2024教科版物理八年级下学期--专项素养综合全练(八)简单机械的综合计算（有解析）
文档属性
| 名称 | 2024教科版物理八年级下学期--专项素养综合全练(八)简单机械的综合计算（有解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 387.1KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-01-04 14:23:29 | ||
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文档简介
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2024教科版物理八年级下学期
专项素养综合全练(八)
简单机械的综合计算
类型一 “杠杆”类综合计算
1.【跨学科·物理学与工程实践】(2023重庆中考A卷)桔槔是《天工开物》中记载的一种原始的汲水工具。如图所示,硬杆用细绳悬挂在树上,杆可绕O点自由旋转且与树之间无作用力,用细绳将重力为20 N、容积为2.8×10-2 m3的桶悬挂在B端,在A端重120 N的拗石辅助下,人可轻松将一桶水从井中提起,OA∶OB=3∶2;悬挂桶的绳子始终保持在竖直方向上,忽略杆和绳的重力。(g=10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
(1)桶装满水时,求水的质量;
(2)空桶在井中漂浮时,求桶排开水的体积;
(3)一重力为480 N的人用桔槔将装满水的桶提出水面后(忽略桶外壁沾水),桔槔处于平衡状态时,人与地面的受力面积为500 cm2,求人对地面的压强。
2.【学科素养·科学思维】(2022四川达州中考)某兴趣小组设计了一个水塔水位监测装置,图甲是该装置的部分简化模型。轻质硬杆AB能绕O点无摩擦转动,AO∶OB=2∶3;物体N是一个不吸水的柱体。打开阀门,假定水的流量相同,物体M对压力传感器的压强p与水流时间t的关系如图乙所示,t2时刻装置自动报警,t3时刻塔内水流完,杠杆始终在水平位置平衡。已知正方体M的密度为6×103 kg/m3,棱长为0.1 m;悬挂物体M、N的轻质细绳不可伸长,g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3,单位时间内水通过阀门处管道横截面的体积为水的流量。求:(P8211001)
(1)物体M的重力大小;
(2)t1时刻杠杆A端所受拉力大小;
(3)物体N的密度。
甲
乙
类型二 “滑轮组”类综合计算
3.【跨学科·物理学与社会发展】(2022湖北荆州中考改编)在某项目建设中,工人用如图所示的装置将质量为70 kg的建筑材料匀速提升了6 m,用时10 s。电动机的输出功率恒定为600 W,不计绳重和摩擦,g=10 N/kg。求:
(1)建筑材料上升的速度;
(2)10 s内电动机输出的总功;
(3)动滑轮所受的重力;
(4)若用此滑轮组匀速提升另一批建筑材料时,机械效率是90%,则该建筑材料上升的速度。
4.【学科素养·科学思维】(2023四川宁南一模)某校科技小组,设计了如图所示的一套从水中打捞物体的简单滑轮组,动滑轮受到的重力为50 N,物体A的质量为60 kg,体积为0.04 m3;通过滑轮组把A从水中匀速提升(物体A不吸水,水不附着在物体A上),不计绳重、摩擦及水的阻力,ρ水=1×103 kg/m3,g=10 N/kg。求:
(1)物体A浸没在水中所受浮力;
(2)物体A露出水面前,滑轮组的机械效率;
(3)若人的重力为625 N,与水平地面的接触面积为500 cm2,物体A出水后,人对地面的压强。
答案全解全析
1.解析 (1)桶装满水时,水的质量m=ρ水V=1.0×103 kg/m3×2.8×10-2 m3=28 kg;(2)漂浮的桶受到的浮力与自身重力大小相等,F浮=G桶=20 N,排开水的体积V排====2 000 cm3;(3)桔槔平衡时,由杠杆的平衡条件可得FALOA=FBLOB,FB====180 N,人对绳子的拉力为F拉=G桶+G水-FB=20 N+28 kg×10 N/kg-180 N=120 N,人对地面的压强p====1.2×104 Pa。
2.解析 (1)物体M的体积V=(0.1 m)3=10-3 m3,物体M受到的重力G=mg=ρVg=6×103 kg/m3×10-3 m3×10 N/kg=60 N;(2)t1后,物体M对压力传感器的压强开始减小,说明t1时液面刚好到N的上表面,物体M对压力传感器的压力F=pS=4 000 Pa×(0.1 m)2=40 N,压力传感器对M的支持力F支=F=40 N,B端受到细绳的拉力FB=FM拉=G-F支=60 N-40 N=20 N,根据杠杆平衡条件,FA×LOA=FB×LOB,代入数据解得FA=30 N;(3)t2～t3时物体M对压力传感器的压强为0,说明在t2时刻,物体N开始完全露出水面,则FB'=G=60 N,根据杠杆平衡条件,FA'×LOA=FB'×LOB,代入数据解得FA'=90 N,则物体N受到的重力GN=FA'=90 N,物体N的质量mN===9 kg,物体N浸没时受到的浮力F浮=GN-FA=90 N-30 N=60 N,物体N的体积VN=V排===6×10-3 m3,物体N的密度ρN===1.5×103 kg/m3。
3.解析 (1)建筑材料上升的速度v===0.6 m/s;(2)10 s内电动机输出的总功W=Pt=600 W×10 s=6 000 J。(3)由题图可知,滑轮组绳子的有效股数n=2,绳子自由端移动的距离s=nh=2×6 m=12 m,拉力F===500 N,建筑材料受到的重力G=mg=70 kg×10 N/kg=700 N,不计绳重和摩擦,由F=(G+G动)得,动滑轮重G动=2F-G=2×500 N-700 N=300 N。(4)机械效率η==,90%=,解得建筑材料重G'=2 700 N。此时拉力F'=(G'+G动)=×(2 700 N+300 N)=1 500 N,电动机拉绳的速度v'===0.4 m/s,建筑材料上升的速度v″=v'=×0.4 m/s=0.2 m/s。
4.解析 (1)物体A排开水的体积V排=V=0.04 m3,A所受的浮力F浮=ρ水gV排=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.04 m3=400 N;(2)物体A受到的重力G=mg=60 kg×10 N/kg=600 N,A浸没在水中时受到的拉力F拉=G-F浮=600 N-400 N=200 N,由题图可知,滑轮组绳子的有效股数n=2,不计绳重、摩擦及水的阻力,A露出水面前,绳子自由端的拉力F=(F拉+G动)=×(200 N+50 N)=125 N,滑轮组的机械效率η======80%。(3)物体A出水后,人对绳子自由端的拉力F'=(G+G动)=×(600 N+50 N)=325 N,人对水平地面的压力F压=G人-F'=625 N-325 N=300 N,人对地面的压强p===6×103 Pa。
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2024教科版物理八年级下学期
专项素养综合全练(八)
简单机械的综合计算
类型一 “杠杆”类综合计算
1.【跨学科·物理学与工程实践】(2023重庆中考A卷)桔槔是《天工开物》中记载的一种原始的汲水工具。如图所示,硬杆用细绳悬挂在树上,杆可绕O点自由旋转且与树之间无作用力,用细绳将重力为20 N、容积为2.8×10-2 m3的桶悬挂在B端,在A端重120 N的拗石辅助下,人可轻松将一桶水从井中提起,OA∶OB=3∶2;悬挂桶的绳子始终保持在竖直方向上,忽略杆和绳的重力。(g=10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
(1)桶装满水时,求水的质量;
(2)空桶在井中漂浮时,求桶排开水的体积;
(3)一重力为480 N的人用桔槔将装满水的桶提出水面后(忽略桶外壁沾水),桔槔处于平衡状态时,人与地面的受力面积为500 cm2,求人对地面的压强。
2.【学科素养·科学思维】(2022四川达州中考)某兴趣小组设计了一个水塔水位监测装置,图甲是该装置的部分简化模型。轻质硬杆AB能绕O点无摩擦转动,AO∶OB=2∶3;物体N是一个不吸水的柱体。打开阀门,假定水的流量相同,物体M对压力传感器的压强p与水流时间t的关系如图乙所示,t2时刻装置自动报警,t3时刻塔内水流完,杠杆始终在水平位置平衡。已知正方体M的密度为6×103 kg/m3,棱长为0.1 m;悬挂物体M、N的轻质细绳不可伸长,g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3,单位时间内水通过阀门处管道横截面的体积为水的流量。求:(P8211001)
(1)物体M的重力大小;
(2)t1时刻杠杆A端所受拉力大小;
(3)物体N的密度。
甲
乙
类型二 “滑轮组”类综合计算
3.【跨学科·物理学与社会发展】(2022湖北荆州中考改编)在某项目建设中,工人用如图所示的装置将质量为70 kg的建筑材料匀速提升了6 m,用时10 s。电动机的输出功率恒定为600 W,不计绳重和摩擦,g=10 N/kg。求:
(1)建筑材料上升的速度;
(2)10 s内电动机输出的总功;
(3)动滑轮所受的重力;
(4)若用此滑轮组匀速提升另一批建筑材料时,机械效率是90%,则该建筑材料上升的速度。
4.【学科素养·科学思维】(2023四川宁南一模)某校科技小组,设计了如图所示的一套从水中打捞物体的简单滑轮组,动滑轮受到的重力为50 N,物体A的质量为60 kg,体积为0.04 m3;通过滑轮组把A从水中匀速提升(物体A不吸水,水不附着在物体A上),不计绳重、摩擦及水的阻力,ρ水=1×103 kg/m3,g=10 N/kg。求:
(1)物体A浸没在水中所受浮力;
(2)物体A露出水面前,滑轮组的机械效率;
(3)若人的重力为625 N,与水平地面的接触面积为500 cm2,物体A出水后,人对地面的压强。
答案全解全析
1.解析 (1)桶装满水时,水的质量m=ρ水V=1.0×103 kg/m3×2.8×10-2 m3=28 kg;(2)漂浮的桶受到的浮力与自身重力大小相等,F浮=G桶=20 N,排开水的体积V排====2 000 cm3;(3)桔槔平衡时,由杠杆的平衡条件可得FALOA=FBLOB,FB====180 N,人对绳子的拉力为F拉=G桶+G水-FB=20 N+28 kg×10 N/kg-180 N=120 N,人对地面的压强p====1.2×104 Pa。
2.解析 (1)物体M的体积V=(0.1 m)3=10-3 m3,物体M受到的重力G=mg=ρVg=6×103 kg/m3×10-3 m3×10 N/kg=60 N;(2)t1后,物体M对压力传感器的压强开始减小,说明t1时液面刚好到N的上表面,物体M对压力传感器的压力F=pS=4 000 Pa×(0.1 m)2=40 N,压力传感器对M的支持力F支=F=40 N,B端受到细绳的拉力FB=FM拉=G-F支=60 N-40 N=20 N,根据杠杆平衡条件,FA×LOA=FB×LOB,代入数据解得FA=30 N;(3)t2～t3时物体M对压力传感器的压强为0,说明在t2时刻,物体N开始完全露出水面,则FB'=G=60 N,根据杠杆平衡条件,FA'×LOA=FB'×LOB,代入数据解得FA'=90 N,则物体N受到的重力GN=FA'=90 N,物体N的质量mN===9 kg,物体N浸没时受到的浮力F浮=GN-FA=90 N-30 N=60 N,物体N的体积VN=V排===6×10-3 m3,物体N的密度ρN===1.5×103 kg/m3。
3.解析 (1)建筑材料上升的速度v===0.6 m/s;(2)10 s内电动机输出的总功W=Pt=600 W×10 s=6 000 J。(3)由题图可知,滑轮组绳子的有效股数n=2,绳子自由端移动的距离s=nh=2×6 m=12 m,拉力F===500 N,建筑材料受到的重力G=mg=70 kg×10 N/kg=700 N,不计绳重和摩擦,由F=(G+G动)得,动滑轮重G动=2F-G=2×500 N-700 N=300 N。(4)机械效率η==,90%=,解得建筑材料重G'=2 700 N。此时拉力F'=(G'+G动)=×(2 700 N+300 N)=1 500 N,电动机拉绳的速度v'===0.4 m/s,建筑材料上升的速度v″=v'=×0.4 m/s=0.2 m/s。
4.解析 (1)物体A排开水的体积V排=V=0.04 m3,A所受的浮力F浮=ρ水gV排=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.04 m3=400 N;(2)物体A受到的重力G=mg=60 kg×10 N/kg=600 N,A浸没在水中时受到的拉力F拉=G-F浮=600 N-400 N=200 N,由题图可知,滑轮组绳子的有效股数n=2,不计绳重、摩擦及水的阻力,A露出水面前,绳子自由端的拉力F=(F拉+G动)=×(200 N+50 N)=125 N,滑轮组的机械效率η======80%。(3)物体A出水后,人对绳子自由端的拉力F'=(G+G动)=×(600 N+50 N)=325 N,人对水平地面的压力F压=G人-F'=625 N-325 N=300 N,人对地面的压强p===6×103 Pa。
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