专题14 功和机械能与简单机械计算题专项-2022-2023学年八年级下册物理阶段性考试知识点复习与专题训练（人教版）

专题14 功和机械能与简单机械计算题专项（原卷版） 考点直击 典例分析＋变式训练 考点1 功的计算 功是中学物理中一个重要概念，功能关系是解决力学问题的重要途径之一，因此，正确理解功的内涵和外延，正确把握求功的方法是解决力学问题的基础： 1、公式法：对于恒力的功，通常利用功的定义式W=FS进行计算； 2、功率法：功跟完成这些功所需时间的比值，叫做功率；对于一段时间内外力的功，有时可以直接利用W=Pt求出功。 【典例1-1】如图是物流中常用的分拣机器人，它能按照预先设定的程序自动完成包裹分拣搬运，机器人的质量为2kg，轮子与地面总接触面积为50cm2，某次，机器人将重为5N的包裹以0.5m/s的恒定速度运送到目标区域，耗时10s。求： （1）该机器人运送包裹时对水平地面的压强； （2）若机器人受到的阻力为300N，求这个过程中牵引力做的功。 【典例1-2】如图所示是连接深圳和中山的“深中通道”，全长24km，其中有7km为沉管隧道，设计速度为100km/h。通车运行后，一辆总质量为2t的汽车以100km/h的速度匀速通过隧道，车轮与水平路面的总接触面积为0.08m2，当以100km/h的速度匀速行驶时，汽车受到的阻力为车重的0.1倍。g取10N/kg。求： （1）汽车通过隧道需要的时间； （2）汽车静止在水平路面上时对路面的压强； （3）汽车在隧道内行驶时牵引力做的功。 【变式1-1】农业机器人是一种具有人工智能的新一代无人自动操作机械，它有检测（如视觉）和演算等功能，能感觉并适应作物种类和环境变化。如图所示正在采摘西红柿的机器人，质量为30kg，与地面的总接触面积约为2×10﹣3m2，装箱时在4s内将5kg西红柿抬高60cm，g取10N/kg。求： （1）机器人空载静止时对水平地面的压强； （2）机器人对西红柿做的功及功率。 【变式1-2】我国高速公路广泛应用的ETC收费系统，有效提升了汽车的通行效率。如图甲是某高速公路入口处的通道，图乙是其示意图。现有一辆总质量为1.5t的汽车，在进入ETC通道前的A处开始减速，经11s运动至收费岛边界的B处，然后再经9s匀速通过ETC收费岛到达C处，其中s1＝50m，s2＝36m。不计车长，g取10N/kg。 （1）求汽车从A处到C处的平均速度。 （2）若汽车在匀速行驶过程中所受阻力为汽车重力的0.2倍，求汽车从B处到C处牵引力所做的功。 考点2 杠杆与浮力相结合的计算 （1）杠杆的五要素： ①支点（O）:杠杆可以绕其转动的点；一个杠杆有且只有一个支点。 ②动力（F1）:使杠杆转动的力； ③阻力（F2）:阻碍杠杆转动的力； ④动力臂（l1）：从支点O到动力F1作用线的距离； ⑤阻力臂（l2）：从支点O到阻力F2作用线的距离。 （2）杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂（F1l1=F2l2） （3） 阿基米德原理：浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力； （4）公式表示：； （5）液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关，而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关 【典例2-1】如图所示，轻质杠杆AB可绕O点转动，OA：OB＝3：2，小明在轻质杠杆的A端施加竖直向下的拉力，使杠杆水平平衡。已知小明的拉力为120N，浸没在液体中的物体M的重力为300N，体积为0.01m3，（g＝10N/kg），求 （1）杠杆B点受到的拉力； （2）物体M受到的浮力； （3）液体的密度。 【典例2-2】我国万米深潜作业次数和下潜人数位居世界首位。图甲所示为我国“奋斗者”号载人潜水器的海试现场。 （1）潜水器的前边固定着一个采样篮，里面放着海底沉积物采样器等工具，采样器是一个下端开口的圆柱形玻璃管。潜水器两侧各连着一只机械手臂，其中一只机械手臂的简化示意图如图乙所示，它由金属杆AB、OC和可以伸缩的液压杆AC组成，C点为机械手臂和潜水器的连接点。当液压杆伸长或缩短时，会带动金属杆AB绕着O点转动，金属杆B端就会向上提或向下压采样器。（ρ海水＝1.0×103kg/m3） ①当液压杆AC收缩，带动金属杆AB绕着O点转至水平位置时，请在图乙中画出液压杆AC对金属杆A端拉力的力臂L1，以及采样器对金属杆B端的力F2的示意图。 ②若OA、OC和AC的长分别是18cm、24cm和30cm，OB的长是72cm，这只机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力是200N，求采样器对金属杆B端的力F2的大小（不考虑金属杆AB和采样器它们受到的重力和浮力）。 （2）总质量是36t且处于悬浮状态的潜水器在海底完成作业后，会抛卸吸附在舱外的压载铁再上浮。为了确保舱内作业人员的安全，科学家们在设计“奋斗者”号时，可以让潜水器在不能抛卸压载铁时进行“断臂求