專項(xiàng)素養(yǎng)綜合全練(十)簡單機(jī)械的綜合計(jì)算類型一與杠桿有關(guān)的綜合計(jì)算1.【學(xué)科素養(yǎng)·科學(xué)思維】(2023安徽合肥廬陽二模)如圖所示,用豎直向上的拉力F作用在杠桿末端A點(diǎn),將掛在杠桿中點(diǎn)B的重為150N的物體勻速緩慢提升0.5m。A點(diǎn)沿豎直方向上升1m。已知杠桿的質(zhì)量分布均勻,自重為30N。(不計(jì)繩重及摩擦)(P8212005)(1)求力F的大小;(2)求將重物勻速提升時(shí)杠桿的機(jī)械效率(結(jié)果精確到0.1%)。2.(2023河北保定蓮池二模)如圖所示,輕質(zhì)水平木桿AB可以繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動,在桿的B端用細(xì)線懸掛一正方體物塊M,使該物塊靜止在水平桌面上,該物塊的邊長為20cm,質(zhì)量為12kg,已知AO長度是OB長度的3倍。在A點(diǎn)用F=30N的力豎直向下拉木桿時(shí),求:(g取10N/kg)(1)B端繩對物塊M的拉力;(2)物塊M對桌面的壓強(qiáng);(3)撤去A端的力F后沿豎直方向?qū)⑽飰KM左右兩側(cè)各切下一塊厚為h的長方體,然后將切下的部分都疊放在杠桿的A端(默認(rèn)疊放后的長方體對杠桿的作用力作用在A點(diǎn)),此時(shí)物塊M剩余部分對地面壓強(qiáng)為零,則h為多少?類型二與滑輪有關(guān)的綜合計(jì)算3.(2023四川眉山中考)如圖所示,工人用滑輪組提升重物,已知重物重力G物=1000N,動滑輪重力G動=200N。在工人用力F作用下,重物勻速上升,30s達(dá)到規(guī)定高度6m處。不計(jì)繩重和機(jī)械之間的摩擦。求:(P8212005)(1)拉力做功的功率;(2)滑輪組的機(jī)械效率;(3)若用該裝置提升另一重物時(shí),機(jī)械效率達(dá)到90%,則該重物的重力是多少。4.【跨學(xué)科·物理學(xué)與工程實(shí)踐】(2023黑龍江龍東地區(qū)一模)如圖甲所示是建造大橋時(shí)所用的起吊裝置示意圖,若使用柴油機(jī)和滑輪組將實(shí)心長方體A從海底以0.1m/s的速度勻速吊出海面;圖乙是物體A所受拉力F1隨時(shí)間t變化的圖象。(海水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,不計(jì)水的阻力)求:(1)物體A的密度;(2)當(dāng)物體A在計(jì)時(shí)起點(diǎn)的位置時(shí),上表面受到海水的壓強(qiáng);(3)物體A露出水面前,柴油機(jī)對繩的拉力F做的功W隨時(shí)間t的變化圖象如圖丙所示,則此過程中滑輪組的機(jī)械效率是多少?5.【跨學(xué)科·物理學(xué)與日常生活】(2023內(nèi)蒙古阿榮旗二模)為了盡快疏通道路,搶險(xiǎn)救援人員利用如圖所示的滑輪組將質(zhì)量為3t的故障車拖出公路,已知地面對故障車的阻力為其重力的0.08倍,在水平拉力F為1×103N作用下故障車在30s內(nèi)沿水平方向勻速直線移動了3m,g取10N/kg。求:(1)故障車受到地面的阻力;(2)拉力F的功率;(3)該滑輪組的機(jī)械效率。類型三與斜面有關(guān)的綜合計(jì)算6.(2023湖南郴州中考)如圖所示,在斜面上將一個重10N的物體勻速拉到頂端所用的時(shí)間為4s。沿斜面向上的拉力F=9N,斜面中AB=5m,AC=4m,物體與斜面的接觸面積為100cm2,斜面對物體的支持力為8N。求:(P8212005)(1)物體在斜面上的速度;(2)物體對斜面的壓強(qiáng);(3)斜面的機(jī)械效率。(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù))7.【勞動教育】【新獨(dú)家原創(chuàng)】如圖所示,小龍用時(shí)20s將一箱子從斜面底端勻速推至頂端。已知他的推力功率為80W,斜面長4m,高2m,斜面的機(jī)械效率為80%。求整個過程中:(g取10N/kg,不計(jì)空氣阻力)(1)小龍對箱子做的功;(2)小龍對箱子的推力;(3)箱子的質(zhì)量;(4)箱子受到斜面的摩擦力。

答案全解全析1.解析(1)該過程中阻力臂與動力臂的比值始終等于杠桿在水平位置時(shí)阻力臂與動力臂的比值,即OBOA=12,由杠桿平衡條件得,F×OA=(G+G桿)×OB,可得,F=(G+G桿)×OBOA=(150N+30N)×OB2OB=90N;(2)杠桿做的有用功W有用=Gh=150N×0.5m=75J,杠桿所做的總功W總=Fs=90N×1m=90J,2.解析(1)由杠桿平衡條件得,M對B端繩的拉力為FB=F×AOOB=F×3=30N×3=90N,B端繩對物塊M的拉力為FM=FB=90N;(2)物塊M受到的支持力為F支=GM-FM=mg-FM=12kg×10N/kg-90N=30N,物塊對桌面的壓力為F壓=F支=30N,物塊M對桌面的壓強(qiáng)為p=F壓S=30N(0.2m)2=750Pa;(3)由杠桿平衡條件得2?20×10?2mGM·AO=(GM-2?3.解析(1)有用功為W有=G物h=1000N×6m=6000J;額外功為W額=G動h=200N×6m=1200J;總功為W總=W有+W額=6000J+1200J=7200J;拉力做功的功率為P=W總t=7200J30s=240W;(2)滑輪組的機(jī)械效率η=W有W總=6000J7200J≈83.3%;(3)不計(jì)繩重和機(jī)械之間的摩擦,根據(jù)η=W有W總=G物?G物?+G動4.解析(1)根據(jù)圖乙可知,物體的重力GA=F1=3×105N,物體的質(zhì)量mA=GAg=3×105N10N/kg=3×104kg,物體浸沒時(shí)受到的浮力F浮=GA-F1'=3×105N-2×105N=1×105N,物體的體積VA=V排=F浮ρg=1×105N1.0×103kg/m3×10N/kg=10m3,物體A的密度ρA=mAVA=3×104kg10m3=3×103kg/m3;(2)物體在80s內(nèi)上升的高度h=vt=0.1m/s×80s=8m,即物體在計(jì)時(shí)起點(diǎn)的位置時(shí)上表面在水中所處的深度h=8m,物體上表面受到的壓強(qiáng)p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×8m=8×104Pa;(3)由圖丙可知,物體運(yùn)動80s,拉力做的功W=2×106J,有用功W有5.解析(1)故障車受到的重力G=mg=3×103kg×10N/kg=3×104N,由題意可知,故障車受到地面的阻力:f=0.08G=0.08×3×104N=2.4×103N;(2)繩子自由端移動的距離s=ns車=3×3m=9m,拉力做的總功W總=Fs=1×103N×9m=9×103J,拉力F做功的功率P=W總t=9×103J30s=300W;(3)拉力做的有用功W有=fs車=2.4×103N×3m=7.2×103J,滑輪組的機(jī)械效率η=6.解析(1)物體的速度v=st=5m4s=1.25m/s;(2)p=FS=8N10?2m2=800Pa;(3)斜面的高度h=s2?l2=(5m)2?(4m)2=3m,拉力做的有用功W有用=Gh=10N×3m=30J,拉力做的總功W總=Fs7.解析(1)小龍對箱子做的功W=Pt=80W×20s=1600J;(2)小龍對箱子的推力F=Ws=1600J4m=400N;(