2025年湖南省初中物理学业水平考试一轮复习教材知识巩固第一单元　力学专题(二)　简单机械相关计算

2025年湖南省初中物理学业水平考试 一轮复习教材知识巩固 第一单元　力学 专题(二)　简单机械相关计算 图示 物体被提升的高度为h,绳端移动距离为s 物体所受水平面的摩擦力为f 有用功 W有=Gh W有=fs物 W有=Gh 总功 W总=Fs W总=Fs绳 W总=Fs 额外功 W额=Fs-Gh;不考虑绳重和摩擦时还有W额=G动h W额=Fs绳-fs物 W额=Fs-Gh=fs 注:n为承担动滑轮的绳子段数。 机械效率 η=×100%=×100%=×100%;不考虑绳重和摩擦时还有η=×100% η=×100%=×100%=×100% η=×100%=×100% 类型1 杠杆的相关计算 1.如图所示,杠杆在竖直向下拉力F的作用下将一物体缓慢匀速提升。如表是提升物体时采集到的信息: 物重G/N OA/m OB/m A端上升的高度h/m B端下降的竖直距离s/m 40 0.8 0.4 0.2 0.1 (1)若不计杠杆自重和摩擦,则拉力F的大小; (2)若实际拉力F为90 N,求拉力做的总功及杠杆的机械效率。(机械效率保留三位有效数字)。 解:(1)由杠杆平衡条件可得:F×OB=G×OA,即F×0.4 m=40 N×0.8 m 解得:F=80 N (2)拉力做的总功 W总=F's=90 N×0.1 m=9 J 有用功W有=Gh=40 N×0.2 m=8 J 杠杆的机械效率 η=×100%=×100%≈88.9% 解 类型2 滑轮组的相关计算 2.某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮重相同)在相同时间内把重物G提升相同高度。若F1和F2大小相等,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是(　 　) 答案 D 甲 乙 A.力F1和F2做功的功率相同 B.力F1和F2做的总功相同 C.两个滑轮组机械效率一样大 D.甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高 3.工人用如图所示的滑轮组将重为800 N的物体在5秒内匀速提升2 m,其中动滑轮重100 N(不计绳重和摩擦),下列判断正确的是(　 　) A.绳端移动的距离为8 m B.此滑轮组的机械效率为80% C.拉力做功的功率为320 W D.若工人对绳子最大拉力为500 N,则他最多可提起重为1 400 N的物体 答案 D 4.(2021·怀化)某工人用如图所示的滑轮组匀速打捞水中的工件。已知工件的体积为30 dm3,密度为3×103 kg/m3。每个滑轮的重力为20 N,不计绳与滑轮间的摩擦、绳重及水的阻力。(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)求: (1)工件浸没在水中时所受的浮力; (2)工件受到的重力; (3)工件在水中上升6 m的过程中(工件始终浸没在水中),工人做了多少功。 解:(1)工件受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.03 m3=300 N (2)工件的质量m=ρV=3×103 kg/m3×0.03 m3=90 kg 工件的重力G=mg=90 kg×10 N/kg=900 N (3)工件在水中上升时受到的拉力 F拉=G-F浮=900 N-300 N=600 N 工人拉绳子的力 F=(F拉+G动)=(600 N+20 N)=310 N 工人做的功W总=Fs=310 N×2×6 m=3 720 J 解 5.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; (2)工件移动过程中,地面对工件摩擦力的大小; (3)滑轮组在此次工作中的机械效率。 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 工人受到的支持力F支=F压=600 N 工人的手对绳的拉力 F=G-F支=700 N-600 N=100 N 解 (2)两个动滑轮的重力 G动=m动g=10 kg×10 N/kg=100 N 地面对工件的摩擦力 f=nF-G动=4×100 N-100 N=300 N (3)滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=×100%=× 100%=×100%=75% 解 类型3 斜面的相关计算 6.如图所示,利用斜面将箱子推进车厢,通常要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了。某同学用100 N的力沿斜面向上匀速推动箱子,已知箱子质量为20 kg,斜面长3 m,斜面高1.2 m,g取10 N/kg。求: (1)箱子受到的重力; (2)箱子受到的摩擦力; (3)斜面的机械效率; (4)使用斜面推箱子时有哪些更省力的方法。 解:(1)箱子受到的重力 G=mg=20 kg×10 N/kg=200 N (2)推力所做的总功 W总=Fs=100 N×3 m=300 J 推力做的有用功 W有=Gh=200 N×1.2 m=240 J 克服摩擦力做的功W额=W总-W有=300 J-240 J=60 J 箱子受到的摩擦力f===20 N 解 (3)斜面的机械效率 η=×100%=×100%=80% (4)减小斜面的坡度、减小斜面的粗糙程度,都可以省力。 解 $$