期末复习----机械与功计算练习----2024-2025学年北师大版物理八年级下冊

期末复习----机械与功计算练习 1．用如图所示的滑轮组将质量为600N的物体匀速向上提升了3m，绳子自由端受到的拉力F为400N。求： （1）滑轮组对物体所做的功； （2）拉力F做的功； （3）滑轮组的机械效率。 2．一辆在水平路面上沿直线匀速行驶的货车，行驶时所受的阻力始终为车总重的0.1倍，货车（含驾驶员）空载时重为。求： (1)货车空载行驶时汽车发动机牵引力的大小； (2)货车以72km/h的速度空载匀速行驶5min，货车牵引力做的功； (3)若货车以36km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率最大为，货车装载货物的最大质量。 3．某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图线b所示。物体重9N，施加在绳子自由端的拉力F为5N，则在0~2s的过程中，求： (1)做的有用功； (2)拉力做的总功； (3)滑轮组的机械效率。 4．T型杠铃是一种常见的健身器材，它由底座和一个可以绕固定轴旋转的杠铃组成。使用时，双手将杠铃反复拉起可以锻炼背部和手臂的肌肉。如图甲所示，是小陌爸爸在水平地面将杠铃拉至水平静止时的情境，杠铃离开地面后，且与水平地面平行，可抽象成如图乙所示的杠杆模型，杠铃的固定轴为O，手对杠铃的拉力作用在B点，杠铃的重心在A点。已知杠铃的总重为500N，OA长1.4m，OB长1.0m。 (1)手对杠铃的拉力与杠铃垂直，在图乙建立杠杆模型（作出力和力臂），并求的大小。 (2)图丙所示的是小陌爸爸将杠铃拉至另一位置静止时的情境，此时杠铃与水平地面成一定角度，手对杠铃的拉力与杠铃垂直，且仍作用在B点。分析并说明与的大小关系。 5．如图所示，用拉力F将重为10牛的物体在10秒内匀速提升2米，不计摩擦和绳子重力。求： (1)拉力F所做的功W； (2)这段时间内，拉力的功率P。 6．近年来我国的氢能源汽车产业快速发展，如图所示是一款国产氢能源汽车，该汽车一次可携带6kg的氢气燃料，并使用质子交换膜燃料电池进行能量转换，可获得相比于传统热机更大的能量转化效率。在一次性能测试中，该汽车装满氢气后匀速行驶了600km，恰好用完所有氢气。已知汽车与驾驶员的总重量为2700kg，汽车受到阻力为车重的0.035倍，氢气热值为1.4×108J/kg，汽油热值为4.5×107J/kg，g取10N/kg。求： (1)汽车牵引力做的功； (2)该过程中汽车消耗的氢气完全燃烧产生的热量； (3)如果该汽车使用汽油作为燃料，且汽油完全燃烧产生热量的30%用于牵引力做功，则该过程需要消耗多少kg的汽油？ 7．电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的汽车。如图所示，某车有关数据如下表所示，在一次测试过程中，该车以额定功率在水平面上6min内匀速直线行驶了8km。求： 车辆类型 电动汽车 电池类型 磷酸铁锂电池 续航里程 80km 整车质量 1720kg 额定功率 100kW （1）该车在这次测试过程中牵引力所做的功； （2）该车受到的水平阻力。 8．如图所示，塔式起重机上的滑轮组将重为2.4×104N的重物匀速吊起2m时，此时拉力F=1.0×104N，不计摩擦和钢绳重。求： (1)提升重物做的有用功为多少？ (2)滑轮组的机械效率为多少？ (3)若用该装置提升另一重物时，机械效率达到90%，则该重物的重力是多少？拉力是多少？ 9．氢燃料电池新能源公交车在运行过程中，需要保证氧气和干净清洁的空气反应，可通过吸收空气中的污染物，消除空气中99.9％的可吸入颗粒物，有效去除PM2.5以下的超细小粉尘，排放出纯净的水和清洁空气。每次加氢仅需几分钟，其续航里程可达500km以上。已知氢燃料的热值为，。 (1)求质量为6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量。 (2)若（1）中放出热量的0.1倍被质量为400kg、温度为15℃的水吸收，求水升高的温度。 (3)如果氢燃料公交车的效率为60％，求燃烧6kg的氢燃料可使以140kW恒定功率匀速行驶的公交车行驶的时间。 10．小聪看到建筑工地上工作的塔吊如图甲所示，他查阅相关资料后，画出了与塔吊连接方式相同的滑轮组，如图乙所示。在不计绳重和摩擦的情况下，塔吊将底面积为、重力为的长方体建筑材料沿竖直方向匀速提高20m，绳子自由端的拉力为。求： (1)长方体建筑材料放在水平地面静止时，对地面的压强； (2)该过程克服长方体建筑材料重力所做的功； (3)塔吊机械部分（如图乙）的机械效率。 11．如图所示为一款新型无人驾驶电动汽车，质量为1.5t，在某次性能测试中，汽车沿平直的公路匀速行驶，行驶过程中汽车受到的阻力为车重的0.1倍，在测试时间20s汽车匀速行驶了2km。求： (1)汽车受到的牵引力； (2)此过程中汽车牵引力所做的功； (3)牵引力做功的功率。 12．图示的轻质杠杆长，可绕支点转动，端用细线竖直向上拉着，离点的点挂一重为30N的重物，忽略一切摩擦，当杠杆在水平位置平衡时，求： (1)求细线上拉力的大小； (2)保持细绳的位置不变，当细绳的拉力变为25N时，求移动重物至距离点多少处才能使杠杆重新平衡； (3)若杠杆自重不能忽略不计，物体悬挂在B点时，在A点用一大小为25N，竖直向上的力把重为30N的重物匀速提升，A点上升0.6m，求杠杆的机械效率； (4)根据上一问的条件，求杠杆自重。 13．某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为，一个冲程活塞在汽缸中的移动距离是0.05m，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为，飞轮1min转动1800r，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），若1min消耗汽油0.008kg，汽油的热值为，求： (1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力； (2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功； (3)该汽油机的效率。 14．杠杆平衡时，杠杆的动力臂L1为2米，阻力臂L2为0.2米，若阻力F2为800牛，求：动力F1的大小。 15．某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t，起重机将4000kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80%，不计钢丝绳的重力和摩擦，g取。求 (1)克服钢板重力做的功； (2)钢丝绳的拉力F； (3)滑轮组满载时的机械效率（保留一位小数）。 16．一小汽车的质量为 2t，在平直的公路上进行百米加速测试时的 v～t 图像如图所示，假设测试过程中汽车所受到的阻力始终为重力的 0.2 倍，汽车发动机的功率恒定不变。（g 取 10N/kg）求： （1）10s 以后汽车发动机产生的牵引力是大？ （2）汽车发动机的功率是多少？ （3）在 0～10s 内汽车发动机产生的牵引所做的功是多少？ 17．截至2023年底，我国高铁运营里程达到4.5万公里，占据了全球高铁总里程的三分之二，是当之无愧的世界第一。如图甲，高铁的输电线，无论冬、夏都需要绷直，以保障列车电极与输电线的良好接触。图乙为该牵引装置工作原理图，钢绳通过滑轮组悬挂30个相同的坠砣，每个坠砣重为。若某次坠砣在内匀速下降，输电线端所受的拉力恒为。求 （1）输电线端向左移动的速度大小； （2）30个坠砣的重力所做的功； （3）该装置的机械效率。 18．举重运动员把质量为100kg的杠铃在2s内举高2m。 (1)在这2s内运动员对杠铃做了多少功？ (2)功率又是多少？（） 19．如图所示，某工地上一个工人用滑轮组提升重力为210N的物体C，此时物体以0.4m/s的速度匀速上升2min。已知动滑轮的重力。（绳重和滑轮转轴之间摩擦不计）求： （1）该过程中滑轮组的机械效率； （2）这段时间内工人施加拉力的功率； （3）现在工人用该滑轮组将物体C从水中匀速提出水面。已知物体一直浸没水中被匀速提升过程中，滑轮组机械效率为50％，求该过程中物体C受到的浮力。 20．如图所示，用的拉力，将重的木箱匀速提升，不计绳重和摩擦。求： （1）动滑轮重； （2）滑轮组所做的有用功； （3）滑轮组的机械效率。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《期末复习----机械与功计算练习----2024-2025学年北师大版物理八年级下冊》参考答案 1．（1）1800J；（2）2400J；（3）75% 【详解】解：（1）滑轮组对物体做的功     （2）由图可知，承担物重的绳子的股数为n=2，绳子自由端移动的距离      拉力F做的功    （3）滑轮组机械效率   答：（1）滑轮组对物体所做的功为1800J； （2）拉力F做的功2400J； （3）滑轮组的机械效率为75%。 2．(1) (2)1.5×107J (3)4.7×103kg 【详解】（1）货车匀速行驶，则牵引力大小与阻力相等，即 （2）货车牵引力做的功 （3）货车的最大牵引力为 货车的最大重力为 则货物的重力为 货车装载货物的最大质量为 3．(1)1.8J (2)2J (3)90% 【详解】（1）由图线b可知，在0~2s的过程中，物体上升的高度为 h=20cm=0.2m 物体的重力G物=9N，则有用功为 W有=G物h=9N×0.2m=1.8J （2）由图线a可知，在0~2s的过程中，绳子自由端移动的距离为 s 绳=40cm=0.4m 施加在绳子自由端的拉力F=5N，则拉力做的总功为 W总=Fs绳=5N×0.4m=2J （3）滑轮组的机械效率为 4．(1)700N (2)F1>F2 【详解】（1）图乙中，画出两个杠杆受到的重力和拉力F1，及其力臂，如下图所示： 由图可知 L1=OB=1.0m LG=OA=1.4m 根据杠杆的平衡条件可得 F1L1=G×LG F1×1.0m=500N×1.4m 解得F1=700N。 （2）O为支点，匀速拉动时，拉力方向始终与杠杆垂直，拉力的力臂大小保持不变，重物对A点的拉力等于杠铃的重G，重力的力臂逐渐减小，根据杠杆的平衡条件知，阻力和动力臂不变，阻力臂减小，动力减小，故F1＞F2。 5．(1)20J (2)2W 【详解】（1）该滑轮为定滑轮，使用定滑轮不省力，不计摩擦和绳子重力，则绳子的拉力 F=G=10N 由定滑轮的特点可知拉力移动的距离 s=h=2m 拉力所做的功 W=Fs=10N×2m=20J （2）这段时间内，拉力的功率 6．(1) (2) (3) 【详解】（1）汽车受到的摩擦力为 由于汽车匀速行驶，汽车牵引力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，即 汽车牵引力做功为 （2）该过程中汽车消耗了6kg的氢气，这些氢气完全燃烧释放的热量为 （3）需要汽油完全燃烧产生的热量为 由得，需要汽油的质量为 7．（1）；（2） 【详解】解：（1）该车在这次测试过程中牵引力所做的功为 （2）该车受到的牵引力为 因为做匀速直线运动，所以阻力为 答：（1）该车在这次测试过程中牵引力所做的功为； （2）该车受到的水平阻力为。 8．(1)4.8×104J (2)80% (3)5.4×104N，2×104N 【详解】（1）提升重物做的有用功为 （2）由图可知，绳子段数n=3，滑轮组的机械效率为 （3）因为不计摩擦和钢绳重，由可得动滑轮的重为 若用该装置提升另一重物时，机械效率达到90%，根据可得该重物的重力是 此时的拉力为 9．(1) (2)50℃ (3)3600s 【详解】（1）6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为 （2）水吸收的热量为 水升高的温度为 （3）氢燃料公交车所做的有用功为 公交车行驶的时间为 10．(1) (2) (3)80% 【详解】（1）长方体建筑材料放在水平地面静止时，对地面的压力等于长方体建筑材料的重力，即 根据可得，长方体建筑材料对地面的压强 （2）根据W=Fs可得，该过程克服长方体建筑材料重力所做的功 （3）由图乙可知，滑轮组绳子承重股数为，该滑轮组的机械效率为 11．(1)1.5×103N (2)3×106J (3)1.5×105W 【详解】（1）由于汽车匀速直线行驶，所以汽车受到的牵引力等于阻力，即 F＝f＝0.1G＝0.1mg＝0.1×1.5×103kg×10N/kg＝1.5×103N （2）此过程中汽车牵引力做功 W＝Fs＝1.5×103N×2×103m＝3×106J （3）汽车牵引力做功的功率 12．(1)20N； (2)5cm； (3)80%； (4)10N 【详解】（1）根据杠杆平衡的条件可得 代入数据为 解得F=20N。 （2）当细绳的拉力变为25N时，根据杠杆平衡的条件可得 代入数据为 解得，则重物距离点的距离为 （3）向上提升物体的过程中做的有用功为 总功为 杠杆的机械效率是 （4）提升杠杆的过程中，做的额外功是克服杠杆的重力做功，额外功为 杠杆的重心在其中点上，根据数学三角形相似可知，当A点向上提升0.6m时，杠杆的重心向上提升0.3m，则杠杆的重力为 13．(1)2700N (2)135J (3)33.0% 【详解】（1）由可知，做功冲程中燃气对活塞的平均压力 （2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功 （3）飞轮1min转动1800r，则汽油机1min做功900次，则1min汽油机所做的总功 0.008kg汽油完全燃烧放出的热量 该汽油机的效率 14．80N 【详解】解：根据杠杆平衡条件可得 答：动力F1的大小是80N。 15．(1)4×105J (2)1.25×104N (3)83.3% 【详解】（1）钢板的重力 G=mg=4000kg×10N/kg=4×104N 克服钢板重力做的功 W有用=4×104×10m=4×105J （2）由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=4，由 可知钢丝绳的拉力 （3）动滑轮的重力 G动=nF-G=4×1.25×104N-4×104N=1×104N 由题意可知，起重机的最大载重 G最大=m最大g=5×103kg×10N/kg=5×104N 因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组满载时的机械效率 16．（1）4000N；（2）105W；（3）106J 【详解】解：（1）由图可知，10s后汽车做匀速直线运动，速度为 v=90km/h=25m/s 由已知条件，根据二力平衡条件可得，此时牵引力 F=f=0.2G=0.2×mg=0.2×2×103kg×10N/kg=4000N （2）10s 以后汽车发动机的功率是 汽车发动机的功率恒定不变，故发动机的功率是105W。 （3）因汽车的功率不变，故在0～10s 内汽车发动机产生的牵引力所做的功 W′=Pt′=105W×10s=106J 答：（1）10s以后汽车发动机产生的牵引力是4000N； （2）汽车发动机的功率105W； （3）在0～10s内汽车发动机产生的牵引所做的功是106J。 17．（1）1cm/s；（2）900J；（3）80% 【详解】解：（1）由图知道，B是动滑轮，坠砣挂在钢绳的自由端，则坠砣串下降高度h=2sP，则输电线P端向左移动的距离为 输电线P端向左移动的速度为 （2）每个坠砣重为150N，30个坠砣的重力为 G总=30×150=4500N 30个坠砣重力所做的功为 G=m总g=4500N×0.2m=900J （3）输电线端所受的拉力做的有用功为 W有用=Fs=×0.1m=720J 30个坠砣重力所做的功为总功，即W总=900J，所以该装置的机械效率为 答：（1）输电线P端向左移动的速度大小为1cm/s； （2）30个坠砣的重力所做的功为900J； （3）该装置的机械效率为80%。 18．(1) (2) 【详解】（1）在这2s内运动员对杠铃做的功为 （2）做功的功率为 19．（1）；（2）120W；（3）120N 【详解】解：（1）提升重力为210N的物体C，物体以0.4m/s的速度匀速上升2min，提升的高度为 s=vt=0.4m/s×2×60s=48m 绳重和滑轮转轴之间摩擦不计，克服动滑轮重力做的功为额外功，该过程中滑轮组的机械效率为 （2）这段时间内工人施加拉力做的总功为 功率为 （3）物体一直浸没水中被匀速提升过程中，滑轮组机械效率为50％，则有 该过程中物体C受到的浮力 答：（1）该过程中滑轮组的机械效率为； （2）这段时间内工人施加拉力的功率为120W； （3）该过程中物体C受到的浮力为120N。 20．（1）300N；（2）2400J；（3）80% 【详解】（1）由图知n=3，不计摩擦和绳重，由 可得动滑轮重 G动=nF−G物=3×500N−1200N=300N （2）做的有用功 W有=G物h=1200N×2m=2400J （3）拉力移动的距离 s=nh=3×2m=6m 滑轮组做的总功 W总=Fs=500N×6m=3000J (4)滑轮组的机械效率 答：（1）动滑轮重为300N； （2）拉力所做的有用功为2400J； （3）滑轮组的机械效率是80%。 答案第1页，共2页 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