第12章:简单机械练习题
一、单选题
1.(2021·湖南祁阳·八年级期末)下图所示的工具中,属于费力杠杆的是:
A. 钢丝钳 B. 起子
C. 羊角锤 D. 镊子
2.(2021·湖南·衡阳市华新实验中学八年级期末)如图所示的工具中,使用时属于省力杠杆的是
A.羊角锤 B.镊子
C.钓鱼竿 D.筷子
3.(2021·湖南天元·八年级期末)如图所示,在调节平衡后的杠杆两侧,分别挂上相同规格的钩码,杠杆处于平衡状态.如果两侧各去掉一个钩码,则( )
A.左端下降 B.右端下降 C.仍然平衡 D.无法判断
4.(2021·湖南临湘·八年级期末)如图所示,用一个始终水平向右的力F,把杠杆OA从图示位置缓慢拉至水平的过程中,力F的大小将( )
A.变小 B.不变 C.变大 D.先变大后变小
5.(2021·湖南永定·八年级期末)如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图.下列有关说法正确的是
A.刀刃很薄可以增大压力
B.铡刀实质上是一种费力杠杆
C.甘蔗放在a点比b点更易被切断
D.手沿方向用力比沿方向更省力
6.(2021·湖南永定·八年级期末)《墨经》最早记述了杆秤的杠杆原理,“标”“本”表示力臂,“权”“重”表示力,如图所示,杆秤在水平位置平衡,以下说法正确的是( )
A.“重”增大时,N端上扬
B.“权”增大时,M端上扬
C.“权”向右移时,N端下沉
D.提纽向右移时,M端上扬
7.(2021·湖南绥宁·八年级期末)在探究“杠杆平衡条件“实验中,杠杆在力F作用下水平平衡,如图所示,现将弹簧测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中,杠杆始终保持水平平衡,则拉力F与其力臂的乘积变化情况是( )
A.一直变小 B.一直变大 C.一直不变 D.先变小后变大
8.(2021·湖南龙山·八年级期末)筷子是我国特有的用餐工具,一般使用筷子的方法如图所示,则筷子是( )
A.费力杠杆,但省距离 B.省力杠杆,且省距离
C.省力杠杆,但费距离 D.等臂杠杆,既不省力也不费力
9.(2021·湖南新田·八年级期末)如图所示,分别利用不同方向的拉力、和通过滑轮匀速提升同一个物体,这三个拉力的大小关系是( )
A.最大 B.最大 C.最小 D.一样大
10.(2021·湖南临湘·八年级期末)如图,用同一滑轮匀速提升同一重物(不计绳重、摩擦),图中F1、F2、F3、F4之间的大小关系正确的是( )
A.F1=F2 B.F3=F4 C.2F2=F1 D.2F2=F4
11.(2021·湖南凤凰·八年级期末)如图所示,三个滑轮拉同一物体在同一水平面做匀速直线运动,所用拉力分别为F1、F2、F3,那么这三个力的关系是( )
A.F1>F2>F3 B.F1<F2<F3 C.F2>F1>F3 D.F2<F1<F3
12.(2021·湖南祁阳·八年级期末)在日常生活中,用100N的拉力不能提起重150N的物体的简单机械是
A.杠杆 B.斜面 C.一个定滑轮 D.一个动滑轮
13.(2021·湖南衡阳·八年级期末)如图所示,三个滑轮下悬挂重物的质量相等,若滑轮、绳的重力及滑轮与轴的摩擦忽略不计,则F1、F2、F3的关系为( )
A.F1>F3>F2 B.F1=F2=F3
C.F3>F1>F2 D.F2>F3>F1
14.(2021·湖南澧县·八年级期末)用如图所示的工具提升相同重物G,(不计摩擦,不计绳、滑轮和杠杆重)最省力的是( )
A. B. C. D.
15.(2021·湖南道县·八年级期末)如图所示,甲、乙两斜面(不计摩擦)高度均为h,但甲比乙长,现把质量相等的两个物体从斜面底端匀速推到斜面顶端,则推力F1与F2的关系为( )
A.F1>F2 B.F1<F2 C.F1=F2 D.无法确定
16.(2021·湖南赫山·八年级期末)用图3甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体,已知滑轮重20N、绳重和摩擦力不计.则
A.手的拉力:F甲=F乙;机械效率:η甲=η乙
B.手的拉力:F甲<F乙;机械效率:η甲<η乙
C.手的拉力:F甲>F乙;机械效率:η甲<η乙
D.手的拉力:F甲>F乙;机械效率:η甲>η乙
17.(2021·湖南·张家界市武陵源区第一中学八年级期末)湖北省第二届园林博览会将于 2019 年 9 月 28 日在荆州开幕.在某场馆建设中,采用了如图所示的装置提升重物,当工人师傅们用 1000N 的拉力F向下拉绳,使重1600N的重物匀速上升了 5m,此过程中克服绳重和摩擦做功500J,下列说法中正确的是
A.拉力F做功为 5×103 J
B.缠绕在动滑轮上每股绳的拉力为 800 N
C.动滑轮重为 300N
D.滑轮组的机械效率为 75%
18.(2021·湖南·张家界市民族中学八年级期末)下列有关机械做功、功率、机械效率的说法,正确的是( )
A.效率越高的机械,功率越大 B.做功越多的机械,功率越大
C.做有用功越多的机械,效率越高 D.功率越大的机械,做功越快
19.(2021·湖南宁远·八年级期末)如图所示,利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为G的物体。若拉力的大小为F,物体和地面之间的摩擦力大小为f,A点的拉力FA,则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是( )
A. B. C. D.
20.(2021·湖南天心·八年级期末)下列说法中正确的是( )
A.机械效率高的机械,做功就越多 B.功率大的机械,做功就越多
C.功率小的机械,其机械效率越低 D.功率大的机械,做功就越快
21.(2021·湖南洪江·八年级期末)如图所示,甲、乙杠杆的质量和长度均相同,机械摩擦不计,分别使用甲、乙杠杆将物体A提升相同的高度,则在工作过程中,甲、乙杠杆的机械效率相比( )
A.甲的大 B.乙的大 C.一样大 D.无法确定
22.(2021·湖南双峰·八年级期末)为探究动滑轮和定滑轮的特点,设计如下两种方式拉升重物,下面关于探究的做法和认识正确的是( )
A.用动滑轮提升重物上升h高度,测力计也上升h高度
B.若用定滑轮拉重物,当拉力竖直向下最省力
C.减小动滑轮质量可以提高动滑轮的机械效率
D.若拉升同一物体上升相同高度,用动滑轮拉力更小,且做功更少
二、多选题
23.(2021·湖南鹤城·八年级期末)工人师傅利用如图所示的两种方式将重均为300N 的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离。F1、F2始终沿竖直方向;图甲中OB=2OA,图乙中动滑轮重为60N,重物上升速度为0.01m/s。不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是
A.甲乙两种方式都省一半的力
B.甲方式F1由150N保持不变
C.乙方式机械效率约为83.3%
D.乙方式F2的功率为3W
三、填空题
24.(2021·湖南鹤城·八年级期末)建筑工地上,起重机吊臂上的滑轮组如图所示.在匀速起吊重4.2×103N的物体时,物体 5s内上升了 6m,此过程中有用功为_______ J,钢丝绳移动的速度为_______ m/s;若滑轮组 的机械效率为70%,则额外功为_______ J,拉力F为_______ N,其功率为_______ W.
25.(2021·湖南衡阳·八年级期末)如图所示,轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动,B点处施加一个竖直向上的力F=30N,杠杆在水平位置平衡,且OB:AB=2:1,则A点处所挂物体的重力为G=______N,它是______杠杆。(选填“省力”或“费力”或“等臂”)
26.(2021·湖南永定·八年级期末)在“探究杠杆平衡条件”的实验前,如图甲,杠杆不在水平位置平衡,为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向______移动。实验中,如图乙,在点用弹簧测力计施加一个竖直向上的力,在点施加一个最小为______N的力,才能使杠杆在水平位置重新平衡。
27.(2021·湖南宁远·八年级期末)如图是自行车手闸示意图,手闸是一个简单机械,这种简单机械的名称是______,当图中手对车闸的作用力F=10N时,刹车拉线受到力的大小为______N。
28.(2021·湖南·长沙市开福区青竹湖湘一外国语学校八年级期末)一质量为40kg的重物A放在水平地面上,重物A的重力为______N,利用如图所示的装置将它匀速提升0.1m,此时的机械效率为80%,(绳重和摩擦不计)则动滑轮重力为______N,若再用该滑轮组提升多块重物B(规格相同),提升一块重物B和两块重物B时滑轮组的机械效率之比η1:η2=4:5。则重物B的重力为______N。(不计滑轮组中的绳重和摩擦)
29.(2021·湖南·长沙市开福区青竹湖湘一外国语学校八年级期末)如图所示,重力不计的杠杆OAB,可绕O点在竖直平面内转动。重力为200N的物体挂在OA的中点处。已知OA=40cm,AB=30cm,OA垂直于AB,杠杆与转动轴间的摩擦忽略不计。要使杠杆平衡,且OA段处于水平位置,那么作用于B端的最小力的力臂等于____cm,最小力的大小等于______N。
30.(2021·湖南衡阳·八年级期末)用如图所示的滑轮组吊起重物,不计绳重及摩擦;当物重为150N时,绳端所用的拉力是60N,此时滑动组的机械效率是______;当所吊重物为300N时,10s内重物被匀速提高2m时,绳端拉力做功的功率是______。
31.(2021·湖南·张家界市武陵源区第一中学八年级期末)如图所示,某风景区的一段盘山公路,要把上山的公路修成这般模样,是因为盘山公路相当于简单机械中的______,使用它可以______(选填“省力”、“省距离”或“省功”)。
32.(2021·湖南长沙·八年级期末)如图所示,一轻质杠杆水平支在支架上,OA=20cm,G1是边长为5cm的正方体,G2重为20N. 当OC=10cm时,绳子的拉力为____N,此时G1对地面的压强为2×104Pa. 现用一水平拉力使G2以5cm/s的速度向右匀速直线运动,经过___s后,可使G1对地面的压力恰好为零.
33.(2021·湖南望城·八年级期末)如图所示,一轻质杠杆左端A处用轻绳挂一实心小球, 小球浸没在水中,右端B处施加一个竖直向下的拉力F,此时杠杆水平平衡。已知OA=20cm,OB= 30cm,F=2N,小球的体积为100cm3,则绳子对杠杆A端拉力的大小为___________N,小球排开水的重力大小为___________N, 小球的密度为___________kg/ m3(忽略轻质杠杆和细绳的重力,g取10N/kg,)
34.(2021·湖南桑植·八年级期末)如图所示,用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置,分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、 B两物体,不计绳重和摩擦。若GA=GB,则FA______FB;若FA=FB,则GA______GB。(选填“>”、“<”或“=”)
35.(2021·湖南邵阳·八年级期末)斜面高为1m,长为4m,工人用400N沿斜面方向的力将重为1200N的箱子推到车上.在这过程中工人做的有用功是_____J,机械效率是_____.
36.(2021·湖南道县·八年级期末)用一个定滑轮匀速提升重为150N的物体,使其升高3m,所用拉力为200N,则有用功等于 ______J,额外功等于 ______J,定滑轮的机械效率是 ______。
四、作图题
37.(2021·湖南桑植·八年级期末)如图所示,一根木棒以O点为支点撬动石块,画出作用在A点最小动力F1,并画出阻力F2的力臂L2.
( )
38.(2021·湖南双峰·八年级期末)如图是一个杠杆式简易起吊机,它上面装了一个定滑轮可以改变拉绳的方向,杠杆OBA可绕O点转动.在图上画出动力臂L1和阻力臂L2.
( )
39.(2021·湖南新田·八年级期末)如图所示是一绕O点转动的杠杆,已知阻力F2的方向,及动力F1的力臂L1,请在图中画出阻力F2的力臂L2以及动力F1的示意图.
40.(2021·湖南郴州·八年级期末)在杠杆上的A点挂一重物,在C点对杠杆施加一个最小的力,使杠杆平衡在图中所示的位置。试画出这个力的示意图和力臂。
41.(2021·湖南澧县·八年级期末)如图所示,在杠杆AOB的A端挂一重物G,要使杠杆在如图所示的位置平衡,请画出在杠杆上施加的最小动力F1及阻力F2的示意图。
42.(2021·湖南绥宁·八年级期末)作出图中使杠杆AOB装置保持静止的最小动力的示意图。
43.(2021·湖南古丈·八年级期末)站在地面上的人想用尽可能小的力提升水桶。请在图中画出滑轮组绳子的绕法。
44.(2021·湖南怀化·八年级期末)向下拉绳将重物提升,画出图中滑轮组绕绳方法。
45.(2021·湖南宁远·八年级期末)如图,请你用笔画线代表绳子画出既省力又能改变力的方向的绕线方法。
五、实验题
46.(2021·湖南临湘·八年级期末)在“探究杠杆的平衡条件”实验中,把杠杆的中点架在支架上。
(1)安装杠杆时,杠杆位置如图甲所示,为了使杠杆在水平位置平衡,应该将杠杆右端的平衡螺母向 ______ (填“左”或“右”)移动;
(2)实验时,在杠杆左边挂3个钩码,如图乙所示。为了使杠杆重新在水平位置平衡,在A点应挂 ______ 个钩码;
(3)如图丙所示,当弹簧测力计由竖直位置拉至倾斜位置时,为了使杠杆仍在水平位置平衡,弹簧测力计的示数将会 ______ (填“变大”“不变”或“变小”),这是因为: ______ 。
47.(2021·湖南望城·八年级期末)在“探究杠杆的平衡条件”实验中:
(1)杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆处于___________状态 (填“平衡”或“不平衡”);
(2)将杠杆调成水平平衡后进行图乙实验,在杠杆左侧某位置挂上钩码后,在A点用弹簧测力计竖直向上拉,当拉力逐渐增大到弹簧测力计最大值仍不能使杠杆在水平位置平衡,接下来可行的操作是________。
A.将左侧平衡螺母向右调
B.将弹簧测力计的悬挂点向右移动
C.将钩码的悬挂点向右移动
(3)如图丙所示,仍保持杠杆在水平位置平衡,将弹簧测力计由竖直向上拉变为斜向上拉,测力计的示数将变___________。
48.(2021·湖南桑植·八年级期末)某同学用如图所示的实验装置探究滑轮组的特点,相关数据记录在下表中。
实验次数 钩码重/N 钩码上升的高度/m 绳端的拉力/N 绳端移动的距离/m
1 4 0.10 1.8 0.3
1 6 0.10 2.5 0.3
3 6 0.15 2.5
(1)实验中,使用滑轮组提升重物时,应竖直向上______拉动弹簧测力计;
(2)第二次实验中,2s内钩码上升的高度为0.1m,则它运动的速度为______ m/s;
(3)第三次实验中,绳端移动的距离为______ m。
49.(2021·湖南·张家界市民族中学八年级期末)测量如图所示滑轮组的机械效率,部分实验数据如下表。
实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度h/cm 拉力F/N 绳端移动距离s/cm 机械效率
1 1.0 5 15 55.6%
2 1.5 5 0.8 15
3 2.0 5 1.0 15 66.7%
4 2.0 10 1.0 30 66.7%
(1)实验过程中,应缓慢拉动弹簧测力计,使钩码竖直向上做______运动。第1次实验时,弹簧测力计示数如图所示,为______N;
(2)第2次实验时所做的有用功为______J,滑轮组的机械效率是______;
(3)分析1、2、3次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物重力越______(选填“大”或“小”),滑轮组的机械效率越高;分析3、4次实验的数据可知,滑轮组的机械效率与钩码上升的高度______(选填“有关”或“无关”);
(4)结合生产生活实际,用滑轮组提升重物时,下列选项中也可提高机械效率的是______;
A.增大绳重 B.减轻动滑轮重 C.加快物体提升的速度
(5)若将此滑轮组换一种绕绳方法,不计摩擦及绳重,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
50.(2021·湖南天元·八年级期末)小明在测量滑轮组机械效率的实验中,所用装置如图所示,每个钩码重2N,测得的数据如下表:
次数 钩码总重G/N 钩码上升的高度 h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η
1 4 0.1 1.8 0.3 74%
2 6 0.1 0.3
3 4 0.1 1.4 0.5 57%
4 4 0.2 1.4 1.0 57%
(1)观察弹簧测力计的______、分度值,检查指针是否指在零刻度线上;
(2)在实验中,应竖直向上______(填“缓慢”或“加速”) 拉动弹簧测力计时读出拉力;
(3)第2次测量中,测力计示数如乙图,大小为______N,此时,使弹簧伸长的力是______(填“钩码的重力”、“绳拉弹簧的力”或“弹簧拉绳的力”)。第2次实验测得的机械效率为______;
(4)分析表中数据可知:第4次实验是用______(填“甲”、“乙”或“丙”)图做的;
(5)分析第1、2次实验数据可知:使用同一滑轮组,______,滑轮组的机械效率越高;分析第1、3次实验数据可知:使用不同的滑轮组,提升相同的重物,动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重),滑轮组的机械效率越______;
(6)第3、4次实验测力计数据可知,滑轮组的机械效率与物体______无关。
51.(2021·湖南华容·八年级期末)某小组做“测量滑轮组机械效率”的实验装置如图所示,实验中得到的数据如表所示。
实验 次数 钩码重 G/N 钩码上升 高度h/m 绳端拉 力F/N 绳端移动 距离s/m 机械 效率η
甲 4 0.1 2.7 0.2 74%
乙 4 0.1 1.8 0.3 74%
丙 8 0.1 3.1 0.3 86%
丁 8 0.1 2.5 0.4
(1)实验中应沿竖直方向 ______拉动弹簧测力计;
(2)用图丁装置进行实验,得出表中第4次实验数据,请根据表中的数据将图丁的滑轮组绕绳画好______;本次实验测得的机械效率是 ______%;
(3)通过比较甲、乙两次实验数据可初步得出结论:使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与 ______无关;
(4)通过比较乙、丙两次实验数据可初步得出结论:同一滑轮组提升重物时,______,滑轮组的机械效率越高。
六、计算题
52.(2021·湖南桑植·八年级期末)如图是建筑工人用滑轮组提升建筑材料的场景,在10s的时间内,工人师傅用竖直向上的拉力将建筑材料匀速提升了1m,已知拉力F为400N,建筑材料的重力G为900N,求这个过程中:
(1)绳子自由端移动的距离;
(2)此滑轮组的机械效率;
(3)拉力F的功率;
53.(2021·湖南永定·八年级期末)如图所示,用甲、乙两种滑轮组,分别匀速竖直向上提升同一重物,从相同位置开始提升至同一高度处,求:
(1)若不计绳重,滑轮重及摩擦,两次拉力F1和F2之比;
(2)若不计绳重及摩擦,重物质量为400g,动滑轮质量为100g,匀速拉动过程中甲、乙两装置的机械效率.
54.(2021·湖南桑植·八年级期末)如图所示是某同学做俯卧撑时的示意图,他的质量为56kg,身体可视为杠杆,O点为支点,A点为重心。(10N/ kg)
(1)该同学所受重力是多少?
(2)在图中画出该同学所受重力的示意图,并画出重力的力臂L1;
(3)若OB=1.0m,BC=0.4m,求地面对双手支持力的大小。
55.(2021·湖南·张家界市武陵源区第一中学八年级期末)汽车超载是当前发生交通事故的重要原因之一.全国各地设置了许多超载监测站加强监管.如图所示,一辆两轴货车正在水平地面上设置的某种电子地磅秤上称重.先让货车前轮单独开上电子地磅秤,其读数为8t;前轮驶离电子地磅秤,再让后轮单独开上电子地磅秤,其读数为9t国家规定两轴货车限载车货总重18t,请你通过计算分析该货车是否超载.
56.(2021·湖南·张家界市民族中学八年级期末)工人用如图所示的滑轮组将一重400N的物体10s内匀速提高了10m,若所用的拉力为150N,不计绳重和摩擦.
(1)拉力做的有用功是多少?
(2)拉力的功率是多少?
(3)该滑轮组的机械效率为多少?
57.(2021·湖南·长沙市开福区青竹湖湘一外国语学校八年级期末)如图所示,有甲、乙两个物体,甲的重力为10N,乙的重力为25N.若把甲和乙挂在轻质杠杆AB(不计重力)的两端,平衡时如图所示,杠杆AB的长度为1.6m,此时,支点O为杠杆的中点。若端来盛着足够水的薄壁圆柱形容器丙将乙浸没,同时将支点O向左移动0.2m,恰好使杠杆再次平衡。忽略绳重及摩擦。
求:(1)如图中,杠杆上A点的拉力;
(2)滑轮的重力;
(3)乙物体的密度;
(4)若将甲、乙取下,用短绳系在一起,放入容器丙中,水不溢出,容器对地面的压强增加量与水对容器底的压强增加量之比为7∶5,再将短绳剪断,最终甲物体部分体积露出水面,求最终甲露出水面的体积。
58.(2021·湖南郴州·八年级期末)用如图所示的机械拉着重500N的物体在水平地面上匀速运动,物体受到的摩擦力为120N,绳子末端的水平拉力为50N,若物体运动的速度为0.2m/s,求:
(1)10s内拉力做的功;
(2)拉力的功率;
(3)滑轮组的机械效率。
59.(2021·湖南鹤城·八年级期末)用滑轮组与电动机结合使用可节省人力,提高工作效率。如图所示,是一业余打捞队打捞某密封箱子的示意图,已知电动机工作时拉绳子的功率为1100W保持不变,箱子质量300kg、体积0.1m3,每个滑轮重200N,水深6m,水面离地面4m,将箱子从水底提到地面时,用时间24s。求:(不计绳重、摩擦和水的阻力,取g=10N/kg)
(1)箱子在水底时下表面受到水的压强;________
(2)电动机把箱子提升到地面做的总功;________
(3)整个打捞过程中,滑轮组机械效率的最大值。________
60.(2021·湖南天心·八年级期末)如图装置中,轻质杠杆支点为O,不吸水的正方体A和B通过轻质细线连接悬挂于D点,物体C悬挂于E点,杠杆在水平位置平衡。水平桌面上放置一足够高且底面积为200cm2的柱形容器。已知GA=4N、GB=20N,A和B的边长、连接A和B的细线长以及B的下表面到容器底的距离均为10cm,O、D两点间的距离为20cm,O、E两点间的距离为80cm。求:
(1)C物体的重力;
(2)向容器中缓慢加入3kg的水,同时调节物体C的位置使杠杆始终在水平位置平衡,求此时B受到的浮力;
(3)在(2)问的基础上继续向容器缓慢加水,直到加入水的总质量为3.8kg,剪断A上方的细线,待A、B静止后,求AB间绳上的拉力。
61.(2021·湖南古丈·八年级期末)建筑工地上,工人用如图所示的装置将重为230N的建材从地面匀速送到6m高处,所用拉力为125N,时间为20s。求:
(1)工人做的有用功;
(2)工人做的总功;
(3)此过程中该装置的机械效率;
(4)工人做功的功率。
62.(2021·湖南南县·八年级期末)图甲是《天工开物》中记载的三千多年前在井上汲水的桔棒,其示意图如图乙;轻质杠杆的支点O距左端l1=1m,距右端l2=0.4m;在杠杆左端悬挂重力为50N的物体A,右端挂重物B,杠杆在水平位置平衡时,B对地面的压力为75N;求:
(1)此时杠杆右端所受拉力大小;
(2)B的重力。
63.(2021·湖南祁阳·八年级期末)某工地的工人在施工过程中,用如图所示的滑轮组提升重480N的建筑材料,所用的拉力F大小为200N,建筑材料以0.2m/s的速度被匀速提升了2m。求:
(1)工人做的有用功;
(2)拉力F的功率;
(3)该滑轮组的机械效率。
64.(2021·湖南永兴·八年级期末)如图所示,质量为30kg,底面积为0.04m2的正方体物体A放在水平地面上,利用轻质滑轮组在60N的水平拉力F的作用下,物体A以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s,水平地面对物体A的摩擦力大小为96N,g取10N/kg,求:
(1)物体A对水平地面的压强;
(2)拉力F的功率;
(3)滑轮组的机械效率。
65.(2021·湖南华容·八年级期末)如图是搬运砖头的独轮车,车箱和砖头的总质量为160kg,独轮车的有关尺寸如图所示;运砖头时从A点抬起独轮车把手的动力是F;
(1)车箱和砖头的总重力G是多少?
(2)推车时,人手向上的力F的大小是多少?
(3)张师傅推着这一车砖头以2m/s的速度在水平路面上沿直线匀速将砖头从材料场送到工地,用时5分钟,已知此过程中独轮车受到的阻力为300N,则张师傅推送这一车砖头做多少功?
66.(2021·湖南·衡阳市华新实验中学八年级期末)如图所示,通过滑轮组用200N的拉力在20s内将重为480N的物体匀速提高2m,(不计绳重和摩擦),求:
(1)动滑轮重;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)拉力的功率;
(4)若重物再增加150N,要使重物匀速上升,作用在绳自由端的拉力。
67.(2021·湖南赫山·八年级期末)用如图所示的滑轮组将重为1000N的货物匀速向上提升了3m,货物上升速度是0.1m/s,竖直向上的拉力F为400N,求:
(1)提升货物时做的有用功;
(2)拉力的功率;
(3)此时滑轮组的机械效率。
68.(2021·湖南临湘·八年级期末)如图所示,小华用滑轮组竖直匀速提升一个重为600N的物体,拉力为250N,物体在10s内上升2m。(不计绳重和摩擦)。
(1)求拉力的功率。
(2)若用这个滑轮组,竖直匀速提升1500N的物体时,物体以1m/s的速度上升5s,则此时的机械效率为多少?(保留一位小数)
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.D
【详解】
动力臂小于阻力臂的杠杆属于费力杠杆,四幅图中只有镊子的动力臂是小于阻力臂的,故应选D.
2.A
【详解】
A.羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故A符合题意;
B.镊子在使用时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故B不符合题意;
C.钓鱼竿在使用时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故C不符合题意;
D.筷子在使用时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故D不符合题意。
故选A。
【点睛】
此题考查的是杠杆的分类主要包括以下几种:①省力杠杆,动力臂大于阻力臂;②费力杠杆,动力臂小于阻力臂;③等臂杠杆,动力臂等于阻力臂。
3.A
【详解】
由图示可知,杠杆右边的力臂大于左边的力臂,当同时去掉一个钩码时,两边所去掉的力大小相等,但是由于右边的力臂较大,所以右边的力和力臂的乘积减小的就多,所以会造成左端下降、右端会上升.
4.C
【详解】
如图所示
用一个始终水平向右的力F,把杠杆OA从图示位置缓慢拉至水平的过程中,阻力的大小不变(等于物重G),阻力臂变大,动力臂不断变小,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知,动力将F变大。故选C。
5.C
【分析】
(1)根据增大压强的方法判定;(2)对于杠杆类型的判断可从动力臂与阻力臂的大小关系上入手;(3)在阻力不变的情况下,减小阻力臂,能减小动力;(4)在阻力、阻力臂不变的情况下,动力臂越大,动力越小。
【详解】
刀刃很薄是在压力一定的情况下,通过减小接触面积来增大压强的,故A错误;铡刀在使用时因为动力臂大于阻力臂,所以是省力杠杆,故B错误;由杠杆的平衡条件知道,甘蔗放在a点比b点时的阻力臂变小,动力也会变小,即更易被切断,故C正确;由杠杆平衡条件知道,手沿F1 方向用力比沿F2 方向时动力臂要小,故动力越大,故D错误,故选C.
【点睛】
6.C
【详解】
A.“重”增大时,左侧力与力臂的乘积小于右侧力与力臂的乘积N端下沉,故错误;
B.“权”增大时,左侧力与力臂的乘积大于右侧力与力臂的乘积M端下沉,故错误;
C.“权”向右移时,左侧力与力臂的乘积小于右侧力与力臂的乘积N端下沉,故正确;
D.提纽向右移时,左侧力与力臂的乘积大于右侧力与力臂的乘积M端下沉,故错误。
故选C。
7.C
【详解】
将测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中,钩码的重力不变,其力臂OA不变,即阻力与阻力臂的乘积不变;由于杠杆始终保持水平平衡,所以根据杠杆的平衡条件
可知,拉力F与其力臂的乘积也是不变的.
【点睛】
重点是杠杆平衡条件的应用,要理解当力与杠杆垂直时,力臂是最长的,倾斜后力臂会变短,正是由于杠杆保持平衡,所以力臂减小的同时,拉力要增大.
8.A
【详解】
如图,在使用筷子时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,但能省距离。
故选A。
9.D
【详解】
该滑轮为定滑轮,根据定滑轮特点可知,定滑轮可以改变力的方向,向各个方向的拉力大小都等于物体重力.故D符合题意.
10.B
【分析】
不计绳重、摩擦,定滑轮不省力,动滑轮省一半力,据此结合杠杆平衡条件进行分析解答。
【详解】
A.甲图是动滑轮,当拉力竖直向上时,不计绳重和摩擦,则
当拉力与竖直方向有夹角时,拉力的力臂变小,而阻力、阻力臂不变,由杠杆平衡条件可知拉力变大,则F2>F1,故A错误;
B.乙图是定滑轮,只能改变力的方向,不计绳重和摩擦,则F3=F4=G物,故B正确;
C.因为F2>F1,所以2F2>F1,故C错误;
D.因为
所以
F1>F3=F4
又因为F2>F1,所以
F2>F4
即2F2>F4,故D错误。
故选B。
【点睛】
本题主要考查了定滑轮和动滑轮的特点;定滑轮只能改变力的方向,不省力;而动滑轮可以省一半的力,但是会费距离。
11.D
【分析】
【详解】
三幅图物体重力与接触面粗糙程度相同,则与地面摩擦力相同,第一幅图为定滑轮,只改变力的方向,则拉力为
F1=f
第二三幅图为动滑轮,根据绳子段数关系可知,拉力分别为
综合可得
故选D。
12.C
【详解】
用100N的拉力不能提起重150N的物体的简单机械,说明该机械不是省力机械,定滑轮不是省力机械,它的实质是等臂杠杆,不省力也不费力,而动力臂大于阻力臂的杠杆、斜面和动滑轮都属于省力杠杆,都可以做到,故选C.
13.A
【分析】
【详解】
滑轮、绳的重力及滑轮与轴的摩擦忽略不计,三个滑轮下悬挂的重物的质量相等,由G=mg可知重物的重力相等,所以左边的滑轮为定滑轮,则
F1=G
中间滑轮组的动滑轮绕3段绳,拉力
F2=G
右边滑轮组的动滑轮绕2段绳,拉力
F3=G
所以
F1>F3>F2
故选A。
14.B
【详解】
A.使用的是动滑轮,省一半力,;
B.使用的是滑轮组,有三段绳子承重,;
C.使用的是定滑轮,不省力也不费力,;
D.若动力臂为L,阻力臂为,根据杠杆平衡条件得
解得。
故由以上计算可知B最省力。
故选B。
【点睛】
使用滑轮组时关键是判断有几段绳子承担物体的重(拉着动滑轮),方法是只要数出直接与动滑轮连接的绳子段数即可。
15.B
【分析】
【详解】
由图知道,甲图的斜面倾角小于乙图的斜面倾角,因为使用斜面可以省力,斜面越平缓,越省力,所以F1 <F2,故选B。
16.D
【详解】
由图可知,甲滑轮是定滑轮,使用该滑轮不省力,所以拉力等于物体的重力;乙滑轮是动滑轮,使用该滑轮可以省一半的力,即拉力等于物体和滑轮总重力的一半,则手的拉力:F甲>F乙;两幅图中的W有是克服物体重力做的功是相同的,但乙图中拉力做功要克服动滑轮的重力做功,比甲图中做的总功要多,所以结合机械效率公式可知,有用功相同时,总功越大的,机械效率越小;
所以选D.
17.C
【分析】
动滑轮上有两段绳子,则倍数关系为两倍
【详解】
A. 拉力拉的距离,则拉力做的功;
B. 工人拉力为1000N,则动滑轮每股绳的拉力为1000N;
C. 有用功,克服绳重和摩擦做功W1=500J,则克服动滑轮重力做功,;
D. 机械效率.
18.D
【分析】
【详解】
A.功率指做功的快慢,取决于做功的多少和做这些功所用的时间;效率是有用功与总功之比。两者没有必然的联系,故A错误;
B.功率是由做功的多少和做这些功所用的时间共同决定的,做功多的机械,功率不一定大,故B错误;
C.效率的高低取决于有用功占总功的比例,做有用功多的机械,效率不一定高,故C错误;
D.功率就是表示机械做功的快慢,功率越大,表示机械做功越快,故D正确。
故选D。
19.C
【详解】
由图可知,这个滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成,承担摩擦力的绳子段数n=2,根据滑轮组机械效率的计算公式,有
η=×100%=×100%
而FA=f,因而有
η=×100%。
故选C。
20.D
【详解】
A.机械效率表示有用功在总功中所占的比例,故机械效率高的机械做功不一定多,故A错误;
B.功率表示做功的快慢,因时间未知,故功率大的机械做功不一定多,故B错误;
C.功率小的机械做功慢,但效率不一定低,故C错误;
D.功率是表示做功快慢的物理量,功率大的机械,做功就越快,故D正确。
故选D。
21.B
【详解】
由图甲可知,动力臂是阻力臂的二倍,所以省力,而乙杠杆是等臂杠杆,不省力;当甲杠杆提升物体时,会提升杠杆,即对杠杆做额外功,机械效率低;乙杠杆支点在中间,杠杆两侧等重,即不需要对杠杆做额外功,不计摩擦时,机械效率100%,所以乙杠杆的机械效率更大,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
22.C
【分析】
【详解】
A.使用动滑轮时,拉力端移动的距离等于提升物体升高高度的2倍,所以用动滑轮提升重物上升h高度,测力计上升2h高度,故A错误;
B.用定滑轮拉重物,向各个方向的拉力都等于物重,故B错误;
C.减小动滑轮质量,可以减小额外功,可以提高动滑轮的机械效率,故C正确;
D.使用动滑轮能省力;拉升同一物体上升相同高度,有用功相同,用动滑轮时,提起动滑轮需要多做额外功,所以做功较多,故D错误。
故选C。
23.BC
【详解】
A.甲图中,F1为动力,已知OB=2OA,即动力臂为阻力臂的2倍,由于不计摩擦、杠杆自重,由杠杆平衡条件可知,动力为阻力的一半,即F1=150N;
由图乙可知,n=3,不计绳重和摩擦,则(G+G动)=(300N+60N)=120N,
故 A 错误;
B.甲图中,重力即阻力的方向是竖直向下的,动力的方向也是竖直向下的,在提升重物的过程中,动力臂和阻力臂的比值不变,故动力F1为150N不变,故B正确;
C.不计绳重和摩擦,乙方式的机械效率为:
,
故C正确;
D.乙方式中F2=120N,绳子的自由端的速度为
v绳=0.01m/s×3=0.03m/s,
则乙方式F2的功率为:
P=F2v绳=120N×0.03m/s=3.6W,
故 D 错误。
24. 2.52×104 3.6 1.08×104 2×103 7.2×103
【详解】
滑轮做的有用功: ;钢丝绳移动的距离s=3h=3×6m=18m,钢丝绳移动的速度为: ;由 ×100%得:,额外功为:W额= W总 -W有=3.6×104J-2.52×104J=1.08×104J;拉力F为: ;拉力的功率: .
25. 20 费力
【分析】
【详解】
[1]因为OB:AB=2:1,所以
由杠杆平衡的条件得
[2]因为F>G,所以此杠杆为费力杠杆。
26. 左 1
【详解】
[1]杠杆不在水平位置,右端向下倾斜,则重心应向左移动,故应向左调节左端或右端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。
[2]由图可知弹簧拉力计的示数为3.0N,设杠杆的一个刻度为l,则拉力的力臂为2l;点施加力的力臂为6l,根据杠杆平衡的条件可得,在点施加一个最小为
27. 杠杆 40
【详解】
[1][2]由图示可知,在用手捏闸时,把手会绕固定点转动,所以这是一个杠杆;动力臂是阻力臂的4倍,根据杠杆的平衡条件可知,阻力应是动力的4倍为40N。
28. 400 100 150
【分析】
【详解】
[1]重物A的重力为
G=mg=40kg×10N/kg=400N
[2]滑轮组的机械效率
η====
则
G动=-G物=-400N=100N
[3]提升一块重物B时,机械效率
η1===①
提升两块重物B时,机械效率
η1===②
两次机械效率之比
η1:η2=4:5③
结合①②③,解得
GB=150N
29. 50 80
【详解】
[1]阻力和阻力臂不变,根据杠杆的平衡条件可知,动力臂越长,动力越小,当力臂为OB时,力臂最长,此时最省力。连接OB,作用在B点的最小力应垂直于OB向上。如图:
OB==50cm
[2]根据杠杆的平衡条件得到
G×OA= F×OB
200N××40cm=F×50cm
F=80N
30. 83.3% 66W
【分析】
【详解】
(1)[1]由图可知,动滑轮与重物的总重由3段绳子承担,即
n=3
则滑轮组的机械效率
(2)[2]不计绳重及摩擦,当物重为150N时,绳端所用的拉力是60N,根据可得动滑轮重
G动=3F﹣G物=3×60N﹣150N=30N
当所吊重物为300N时,绳端的拉力
绳子自由端移动的距离为物体升高高度的3倍,拉力的功率
31. 斜面 省力
【详解】
[1][2]盘山公路相当于简单机械中的斜面,利用盘山公路可以省力,但是费距离,任何简单机械都不能省功。
32. 10 10
【详解】
根据杠杆的平衡条件,当OC=10cm时,G2×OC=F×OA,即20N×10cm=F×20cm,所以F=10N.此时G1对地面的压强为2×104Pa,即=2×104Pa,其中S=0.05m×0.05m=2.5×10-3m2,代入前面的式子得,G1=60N.当G1对地面的压力为零时,G1×OA=G2×L,即60N×20cm=20N×L,解得L=60cm,根据题意有OCvt=L,即10cm5cm/s·t=60cm,所以t=10s.
点睛:本题考查杠杆的平衡条件的应用.由杠杆平衡条件求出G2在C点时,杠杆在A点受到的拉力,由压强公式的变形公式求出G1对地面的压力,然后对G1进行受力分析,由平衡条件求出G1的重力;由杠杆平衡条件求出G1对地面压力为零时G2到支点的距离,然后由速度公式求出G2的速度.
33. 3 1
【分析】
【详解】
[1]杠杆水平平衡,由杠杆平衡条件可得
绳子对杠杆A端拉力的大小为
[2]小球受到的浮力即小球排开水的重力为
[3]小球受到的重力为
小球的密度为
34. 大于 小于
【分析】
【详解】
[1]绳子自由端所受拉力和动滑轮的重力、物体重力的关系为
因为动滑轮的重力相同,所提升物体的重力相同,甲图中动滑轮被两段绳子拉着,乙图中动滑轮被三段绳子拉着,所以FA大于FB。
[2]物体所受的重力和绳子自由端所受拉力,动滑轮重力关系为
因为绳子所受拉力相等,动滑轮重力相等,甲图中动滑轮被两段绳子拉着,乙图中动滑轮被三段绳子拉着,所以GA小于GB。
35. 1200 75%
【分析】
根据物体重力和斜面高,利用W=Gh计算拉力做的有用功;根据拉力和斜面的长度,利用W=Fs计算拉力F对物体做的总功,利用计算斜面的机械效率.
【详解】
根据题意知道,由W=Gh知道,斜面上拉力做的有用功是:W有用=Gh=1200N×1m=1200J;拉力F对物体做的总功是:W总=Fs=400N×4m=1600J;由可知,斜面的机械效率是:.
【点睛】
本题考查的是使用斜面时有用功、总功、机械效率的计算,解题的关键是明确有用功、总功的含义.
36. 450 150 75%
【分析】
【详解】
[1]拉力做的有用功
W有=Gh=150N×3m=450J
[2]使用的是定滑轮,绳子自由端移动的距离
s=h=3m
工人做的总功
W总=Fs=200N×3m=600J
由
W总=W有+W额
可得,拉力做的额外功
W额=W总﹣W有=600J﹣450J=150J
[3]定滑轮的机械效率
η=×100%=×100%=75%
37.
【分析】
由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,当动力臂最大时,动力最小,即最省力.连接支点和力的作用点A即是最大动力臂,当作用力与之垂直时,作用力最小;
阻力臂是支点O到阻力作用线的距离,过O点F2的作用线的垂线即为阻力的力臂L2.
【详解】
力臂越长越省力,最长的力臂即支点与作用点的连线,根据力臂的画法作出垂直于OA的作用力即为在A点最小动力F1,方向向下;
反向延长力F2所在的直线,由支点O向这条线作垂线即为阻力的力臂L2.如图所示:
答案:见详解.
【点睛】
力臂的画法应始终遵循从支点到力的作用线画垂线这一原则,找最小的力时则一定要遵循找最长的力臂这一原则,明确了这些才能按一定的作图规则将力或力臂表示出来.
38.如下图所示
【详解】
绳子对杠杆的拉力为动力,物体对杠杆的拉力为阻力,由此画出动力和阻力;从支点向动力作用线引垂线,作出动力臂L1;从支点向阻力作用线引垂线,作出阻力臂L2;如图所示:
39.略
【详解】
延长力F2,过支点O做力F2作用线的垂线段,即为力臂L2;根据力和力臂的垂直关系,过力臂L1的右端,作垂直于力臂L1的直线,与杠杆的交点为力F1的作用点,已知阻力F2的方向向下,那么力F1的方向应向上,然后标出力的方向,如下图所示:
40.
【分析】
【详解】
要使力最小,应使力臂最大,即连接支点O与C点,OC即为最大力臂,重物使杠杆顺时针方向旋转,则力F使杠杆逆时针方向旋转,即过C点作力臂的垂线段,即为最小力F,如下图所示。
41.
【详解】
对于此杠杆而言,重物对杆向下的拉力即为阻力,方向沿绳子的方向,故沿着绳子向下画一个线段,并标上向下的箭头,即为阻力F2,在杠杆上找离支点最远的点,即B点,连接OB可知,OB即最长的力臂,根据杠杆平衡原理可知,阻力臂和阻力的乘积一定,动力臂越大,动力越小,故最小的动力即B点做 OB的垂线,并标上向下的箭头,因为只有向下,杠杆才能平衡,故如下图所示:
。
42.
【分析】
【详解】
解:由图示可知,图中O为支点,线段OB是最大的动力臂L,此时力F最小,过B点作线段OB的垂线,垂直杠杆向上,如图所示:
43.
【详解】
由题意知,小明站在地面上,想用尽可能小的力提升水桶。所以绳子的拉力方向应向下,所以绳子应从动滑轮绕起,如图:
44.
【分析】
【详解】
向下拉绳将重物提升,从绳子自由端向上绕起,先绕过定滑轮,然后再绕过动滑轮,最后系在定滑轮下面的挂钩上,如图所示
45.
【分析】
【详解】
由题意知,拉力方向应向下,故绳子先连接定滑轮的下端的挂钩,然后依次绕过动滑轮、定滑轮,如图所示:
46. 左 2 变大 力臂变短了
【详解】
(1)[1]由图甲可知,杠杆左高右低,应将右端的平衡螺母向左移动。
(2)[2]设一个钩码重G,一格为l,根据杠杆平衡条件,可得
则
所以要使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆右边A处挂2个钩码。
(3)[3][4]当弹簧测力计由竖直位置拉至倾斜位置时,拉力的力臂会变短,为了使杠杆仍在水平位置平衡,由杠杆平衡条件,可知此时拉力变大,弹簧测力计示数变大。
47. 平衡 C 变大
【分析】
【详解】
(1)[1]杠杆静止时,就是处于平衡状态,所以,图甲所示杠杆是处于平衡状态。
(2)[2]当弹簧测力计的示数达到量程仍不能使杠杆水平平衡,根据杠杆的平衡条件,可以减少左侧钩码的数量、左侧钩码悬挂点右移、左移弹簧测力计悬挂点,故选C。
(3)[3]按图(丙)进行操作,当弹簧测力计倾斜拉杠杆时,动力臂变小,阻力、阻力臂不变,根据杠杆平衡条件得,动力将变大,弹簧测力计示数变大。
48. 匀速 0.05 0.45
【分析】
【详解】
(1)[1] 实验中,使用滑轮组提升重物时,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计,这样才能使示数稳定,便于读数。
(2)[2] 第二次实验中,2s内钩码上升的高度为0.1m,则它运动的速度为
(3)[3]由图知,吊起动滑轮的绳子段数为3,第三次实验中,绳端移动的距离为
49. 匀速直线 0.6 0.075 62.5% 大 无关 B 不变
【分析】
【详解】
(1)[1]实验过程中,应缓慢拉动弹簧测力计,使钩码竖直向上做匀速直线运动,这样能让整个滑轮组处于平衡状态,且测力计的示数稳定,便于读数,其大小等于拉力。
[2]由图示知,测力计的分度值为0.1N,其示数为0.6N。
(2)[3]由表格数据知,第二次实验时所做的有用功
W有=Gh=1.5N×0.05m=0.075J
总功
W总=Fs=0.8N×0.15m=0.12J
[4]机械效率
(3)[5]由表格数据,在1、2、3次实验中,使用同一滑轮组提升重物越重时,机械效率越高。
[6]在3、4次实验中,将重力相同的钩码提升不同高度,但机械效率相同,所以滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。
(4)[7]要提高机械效率可通过增大有用功或减小额外功来达到目的,而增大绳重会增大额外功,会降低机械效率,减轻动滑轮的重,可以减小额外功,可以提高机械效率,加快物体提升的速度,对机械效率无影响,故B选项正确。
(5)[8]若换一种绕绳方法,则承重的绳子为2根,提升相同物体至同一高度时,所做的有用功不变。在不变绳重及摩擦时,拉力
拉力所做的总功
而在改变绕绳方法前,拉力所做的总功
那么机械效率不变。
50. 量程 缓慢 2.4 绳拉弹簧的力 83% 丙 提升的物体越重 低 提升的高度
【详解】
(1)[1]使用弹簧测力计先观察弹簧测力计的量程、分度值,检查指针是否指在零刻度线上。
(2)[2]在实验中,应竖直向上缓慢匀速拉动弹簧测力计且在拉动的过程中读出拉力。
(3)[3][4]由图乙,读出弹簧测力计的示数为2.4N,使弹簧伸长的力是绳拉弹簧的力。
[5]第2次实验测得的机械效率
(4)[6]第4次实验,钩码重力是4N,绳子自由端移动的距离是钩码上升高度的5倍,即由5股绳子与动滑轮连接,则是用丙图做的。
(5)[7]第1、2次实验测力计移动的距离都是钩码上升高度的3倍,说明使用的是同一滑轮组,第2次实验钩码总重更大,机械效率更高,分析数据可知,使用同一滑轮组,提升的物体越重,滑轮组的机械效率越高。
[8]第1次实验中测力计移动的距离是钩码上升高度的3倍,第3次实验中测力计移动的距离是钩码上升高度的5倍,两次实验使用不同的滑轮组,钩码的总重都是4N,第3次实验的机械效率低于第1次实验的机械效率,说明使用不同的滑轮组,提升相同的重物,动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重),滑轮组的机械效率越低。
(6)[9]第3、4次实验中钩码总重都是4N,测力计移动的距离都是钩码上升高度的5倍,使用的是同一滑轮组,提升的高度不同,机械效率都是57%。说明滑轮组的机械效率与物体提升的高度无关。
51. 匀速 80 绳子的绕法 物重越大
【分析】
【详解】
(1)[1]实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计,此时系统处于平衡状态,测力计示数才等于拉力大小。
(2)[2]由第4次实验数据可知,s=4h,所以滑轮组由4段绳子承担物重,因此绳子应从定滑轮绕起,如下图所示:
[3]第4次实验时滑轮组的机械效率为:
(3)[4]通过比较甲、乙两次实验数据知,滑轮组和提升物体的重力相同,绳子段数不同,即缠绕方式不同,而机械效率相同,故得出结论:使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关。
(4)[5]通过比较乙、丙两次实验数据知,同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。
52.(1)3m;(2)75%;(3)120W
【详解】
试题分析:(1)由建筑材料匀速提升h物=1m,由动滑轮上承载绳数n=3
有绳子自由端移动的距离;
(2)有用功,
总功,
因此;
(3)由功率,有拉力F的功率.
答:(1)绳子自由端移动的距离3m;
(2)此滑轮组的机械效率75%;
(3)拉力F的功率120W;
53.(1)若不计绳重、滑轮重及摩擦,两次拉力F1和F2之比为3:2;(2)若不计绳重及摩擦,甲、乙两装置的机械效率都是80%.
【分析】
(1)甲乙两滑轮组所提的重物相同,上升的高度相同,若不计绳重,滑轮重及摩擦根据F拉=计算出所用的拉力,比较两绳子拉力的大小关系;(2)甲乙两滑轮组所提的重物相同,上升的高度相同,根据W=Gh求出所做的有用功;(3)不计绳重和摩擦时,滑轮组的额外功是由克服动滑轮重力所做的功,再根据总功等于有用功和额外功之和,计算出总功,根据公式 得出机械效率.
【详解】
(1)由图知,甲图中,n1=2;乙图中,n2=3,若不计绳重、滑轮重及摩擦,则拉力F=G,两次拉力F1和F2之比:F1:F2=G:G=:=3:2;
(2)重物的重力:G=mg=0.4kg×10N/kg=4N,动滑轮的重力:G轮=m轮g=0.1kg×10N/kg=1N,不计绳重及摩擦时,滑轮组的机械效率η==,由于两装置中物重和动滑轮重均相同,所以甲、乙两装置的机械效率:η1=η2=.
故答案为(1)若不计绳重、滑轮重及摩擦,两次拉力F1和F2之比为3:2;(2)若不计绳重及摩擦,甲、乙两装置的机械效率都是80%.
54.(1)560N(2)(3)400N
【分析】
【详解】
解:(1)该同学的重力
G=mg=56㎏×10N/ kg=560N
(2)该同学所受重力的示意图如下,以O点为支点,过O点作重力作用线的垂线段,即为重力的力臂l1;
(3)地面对双手支持力F的方向竖直向上,其力臂长度为
OC=OB+ BC=1.0m+0.4m=1.4m
根据杠杆的平衡条件G·OB=F ·OC,
可得
55.没有超载
【详解】
以汽车前轮为支点建立杠杆模型,示意图如图甲,根据杠杆平衡条件得:F后l=Gl1﹣﹣﹣﹣①;以汽车后轮为支点建立杠杆模型,示意图如图乙,根据杠杆平衡条件得:F前l=Gl2﹣﹣﹣﹣②,由①②两式可得:G=F前+F后=(8×103kg+9×103kg)×10N/kg<18×103kg×10N/kg,所以,该货车不超载.
56.(1)4000J (2)450W (3)88.9%
【详解】
(1).根据题意知道,克服物体的重力做的是有用功,故
W有=Gh= 400N×10m=4000J;
由图知道,承担物重是绳子的段数是n=3,所以绳子自由端移动的距离是:
s=nh=3×10m=30m,
拉力做的总功是:
W=Fs=150N×30m=4500J;
(2).拉力的功率是:
(3).由知道,滑轮组的机械效率是:
.
答:(1).拉力做的有用功是4000J;
(2).拉力的功率是450W;
(3).该滑轮组的机械效率是88.9%
57.(1)25N;(2)5N;(3)2.5×103kg/m3 ;(4)0.5×10-3m3
【分析】
【详解】
答:(1)根据杠杆平衡条件可得
FA×LOA=G乙×LOB
支点O为杠杆的中点,故
LOA= LOB=LAB=×1.6m=0.8m
故
FA =G乙=25N
(2)滑轮的重力
G滑= FA-2G甲=25N-2×10N=5N
(3)盛着足够水的薄壁圆柱形容器丙将乙浸没,将支点O向左移动0.2m,恰好使杠杆再次平衡,则此时
LOA'=0.6m,LOB'=1m
根据杆杆平衡条件可得
FA×LOA'=FB×LOB'
即
FB==15N
则乙物体受到的浮力
F浮=G乙- FB=25N-15N=10N
乙物体处于浸没状态,排开液体的体积等于乙物体的体积,即
V乙===1×10-3m3
则物体乙的密度
ρ乙===2.5×103kg/m3
(3)容器对地面的压强增加量为
Δp1==①
水对容器底部压强的增加量为
Δp2==②
容器对地面的压强增加量与水对容器底的压强增加量之比为7∶5,即
Δp1∶Δp2=7∶5③
将甲、乙取下,用短绳系在一起,放入容器丙中,此时甲和乙的总重力大于它们总浮力,故甲和乙处于沉底状态,所以乙浸没后受到的浮力是10N,联立①②③,解得
=15N
此时甲排开液体的体积等于甲的总体积,即
V甲===1.5×10-3m3
将短绳剪断,此时甲物体的浮力大于重力,会上浮,最终静止时漂浮在水面上,此时浮力等于重力,则此时排开液体的体积
V排==1×10-3m3
则最终甲露出水面的体积
V露=V甲-V排=1.5×10-3m3-1×10-3m3=0.5×10-3m3
答:(1)杠杆上A点的拉力为25N;
(2)滑轮的重力为5N;
(3)乙物体的密度为2.5×103kg/m3;
(4)最终甲露出水面的体积为0.5×10-3m3。
58.(1)300J;(2)30W;(3)80%
【分析】
【详解】
解:(1)物体10s运动的距离为
s=vt=0.2m/s×10s=2m
由图可知,滑轮组承重绳子的根数
n=3
则绳子自由端移动的距离为
s'=3s=3×2m=6m
拉力做的功为
W总=Fs'=50N×6m=300J
(2)拉力的功率为
(3)克服摩擦力做的功为
W有用=fs=120N×2m=240J
机械效率为
η=×100%=×100%=80%
答:(1)10s内拉力做的功为300J;
(2)拉力的功率为30W;
(3)滑轮组的机械效率为80%。
59. 6×104Pa 2.64×104J 93.75%
【详解】
(1)[1]根据题意知道,箱子在水底时下表面的深度h=6m,由p=ρgh可得,此处水产生的压强是:
p=ρgh=1×103 kg/m3 ×10N/kg×6m=6×104 Pa;
(2)[2]因为电动机工作时拉绳子的功率为P=1100W,且保持不变,又因为将箱子从水底提到地面用的时间是:t=24s,所以由P=W/t知道,电动机所做的总功是:
W总=Pt=1100W×24s=2.64×104 J;
(3)[3]在提升箱子过程中,不计绳重、摩擦和水的阻力,有用功是动滑轮对箱子的拉力所做的功,额外功是克服动滑轮重所做的功;由η== =知道,动滑轮对箱子的拉力越大,滑轮组的机械效率越大,所以出水后滑轮组的机械效率最大,箱子的重力是:
G=mg=300kg×10N/kg=3000N;
出水后,最大机械效率是:
η最大 =×100%=×100%=93.75%
60.(1)6N;(2)10N;(3)6N
【分析】
【详解】
解:(1)根据杠杆平衡条件可知
(GA+GB)×OD=GC×OE
即
(4N+20N)×0.2m=Gc×0.8m
则C物体的重力为
GC=6N
(2)容器底部到B底部加水的体积为:
V1=S容h=200cm2×10cm=2000cm3
容器底部到B底部加水的质量为
m1=ρ水V1=1×103kg/m3×2000×10﹣6m3=2kg
剩下1kg水的体积为
B的密度为
所以B会浸在水中,则B浸入的深度为
刚好把B淹没,所以B所受浮力为
(3)A的密度
剪断绳后,假设AB全部浸入水中,则AB所受浮力为
F浮AB=ρ水gVAB=1×103kg/m3×10N/kg×2000×10﹣6m3=20N<GAB
所以假设成立,B沉底,A浸没,则A所受浮力为
F浮A=ρ水gVA=1×103kg/m3×10N/kg×1000×10﹣6m3=10N
对A受力分析,A受到竖直向上的浮力,竖直向下的重力和竖直向下的拉力,则拉力大小为
F拉=F浮A﹣G=10N﹣4N=6N
答:(1)C物体的重力为6N;
(2)B受到的浮力为10N;
(3)AB间绳上的拉力为6N。
61.(1)1380J;(2)1500J;(3)92%;(4)75W
【分析】
【详解】
解:(1)工人做的有用功:
W有=Gh=230N×6m=1380J
(2)工人做的总功:
W总=Fs=Fnh=125N×2×6m=1500J
(3)此过程中该装置的机械效率:
(4)工人做功的功率:
答:(1)工人做的有用功为1380J;(2)工人做的总功为1500J;(3)此过程中该装置的机械效率为92%;(4)工人做功的功率为75W。
62.(1)125N;(2)200N
【分析】
【详解】
解:(1)由F左l1=F右l2可得,杠杆右端受到的拉力
F右==125N
(2)由力的作用相互性可知,杠杆对B的拉力大小是125N,杠杆在水平位置平衡时,B对地面的压力为75N,根据相互作用力性质可知,地面对B的支持力为75N;因B的重力
GB=FB+F支=125N+75N=200N
答:(1)此时杠杆右端所受的拉力为125N;
(2)正方体B的重力为200N。
63.(1)960J;(2)120W;(3)80%
【详解】
(1)工人做的有用功转化为重物的重力势能变化量,即
(2)由图可知,滑轮组的n=3,绳子自由端F的速度是
则拉力F的功率为
(3)拉力F所做的总功为
则滑轮组的机械效率是
答:(1)工人做的有用功为960J;
(2)拉力F的功率为120W;
(3)该滑轮组的机械效率为80%。
64.(1)7500Pa;(2)24W;(3)80%
【分析】
【详解】
解:(1)物体对水平地面的压力
F=G=mg=30kg×10N/kg=300N
受力面积
S=0.04m2
物体对水平地面的压强
(2)由图可知绳子的段数n为2,则绳端移动的速度为
v=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s
由题可知,拉力的功率
(3)拉力所做的总功
W=Pt=24W×10s=240J
由题可知
f=96N
克服阻力做的是有用功,有用功为
W′=fs=fvt=96N×0.2m/s×10s=192J
则滑轮组的机械效率为
答:(1)物体对水平地的压强为7500Pa;
(2)拉力F的功率为24W;
(3)滑轮组的机械效率为80%。
65.(1)1600N;(2)400N;(3)1.8×105J
【分析】
【详解】
解:(1)车箱和砖头的总重力
G=mg=160kg×10N/kg=1600N
(2)由图知,F的力臂L1=1.2m,阻力G的力臂L2=0.3m,根据杠杆平衡条件得
F×L1=G×L2
即
F×1.2m=1600N×0.3m
解得F=400N。
(3)张师傅推着这一车砖头以2m/s的速度在水平路面上沿直线匀速将砖头从材料场送到工地,运动路程为
s=vt=2m/s×5×60s=600m
且车处于平衡状态,所受推力
F推=f=300N
则张师傅推送这一车砖头做的功
W=F推s=300N×600m=1.8×105J
答:(1)车箱和砖头的总重力G是1600N;
(2)推车时,人手向上的力F的大小是400N;
(3)张师傅推送这一车砖头做1.8×105J的功。
66.(1)120N;(2)80%;(3)60W;(4)250N
【分析】
【详解】
解:(1)由图可知,n=3,不计绳重和摩擦,由可知,动滑轮的重力为
(2)滑轮组的机械效率为
(3)拉力做的功为
则拉力的功率为
(4)不计绳重和摩擦,由可知,作用在绳自由端的拉力为
答:(1)动滑轮的重为120N;
(2)滑轮组的机械效率为80%;
(3)拉力的功率为60W;
(4)重物再增加150N,要使重物匀速上升,作用在绳自由端的拉力为250N。
67.(1)3000J;(2)120W;(3)83.3%
【详解】
(1)拉力做的有用功
W有=Gh=1000N×3m=3000J
(2)拉力端的速度
v=nv物=3×0.1m/s=0.3m/s
拉力的功率
P=Fv=400N×0.3m/s=120w.
(3)滑轮组的机械效率
答:(1)提升货物时做的有用功为3000J;
(2)拉力的功率为120W;
(3)此时滑轮组的机械效率83.3%。
68.(1)150W;(2)90.9%
【分析】
【详解】
解:(1)由图可知,n=3,拉力做的功
W总=Fs=F×3h=250N×3×2m=1500J
拉力的功率
(2)动滑轮的重力
G动=3F-G=3×250N-600N=150N
不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率
≈90.9%
答:(1)拉力的功率是150W;
(2)此时的机械效率为90.9%。
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