期末复习专项 专项三 综合应用题（课件）2024-2025学年度人教版物理八年级下册

期末复习专项 专项三 综合应用题 1. 如图是我国自主研发的长航程极地漫游机器人，可在极地零下 40 ℃的低温环境中作业，并首次在南极内陆冰盖地区完成了 30 km 匀速自主行走。该机器人质量为 0.5 t，装有四条履带，每条履带与水平冰面的接触面积为1 000 cm2，g 取 10 N/kg，求： （1）该机器人的重力； （2）该机器人静止在水平冰面上时，对冰面的压强； （3）若该机器人在水平冰面匀速行驶时，所受阻力是其总重力的 0.2 倍，则该机器人匀速行驶时所受牵引力的大小。 期末复习专项 类型一 压强、浮力计算 解：（1）机器人的重力：G=mg=0.5×103 kg×10 N/kg=5 000 N； （2）机器人对冰面的压力：F=G=5 000N，受力面积： S=4×1 000 cm2=4 000 cm2=0.4 m2， 机器人对冰面的压强： p= = =1.25×104 Pa； （3）由题意可知，机器人受到的阻力： f=0.2G=0.2×5 000 N=1 000 N， 机器人匀速直线运动时，受力平衡，所受牵引力等于阻力的大小，即：F 牵= f=1 000 N。 2. 如图所示，水平桌面上放有一圆柱形溢水杯，其自重 10 N，底面积为 300 cm2，溢水口距杯底的高度为 12 cm，溢水杯中盛有高为 10 cm的水，现将一体积为 1 000 cm3 的正方体铝块缓慢浸没水中，不计溢水杯的厚度。（已知 ρ 水=1.0×103 kg/m3，ρ铝=2.7×103 kg/m3，g 取 10 N/kg）求： （1）铝块放入水前，水对溢水杯底部的压强； （2）铝块浸没在水中受到的浮力； （3）铝块浸没在水中静止后，溢水杯对水平桌面的压强。 解：（1）铝块放入水前，水对溢水杯底部的压强：p1=ρ 水 gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m=1.0×103 Pa； （2）因为铝块浸没在水中，其排开水的体积等于物体的体积，即 V 排=V 铝=1 000 cm3=1×10-3 m3，则铝块浸没在水中受到的浮力：F 浮=ρ 水 gV 排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3 m3=10 N； （3）铝块放入水中后溢出水的体积： V 溢出=V 水+V 铝-V 溢水杯=300 cm2×10 cm+1 000 cm3-300 cm2×12 cm=400 cm3=4×10-4m3，溢出水的质量：m 溢出=ρ 水 V 溢出=1.0×103 kg/m3×4×10-4 m3=0.4 kg，溢水杯内水的质量：m 水 =ρ 水 V 水 =ρ 水 S 水 h 水=1.0×103 kg/m3×300×10-4 m2×0.1 m=3 kg，溢水杯内剩余水的重力：G 水剩余 =m 水 剩 余 g=（3 kg-0.4 kg）×10 N/kg=26 N，铝块的重力：G 铝=m 铝 g=ρ 铝 V 铝 g=2.7 ×103 kg/m3×10-3 m3×10 N/kg=27 N，则溢水杯对水平桌面的压力：F=G 杯+G 水 剩 余+G 铝 =10 N+26 N+27 N=63 N，溢水杯对水平桌面的压强：p2= = =2 100 Pa。 3. 如图所示，质量为 6 kg、体积为 5×10-3 m3、底面积为 1×10-2 m2 的均匀柱体甲与盛有水的轻质薄壁柱形容器乙放在水平地面上，质量为1 kg 的物块丙漂浮在水面上。（ｇ 取 10 N/kg，ρ水=1.0×103 kg/m3） （1）在图中画出柱体甲的受力示意图，O 点是柱体甲的重心； （2）求甲对地面的压强 p 甲； （3）在甲的上方沿水平方向截取一部分，同时从水中取出丙。 将甲截取的部分浸没在容器乙的水中，把丙叠放在甲剩余部分上方后，发现水对容器乙底部的压力没有变化，求甲对地面的压强变化量 ｐ甲。（不考虑丙表面的水残留） 解：（１）甲受到的重力：Ｇ 甲 ＝ｍ 甲 ｇ＝６ ｋｇ×１０ Ｎ/ｋｇ＝６０ Ｎ，如下图所示 （２） 甲对地面的压强：ｐ 甲＝ ＝ ＝ ＝6000 Ｐａ； （３）丙在水中漂浮，根据浮沉条件可得：Ｆ 浮丙＝Ｇ 丙＝ｍ 丙 ｇ，此时水对容器乙底部的压力：Ｆ 水＝ｐ 水 Ｓ＝ρ 水 ｇｈＳ＝ρ 水 ｇ（Ｖ 丙排＋Ｖ 水）， 将甲截取的部分浸没在容器乙的水中，水对容器乙底部的压力没有变化， 因为 ρ 水、ｇ、Ｖ 水不变，则 Ｖ 丙排不变，即甲截取部分的体积： ΔＶ 甲＝Ｖ 丙 排 ＝ ＝ ＝＝ ＝１×10-3ｍ3， 甲的密度：ρ 甲＝ ＝ ＝１.２×103 ｋｇ/ｍ3，截取的甲的重力：ΔＧ 甲 ＝Δｍ 甲 ｇ ＝ ρ 甲 ΔＶ 甲 ｇ＝１.２×１０３ ｋｇ/ｍ３×１×10-3 ｍ3×１０ Ｎ/ｋｇ＝１２ Ｎ， 丙的重力：Ｇ 丙＝ｍ 丙 ｇ＝１ ｋｇ×１０ Ｎ/ｋｇ＝１０ Ｎ， 甲对地面的压力变化：ΔＦ＝ΔＧ 甲－Ｇ 丙＝１２ Ｎ－１０ Ｎ＝２ Ｎ， 甲对地面的压强变化量：Δｐ 甲＝ ＝＝200Ｐａ。 4. 随着人工智能的发展，我国无人机研发与产业化不断取得突破。 如图甲为某型号无人机，它的铭牌如表所示。（g 取 10 N/kg）求： 类型二 功、功率、机械效率计算 （1）无人机在空中悬停时受到的升力； （2）无人机以最大速度匀速上升时，不计空气阻力，升力对无人机做功的功率是多大？ （3）某次飞行时，无人机的飞行路线如图乙所示，无人机先从 A 点匀速上升到 B 点，然后水平匀速飞行到 C 点。 从 A 到 C 的过程中，无人机受到的竖直升力对无人机所做的功是多少？ 解：（1）当无人机在空中悬停时，处于平衡状态，升力 F=G=mg=1 100×10-3 kg×10 N/kg=11 N； （2）当无人机以最大速度匀速上升时，由于空气阻力忽略不计，所以，升力F=G=11 N，升力对无人机做功的功率：P=Fv=11 N×4 m/s=44 W； （3）升力的方向为竖直向上，故水平匀速飞行到 C 点过程中，升力和运动方向垂直，升力不做功，故从 A 到C 的过程中，无人机受到的竖直升力对无人机所做的功：W=FhAB=11 N×300 m=3 300 J。 5. 如图所示是液压汽车起重机提升重物的示意图。 其中 A 是动滑轮，B 是定滑轮，C 是卷扬机，D 是油缸，E 是柱塞。 通过卷扬机转动使钢丝绳带动 A 上升，被提升物体的质量为1.2×10-3 kg，物体匀速升高 6 m，用时 20 s，已知滑轮组的机械效率为 80%，（g 取 10 N/kg）求： （1）被提升物体的重力； （2）卷扬机上绳子的移动速度； （3）滑轮组上绳子自由端的拉力； （4）拉力的功率。 解：（1） 被提升物体的重力：G=mg=1.2×103 kg×10 N/kg=1.2×104 N； （2）由题图可知 n=3，则绳子移动的距离：s 绳=ns 物=3×6 m=18 m，则卷扬机上绳子的移动速度：v= = =0.9 m/s； （3）由 η= = = 可得滑轮组上绳子自由端的拉力： F= = =5 000 N； （4）拉力的功率：P = = =Fv =5 000 N×0.9 m/s=4 500 W。 6. 如图所示，OA 是一个质量分布均匀的杠杆，OA=2 m，O 是支点，B 是 OA 的中点，在 B 点悬挂一个重为 G=40 N 的重物。将杠杆从如图甲位置匀速提升到乙位置，重物上升的高度为 h1=0.3 m，拉力 F=25 N。 求： （1）力 F 做的有用功是多大？ （2）将重物匀速提升时，杠杆的机械效率是多大？ （3）若不计绳重和摩擦，杠杆自身的重力 G 杆是多少 N？ 解：（1） 提升物体做的功是有用功，力 F 做的有用功：W 有用=Gh1=40 N×0.3 m=12 J； （2）由三角形相似可知力 F 移动的距离：s=2h1=2×0.3 m=0.6 m；动力做的功是总功，则总功：W 总=Fs=25 N×0.6 m=15 J；杠杆的机械效率：η= = =0.8=80%； （3）若不计绳重和摩擦，克服杠杆自身的重力做的功是额外功，额外功：W 额外=W 总-W 有用=15 J-12 J=3 J；杠杆重心上升的高度与重物上升高度相同，杠杆自身的重力：G 杆= = =10 N。 $$