2022年中考物理二轮复习+简单机械专题计算

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2022学年中考物理二轮复习——简单机械专题计算1．现代人提倡“低碳生活”，某公司发明了一种走路时能发电并充电的鞋子﹣﹣充电鞋，这种鞋的后跟鞋装有一个小型涡轮发电机。行走时利用脚跟下落时对鞋跟的下压力压缩鞋跟做功，使小型涡旋转发电，并能给手机、MP3等充电。如图所示，是一名质量为60kg的成年人走路时提起脚跟的示意图，O点是脚尖与鞋底面的接触点，F1为人抬脚时提起脚跟的力，F2的大小等于人的体重，OA=20cm，AB=5cm。每次脚跟下落时，脚跟对鞋跟的下压力F为F1的1.2倍，并向下压缩鞋跟0.5cm。若人步行时平均步距为50cm，充电鞋发电并充电的效率为15%。(1)脚跟对鞋跟的压力F多大？(2)人落脚一次压力F做的功为多少？(3)利用充电鞋给标有“3.6V 1000mAh”耗尽电能的手机电池充电，人至少要行走多远的距离？（1000mAh是1000mA的电流供电时能持续工作1h）  2．如图所示的杆秤质量不计，OA为5厘米，OB为25厘米。秤砣重19.6牛，挂在B处，当杆秤水平平衡时，求：(1)物体重力；(2)物体质量。      3．如图甲为某自动注水装置的部分结构简图，杠杆始终在水平位置保持平衡，O为杠杆的支点，，竖直细杆a的一端连接在杠杆的A点，另一端与高为、质量为的长方体物块C固定：竖直细杆b的下端通过力传感器固定，上端连接在杠杆的B点（不计杠杆、细杆及连接处的重力和细杆的体积），质量为的圆柱形水箱中有质量为的水，打开水龙头，将水箱中的水缓慢放出，通过力传感器能显示出细杆b对力传感器的压力或拉力的大小：图乙是力传感器示数F的大小随放出水质量m变化的图象.当放出水的质量达到时，物体C刚好全部露出水面，此时装置由传感器控制开关开始注水。则：(1)物块C的重力为________N；(2)物块C的密度为_________；(3)当放水至图乙中D位置时，水箱对水平面的压强大小为_______。  4．如图所示，工人用250N的力F利用一个动滑轮将某物体在10s内匀速提升2m，不计摩擦和绳重，此时动滑轮的机械效率为80%。求：(1) 拉力F所做的功；(2) 被拉物体的重力；(3) 克服动滑轮重力做功的功率。  5．如图所示，是利用电子秤显示水库水位装置的示意图。该装置主要由不计重力的滑轮C、D，长方体物块A、B以及轻质杠杆MN组成。物块A通过细绳与滑轮C相连，物块B通过细绳与杠杆相连。杠杆可以绕支点O在竖直平面内转动，杠杆始终在水平位置平衡，且MO︰ON=1︰2。已知物块A的密度为1.5×103 kg/m3，底面积为0.04m2，高为1m，物块B的重力为100N，滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计，g取10N/kg。试求：(1)当物块A的顶部刚没入水面时，滑轮C下端挂钩处的拉力大小；(2)当物块A有四分之一体积露出水面时，电子秤的示数为多少；(3)若水位发生变化，当电子秤的示数为55N时，求物块A浸入水中的深度。  6．图甲是工人搬运货物的情景，过程简化为图乙：先利用斜面将货物匀速推到车上，再将货物水平匀速推到d点。这个过程中推力大小保持为800N，方向与运动方向保持一致，货物重为1000N，各段长度如图乙，推上斜面用时10s，水平推动用时5s，g=10N/kg，求：(1)将货物沿斜面推到车上的过程中，货物的运动速度。(2)在图丙方框內画出货物从b点到d点的运动过程中，在水平方向上的受力示意图（以点代替货物）。(3)货物从b点到d点的运动过程中，推力做功的功率大小。(4)斜面的机械效率。 　　 　　  7．工人用图示装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m，此过程中拉力的大小为200N，机械中摩擦力及绳重忽略不计。（g取10N/kg）求：(1)工人做的有用功；(2)滑轮组的机械效率；(3)若工人用此装置匀速提升其它货物，测得拉力大小为300N，则工人提升货物的重。  8．质量分布均匀的直尺AB放在水平桌面上，尺子伸出桌面的部分OB是全直尺长度的三分之一。当B端挂起6N的重物G时，直尺的A端刚刚开始翘起，如图所示，求此直尺的重力大小。       9．如图所示，工人师傅用动滑轮把重物匀速提升到一定高度，重物的重为G物， 动滑轮的重为G动，此装置的机械效率为η，工人的拉力为F，不计绳重和摩擦。(1)请推导：F=；(2)如果动滑轮的自重为4N，该装置的机械效率为80%，工人的拉力所做的功为50J，求重物上升的高度。  10．工人用如图所示的滑轮组，在10s内将重600N的货物匀速提高了6m，机械效率是80%。试求：(1)提升货物做的有用功是多少？(2)总功的功率多大？(3)人对绳子的拉力多大？         11．电动机带动电梯上下时要加一配重，其装置如图所示，A、B是两个定滑轮，C是动滑轮，不计滑轮摩擦和重量，配重的质量，电梯载人后的总质量。设电梯向上为正方向，取。求：(1)电梯向上匀速运动，速度为，电动机对绳子拉力多大。(2)如果电梯以速度为匀速上升，电动机的输出功率多大。  12．如图所示，我国北斗三号全球卫星导航系统的最后一颗卫星于今年6月16日通过长征三号乙运载火箭圆满发射，彻底地打破了美国GPS全球垄断的局面。用高精度定位为全球用户提供定位导航、生命救援等服务。在发射前升降机把5吨的卫星以1m/s的速度匀速竖直提升至60米高的发射架上，如果提升时升降机做的总功为5×106J，求：(1)升降机对卫星做的功。(2)升降机提升卫星的功率。(3)升降机提升卫星的机械效率。  13．一辆质量是3.5t的汽车不慎陷入泥泞地面，汽车司机组织人们用如图所示的滑轮组将汽车拖出。已知整个过程中，水平拉力F是1000N，汽车沿水平方向匀速移动了1m，滑轮组的机械效率为90%。求：(1)拉力F做的总功。(2)有用功为多大。(3)汽车受到的阻力大小。  14．如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组。在5s内将一个重3000N的物体匀速提升2m，所用的拉力F为1250N，不计绳重及摩擦，求：(1)拉力F做功的功率；(2)滑轮组的机械效率；(3)动滑轮的重力大小。  15．如图，物体重180 N，动滑轮重20 N，绳重和摩擦不计。人在绳子末端拉力F的作用下，使物体10s时间上升了3m高度。求:(1)拉力F；(2)拉力做功的功率；(3)动滑轮的机械效率。 16．用如图甲所示的滑轮组提升水中的物体M1，动滑轮A所受重力为G1，物体M1完全在水面下以速度v匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端的拉力为F1，拉力F1做功的功率为P1，滑轮组的机械效率为η1；为了提高滑轮组的机械效率，用所受重力为G2的动滑轮B替换动滑轮A，如图乙所示用替换动滑轮后的滑轮组提升水中的物体M2，物体M2完全在水面下以相同的速度v匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端的拉力为F2，拉力F2做功的功率为P2，滑轮组的机械效率为η2。已知G1-G2=30N，η2-η1=5%，，M1、M2两物体的质量相等，体积V均为，g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均可忽略不计。求：(1)物体M1受到的浮力F浮；(2)拉力F1与F2之比；(3)物体M1受到的重力G。  17．用如图所示的滑轮组把重600N的物体匀速举高2m，弹簧测力计的示数为250N，求：(1)总功是多少？(2)有用功是多少？(3)滑轮组的机械效率。    18．如图（a）所示，一根质量分布均匀的细直硬杆，长度为L，质量为m在杆的最左端A与距右端的B处立两个相同的支撑物，将细杆水平支起。求：(1)A处与B处的支持力NA 与NB；(2)在杆的最右端C再加上一个同样的支撑物，如图（b）所示。假设支撑物均由相同的弹性材料制成，当它们受到挤压时会产生微小形变，其竖直方向上发生的微小形变与弹力成正比，则A、B、C三处的支持力NA＇、NB＇与 NC＇分别为多少？
参考答案：1．(1)576N；(2)2.88J；(3)1.5×104m【解析】(1)人的重力由题意知由杠杆平衡条件得即则脚跟对鞋跟的压力(2)人落脚一次压力F所做的功(3)手机充满电所需能量人走路时需要做的功人每走50cm=0.5m做功2.88J，则做8.64×104J的功需要行走的距离答：(1) 脚跟对鞋跟的压力F为；(2) 人落脚一次压力F做的功为；(3) 人至少要行走的距离。2．(1) 98N；(2)10kg【解析】(1)当杆秤水平平衡时，O为支点，由杠杆平衡条件知道，G物OA=G秤砣OB，即G物×5cm=19.6N×25cm解得：G物=98N(2)由 知道，物体质量答：(1)物体重力为98N；(2)物体质量为10kg。3．     2     0.2×103     2.2×103【解析】(1)[1]由G=mg可求物块C得重力为GC=mCg=0.2kg×10N/kg=2N(2)[2]由题意可知，当放水量等于2kg时，物体C刚好全部露出水面，此时根据杠杆平衡公式有F×OB=G×OA解得F=6N，由乙图可知，当放水量小于1kg时，物块C完全浸没在水中，根据杠杆平衡公式有(F浮-G)×OA=4F×OB解得F浮=10N，此时物体C完全浸没，则C得体积等于排开液体体积，即则可求C的密度为(3)[3]如图乙D所在位置，力传感器表现为压力，则此时浮力大于重力，有解得，根据力的作用是相互得可知，此时物体C向下得压力F=4N，由浮力等于排开液体重力可知，此时放出液体总重力为则此时容器对桌面压力为F压=G容+G水-G总放+F=0.4kg×10N/kg+3kg×10N/kg-16N+4N=22N物体C的底面积为设水箱底面积为S箱，根据排水为1kg时上表面露出水面，排水2kg时下表面露出水面可得解得S箱=1×10-2m2，则此时容器对地面压强为答：(1)物块C的重力为2N；(2)物块C的密度为0.2×103kg/m3；(3)当放水至图乙中D位置时，水箱对水平面的压强大小为2.2×103Pa。4．(1) ；(2) ；(3) 【解析】(1) 滑轮是动滑轮，拉力F所做的功(2)该动滑轮做的有用功为被拉物体的重力(3)克服动滑轮重力做功的功率答：(1)拉力F所做的功；(2)被拉物体的重力400N；(3) 克服动滑轮重力做功的功率。5．(1) 200N； (2) 62.5N ；(3) 0.6m【解析】解：(1)物体A的体积物体A的重力物块A没入水中，所以排开水的体积物块A所受的浮力滑轮C下端挂钩处的拉力大小(2)当物块A有四分之一体积露出水面时，受到的浮力滑轮组对A的拉力滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计，滑轮C上的绳子受到向下的拉力滑轮D上的绳子受到向下的拉力所以杠杆M端受到的拉力因为杠杆平衡，MO︰︰2 所以杠杆N端受到的拉力， 电子秤的示数为(3)电子秤的示数，当电子秤的示数为55N时，则杠杆N端受到的拉力因为杠杆平衡，MO︰︰2所以杠杆M端受到的拉力：。 滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计，滑轮D受到向下的拉力滑轮C受到向下的拉力所以滑轮组对A的拉力因为，物块A此时受到的浮力因为，物块A此时排开水的体积为物块A浸入水中的深度答：(1)当物块A的顶部刚没入水面时，滑轮C下端挂钩处的拉力大小为200N；(2)当物块A有四分之一体积露出水面时，电子秤的示数为62.5N；(3)若水位发生变化，当电子秤的示数为55N时，物块A浸入水中的深度为0.6m。6．(1)0.15m/s；(2) ；(3)240W；(4)75%【解析】解：(1)将货物沿斜面推到车上的过程中，货物的运动速度=0.15m/s(2)货物从b点到d点作匀速运动，受到的推力和摩擦力是一对平衡力，则货物受到的摩擦力f=F=800N从物体的重心沿水平向右和水平向左分别画出推力和摩擦力的示意图，如图所示： (3)货物从b点到d点的运动过程中，这个过程中推力F=800N，推力做功W=Fs2=800N×1.5m=1200J推力做功的功率大小=240W(4)利用斜面将货物匀速推到车上，有用功W有用=Gh=1000N×0.9m=900J总功W总=Fs1=800N×1.5m=1200J斜面的机械效率=75%答：(1)将货物沿斜面推到车上的过程中，货物的运动速度是0.15m/s；(2)如上图所示；(3)货物从b点到d点的运动过程中，推力做功的功率大小是240W；(4)斜面的机械效率是75%。7．(1) 900J；(2) 75%；(3) 750N【解析】解：(1)货物的重力G=mg=45kg×10N/kg=450N工人做的有用功W有用=Gh=450N×2m=900J(2)由图知，n=3，拉力端移动距离s=3h=3×2m=6m拉力做的总功W总=Fs=200N×6m=1200J滑轮组的机械效率=75%(3)机械中摩擦力及绳重忽略不计，拉力F=( G+G动)，则动滑轮重力G动=3F-G=3×200N-450N=150N当拉力F′=300N时，提升的货物重力G′=3F′-G动=3×300N-150N=750N答：(1)工人做的有用功为900J；(2)滑轮组的机械效率为75%；(3)若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为300N，则工人提升货物的重为750N。8．12N【解析】解：以O点为支点，重心在重点位置，设直尺总长为L，则重心到O点距离为根据杠杆平衡条件可得G1l1=Gl2解得所以此直尺的重力为12N。答：此直尺的重力为12N。9．(1)见解析；(2)2.5m【解析】解：(1)据知Fsη=G物h而不计绳重和摩擦时所以解得(2)由题意知，工人的拉力重物上升的高度答：(1)经推导知；(2)重物上升的高度为2.5m。10．(1)3600J；(2)450W；(3)375N【解析】解：(1)有用功为(2)由可得，总功为功率为(3)由可得，人对绳子的拉力为答：(1)提升货物做的有用功是3600J；(2)总功的功率为450W；(3)人对绳子的拉力375N。11．(1)10000N；(2)100kW【解析】解：(1)A、B是两个定滑轮，C是动滑轮，不计滑轮摩擦和重量，定滑轮不省力，电梯向上匀速运动时，分析滑轮C的受力情况，如图所示：由力的平衡可知，电动机牵引绳索的拉力为=10000N(2)电梯以速度为匀速上升，电动机牵引绳索拉力的速度为v2′=2v2=2×5m/s=10m/s电动机输出功率为1×105W=100kW答：(1)电梯向上匀速运动，速度为，电动机对绳子拉力10000N；(2)如果电梯以速度为匀速上升，电动机的输出功率100kW。12．（1）3×106J；（2）；（3）60%【解析】(1)卫星的重力G=mg=5×103kg×10N/kg=5×104N升降机对卫星做的功W有=Gh=5×104N 60m=3×106J(2)由于卫星做匀速直线运动，所以升降机对卫星的作用力等于重力，即F=G=5×104N，升降机提升卫星的功率P=Fv=5×104N(3)升降机提升卫星的机械效率=60%答：(1)升降机对卫星做的功为3×106J；(2)升降机提升卫星的功率为5×104W；(3)升降机提升卫星的机械效率为60%。13．（1）；（2）；（3）2700N【解析】解：(1)由图知n=3，绳自由端移动的距离s=3拉力F做的总功W总=Fs=1000N(2)由得(3)因为， 汽车受到的阻力f===2.7N答：(1)拉力F做的总功是；(2)有用功为；(3)汽车受到的阻力是2.7N。14．(1)1500W；(2)80%；(3)750N【解析】解：(1)由图可知，n=3，拉力端移动距离s=3h=3×2m=6m拉力做的总功W总=Fs=1250N×6m=7500J拉力做功的功率(2)所做的有用功滑轮组的机械效率(3)不计绳重及摩擦，拉力，则动滑轮的重力答：(1)拉力F做功的功率为1500W；(2)滑轮组的机械效率为80%；(3)动滑轮的重力大小为750N。15．（1）100N；（2）60W；（3）90%【解析】(1)由图知道，使用的是动滑轮，n=2，不计绳重和摩擦，则拉力(2) 拉力移动的距离s=2h=2×3m=6m，拉力做的总功W总=Fs=100N×6m=600J拉力做功功率(3)人所做的有用功W有用=Gh=180N×3m=540J由知道，动滑轮的机械效率答：(1)拉力大小是100N；(2)拉力做功的功率是60W；(3)动滑轮的机械效率90%。16．(1)400N；(2)16：15；(3)760N【解析】解：(1)物体M1受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×4×10-2m3=400N(2)由图知，n=2，由功率的公式可得P1=F1v绳=2F1vP2=F2v绳=2F2v则拉力F1与F2之比F1∶F2=P1∶P2=16∶15①(3)绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均可忽略不计，拉力F1=可得2F1+F浮=G+G1-----②拉力F2=可得2F2+F浮=G+G2-----③②-③得G1-G2=2(F1-F2)由题知G1-G2=30N所以可得F1-F2=15N-----④由①④解得F1=240N，F2=225N在水中提升物体时，滑轮组的机械效率已知η2-η1=5% 解得G=760N。答：(1)物体M1受到的浮力F浮为400N；(2)拉力F1与F2之比为16∶15；(3)物体M1受到的重力G为760N。17．(1)1500J；(2)1200J；(3)80%【解析】解：(1)由题意知，通过滑轮组做的总功W总=Fs=F×3h=250N×3×2m=1500J(2)有用功W有=Gh=600N×2m=1200J(3)滑轮组的机械效率答：(1)总功是1500J；(2)有用功是1200J；(3)滑轮组的机械效率是80%。18．(1)，；(2)，，【解析】解：(1)以A为支点，据杠杆的平衡条件有解得以B为支点，同理有解得(2)对整个木棒来说，有NA＇+NB＇+NC＇=mg以B为支点，有以A为支点，有以C为支点，有由于支撑物发生形变，杠杆倾斜，根据几何关系有(ΔhA-ΔhB)︰(ΔhB-ΔhC)=AB︰BC=3︰1因其竖直方向上发生的微小形变与弹力成正比，则(N'A-N'B)︰(N'B-N'C)=3︰1联立以上各式解得，，答：(1)A处与B处的支持力NA、NB分别为和；(2)ABC三点支持力分别为、、。