第12章 专题训练十 简单机械的有关计算（作业课件）-【四清导航】2023-2024学年八年级物理下册（人教版 河南专用）

物理 八年级下册 人教版 四清导航 专题训练十　简单机械的有关计算 类型一　杠杆类的计算 1．(信阳模拟改编)如图所示，某同学用一根质量均匀的杠杆将重为32 N的重物匀速提升20 cm，所用拉力为20 N，方向始终竖直向上，若不计摩擦，且OA＝2OB，则杠杆的机械效率为 。当杠杆的O、A点保持不动，将重物的悬挂点B向左移动时，杠杆的机械效率将 (选填“不变”“变大”或“变小”)。 80% 变小 3．如图所示，一根均匀的细木棒OC，OC＝4OA，B为OC的中点。在C点施力将挂在A点的重为90 N的物体匀速提升0.1 m，木棒的机械效率为90%，不计摩擦。求： (1)提升该物体做的有用功。 (2)C点的拉力做的总功。 (3)木棒的重力。 D 类型三　斜面类 7．(郴州中考)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 2．(开封期末)为探究平衡木受力特点，喜爱体操的小燕设计了一个平衡木模型。整个装置如图所示，AB可绕支点O无摩擦转动，B处通过一根细线连接重力为450 N、底面积为200 cm2的物块M，当小燕站在A点时，物块M对地面的压强为7 500 Pa，已知：OA＝10 cm，OB＝20 cm，杠杆自重和绳重均不计。求： (1)当小燕在A点时，M对地面的压力。 (2)小燕的重力。 (3)当M对地面的压强为1 500 Pa时，小燕距O点的距离。 解：(1)当小燕站在A点时，物块M对地面的压强为7 500 Pa，由压强公式p＝ eq \f(F,S) 得M对地面压力：F＝pSM＝7 500 Pa×200×10－4 m2＝150 N。　 (2)M受到的支持力等于M对地面的压力，F支＝150 N，则细线的拉力：FB＝G－F支＝450 N－150 N＝300 N，当小燕站在A点时，由杠杆的平衡条件可得：FB·OB＝G人·OA，即：300 N×20 cm＝G人×10 cm，解得小燕的重力：G人＝600 N。　 (3)当M对地面的压强为1 500 Pa时，假设人站立在C点，压力：F＝pSM＝1 500 Pa×200×10－4 m2＝30 N；细线的拉力：F′B＝G－F′支＝450 N－30 N＝420 N，由杠杆的平衡条件可得：F′B·OB＝G人·OC，即：420 N×20 cm＝600 N×OC，解得小燕此时距O点距离：OC＝14 cm。 解：(1)有用功：W有＝G物h＝90 N×0.1 m＝9 J。 (2)η＝ eq \f(W有,W总) 可得总功：W总＝ eq \f(W有,η) ＝ eq \f(9 J,90%) ＝10 J。 (3)因为OC＝4OA，B为OC的中点，所以OB＝2OA；由数学知识可知，当物体上升0.1 m时，B点(杠杆的重心)将上升0.2 m；不计摩擦，根据η＝ eq \f(W有,W总) ＝ eq \f(W有,W有＋W额) ＝ eq \f(W有,W有＋G木h) ，可得： eq \f(9 J,9 J＋G木×0.2 m) ＝90%，解得木棒的重力：G木＝5 N。 类型二　滑轮类的计算 4．(广州中考)用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动，如图，水瓶匀速直线下降10 m，使人匀速升高0.5 m，水瓶对绳a的拉力为F1＝30 N，绳b对人的拉力为F2＝480 N。此过程( ) A．有用功为300 J B．F1做的功等于F2做的功 C．F1做的功小于F2做的功 D．滑轮组的机械效率为80% 5．如图所示，甲工人用水平推力F甲推动重为750 N的货物，在水平路面上匀速移动2 m至仓库门口A处，用时10 s，此过程中甲工人做功的功率P甲＝30 W；乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在同样的路面上匀速移动3 m到达指定位置B，拉力F乙为80 N。求： (1)甲工人做的功。 (2)该滑轮组的机械效率。 解：(1)由P＝ eq \f(W,t) 可得甲工人做的功： W甲＝P甲t＝30 W×10 s＝300 J。 (2)由 W＝Fs可得甲工人的推力：F甲＝ eq \f(W甲,s1) ＝ eq \f(300 J,2 m) ＝150 N，因为货物在水平路面上被匀速推动，所以货物受到的推力、摩擦力是一对平衡力，货物受到的摩擦力：f＝F甲＝150 N；乙工人使用滑轮组将货物在同样的路面上匀速移动3 m，由图知，n＝3，拉力端移动距离s乙＝3s2，滑轮组的机械效率：η＝ eq \f(W有,W总) ＝ eq \f(fs2,F乙s乙) ＝ eq \f(fs2,F乙×3s2) ＝ eq \f(f,3F乙) ＝ eq \f(150 N,3×80 N) ＝0.625＝62.5%。 6．(鹿邑期末)如图甲所示的滑轮组提升物体M，已知被提升的物体M重为380 N，卷扬机加在钢绳自由端的拉力F将物体M以1 m/s的速度匀速提升10 m，拉力所做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计钢丝绳重及摩擦。求： (1)滑轮组提升重物所做的有用功。 (2)滑轮组的机械效率。 (3)钢丝绳自由端的拉力F。 解：(1)滑轮组提升重物所做的有用功： W有＝Gh＝380 N×10 m＝3 800 J。 (2)由题知，重物以1 m/s的速度匀速提升到10 m的高度，由v＝ eq \f(s,t) 可知运动的时间：t＝ eq \f(h,v) ＝ eq \f(10 m,1 m/s) ＝10 s，由图乙可知，此时拉力做的总功 W总＝4 000 J，滑轮组的机械效率：η＝ eq \f(W有,W总) ＝ eq \f(3 800 J,4 000 J) ＝0.95＝95%。 (3)由图甲知，n＝2，拉力端移动距离：s＝2h＝2×10 m＝20 m，由 W总＝Fs可得钢丝绳自由端的拉力：F＝ eq \f(W总,s) ＝ eq \f(4 000 J,20 m) ＝200 N。 8．(平顶山期末)如图所示，一辆货车匀速从山底A开到山顶B。货车重5.0×104 N，轮胎与地面的总接触面积1 000 cm2，发动机的功率50 kW保持不变，山坡AB长2 000 m，高度h为300 m，牵引力保持2.5×104 N不变，不计空气阻力。求： (1)货车静止在山底时对水平地面的压强。 (2)从A行驶到B过程中，斜面的机械效率。 (3)货车在山坡上行驶时受到的摩擦力。 解：(1)货车静止在山底时对水平地面的压力F压＝G总＝5×104 N，受力面积S＝1 000 cm2＝0.1 m2，对水平地面的压强：p＝ eq \f(F,S) ＝ eq \f(5×104 N,0.1 m2) ＝5×105 Pa。 (2)牵引力做的有用功：W有＝Gh＝5×104 N×300 m＝1.5×107 J；汽车从山底开到山顶所做的总功：W总＝Fs＝2.5×104 N×2 000 m＝5×107 J；整个爬坡过程的机械效率：η＝ eq \f(W有,W总) ＝ eq \f(1.5×107 J,5×107 J) ＝30%。 (3)额外功：W额＝W总－W有＝5×107 J－1.5×107 J＝3.5×107 J，由W额＝fs可得汽车在山坡上行驶时的摩擦力：f＝ eq \f(W额,s) ＝ eq \f(3.5×107 J,2 000 m) ＝1.75×104 N。 $$