中考物理河北專版總復習突破滾動小專題二　簡單機械的相關(guān)計算

1、滾動小專題(二)簡單機械的相關(guān)計算類型1杠桿的相關(guān)計算1(2019·安徽)圖a所示為前臂平伸用手掌拖住鉛球時的情形我們可將圖a簡化成如圖b所示的杠桿不計杠桿自重，若鉛球質(zhì)量m3 kg，OA0.03 m，OB0.30 m，求此時肱二頭肌對前臂產(chǎn)生的拉力F1的大小(g取10 N/kg)解：由圖可知，支點是O點，肱二頭肌對前臂產(chǎn)生的拉力F1為動力， 3 kg鉛球的重力即為阻力F2，則阻力：F2Gmg3 kg×10 N/kg30 N由圖知，l1OA0.03 m，l2OB0.30 m根據(jù)杠桿的平衡條件：F1l1F2l2即：F1×0.03 m30 N×0.30 m解

2、得F1300 N2(2019·畢節(jié))如圖所示，重力不計的輕桿AOB可繞支點O無摩擦轉(zhuǎn)動，當把甲、乙兩物體分別掛在兩個端點A、B上時，輕桿恰好在水平位置平衡，此時乙物體剛好完全浸沒在裝有水的容器里且水未溢出，物體乙未與容器底接觸，已知輕桿長2.2 m，支點O距端點B的距離為1.2 m，物體甲的質(zhì)量為8.28 kg，物體乙的體積為0.001 m3.(g取10 N/kg，忽略繩重)求：(1)甲物體的重力；(2)乙物體受到水的浮力；(3)彈簧測力計的示數(shù)；(4)乙物體的密度解：(1)甲物體的重力：G甲m甲g8.28 kg×10 N/kg82.8 N(2)乙物體受到水的浮力：F浮乙水

3、gV排1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.001 m310 N(3 )根據(jù)杠桿的平衡條件：FA·OAFB·OB得，F(xiàn)B69 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如圖所示，一質(zhì)量為70 kg，底面積為0.04 m2的物塊置于水平地面上，通過繩系于輕質(zhì)杠桿ABC的A端，杠桿可繞O點轉(zhuǎn)動已知AOOB、OBBC，且AOBO56，BOBC34.(繩重和摩擦不計，g取10 N/kg)(1)求物體的重力；(2)在C端用F200 N的力豎直向下拉杠桿，使杠桿靜止平衡，且AO

4、、BC在水平位置求物體對地面的壓強(3)試畫出作用在C點使杠桿平衡(AO、BC處于水平)，且物體對地面的壓強恰好為0時，所需的最小的力的力臂，并求出該力的大小解：(1)Gmg70 kg×10 N/kg700 N(2)在C端用F200 N的力豎直向下拉杠桿，拉力F的力臂大小等于BCAOBO56，BOBC34AOBC58F1×AOF×BCF1 F×200 N×320 N物體對地面的壓力：F壓GF1700 N320 N380 N物體對地面的壓強：p9 500 Pa(3)如圖所示，BOBC34根據(jù)勾股定理可知BOOC35AOOC12G×AOF

5、2×OCF2 G×700 N×350 N4如圖所示，一輕質(zhì)剛性薄板(可視為杠桿)的B端，掛一質(zhì)量為2 kg的物體，A端拴一細繩由一人站在地上用力拉，使其在水平位置平衡繩與桿的夾角為30°，OA長為2 m，OB長為0.5 m，在支點O處放一質(zhì)量為0.5 kg的玩具汽車(可視為一點)，用1.0 N的水平牽引力使小車向左勻速運動g取10 N/kg.(1)小車在O點時，為使杠桿在水平位置平衡，畫出人的拉力F及其力臂l1，求出該拉力F的大?。?2)小車從O點向左勻速運動，牽引力對小車做多少功時人對繩的拉力減小到零解：(1)A端細繩的拉力方向沿繩子向下，從支點O作繩

6、子拉力作用線的垂線段，即為拉力的力臂l1，如圖所示：l1OA×sin30°2 m×0.51 m物體的重力：Gmg2 kg×10 N/kg20 N根據(jù)杠桿平衡條件得：Fl1G×OB，拉力F10 N(2)設(shè)小車從O點向左勻速運動的距離為s時，人對細繩的拉力減小到零，根據(jù)杠桿平衡條件得：G車sG·OB05 kg×10 N/kg×s20 N×0.5 m解得：s2 m小車從O點向左勻速運動，牽引力對小車做的功：WF牽s1.0 N×2 m2 J類型2斜面的相關(guān)計算5利用如圖所示的斜面裝置用時10 s可以把重

7、為500 N的物體勻速拉到斜面頂端，斜面長為4 m，高為2 m，實際拉力為300 N求：(1)若沿斜面方向的拉力為F，物重為G，斜面長為L，高為H，請利用總功、有用功和額外功的關(guān)系推導出摩擦力f的表達式(2)拉力做功的功率是多少？(3)該斜面裝置的機械效率是多少？解：(1)因為W額W總W有，且W總FL，W有GH，W額fL所以fLFLGH則fF(2)拉力做功：W總FL300 N×4 m1 200 J拉力的功率：P120 W(3)此過程中，所做的有用功：W有GH500 N×2 m1 000 J則斜面的機械效率：×100%83.33%6如圖所示，重為3.2×1

8、04 N的卡車，經(jīng)過一段水平路面后，再以9.6×104 W的功率沿與水平地面成30°角的斜坡勻速向上爬行已知車輪與地面接觸的總面積為0.5 m2，斜坡的機械效率為80%.求：(1)卡車對水平路面的壓強？(2)爬坡時卡車的牽引力是多少？(3)爬坡時卡車的牽引力1 min所做的功是多少？解：(1)卡車輪胎對水平路面的壓強為：p6.4×104 Pa(2)斜坡與水平地面成30°角，則坡長s為坡高h的2倍，即s2h則斜面的機械效率為：爬坡時汽車的牽引力為：F2×104 N(3)功率恒定WPt9.6×104 W×60 s5.76

9、5;106 J類型3滑輪的相關(guān)計算7(2019·棗莊)如圖所示是一輛汽車通過滑輪組將深井中的物體拉至井口的裝置圖，已知井深10 m，物體重G4×103 N，汽車重G車3×104 N，汽車勻速拉繩子時的拉力F2×103 N，汽車受到的阻力為車重的0.05倍請計算：(1)若汽車運動的速度為1.2 m/s，則將物體由井底拉至井口，需要多長時間？(2)滑輪組的機械效率是多少？(保留一位小數(shù))(3)汽車的牽引力是多大？(4)將物體由井底拉至井口，汽車的牽引力做的功是多少？解：(1)由圖可知，滑輪組中由3段繩子承擔重物，則物體上升的速度：v物v車×1.2

10、m/s0.4 m/s物體由井底拉至井口需要的時間：t25 s(2)滑輪組的機械效率：66.7%(3)由題意可得，汽車受到的阻力：f0.05G車0.05×3×104 N1 500 N汽車勻速直線運動，受到平衡力作用，在水平方向上，汽車受到向右的牽引力、向左的拉力、向左的阻力作用；由力的平衡條件可得牽引力：F牽Ff2×103 N1 500 N3 500 N(4)汽車運動的距離：s車s繩3h3×10 m30 m牽引力做功：W牽F牽s車3 500 N×30 m1.05×105 J8(2019·邯鄲一模)如圖所示，放在水平桌面上的正方

11、體物塊A的質(zhì)量為20 kg；物體B重為18 N，用水平向左的拉力F60 N勻速拉動物塊A，使物體B在2 s內(nèi)豎直向上移動了0.4 m物塊A受到的摩擦力為它自重的0.1倍，不計繩重及滑輪的摩擦，g取10 N/kg.求：(1)滑輪C所受重力(2)利用滑輪C提升物體B的機械效率(3)拉力F做功的功率解：(1)物塊A的重力：GAmAg20 kg×10 N/kg200 NA所受摩擦力：f0.1GA0.1×200 N20 N則繩子的拉力：TFf60 N20 N40 N由受力分析可得：TGC2GB則GCT2GB40 N2×18 N4 N(2)W有GB·h18 N

12、15;0.4 m7.2 JW總T·h40 N××0.4 m8 J則機械效率：0.990%(3)vA0.1 m/sPF·vA60 N×0.1 m/s6 W9(2019·石家莊長安區(qū)一模)如圖所示，利用滑輪組勻速拉動水平面上的物體已知物體在水平面上受到的滑動摩擦力為重力的0.2倍物體被勻速拉動的距離為1 m若物體質(zhì)量為20 kg，滑輪組的機械效率為80%，不計繩重和繩與滑輪間的摩擦，g取10 N/kg.求：(1)物體在水平面上勻速運動時受到的滑動摩擦力；(2)動滑輪的重力；(3)若物體質(zhì)量為40 kg，以0.1 m/s的速度勻速運動，拉力F的功率解：(1)物體受到的摩擦力：f0.2mg0.2