专项素养综合全练(十三)　简单机械的综合计算课件 2024~2025学年人教版（2024）八年级下册物理

专项素养综合全练(十三)简单机械的综合计算1.(2023河北保定莲池二模)如图所示,轻质水平木杆AB可以

绕O点转动,在杆的B端用细线悬挂一正方体物块M,使该物

块静止在水平桌面上,该物块的棱长为20cm,质量为12kg,已

知AO长度是OB长度的3倍。在A点用F=30N的力竖直向下

拉木杆时(g取10N/kg),求:类型一与杠杆有关的综合计算(1)B端绳对物块M的拉力;(2)物块M对桌面的压强;(3)撤去A端的力F后沿竖直方向将物块M左右两侧各切下一

块厚为h的长方体,然后将切下的部分都叠放在杠杆的A端

(默认叠放后的长方体对杠杆的作用力作用在A点),此时物块

M剩余部分对地面压强为零,则h为多少。解析(1)由杠杆平衡条件得,M对B端绳的拉力为FB=

=F×3=30N×3=90N,B端绳对物块M的拉力为FM=FB=90N;

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

90N=30N,物块对桌面的压力为F压=F支=30N,物块M对桌面

的压强为p=

=

=750Pa;(3)由杠杆平衡条件得

GM×AO=(GM-

GM)×OB,解得h=0.025m=2.5cm。类型二与滑轮有关的综合计算2.(跨学科·物理学与日常生活)(2024河北保定清苑期末)野外

行车,汽车不慎陷入泥坑,司机用如图所示的滑轮组将汽车拖

出。若整个过程中,水平拉力F=1×103N且保持不变,3s内汽

车沿水平方向匀速移动了1.5m,滑轮组的机械效率为80%。

求:(1)绳子自由端移动的速度;(2)拉力F做功的功率;(3)此过程中做的有用功;(4)汽车受到的阻力大小。

解析(1)汽车移动速度为v车=

=

=0.5m/s,由题图可知,滑轮组绳子的有效股数n=3,则绳子自由端移动的速度为v=

nv车=3×0.5m/s=1.5m/s;(2)拉力的功率为P=

=

=Fv=1000

N×1.5m/s=1500W;(3)此过程中拉力做的总功为W总=Pt=1.5×103W×3s=4.5×103J,则此过程中做的有用功为W有用=ηW总=80%×4.5×103J=3.6×103J;(4)由题意可知,汽车受到的阻力与汽车受到绳的拉力大小相等,为f=

=

=2400N。3.(2023北京师范大学附属实验中学模拟)某建筑工地用升降机提升大理石的示意图如图所示。升降机货箱的重力是400

N,g取10N/kg。不计滑轮和钢丝绳的重力,不计摩擦。则:(1)已知大理石的密度是2.8×103kg/m3,每块大理石的体积是

1.0×10-2m3,则每块大理石的重力是多少?(2)如果每根钢丝绳上能承受的最大拉力是2000N,则该升降机一次最多能匀速提升多少块大理石?(3)某次提升中,升降机在1min内将货物匀速提升了15m,钢

丝绳的拉力是1800N,则钢丝绳的拉力的功率是多少?解析(1)由密度公式可得每块大理石的质量m=ρV=2.8×103

kg/m3×1.0×10-2m3=28kg,每块大理石的重力G=mg=28kg×10N/kg=280N;(2)不计滑轮和钢丝绳的重力,不计摩擦,则最大

拉力F最大=

G总最大,升降机一次能够提起的最大总重力G总最大=3F最大=3×2000N=6000N,升降机一次能提起的大理石的总重

G石=G总最大-G货箱=6000N-400N=5600N,升降机一次能提起

的大理石的块数n=

=

=20;(3)由题图知,n=3,则钢丝绳自由端移动的距离s=3h=3×15m=45m,拉力做的功W=Fs=1800N×45m=8.1×104J,则钢丝绳的拉力的功率P=

=

=1350W。4.(跨学科·物理学与工程实践)(2023黑龙江龙东地区一模)如

图甲所示是建造大桥时所用的起吊装置示意图,若使用柴油

机和滑轮组将实心长方体A从海底以0.1m/s的速度匀速吊

出海面;图乙是物体A所受拉力F1随时间t变化的图像。(海水

的密度ρ=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,不计水的阻力)求:(1)物体A的密度;(2)当物体A在计时起点的位置时,上表面受到海水的压强;(3)物体A露出水面前,柴油机对绳的拉力F做的功W随时间t

的变化图像如图丙所示,则此过程中滑轮组的机械效率。解析(1)根据图乙可知,物体的重力GA=F1大=3×105N,物体的

质量mA=

=

=3×104kg,物体浸没时受到的浮力F浮=GA-F1小=3×105N-2×105N=1×105N,物体的体积VA=V排=

=

=10m3,物体A的密度ρA=

=

=3×103kg/m3;(2)物体在80s内上升的高度h=vt=0.1m/s×80s=

8m,即物体在计时起点的位置时上表面在水中所处的深度h=8m,物体上表面受到的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×8m=8×104Pa;(3)由图丙可知,物体运动80s,拉力做的功W=2×106J,有用功W有=F1小h=2×105N×8m=1.6×106J,滑轮组的机械效率η=

=

=80%。类型三与斜面有关的综合计算5.(2023湖南郴州中考)如图所示,在斜面上将一个重10N的

物体匀速拉到顶端所用的时间为4s。沿斜面向上的拉力F=

9N,斜面中AB=5m,AC=4m,物体与斜面的接触面积为100cm2,斜面对物体的支持力为8N。求:(1)物体在斜面上的速度;(2)物体对斜面的压强;(3)斜面的机械效率。(计算结果保留至0.1%)解析(1)物体的速度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,拉力做的总功W总=Fs=9N×5m=45J,斜面的机械效率η=

=

≈66.7%。6.(2023湖北荆州中考)以“‘荆歌’铁马,奔向未来”为主题的2023荆州马拉松3月26日在荆州体育中心鸣枪起跑。在开赛场地建设过程中,工人利用长度L=3m的斜面把质量为240kg的重物匀速推到h=1m高处,如图所示,工人所用推力F=1000N。g取10N/kg。求:(1)推力做的有用功;(2)斜面的机械效率;(3)工人将另一质量为300kg的重物匀速推到同一高度,为了省力,换用长度为5m的斜面,此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6∶5,共用时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)推力做的总功W总=FL=1000N×3m=3000J,斜

面的机械效率为η=

=

=80%;(3)原来斜面做的额外功为W额=W总-W有=3000J-2400J=600J,原来重物与斜面间的

摩擦力为f

=

=

=200N,此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6∶5,则此时的摩擦力为f

'=f

×

=200N×

=240N,此时斜面的长度为5m,则额外功为W额'=f