培优专题5 简单机械的综合计算-【练测考】2025-2026学年八年级下册物理（鲁科版五四制·新教材）

培优专题五 简 类型1滑轮类 1.(2025·淄博沂源县期末)如图甲所示为工人 师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景， 吊篮可在电动机的作用下实现升降。其简化 结构原理如图乙所示，现利用吊篮将总质量 为240kg的两名工人及工具匀速提升6m, 用时30s,吊篮的质量为60kg(不计滑轮重、 绳重和摩擦，g取10N/kg)。求： 日电动机 】 甲 (1)电动机对绳子的拉力； (2)电动机对绳子拉力的功率； (3)该装置的机械效率。 2.(2025·烟台莱阳市期末)质量为55kg的工 人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑 轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图 乙所示。（摩擦力及绳重忽略不计，g取 10N/kg)问： 1/9% 60 0300 G/N 甲 第十章功与能 单机械的综合计算 (1)若工人在1min内将货物匀速向上提高 了12m,作用在绳子上的拉力为400N,拉力 的功率为多大？ (2)动滑轮的重力为多大？ (3)该工人竖直向下拉绳子运送货物时，若要 工人不被拉离地面，此滑轮组机械效率最大 值是多少？（保留到小数点后一位） 3.工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石 材，质量为1.8×103kg的石材放在水平地面 上，在拉力F的作用下沿水平方向做匀速直 线运动，其路程随时间变化的图像如图乙所 示。石材在水平方向上受到的阻力为石材重 的0，滑轮组的机械效率为75%，滑轮组和绳 子的自重不计。(g取10N/kg)求： 77777777777777777777 甲 ↑s/m 1.0 0.5 0246810t/s 乙 (1)石材受到的阻力； (2)在石材移动10s过程中，工人做的有 用功； 109 练测考八年级物理下册 (3)在石材移动10s过程中，工人作用在绳 子自由端的拉力F。 类型2斜面类 4.(2025·烟台莱山区期末)城市高架桥的架设 让城区的交通变得快捷，如图是通向高架桥 的斜面通道。一辆2t的家用汽车（含人）以 10m/s的速度匀速通过这段长为400m、高 为12m的斜面通道，此过程中汽车的功率恒 为20kW。g取10N/kg,求： (1)汽车在斜面通道上行驶时获得的牵引力； (2)斜面通道的机械效率； (3)汽车在斜面通道上行驶时所受路面的摩 擦力。 110 类型3杠杆类 5.（2025·潍坊安丘市期末)在跨学科实践活动 课上，小明利用轻质细杆制作一支杆秤，如图 所示。杆秤A处悬挂秤钩，杆秤B处有一个 固定提纽，秤砣最远能移到D点。为了校准 刻度，小明把质量为3kg的重物挂在秤钩上， 提起B处提纽，当秤砣移动到C点时，秤杆达 到水平平衡，于是在C点标定刻度值为m,= 3kg。已知AB=4cm,CD=40cm,秤砣质量 为0.4kg,若秤杆、秤钩和提纽质量均忽略不 计，g取10N/kg,求： 提纽 秤钩 秤砣 (1)BC的长度； (2)此杆秤能称量物体的最大质量。人克服共享单车受到的摩擦力做功，即人对共享单车所做 的功： W=f6=70N×900m=63000J: (2)3min内人对共享单车做功的功率： p=P_630001-350W。 t3×60s 第三节 机械效率 第1课时机械效率 要点梳理 3.W总=W有用+W额外 W有 4.有用功跟总功刀=W。 基础夯实 1.(1)①F,h②用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩 码缓慢地匀速向上提升相同高度h,记录拉力F2,计算拉力 所做的功W,=F,·2h (2)在使用动滑轮提升物体时，要对动滑轮做功，不省功 (3)不能 2.有用额外总有用 3.20002500500 4.0.30.81.2 5.B6.C 7.80080% 8.解：(1)由题意可知，克服窗玻璃的重力做的功即为有用功： W有用=G物h=400N×10m=4000J; (2)由图可知，该动滑轮有2段绳子，所以拉力方向绳子自 由端移动的距离为s=10m×2=20m 所以工人所用拉力做的功： W卷=F=250N×20m=5000J, 拉力的功率：P= 色5000J-100W; 50s (3)由机械效率公式可得动滑轮的机械效率： W有用_40001×100%=80%。 W总5000J 综合运用 9.A10.B11.B 12.80%0.75 【解析】弹簧测力计分度值是0.1N,读数为2.5N,拉力所 做的有用功：W有用=Gh=1.5N×0.4m=0.6J;拉力做的总 功：W=Fs=2.5N×0.3m=0.75J;杠杆的机械效率：n= W有月-0.6J W。0.75了子80%。不计整个机械的摩擦，克服木棒的重 力所做的功为额外功：W题外=W总-W肃用=0.75J-0.6J= 0.15J,物块上升的高度h为0.4m,则木棒的重心上升的 高度：h'=0.2m,木棒的重力：G'= Wt_0.15J-0.75N。 h'0.2m 13.16090% 14.解：(1)物体重力为G=mg=20kg×10N/kg=200N; 由图可知，n=2,不计绳重和摩擦，根据F=(G+G)可 知，动滑轮的重力： G动=2F-G=2×120N-200N=40N; (2)该滑轮组的机械效率： W有用_Gh_G_200N 刀=WeFh2F2x120N83.3%: (3)人对绳的最大拉力等于人的重力，即F'=G人=m人g= 60kg×10N/kg=600N<650N,不计绳重和摩擦，根据F' 2(G+6动)可知，最大物重： G'=2F'-G=2×600N-40N=1160N, 物体的质量： m-G=160N-16kg。 g 10 N/kg 素养培优 15.103 【解析】拉力做的有用功：W有用=Gh=10N×1m=10J,由图 可知每个动滑轮中吊起动滑轮绳子的股数=2，绳子自由 端移动的距离：s=nh=2×1m=8m,则力F做的功：W= F=2.5N×8m=20J;总的额外功：W霸外=W总-W有用= 20J-10J=10J,提起动滑轮所做的额外功：W动额外=G动h1+ G幼h2+G纺h,=1N×1m+1N×2m+1N×4m=7J,克服绳重 及滑轮与绳子之间的摩擦所做的额外功： W摩穆新外=W城外一W动额外=10J-7J=3J。 第2课时测量机械效率 要点梳理 W有用_Gh 1.刀=W8F 2.弹簧测力计刻度尺 3.匀速竖直等于 4.有用功 5.总功 6.同一不同重力或数量相同 7.绳重、滑轮自身重、摩擦力的大小和所吊货物自身的重力 多低多高 基础夯实 1.(1)匀速(2)丙(3)70.2%(4)无关动滑轮重 (5)摩擦偏大(6)C 2.(1)0.771.4(2)匀速左(3)省低(4)②③ 无关 综合运用 3.A 4.(1)甲(2)0.5474.1(3)变大(4)1(5)C 素养培优 、2mgh2 5.(1)F,h (2)大于小于(3)有用功变小 【解析】(1)探究杠杆的机械效率时，将2只钩码悬挂在B 点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，则有用功为 W有月=Gh2=2mgh2,总功W=F,h1,则机械效率的表达式 _W有月_2mgh2 ”=W。=F,。(2)钩码的悬挂点在B点时，由杠杆的平 衡条件得F,·OA=G·OB;悬挂点移至C点时，由杠杆的平 衡条件得F2·OA=G·OC:从图中可以看出，由OB到OC力 臂变大，所以弹簧测力计的示数大于F,有用功不变，但杠 杆提升的高度减小，额外功减小，又因为总功等于额外功与 有用功之和，因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的 功，并且有用功与总功的比值变大，即杠杆的机械效率变大。 (3)提升物体所做的功是有用功，把相同的物体提升相同的 高度，故有用功是相同的：用一根外形完全相同的铁质杠杆 代替原来的木质杠杆，则铁质杠杆的重力变大，还把杠杆提 升相同的高度，根据W=Gh可知，额外功变大，故总功变大， 根搭机技致车公式刀一可知机战效事支小。 培优专题五简单机械的综合计算 1.解：(1)由图乙可知，n=4,不计滑轮重、绳重和摩擦，电动机 对绳子的拉力： F()(m) 4×(240kg+60kg)× 10N/kg=750N; (2)拉力做的总功： Wa=Fs=Fnh=750N×4×6m=1.8x10J, 电动机对绳子拉力的功率： p-e=8x10'J-600W: t 30s (3)克服工人及工具的重力做的有用功： W有用=Gh=mgh=240kg×10N/kg×6m=1.44×104J, 则该装置的机械效率： W有用_1.4×10J-80%。 n=We-1.8x10'J 2.解：(1)由图可知，n=3,则绳端移动的距离： s=nh=3×12m=36m. 拉力做的功： Wa=Fs=400N×36m=14400J, 拉力的功率： p-We-4400J=240W; t60s (2)由图乙可知，货物重G=300N时，滑轮组的机械效率 7=60%， 因摩擦力及绳重忽略不计，克服货物重力做的功为有用功， 克服动滑轮重力和货物重力做的功为总功， 所以，滑轮组的机械效率： W有用。 G 7= W总Gh+G动hG+G动 300N 即60%=300N+G动 解得G动=200N: (3)已知工人的质量为55kg, 则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大 拉力： F大=G人=m人g=55kg×10N/kg=550N, 由F?(G+G)可得，提升的最大货物重为 G=nF+-G=3×550N-200N=1450N, 则滑轮组的最大机械效率： 1450N 7大=1450N+200N ≈87.9% 3.解：(1)石材的重力： G=mg=1.8×103kg×10N/kg=1.8×104N 石材受到的阻力：f=0.1G=0.1×1.8×104N=1800N: (2)由乙图可得，在10s内石材移动的距离s=1.0m 由于石材做匀速直线运动，受到的拉力和阻力是一对平衡 力，大小相等 则滑轮组对石材的拉力：F拉=f=1800N, 工人做的有用功：W有用=F拉s=1800N×1.0m=1800J: )=有想可得，工人做的总功：W。=2400J (3)由n-w8 由图知，n=3,工人拉力端移动的距离： s'=3s=3×1.0m=3.0m, 由W=Fs'可得，工人的拉力：F W色2400J-800N '3.0m 4.解：(1)汽车的功率恒为20kW,以10m/s的速度匀速行驶 根据公式P=”-S=F tt 可得汽车在斜面通道上行驶时获得的牵引力为 F=P-2000W=200N: 10m/s (2)汽车的质量为2t,则汽车的重力 G=mg=2×103kg×10N/kg=2×104N, 斜面高度为12m, 有用功W有用=Gh=2×104N×12m=2.4×10N, 斜面的长度为400m, 总功W总=FL=2000N×400m=8×10J, 高架斜面通道的机械效率η= Wm_2.4x10J=30%: W台8×103J (3)W颜外=W总-W有用=8×10°J-2.4×10J=5.6×105J, W5.6x10J=1400N。 摩擦力f= 400m 5.解：(1)把质量为3kg的重物挂在秤钩上，提起B处提纽，当 秤砣移动到C点时，秤杆达到水平平衡，由杠杆的平衡条件 F1l1=F2L2得：m物g·AB=m能g·BC, 所以BC=m物·AB=m1·AB=3kgx4cm=30cm: m能 m能 0.4kg (2)分析杆秤可知当秤砣移动到D时，m物最大，BD=30 cm+40 cm=70 cm, 此杆秤能称量物体的最大质量：m物= ,m能·BD AB 0.4kgx70cm=7kg。 4 cm 第四节动能与势能 要点梳理 1.能够对外做功焦耳 2.运动质量运动速度 3.被举高质量高度 4.发生弹性形变弹性形变大小 基础夯实 1.D 2.(1)速度(2)速度质量当质量一定时，速度越大动能 越大(3)质量当速度一定时，质量越大动能越大 (4)转换纸盒移动的距离长短 3.D4.C 5.B A B 6.C 综合运用 7.A8.D9.A 10.A【解析】物体在竖直方向受到重力与地面的支持力平 衡，水平方向受到弹簧的弹力和滑动摩擦力。从A到B过 程中，弹簧的弹力水平向右，摩擦力水平向左，弹簧的弹力 先大于摩擦力，后小于摩擦力，故物体先加速后减速：从B 到C过程，物体由于惯性继续向前运动，摩擦力方向向左， 物体做减速运动；当质量一定时，速度越大动能越大，速度 越小动能越小，所以物体从A到B过程中，动能先增大后 减小，从B到C过程中，动能一直减小，故A正确，B、C错 误。物体从A到B弹簧的形变不断变小，弹性势能越来越 小，从B到C弹簧的形变不断变大，弹性势能越来越大，故 D错误。 11.减小变大 12.(1)变大(2)相等 素养培优 13.(1)转换法不能(2)a、c(3)不同大(4)错误 【解析】(1)用容易观测的木块移动的距离来间接推断动能 大小，这是转换法的运用。若表面是光滑的，木块将永远运 动下去，所以无法完成本实验。(2)若探究动能大小与质 量的关系，应该让质量不等的小球从斜面同一高度开始滚 下，故选a,c。(3)相同情况下，小球开始滚下的位置越高， 到达水平面时的速度越大。要探究动能与速度的关系，应