2024年中考物理一轮复习微专题复习讲义---微专题4 简单机械综合计算

杠杆的相关计算 1.如图所示,轻质杠杆AB用细绳悬挂于O点,OA∶OB=2∶3,重为15 N的物体通过细绳悬挂于A端,用竖直向下的拉力F作用在B端使杠杆保持水平静止。若OA=20 cm,则拉力F的力臂为　30　cm,拉力F的大小为　10　N。  2.如图所示,一块重为200 N的质地均匀水泥杆AB放在水平地面上,杆长4 m,用始终与水泥杆垂直的拉力F将杆的一端缓慢抬起,杆围绕B点转动。当水泥杆被抬起角度为30°时,用时 100 s,水泥杆粗细忽略,忽略杆被抬起过程中摩擦的影响,求: (1)水泥杆A端即将脱离地面时拉力F的大小。 (2)拉力F做功的功率。 解析:(1)用始终与水泥杆垂直的拉力F将杆的一端缓慢抬起,杆围绕B点转动,则杠杆AB的支点为B点;F的方向始终和水泥杆垂直,则动力臂l1=AB=4 m;质地均匀水泥杆AB的重心在其中点处,阻力臂l2=AB=2 m, 根据杠杆平衡条件可得水泥杆A端即将脱离地面时拉力F==G=×200 N=100 N。 (2)当水泥杆被抬起角度为30°时,A端升高的距离s=AB=×4 m=2 m, 拉力F做功W=Fs=100 N×2 m=200 J, 拉力F做功的功率P===2 W。 答案:(1)100 N　(2)2 W 3.(2023深圳)如图(甲)是古时劳动人民用工具撬起木料的情景,如图(乙)中已知其中BO∶OC=1∶5,木料的体积为4 m3,木块的密度为0.5×103 kg/m3。(g取10 N/kg) (1)求木材所受重力。 (2)如图(乙),在B端有一木材对绳子的力F1为1×104 N,当F2为多大时,木料刚好被抬起? (3)随着时代发展,亮亮同学发现吊车能更方便地提起重物。如图(丙)用一吊车匀速向上提起木材,已知提升的功率为P=10 kW,那这个吊车在10 s内可以将该木料提升的高度为多高? 解析:(1)木材所受重力 G=mg=ρVg=0.5×103 kg/m3×4 m3×10 N/kg=2×104 N。 (2)由杠杆平衡条件可得,F1×OB=F2×OC, 则F2===2×103 N。 (3)吊车在10 s内做的功 W=Pt=10×103 W×10 s=1×105 J, 由W=Gh可得,提升的高度 h===5 m。 答案:(1)2×104 N　(2)2×103 N　(3)5 m 4.[物理与日常生活](2022日照改编)某仓储基地为方便物资的存储、计件、配送,将可打包的物资打包为质量分布均匀的立方体包裹。现将口罩打包成棱长为1 m的立方体后,其质量为400 kg,g取10 N/kg。 (1)求口罩打包后的密度。 (2)仓储基地利用叉车运送物资[如图(甲)],叉车抬升物资的主要装置由两个叉手和升降架等组成,如图(乙)所示,叉手为弯成90°的金属板,水平部分承载物资,竖直部分链接在升降架上,其简化示意图如图(丙)所示,当在叉手的水平部分放上物资时,将叉手看成是一个以O点为支点的杠杆,升降架对杠杆上A点的作用力沿水平方向。已知每个叉手的水平部分长1.5 m、宽16 cm,两叉手间距40 cm,运送物资时,使物资紧靠OA放置,并使其重力的作用线通过两叉手的中间。 ①当叉车不动,叉手匀速竖直向上运送1包口罩时,求该包口罩对叉手的压强。 ②若将可打包的物资均打包成质量相同、棱长不超过1.5 m的立方体包裹,请分析物资的密度是否会影响升降架对A点作用力的大小? 解析:(1)口罩包裹的体积V=a3=(1 m)3=1 m3, 则口罩打包后的密度 ρ===0.4×103 kg/m3。 (2)①口罩包裹的重力 G=mg=400 kg×10 N/kg=4 000 N, 口罩包裹对水平叉手的压力 F=G=4 000 N, 口罩包裹与叉手的接触面积 S=1 m×16×10-2 m×2=0.32 m2, 该包口罩对叉手的压强 p===1.25×104 Pa。 ②叉手看成是一个以O点为支点的杠杆,升降架对A点作用力的力臂为lOA,口罩包裹的重力在其几何中心,则包裹重力的力臂 lG=a=×, 根据杠杆平衡条件可得G×lG=FA×lOA, 则FA=×G=×mg=×, 又因为口罩包裹质量m和力臂lOA一定,所以物资的密度越大,升降架对A点作用力越小。 答案:(1)0.4×103 kg/m3 (2)①1.25×104 Pa　②因为升降架对A点作用力FA=×,口罩包裹质量m和力臂lOA一定,所以物资的密度越大,升降架对A点作用力越小。 滑轮组的相关计算 5.用如图(甲)所示的滑轮组提升物体M,已知物体M所受的重力为 550 N,卷扬机加在绳子自由端的拉力F将物体M在20 s内沿竖直方向匀速提升10 m,拉力F做的功随时间t的变化图象如图(乙)所示,忽略绳重及摩擦,下列说法正确的是(C) A.拉力F为350 N B.绳子