第十一章 升阶训练专题十 简单机械的综合计算(习题课件)-【优+学案】2023-2024学年八年级下册物理课时通(教科版)

年级下册·JK 物 理 第十一章　机械与功 升阶训练专题十　简单机械的综合计算 公式“W＝Fs”的应用 1.如图所示，斜面长度为0.2 m，高度为0.1 m，重为10 N的小球A从斜面滚下，重 力做功为 J，斜面对小球的支持力为6 N，支持力对小球做功为 ⁠J. 1　 0　 2.如图所示，人向下拉绳提升重物.已知物体重400 N，动滑轮重60 N，不计绳重 及摩擦，将重物匀速提升0.5 m，人需用的拉力为 N，绳子自由端移动的 距离为 m，人所做的有用功为 ⁠J. 230　 1　 200　 3.如图所示，在斜面上将一个重为5 N的物体匀速拉到顶端，沿斜面向上的拉力为 2 N，斜面长4 m，高1 m.则拉力做的有用功为 ⁠J. 5　 公式“P＝、P＝Fv”的应用 4.举重运动员在2 s内把1 200 N的杠铃匀速举高了2 m，在空中停留了3s.前2 s内的 功率是 W；整个过程的平均功率是 ⁠W. 5.如图所示，用5 N的力F向下拉绳子，使物体在6 s内匀速上升0.3 m.这一过程 中，拉力所做的功为 J，拉力所做功的功率为 ⁠W. 第5题图 1 200　 480　 3　 0.5　 6.在如图所示的斜面上，一工人用200 N的拉力，将一重为250 N的物体，从底端 匀速拉到顶端，用时6 s，拉力做功的功率为 ⁠W. 第6题图 100　 7.如图甲所示，将质量为20 kg的重物放在水平地面上，重物与地面间的接触面积 为0.1 m2.利用图乙所示的滑轮组，小明在20 s内将重物匀速提高5 m，他对绳子自 由端施加的拉力为150 N.不计绳重和轮轴处摩擦，g取10 N/kg. （1）求图甲中重物对地面的压强. 解：（1）物体放在水平地面上时，对地面的压力F＝G＝ mg＝20 kg×10 N/kg＝200 N，对地面的压强p＝＝ ＝2 000 Pa. （2）在图乙所述过程中，求：①小明所做的额外功；②小明做功的功率. 解：（2）①拉力做的有用功W有用＝Gh＝200 N×5 m＝1 000 J，绳子自由端移动的距离s＝2h＝2×5 m＝10 m，拉 力做的总功W总＝Fs＝150 N×10 m＝1 500 J，拉力做的额 外功W额外＝W总－W有用＝1 500 J－1 000 J＝500 J. ②小明做功的功率 P＝＝＝75 W. 公式“η＝×100％”的应用 8.如图所示，沿斜面把质量为12 kg的一个物体匀速拉到最高处，沿斜面向上的拉 力是F＝100 N，斜面长2 m、高1 m，则其机械效率是 ％.（取g＝10 N/kg） 60　 9.人在绳子自由端用拉力F通过图甲所示的滑轮组，将重900 N的物体匀速提升6 m，用时15 s，则所做的有用功为 J，拉力做的功W随时间t变化的图像如 图乙所示（忽略绳重和摩擦），滑轮组的机械效率是 ⁠. 5 400　 90％　 10.用如图所示的滑轮组拉着重为30 N的物体A匀速前进0.2 m，则绳子自由端移动 的距离为 m；若物体A与地面的摩擦力为9 N，则拉力所做的有用功 是 J；若实际拉力F＝4 N，则该滑轮组的机械效率为 ⁠. 第10题图 0.6　 1.8　 75％　 11.如图所示，工人用一均匀杠杆将重为1 000 N的货物匀速提高1 m，如果动力臂 与阻力臂之比为2∶1，而工人所用的拉力为600 N.则在此过程中有用功为 ⁠ J，总功为 J，杠杆的机械效率为 （百分号前保留1位小 数），如果克服摩擦做功40 J，则此杠杆的自重为 ⁠N. 第11题图 1 000　 1 200　 83.3％　 160　 12.工程实践（2023·益阳中考）早在3 000年前，我们的祖先就设计了结构很合理 的辘轳，通常用于从井中提水.如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、 支架、井绳、水桶等部分构成.某次取水时井绳拉着质量为10 kg的水缓慢上升了4 m，水桶的质量为1 kg，在这一过程中，人做的总功为500 J.g取10 N/kg.求此次取 水的过程中： （1）人做的有用功为多少？ 解：（1）拉着质量为10 kg的水缓慢上升了4 m，水的重力G水 ＝m水g＝10 kg×10 N/kg＝100 N，做的有用功W有用＝G水h水＝ 100 N×4 m＝400 J. （2）辘轳的机械效率为多大？ 解：（2）辘轳的机械效率η＝＝＝0.8＝80％. （3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？ 解：（3）此过程的额外功W额外＝W总－W有用＝500 J－400 J＝100 J.额外功包含 克服井绳、水桶重力做功和克服摩擦力做功，对水桶做的额外功W额桶＝G桶h桶＝ m桶gh桶＝1 kg×10 N/kg×4 m＝40 J.克服井绳重力与摩擦阻力做的功W额余＝W额 外－W额桶＝100 J－40 J＝60 J. 变形公式的应用 13.用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同的物体，每次物体被提升的高度均为0.5 m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示.不计绳重和摩擦，下列 分析正确的是（　D　） A.动滑轮的重力为5 N B.该滑轮组的机械效率可以达到100％ C.滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少 D.每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5 J D 14.如图所示，用细绳将一重为6 N的物体沿光滑斜面匀速拉到高处，斜面长s＝1 m，高h＝0.25 m，在此过程中，细绳的拉力F为 N；若斜面粗糙，匀速拉 动同一物体时，斜面的机械效率为75％，则细绳的拉力F'为 ⁠N. 1.5　 2　 15.（2023·广元中考）如图所示，某工人利用滑轮组将一个工件沿水平地面匀速 拉动到加工点.拉动过程中，工人对绳的拉力始终沿竖直方向，工人双脚始终与水 平地面接触且接触面积为300 cm2，工人对地面的压强为2.0×104 Pa.此工人的质 量为70 kg，两个动滑轮的质量共为10 kg，绳重、绳与滑轮之间的摩擦均忽略不 计，g取10 N/kg.求： （1）工人的手对绳的拉力大小. 解：（1）工人的重力G＝mg＝70 kg×10 N/kg＝700 N，由p＝可知，工人对地面的压力F压＝pS＝ 2.0×104 Pa×300×10－4 m2＝600 N，由力的作用是 相互的可知，工人受到的支持力F支＝F压＝600 N，由 力的平衡条件可知，工人的手对绳的拉力F＝G－F支＝ 700 N－600 N＝100 N. （2）工件移动过程中，地面对工件摩擦力的大小. 解：（2）两个动滑轮的重力G动＝m动g＝10 kg×10 N/kg ＝100 N， 由图可知n＝4，因为不计绳重和摩擦时F＝（f＋G动）， 所以地面对工件的摩擦力f＝nF－G动＝4×100 N－100 N ＝300 N. （3）滑轮组在此次工作中的机械效率. 解：（3）滑轮组的机械效率η＝×100％＝×100 ％＝×100％＝×100％＝×100％＝75％. 16.为了建设精致城市，每到春天园林工人要在过街天桥上放置花草，为城市增添 一抹绿色.如图所示，工人用长木棒、滑轮、轻绳组装提升装置.木棒放置在天桥 栏杆上始终保持水平，与栏杆M接触的点为O；用沙袋将木棒B端压在栏杆N上， 在木棒A端吊装滑轮组.OA∶OB＝1∶2，每个沙袋重300 N，每个滑轮重24 N.（木 棒和绳的重力、滑轮与轴的摩擦均忽略不计） （1）若A点受到竖直向下的拉力为1 000 N，为了保持木棒水平平衡，在B端至少 需要放置几个沙袋？ 解：（1）由图可知，O为杠杆AB的支点，由杠杆平 衡条件可得，FA×OA＝FB×OB，解得FB＝×FA＝ ×1 000 N＝500 N. 因为杠杆始终保持水平，所以B点的压力大小等于沙 袋的重力， 则沙袋的总重力G总＝FB＝500 N， 因此所需沙袋的个数n＝＝≈2. （2）若某次工人利用滑轮组竖直向下拉绳子，将重为376 N的花架匀速提升 5 m.求： ①滑轮组的机械效率. ②滑轮组对绳AC的拉力. 解：（2）①因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率 η＝×100％＝×100％＝×100 ％＝×100％＝×100％＝94％. ②由图可知，n＝2，因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力 F＝（G＋G动）＝×（376 N＋24 N）＝200 N，滑轮组对绳AC的拉力FA＝3F＋G定＝3×200 N＋24 N＝624 N. $$