07.生活中简单机械的分析与计算-【一战成名新中考】2025江西中考物理中考必考知识点专题特训

生活中简单机械的分析与计算 1．某同学用如图所示的装置，用5N的拉力F将重20N的物体，沿长5m高1m的斜面，从底端匀速拉到顶端，用时5s。求： 第1题图 （1）拉力F移动的速度； （2）拉力所做的功； （3）克服重力做的功； （4）该装置的机械效率。 2．小宇想把一个重1000N的物体搬到高2m的车厢里，为了省力，他找了一块长5m的硬木板，搭在车厢上（衔接处的长度忽略不计），如图甲所示。小宇用力把物体拉至车厢上，物体沿木板移动距离s与拉物体所用时间t的图像如图乙所示，则： 第2题图 （1）30s内做的有用功是多少？ （2）若物体与木板间的摩擦力为200N，斜面的机械效率是多少？（计算结果保留至0.1%） （3）30s内拉力的功率是多少？ 3．建筑工地上，工人用如图所示装置将重为1000N的材料从地面上匀速送到8m高处，所用拉力为400N，用时为20s。不计摩擦和绳重。求： 第3题图 （1）工人做的有用功； （2）工人做的总功； （3）此过程中该装置的机械效率； （4）动滑轮的重力为多大？ 4．利用水平放置的滑轮组匀速拉动放置在水平地面上重为50N的正方体物块，如图所示。在绳子的自由端施加水平向右大小为10N的拉力F，使物块在5s内沿水平地面匀速直线运动了60cm，不计滑轮与绳子的质量及滑轮轴处的摩擦。求： 第4题图 （1）该正方体物块匀速运动的过程中受到地面的摩擦力大小； （2）作用在绳子自由端的拉力F做功的功率大小。 5．小明同学放学回家经过一家具厂，他看见工人师傅正在利用固定的横梁、活动的横木和绳子来提升实木家具的高度，其简化模型如图所示。已知实木家具所受重力G＝1000N，匀速提升高度h＝1m，所用的时间t＝5s，横木所受的重力G'＝80N。（不计绳重和摩擦）求： 第5题图 （1）拉绳子的力F； （2）拉绳子的力做的有用功W有用； （3）拉绳子的力做功的功率P； （4）此过程中的机械效率η（计算结果精确到0.1%）。 6．生活中有些低层建筑没有电梯，房屋装修时工人师傅常用滑轮组提升重物。某工人用如图甲所示的滑轮组将400N的重物匀速提升7m，拉力F＝250N，重物上升的高度h与所用时间t的关系图像如图乙所示。已知工人的质量为50kg，不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求： 第6题图 （1）绳子自由端移动的距离； （2）在匀速提升重物的过程中，工人拉绳子的功率； （3）设绳子的承重足够大，该工人使用此滑轮组提升重物时的最大机械效率。 7．杆秤是我国古老且至今仍在使用的一种衡量工具，如图的杆秤可视为杠杆，提纽处为支点O，若不计其自重，当在挂钩悬挂被称物体后处于平衡状态，已知CO＝2cm，OD＝20cm，秤砣的重力为10N，（g取10N/kg）求： 第7题图 （1）秤砣的质量； （2）被称物体的重力； （3）若这杆秤所能测物体的最大重力为200N，求OB的长度。 8．如图甲是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂，“横木插碓头，碓嘴为铁，足踏其末而舂之”。若碓头质量为10kg，不计横木的重力和转动摩擦，捣谷人双手与扶手之间的作用力为0。 第8题图 （1）求碓头的重力； （2）碓头竖直下落0.5m，用时0.2s，求重力做功的功率； （3）质量为71kg的捣谷人，左脚与地面的接触面积为200cm2，当他右脚在B点用最小力踩横木使其刚好转动时，示意图如图乙，已知OA：OB＝3：2，求：右脚在B点用最小力F1的大小和人左脚对地面的压强。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 参考答案 1．解：（1）拉力F移动的速度：v1m/s； （2）拉力做的总功：W总＝Fs＝5N×5m＝25J； （3）有用功：W有＝Gh＝20N×1m＝20J； （4）该装置的机械效率：η100%100%＝80%。 2．解：（1）由图乙可知，30s内物体沿木板移动的距离为5m，则物体刚好上升了2m， 故克服物体重力做的有用功：W有＝Gh＝1000N×2m＝2000J； （2）克服物体所受摩擦力做的额外功：W额＝fs＝200N×5m＝1000J， 拉力做的总功：W总＝W有+W额＝2000J+1000J＝3000J， 斜面的机械效率：η100%100%≈66.7%； （3）30s内拉力的功率：P100W。 3．解：（1）工人克服物体重力做的有用功：W有＝Gh＝1000N×8m＝8000J； （2）由图可知，动滑轮上的绳子段数n＝3，工人做的总功： W总＝Fs＝Fnh＝400N×3×8m＝9600J； （3）此过程中该装置的机械效率：； （4）不计摩擦和绳重，根据F（G+G动）可得，动滑轮的重力： G动＝nF﹣G＝3×400N﹣1000N＝200N。 4．解：（1）由图知，通过动滑轮绳子的段数n＝3， 物块匀速运动的过程中水平方向受到地面的摩擦力和滑轮组对物块的拉力是一对平衡力，所以f＝F′， 不计滑轮与绳子的质量及滑轮轴处的摩擦，由滑轮组的特点可知FF′， 所以物块受到地面的摩擦力为：f＝F′＝nF＝3×10N＝30N； （2）物块运动的距离为60cm＝0.6m， 由s＝ns物和W＝Fs可得，绳端拉力做的功：W＝Fns物＝10N×3×0.6m＝18J， 绳端拉力的功率：P3.6W。 5．解：（1）由图可知，n＝4，不计绳重和摩擦，根据可知，拉绳子的力为： ； （2）拉绳子的力做的有用功为：W有用＝Gh＝1000N×1m＝1000J； （3）拉绳子的力做的总功为：W总＝Fs＝Fnh＝270N×4×1m＝1080J， 则拉绳子的力做功的功率为：； （4）此过程中的机械效率为：。 6．解：（1）由图可知，n＝2，重物上升的高度为7m，则绳子自由端移动的距离为： s＝nh＝2×7m＝14m； （2）在匀速提升重物的过程中，工人拉绳子的功率为：； （3）物体重力为400N时，拉力为250N，不计绳重和摩擦，由可知，动滑轮的重力为：G动＝2F﹣G物＝2×250N﹣400N＝100N， 工人的质量为50kg，则工人能提供的最大拉力为： Fmax＝G工人＝m工人g＝50kg×10N/kg＝500N， 由可知，工人能提升的物体的最大重力为： Gmax＝2Fmax﹣G动＝2×500N﹣100N＝900N， 最大机械效率为： 。 7．解：（1）由G秤砣＝mg得，秤砣的质量m1kg （2）由杠杆平衡条件得：F1L1＝F2L2，G物LCO＝G秤砣LOD， 即：G物×2cm＝10N×20cm，解得：G物＝100N； （3）由杠杆平衡条件得：G最大 LCO＝G秤砣LOB， 即：200N×2cm＝10N×LOB，解得：LOB＝40cm。 8．解：（1）碓头的重力为：G＝mg＝10kg×10N/kg＝100N； （2）碓头克服重力做的功为：W＝Gh＝100N×0.5m＝50J， 重力做功的功率为：P250W； （3）根据杠杆的平衡条件可得F1×OB＝G×OA， 则右脚在B点用最小力F1的大小为：F1150N； 因为力的作用是相互的，则横木对右脚的支持力为：F右支＝F1＝150N， 捣谷人的重力为：G人＝m人g＝71kg×10N/kg＝710N， 以捣谷人为研究对象，根据力的平衡条件可得：G人＝F右支+F左支， 则左脚受到地面的支持力：F左支＝G人﹣F右支＝710N﹣150N＝560N， 左脚对地面的压力和左脚受到地面的支持力是一对相互作用力，大小相等，则：F压＝F左支＝560N， 左脚对地面的压强为：p2.8×104Pa。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$