專項綜合全練(四)   簡單機(jī)械兩則專項訓(xùn)練第1部分  簡單機(jī)械綜合計算類型一  與杠桿有關(guān)的綜合計算1.(2021安徽合肥高新質(zhì)檢)如圖1所示，輕質(zhì)杠桿的A端掛質(zhì)量是50kg,邊長是20cm的正方體重物，在B點施加力的作用使重物對水平地面的壓強(qiáng)為9000Pa。已知OA:OB=3:1,求：(1)當(dāng)杠桿在水平位置平衡時，重物對地面的壓力是多大？(2)此時B點的拉力是多大？  2.(2021廣東深圳中考)深圳地鐵崗廈北綜合交通樞紐工程工地上，一線施工人員正在緊張忙碌地進(jìn)行架橋機(jī)鋼梁吊裝等施工作業(yè)。(g取10N/kg) (1)圖3為圖2中起重機(jī)的簡圖，請畫出阻力F2的力臂l2.(2)圖4為架橋機(jī)的裝置圖，已知箱梁的質(zhì)量為5×103kg,體積為200m3,架橋機(jī)滑輪組總拉力為4×103N,自由端移動距離為25m,將箱梁提升1m。求：①箱梁的密度；②架橋機(jī)在此過程中的有用功；③架橋機(jī)在此過程中的機(jī)械效率。    類型二  與滑輪組有關(guān)的綜合計算3.(2021江西九江期中)工人利用如圖5所示的滑輪組在20s內(nèi)將重400N的物體勻速向上提起2m,所用拉力為250N。(1)求物體上升的速度；(2)求繩子自由端移動距離；(3)若用此滑輪組將重900N物體豎直向上勻速提升，不計繩重和摩擦力，求拉力大小。  4.(2021湖北襄陽中考)如圖6所示，工人用300N的拉力，把一重為500N的貨物G用滑輪組提升了3m(忽略摩擦及繩重)。求：(1)工人做的有用功；(2)滑輪組的機(jī)械效率(結(jié)果保留一位小數(shù))；(3)動滑輪重。  5.如圖7所示，在3N的水平拉力F作用下，重30N的物體沿水平地面做勻速直線運動，物體在水平地面上勻速運動時，受到地面對它的摩擦力為4.5N。求：(1)A處拉力大小；(2)若拉力F以0.5m/s的速度勻速拉了4s,A處拉力所做的功是多少；(3)滑輪組的機(jī)械效率為多少。  6.(2021獨家原創(chuàng)試題)小明想利用如圖8所示的滑輪組將一質(zhì)量為56kg的石塊打撈出水，已知連接滑輪組的繩子能承受的最大拉力為120N,石塊的密度ρ石=2.8×103kg/m3,每個滑輪的質(zhì)量為1kg,不計繩重及摩擦力，g取10N/kg。則：(1)該石塊浸沒在水中時受到的浮力是多大？(2)石塊露出水面前該滑輪組的機(jī)械效率是多少？(3)使用該繩子能否將石塊完全打撈出水？請計算說明。類型三  與斜面有關(guān)的綜合計算7.(2021安徽滁州定遠(yuǎn)二模)如圖9是為了上山方便而修建的盤山公路。為什么盤山公路要修成形呢？因為盤山公路相當(dāng)于斜面。若從山底到山頂?shù)谋P山公路長200m,山高30m,一輛5t的小型貨車從山底開上山頂牽引力保持2.5×104N不變，求：(1)車行駛過程中牽引力所做的功，(2)該盤山公路的機(jī)械效率；(3)小貨車在行駛過程中所受的阻力。 8.(2021江蘇無錫新吳期末)如圖10所示，斜面長5m,高1m,把重為5000N的物體勻速地推向斜面頂端，此時斜面的機(jī)械效率為80%。則：(1)有用功是多少？(2)所用推力為多少？(3)物體受到的摩擦力為多少？   第2部分  杠桿和滑輪組的作圖類型一  杠桿力臂作圖1.(2021內(nèi)蒙古通遼中考)如圖1所示是一種抽水馬桶水箱自動上水裝置的示意圖。當(dāng)水箱內(nèi)的水達(dá)到一定高度時，浮標(biāo)帶動杠桿AOB壓住入水口，停止上水。請在圖中畫出動力F1、阻力F2和動力臂L1。2.如圖2是一個杠桿式簡易起吊機(jī)，它上面裝了一個定滑輪可以改變拉繩的方向，杠桿OBA可繞O點轉(zhuǎn)動。在圖上畫出動力臂L1和阻力F2的示意圖。3.(2021江蘇南京模擬)若使圖3中的杠桿OA保持水平位置平衡，現(xiàn)已畫出F2的力臂L2,請作出力F2的示意圖。類型二  杠桿最小力作圖4.(2021獨家原創(chuàng)試題)如圖4甲所示是小明家打開蓋的電飯煲，其簡化圖如圖乙所示。當(dāng)小明關(guān)上電飯煲蓋時，請畫出他施加在電飯煲蓋A點的最小力F的示意圖及其力臂l。5.(2021山西中考)中醫(yī)藥文化是中華民族悠久歷史文化的重要組成部分。如圖5是用切刀將黃芪切片的示意圖，請你在圖中畫出施加在手柄上A點最小力F的示意圖及其力臂l。類型三  滑輪組繞線作圖6.(2021廣東惠州龍門期中)如圖6所示，人站在地上用滑輪組提升重物，請用筆畫線代替繩畫出正確的繞法。7.(2021新疆建設(shè)兵團(tuán)第二師期末)試在如圖7中畫出最省力的繩子繞法。類型四  滑輪組設(shè)計作圖8.如圖8所示，站在地面上的建筑工人用滑輪組提升建筑材料。已知該工人的重力為600N,建筑材料的重力為1500N,請選用最少的滑輪組裝一個滑輪組將物體提升起來，并用筆畫線代替繩子在圖中畫出繩子的繞法。(不計動滑輪和繩子的重力及摩擦力)
【參考答案及解析】 第1部分  簡單機(jī)械綜合計算1.【答案】(1)360N  (2)420N【解析】(1)重物與地面的接觸面積為S=(0.2m)2=0.04m2；重物對水平地面的壓強(qiáng)為9000Pa,重物對地面的壓力是F壓=pS=9000Pa×0.04m2=360N；(2)杠桿A端繩子的拉力：FA=G－F支=G－F壓=50kg×10N/kg－360N=140N；由杠桿平衡條件可得：FA×OA=F×OB；B點的拉力為：F==140N×3=420N。2.【答案】(1)見解析圖(2)①2.5×103kg/m3   ②5×106J   ③50%【解析】(1)力臂是支點到力的作用線的距離，如圖所示。(2)①箱梁的密度ρ＝＝=2.5×103kg/m3②箱梁的重力G=mg=5×105kg×10N/kg=5×106N架橋機(jī)在此過程中的有用功W有=Gh=5×106N×1m=5×106J③架橋機(jī)在此過程中的總功W總=Fs=4×105N×25m=1×107J架橋機(jī)在此過程中的機(jī)械效率η＝×100%＝×100%=50%。3.【答案】(1)0.1m/s  (2)4m  (3)500N【解析】(1)物體上升的速度為：v物=＝＝0.1m/%:(2)繩子白由端移動的距離為s=2h=2×2m=4m；(2)由F=(G+G動)可得動滑輪的重力為：G動=2F1－G1=2×250N－400N=100N；當(dāng)提起G2=900N的物體時，所用拉力為F2=(G2+G動)=×(900N+100N)=500N。4.【答案】(1)1500J  (2)83.3%  (3)100N【解析】(1)工人做的有用功：W有用=Gh=500N×3m=1500J；(2)繩子自由端移動的距離：s=nh=2×3m=6m,繩子自由端拉力做的功：W總=Fs=300N×6m=1800J,滑輪組的機(jī)械效率：η=＝≈83.3%:(3)忽略摩擦及繩重，由F=(G+G動)可得，動滑輪重：G動=nF－G=2×300N－500N=100N。5.【答案】(1)4.5N  (2)4.5J  (3)75%【解析】(1)A處拉力：FA=f=4.5N；(2)繩端移動的距離：s繩=vt=0.5m/s×4s=2m,物體運動的距離：s物＝==1m,則A處拉力所做的功：W=FAs物=4.5N×1m=4.5J；(3)滑輪組的機(jī)械效率為：η=＝＝＝=75%。6.【答案】(1)200N  (2)94.7%  (3)見解析【解析】(1)石塊的體積V=＝=0.02m3,石塊浸沒在水中時V排=V,所受到的浮力F浮＝ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N；(2)石塊的重力G=mg=56kg×10N/kg=560N,動滑輪的總重力G動=m動g=2kg×10N/kg=20N,滑輪組對石塊的拉力F拉=G－F浮=560N－200N=360N,石塊露出水面前該滑輪組的機(jī)械效率η=＝＝＝＝≈94.7%；(3)當(dāng)石塊完全露出水面后，繩子自由端的拉力F=＝=145N>120N,所以使用該繩子不能將石塊完全打撈出水。7.【答案】(1)5×106J  (2)30%  (3)1.75×104N【解析】(1)車行駛過程中牽引力所做的功W總=Fs=2.5×10N×200m=5×106J；(2)貨車重力G=mg=5000kg×10N/kg=5×104N,牽引力做的有用功：W有用=Gh=5×104N×30m=1.5×106J,該盤山公路的機(jī)械效率：η===30%:(3)額外功W額外=W總－W有用=5×106－1.5×106J=3.5×106J,阻力f=＝=1.75×104N。8.【答案】(1)5000J  (2)1250N  (3)250N【解析】(1)所做的有用功：W有=Gh=5000N×1m=5000J；(2)總功為：W總＝＝=6250J；F=＝=1250N:(3)此過程的額外功為：W額=W總－W有=6250J－5000J=1250J,f=＝＝250N。第2部分  杠桿和滑輪組的作圖1.【答案】如圖所示【解析】由圖和題意可知，O為支點，水對浮標(biāo)的向上的作用力為動力，入水口對B端的向上的作用力為阻力；過杠桿B點作豎直向上的力即為阻力F2,過浮標(biāo)重心作豎直向上的力即為動力F1,過支點O作動力F1作用線的垂線段，垂線段的長度即為動力臂L1。2.【答案】如圖所示【解析】杠桿OBA受到繩子的拉力斜向上，從支點O向動力作用線作垂線段，所得垂線段長即為動力臂L1；物體通過繩對杠桿的拉力為阻力F2,方向豎直向下。3.【答案】如圖所示【解析】由題圖可知，O為支點，力F1方向向下，動力和阻力使杠桿轉(zhuǎn)動的效果相反，則力F2方向應(yīng)向上；過力臂L2的右端垂直于L2沿向上的方向畫出F2,F2的作用點在杠桿上。4.【答案】如圖所示【解析】由杠桿的平衡條件F1l1=F2l2,可知在阻力和阻力臂一定的條件下，動力的力臂越長，動力越小，力F作用在A點，故OA長即為最長力臂，過A點垂直于力臂OA向下即可作出最小動力F。5.【答案】如圖所示【解析】根據(jù)杠桿的平衡條件可知，在阻力與阻力臂一定時，動力臂越長越省力，OA長是最長的動力臂；阻力使杠桿逆時針轉(zhuǎn)動，動力應(yīng)使杠桿順時針轉(zhuǎn)動，故應(yīng)過A點作垂直于OA向下的動力F6.【答案】如圖所示【解析】因為人站在地面上用滑輪組提升重物，所以由2段繩子承擔(dān)物重，應(yīng)從定滑輪開始繞起，經(jīng)過動滑輪，據(jù)此作圖。7.【答案】如圖所示【解析】只有一個動滑輪，要求最省力，繩子先系在動滑輪的左邊掛鉤上，然后繞過左邊的定滑輪，再繞過動滑輪。8.【答案】如圖所示【解析】人的重力為600N,所以人向下拉繩子時最大能夠施加600N的拉力，不計動滑輪和繩子的重力及摩擦?xí)r，由F=,可得n=＝=2.5,所以至少需要三段繩子承擔(dān)物重才能將其拉起，應(yīng)該至少選擇兩個定滑輪和一個動滑輪組成如答案所示的滑輪組，繞繩方式見答案。
 

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