第十二章 简单机械 专题14 力学综合 2023-2024学年人教版物理八年级下册

专题14 力学综合 课后作业-《少年班》 01 有关杠杆的综合计算 1 如图所示,用质量分布均匀的刚性板AB做成杠杆,O为支点,OA=OB=2 m,地面上一质量为2 kg,边长为10 cm的实心正方体铁块M用一不可伸长的轻质细线系于OB的中点C处,此时AB恰好静止于水平位置,且细线恰好被拉直,细线能承受的最大拉力为14 N。现将小滑块P(小滑块的大小不计)放在O点的正上方的板上,对P施加F=2 N的水平向左的推力,使P沿OA向左做匀速直线运动,测得小滑块P向左移动0.4 m时,绳子对C点的拉力为8 N。(g取10 N/kg)求: (1)小滑块P的质量; 提分班 解:杠杆AB质量分布均匀,OA=OB=2 m,则O点为杠杆中点,此时杠杆在两侧自身重力的作用下处于平衡状态。当铁块M系于C处时,AB恰好静止于水平位置,细线恰好被拉直,说明此时细线受到的拉力为0 N,即细线对杠杆平衡没有影响。 (1)当小滑块P向左移动0.4 m时,绳子对C点的拉力F拉为8 N,即滑块重力GP的力臂为0.4 m,拉力的力臂为=1 m,根据杠杆平衡条件,有GP 0.4 m=F拉 1 m,则小滑块P的重力GP===20 N,则小滑块P的质量mP===2 kg。 提分班 (2)小滑块P向左移动过程中最多要克服摩擦力做的功。 解:(2)滑块向左滑动过程中,细线受到的拉力会增大,当细线承受的拉力达到最大的14 N时,此时滑块运动的距离最远,该距离为此时滑块重力的力臂l,根据杠杆平衡条件,有GP l=F最大 1 m,则l===0.7 m,即滑块被向左推动过程中,最多只能移动0.7 m,超过0.7 m右侧细线就会被拉断。因为滑块匀速运动,受到的摩擦力等于推力,即f=F=2 N,所以小滑块P向左移动过程中最多要克服摩擦力做的功W=fs=fl=2 N 0.7 m=1.4 J。 提分班 2 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、乙两物体按如图位置分别挂在两个端点A、B上时,轻杆恰好在水平位置平衡,此时物体乙刚好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1 dm3。(g取10 N/kg, 水=1.0 103 kg/m3,忽略绳重,不计测力计的重力)求: 提分班 解:(1)物体甲的质量m甲=8.28 kg,物体甲的重力G甲=m甲g=8.28 kg 10 N/kg=82.8 N。 (第2题图) (2)物体乙受到水的浮力; 解:(2)物体乙的体积V乙=1 dm3=0.001 m3,且物体乙刚好浸没在装有水的容器里,所以物体乙受到水的浮力F浮乙= 水gV排=1.0 103 kg/m3 10 N/kg 0.001 m3=10 N。 (1)物体甲的重力; 提分班 (3)物体乙的密度。 解:(3)由杠杆的平衡条件可知,FA OA=FB OB,测力计的示数FB====69 N,根据力的平衡条件可知,乙物体受到的重力G乙=F浮乙+FB=10 N+69 N=79 N,所以乙物体的质量m乙===7.9 kg,乙物体的密度 乙===7.9 103 kg/m3。 (第2题图) 提分班 02 有关滑轮与轮轴的综合计算 3 如图所示为一打捞船的工作示意图,通过电动机和滑轮组将水中的物体提升出水面。图中被打捞物体的体积为0.3 m3(不吸水),物体的重力为8 000 N。已知物体此时下表面距水面10 m,动滑轮的重力为700 N。(不计滑轮组的绳重和摩擦,忽略物体在水中被提升时受到的阻力,g取10 N/kg, 水=1.0 103 kg/m3)求: 提分班 解:(1)由题意可知,物体浸没在水中时受到的浮力F浮= 水gV排= 水gV物=1.0 103 kg/m3 10 N/kg 0.3 m3=3 000 N。 (第3题图) (1)物体浸没在水中时受到的浮力; 提分班 (2)物体从水底被匀速拉起4 m,此时该物体下表面受到的水的压强; 解:(2)物体沉在水底10 m,物体从水底被匀速拉起4 m,即下表面的水深为6 m,根据液体压强公式可计算出物体下表面受到的水的压强p= 水gh=1.0 103 kg/m3 10 N/kg 6 m=6 104 Pa。 (第3题图) 提分班 (3)物体出水后仍保持匀速上升,此时该滑轮组的机械效率。 解:(3)设物体出水后上升的距离为H,则W有=GH=8 000 N H,W额=G轮H=700 N H,则该滑轮组的机械效率 ===≈92%。 (第3题图) 提分班 4 在如图所示的装置中,A、B是动滑轮,C是定滑轮,D是轮轴,D的轮半径R=10 cm,轴半径r=5 cm,物重G=500 N,每个动滑轮重G动=50 N。如果不计绳重和摩擦,各段绳的方向保持相