2020中考物理总复习滚动小专题(二)简单机械的相关计算

1、滚动小专题（二）简单机械的相关计算类型1杠杆的相关计算1. （2018 安徽）图a所示为前臂平伸用手掌拖住铅球时的情形.我们可将图a简化成如图b所示的杠杆.不计杠杆自重，若铅球质量m 3 kg , OA= 0.03 m , OB= 0.30 m ,求此时肱二头肌对前臂产生的拉力Fi的大小（g取10 N/kg）.a6解：由图可知，支点是 O点，肱二头肌对前臂产生的拉力F1为动力，3 kg铅球的重力即为阻力 F2,则阻力：F2= G= mg= 3 kg x 10 N/kg = 30 N由图知，l 1=OA= 0.03 m , l 2=OB= 0.30 m根据杠杆的平衡条件：F1l 1= F2l 2

2、即：F1X0.03 m=30 NX 0.30 m解得 F1 = 300 N2 . （2018 毕节）如图所示，重力不计的轻杆AOB可绕支点O无摩擦转动，当把甲、乙两物体分别挂在两个端点A、B上时，轻杆恰好在水平位置平衡，此时乙物体刚好完全浸没在装有水的容器里且水未溢出，物体乙未与容器底接触，已知轻杆长 2.2 m ,支点O距端点B的距离为1.2 m ,物体甲的质量为 8.28 kg ,物体乙的体积为 0.001 3m.（ g取10 N/kg ,忽略绳重）求：（1）甲物体的重力；（2）乙物体受到水的浮力；（3）弹簧测力计的示数；（4）乙物体的密度.解：（1）甲物体的重力：G甲=mg=8.28 k

3、g X10 N/kg = 82.8 N（2）乙物体受到水的浮力：F 浮乙=p 水gV排=1.0 x 103 kg/m 3x 10 N/kg x 0.001 m 3= 10 N（3 ）根据杠杆的平衡条件：Fa - OA= Fb - OB导，FaXOA GxOA82.8 NX (2.2 m - 1.2 m )=69 NFb= OB = OB1.2 m(4)由力的平衡得 6乙=尸浮+Fb=10 N + 69 N = 79 NG斤|乙=一 gmx79 N10 N/kg7.9 kg=7.9 kgP 乙L 0.001 m3=7.9 x 103 kg/m 33 .如图所示，一质量为 70 kg ,底面积为0

4、.04 m2的物块置于水平地面上，通过绳系于轻质杠杆ABC勺A端,杠杆可绕 O点转动.已知 AOL OB OBLBC且AO： B0= 5 ： 6, BO： BC= 3 : 4.（绳重和摩擦不计，g取10 N/kg）(1)求物体的重力；(2)在C端用F= 200 N的力竖直向下拉杠杆，使杠杆静止平衡，且 AO BC在水平位置.求物体对地面的压强.(3)试画出彳用在 C点使杠杆平衡(AO BC处于水平)，且物体对地面的压强恰好为0时，所需的最小的力的力臂，并求出该力的大小.解：(1) G= mg= 70 kg x 10 N/kg = 700 N(2)在C端用F= 200 N的力竖直向下拉杠杆，拉力

5、F的力臂大小等于 BCAO： BO= 5 ： 6, BO： BC= 3 ： 4 .AO： BC= 5 ： 8FiXAO= FX BC Fi= FX BC= 200 NX 8= 320 NAO5物体对地面的压力：F 压=G- Fi= 700 N 320 N =380 N F380 N物体对地面的压强：P=S= 004#=9 500 Pa如图所示，BO： BC= 3： 4根据勾股定理可知 BO： OC= 3 : 5 .AO： OC= 1 ： 2Gx AO= F2XOCAOF2 = Gx oc= 700 NX1-=350 N4 .如图所示，一轻质刚性薄板(可视为杠杆)的B端，挂一质量为2 kg的物体

6、，A端拴一细绳由一人站在地上用力拉，使其在水平位置平衡.绳与杆的夹角为30。，OAK为2 m, O张为0.5日在支点O处放一质量为0.5 kg的玩具汽车(可视为一点)，用1.0 N的水平牵引力使小车向左匀速运动.g取10 N/kg.(1)小车在O点时，为使杠杆在水平位置平衡，画出人的拉力F及其力臂l1,求出该拉力F的大小；(2)小车从O点向左匀速运动，牵引力对小车做多少功时人对绳的拉力减小到零.解：(1) A端细绳的拉力方向沿绳子向下，从支点O作绳子拉力作用线的垂线段，即为拉力的力臂l1,如图所示:11 = OA< sin30 ° = 2 mX0.5= 1 m物体的重力：O m

7、g= 2 kg x 10 N/kg = 20 N根据杠杆平衡条件得：Fl1 = Gx OB拉力F=Gx OB 20 NX 0.5 m1=10 N(2)设小车从O点向左匀速运动的距离为s时，人对细绳的拉力减小到零,根据杠杆平衡条件得：G车s=G- OB0. 5 kg x 10 N/kg x s = 20 NX 0.5 m解得：s= 2 m小车从O点向左匀速运动，牵引力对小车做的功：WW= F牵s = 1.0 N X2 m= 2 J类型2斜面的相关计算10 s可以把重为500 N的物体匀速拉到斜面顶端，斜面长为4 m,高为2 m,5 .利用如图所示的斜面装置用时实际拉力为300 N .求：(1)若

8、沿斜面方向的拉力为F,物重为 G斜面长为L,高为H,请利用总功、有用功和额外功的关系推导出摩擦力f的表达式.(2)拉力做功的功率是多少？(3)该斜面装置的机械效率是多少？解：(1)因为 Wh = WWr,且 W = FL, Wr=GH Wfc = fL所以 fL = FL GH, GH贝U f = F(2)拉力做功：Wlm = FL= 300 N X 4 m= 1 200 J拉力的功率：P= W 1 200 J =120 W t 10 s(3)此过程中，所做的有用功：Wf=GH= 500 NX2 m= 1 000 J则斜面的机械效率：W 1 000J刀=7737-X100 83.33%1 W

9、1 200 J6.如图所示，重为 3.2X104N的卡车，经过一段水平路面后，再以 9.6 X104W的功率沿与水平地面成 30°角的斜坡匀速向上爬行.已知车轮与地面接触的总面积为0.5 m2,斜坡的机械效率为 80%.求：(1)卡车对水平路面的压强？(2)爬坡时卡车的牵引力是多少?(3)爬坡时卡车的牵引力 1 min所做的功是多少?解：(1)卡车轮胎对水平路面的压强为:= 6.4 X104PaF G 3.2X104 N 产 S= S=0.5 m2(2)斜坡与水平地面成 30°角，则坡长s为坡高h的2倍，即s = 2hWh Gh Gh G则斜面的机械效率为：T = 三=Z7

10、7=VW Fs 2Fh 2F4 一爬坡时汽车的牵引力为：F=-=.= 2 X 104 N2 X 2X 80% 功率恒定.W= Pt=9.6 X 10 4 W 60 s =5.76 X 10 6 J类型3滑轮的相关计算7. (2017 枣庄)如图所示是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图，已知井深10 m,物体重G= 4X103N,汽车重 G车= 3X104N,汽车匀速拉绳子时的拉力 F= 2X103N,汽车受到的阻力为车重的 0.05倍.请 计算：(1)若汽车运动的速度为1.2 m/s ,则将物体由井底拉至井口，需要多长时间?(2)滑轮组的机械效率是多少？(保留一位小数)(3)汽车

11、的牵引力是多大？(4)将物体由井底拉至井口，汽车的牵引力做的功是多少？解：(1)由图可知，滑轮组中由3段绳子承担重物，则物体上升的速度：11v 物=3V 车=3x 1.2 m/s = 0.4 m/s物体由井底拉至井口需要的时间:t = ±= lh= 10m =25 s v 物 v 物 0.4 m/s(2)滑轮组的机械效率：W Gh Gh G4X103 N” n/"=WW = FsT FX 3 h = 3F=3X2X103 N .7%(3)由题意可得，汽车受到的阻力：f = 0.05 G车=0.05 X3X 10 4 N= 1 500 N汽车匀速直线运动， 受到平衡力作用，在

12、水平方向上，汽车受到向右的牵引力、向左的拉力、向左的阻力作用;由力的平衡条件可得牵引力：F 牵=尸+£ = 2X103 N+ 1 500 N =3 500 N(4)汽车运动的距离：s车=$绳=3卜=3*10 m= 30 m牵引力做功： W=F 牵 s 车=3 500 NX30 m=1.05 X 10 5 J8. (2018 邯郸一模)如图所示，放在水平桌面上的正方体物块A的质量为20 kg ;物体B重为18 N ,用水平向左的拉力F=60 N匀速拉动物块 A,使物体B在2 s内竖直向上移动了0.4 m .物块A受到的摩擦力为它自重的0.1倍，不计绳重及滑轮的摩擦，g取10 N/kg.

13、(1)滑轮C所受重力.(2)利用滑轮C提升物体B的机械效率.求:拉力F做功的功率.解：(1)物块 A的重力： G=nAg=20 kgX10 N/kg = 200 NA 所受摩擦力：f = 0.1 G=0.1 X200 N= 20 N则绳子的拉力：T= F-f = 60 N-20 N =40 N由受力分析可得：T= G+ 2。则 G= T- 2G= 40 N-2X18 N= 4 N(2)M=G- h=18 NX 0.4 m= 7.2 J11W总=T 2h=40 NX 2-X 0.4 m= 8 JW 7.2 J则机械效率：7=而=Wj-= 0.9 = 90%1 2hW 8 J1 -x 0.4 m

14、2(3) va= 丁= = 0.1 m/st 2 sP= F . va= 60 NX0.1 m/s = 6 W9. (2018 石家庄长安区一模)如图所示，利用滑轮组匀速拉动水平面上的物体.已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的 0.2倍.物体被匀速拉动的距离为1 m.若物体质量为20 kg,滑轮组的机械效率为80%不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，g取10 N/kg.求：(1)物体在水平面上匀速运动时受到的滑动摩擦力；(2)动滑轮的重力；(3)若物体质量为40 kg,以0.1 m/s的速度匀速运动，拉力 F的功率.解：(1)物体受到的摩擦力：f = 0.2mg= 0.2 X20 kgX10 N/kg = 40 N(2)普= fs _f()"WW F ns n