八年级物理下册 专项综合全练(四)力学综合试题 (新版)新人教版

专项综合全练（四）力学综合
1.如图1所示,张伟同学通过斜面用平行于斜面F=200 N的推力,将质量为30 kg的物体在5 s时间内匀速推到1 m高的平台上,斜面长s=2 m。

(g取10 N/kg)则( )
图1
A.推力的功率为40 W
B.斜面的机械效率为75%
C.推力做的总功300 J
D.斜面对物体的摩擦力100 N
答案 B 总功:W总=Fs=200 N×2 m=400 J;推力的功率:P===80 W,故A、C错误;有用功:W有用=Gh=mgh=30
kg×10 N/kg×1 m=300 J,斜面的机械效率:η===75%,故B正确;额外功W额=W总-W有用=400 J-300 J=100 J,摩
擦力f===50 N,故D错误。

2.如图2所示,斜面长6 m,高3 m,用沿斜面向上、大小为100 N的拉力F使物体在5 s内沿斜面移动了2 m,下列说法正确的是( )
图2
A.滑轮组的机械效率是40%
B.物体重300 N
C.拉力F做的功是600 J
D.拉力F的功率是40 W
答案 C 物体沿斜面移动2 m,由滑轮组的特点知,绳子自由端沿斜面移动6 m,拉力F做的功W总=Fs=100 N×6 m=600
J,C正确;拉力F的功率P===120 W,D错误;由题中所给条件不能求出物体的重力大小,因此无法计算有用功的大小,也就不能计算滑轮组的机械效率,故A、B均错误。

3.为了将放置在水平地面上重为100 N的物体提升一定高度,设置了图3所示的滑轮组装置。

当用图4甲所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时,物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图4乙和丙所示。

(不计绳重和轴与轮之间的摩擦)下列计算结果正确的是( )
图3
图4
A.0~1 s内,地面对物体的支持力是10 N
B.1~2 s内,拉力F做的功是187.5 J
C.2~3 s内,拉力F的功率是100 W
D.2~3 s内,滑轮组的机械效率是62.5%
答案 B 由图象信息得,2~3 s内,匀速提升物体时拉力F3为40 N,则动滑轮重力G动=3F3-G=3×40 N-100 N=20 N;0~1 s 内,滑轮组对物体向上的拉力F拉=3F1-G动=3×30 N-20 N=70 N,则此时地面对物体的支持力为100 N-70 N=30 N,故A错误;1~2 s内,拉力做的功W=F2s=50 N×3×1.25 m=187.5 J,故B正确;2~3 s内,拉力的功率P=F3v=40 N×3×2.5
m/s=300 W,滑轮组的机械效率η===≈83.3%,故C、D错误。

4.跳绳是一种简便易行的锻炼方式。

如图5所示描绘了小明同学某次跳绳时重心移动的高度h随时间t变化的图象。

由图象可知,他的重心移动的最大高度为cm。

若该同学身体质量为50 kg,则他跳一次克服重力做的功为
J,1 min内克服重力做功的功率为W。

(g取10 N/kg)
图5
答案 6 30 75
解析由图象可知,小明重心移动的最大高度h=6 cm=0.06 m;其重力G=mg=50 kg×10 N/kg=500 N,跳一次克服重力做功:W=Gh=500 N×0.06 m=30 J;由图象分析可知,跳一次的时间为0.4 s,则小明同学1 min内跳了150次,1 min内做的
总功:W总=W×150=30 J×150=4 500 J,1 min内克服重力做功的功率:P===75 W。

5.如图6所示的滑轮组(不计绳重及摩擦),工人师傅用40 N的拉力将质量为5 kg、底面积为1 600 cm2的空吊篮A匀速提升到二楼平台,此滑轮组的机械效率为%;若静止在二楼平台的吊篮里装了1 020 N的砖块,绳子B和C能承受的最大拉力分别为1 000 N和600 N,当质量为50 kg的工人师傅拉绳子C时,吊篮对二楼平台的最小压强为
Pa。

图6
答案62.5 625
解析题图动滑轮上有2股绳子,η====62.5%
人对C绳的拉力最大为F C=G人=500 N,而G动=2F-G篮=2×40 N-50 N=30 N,则G总=G砖+G篮+G动=1 020 N+50 N+30 N=1 100 N
那么吊篮对平台的压力F压=G总-2F C=1 100 N-2×500 N=100 N
压强p===625 Pa
6.在长沙市地铁二号线建设工地上,有一“塔吊”正在准备起吊一底面积为0.8 m2、质量为2 400 kg的圆柱形重物;如图7所示,A为塔吊的配重,OB为塔吊的起重臂,C为能在起重臂上移动的载重小车,载重小车下挂有滑轮组,OB=25 m。

当载重小车在B点时,能安全起吊重物的最大质量是1 200 kg。

现在载重小车在距离O点为10 m 的载重臂上,准备起吊该圆柱形重物(不计挂钩、滑轮组和钢丝绳重及摩擦。

g=10 N/kg)。

问:
图7
(1)起吊前,该重物对地面的压强为多大?
(2)起吊后,当重物匀速上升时,载重小车下每段钢丝绳的拉力为多大?
(3)如果将重物匀速提升20 m,则拉力做功多少?
(4)“塔吊”将重物从起吊点提升20 m后,载重小车最多能向B点方向再平移多少米,才能保证安全工作?
答案(1)3.0×104 Pa (2)6×103 N (3)4.8×105 J
(4)2.5 m
解析(1)重物对地面的压强:
p=====3.0×104 Pa
(2)每段钢丝绳的拉力:F===6×103 N
(3)拉力做功:W=Fs=6×103N×4×20 m=4.8×105 J
或W=Gh=24 000 N×20 m=4.8×105 J
(4)12 000 N×25 m=L x×24 000 N
L x=12.5 m
ΔL=12.5 m-10 m=2.5 m
7.如图8甲所示,工人沿斜面把一箱货物从底端拉进车厢。

货物移动的距离s与时间t的关系如图乙所示。

在此期间,工人拉这箱货物沿斜面匀速运动时的拉力为594 N。

此斜面的长为5 m,高为1 m,这箱货物重为1 500 N。

甲
乙
图8
(1)0~5 s内,这箱货物处于状态,工人所做的功为J。

(2)5~30 s内,这箱货物运动的速度是多少?拉力做功的功率是多大?
(3)该斜面的机械效率是多少?
答案(1)静止0
(2)0.2 m/s 118.8 W
(3)50.5%
解析(1)由图乙可知,0~5 s内,货物移动的距离为0,处于静止状态。

根据W=F·s可知,工人对货物做功为0。

(2)5~30 s内,这箱货物运动的速度
v===0.2 m/s
拉力做的功
W=Fs=594 N×5 m=2 970 J
拉力做功的功率
P===118.8 W
(3)对这箱货物做的有用功
W有用=Gh=1 500 N×1 m=1 500 J
拉力做的功是总功,W总=W=2 970 J
斜面的机械效率
η==≈50.5%
8.某课外科技小组的同学对自动冲水装置进行了研究(如图9所示)。

该装置主要由水箱、浮球B、盖板C和一个可以绕O点自由转动的硬杆OB构成,AC为连接硬杆与盖板的细绳。

随着水位的上升,盖板C所受的压力和浮球B所受的浮力均逐渐增加,当浮球B刚好浸没到水中时,硬杆OB处于水平状态,盖板C恰好被打开,水箱中的水通过排水管排出。

实地测量浮球B的体积为1×10-3 m3,盖板的横截面积为6×10-3 m2,O点到浮球球心的距离为O点到A点距离的3倍。

不计硬杆、盖板以及浮球所受的重力以及盖板的厚度,求:(g=10 N/kg)
图9
(1)水箱内所能注入水的最大深度;
(2)在你以上的计算中忽略了硬杆、盖板以及浮球的重力,如果考虑它们的重力,你认为设计时应采取哪些措施可保证自动冲水装置正常工作?(写出一种措施即可)
答案(1)0.5 m (2)适当增大浮球的体积(其他说法正确也可)
解析(1)水箱的水达到最深时,浮球B刚好浸没,由阿基米德原理可知
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3 m3=10 N
由杠杆平衡条件可知F·OA=F浮·OB
F=F浮=×10 N=30 N
水对盖板的压强为p====5×103 Pa
由液体压强公式p=ρgh可知,水箱内水的最大深度为
h===0.5 m
(2)考虑硬杆、盖板以及浮球的重力时,绳子对盖板的拉力偏小,要使盖板被打开,应增大绳子的拉力,可以适当增大浮球体积来增大浮力的大小(或使杠杆的OB段比OA段更长一些等)。

9.如图10甲所示是使用汽车打捞水库中重物的示意图,汽车通过定滑轮牵引水下一个质量均匀分布的正方体重物,在整个打捞过程中,汽车以恒定的速度v=0.1 m/s向右运动。

图乙是此过程中汽车拉力F跟时间t变化的图象。

设t=0时汽车开始提升重物,忽略水的阻力和滑轮的摩擦,g取10 N/kg。

求:
图10
(1)水库水的深度;
(2)重物的密度;
(3)整个打捞过程中汽车的最小功率。

答案(1)4 m (2)4.5×103 kg/m3(3)3.5×103 W
解析(1)由图象可知,水库水深
h=vt1=0.1 m/s×40 s=4 m
(2)由图象可知,正方体重物的重力G=4.5×104 N
正方体重物的边长l=vt2=0.1 m/s×10 s=1 m
由公式G=mg、V=l3
得:ρ===4.5×103 kg/m3
(3)当重物出水前,拉力最小,此过程的功率最小
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×104 N
F=G-F浮=3.5×104 N
P=Fv=3.5×103 W
10.如图11所示,是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图。

已知井深12 m,物体重G=6×103 N,汽车重G车=3×104 N,汽车匀速拉绳子时的拉力F=2.2×103 N,汽车受到的阻力为车重的0.1倍。

求:
图11
(1)将物体从井底拉至井口的过程中,汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功?
(2)滑轮组的机械效率为多少?(保留一位小数)
(3)若汽车运动的速度为3 m/s,则将物体由井底拉至井口需要多长时间?
(4)汽车牵引力为多少?牵引力的功率为多少?
答案(1)7.92×104 J (2)90.9% (3)12 s
(4)5.2×103 N 1.56×104 W
解析(1)观察图可知,物重由3段绳子来承担,绳端移动的距离s=3h=3×12 m=36 m,汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功W拉=Fs=2.2×103N×36 m=7.92×104 J;
(2)滑轮组的机械效率η===≈90.9%;
(3)将物体由井底拉至井口需要的时间t物=t车===12 s;
(4)汽车的牵引力F牵=F'+f=F+0.1G车=2.2×103N+0.1×3×104N=5.2×103 N,牵引力做功的功率P=F牵v车=5.2×103
N×3 m/s=1.56×104 W。

11.小雨受到的重力为640 N,他站在水平地面上时对地面的压强为1.6×104 Pa。

(1)他用图12甲所示滑轮组匀速提升物体A,滑轮组的机械效率为90%(不计绳重和摩擦),此时他对水平地面的压强为6×103 Pa。

则物体A的重力G A=?
(2)如图乙所示,若他用此滑轮组从水下缓慢提起边长为0.3 m的正方体B(不计水的阻力、绳重和摩擦),当物体B的下
表面所受水的压强为2×103 Pa时,小雨对水平地面的压强为匀速提升物体A时对水平地面压强的。

则物体B的密度ρB=?
图12
答案(1)1 080 N (2)6×103 kg/m3
解析(1)S====4×10-2 m2
F压'=p'S=6×103Pa×4×10-2 m2=240 N=F N'
F拉=G人-F N'=640 N-240 N=400 N
G A=nηF拉=3×90%×400 N=1 080 N
(2)h下===0.2 m
V排=S B h下=(0.3 m)2×0.2 m=1.8×10-2 m3
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.8×10-2 m3=180 N
F压″=p″S=p'S=×6×103Pa×4×10-2 m2=120 N=F N″
F拉'=G人-F N″=640 N-120 N=520 N
G动=nF拉-G A=3×400 N-1 080 N=120 N
G B=nF拉'+F浮-G动=3×520 N+180 N-120 N=1 620 N m B===162 kg
ρB===6×103 kg/m3。