第十二章简单机械专题训练简单机械综合计算2021—2022学年人教版八年级物理下册（含答案）
文档属性
| 名称 | 第十二章简单机械专题训练简单机械综合计算2021—2022学年人教版八年级物理下册（含答案） |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 244.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-25 00:00:00 | ||
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文档简介
第十二章 专题训练 简单机械综合计算
1．如图是建筑工地上的起重机示意图，起重机的电动机功率为3×103 W，当它把质量为1 t的重物匀速提起24 m时，用时100 s．(g＝10 N/kg)求：
(1)在这段时间内起重机提起重物做功的功率是多少？机械效率是多少？
(2)若起重机AB长为20 m，吊起重物时B端的配重质量为4 t，为使起重机不翻倒，则OB长为多少？(不计摩擦和起重机自重)
2.在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组．为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30 s时间，将水平地面上质量是1.5 t的故障车匀速拖离了现场．若故障车被拖离的速度是5 m/s，绳子自由端的拉力F是500 N，地面对故障车的摩擦力为车重力的0.08倍．求：
(1)若故障车与水平地面的接触面积为0.08 m2，则故障车对地面的压强；
(2)拉力F在30 s内所做的功；
(3)整个装置的机械效率．
3．如图所示，重为1 140 N的物体，它与水平地面的接触面积为1.5×103 cm2。工人师傅用600 N的力匀速提升物体，物体的速度为0.2 m/s。(不计摩擦及绳重)求：
(1)滑轮组的机械效率。
(2)体重为450 N的小明用此滑轮组提升物体，但物体没有被拉动，物体对地面的最小压强为多大。
4.如图甲所示，重为16 N、底面积是40 cm2的物体A在拉力F的作用下，5 s内匀速运动了0.5 m．拉力做的功随时间变化的图像如图乙所示．物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重G的0.25倍．求：
(1)物体A静止在水平地面时对地面的压强；
(2)5 s内拉力F对物体A做的有用功；
(3)滑轮组的机械效率．
5.如图所示，工人利用滑轮组提升重物，在30 s内将静止在水平地面上质量为90 kg，底面积为200 cm2的长方体物块匀速提升5 m，此时工人的拉力为400 N (g＝10 N/kg)．求：
(1)提升前物块对水平地面的压强；
(2)工人拉力做功的功率；
(3)滑轮组提升该物块的机械效率．
6．如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G＝9×104 N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v＝2 m/s，经过t＝10 s，货物A竖直升高h＝10 m。已知汽车对绳的拉力F的功率P＝120 kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，求：
(1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功。
(2)汽车对绳的拉力大小。
(3)斜面的机械效率。
7．造福于资阳人民的“毗河引水”工程正在如火如荼地进行建设，如图所示为乐至县境内某引水渡槽建设工地用升降机从地面提升渡槽组件的示意图．若渡槽设计高度为h=10m．每一段组件质量为m=2×103kg，升降机最大功率为P=40kW，每根钢丝绳上能承受的最大拉力是F0=4×104N，不计滑轮和钢丝绳的重力及摩擦力，取g=10N/kg，求：
（1）该升降机一次最多能匀速提升多少段渡槽组件;
（2）某次提升中，升降机最大功率在t=20s内将3段渡槽组件从地面匀速提升至设计高度，求钢丝绳拉力的功率P1和升降机的机械效率η．
8．如图所示，是考古工作队在贵港罗泊湾码头用起重机沿竖直方向匀速向上打捞一个体积为0.5m3、质量为1.2t的圆柱体文物的情景。B为起重机的配重，OA为起重机的起重臂，AB=25m，OB=5m，若在整个打捞过程中，文物始终保持0.3m/s的速度不变（江水的密度为ρ=1.0×103kg/m3，g取10N/kg，起重机横梁重力和滑轮重力及摩擦均不计）。求：
（1）文物从开始上升直到刚露出江面的过程中受到的浮力大小。
（2）在整个打捞文物的过程中，起重机的拉力做功的最小功率。
（3）为了使起重机不翻倒，起重机的配重B的质量至少是多少？
9.如图甲所示，拉力F通过滑轮组，将正方体金属块从水中匀速拉出至水面上方一定高度处。图乙是拉力F随时间t变化的关系图象。不计动滑轮的重力、摩擦及水和空气对金属块的阻力，g=10N/kg，求：
（1）金属块完全浸没在水中时受到的浮力大小；
（2）金属块的密度；
（3）如果直接将金属块平放在水平地面上，它对地面的压强大小。
10．同学们在研究杠杆的平衡时，他们首先将装有某液体的圆柱形容器放在水平放置的电子台秤上（容器底面积S容＝0.02m2），台秤的示数为8kg。然后人站在水平地面上通过可绕O点转动的杠杆BC和轻绳将长方体A逐渐缓慢放入该液体中，直到A的上表面与液面相平，液体未溢出，此时杠杆在水平位置保持平衡，如图甲所示。已知：A的底面积为SA＝0.01m2，重力GA＝50N，人的重力G人＝518N，鞋与地面的总接触面积S鞋＝500cm2。当A从接触液面到恰好浸没时，A的下表面受到的液体压强随浸入液体的深度的变化图象如图乙所示。（g＝10N/kg，杠杆、轻绳质量均不计，轻绳始终竖直）求：
（1）长方体A未放入液体中时，容器对台秤的压强。
（2）容器中液体的密度。
（3）杠杆在水平位置平衡时，杠杆B端轻绳对长方体A的拉力。
（4）杠杆在水平位置平衡时，人双脚站立对地面的压强p＝1×104Pa，则OB与OC的长度之比为多少？
11. 在某次河道治理的行动中，发现了一块重为2×104 N的花岗岩沉在河底，为了把它打捞上来，先用滑轮组将这块浸没在水中花岗岩以0.5 m/s的速度匀速提起，动滑轮重为4×103 N，如图所示．花岗岩没有露出水面时，绳端的拉力为8×103 N．不计绳重、摩擦及水的阻力．求：
(1)花岗岩浸没在水中匀速上升时，拉力的功率；
(2)花岗岩完全露出水面后，匀速上升过程中滑轮组的机械效率；(结果保留到0.1%)
(3)花岗岩的密度．
12．工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随建材重量变化的图像如图乙，滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，g取10N/kg。
（1）若某次运送建材的质量为50kg，则建材的重力是多少？
（2）若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升了12m，作用在钢绳上的拉力为200N，求拉力的功率；
（3）当滑轮组的机械效率为60%时，运送建材的重力是多大？
参考答案
1.(1)起重机对重物的拉力：F＝G＝mg＝1×103 kg×10 N/kg＝1×104 N，
对重物做的功：
W机械＝Fs＝1×104 N×24 m＝2.4×105 J，
提起重物做功的功率：
P＝＝＝2.4×103 W ,
电动机做的功：
W电＝P电t＝3×103 W×100 s＝3×105 J ,
起重机的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝80% ．
(2)物体的质量：m物＝1 t＝103 kg，配重的质量：m配重＝4 t＝4×103 kg ，
由杠杆平衡条件得：
m物g×(AB－OB)＝m配重g×OB，
将数据代入得：103 kg×10 N/kg×(20 m－OB)＝4×103 kg×10 N/kg×OB，解得：OB＝4 m．
2. 解：(1)故障车的重力G＝1.5×104 N
对地面的压强p＝＝＝1.875×105 Pa
(2)故障车在30 s内通过的路程s车＝vt＝5 m/s×30 s＝150 m
绳的段数n＝3，绳子自由端移动的距离s绳＝3 s车＝3×150 m＝450 m
拉力F所做的功W＝Fs＝500 N×450 m＝2.25×105 J
(3)地面对车的摩擦力f＝0.08G＝0.08×1 500 kg×10 N/kg＝1 200 N
所以整个装置的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝80%
3.解：(1)滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝95%。
(2)由于不计摩擦及绳重，2F＝G＋G动，动滑轮重G动＝2F－G＝2×600 N－1 140 N＝60 N，
绳端最大拉力等于小明重力，则物体对滑轮组的拉力F拉＝2G人－G动，滑轮组提升物体的拉力F拉＝G－F支，物体受到的支持力F支＝G＋G动－2G人＝1 140 N＋60 N－2×450 N＝300 N，物体对地面的最小压强p＝＝＝＝2×103 Pa。
4. 解：(1)物体A静止在水平地面时对地面的压力：F＝G＝16 N，物体对地面的压强：p＝＝＝4 000 Pa；
(2)物体受到的摩擦力：F＝0.25G＝0.25×16 N＝4 N，物体匀速运动，5 s内做的有用功：W有＝Fs＝4 N×0.5 m＝2 J；
(3)由图乙所示图像可知，在5 s内拉力做的功W总＝2.5 J，滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%.
5. 解：(1)物块对地面的压力
F压＝G＝mg＝90 kg×10 N/kg＝900 N
对地面的压强p＝＝＝4.5×104 Pa
(2)由图可看出，此滑轮组由3段绳子承担物块的重力，即n＝3
工人做的总功W总＝Fs＝F×nh＝400 N×3×5 m＝6 000 J
工人拉力做功的功率P＝＝＝200 W
(3)W有用＝Gh＝900 N×5 m＝4 500 J
η＝×100%＝×100%＝75%
6.解：(1)由P＝可得t时间内汽车对绳的拉力所做的功
W＝Pt＝1.2×105 W×10 s＝1.2×106 J。
(2)10 s内货物移动的距离s物＝vt＝2 m/s×10 s＝20 m，
由图知，n＝3，拉力端移动距离s＝3s物＝3×20 m＝60 m，
由W＝Fs可得汽车对绳的拉力大小F＝＝＝2×104 N。
(3)不计绳、滑轮的质量和摩擦，滑轮组对重物的拉力F拉＝3F＝3×2×104 N＝6×104 N，
斜面的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝75%。
7.（1）6段（2）拉力的功率3×104W 机械效率75%
8.（1）5×103N （2）2.1×103W （3）300kg
9.（1）80N （2）2.7×103kg/m3 （3）5.4×103Pa
10.（1）4000Pa（2）1.0×103kg/m3（3）30N（4）3：5
11. 解：(1)绳端移动的速度
v绳＝2v岩＝2×0.5 m/s＝1 m/s
花岗岩浸没在水中匀速上升时，拉力的功率
P＝Fv绳＝8×103 N×1 m/s＝8×103 W
(2)花岗岩完全露出水面后匀速上升时，滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%≈83.3%
(3)花岗岩的质量：m＝＝＝2×103 kg
花岗岩浸没在水中时：2F＝G岩＋G动－F浮，
所以F浮＝G岩－2F＋G动＝2×104 N－2×8×103 N＋4×103 N＝8×103 N
花岗岩的体积：
V总＝＝＝0.8 m3
花岗岩的密度：
ρ岩＝＝＝2.5×103 kg/m3
12.（1）500N（2）80W（3）600N
1．如图是建筑工地上的起重机示意图，起重机的电动机功率为3×103 W，当它把质量为1 t的重物匀速提起24 m时，用时100 s．(g＝10 N/kg)求：
(1)在这段时间内起重机提起重物做功的功率是多少？机械效率是多少？
(2)若起重机AB长为20 m，吊起重物时B端的配重质量为4 t，为使起重机不翻倒，则OB长为多少？(不计摩擦和起重机自重)
2.在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组．为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30 s时间，将水平地面上质量是1.5 t的故障车匀速拖离了现场．若故障车被拖离的速度是5 m/s，绳子自由端的拉力F是500 N，地面对故障车的摩擦力为车重力的0.08倍．求：
(1)若故障车与水平地面的接触面积为0.08 m2，则故障车对地面的压强；
(2)拉力F在30 s内所做的功；
(3)整个装置的机械效率．
3．如图所示，重为1 140 N的物体，它与水平地面的接触面积为1.5×103 cm2。工人师傅用600 N的力匀速提升物体，物体的速度为0.2 m/s。(不计摩擦及绳重)求：
(1)滑轮组的机械效率。
(2)体重为450 N的小明用此滑轮组提升物体，但物体没有被拉动，物体对地面的最小压强为多大。
4.如图甲所示，重为16 N、底面积是40 cm2的物体A在拉力F的作用下，5 s内匀速运动了0.5 m．拉力做的功随时间变化的图像如图乙所示．物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重G的0.25倍．求：
(1)物体A静止在水平地面时对地面的压强；
(2)5 s内拉力F对物体A做的有用功；
(3)滑轮组的机械效率．
5.如图所示，工人利用滑轮组提升重物，在30 s内将静止在水平地面上质量为90 kg，底面积为200 cm2的长方体物块匀速提升5 m，此时工人的拉力为400 N (g＝10 N/kg)．求：
(1)提升前物块对水平地面的压强；
(2)工人拉力做功的功率；
(3)滑轮组提升该物块的机械效率．
6．如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G＝9×104 N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v＝2 m/s，经过t＝10 s，货物A竖直升高h＝10 m。已知汽车对绳的拉力F的功率P＝120 kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，求：
(1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功。
(2)汽车对绳的拉力大小。
(3)斜面的机械效率。
7．造福于资阳人民的“毗河引水”工程正在如火如荼地进行建设，如图所示为乐至县境内某引水渡槽建设工地用升降机从地面提升渡槽组件的示意图．若渡槽设计高度为h=10m．每一段组件质量为m=2×103kg，升降机最大功率为P=40kW，每根钢丝绳上能承受的最大拉力是F0=4×104N，不计滑轮和钢丝绳的重力及摩擦力，取g=10N/kg，求：
（1）该升降机一次最多能匀速提升多少段渡槽组件;
（2）某次提升中，升降机最大功率在t=20s内将3段渡槽组件从地面匀速提升至设计高度，求钢丝绳拉力的功率P1和升降机的机械效率η．
8．如图所示，是考古工作队在贵港罗泊湾码头用起重机沿竖直方向匀速向上打捞一个体积为0.5m3、质量为1.2t的圆柱体文物的情景。B为起重机的配重，OA为起重机的起重臂，AB=25m，OB=5m，若在整个打捞过程中，文物始终保持0.3m/s的速度不变（江水的密度为ρ=1.0×103kg/m3，g取10N/kg，起重机横梁重力和滑轮重力及摩擦均不计）。求：
（1）文物从开始上升直到刚露出江面的过程中受到的浮力大小。
（2）在整个打捞文物的过程中，起重机的拉力做功的最小功率。
（3）为了使起重机不翻倒，起重机的配重B的质量至少是多少？
9.如图甲所示，拉力F通过滑轮组，将正方体金属块从水中匀速拉出至水面上方一定高度处。图乙是拉力F随时间t变化的关系图象。不计动滑轮的重力、摩擦及水和空气对金属块的阻力，g=10N/kg，求：
（1）金属块完全浸没在水中时受到的浮力大小；
（2）金属块的密度；
（3）如果直接将金属块平放在水平地面上，它对地面的压强大小。
10．同学们在研究杠杆的平衡时，他们首先将装有某液体的圆柱形容器放在水平放置的电子台秤上（容器底面积S容＝0.02m2），台秤的示数为8kg。然后人站在水平地面上通过可绕O点转动的杠杆BC和轻绳将长方体A逐渐缓慢放入该液体中，直到A的上表面与液面相平，液体未溢出，此时杠杆在水平位置保持平衡，如图甲所示。已知：A的底面积为SA＝0.01m2，重力GA＝50N，人的重力G人＝518N，鞋与地面的总接触面积S鞋＝500cm2。当A从接触液面到恰好浸没时，A的下表面受到的液体压强随浸入液体的深度的变化图象如图乙所示。（g＝10N/kg，杠杆、轻绳质量均不计，轻绳始终竖直）求：
（1）长方体A未放入液体中时，容器对台秤的压强。
（2）容器中液体的密度。
（3）杠杆在水平位置平衡时，杠杆B端轻绳对长方体A的拉力。
（4）杠杆在水平位置平衡时，人双脚站立对地面的压强p＝1×104Pa，则OB与OC的长度之比为多少？
11. 在某次河道治理的行动中，发现了一块重为2×104 N的花岗岩沉在河底，为了把它打捞上来，先用滑轮组将这块浸没在水中花岗岩以0.5 m/s的速度匀速提起，动滑轮重为4×103 N，如图所示．花岗岩没有露出水面时，绳端的拉力为8×103 N．不计绳重、摩擦及水的阻力．求：
(1)花岗岩浸没在水中匀速上升时，拉力的功率；
(2)花岗岩完全露出水面后，匀速上升过程中滑轮组的机械效率；(结果保留到0.1%)
(3)花岗岩的密度．
12．工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随建材重量变化的图像如图乙，滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，g取10N/kg。
（1）若某次运送建材的质量为50kg，则建材的重力是多少？
（2）若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升了12m，作用在钢绳上的拉力为200N，求拉力的功率；
（3）当滑轮组的机械效率为60%时，运送建材的重力是多大？
参考答案
1.(1)起重机对重物的拉力：F＝G＝mg＝1×103 kg×10 N/kg＝1×104 N，
对重物做的功：
W机械＝Fs＝1×104 N×24 m＝2.4×105 J，
提起重物做功的功率：
P＝＝＝2.4×103 W ,
电动机做的功：
W电＝P电t＝3×103 W×100 s＝3×105 J ,
起重机的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝80% ．
(2)物体的质量：m物＝1 t＝103 kg，配重的质量：m配重＝4 t＝4×103 kg ，
由杠杆平衡条件得：
m物g×(AB－OB)＝m配重g×OB，
将数据代入得：103 kg×10 N/kg×(20 m－OB)＝4×103 kg×10 N/kg×OB，解得：OB＝4 m．
2. 解：(1)故障车的重力G＝1.5×104 N
对地面的压强p＝＝＝1.875×105 Pa
(2)故障车在30 s内通过的路程s车＝vt＝5 m/s×30 s＝150 m
绳的段数n＝3，绳子自由端移动的距离s绳＝3 s车＝3×150 m＝450 m
拉力F所做的功W＝Fs＝500 N×450 m＝2.25×105 J
(3)地面对车的摩擦力f＝0.08G＝0.08×1 500 kg×10 N/kg＝1 200 N
所以整个装置的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝80%
3.解：(1)滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝95%。
(2)由于不计摩擦及绳重，2F＝G＋G动，动滑轮重G动＝2F－G＝2×600 N－1 140 N＝60 N，
绳端最大拉力等于小明重力，则物体对滑轮组的拉力F拉＝2G人－G动，滑轮组提升物体的拉力F拉＝G－F支，物体受到的支持力F支＝G＋G动－2G人＝1 140 N＋60 N－2×450 N＝300 N，物体对地面的最小压强p＝＝＝＝2×103 Pa。
4. 解：(1)物体A静止在水平地面时对地面的压力：F＝G＝16 N，物体对地面的压强：p＝＝＝4 000 Pa；
(2)物体受到的摩擦力：F＝0.25G＝0.25×16 N＝4 N，物体匀速运动，5 s内做的有用功：W有＝Fs＝4 N×0.5 m＝2 J；
(3)由图乙所示图像可知，在5 s内拉力做的功W总＝2.5 J，滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%.
5. 解：(1)物块对地面的压力
F压＝G＝mg＝90 kg×10 N/kg＝900 N
对地面的压强p＝＝＝4.5×104 Pa
(2)由图可看出，此滑轮组由3段绳子承担物块的重力，即n＝3
工人做的总功W总＝Fs＝F×nh＝400 N×3×5 m＝6 000 J
工人拉力做功的功率P＝＝＝200 W
(3)W有用＝Gh＝900 N×5 m＝4 500 J
η＝×100%＝×100%＝75%
6.解：(1)由P＝可得t时间内汽车对绳的拉力所做的功
W＝Pt＝1.2×105 W×10 s＝1.2×106 J。
(2)10 s内货物移动的距离s物＝vt＝2 m/s×10 s＝20 m，
由图知，n＝3，拉力端移动距离s＝3s物＝3×20 m＝60 m，
由W＝Fs可得汽车对绳的拉力大小F＝＝＝2×104 N。
(3)不计绳、滑轮的质量和摩擦，滑轮组对重物的拉力F拉＝3F＝3×2×104 N＝6×104 N，
斜面的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝75%。
7.（1）6段（2）拉力的功率3×104W 机械效率75%
8.（1）5×103N （2）2.1×103W （3）300kg
9.（1）80N （2）2.7×103kg/m3 （3）5.4×103Pa
10.（1）4000Pa（2）1.0×103kg/m3（3）30N（4）3：5
11. 解：(1)绳端移动的速度
v绳＝2v岩＝2×0.5 m/s＝1 m/s
花岗岩浸没在水中匀速上升时，拉力的功率
P＝Fv绳＝8×103 N×1 m/s＝8×103 W
(2)花岗岩完全露出水面后匀速上升时，滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%≈83.3%
(3)花岗岩的质量：m＝＝＝2×103 kg
花岗岩浸没在水中时：2F＝G岩＋G动－F浮，
所以F浮＝G岩－2F＋G动＝2×104 N－2×8×103 N＋4×103 N＝8×103 N
花岗岩的体积：
V总＝＝＝0.8 m3
花岗岩的密度：
ρ岩＝＝＝2.5×103 kg/m3
12.（1）500N（2）80W（3）600N