（河北专版）2018年秋中考物理总复习 滚动小专题（二）简单机械的相关计算

滚动小专题(二)简单机械的相关计算类型1杠杆的相关计算1(2018·安徽)图a所示为前臂平伸用手掌拖住铅球时的情形我们可将图a简化成如图b所示的杠杆不计杠杆自重，若铅球质量m3 kg，OA0.03 m，OB0.30 m，求此时肱二头肌对前臂产生的拉力F1的大小(g取10 N/kg)解：由图可知，支点是O点，肱二头肌对前臂产生的拉力F1为动力， 3 kg铅球的重力即为阻力F2，则阻力：F2Gmg3 kg×10 N/kg30 N由图知，l1OA0.03 m，l2OB0.30 m根据杠杆的平衡条件：F1l1F2l2即：F1×0.03 m30 N×0.30 m解得F1300 N2(2018·毕节)如图所示，重力不计的轻杆AOB可绕支点O无摩擦转动，当把甲、乙两物体分别挂在两个端点A、B上时，轻杆恰好在水平位置平衡，此时乙物体刚好完全浸没在装有水的容器里且水未溢出，物体乙未与容器底接触，已知轻杆长2.2 m，支点O距端点B的距离为1.2 m，物体甲的质量为8.28 kg，物体乙的体积为0.001 m3.(g取10 N/kg，忽略绳重)求：(1)甲物体的重力；(2)乙物体受到水的浮力；(3)弹簧测力计的示数；(4)乙物体的密度解：(1)甲物体的重力：G甲m甲g8.28 kg×10 N/kg82.8 N(2)乙物体受到水的浮力：F浮乙水gV排1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.001 m310 N(3 )根据杠杆的平衡条件：FA·OAFB·OB得，FB69 N(4)由力的平衡得G乙F浮FB10 N69 N79 Nm乙7.9 kg乙7.9×103 kg/m33如图所示，一质量为70 kg，底面积为0.04 m2的物块置于水平地面上，通过绳系于轻质杠杆ABC的A端，杠杆可绕O点转动已知AOOB、OBBC，且AOBO56，BOBC34.(绳重和摩擦不计，g取10 N/kg)(1)求物体的重力；(2)在C端用F200 N的力竖直向下拉杠杆，使杠杆静止平衡，且AO、BC在水平位置求物体对地面的压强(3)试画出作用在C点使杠杆平衡(AO、BC处于水平)，且物体对地面的压强恰好为0时，所需的最小的力的力臂，并求出该力的大小解：(1)Gmg70 kg×10 N/kg700 N(2)在C端用F200 N的力竖直向下拉杠杆，拉力F的力臂大小等于BCAOBO56，BOBC34AOBC58F1×AOF×BCF1 F×200 N×320 N物体对地面的压力：F压GF1700 N320 N380 N物体对地面的压强：p9 500 Pa(3)如图所示，BOBC34根据勾股定理可知BOOC35AOOC12G×AOF2×OCF2 G×700 N×350 N4如图所示，一轻质刚性薄板(可视为杠杆)的B端，挂一质量为2 kg的物体，A端拴一细绳由一人站在地上用力拉，使其在水平位置平衡绳与杆的夹角为30°，OA长为2 m，OB长为0.5 m，在支点O处放一质量为0.5 kg的玩具汽车(可视为一点)，用1.0 N的水平牵引力使小车向左匀速运动g取10 N/kg.(1)小车在O点时，为使杠杆在水平位置平衡，画出人的拉力F及其力臂l1，求出该拉力F的大小；(2)小车从O点向左匀速运动，牵引力对小车做多少功时人对绳的拉力减小到零解：(1)A端细绳的拉力方向沿绳子向下，从支点O作绳子拉力作用线的垂线段，即为拉力的力臂l1，如图所示：l1OA×sin30°2 m×0.51 m物体的重力：Gmg2 kg×10 N/kg20 N根据杠杆平衡条件得：Fl1G×OB，拉力F10 N(2)设小车从O点向左匀速运动的距离为s时，人对细绳的拉力减小到零，根据杠杆平衡条件得：G车sG·OB05 kg×10 N/kg×s20 N×0.5 m解得：s2 m小车从O点向左匀速运动，牵引力对小车做的功：WF牵s1.0 N×2 m2 J类型2斜面的相关计算5利用如图所示的斜面装置用时10 s可以把重为500 N的物体匀速拉到斜面顶端，斜面长为4 m，高为2 m，实际拉力为300 N求：(1)若沿斜面方向的拉力为F，物重为G，斜面长为L，高为H，请利用总功、有用功和额外功的关系推导出摩擦力f的表达式(2)拉力做功的功率是多少？(3)该斜面装置的机械效率是多少？解：(1)因为W额W总W有，且W总FL，W有GH，W额fL所以fLFLGH则fF(2)拉力做功：W总FL300 N×4 m1 200 J拉力的功率：P120 W(3)此过程中，所做的有用功：W有GH500 N×2 m1 000 J则斜面的机械效率：×100%83.33%6如图所示，重为3.2×104 N的卡车，经过一段水平路面后，再以9.6×104 W的功率沿与水平地面成30°角的斜坡匀速向上爬行已知车轮与地面接触的总面积为0.5 m2，斜坡的机械效率为80%.求：(1)卡车对水平路面的压强？(2)爬坡时卡车的牵引力是多少？(3)爬坡时卡车的牵引力1 min所做的功是多少？解：(1)卡车轮胎对水平路面的压强为：p6.4×104 Pa(2)斜坡与水平地面成30°角，则坡长s为坡高h的2倍，即s2h则斜面的机械效率为：爬坡时汽车的牵引力为：F2×104 N(3)功率恒定WPt9.6×104 W×60 s5.76×106 J类型3滑轮的相关计算7(2017·枣庄)如图所示是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图，已知井深10 m，物体重G4×103 N，汽车重G车3×104 N，汽车匀速拉绳子时的拉力F2×103 N，汽车受到的阻力为车重的0.05倍请计算：(1)若汽车运动的速度为1.2 m/s，则将物体由井底拉至井口，需要多长时间？(2)滑轮组的机械效率是多少？(保留一位小数)(3)汽车的牵引力是多大？(4)将物体由井底拉至井口，汽车的牵引力做的功是多少？解：(1)由图可知，滑轮组中由3段绳子承担重物，则物体上升的速度：v物v车×1.2 m/s0.4 m/s物体由井底拉至井口需要的时间：t25 s(2)滑轮组的机械效率：66.7%(3)由题意可得，汽车受到的阻力：f0.05G车0.05×3×104 N1 500 N汽车匀速直线运动，受到平衡力作用，在水平方向上，汽车受到向右的牵引力、向左的拉力、向左的阻力作用；由力的平衡条件可得牵引力：F牵Ff2×103 N1 500 N3 500 N(4)汽车运动的距离：s车s绳3h3×10 m30 m牵引力做功：W牵F牵s车3 500 N×30 m1.05×105 J8(2018·邯郸一模)如图所示，放在水平桌面上的正方体物块A的质量为20 kg；物体B重为18 N，用水平向左的拉力F60 N匀速拉动物块A，使物体B在2 s内竖直向上移动了0.4 m物块A受到的摩擦力为它自重的0.1倍，不计绳重及滑轮的摩擦，g取10 N/kg.求：(1)滑轮C所受重力(2)利用滑轮C提升物体B的机械效率(3)拉力F做功的功率解：(1)物块A的重力：GAmAg20 kg×10 N/kg200 NA所受摩擦力：f0.1GA0.1×200 N20 N则绳子的拉力：TFf60 N20 N40 N由受力分析可得：TGC2GB则GCT2GB40 N2×18 N4 N(2)W有GB·h18 N×0.4 m7.2 JW总T·h40 N××0.4 m8 J则机械效率：0.990%(3)vA0.1 m/sPF·vA60 N×0.1 m/s6 W9(2018·石家庄长安区一模)如图所示，利用滑轮组匀速拉动水平面上的物体已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.2倍物体被匀速拉动的距离为1 m若物体质量为20 kg，滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，g取10 N/kg.求：(1)物体在水平面上匀速运动时受到的滑动摩擦力；(2)动滑轮的重力；(3)若物体质量为40 kg，以0.1 m/s的速度匀速运动，拉力F的功率解：(1)物体受到的摩擦力：f0.2mg0.2×20 kg×10 N/kg40 N(2)忽略绳重和绳与滑轮间摩擦：F(G动f)综上，得：G动f40 N10 N(3)40 kg物体受到的摩擦力：f0.2mg0.2×40 kg×10 N/kg80 N此时的拉力：F(fG动)×(80 N10 N)30 N拉力的功率：PF·nv30 N×3×0.1 m/s9 W5