【物理】簡單機(jī)械（專題 杠桿的綜合計(jì)算）課件+2024-2025學(xué)年人教版物理八年級下冊

第十二章簡單機(jī)械專題

杠桿的綜合計(jì)算1.[2024·上海徐匯區(qū)校級期末]如圖所示，質(zhì)量為9kg，棱長為5cm的正方體物體A置于水平地面上，通過細(xì)繩系于輕質(zhì)杠桿B端，杠桿可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，且CO＝3BO，在C端用F＝20N的力豎直向下拉杠桿，使杠桿在水平位置平衡，且細(xì)繩被拉直。(細(xì)繩重力不計(jì)，g取10N/kg)(1)求B端細(xì)繩的拉力F拉。(2)求物體A對地面的壓強(qiáng)。(3)當(dāng)F等于多少時(shí)，物體A對地面的壓力恰好為零？2.如圖所示是鍋爐保險(xiǎn)閥門的示意圖。當(dāng)閥門受到的蒸汽壓力超過其安全值時(shí)，閥門就會(huì)被拉開。其中OB＝1m，OA＝0.25m，閥門的底面積為2cm2，鍋爐內(nèi)氣體壓強(qiáng)的安全值為6×105Pa，杠桿的重力、摩擦均不計(jì)，鍋爐外的大氣壓p0＝1×105Pa。求：(1)當(dāng)閥門剛好被拉開時(shí)，蒸汽對閥門向上的壓力。解：當(dāng)閥門剛好被拉開時(shí)，根據(jù)壓強(qiáng)公式，蒸汽對閥門向上的壓力F＝pS＝6×105Pa×2×10－4m2＝120N。(2)當(dāng)閥門剛好被拉開時(shí)，A點(diǎn)受到的壓力大小。解：鍋爐外的大氣壓p0＝1×105Pa，當(dāng)閥門剛好被拉開時(shí)，A點(diǎn)受到的壓力FA＝ΔpS＝(p－p0)S＝(6×105Pa－1×105Pa)×2×10－4m2＝100N。(3)B點(diǎn)所掛重物的重力大小。解：O為支點(diǎn)，當(dāng)閥門剛好被拉開，A點(diǎn)受到壓力為FA，根據(jù)杠桿平衡條件有FA×OA＝G×OB，即100N×0.25m＝G×1m，故B點(diǎn)所掛重物的重力G＝25N。3.如圖所示為建筑工地上常用的吊裝工具，物體M為棱長為1m、重6000N的正方體配重，杠桿AB的支點(diǎn)為O，已知OA∶OB＝1∶2，滑輪下面掛有建筑材料P，每個(gè)滑輪重100N，工人體重為700N，杠桿與繩的自重、滑輪組摩擦均不計(jì)，工人用500N的力豎直向下勻速拉動(dòng)繩子使建筑材料P以0.5m/s的速度勻速上升時(shí)，求：(1)建筑材料P的重力。(2)工人做功的功率。解：v繩＝nv物＝2×0.5m/s＝1m/s，拉力做功的功率P＝Fv繩＝500N×1m/s＝500W。(3)B點(diǎn)受到繩子的拉力。解：由于定滑輪受重力、3段繩子向下的拉力和杠桿對定滑輪向上的拉力，由力的平衡條件可知，杠桿對定滑輪向上的拉力FA＝3F＋G定＝3×500N＋100N＝1600N，杠桿對定滑輪的拉力和定滑輪對杠桿的拉力是一對相互作用力，因此杠桿A端受的拉力FA′＝FA＝1600N；(4)物體M對地面的壓強(qiáng)。4.如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為2kg、體積為10－3m3的實(shí)心正方體物體M，懸掛在輕質(zhì)杠桿B端，OB∶OA＝5∶4。當(dāng)M的一半體積浸在液體中時(shí)，A端豎直向下的拉力為20N，此時(shí)杠桿在水平位置平衡。(g取10N/kg，ρ液＝1.0×103

kg/m3)(1)此時(shí)物體M受到的拉力大小是多少？(2)液體的密度是多少？(3)若剪斷細(xì)線，物體M在液體中穩(wěn)定時(shí)，M對容器底部的壓強(qiáng)是多少？5.如圖為一水箱自動(dòng)進(jìn)水裝置。其中桿AB能繞O點(diǎn)在豎直平面轉(zhuǎn)動(dòng)，OA＝2OB，C處為進(jìn)水管閥門，其厚度不計(jì)，進(jìn)水管口橫截面積為2cm2，BC為一直桿，A點(diǎn)以一細(xì)繩與浮體D相連，浮體D是一個(gè)密度為0.4×103kg/m3的圓柱體，橫截面積為10cm2，高為0.5m，細(xì)繩長為1m。若細(xì)繩、桿、閥門的重力不計(jì)，當(dāng)AB桿水平時(shí)正好能堵住進(jìn)水管，且O點(diǎn)距箱底1m。(ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg)

(1)求浮體D的重力。解：液體D的質(zhì)量mD＝ρDVD＝ρDSDhD＝0.4×103kg/m3×10×10－4m2×0.5m＝0.2kg，浮體D的重力GD＝mDg＝0.2kg×10N/kg＝2N。(2)當(dāng)AB桿正好堵住進(jìn)水管時(shí)，浮體D對A端的拉力豎直向

上，則BC桿對桿B端作用力是什么方向？解：豎直向上。(3)若進(jìn)水管中水的壓強(qiáng)為4.4×104Pa，求：①停止進(jìn)水時(shí)，進(jìn)水管中的水對閥門產(chǎn)生的壓力為多大？解：進(jìn)水管中的水對閥門產(chǎn)生的壓力F＝pS＝4.4×104Pa×2×10－4m2＝8.8N。②水箱中水的深度為多少時(shí)，進(jìn)水管停止進(jìn)水？解：當(dāng)進(jìn)水管停止進(jìn)水，閥門受到進(jìn)水管的水向上的壓