學(xué)與工程實(shí)踐)(2023黑龍江龍東地區(qū)一模)如

圖甲所示是建造大橋時(shí)所用的起吊裝置示意圖,若使用柴油

機(jī)和滑輪組將實(shí)心長(zhǎng)方體A從海底以0.1m/s的速度勻速吊

出海面;圖乙是物體A所受拉力F1隨時(shí)間t變化的圖像。(海水

的密度ρ=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,不計(jì)水的阻力)求:(1)物體A的密度;(2)當(dāng)物體A在計(jì)時(shí)起點(diǎn)的位置時(shí),上表面受到海水的壓強(qiáng);(3)物體A露出水面前,柴油機(jī)對(duì)繩的拉力F做的功W隨時(shí)間t

的變化圖像如圖丙所示,則此過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率。解析(1)根據(jù)圖乙可知,物體的重力GA=F1大=3×105N,物體的

質(zhì)量mA=

=

=3×104kg,物體浸沒(méi)時(shí)受到的浮力F浮=GA-F1小=3×105N-2×105N=1×105N,物體的體積VA=V排=

=

=10m3,物體A的密度ρA=

=

=3×103kg/m3;(2)物體在80s內(nèi)上升的高度h=vt=0.1m/s×80s=

8m,即物體在計(jì)時(shí)起點(diǎn)的位置時(shí)上表面在水中所處的深度h=8m,物體上表面受到的壓強(qiáng)p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×8m=8×104Pa;(3)由圖丙可知,物體運(yùn)動(dòng)80s,拉力做的功W=2×106J,有用功W有=F1小h=2×105N×8m=1.6×106J,滑輪組的機(jī)械效率η=

=

=80%。類型三與斜面有關(guān)的綜合計(jì)算5.(2023湖南郴州中考)如圖所示,在斜面上將一個(gè)重10N的

物體勻速拉到頂端所用的時(shí)間為4s。沿斜面向上的拉力F=

9N,斜面中AB=5m,AC=4m,物體與斜面的接觸面積為100cm2,斜面對(duì)物體的支持力為8N。求:(1)物體在斜面上的速度;(2)物體對(duì)斜面的壓強(qiáng);(3)斜面的機(jī)械效率。(計(jì)算結(jié)果保留至0.1%)解析(1)物體的速度v=

=

=1.25m/s;(2)p=

==800Pa;(3)斜面的高度h=

=

=3m,拉力做的有用功W有用=Gh=10N×3m=30J,拉力做的總功W總=Fs=9N×5m=45J,斜面的機(jī)械效率η=

=

≈66.7%。6.(2023湖北荊州中考)以“‘荊歌’鐵馬,奔向未來(lái)”為主題的2023荊州馬拉松3月26日在荊州體育中心鳴槍起跑。在開(kāi)賽場(chǎng)地建設(shè)過(guò)程中,工人利用長(zhǎng)度L=3m的斜面把質(zhì)量為240kg的重物勻速推到h=1m高處,如圖所示,工人所用推力F=1000N。g取10N/kg。求:(1)推力做的有用功;(2)斜面的機(jī)械效率;(3)工人將另一質(zhì)量為300kg的重物勻速推到同一高度,為了省力,換用長(zhǎng)度為5m的斜面,此時(shí)重物與斜面間的摩擦力與原來(lái)的摩擦力之比為6∶5,共用時(shí)20s,工人推力做功的功率。

解析(1)推力做的有用功W有=Gh=mgh=240kg×10N/kg×1m=2400J;(2)推力做的總功W總=FL=1000N×3m=3000J,斜

面的機(jī)械效率為η=

=

=80%;(3)原來(lái)斜面做的額外功為W額=W總-W有=3000J-2400J=600J,原來(lái)重物與斜面間的

摩擦力為f

=

=

=200N,此時(shí)重物與斜面間的摩擦力與原來(lái)的摩擦力之比為6∶5,則此時(shí)的摩擦力為f

'=f

×

=200N×

=240N,此時(shí)斜面的長(zhǎng)度為5m,則額外功為W額'=f