专项素养综合全练(十三)　简单机械的综合计算2026人教版（2024）初中物理8年级下册同步习题课件（含答案）

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20 cm,质量为12 kg,已知AO长度是OB长度的3倍。在A点用F=30 N的力竖直向下拉木杆时(g取10 N/kg),求:(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=30 N×3=90 N,B端绳对物块M的拉力为FM=FB=90 N;(2)物块M受到的支持力为F支=GM-FM=mg-FM=12 kg×10 N/kg-90 N=30 N,物块对桌面的压力为F压=F支=30 N,物块M对桌面的压强为p= = =750 Pa;(3)由杠杆平衡条件得  GM×AO=(GM- GM)×OB,解得h=0.025 m=2.5 cm。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=1×103 N且保持不变,3 s内汽车沿水平方向匀速移动了1.5 m,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= = =0.5 m/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=3×0.5 m/s=1.5 m/s;(2)拉力的功率为P= = =Fv=1 000 N×1.5 m/s=1 500 W;(3)此过程中拉力做的总功为W总=Pt=1.5×103 W×3 s=4.5×103 J,则此过程中做的有用功为W有用=ηW总=80%×4.5×103 J=3.6×103 J;(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= = =2 400 N。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10 N/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2.8×103 kg/m3,每块大理石的体积是1.0×10-2 m3,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2 000 N,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1 min内将货物匀速提升了15 m,钢丝绳的拉力是1 800 N,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/m3×1.0×10-2 m3=28 kg,每块大理石的重力G=mg=28 kg×10 N/kg=280 N;(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=3×2 000 N=6 000 N,升降机一次能提起的大理石的总重G石=G总最大-G货箱=6 000 N-400 N=5 600 N,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=3×15 m=45 m,拉力做的功W=Fs=1 800 N×45 m=8.1×104 J,则钢丝绳的拉力的功率P= = =1 350 W。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0.1 m/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=1.0×103 kg/m3,g=10 N/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=3×105 N,物体的质量mA= = =3×104 kg,物体浸没时受到的浮力F浮=GA-F1小=3×105 N-2×105 N=1×105 N,物体的体积VA=V排= = =10 m3,物体A的密度ρA= = =3×103 kg/m3;(2)物体在80 s内上升的高度h=vt=0.1 m/s×80 s=8 m,即物体在计时起点的位置时上表面在水中所处的深度h=8 m,物体上表面受到的压强p=ρgh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×8 m=8×104 Pa;(3)由图丙可知,物体运动80 s,拉力做的功W=2×106 J,有用功W有=F1小h=2×105 N×8 m=1.6×106 J,滑轮组的机械效率η= = =80%。5.(2023湖南郴州中考)如图所示,在斜面上将一个重10 N的物体匀速拉到顶端所用的时间为4 s。沿斜面向上的拉力F=9 N,斜面中AB=5 m,AC=4 m,物体与斜面的接触面积为100 cm2,斜面对物体的支持力为8 N。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= = =1.25 m/s;(2)p= ==800 Pa;(3)斜面的高度h= = =3 m,拉力做的有用功W有用=Gh=10 N×3 m=30 J,拉力做的总功W总=Fs=9 N×5 m=45 J,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=3 m的斜面把质量为240 kg的重物匀速推到h=1 m高处,如图所示,工人所用推力F=1 000 N。g取10 N/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300 kg的重物匀速推到同一高度,为了省力,换用长度为5 m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20 s,工人推力做功的功率。  解析　(1)推力做的有用功W有=Gh=mgh=240 kg×10 N/kg×1 m=2 400 J;(2)推力做的总功W总=FL=1 000 N×3 m=3 000 J,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=3 000 J-2 400 J=600 J,原来重物与斜面间的摩擦力为f = = =200 N,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 × =200 N× =240 N,此时斜面的长度为5 m,则额外功为W额'=f 's=240 N×5 m=1 200 J,工人将另一质量为300 kg的重物匀速推到同一高度,做的有用功W有'=m'gh=300 kg×10 N/kg×1 m=3 000 J,此时的总功为W总'=W额'+W有'=1 200 J+3 000 J=4 200 J,工人推力做功的功率是P= = =210 W。