2020浙教版科學(xué)九年級(jí)上冊(cè)“重、難點(diǎn)突破”專題訓(xùn)練(九)：簡(jiǎn)單機(jī)械計(jì)算(9)【含答案】

1、2020浙教版科學(xué)九年級(jí)上冊(cè)“重、難點(diǎn)突破”訓(xùn)練(九)1 .如圖所示，工人利用滑輪組提升重物，在30 s內(nèi)將靜止在水平地面上質(zhì)量為90 kg,底 面積200 cm'的長(zhǎng)方體物塊勻速提升5 m,此時(shí)工人的拉力為400 N(g=10 N/kg),求： (1)提升前物塊對(duì)水平地面的壓強(qiáng);(2)工人拉力做功的功率;(3)滑輪組提升物塊的機(jī)械效率.2 .小熊在課外實(shí)踐活動(dòng)中，用如圖甲所示的滑輪組勻速拉動(dòng)放在同一水平而上的不同物體, 物體受到的摩擦力從100 N開(kāi)始逐漸增加，每次物體被拉動(dòng)的距離均為1m.根據(jù)測(cè)量結(jié)果 畫出了該滑輪組機(jī)械效率隨物體受到摩擦力大小變化的關(guān)系圖像，如圖乙所示.若不計(jì)繩重

2、 和繩與滑輪間的摩擦.求：(1)由圖乙可知，當(dāng)物體受到的摩擦力為100 N時(shí)，滑輪組機(jī)械效率是多大？(2)當(dāng)滑輪組的機(jī)械效率為75樂(lè) 物體以0.1 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，該滑輪組的有用功率 是多大？(3)當(dāng)物體與地面的摩擦力為1 500 N時(shí)，體重為500 N的小熊豎直向下拉繩還能用此滑輪 組拉動(dòng)物體嗎？用計(jì)算結(jié)果說(shuō)明.3 .如圖，杠桿在水平位置平衡，物體M重為500 N, OA ： OB=2 ： 3,每個(gè)滑輪重為20 N, 滑輪組的機(jī)械效率為80船在拉力尸的作用下，物體叢以0. 5 ni/s速度勻速上升了 5 m.(杠 桿與繩的自重、摩擦均不計(jì))求：(1)物體星的重力；(2)拉力尸的功率；

3、(3)物體總對(duì)水平面的壓力.34 .如圖所示，月為直立固定的柱形儲(chǔ)水器，底部活塞6與儲(chǔ)水器內(nèi)壁接觸良好且無(wú)摩擦， 在儲(chǔ)水器中裝適量的水，水不會(huì)流出.活塞通過(guò)豎直硬桿與輕質(zhì)杠桿戊。的。點(diǎn)相連，0為 杠桿的固定轉(zhuǎn)軸，已知。C：緲=1 ： 3.滑輪組繩子的自由端與杠桿的。端相連，滑輪組下端 掛著一個(gè)重物G，滑輪組勻速提升該物體時(shí)的機(jī)械效率為80%當(dāng)儲(chǔ)水器中水深為50 cm時(shí)， 杠桿恰好在水平位置平衡，若儲(chǔ)水器中水的深度繼續(xù)增大，杠桿失去平衡，活塞打開(kāi)水沖 出.已知活塞6與水的接觸面積為40 cme，不計(jì)活塞、儲(chǔ)水器與杠桿的重力、繩重及摩擦.(夕 次=1.0X10, kg/m，g=10 N/kg)當(dāng)杠

4、桿恰好在水平位置平衡時(shí)，求：(1)儲(chǔ)水器中水對(duì)活塞6的壓強(qiáng)：(2)繩子自由端對(duì)杠桿。端的拉力尸：(3)為了節(jié)約用水，滑輪組下端掛著的物體G的重力減半，求杠桿恰好在水平位置平衡時(shí)， 儲(chǔ)水器中水的質(zhì)量為多少？5 .同學(xué)們?cè)谘芯扛軛U的平衡時(shí)，他們首先將裝有某液體的圓柱形容器放在水平放置的電子臺(tái) 秤上(容器底而積S部=0.02 m2),臺(tái)科的示數(shù)為8 kg.然后人站在水平地面上通過(guò)可繞。點(diǎn) 轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿比'和輕繩將長(zhǎng)方體片逐漸緩慢放入該液體中，直到月的上表面與液而相平，液 體未溢出，此時(shí)杠桿在水平位置保持平衡，如圖甲所示.已知：月的底而積為$=0. 01 m：, 重力&=50 N,人的重

5、力G/、=518 N,鞋與地面的總接觸面積S“ = 500 cm；當(dāng)月從接觸液 而到恰好浸沒(méi)時(shí)，月的下表而受到的液體壓強(qiáng)隨浸入液體深度的變化圖像如圖乙所示.(g= 10 N/kg,杠桿、輕繩質(zhì)量均不計(jì)，輕繩始終豎直)求：(1)長(zhǎng)方體月未放入液體中時(shí)，容器對(duì)臺(tái)秤的壓強(qiáng).(2)容器中液體的密度.杠桿在水平位置平衡時(shí)，杠桿5端輕繩對(duì)長(zhǎng)方體A的拉力.杠桿在水平位置平衡時(shí)，人雙腳站立對(duì)地面的壓強(qiáng)為尸=IX IO】Pa.則必與%的長(zhǎng)度之 比為多少？6 .如圖所示，一個(gè)質(zhì)量600 kg、體積0.2d的箱子沉入5 m深的水底，水面距離地而2 m, 若利用滑輪組和電動(dòng)機(jī)組成的打撈機(jī)械，以0.5m/s的速度將箱子

6、從水底勻速提到地面，每 個(gè)滑輪重100 N(不計(jì)繩重、摩擦和水的阻力，。木=1.0X10 kg/m,，產(chǎn)10N/kg).求：(1)箱子在水底時(shí)，箱子下表而受到的水的壓強(qiáng)；(2)箱子全部浸沒(méi)在水中時(shí)，箱子受到的浮力；物體完全露出水面后，繼續(xù)上升到地面的過(guò)程中，滑輪組的機(jī)械效率：(4)整個(gè)打撈過(guò)程中，請(qǐng)你分析哪個(gè)階段電動(dòng)機(jī)的輸出功率最大，并計(jì)算出這個(gè)最大值.7 .如圖所示，工人準(zhǔn)備用一根最多能承受400 N力的繩子（若超過(guò)繩子將斷裂）繞成的滑輪 組先后打撈水中材料相同、體積不同的實(shí)心物體4和B,完全露出水面的物體月被此裝置勻 速提起時(shí)繩子達(dá)到最大拉力.已知?jiǎng)踊喌馁|(zhì)量為20 kg（繩的質(zhì)量、繩與滑

7、輪的摩擦、滑 輪與軸的摩擦以及水的阻力均不計(jì)，連接動(dòng)滑輪與物體間的鋼繩不會(huì)斷裂，g=10N/kg）.求:（1）物體月完全露出水面后以0.5 m/s的速度勻速上升時(shí)，物體力的重力和工人拉力的功率 分別是多少.在物體月浸沒(méi)在水中勻速上升的過(guò)程中，滑輪組的機(jī)械效率為75席,物體月的密度是多 少.若用該滑輪組打撈體枳為50 dn?的物體8時(shí)，物體5最多露出多少體枳時(shí)繩子將斷裂.參考答案及解析51.解：(1)提升前物塊對(duì)水平地面的壓力:尸jf = G=3=90 kgXIO N/kg=900 NR 900 N提升前物塊對(duì)水平地面的壓強(qiáng)：P=£=行善L=45X10' Pa3 /uu x 1

8、 m(2)由圖可看出，此滑輪組由3段繩子承擔(dān)物塊的重力，即a=3,工人拉力做的功為：廬白=尸5=尸-3方=400 NX3X5 m=6 000 J,工人拉力做功的功率為：性 6 000 J丁="=2。W(3)工人提升物塊做的有用功為:/御=仍=900 NX5 m=4 500 J滑輪組提升物塊的機(jī)械效率：n =*義100%=-! fX 100%=75% 羯o uuu j2.解：(1)由圖乙可知，當(dāng)£ = 100 N時(shí)，滑輪組機(jī)械效率小= 50%由滑輪組結(jié)構(gòu)和="100%、冗=廣可得滑輪組做的總功為a=5+%» = fs+G動(dòng)S當(dāng)外=50%時(shí)有 %= , E

9、-X100% f s十&陌動(dòng)滑輪重為G.(1'=100 N當(dāng):：=75%時(shí)，物體受到摩擦力為£=/£=300 N1 %由4( W一尸s、丫=:可得滑輪組的有用功率為2制=&=£=300 NX0. 1 m/s=30 W(3)人沿豎直向下方向拉繩子時(shí)對(duì)繩子的最大拉力等于人的重力，由滑輪組結(jié)構(gòu)可得人拉繩 子最大的力名O能克服的最大摩擦力為£=3一G動(dòng)= 3X500 N-100 N=1 400 N<1 500 N所以此時(shí)小熊不能拉動(dòng).X100%3 .解：拉力尸的大小為5(G動(dòng)+G)g (Gm + G) X2A由滑輪組的機(jī)械效率n =

10、x 100%=bx ioo%=序vx ioo%= 購(gòu)rsF八4hGS100%=而100%=809&得：向十20 N十物體J£的重力為&=80 N(2)由圖可知，a=2,物體晶上升的速度為的=0.5 ni/s繩子自由端移動(dòng)的速度為f=/?%=2X0.5 m/s = l m/s繩子自由端的拉力：尸代=1(G動(dòng)+G)=/X (20 N+80 N)=50 N nZ拉力尸的功率：尸拉=4=3=/穌=50 NX1 in/s = 50 W杠桿6端受到的拉力氏=30、+ G硼輪=3X50 N+20 N=170 N設(shè)杠桿月端受到的拉力為耳，根據(jù)杠桿平衡條件可得'X"=

11、 FsXOBG 加 FbXOBOB3解得 E=F-=X73=170 NX-=255 N UAUAZ則物體M對(duì)水平面的壓力：尸樂(lè)=&一長(zhǎng)=500 N-255 N=245 N4 .解：(1)儲(chǔ)水器中水對(duì)活塞6的壓強(qiáng)水的=L0X10' kg/mSxiO N/kgXO.5 m=5X105 Pa(2) Sr=40 cm2=4X10"3 m3由片芻導(dǎo)水對(duì)活塞S的壓力氏=pS=5X10' PaX4X10 3 端=20 N杠桿。點(diǎn)受到的壓力為其=岳=20 N由 OC： 6p=1 ： 3 得，0C： OD=OC (O7+6P)=l ： 4QC1則根據(jù)杠桿平衡條件尸xa?得，端的

12、拉力為 4&X萬(wàn)=20 NX- = 5 N滑輪組有2段繩子承重，設(shè)物體移動(dòng)高度為4 則繩子自由端移動(dòng)的距離s=2方%由=u x 100%=宇xioo4得nFs 80%X5 NX28=8 N由尸 =：X（G物+G動(dòng)）得乙G,產(chǎn) 2尸-G物=2X5 N-8 N=2 N物體G的重力減半，即G寸 =8 Nx1=4 N此時(shí)，滑輪組繩子末端的拉力為歹=；（G£ + G動(dòng)）=9><（4N+2 N）=3 N由杠桿的平衡條件得XOC=F XOD則。點(diǎn)受到的壓力為互'=尸X=3 Nxi=12 N UC1柱形儲(chǔ)水器中:G產(chǎn)柱=12 Ng 10 N/kg由 G=sg得力>=

13、©=： =L2 kg 5.解：（1）臺(tái)秤受到的壓力后=G=g=8 kgX 10 N/kg=80 N尸 80 N容器對(duì)臺(tái)秤的壓強(qiáng)八：=4X 10" Pa* U UZ m由圖像可知，方=20 cm=0.2 m時(shí)，p»=2 000 Pat由p="勵(lì)可得液體的密度。液=>（3）由圖像可知，物體月的高度方'=20cm=0.2m,弘=S#' =0. 01 m2X0. 2 m=2X 10-3 m3月物體受到的浮力尸了="戲”濃g匕=L0X10' kg/m3X10 N/kgX2X10 3 m5=20 N所以尸“=區(qū)一尸3=50 N

14、-20 N=30 N人對(duì)地面的壓力尸je=pS鞋=1X10, PaX 500X10 1 4=500 N尸稅u=G人一尸三=6人一尸笈=518 N-500 N=18 N由杠桿平衡條件可得尸人義必=尸拉。X%,則察?=呆=2=3 : 5OC F扳b 30 N 6,解：(1)箱子在水底時(shí)下表面的深度為方=5如 此時(shí)箱子下表面底部受到水的壓強(qiáng)為= P=1.0X103 kg/m3X 10 N/kgX5 m=5X10, Pa (2)箱子完全浸沒(méi)時(shí)受到的浮力為尸存=。水§%=1.0X105 kg/m3X 10 N/kgXO. 2 m3=2X 103 N(3)物體完全露出水面后，己不受浮力，整套裝置

15、克服箱子重力做的功是有用功，"Gh= 0蠅=600 kgXIO N/kgX2 m=1.2X10, J繩子自由端的拉力尸 =5芋=6 0°0 ：+1°0 N=3 050 N 乙乙則拉力所做的總功為/總=6=3 050 NX2X2 m=1.22X10' J則此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為n ="x 100%=-L%JtX 100%98%卷1. N/ X 1U J(4)整個(gè)過(guò)程中，箱子的運(yùn)動(dòng)速度不變，根據(jù)尸=尸/可知，繩端拉力尸最大時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸 出功率最大.當(dāng)箱子離開(kāi)水面時(shí)，箱子不受浮力作用，此過(guò)程中拉力尸最大，故此時(shí)電動(dòng)機(jī) 對(duì)滑輪組的拉力最大：由于不計(jì)繩重

16、、摩擦和水的阻力，則尸 =3 050 N,最大功率為=3 050 NX2X0.5 m/s = 3 050 W7.解：動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)=0動(dòng)g=20 kgXIO N/kg=200 N由繩子的拉力尸維=(G動(dòng)+G)得，物體A的重力為動(dòng)=3*400 N-200 N=1 000 nN繩子自由端移動(dòng)速度為 m = as=3X0.5 m/s = 1.5 m/sE s，工人拉力的功率為 A=；=尸洵叱=400 NX1.5 m/s = 600 W當(dāng)物體月浸沒(méi)在水中時(shí)，設(shè)月物體受到的拉力為芯，滑輪組機(jī)械效率Q =?X 100% =詈 松及s粕X100%=Ah| （冗+ GG X3A oX 100%=a+g力xioo%將 =75%和G動(dòng)=200 N代入上式中，解得方=600 N物體月受到的浮力為尸歹=G一氏=1 000 N-600 N=400 N由尸產(chǎn)水g心得'物體月的體積為匕=%=/=i.oxiO： 1X110工供=6。4物體A的密度為產(chǎn)及=o o' m'X 10 N/kg = 2-5X 10： kg/6物體的重力為物=2.5X10'