第12章:简单机械期末试题选编
一、单选题
1.(2021·江西大余·八年级期末)图中正在使用的机械,属于费力杠杆的有( )
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
2.(2021·江西定南·八年级期末)如图,将餐叉平插入玉米粒根部,用手向下压叉柄,玉米粒便在餐叉的撬动下脱落,这一过程中,餐叉相当于一个
A.省力杠杆 B.费力杠杆
C.等臂杠杆 D.省距离杠杆
3.(2021·江西南昌·八年级期末)如图所示,滑轮第一次受到F1的作用,第二次受到竖直向上F2的作用,物体的重力为G。在不计摩擦的情况下,将物体匀速向上提起时( )
A.F1<F2
B.F2=G
C.F1的力臂为OA
D.在F2方向上移动的距离为物体上升距离的2倍
4.(2021·江西九江·八年级期末)如图所示,分别用力、和匀速提起同样的重物,不计滑轮的重力和摩擦且不计绳重,则、和的大小关系是( )
A. B. C. D.
5.(2021·江西定南·八年级期末)下列说法正确的是( )
A.用滑轮组提起重物,所提物体重力增加,机械效率减小
B.钓鱼竿很长,是为了省力
C.使用定滑轮既可以省力,又可以改变力的方向
D.使用任何机械都不能省功。
6.(2021·江西南昌·八年级期末)如图,邻居大叔正吃力的把一重物送往高台,小翔看见后急忙前去帮忙,他找来一块木板,搭成图乙所示的斜面,结果轻松地把重物推到了高台上.关于这两种方法,下列说法正确的是
A.甲乙机械效率是一样的 B.大叔克服重力做功较多
C.两人做同样多的有用功 D.小翔做功的功率要大些
7.(2021·江西赣县·八年级期末)如图所示,用相同的滑轮和绳子分别组成甲、乙两个滑轮组,分别用甲、乙两个滑轮组在相同时间内将重为G的物体匀速提升相同的高度,不计绳重及摩擦,则下列说法正确的是( )
A.绳自由端的拉力F甲<F乙 B.拉力所做的功W甲>W乙
C.拉力的功率P甲>P乙 D.滑轮组的机械效率η甲=η乙
二、双选题
8.(2021·江西南康·八年级期末)如图所示的工具中属于省力杠杆的是( )
A.天平 B.瓶盖起子C.食品夹 D.钳子
9.(2021·江西赣县·八年级期末)在使用简单机械的过程中,下列说法正确的是( )
A. 使用筷子时阻力臂>动力臂
B. 滑轮组拉重物的绳子股数n=5
C. 使杠杆平衡两次拉力F1>F2
D. 拉重GA的物体,拉力F=GA
10.(2021·江西峡江·八年级期末)建筑工地上需要将6块相同的石块从地面运送到楼顶,工人师傅利用如图所示的装置分三次运送,第一次运1块,第二次运2块,第三次运3块,每次运送时,石块都能匀速上升,绳重及摩擦均忽略不计,这三次拉力依次为F1,F2,F3,效率为1,2,3,则( )
A.F1+ F2>F3 B.1>2>3 C.1=2=3 D.1<2<3
三、多选题
11.(2021·江西兴国·八年级期末)小明用图中装置提升物体,不计摩擦和滑轮自重,下列说法正确的是( )
A.两个滑轮均为定滑轮
B.使用定滑轮不能省力,是因为它是等臂杠杆
C.动滑轮的实质是动力臂是阻力臂两倍的杠杆
D.使用该装置既能省力,又能改变力的方向
12.(2021·江西寻乌·八年级期末)如图,重为500N的物体在25N的水平拉力作用下以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s,滑轮组的机械效率为80%,则在此过程中,下列说法不正确的是( )
A.绳子自由端移动的距离为2m B.有用功为500J
C.物体与地面的摩擦力为75N D.拉力F的功率为7.5W
四、填空题
13.(2021·江西定南·八年级期末)杠杆平衡条件用公式表达为______,生活中是费力杠杆的例子有______。
14.(2021·江西新余·八年级期末)古希腊物理学家阿基米德有句名言:给我根杠杆我能翘起地球。他说的杠杆是 ______(选填“省力”“费力”“等臂”)杠杆。他还发现了一个重要的力学原理,后人称之为阿基米德原理,表达式为 ______。
15.(2021·江西寻乌·八年级期末)如图所示,是一种健身器械,AOB可视为一个杠杆,O是它的支点.用力向下拉杠杆时,重物被抬起,想要更容易抬起重物,应该将手 _____ (选填“靠近”或“远离”)O点,这是因为增大了 _____ 。
16.(2021·江西九江·八年级期末)如图所示,杠杆重为、长为,可以绕固定在竖直墙面上的点转动,小磊同学用手在A端用一始终水平的拉力把杠杆缓慢往水平位置拉,在这个过程中拉力将___________(选填“变小”、“不变”或“变大”)。从杠杆平衡条件角度分析小磊___________(选填“能”或“不能”)把杠杆拉至水平位置。
17.(2021·江西南康·八年级期末)如图所示是一种切甘蔗用的铡刀,它相当于一个___________杠杆;当手沿方向用力要比沿方向用力更___________。
18.(2021·江西南昌·八年级期末)退休的老张师傅平时非常关心小区的环境卫生,他为了方便收集小区内的饮料瓶等垃圾,准备自己动手做一辆小推车,他设计了如图甲、乙所示的两种制作方案。你认为从使用时能更省力的角度分析,两种方案中较好的是______(选填“甲”或“乙”)方案。从杠杆的类型分析,图乙中小车的实质是一个______(选填“省力”或“费力”)杠杆,此时动力臂______阻力臂(选填“大于”或“小于”)。
19.(2021·江西赣县·八年级期末)如图所示,轻质杠杆OA中点悬挂重为60N的物体,在A端施加一竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,则力F的大小是________N。若保持F的方向始终与杠杆垂直,则将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中,力F将________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
20.(2021·江西萍乡·八年级期末)如图所示,人手持大气球站在转盘上,松开气嘴,让气球沿垂直转盘半径方向喷气,由于力的作用是__的,人与转盘开始一起反向转动。在、两点中,人站在__点进行上述实验,更容易转动。
21.(2021·江西·景德镇一中八年级期末)如图所示,杆秤秤砣的质量为0.1千克,杆秤的质量忽略不计.若杆秤水平静止时,被测物和秤砣到秤纽的距离分别为0.05米、0.2米,则被测物的质量为_________千克.若秤砣有缺损时,则杆秤所示的质量值_________被测物的真实质量值(选填“小于”、“等于”或“大于”).
22.(2021·江西峡江·八年级期末)下列机械中,使用的目的是为了省距离的有______(填序号);使用④的目的是______。
①撬棍 ②筷子 ③钓鱼竿 ④定滑轮 ⑤动滑轮 ⑥钢丝钳
23.(2021·江西大余·八年级期末)如图所示,物体重为20 N,某人在5 s内用4 N的拉力匀速地将该物体在水平方向上移动了1 m,则拉力做功为______J,此物体受到的摩擦力为______N。(不计滑轮重、绳重、滑轮与轴及滑轮与绳之间的摩擦)
24.(2021·江西定南·八年级期末)高速铁路的输电线,无论冬夏都绷的直直的,以保障列车电极与输电线的良好接触。如图为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂4个相同的坠砣,每个坠砣质量为20kg,不计滑轮和钢绳自重和摩擦,输电线A端受到的拉力大小为______N。若某段时间内坠砣串下降了30cm,则输电线A端向左移动了______cm。(g取10N/kg,不考虑钢绳的热胀冷缩)
25.(2021·江西南昌·八年级期末)如图所示的甲,乙两套装置,每个滑轮的质量均相等,用它们分别将重力为G1和G2的重物匀速提升一定高度,所用竖直向上的拉力大小分别为F1和F2,忽略绳重和摩擦.若F1=F2,则G1_______G2;若G1和G2相等,则它们的机械效率η1_______η2。(两空均填“>”、“=”或“<”)
五、实验题
26.(2021·江西赣县·八年级期末)【探究名称】探究杠杆的平衡条件
【猜想与假设】
猜想一:动力×动力臂=阻力×阻力臂;
猜想二:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离。
【设计实验与进行实验】
(1)如图甲所示,应将杠杆两端的螺母向______(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡;
(2)如图乙所示,小明同学挂上钩码并调节钩码的位置,使杠杆水平平衡,记录的数据如下表:
(3)改变钩码的______和钩码的位置,重复上述实验两次,记录的数据如下表:
实验次数 动力 间距离/ 阻力 间距离/
小明 1 1.0 5 0.5 10
2 1.5 10 1.0 15
3 1.0 10 2.0 5
小红和小明 4 0.8 15 1.0 10
5 1.4 15 1.0 10
【分析与论证】
根据小明同学的数据可验证猜想______(选填“二”或“一和二”)是正确的。而小红同学则认为小明同学每组数据中的力臂恰好都等于支点到力的作用点的距离,具有一定的特殊性,还应改变动力或阻力的______进行实验;
于是,小红同学协助小明同学按图丙方式进行实验,获得表中后两组数据。综合分析表中数据可验证猜想______是错误的。若要验证另一种猜想是否正确,必须添加的测量工具是______。通过以上研究,小明同学真正理解了力臂是支点到______的距离。
27.(2021·江西萍乡·八年级期末)利用图中的装置探究杠杆平衡的条件,每个钩码的质量相等,杠杆上的刻度均匀。
(1)图甲中,杠杆在水平位置已经平衡,若将杠杆两侧所挂钩码各取下一个,杠杆会______(选填“顺时针”或“逆时针”)转动;
(2)如图乙,用弹簧测力计代替右侧钩码,沿与水平方向成60°角斜向下拉杠杆,保持杠杆在水平位置平衡。若把左侧钩码的拉力作为阻力,右侧弹簧测力计的拉力作为动力,此时的杠杆是______杠杆(选填“省力”“费力”或“等臂”);请在乙图中画出此时拉力F的力臂l______。
28.(2021·江西寻乌·八年级期末)小红想探究杠杆的平衡条件:
(1) 实验前,她将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时发现杠杆停在如图甲所示的位置, 此时杆杆处于______(选填“平衡状态”或“非平衡状态”)。为了方便测量______, 小红想将杠杆调在水平位置平衡,她可以将平衡螺母向______(选填“右”或“左”)调;
(2)在杠杆的两端加挂钩码,并移动钩码,使杠杆在水平位置平衡,如图乙所示,并测出力臂。多次实验并把数据记录在表格中。
次数 F1/N L1/cm F2/N L2/cm
1 1 10 2 5
2 2 10 1 20
3 2 15 3 10
小红根据以上数据得出杠杆平衡的条件是:______;
(3)小红将图乙中杠杆两侧的钩码各取下一个,杠杆会______(选填“右侧下降”或 “左侧下降”);
(4)实验结束后,小红提出了新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条 件是否仍然成立?”于是她利用如图丙所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因是:______;
(5)实验中,用如图丁所示的方式悬挂钩码,杠杆也能在水平位置平衡(杠杆上每格等距),但老师却往往提醒大家不要采用这种方式,原因是______。
29.(2021·江西九江·八年级期末)在“探究杠杆平衡条件的实验”中。
(1)如图甲所示,要使杠杆水平平衡,则应将平衡螺母向___________(选填“左”或“右”)端调节。本实验中,调节杠杆在水平位置平衡的主要目的是___________。
(2)如图乙所示,杠杆上的刻度均匀,在A点挂2个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在点挂___________个相同的钩码或者在点施加一个向___________(选填“上”或“下”)的力。
(3)小明继续探究:保持点钩码数量和力臂不变,杠杆在水平位置平衡时,测出多组动力臂和动力的数据,绘制了的关系图像,如图丙所示。请根据图像推算,当为时,为___________。
(4)完成如图丁实验后,小明利用杠杆的平衡条件原理来计算杠杆的质量。
①如图丁所示,若以杠杆上的位置为支点,在的右侧挂质量为的钩码,左右移动钩码的位置,使杠杆在水平位置平衡。
②用刻度尺测出此时钩码悬挂位置点到点的距离和___________点到点的距离。
③根据杠杆的平衡条件,可以计算出杠杆的质量___________(用题中所给物理量符号表示)。
30.(2021·江西萍乡·八年级期末)在探究影响滑轮组机械效率的因素时,小明提出了如下猜想:
猜想一:滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关;
猜想二:滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关;
为了验证猜想,准备的器材如下:两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计;
小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组,用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验,数据如下表所示:
实验次数 钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率
1 2.0 0.1 1.0 0.3 66.7%
2 4.0 0.1 1.8 0.3 74.1%
3 6.0 0.1 2.5 0.3
请你解答如下问题:
(1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为______:根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式( );
(2)分析表中数据可知:用同一滑轮组提升不同的物体,物体越重,滑轮组的机械效率______(选填“越高”“越低”或“不变”);
(3)为了验证猜想二,还需增加的实验器材是______
31.(2021·江西南昌·八年级期末)小勇同学在探究“影响滑轮组机械效率”的实验中,所用装置如图1所示,每个钩码重2N,测得的数据如表:
物理量/实验次数 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
2 6 0.1 2.4 0.3 83%
3 4 0.1 1.4 0.5 57%
4 4 0.2 1.4 1.0 57%
(1)在实验中,测绳端拉力F时,应尽量竖直向上 ______拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数;
(2)分析表中数据可知:第3次实验是用 ______图做的;(选填“a”、“b”或“c”)
(3)分析第1、2次实验数据可知:使用同一滑轮组,______可以提高滑轮组的机械效率;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,动滑轮总重越重,滑轮组的机械效率 ______;
(4)分析第3、4次实验数据可知,滑轮组的机械效率与物体被提升的高度 ______;
(5)如图2所示,用下列装置提升同一重物,若每个滑轮重相同,不计绳重及摩擦,则机械效率最高的装置是 ______;
(6)若实验时弹簧测力计没有沿竖直方向拉动,则测出的机械效率 ______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
六、综合题
32.(2021·江西南昌·八年级期末)小刚同学家住楼上,最近正在装修房子,需要搬运装修材料,但有些材料由于楼道过窄不方便搬运,于是小刚建议采用如图所示的滑轮组,这样站在地上就可以把材料运上楼。若某次搬运的材料重800N,被提升的高度10m,人所用的拉力为500N,求:
喷气发动机 16%﹣24%
起重机 40%﹣50%
汽油机 22%﹣27%
柴油机 28%﹣30%
抽水机 60%﹣80%
(1)请你帮助小刚画出滑轮组的绕线示意图;
(2)用滑轮组提升材料时做的有用功;
(3)该滑轮组的机械效率;
(4)随后,小刚同学查阅了有关机械效率知识的资料,看到右表中的一组数据,请你找出这些机械设备效率的共同特点。
七、计算题
33.(2021·江西定南·八年级期末)如图所示,某施工队利用滑轮组从水中提取物体,上升过程中物体始终不接触水底,已知物体质量为4t,体积为1m3。求:
(1)物体完全浸没在水中时,求物体所受浮力的大小;
(2)物体下表面与水面距离为3m时,求物体下表面所受水的压强;
(3)若不计动滑轮的自重、绳重和摩擦,当浸没在水中的物体被匀速提升时,求电动机对绳子的拉力;
(4)物体离开水面后,在电动机作用下匀速上升,若电动机功率为9kW、对绳子的拉力为1.5×104N,求物体上升的速度和滑轮组的机械效率(机械效率精确到0.1%)。
34.(2021·江西兴国·八年级期末)建筑工人用如图所示的滑轮组匀速提升货物,当货物的重力为300N时,工人对绳施加的拉力为200N,不计绳重与摩擦。求:
(1)动滑轮的重力G动;
(2)此时滑轮组的机械效率η。
35.(2021·江西赣县·八年级期末)如图,某工人用的力在内将物体速提高了,此时滑轮组机械效率为(不计绳重及摩擦),求:
(1)拉力所做的功;
(2)拉力的功率;
(3)物体的重力;
(4)动滑轮的重力。
36.(2021·江西南昌·八年级期末)假期里,小兰和爸爸、妈妈一起参加了一个家庭游戏活动.活动要求是:家庭成员中的任意两名成员分别站在如图所示的木板上,恰好使木板水平平衡.
(1)若小兰和爸爸的体重分别为400N和800N,小兰站在距离中央支点2m的一侧,爸爸应站在距离支点多远处才能使木板水平平衡?
(2)若小兰和爸爸已经成功地站在了木板上,现在他们同时开始匀速相向行走,小兰的速度是0.5m/s,爸爸的速度是多大才能使木板水平平衡不被破坏?
37.(2021·江西·景德镇一中八年级期末)如图所示,工人用滑轮组吊起质量为40kg的箱子,工人施加的拉力为250N,箱子10s内被匀速竖直提升了2m,不计绳重和摩擦,取g=10N/kg。求:
(1)箱子受到的重力;
(2)动滑轮的重力。
(3)工人所施加拉力的速度。
38.(2021·江西南康·八年级期末)目前我区体育馆正在进行装修建设中。某建设工地上,工人用如图所示的滑轮组将重2000N的物体A以0.4m/s的速度沿水平方向匀速向前拉动2m,拉力F大小为200N,物体A与地面间的滑动摩擦力大小是物体A重力的0.2倍,求:
(1)物体A与地面间的滑动摩擦力大小是多少?
(2)该滑轮组的机械效率是多少?
(3)拉力F做功的功率是多少?
39.(2021·江西新余·八年级期末)如图中甲是起重机正在吊起重物的情景,乙图是吊臂上B端的滑轮组示意图。钢绳末端的拉力F使重物正在以0.5m/s的速度竖直匀速上升。已知重物重3×104N,每个滑轮重150N。不计绳重与摩擦。请解答以下问题:
(1)写一条甲图中应用到的物理知识。
(2)经过10s钢绳末端拉力F拉动的距离为多少m。
(3)钢绳末端的拉力F。
40.(2021·江西寻乌·八年级期末)如图所示,斜面长5m,高3m,小明用绳子沿斜面将重为300N的木块由斜面底端匀速拉到顶端,拉力大小为240N,绳重不计。求:
(1)小明做的有用功;
(2)斜面的机械效率;
(3)木块与斜面间的摩擦力。
41.(2021·江西新余·八年级期末)如图,一块质量为30kg的水泥预制板放在水平地面上,长、宽、厚分别是100cm、30cm、4cm,求:(g=10N/kg)
(1)预制板受的重力;
(2)地面受到预制板的压强;
(3)若按图中所示竖直向上将它的一端缓缓台起,F为多少N。
42.(2021·江西育华学校八年级期末)如图,为迎宾路高架桥的部分路段示意图,水平路面AB=200m、斜坡BC=120m、坡高CD=6m。搭载乘客后总重为G=1.2×105N的公交车,轮胎与水平路面总接触面积为0.4m2。当它以恒定功率P1匀速通过AB段时,用时t1=20s;以恒定功率P2=5.4×105W匀速通过BC段时,用时t2=16s。公交车在AB段和BC段行驶时受到的阻力始终是车总重的0.01倍。请完成下列问题:
(1)公交车通过BC段时的速度;
(2)公交车通过AB段时,牵引力的功率P1;
(3)公交车通过BC段时,牵引力做功的大小。
43.(2021·江西峡江·八年级期末)小瑞同学用滑轮组提升质量为4N的钩码。测绳子自由端移动距离时,在与动滑轮相切的绳子上做一标记A(如图甲),然后拉动绳子自由端将钩码匀速提至图乙位置,测力计示数为2N,所用时间为6s,其余数据如图所示,g 取10N/kg,求:
(1)提升钩码时拉动绳子自由端做功的功率;
(2)用滑轮组提升钩码时所做的额外功;
(3)滑轮组提升钩码时的机械效率。
44.(2021·江西吉州·八年级期末)欢欢家在建房子,他设计了如图所示的滑轮组来提升装修材料。爸爸用50s时间把400N的水泥匀速拉到了10m的楼上,此过程中所做的额外功为1000J,不计绳重与摩擦,g取10N/kg。求:
(1)爸爸做的有用功;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)动滑轮重力;
(4)欢欢在相同的时间内,用同一滑轮组,将另一袋重500N的水泥匀速拉到了10m的楼上,则欢欢的拉力做功的功率有多大?
45.(2021·江西大余·八年级期末)用如图所示滑轮组将重600N的物体匀速提高2m,拉力为500N,所用的时间为20s.求:
(1)有用功;
(2)拉力做的功;
(3)该滑轮组的机械效率;
(4)拉力的功率。
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参考答案:
1.A
【详解】
杠杆根据动力臂和阻力臂的大小关系,可分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆;
阻力臂大于动力臂的是费力杠杆,图示中的钓鱼竿和筷子都属于费力杠杆,费力省距离,给我们带来方便;故应选A.
2.A
【详解】
餐叉使用时的受力情况如图所示,由图可知,此时动力臂大于阻力臂,为省力杠杆.故A符合题意.
3.D
【详解】
A.由图可知,在提升动滑轮的过程中,由力臂的定义可知,F1的力臂要小于F2的力臂,根据杠杆平衡条件可知,在阻力和阻力臂不变的情况下,动力臂越小,动力越大,即
故A不符合题意;
B.在不计摩擦的情况下,用F2提升物体时,动力臂是阻力的2倍,则
故B不符合题意;
C.由图可知,连接OA的直线与F1的力的作用线不垂直,根据力臂定义可知,OA不是F1的力臂,故C不符合题意;
D.根据动滑轮的特点可知,绳子自由端移动的距离是物体上升高度的2倍,故D符合题意。
故选D。
4.B
【详解】
不计滑轮的重力和摩擦且不计绳重的情况下,左边的滑轮是定滑轮,只能改变力的方向,不省力也不费力,故F1=G;中间的滑轮是动滑轮,能够省一半的力,故F2=G;右边的滑轮是动滑轮, F3作用在动滑轮的轴上,费一倍的力,则F3=2G,所以,F2F1F3。
故选B。
5.D
【分析】
【详解】
A.用滑轮组提起重物时,增加所提物体的重力(不计绳重和摩擦),则有用功增大,额外功不变,有用功在总功中所占的比例变大,机械效率变大,故A错误;
B.钓鱼竿在使用时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故B错误;
C.定滑轮只能改变力的方向,不能省力;动滑轮可以省力,但不能改变力的方向,故C错误;
D.使用机械能省力或省距离,但使用任何机械都不能省功,这个结论叫做功的原理,故D正确。
故选D。
6.C
【分析】
使用任何机械时,都必须做额外功,所以机械效率要小于1;甲乙的有用功都是克服重物的重力做的功,根据W=Gh比较两者的有用功;根据 可知,做功的功率与功和时间有关.
【详解】
A.甲是用手直接对物体做功,效率为100%;乙是利用斜面对物体做功,此时需要克服摩擦力做额外功,效率小于100%,所以两者的机械效率不相等,故错误;
BC.甲乙都是把相同的物体提高相同的高度,根据 可知,两者所做的有用功相等,故B错误,C正确;
D.根据可知,功率的大小不仅与做功的多少有关,还与做功的时间有关,而两者做功的时间不知,所以无法比较两者功率的大小关系,故错误.
故选C.
7.D
【分析】
【详解】
A.甲滑轮组有两段绳子承担物重,乙滑轮组有三段绳子承担物重,不计绳重及摩擦,则甲滑轮组绳子自由端的拉力
乙滑轮组绳子自由端的拉力
故
F甲>F乙
故A错误;
B.因忽略绳重与摩擦时,克服物体重力做的功为有用功,且两滑轮组将物体提升相同高度,由W有=Gh可知,两滑轮组做的有用功相等。利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度,做额外功相同;而总功等于有用功加上额外功,可知利用滑轮组做的总功相同,则两滑轮组拉力做的总功相等,即
W甲=W乙
故B错误;
C.两滑轮组拉力所做的功相同,做功时间相同,所以两个滑轮组拉力的功率相同,即
P甲=P乙
故C错误;
D.两滑轮组做的有用功即为克服物重所做的功,因此有用功相同、总功相同,故两滑轮组的机械效率相同,即
η甲=η乙
故D正确。
故选D。
8.BD
【详解】
A.天平的动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,故A不符合题意;
B.瓶盖起子在使用时动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故B符合题意;
C.食品夹在使用时动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故C不符合题意;
D.钳子在使用时动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故D符合题意。
故选BD。
9.AC
【分析】
【详解】
A.使用筷子时,是费力杠杆,是阻力臂大于动力臂,故阻力小于动力,故A正确;
B.如图直接与动滑轮直接相连的一共4端,故滑轮组拉重物的绳子股数n=4,故B错误;
C.当弹簧测力计斜拉时,动力臂变短,故动力变大,故F1>F2,故C正确;
D.在水平面拉动物体时,此时的F=f,故D错误。
故选AC。
10.AD
【分析】
【详解】
A.三次拉力大小
故A正确;
BCD.对于同一滑轮组,动滑轮重一定时,提升物重越重,机械效率越高,所以
故D正确,BC错误。
故选AD。
11.BCD
【分析】
【详解】
A.图示滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成,故A错误;
B.定滑轮相当于等臂杠杆,其特点是不能省力,但能改变力的方向,故B正确;
C.动滑轮是省力杠杆,其动力臂是阻力臂的两倍,故C正确;
D.图示滑轮组的定滑轮可改变力的方向,动滑轮可省力,故D正确。
故选BCD。
12.ABC
【分析】
【详解】
由图可知,滑轮组绳子的有效股数n=3。
A.物体运动的距离
s物=vt=0.1m/s×10s=1m
则绳子自由端移动的距离
s绳=ns物=3×1m=3m
故A错误,符合题意;
B.拉力做的总功
W总=Fs绳=25N×3m=75J
有用功
W有=ηW总=80%×75J=60J
故B错误,符合题意;
C.物体与地面间的摩擦力
故C错误,符合题意;
D.拉力F的功率
故D正确,不符合题意。
故选ABC。
13. F1L1=F2L2 镊子、理发用的剪刀、船桨、钉书机、钓鱼竿等
【分析】
【详解】
[1]杠杆平衡原理:动力×动力臂=阻力×阻力臂;杠杆平衡条件的表达式是:F1L1=F2L2。
[2]当用力点到支点的距离小于阻力点到支点的距离时,就是费力杠杆。生活中费力的杠杆有镊子、理发用的剪刀、船桨、钉书机、钓鱼竿等。
14. 省力 F浮=G排
【分析】
【详解】
[1]根据“给我根杠杆我能翘起地球”,说明此时动力臂需要远大于阻力臂,即属于省力杠杆。
[2]阿基米德原理的内容是“浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体的重力”,所以,表达式是
F浮=G排
15. 远离 动力臂
【详解】
[1][2]因AOB的动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;由杠杆的平衡条件可知,动力臂越大越省力,所以手应该远离O点。
16. 变大 不能
【分析】
【详解】
[1]在杠杆缓慢地拉至水平位置的过程中,动力始终水平,所以动力臂L变小,阻力G的大小不变,而阻力臂却逐渐增大,由杠杆的平衡条件可得,拉力增大。
[2]在A点施加一个始终水平向右的拉力F,当杠杆拉到水平位置时F的作用线通过支点,即力臂为0,则动力与动力臂之积为0,不能满足杠杆的平衡条件,故不能把杠杆拉至水平位置。
17. 省力 大(费力)
【分析】
【详解】
[1]铡刀在使用时,动力臂大于阻力臂,实质上是一种省力杠杆。
[2]图中方向竖直向下,方向垂直于杠杆向下,由动力臂的定义可知,手沿方向用力比沿方向用力时的动力臂要小,由杠杆平衡条件可知,在阻力和阻力臂一定时,动力臂越小,动力越大,即>,所以手沿方向用力比沿方向更费力。
18. 甲 费力 小于
【分析】
【详解】
[1][2][3]如图甲,动力作用在小推车的尾部,此时动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;如图乙,动力作用在小推车的前端,此时动力臂小于阻力臂,是费力杠杆。所以,为了省力应该选择甲方案。
19. 30 变小
【分析】
【详解】
[1]由图可知,动力臂大小为杠杆OA的长度,阻力臂大小为杠杆OA的长度一半,设杠杆长度为L,由杠杆平衡条件可知
所以
[2]保持F的方向始终与杠杆垂直,则动力臂的大小保持不变,将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中,阻力大小不变,阻力臂不断变小,由杠杆平衡条件可知,力F将变小。
20. 相互
【详解】
[1]如图所示,人手持大气球站在转盘上,松开气嘴,让气球沿垂直转盘半径方向喷气,由于力的作用是相互的,空气给人一个反作用力,人与转盘开始一起反向转动。
[2]人站在点进行上述实验,力臂大于人站在点进行上述实验的力臂,在、两点中,使用相同的力,在点更容易转动。
21. 0.4 大于
【详解】
[1]如图,
∵杠杆平衡,得:
G1lOA=G2lOB,
即:
m1glOA=m2glOB,
得:
[2]若秤砣有缺损,m2减小,而G1lOA不变,所以lOB要变大,杆秤所示的质量值要偏大.
22. ② ③ 改变动力的方向
【分析】
【详解】
[1]筷子和钓鱼竿在使用时,动力臂小于阻力臂,为费力杠杆,可省距离,故使用的目的是为了省距离的有② ③。
[2]定滑轮是等臂杠杆,使用时不省力,也不能省距离,使用④的目的是改变力的方向。
23. 8 8
【分析】
【详解】
[1]由图知,动滑轮上绳子的段数为2,则绳子自由端移动的距离
s=2s物=2×1m=2m
拉力做的功
W=Fs=4N×2m=8J
[2]不计滑轮重、绳重、滑轮与轴及滑轮与绳之间的摩擦,物体受到的摩擦力
f=2F=2×4N=8N
24. 1600 15
【分析】
【详解】
[1]如图可知,水平滑轮组中n=2,只是输电线端拉力要大于悬挂重物端拉力,输电线A端受到的拉力大小为
[2]坠砣串下降了30cm,则输电线A端向左移动的距离为
25. =
【分析】
【详解】
[1]用滑轮组提高重物时,忽略绳重和摩擦,则有
拉力
,
重物由两股绳子承担
拉力
,
重物由三股绳子承担
因为F1=F2,则G1[2]它们的机械效率
,
因为G1和G2相等,所以η1=η2。
26. 左 数量 一和二 方向 二 刻度尺 力的作用线
【分析】
【详解】
(1)[1]如图甲所示,杠杆的右端下沉,说明杠杆的重心在支点的右端,故应将杠杆的重心向左调节,即两端的螺母向左调节,使杠杆在水平位置平衡。
(3)[2]小明的实验中,动力和阻力均为钩码的重力,第3次实验数据和第1次数据相比,动力和阻力及OB、OA间的距离都发生了改变,即改变钩码的数量和钩码的位置,重复上述实验两次,记录的数据如下表。
[3]小明的实验中,因杠杆始终在水平位置平衡,由重力的方向竖直向下和力臂的定义,动力臂即间距离,阻力臂即间距离,在第 1次实验中
第2次和第3次实验中
故小明同学的数据可验证猜想一和二是正确的。
[4]而小红同学则认为小明同学每组数据中的力臂恰好都等于支点到力的作用点的距离,具有一定的特殊性,当动力或阻力的方向与杠杆不垂直时,力臂则不等于支点到力的作用点的距离,故还应改变动力或阻力的方向进行实验。
[5]小红同学协助小明同学按图丙方式进行实验,根据
故可验证猜想二是错误的。
[6]若要验证另一种猜想是否正确,即力的方向与杠杆不垂直的情况,因此时动力臂不等于支点到力的作用点的距离,为了测量动力臂的大小,故必须添加测量长度的工具是刻度尺。
[7]通过以上研究可知力臂不是支点到力的作用点的距离,小明同学真正理解了力臂是支点到力的作用线的距离。
27. 逆时针 省力
【分析】
【详解】
(1)[1]根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得,杠杆在水平位置平衡时
左边=3G×2L=6GL
右边=2G×3L=6GL
如果在两侧钩码下再各取下一个相同的钩码后
左边=2G×2L=4GL
右边=G×3L=3GL
左边大于右边,杠杆不再水平平衡,左边会下沉,逆时针转动。
(2)[2][3]右侧弹簧测力计的拉力作为动力,力臂l过支点且与拉力F垂直,如下图所示:
设每个小格长L0,则
动力臂大于阻力臂,是省力杠杆。
28. 平衡状态 力臂 右 动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1L1=F2L2) 左侧下降 杠杆自重对实验有影响 力和力臂的数目过多,不利于计算
【分析】
【详解】
(1)[1]当杠杆处于静止时,处于平衡状态,如图甲所示,杠杆静止,所以是处于平衡状态。
[2][3]如图甲所示,杠杆静止时,左端低右端高,为了便于测量力臂,应该将平衡螺母向右调节使杠杆重新在水平位置平衡。
(2)[4]分析表格中三次实验中的数据发现,F1与L1的乘积始终等于F2与L2的乘积,所以可以得到杠杆平衡的条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1L1=F2L2)
(3)[5]假设一个钩码重为G,杠杆上一格的长度为L,如图乙所示,将图中杠杆两侧的钩码各取下一个,则杠杆左端
右端
则杠杆左端下降。
(4)[6]杠杆自身存在一定的重力,当支点不在杠杆的中点时,杠杆自身重力不能抵消,则杠杆自重对实验会产生影响,所以在实验时测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。
(5)[7]假设一个钩码重为G,杠杆上一格的长度为L,如图丁所示,杠杆左端
右端
左端等于右端,杠杆在水平位置平衡,但是杠杆左端力和力臂的数目过多,计算相对繁重,所以不建议利用这种方法。
29. 左 便于测量力臂 4 上 杠杆中点(或)
【分析】
【详解】
(1)[1][2]杠杆不在水平位置,右端向下倾斜,说明杠杆的重心在右端,故应向左调节平衡螺母,使杠杆水平平衡;调节杠杆在水平位置平衡主要目的是消除杠杆自重的影响,同时便于测量力臂。
(2)[3][4]C点力臂是A点一半,根据杠杆平衡条件,C点钩码为A点两倍,即4个;因重力的方向竖直向下,所以也可以在B点施加向上的力。
(3)[5]由于保持A点钩码数量和力臂不变,即阻力和阻力臂大小不变,根据F1L1=F2L2,可知F2L2为一定值,由图丙知
F1L1=1N×0.15m=3N×0.05m=0.15N·m
当L1为30cm时,
(4)[6][7]已知钩码的质量m,杠杆中点为重心位置,用刻度尺测出此时钩码悬挂位置D点到C点的距离L1和杠杆中点到C点的距离L2,根据杠杆的平衡条件可得
mgL1=m杆gL2
则杠杆的质量
30. 80.0% 越高 自重不同的滑轮
【详解】
(1)[1]第3次实验中,有用功
W有=Gh=6.0N×0.1m=0.6J
通过滑轮组所做的总功
W总=Fs=2.5N×0.3m=0.75J
滑轮组的机械效率
[2]因为绳子端移动的距离是物体提升高度的3倍,所心滑轮组承重绳子的根数为3,那么滑轮组的绕线如图:
(2)[3]分析表格数据知,用同一滑轮组提升不同的物体,物体越重,滑轮组的机械效率越高。
(3)[4]猜想二,要验证滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关,换用自重不同的动滑轮进行实验。
31. 匀速 c 增加提升物体的重力 越低 无关 A 变小
【分析】
【详解】
(1)[1]实验过程中,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计,此时系统处于平衡状态,拉力等于测力计示数。
(2)[2]由数据知第3次实验中,绳子的有效段数
所以滑轮组由5段绳子承担物重,由图示可知,第3次实验所用的装置是c。
(3)[3]由表中实验数据可知,第1次实验滑轮组效率为
分析第1、2次实验数据可知,使用的同一滑轮组,提升的钩码重力越大,机械效率越高,可得使用同一滑轮组,增加提升物体的重力可以提高滑轮组的机械效率。
[4]分析第1、3次实验数据可知,提升物体的重力相同,第3次实验时有两个动滑轮,动滑轮总重较大,而第3组的机械效率较小,故可得出使用不同的滑轮组,提升相同的重物,动滑轮总重越重,滑轮组的机械效率越低。
(4)[5]分析第3、4次实验数据可知,使用同一滑轮组提升相同的重物,物体被提升的高度改变,机械效率不变,可得滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。
(5)[6] 用下列装置提升同一重物,若不计摩擦及摩擦,所作额外功就是提升动滑轮做的功,而使用定滑轮时,不用克服滑轮的重力做功,额外功为0,其机械效率为100%,而其它三个实验都要克服动滑轮重力做额外功,故使用定滑轮的机械效率最高的,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
(6)[7]若实验时弹簧测力计没有沿竖直方向拉动,F变大,s不变,W总变大,而W有不变,根据机械效率公式,可知测出的动滑轮的机械效率的变小。
32.(1);(2)8000J;(3)80%;(4)这些机械设备效率的共同特点是机械效率总小于1
【分析】
【详解】
解:(1)站在地上把材料运上楼,绳端拉力的方向应向下,则应从定滑轮开始绕线,如图所示
(2)用滑轮组提升材料时做的有用功
(3)由图可知,n=2,绳子自由端移动的距离
则拉力做的总功
滑轮组的机械效率
(4)根据表中数据分析可知,机械效率总小于1。
答: (2)用滑轮组提升材料时做的有用功为;
(3)滑轮组的机械效率为80%;
(4)这些机械设备效率的共同特点是机械效率总小于1。
33.(1)1×104N;(2)3×104Pa;(3)1×104N;(4)0.2m/s ,88.9%
【分析】
【详解】
解:(1)物体完全浸没在水中,V排=V物,物体受到的浮力
F浮=G排=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×1m3×10N/kg=1×104N
(2)物体下表面所受的压强
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa
(3)物体的质量
m=4t=4×103kg
物体的重力
G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N
物体被匀速提升时,受力平衡,动滑轮对物体的拉力
F1=G﹣F浮=4×104N﹣1×104N=3×104N
由图可知n=3,则电动机对绳子的拉力
F2==1×104N
(4)由
P==Fv
得,电动机拉动绳子的速度为
vM==0.6m/s
物体上升的速度为
v=vM=×0.6m/s=0.2m/s
滑轮组的机械效率为
η=×100%88.9%
答:(1)物体完全浸没在水中时,求物体所受浮力为1×104N;
(2)物体下表面与水面距离为3m时,求物体下表面所受水的压强为3×104Pa;
(3)若不计动滑轮的自重、绳重和摩擦,当浸没在水中的物体被匀速提升时,求电动机对绳子的拉力为1×104N;
(4)物体上升的速度是0.2m/s,滑轮组的机械效率为88.9%。
【点睛】
(1)V排=V物,物体受到的浮力:F浮=G排=ρ水V排g;(2)物体下表面所受的压强:p=ρ水gh;(3)物体被匀速提升时,受力平衡,动滑轮对物体的拉力:F1=G﹣F浮,电动机对绳子的拉力:F2=;(4)由P=Fv求电动机拉动绳子的速度,物体上升的速度为:v=vM,据η=求滑轮组的机械效率。
34.(1)100N;(2)75%
【分析】
【详解】
解:(1)由图可知,有两段绳子拉着动滑轮,不计绳重与摩擦,根据
F=(G+G动)
可知,动滑轮的重力为
G动=2F-G=2×200N-300N=100N
(2)不计绳重与摩擦,滑轮组的机械效率为
η=
答:(1)动滑轮的重力为100N;
(2)此时滑轮组的机械效率为75%。
35.(l)4000J;(2)400W;(3)600N;(4)200N
【分析】
【详解】
解:(l)由图知,n=2,绳子自由端移动距离
拉力做的功
(2)拉力做功的功率
(3)根据可知,有用功为
根据可知物体的重力
(4)不计绳重和摩擦,根据可得动滑轮的重力
答:(1)拉力所做的功是4000J;
(2)拉力的功率是400W;
(3)物体的重力是600N;
(4)动滑轮的重力是200N。
36.(1) 1m (2) 0.25m/s
【分析】
知道动力、阻力、动力臂根据杠杆平衡条件求出阻力臂.小兰和爸爸相向而行,动力、阻力不变,力臂同时减小,减小的量为vt,再次利用杠杆平衡条件求爸爸的速度.
【详解】
(1)小兰和爸爸对杠杆施加的力分别为F1=400N,F2=800N,F1的力臂l1=2m,
根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2,所以,400N×2m=800Nl2,所以,l2=1m,
答:爸爸站在距离支点1m的另一侧.
(2)设:小兰和爸爸匀速行走的速度分别为v1和v2,
行走时间为t,要保证杠杆水平平衡,
则有F1(l1-v1t)=F2(l2-v2t)
400N(2m0.5m/s t)=800N(1mv2t)
v2=0.25m/s.
答:小兰和爸爸匀速相向行走,小兰的速度是0.5m/s,爸爸的速度是0.25m/s才能使木板水平平衡不被破坏.
【点睛】
杠杆平衡条件的问题比较容易,一般找到杠杆,找到动力、阻力、动力臂、阻力臂,根据杠杆平衡条件解答.
37.(1)400N;(2)100N;(3)0.4m/s
【详解】
解:(1)箱子受到的重力
G=mg=40kg×10N/kg=400N
(2)根据不计绳重和摩擦时动滑轮是由两股绳子承担可知
∴
G动=2F﹣G=2×250N﹣400N=100N
(3)∵滑轮组是有两股绳子承担,且h=2m,
∴
s=2h=2×2m=4m
∴
答:(1)箱子受到的重力为400N。(2)动滑轮的重力为100N。(3)拉力的速度为0.4m/s。
38.(1)400N;(2)66.7%;(3)240W
【分析】
【详解】
解:(1)因为物体A与地面间的滑动摩擦力大小是物体A重力的0.2倍,物体A与地面间的滑动摩擦力为
f=0.2G=0.2×2000N=400N
(2)滑轮组的机械效率为
(3)拉力F的速度为
v=3v物=3×0.4m/s=1.2m/s
拉力F做功的功率为
答:(1)物体A与地面间的滑动摩擦力为400N;
(2)该滑轮组的机械效率约为66.7%;
(3)拉力F做功的功率为240W。
39.(1)见解析;(2)15m;(3)1.005×104N
【分析】
【详解】
解:(1)起重机的车轮较多,压力一定,可增大受力面积,减小对地面的压强。
(2)经过10s重物上升的高度
h=vt=0.5m/s×10s=5m
从图乙可知n=3,则钢绳末端拉力F拉动的距离
s=3h=3×5m=15m
(3)不计绳重与摩擦,钢绳末端的拉力
F=×(G+G动)=×(3×104N+150N)=1.005×104N
答:(1)见解析;
(2)经过10s钢绳末端拉力F拉动的距离为15m;
(3)钢绳末端的拉力F为1.005×104N。
40.(1) 900J;(2) 75%;(3) 60N
【详解】
解:(1) 小明做的有用功
W有用=Gh=300N×3m=900J
(2) 斜面的机械效率
η=×100%=100%=75%
(3)额外功
W额外=W总-W有用=1200J-900J=300J
f=60N
答:(1)小明做的有用功是900J;(2)斜面的机械效率75%;(3)木块与斜面间的摩擦力是60N。
41.(1)300N;(2);(3)150N
【分析】
【详解】
解:(1)预制板受的重力
(2)受力面积
地面受到预制板的压力
地面受到预制板的压强
(3)若按图中所示竖直向上将它的一端缓缓台起,可将预制板看成杠杆,支点在它的另一端与地面接触的地方,阻力为预制板自身的重力,根据杠杆的平衡条件可知,且则
答:(1)预制板受的重力为300N;
(2)地面受到预制板的压强;
(3)若按图中所示竖直向上将它的一端缓缓台起,F为150N。
42.(1)7.5m/s;(2)1.2×104W;(3)8.64×105J
【分析】
【详解】
解:(1)公交车通过BC段时的速度
(2)公交车在AB段行驶时受到的阻力
f=0.01G=0.01×1.2×105N=1.2×103N
因为公交车匀速直线行驶,所以牵引力
F1=f=1.2×103N
则牵引力F1做的功
则牵引力F1的功率
(3)由题知,公交车在AB段和BC段行驶时受到的阻力相等,公交车通过BC段时,克服阻力做的额外功
W额外=fsBC=1.2×103N×120m=1.44×105J
克服重力做的有用功
W有用=GhCD=1.2×105N×6m=7.2×105J
公交车通过BC段时牵引力做的功
WBC=W有用+W额外=7.2×105J+1.44×105J=8.64×105J
答:(1)公交车通过BC段时的速度为7.5m/s;
(2)公交车通过AB段时,牵引力的功率P1为1.2×104W;
(3)公交车通过BC段时,牵引力做功8.64×105J。
43.(1)0.1W ;(2)0.2J;(3)66.7%
【分析】
【详解】
解:(1)提升钩码时拉动绳子自由端做功
W总=Fs=2N×0.3m=0.6J
提升钩码时拉动绳子自由端做功的功率
(2)有用功
W有=Gh=4N×0.1m=0.4J
额外功
W额= W总- W有=0.6J-0.4J=0.2J
(3)滑轮组提升钩码时的机械效率
≈66.7%
答:(1)提升钩码时拉动绳子自由端做功的功率是0.1W;
(2)用滑轮组提升钩码时所做的额外功是0.2J;
(3)滑轮组提升钩码时的机械效率是66.7%。
44.(1)4000J;(2)80%;(3)100N;(4)120W
【分析】
【详解】
(1)爸爸做的有用功为
(2)滑轮组的机械效率为
(3)因为不计绳重和摩擦,所以动滑轮重力为
(4)用同一滑轮组,拉动重500N的水泥时所用的拉力大小为
此时拉力做的总功为
欢欢的拉力做功的功率为
答:(1)爸爸做的有用功为4000J;
(2)滑轮组的机械效率为80%;
(3)动滑轮重力为100N;
(4)欢欢的拉力做功的功率为120W。
45.(1)1.2×103J;(2)2×103J;(3)60%;(4)100W
【分析】
【详解】
解:(1)有用功
W有=Gh=600N×2m=1.2×103J
即有用功为1.2×103J。
(2)由图可知,n=2,则拉力端移动的距离
s=2h=2×2m=4m
拉力做的总功
W总=Fs=500N×4m=2×103J
即拉力做的功为2×103J。
(3)滑轮组的机械效率
η= =×100%=60%
即滑轮组的机械效率为60%。
(4)拉力的功率
P===100W
即拉力的功率为100W。
答:(1)有用功为1.2×103J;
(2)拉力做的功为2×103J;
(3)该滑轮组的机械效率为60%;
(4)拉力的功率为100W。
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