专题12 功与简单机械综合计算【七大题型】-2023-2024学年八年级下册物理《压轴挑战》培优专题训练（人教版）

专题12 功与简单机械综合计算【七大题型】 一．功与压强、浮力相结合的计算（共6小题） 二．功的实际应用相关计算（共6小题） 三．功率与压强、浮力相结合的计算（共6小题） 四．功率的实际应用相关计算（共6小题） 五．杠杆平衡与压强、浮力相结合的计算（共6小题） 六．斜面的机械效率（共4小题） 七．滑轮（组）械效率的测量实验（共6小题） 一．功与压强、浮力相结合的计算（共6小题） 1．底面积为200cm2的柱形容器中，装有10cm深的水，一个柱体与轻质硬杆相连，从水面上方以1cm/s的速度匀速下降，如图是硬杆对物体的作用力F杆与运动时间t的关系图象，不计硬杆的质量和体积以及水的阻力，g取10N/kg，请根据图象信息计算： （1）从柱体接触水面到刚好浸没的过程中，柱体重力所做的功； （2）柱体的密度； （3）第9s时，柱体下表面受到水的压强； （4）第9s时，容器底部受到水的压力。 2．如图所示是一款能自动浮沉的潜水玩具，正方体潜水器内装有智能电磁铁，将它放入装有水的圆柱形容器中，容器放置在水平铁板上，不计容器受的重力和其厚度。潜水器启动后通过传感器测出其底部与铁板间的距离1，自动调节电磁铁中电流的大小，改变潜水器与铁板间的吸引力F的大小。闭合开关前，潜水器处于漂浮状态。闭合开关，潜水器启动后先匀速下沉，完全浸没入水中后，变为加速下沉直至容器底部，下沉全过程F随l变化的关系保持不变，容器中水的深度变化忽略不计。已知潜水器的边长为10cm，重为5N，容器的底面积为1000cm2，水深为25cm。求： （1）潜水器漂浮时受到的浮力。 （2）闭合开关，下沉全过程潜水器所受重力做的功。 （3）潜水器沉底静止后容器对铁板的压强。 3．如图甲所示，一个底面积为200cm2、足够深的薄壁柱形平底容器放置于水平桌面上，现将一个边长为10cm的正方体实心物体M（不吸水）用不计体积的轻杆连接固定在天花板上，并置于柱形容器内，若轻杆能承受的最大力为5N。现在向容器中缓慢匀速注水，注水速度为100cm3/min，轻杆所受力的大小与注水时间的变化图象如图乙所示。求： （1）加水前物体M的下表面到容器底的距离； （2）物体的密度； （3）当轻杆折断时停止加水，当M静止后，则M克服重力做功多少焦。 4．据报道，某煤矿发生特大透水事故，地点在煤矿的420m掘井工作面上，井下有多名工人被困，据此回答下列问题（g＝10N/kg）。 （1）专家分析事故原因是矿工在作业时打通了原灌有水的废旧矿井，使与地面等高的水进入了矿井而发生事故，则在掘井工作面上受到水的压强是多少？ （2）煤矿某处有一个如图所示的圆柱形竖直井，里面存有一定量的水，井的侧面和底面是密封的，有人想在井中固定地插着一根两端开口的薄壁圆管，管和井共轴，管下端未触及井底，在圆管内有一个不漏气的活塞，它可沿圆管上下滑动，开始时，管内外水面相齐，且活塞恰好接触水面，如图，现用卷扬机通过绳子对活塞施加一个向上的力F，使活塞缓慢向上移动，已知管筒半径r＝0.1m，井的半径R＝2r，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，大气压p0＝1.0×105Pa，求活塞上升H＝9m的过程中拉力F做的功。（井和管在水面以上及以下部分都足够长，不计活塞质量，不计摩擦） 5．如图所示，一个横截面积为S、长度为d的均匀圆柱体漂浮在密度为ρ0的液面上，液面的面积远大于S。 （1）如果圆柱体的密度为ρ，为使圆柱体拉出液面，拉力至少要做多少功？ （2）如果将圆柱体露出液面的部分切去，为使再次平衡时露出液面部分的长度最大，圆柱体的密度ρ应为多少？这时露出液面部分的长度为多少？ 6．如图所示，一面积很大的水池中，竖直立着一个高为H＝15m的管道，活塞面积为S＝100cm2，活塞与管道之间严格密封，且不计活塞与管壁间的摩擦，活塞质量不计，初始位置恰好与水池水面接触，活塞与一根轻绳连接，通过两个定滑轮达到岸上，某同学通过绳子为了把活塞拉出管道，试求该同学至少需要做多少功。已知水的密度为ρ＝1×103kg/m3，大气压为p0＝1×105Pa，g取10N/kg。 二．功的实际应用相关计算（共6小题） 7．如图是可供游客在海上游玩时的一种旅游观光艇，此观光艇的质量为900kg，在海上航行的最大速度为36km/h，最多可载的游客数量为20人，如果海水的密度取1.0×103kg/m3，g＝10N/kg，求： （1）观光艇以最大航速匀速行驶2小时的路程是多少米？海水平均阻力为1.0×106N，则这一过程中观光艇所做的功至少为多少？ （2）该观光艇在水面下70cm深处有一个面积为10cm2的小零件，求小零件受到的海水的压力是多少？ （3）假设每位乘客的平均质量为60kg，观光艇满载乘客时，此时浸入水中的体积多大？ 8．如图所示，是我国自主研发的战略重型运输机“