第12章:简单机械练习题
一、单选题
1.(2021·辽宁法库·八年级期末)如图所示的厨房器具中,在使用时属于省力杠杆的是( )
A.去核器
B.瓶盖起子
C.面包夹
D.筷子
2.(2021·辽宁大东·八年级期末)如图所示的下列简单机械,在正常使用时属于费力杆的是( )
A. B.
C. D.
3.(2021·辽宁铁西·八年级期末)在我国古代,简单机械就有了许多巧妙的应用,护城河上安装的吊桥装置就是一个杠杆的例子,如图所示的工具在使用过程中和吊桥装置属于同类杠杆的是( )
A. B. C. D.
4.(2021·辽宁沙河口·八年级期末)如图,均匀硬棒悬于O点成竖直状态。在下端施加一个水平向左的拉力让棒匀速转过θ角。在棒转动的过程中( )
A.动力逐渐变小 B.阻力逐渐变小
C.动力臂逐渐变大 D.阻力臂逐渐变大
5.(2021·辽宁西岗·八年级期末)如图所示,某轻质木板的左端可绕O点转动,右端放一重为G的物块。当物块向木板的左端匀速滑动时,在竖直向上的拉力F的作用下,木板始终在水平位置保持静止。则拉力F与物块滑动时间t的关系图像可能是( )
A. B.
C. D.
6.(2021·辽宁皇姑·八年级期末)如图所示,吊车向上吊起一箱货物,利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点缓慢转动,伸缩撑杆为圆弧状,起吊时伸缩撑杆对吊臂的支持力F始终与吊臂垂直,且支持力F的作用点不变。则在吊起货物的过程中,支持力F与货物对吊臂的拉力的力臂L的关系图像是( )
A. B. C. D.
7.(2021·辽宁西岗·八年级期末)下列所示工具中,使用时不能省力但能省距离的是
A.动滑轮 B.订书机
C.羊角锤 D.镊子
8.(2021·辽宁沙河口·八年级期末)图中放在水平地面上的物体重为G,绳自由端的拉力为 F,地面对物体的支持力为 N。不计滑轮重和摩擦。下列关系正确的是( )
A.F=G B.G=N C.G=2F D.2F+N=G
9.(2021·辽宁甘井子·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点的拉力为FA,下列滑轮组的机械效率表达式正确的是( )
A. B.
C. D.
10.(2021·辽宁铁西·八年级期末)送水员将两桶相同的纯净水送上位于五楼的小明家,可以有两种方法:一是将两桶水一起送上楼;二是分两次,每次送一桶水上楼,假设送水员的速度相同,前后两种送水方法的功率和机械效率分别为P1,P2和η1, η2, 则下列选项正确的是
A.P1=P2 B.P1<P2 C.η1<η2 D.η1>η2
11.(2021·辽宁大连·八年级期末)某同学在学习了机械的相关知识后,总结了几条“规律”,其中总结正确的是( )
A.机械效率大的机械做的有用功一定越多
B.使用任何机械都一定不会省功
C.机械的功率越大,机械效率也一定越大
D.克服摩擦力做的功一定是额外功
12.(2021·辽宁丹东·八年级期末)下列说法正确的是( )
A.物体做功越多,功率一定越大
B.物体做功时间越短,功率一定越大
C.相同的时间里做功越少,机械的功率就越小
D.功率越大的机械,机械效率越高
13.(2021·辽宁新抚·八年级期末)用如图甲所示的滑轮组匀速提升不同物体,每次物体被提升的高度均为0.8m,滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示,不计绳重和摩擦,下列分析正确的是( )
A.动滑轮的重力为5N
B.该滑轮组的机械效率可以达到100%
C.每次提升重物时,做的额外功均为4J
D.若物体重为30N时,滑轮组的机械效率为75%
14.(2021·辽宁建昌·八年级期末)如图所示,某建筑工人利用滑轮组提升水平面上重750N的货箱,货箱20s内匀速上升4m,工人所用拉力F为400N(不计绳重和摩擦),下列说法正确的是( )
A.人拉绳子的速度为0.2m/s
B.动滑轮的重力为50N
C.此段时间内,拉力F做功功率为150W
D.该滑轮组的机械效率为62.5%
15.(2021·辽宁法库·八年级期末)如图所示,重500N的物体在20N的水平拉力F的作用下,以0.15m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了5s,滑轮组的机械效率为80%,则在此过程中下列说法正确的是( )
A.绳子自由端移动的距离为3m
B.物体与地面间的滑动摩擦力为60N
C.拉力F的功率为45W
D.有用功为36J
二、多选题
16.(2021·辽宁庄河·八年级期末)如图轻质杠杆两端用轻绳悬挂着两个完全相同的正方体物品甲和乙,杠杆放在可移动支点Р上,乙静止在水平地面上。起初,物品甲下表面无限接近水面(刚好不被水打湿),计时开始(),上推活塞,使水面以速度v匀速上升直到甲刚好完全被水淹没,停止计时(不计甲在水中相对运动的阻力)。上述过程中通过移动支点Р维持绳中拉力恒为乙重力的0.6倍,且杠杆始终水平。已知水的密度为;甲、乙边长均为a,密度均为。下列说法正确的是( )
A.时,甲不受浮力
B.乙对地面的压力为
C.从开始计时到停止计时支点P应逐渐向左移动
D.任意时刻t时, 为
17.(2021·辽宁凌源·八年级期末)如图所示,木块A放在水平面上,用10N的水平拉力F拉滑轮,使足够长的木板A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动,与物块B相连的弹簧测力计的示数为3N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦,则下列说法中不正确的有( )
A.木块A与地面间的摩擦力为5N B.滑轮向右移动的速度为0.2m/s
C.物块B受到的摩擦力为3N,方向水平向右 D.绳子拉木板A的功率为0.6W
18.(2021·辽宁西岗·八年级期末)如图所示,人拉绳的力为F,人和箱子一同以水平速度v做匀速直线运动。则( )
A.箱子对人的摩擦力为F
B.地面对箱子的摩擦力为2F
C.人拉绳子做功的功率为3Fv
D.定滑轮对墙壁的拉力为2F
19.(2021·辽宁锦州·八年级期末)如图所示,拉力F为5N,物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动(B表面足够长)。物体B静止在地面上,受到地面水平向左的摩擦力为4N,弹簧测力计示数为12N。以下说法中正确的是( )
A.物体A受到的摩擦力为8N
B.拉力F的功率为0.5W
C.滑轮组的机械效率为80%
D.拉力F增大到15N时,物体B开始向左运动
20.(2021·辽宁本溪·八年级期末)如图所示,物体A在拉力F的作用下,5s内水平匀速运动了1m,物体A与地面间的滑动摩擦力为50N,拉力F为40N。下列物理量计算正确的是( )
A.绳子自由端移动的速度是0.4 m/s B.拉力F做功为40J
C.该滑轮组的机械效率是62. 5% D.拉力F的功率是16W
21.(2021·辽宁丹东·八年级期末)如图所示,在250N的拉力F作用下,滑轮组将400N的重物在2s内匀速提升了0.1m,在此过程中( )
A.拉力F做的有用功为40J
B.滑轮组的机械效率为80%
C.拉力F的功率为25W
D.动滑轮的重为100N
22.(2021·辽宁沙河口·八年级期末)如图,沿斜面向上的拉力F,将重为G的物体匀速拉到高处。物体运动的距离为s,升高的高度为h。下列判断正确的是( )
A.拉力做的总功为Fs B.额外功为Fs-Gh
C.斜面的效率为 D.斜面对物体的摩擦力大小等于F
三、填空题
23.(2021·辽宁新宾·八年级期末)如图所示,小明正在做俯卧撑,我们把他的身体看作是一个______(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆,若O为支点,A为重心,他的体重为550N,地面对手的支持力F的力臂是______m,力F的大小为______N。
24.(2021·辽宁新抚·八年级期末)如图所示是一款家用调温水龙头。水龙头出水时通过水管和自来水厂的水塔构成了一个______。水龙头开关上下拨动可以调节出水量的大小,这时出水开关相当于我们学过的简单机械中的______。出水开关左右旋转可以控制水温,这时水龙头开关相当于我们学过的简单机械中的______。
25.(2021·辽宁绥中·八年级期末)如图所示的钢丝钳是_______杠杆(选填“省力”或“费力”),剪铁丝时动力臂长为10cm,阻力臂长为2cm,若铁丝被剪断需要800N的力,小明至少用_________N的力才能将铁丝剪断.
26.(2021·辽宁本溪·八年级期末)6月5日是世界环境日,如图为小明双手举旗在风中静止时的情景,右手握A点,左手握B点。旗杆BAC(自重不计)可视为一个杠杆,F2为风吹旗时旗对杠杆施加的阻力。则小明右手对A点施加力的方向大致向______(填“左”或“右”)。双手中______(填“左”或“右”)手用力更小。举旗过程中,杠杆BAC为一个______(填“省力”、“费力”或“等臂”)杠杆。
27.(2021·辽宁凌源·八年级期末)如图所示,某人用一根轻质木棒挑一重为80N的物体站在水平地面上,木棒AB保持水平,棒长AB=1.2m,重物悬挂处离肩膀距离BO=0.8m,则人的肩膀对木棒的支持力___________N,若肩膀与B端的距离变小,则肩膀的支持力________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
28.(2021·辽宁皇姑·八年级期末)如图所示,轻质杠杆AC可以绕O点转动,AO:OB=3:1。甲乙两物体重均为300N,甲的底面积为4cm2,杠杆始终保持水平平衡,此时甲对地面的压强为 ______Pa。如果将乙从B点向C点移动,甲对地面的压力将 ______。(选填:“增大”、“减小”或“不变”)
29.(2021·辽宁本溪·八年级期末)如图是不倒翁式拳击袋。不倒翁想要不倒,它的重心应该偏______(填 “高”或“低”),用相同的力击打拳击袋,使拳击袋发生最大程度倾斜应击打拳击袋的______(填“上”或“下”)方,这说明力的作用效果与力的 ______有关。
30.(2021·辽宁新宾·八年级期末)如图所示,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B,在这个过程中,杠杆的动力臂将______,动力F将______。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
31.(2021·辽宁沙河口·八年级期末)高高的旗杆矗立在操场上。旗杆顶部的滑轮属于________滑轮;它的作用是用来改变力的_________。
32.(2021·辽宁法库·八年级期末)如图所示,星期一早晨学校在升国旗时,升旗手缓缓向下拉绳子,国旗就会徐徐上升,一是因为力可以改变_______;二是由于旗杆顶部装有一个_______(填“动滑轮”或“定滑轮”),使用它的好处是_______。
33.(2021·辽宁大东·八年级期末)如图所示,滑轮A可以看作是 ___________杠杆,滑轮B可以看作是 ___________杠杆(前两空均选填“省力”、“等臂”或“费力”)。若甲、乙两物体受到的重力均15N且处于静止状态,不计绳重、滑轮重与摩擦,力F1的大小为 ___________N。
34.(2021·辽宁铁西·八年级期末)如图所示为A、B两种物质的质量与体积的关系,用这两种物质制成体积相等的A、B两种实心物体若干,如图乙所示在滑轮组下挂1个A物体,若要使A物体处于静止状态,则图乙的虚线框内悬挂B物体的个数是(不计摩擦和滑轮的自重) ___________个。
35.(2021·辽宁丹东·八年级期末)如图是用滑轮组提升物体的示意图,物体的重力为100N,每个滑轮重20N。在匀速竖直提升物体的过程中,物体上升的速度大小为0.4m/s,绳重及摩擦均忽略不计。则绳子自由端的拉力______N;拉力做功的功率______W。
36.(2021·辽宁庄河·八年级期末)如图,用滑轮拉着一重为的物体向上做匀速直线运动,该滑轮为_________(选填“动”或“定”)滑轮,若不计滑轮重、绳重及摩擦,则竖直向上施加的拉力F是________N。
37.(2021·辽宁新宾·八年级期末)小明通过仔细观察,发现简单机械在生活中有很多实际应用,如:指甲钳、剪刀、钥匙、筷子等。其中属于轮轴的是______,使用它______(选填“省力”或“省距离”)。
38.(2021·辽宁绥中·八年级期末)如图所示,斜面长1m,高0.4m,用大小为5N沿斜面向上的拉力F,将重10N的铁块从底端匀速拉到顶端,斜面的机械效率为___;若仅使倾角θ逐渐增大,沿斜面向上的拉力将逐渐___(选填“增大”、“不变”或“减小”),此斜面的机械效率将逐渐___(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
39.(2021·辽宁锦州·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“<”)
40.(2021·辽宁甘井子·八年级期末)如图所示,用沿斜面向上的拉力将一个物体匀速拉到斜面顶端,物体重力5 N,斜面长1 m,高0.3 m,拉力做功为2.5 J,则该斜面的机械效率是______,物体受到的摩擦力是______N。
41.(2021·辽宁皇姑·八年级期末)如图所示物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体,不计绳重及摩擦。若每个滑轮质量相同,对比两个滑轮组,F甲______F乙,η甲______η乙。(选填:“大于”、“小于”或“等于”)
四、作图题
42.(2021·辽宁法库·八年级期末)杠杆OAB可绕O点自由转动,为使杠杆在如图所示位置保持平衡,请画出施加于B点的最小动力F(保留作图痕迹)
( )
43.(2021·辽宁大连·八年级期末)如图所示,用轻质杆将一电灯吊起,O点是支点.请画出动力的力臂和阻力的示意图;
44.(2021·辽宁昌图·八年级期末)如图所示,用图具正左使用的核桃夹,上、下两部分都是杠杆,乙图是上半部分杠杆的示意图。请在A点画出最小动力F1的示意图以及杠杆所受的阻力F2。
45.(2021·辽宁锦州·八年级期末)如图所示,杠杆的N端挂一重物,在M点施加一个最小的动力使杠杆平衡。试画出这个最小的动力F1、动力臂L1和杠杆受到的阻力F2。
46.(2021·辽宁绥中·八年级期末)如图所示的曲棒ABC可绕A点的转动,请画出使曲棒ABC在图中位置保持平衡时所需最小力F和力F的力臂L.
47.(2021·辽宁丹东·八年级期末)如图所示,轻质杠杆在力F1、F2的作用下(F2未画出)处于平衡状态。O为支点,L2为力F2的力臂,请在图中画出F1的力臂L1和力F2的示意图。
48.(2021·辽宁本溪·八年级期末)如图甲所示是一个拔草神器。拔草时,可以看成一个杠杆。图乙为其简化的示意图。请在乙图中画出∶
(1)A点受到阻力F2的力臂l2;
(2)作用在B点的最小动力F1及其力臂l1。
49.(2021·辽宁沙河口·八年级期末)如图,用撬棒撬石头。请画出动力F对应的力臂l1和石头对撬棒的压力F压的示意图。
50.(2021·辽宁大东·八年级期末)如图所示,请画的杠杆平衡时作用在B点最小的力F和这个力的力臂L。(图中O为支点)
51.(2021·辽宁建昌·八年级期末)如图甲是一种活塞式抽水机的示意图,其中手柄AOB是一个杠杆,图乙是其简化示意图。请在图乙中画出:
(1)作用在A点的最小动力F1及力臂l1;
(2)阻力F2的力臂l2。
52.(2021·辽宁新抚·八年级期末)如图甲所示是理发师常用的喷壶,在它的上端手指钩动的部分可以看成是一个杠杆。其简化示意图如图乙所示,O点是支点,A点是手指动力的作用点,B点其是阻力的作用点。请在乙图中画出使用喷壶时,作用在A点的最小动力F1和动力臂l1;以及作用在B点的阻力F2的阻力臂l2。
53.(2021·辽宁甘井子·八年级期末)如图所示,用杠杆(自重忽略不计)将物体吊起,O点是支点。请画出动力F1的力臂和物体受重力的示意图。
54.(2021·辽宁绥中·八年级期末)要用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来,试在图中画出最省力的绕绳方法.
( )
55.(2021·辽宁丹东·八年级期末)如图所示,在A处或B处的虚线框内添加一个滑轮,利用三个滑轮组成滑轮组,要求使用时最省力添加滑轮并完成滑轮组绕法.
( )
56.(2021·辽宁本溪·八年级期末)小爱站在地上用最省力的方式提升重物,请你在图中为她画出滑轮组的绕线方式。
五、实验题
57.(2021·辽宁法库·八年级期末)小华在做“探究杠杆平衡条件”实验的装置如图所示,杠杆上相邻刻线间的距离相等
(1)杠杆在如图甲所示的位置静止时____(选填“是”或“不是”)处于杠杆平衡状态的.
(2)为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向_____(选填“左”或“右”)端调节.
(3)如图乙所示,杠杆在水平位置平衡后,在A点挂两个钩码,每个钩码重0.5N,在B点竖直向下拉弹簧测力计,仍使杠杆水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数应为___N.当弹簧测力计改为斜拉时,再次使杠杆水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将________.(选填“变大”、“变小”或“不变”)
(4)小华改变钩码的个数和位置进行了多次实验,其目的是________________________.
58.(2021·辽宁铁西·八年级期末)小军利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件。
(1)若实验前杠杆如图甲所示,可将杠杆两端的平衡螺母向 ___________(填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡;
(2)如图乙所示,杠杆调节平衡后,小军在杠杆左2格处上挂2个钩码,则在 ___________(填字母)处挂1个钩码,可以使杠杆在水平位置平衡;
(3)如图丙所示,如果作用在A端的弹簧测力计始终垂直于杠杆,在将钩码慢慢提升到一定高度的过程中(不超过水平位置),弹簧测力计的示数将 ___________(填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)如图丁是一种活塞式抽水机的示意图,其中手柄AOB是一个杠杆,请在图中画出手柄被提起过程中作用在A点的最小动力F1及其力臂L1___________ ;
(5)小军根据杠杆平衡条件判断出活塞式抽水机的手柄向下正常压水时是一个 ___________杠杆。
59.(2021·辽宁大连·八年级期末)某小组利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、若干相同的钩码、弹簧测力计、等器材探究杠杆的平衡条件。
(1)实验前,发现杠杆静止时所处的位置如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向______调节,选择让杠杆水平位置静止的好处是______。
(2)本实验要进行多次实验,这样做的好处是______。而且实验过程中,只允许选择______次力臂相等的实验。
(3)如果这个小组的实验完全正确,他们得到的结论应该是:杠杆平衡时,______。按照这个结论,如图乙所示,为使杠杆在水平位置平衡,在a点处应挂______个钩码。
(4)实验完成后,小组同学又使用弹簧测力计进行了一些拓展实验。如图丙所示,保持杠杆在水平位置平衡,不改变拉力的作用点,只改变拉力的方向,竖直向上的拉力______(选填“最大”、“适中”或“最小”);而在图丁的实验中,他们发现所得到的结论与杠杆的平衡条件不相符,其原因是:______。
60.(2021·辽宁西岗·八年级期末)某班同学在“测量斜面的机械效率”实验时,所用实验器材有长木板、支架、弹簧测力计、刻度尺、重力为5.4N木块(带挂钩)如图所示,将长木板和支架搭成长1.0m、高0.2m的斜面,用弹簧测力计沿斜面向上匀速拉动木块。
(1)如图所示,此时弹簧测力计对木块的拉力为 _____ N;
(2)将木块匀速拉到斜面顶端,斜面的机械效率为 _____ ;
(3)木块与斜面的摩擦力为 _____ N;
(4)在实验中若加速拉动木块到斜面顶端,则测得的机械效率与匀速拉动木块比较 _____ (选填“偏大”、“偏小”或“不变”),请分析原因 _____ 。
61.(2021·辽宁铁西·八年级期末)小深想“测量滑轮组的机械效率”。
(1)他想用绳子绕制滑轮组并用向下的力拉绳子的一端,10s内绳子自由端移动1.5m,重为3N的物体上升0.5m,实验室有如图甲所示的两个滑轮组,请你帮助地选出一个合适的滑轮组进行实验(滑轮组的每个滑轮都不能浪费),并在图甲中画出滑轮组的绕线情况;______
(2)他正确绕线后,用弹簧测力计缓慢 ______拉动绳子自由端,如图乙所示为弹簧测力计的示数 ______N,不计绳重和摩擦,则此滑轮组的动滑轮重为 ______N;
(3)若实验中增加动滑轮的自重,提起重2N的重物时,则游轮组机械效率比(2)的机械效率要 ______。
62.(2021·辽宁皇姑·八年级期末)在探究“影响滑轮组机械效率的因素”实验中,小明用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法,分别做了甲、乙、丙3组实验,实验数据记录如表:
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η
1 2 0.05 1.0 0.15 66.7%
2 4 0.05 1.7 0.15 78.4%
3 6 0.05 ① 0.15 ②
(1)在实验操作中应该沿竖直方向 ______拉动弹测力计,同组的小华发现实验过程中边拉动边读数时,弹簧测力计示数不稳定,如果能在弹簧测力计静止时读数会更准确,如果这样,测量的结果将比滑轮组移动时的机械效率 ______(选填“偏大”、“偏小”或“不变”);
(2)通过上面的实验数据可得出,对同一个滑轮组,其提升的物体越重,滑轮组的机械效率越 ______;
(3)在甲图中画出满足第一次实验数据的滑轮组绕法______。
63.(2021·辽宁丹东·八年级期末)如图是小明做“测量滑轮组的机械效率”的实验装置;测得的实验数据如表;
实验次数 物重G/N 物体上升高度h/m 拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 1 0.1 0.6 0.3 55.6%
2 2 0.1 1.0 0.3 66.7%
3 4 0.1 1.6 0.3
(1)实验过程中应尽量 ______匀速拉动弹簧测力计;
(2)第三次实验中滑轮组的机械效率是 ______;(结果保留到0.1%)
(3)分析表中实验数据可知,同一滑轮组,物重 ______,滑轮组的机械效率越高;
(4)小芳也利用重为1N、2N、4N的物体进行了次实验,每次测得的机械效率均大于小明的测量值,则小芳的测量值偏大的原因可能是 ______(填字母);
A.测拉力时弹簧测力计未调零,指针指在零刻度线下方
B.弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升
C.所用动滑轮的重力小于小明所使用动滑轮重力
(5)我们在生活中经常给各种机械加润滑油,是为了 ______(选填“增大“或“减小”)它的机械效率。
六、简答题
64.(2021·辽宁绥中·八年级期末)如图所示是一个行李箱,请回答下面问题
(1)行李箱的下部装有滚轮,其目的是什么?
(2)拉行李箱的时候要拉出拉杆,目的是什么?解释原因?
65.(2021·辽宁沙河口·八年级期末)如图所示,是我国古代劳动人民在建造宏伟的建筑物时,利用木棒搬动巨大木料的场景。请分析说明:
(1)从图中能看出,支架上的横杆属于什么类型的杠杆?
(2)支架下为什么垫一个面积较大的石块?
七、计算题
66.(2021·辽宁皇姑·八年级期末)工人用图示装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m,此过程中拉力的功率为120W.(g取10N/kg)求:
(1)有用功;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)若工人用此装置匀速提升其他货物,测得拉力大小为300N,额外功占总功的20%,工人提升货物的重.
67.(2021·辽宁法库·八年级期末)如图,质量为60kg的工人用滑轮组提升重物,每个滑轮的重力均为100N,用滑轮组让重力为250N的物体匀速上升2m,求:
(1)工人做的有用功为多少?
(2)若不计绳重和摩擦,此时滑轮组的机械效率是多少?
(3)实际使用中绳子能够承受的最大拉力为400N,重物提升过程中绳子重和摩擦对应的额外功始终占总功的10%,求滑轮组的最大机械效率。
68.(2021·辽宁·大连市第九中学八年级期末)在一次车辆故障处置过程中,拖车所用装置简化如图所示。为了尽快疏通道路,交警只用了30s的时间,指挥拖车在水平路面上将故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是6m/s,绳子自由端的拉力做功2.7×105J,该装置的机械效率是80%。求:
(1)故障车在30s内通过的路程;
(2)对故障车所做的有用功;
(3)故障车在被拖离过程中受到的阻力。
69.(2021·辽宁凌源·八年级期末)如图所示,重400N的物体在30N的水平拉力F的作用下,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,求:
(1)有用功为多少焦耳;
(2)拉力F的功率为多少瓦;
(3)物体受到的的滑动摩擦力为多少牛顿。
70.(2021·辽宁沙河口·八年级期末)某工地上,工人用图中所示的滑轮组将重是840N的货物匀速提升2 m,所用时间是 30s。此过程滑轮组的机械效率是 80%。g取 10 N/kg。求:
(1)有用功是多少?
(2)绳自由端的拉力是多大?
(3)拉力的总功率是多少?
71.(2021·辽宁丹东·八年级期末)已知斜面的长为4m,高为2m,小明同学沿斜面用大小为300N的拉力,将重为400N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端(绳重不计)。求:
(1)小明对木箱做的有用功;
(2)斜面的机械效率(结果保留到0.1%);
(3)斜面对木箱施加的摩擦力。
72.(2021·辽宁凌源·八年级期末)为了开展全民健身活动,凌源市政府为每个居民小区都配备了健身器材,如图所示是小亮最喜爱的用于锻炼臂力的健身拉力器结构示意图。小亮每次向下拉动拉杆时,拉力F=260N,在0.5s内使质量为22kg的配重块匀速升高50cm。(不计拉杆和绳的重力,g取10N/kg)求:
(1)小亮拉动拉力器的功率;
(2)小亮拉动拉力器过程中克服摩擦所做的功;
(3)小亮拉动拉力器的机械效率。
73.(2021·辽宁大东·八年级期末)如图是用动滑轮提升物体A的示意图,在竖直向上的拉力F的作用下,重为400N的物体A在30s的时间里,匀速竖直上升了6m。在此过程中,拉力F=250N,绳重、滑轮与轴的摩擦忽略不计。求:
(1)动滑轮对物体所做的功W有;
(2)拉力F的功率P;
(3)动滑轮的机械效率η;
(4)动滑轮受的重力G动。
74.(2021·辽宁绥中·八年级期末)装卸工人用如图所示的装置将重为800N的货物提至高处,人对绳的拉力为500N,货物在1min内匀速上升了5m,在此过程中求:
(1)有用功____;
(2)拉力做功的功率____;
(3)滑轮组的机械效率_____.
75.(2021·辽宁铁西·八年级期末)如图甲所示,重为80N的物体在大小为10N,方向水平向左的拉力F1的作用下,在水平地面上以3m/s的速度做匀速直线运动,滑轮质量、绳子质量均不计。如图乙所示,当撤去滑轮组后,改用大小为15N,方向水平向右的拉力F2,拉物体匀速向右运动10m。求:
(1)图甲中,2s内拉力F1做的功;
(2)图甲滑轮组的机械效率。
76.(2021·辽宁甘井子·八年级期末)小李用如图所示的滑轮组把900 N的物体提升3 m,作用在绳子自由端的拉力是400 N,不考虑绳重及摩擦。(g取10 N/kg)试求:
(1)提升重物所做的有用功是多少?
(2)滑轮组的机械效率是多少?
(3)动滑轮的重力是多少?
77.(2021·辽宁大连·八年级期末)工人用如图所示的滑轮组提升建材。他将540N的建材匀速提升了25m,用时100s,已知工人的拉力为300N。试求:
(1)这次提升建材,滑轮组的机械效率是多少
(2)这次提升建材,工人的拉力做功的功率是多少
78.(2021·辽宁西岗·八年级期末)保洁工人清洗一高楼的外墙,他使用了如图所示的装置进行升降。已知人的体重为600N,保洁材料的质量是15kg,绳子自由端的拉力F为300N。吊篮在拉力F的作用下,5s匀速上升了1m。g取10N/kg,不计绳重和摩擦。试求:
(1)保洁材料的重力是多大?
(2)绳子自由端移动的速度是多大?
(3)若绳子能承受的最大拉力为400N,则保洁材料的最大重力是多少?
79.(2021·辽宁庄河·八年级期末)将重的装修材料放在水平地面上,工人用如图所示的滑轮组将装修材料匀速提高了,用时,滑轮组的机械效率为(不计绳重及轴摩擦)。试求:
(1)提升装修材料做的有用功是多少?
(2)工人对绳子自由端的拉力F是多少?
(3)工人拉绳子的功率是多少?
80.(2021·辽宁新宾·八年级期末)如图所示,在20N的水平拉力F作用下,重200N的物体沿水平地面向左匀速直线运动,物体与地面之间的滑动摩擦力为48N。
(1)此时滑轮组的机械效率是多少?
(2)若物体移动的速度为0.2m/s,则1min内拉力做的功和功率各是多少?
81.(2021·辽宁昌图·八年级期末)“中国速度”——建设者们仅用十天就建成武汉“火神山”医院,为战胜疫情提供了强有力保障。建造医院所用的某厢式板房,其重力为1.5×104N,放在水平地面上,与地面的接触面积是20m2。如图所示的起重机滑轮组,10s内将该厢式板房匀速提高了4m。在此过程中钢丝绳自由端的拉力功率是7.2×103W。
试求(1)起吊前厢式板房对地面的压强是多少
(2)钢丝绳自由端的拉力做功是多少
(3)该装置的机械效率多大 (结果保留 1位小数)
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.B
【分析】
本题考查杠杆的分类,根据动力臂和阻力臂判断。
【详解】
A.用去核器时,动力臂小于阻力臂是费力的杠杆,故A项不符合题意;
B.瓶盖起子动力臂大于阻力臂是省力杠杆,故B项符合题意;
CD.面包夹子与筷子,动力臂小于阻力臂是费力的杠杆,故CD项不符合题意。
故选B。
2.C
【分析】
【详解】
A.钢丝钳在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故A不符合题意;
B.瓶起子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故B不符合题意;
C.钓鱼竿在使用过程中,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故C符合题意;
D.核桃夹在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故D不符合题意。
故选C。
3.B
【分析】
【详解】
吊桥为省力杠杆,筷子为费力杠杆,手推车为省力杠杆,赛艇的船桨是费力杠杆,天平是等臂杠杆,所以B符合题意。
故选B。
4.D
【分析】
【详解】
阻力为硬棒的重力,大小不变,硬棒在竖直位置时,重力的力臂为0,转过θ角后,重力力臂(阻力臂)逐渐增大,当硬棒在竖直位置时,F的力臂是杠杆的长度,且力臂最长,当杠杆转过θ后,力与杠杆不再垂直,所以动力臂变小,根据杠杆平衡的条件可得,阻力与阻力臂的乘积增大,而动力臂减小,所以动力逐渐增大,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
5.A
【分析】
【详解】
轻质木板受力如下图
动力臂为OA=L,杠杆受到物体的压力(阻力)F′=G,阻力臂为OB,物块向左做匀速滑动,则阻力臂
OB=OA-vt=L-vt
因杠杆平衡,故有
F×OA=F′×OB=G×(OA-vt)
即
F×L=G×(L-vt)
则
由于G、v、L为常数,所以拉力F与运动时间t是一次函数关系,且t增大时,F减小,变化关系为直线,故只有A正确。
故选A。
6.D
【分析】
【详解】
将吊臂视为杠杆,O为支点,伸缩撑杆对吊臂的支持力F,其力臂为L1,设货物对吊臂的拉力为F2(等于货物的重力不变),其力臂为L
根据杠杆的平衡条件可得
F×L1=F2×L,
所以,支持力
F=
因F2、L1均不变,则可知F与L是正比例函数关系,其图像为过原点的倾斜直线,故D符合题意。
故选D。
7.D
【详解】
A.动滑轮实质是动力臂是阻力臂二倍的杠杆,它可以省力一半,省力但费距离,故该选项不符合题意;
B.订书机在使用时,动力臂大于阻力臂,所以它是省力杠杆,省力但费距离,故该选项不符合题意;
C.羊角锤在使用时,动力臂大于阻力臂,所以它是省力杠杆,省力但费距离,故该选项不符合题意;
D.镊子在使用时,动力臂小于阻力臂,所以它是费力杠杆,费力但能省距离,故该选项符合题意.
8.D
【分析】
【详解】
物体上方绳子受到的拉力
F拉=G-N
绳子自由端的拉力
所以
2F+N=G
故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
9.A
【分析】
【详解】
由图示知,滑轮组承重的绳子为2根,A点拉力FA所做的功为有用功,而物体匀速直线运动,则FA与f是一对平衡力,则滑轮组的机械效率
故A正确,BCD错误。
故选A。
10.D
【分析】
【详解】
若一桶水重G,一次送水上楼的有用功
=2Gh
人做的总功
=(2G+)h
机械效率
==
送水上一次楼的时间为t,其功率
=
分两次送上楼的有用功
=2Gh
人做的总功
=2(G+)h
机械效率
==
送水上楼的时间为2t,其功率
==
比较得
P1>P2;η1>η2
故选D。
11.B
【分析】
【详解】
A.机械效率是指有用功与总功的比值;机械效率大的机械做的有用功不一定多,故A错误;
B.使用任何机械都会克服摩擦、机械自重做功,因此使用任何机械一定不会省功,故B正确;
C.功率与机械效率是两个不同的概念,两者之间没有关系,故C错误;
D.当摩擦力是动力时,克服摩擦力做的功不是额外功,故D错误。
故选B。
12.C
【分析】
【详解】
ABC.根据功率的公式,功率的大小同时由物体做的功和做功所用的时间决定,相同的时间里做功越少,机械的功率就越小,故AB错误,C正确;
D.由机械效率公式可知,机械效率与功率无关,故D错误。
故选C。
13.D
【分析】
【详解】
A.由图象可知,当物重为10N时,滑轮组的机械效率为50%,不计摩擦,滑轮组的机械效率
则动滑轮重力为
故A错误;
B.使用滑轮组时,不计摩擦,由可知机械效率不可能达到100%,故B错误;
C.不计绳重和摩擦,动滑轮克服重力做的功为额外功,由于每次提升货物时用的是同一滑轮组,故额外功相同,即
故C错误;
D.物体重为30N时,则滑轮组的机械效率
故D正确。
故选D。
14.D
【分析】
【详解】
A.由图知n=3,绳子自由端移动距离
s=nh=3×4m=12m
则人拉绳子的速度
v==0.6m/s
故A错误;
B.不计绳重和摩擦,动滑轮的重力
G动=nF﹣G=3×400N﹣750N=450N
故B错误;
C.拉力F做功的功率
P==Fv=400N×0.6m/s=240W
故C错误;
D.不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率
η======62.5%
故D正确。
故选D。
15.D
【分析】
【详解】
A.由v= 可得,物体移动的距离
s物=vt=0.15m/s×5s=0.75m
由图可知,滑轮组绳子的有效股数n=3,则绳子自由端移动的距离
s绳=3s物=3v物t=3×0.75m=2.25m
故A错误;
B.拉力所做的有用功W有=fs物,拉力做的总功W总=Fs绳,则滑轮组的机械效率
η= ===
所以物体与地面间的滑动摩擦力
f=η3F=80%320N=48N
故B错误;
C.拉力做的总功
W总=Fs绳=20N×2.25m=45J
拉力F的功率
P===9W
故C错误;
D.拉力做的有用功
W有=fs物=48N×0.75m=36J
故D正确。
故选D。
16.ABD
【分析】
【详解】
A.时,物品甲下表面无限接近水面(刚好不被水打湿),甲没有浸没在水中,故不受浮力,故A正确;
B.绳子的拉力为
那么乙对地面的压力为
故B正确;
C.从开始计时到停止计时,由于甲受到浮力,A处的拉力减小,而B处的拉力不变,而杠杆故支点只能往右移动,力臂BP变小,才可能实现杠杆的再次平衡,故C错误;
D.任意时刻t时, 甲物体浸没的高度为,甲浸没的体积为
甲所受的浮力为
A点的拉力为
为
故D正确。
故选ABD。
17.ABD
【分析】
【详解】
AC.木块A放一水平面上,用10N的水平拉力F拉滑轮,物体A受到的拉力大小为
使足够长的木板A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动,则木块A受到的摩擦力
与物块B相连的弹簧测力计的示数为3N,则
方向水平向左;由力的相互性得
方向水平向右,故A错误,符合题意;C正确,不符合题意;
B.滑轮向右移动的速度为木块移动速度的一半,即为0.1m/s,故B错误,符合题意;
D.绳子拉木板A的功率为
故D错误,符合题意。
故选ABD。
18.AC
【分析】
【详解】
A.人做匀速直线运动,人受到拉力和摩擦力是平衡力,人受到的摩擦力
f=F
故A符合题意;
B.由图可知,n=2,人和箱子看出一个整体,地面对箱子的摩擦力为
f地=3F
故B不符合题意;
C.n=2,箱子的速度为v,绳子自由端的速度是2v,人以速度v靠近绳子自由端,所以绳子自由端相对于人的速度是3v,人拉绳子做功的功率为
Fv′=F×3v=3Fv
故C符合题意;
D.定滑轮绕3段绳,墙壁对定滑轮的拉力
F拉=3F
由力的作用相互性可知,定滑轮对墙壁的拉力为3F,故D不符合题意。
故选AC。
19.AC
【分析】
【详解】
A.物体B静止在地面上,处于平衡状态;则水平方向上物体B受到向右的弹簧测力计的拉力等于地面对它向左的摩擦力与物体A对它向左的摩擦力之和,即
fAB+4N=12N
则
fAB=8N
由于力的作用是相互的,物体A受到的摩擦力为
f=fAB=8N
故A正确;
B.由图知,水平使用滑轮组,滑轮组承重绳子的根数
n=2
拉力端移动速度
v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s
则拉力做功的功率
P=Fv=5N×0.2m/s=1W
故B错误;
C.由图知,水平使用滑轮组,拉力做的有用功
W有用=fs物
拉力端移动距离
s=2s物
拉力做的总功
W总=Fs=F×2s物=2Fs物
滑轮组的机械效率
η====×100%=80%
故C正确;
D.若拉力F增大到15N时,A做加速运动,A对B的压力不变、接触面的粗糙程度不变,则A和B之间的摩擦力不变,所以物体B的运动状态不会改变,即物体B仍然静止,不会向左运动,故D错误。
故选AC。
20.ACD
【分析】
【详解】
A.由图知,n=2,绳子自由端移动距离
s=2s物=2×1m=2m
绳子自由端移动的速度
故A正确;
B.拉力做的总功
W总=Fs=40N×2m=80J
故B错误;
C.拉力做的有用功
W有用=fs物=50N×1m=50J
滑轮组的机械效率
故C正确;
D.拉力做功功率
故D正确。
故选ACD。
21.ABC
【分析】
【详解】
A.拉力F做的有用
W有=Gh=400N×0.1m=40J
故A正确;
B.由图知,n=2,拉力端移动距离
s=2h=2×0.1m=0.2m
拉力做的总功
W总=Fs=250N×0.2m=50J
滑轮组的机械效率
η===80%
故B正确;
C.拉力做功的功率
P===25W
故C正确;
D.不计绳重和摩擦,拉力
F=(G+G动)
动滑轮重力
G动=2F﹣G=2×250N﹣400N=100N
题目没有提供“不计绳重和摩擦”的条件,动滑轮的重力不等于100N,故D错误。
故选ABC。
22.ABC
【分析】
【详解】
A.沿斜面向上的拉力F,物体运动的距离为s,则拉力做的总功
故A正确;
B.克服重力做的有用功为
则额外功
故B正确;
C.斜面的效率为
故C正确;
D.斜面对物体的摩擦力大小
故D错误。
故选ABC。
23. 省力 1.5 330
【分析】
【详解】
[1][2]由图可知,O为支点,地面对手的支持力的力臂为动力臂,长度为
l=0.6m+0.9m=1.5m
阻力臂为lG=0.9m,动力臂大于阻力臂,所以他的身体可看作是一个省力杠杆。
[3]由杠杆平衡条件可得Fl=GlG,即
F×1.5m=550N×0.9m
解得
F=330N
24. 连通器 杠杆 轮轴
【分析】
【详解】
[1]水龙头出水时通过水管和自来水厂的水塔,都是上端开口、底部连通的容器,两者组成一个连通器。
[2]出水开关上下拨动时,能绕固定点转动,所以它相当于杠杆。
[3]出水开关左右旋转时,是绕固定轴转动,所以它相当于轮轴。
25. 省力 160
【详解】
生活中的杠杆分为三类:动力臂大于阻力臂为省力杠杆,动力臂小于阻力臂为费力杠杆,动力臂等于阻力臂为等臂杠杆.
如图所示的钢丝钳动力臂大于阻力臂为省力杠杆;
杠杆在使用过程中,动力臂是阻力臂的几倍,那么动力就是阻力的几分之一,故小明至少用160N的力才能将铁丝剪断.
26. 左 左 费力
【分析】
【详解】
[1]由题意可知,旗对旗杆施加向右上方的阻力,所以要使举旗在风中静止,那么小明右手对A点施加力的方向应该大致向左。
[2]举旗时,F2为旗对杠杆施加的阻力,无论是A点或是B点作为旗杆的支点,动力臂都是一样长(约为AB),但是B点作为支点时的阻力臂比A点作为支点时的阻力臂长,根据杠杆平衡条件可知,B点作为支点时的动力就更大,即右手用力更大。
[3]举旗时,无论是A点或是B点作为旗杆的支点,F2为风吹旗时旗对杠杆施加的阻力,由图可知,杠杆BAC的动力臂都小于阻力臂,所以在举旗过程中,杠杆BAC为一个费力杠杆。
27. 240 变小
【分析】
【详解】
[1]依题意得
由杠杆平衡条件得,以A点为支点,人的肩膀对木棒的支持力
[2]若肩膀与B端的距离变小,则阻力和阻力臂不变,动力臂变大,由杠杆平衡条件得,人的肩膀对木棒的支持力减小。
28. 5×105 减小
【分析】
【详解】
[1]由杠杆平衡条件可得
FA×OA=G乙×OB
则A端受到甲的拉力为
对甲受力分析可知,甲受到竖直向上的支持力F支、拉力FA以及竖直向下的重力G甲,因甲静止,受力平衡,故地面对甲的支持力为
F支=G甲﹣FA=300N﹣100N=200N
由于力的作用是相互的,所以甲对地面的压力为
F=F支=200N
故甲对地面的压强为
[2]由图中可知,物体乙从B点向C点移动过程中,其力臂逐渐增大,由杠杆平衡条件可知,A端受到的拉力逐渐变大,则地面对甲的支持力逐渐变小,故甲对地面的压力变小。
29. 低 上 作用点
【详解】
[1]当物体重心引出的铅垂线在物体底部的支承面内,物体就不会倒下。不倒翁在摇晃的时候,它的重心越低,越稳定,越不容易倒下,所以不倒翁的重心应该偏低。
[2]根据杠杆平衡条件可知,当阻力和阻力臂一定时,动力臂越大,击打拳击袋的动力就越小,所以用相同的力击打拳击袋,使拳击袋发生最大程度倾斜应击打拳击袋的上方。
[3]相同的力击打的位置不同,拳击袋的倾斜程度就不同,说明力的作用效果与力的作用点有关。
30. 不变 变大
【详解】
[1][2]如图所示:在杠杆缓慢由A到B的过程中,动力臂OA的长度没有变化,阻力G的大小没有变化,而阻力臂L却逐渐增大。由杠杆的平衡条件知F OA =G L,当 OA、G不变时,L越大,那么F越大;因此拉力F在这个过程中逐渐变大。
31. 定 方向
【分析】
【详解】
[1][2]升旗时,人在下面拉绳子,旗子就可以升上去,是因为旗杆顶部安装有定滑轮,可以改变用力的方向,使得人们能很方便的把旗子升上去。
32. 物体的运动状态 定滑轮 改变力的方向
【分析】
【详解】
[1]升旗手缓缓向下拉绳子,国旗就会徐徐上升,这是因为力可以改变物体的运动状态。
[2][3]旗杆顶部滑轮的轴是固定不动的,故该滑轮是定滑轮,使用它可以改变力的方向,但不能省力。
33. 等臂 省力 15
【分析】
【详解】
[1][2][3]由图可知,A滑轮轴固定不动,则A是定滑轮,它本质是一个等臂杠杆,不省力,也不省距离,不计绳重、滑轮重与摩擦
F1=G=15N
B滑轮轴随物体一起运动,所以B是动滑轮,它本质是一个省力杠杆。
34.2
【分析】
【详解】
[1]由图甲可知,当
时,可知
则有
所以
因为A、B的体积相同,所以由
可得,A、B的重力之比
由图乙可知,使用的滑轮组中n=2,不计摩擦和滑轮的自重,要使它们处于静止状态,设方框中挂N个B物体,则有
则有
图乙的虚线框内悬挂B物体的个数是2个。
35. 40 48
【分析】
【详解】
[1]由图知
由于绳重及摩擦均忽略不计,所以拉力为
[2]绳子自由端移动的速度为
由
得,拉力做功的功率为
36. 动 300
【分析】
【详解】
[1]图中滑轮随重物一起移动,所以该滑轮是动滑轮。
[2]若不计滑轮重、绳重及摩擦,则竖直向上施加的拉力
37. 钥匙 省力
【详解】
[1]指甲钳、剪刀、筷子属于杠杆,钥匙属于轮轴。
[2]钥匙在使用过程中,动力作用在轮上,属省力机械,费距离。
38. 80% 增大 增大
【详解】
[1]斜面的机械效率
η=×100%=×100%=×100%=80%
[2]若仅使倾角θ逐渐增大,沿斜面向上的拉力将逐渐增大;
[3]其他条件不变,斜面的倾斜程度越大,铁块对斜面的压力减小,摩擦力减小,故额外功变小,所以机械效率增大。
39. =
【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。
40. 60% 1
【分析】
【详解】
[1]将物体接到顶端所做的有用功
W有=Gh=5N×0.3m=1.5J
斜面的机械效率
[2]克服摩擦所做的额外功
W额=W总-W有=2.5J-1.5J=1J
物体受到的摩擦力
41. 大于 等于
【分析】
【详解】
[1]由图知,n甲=2,n乙=3,不计绳重及摩擦,拉力F=(G物+G动),则绳子自由端的拉力分别为
F甲=(G物+G动)
F乙=(G物+G动),
由题意可知,物体的重力相等、动滑轮重也相等,所以F甲>F乙,即乙滑轮组省力。
[2]不计绳重及摩擦,则滑轮组的机械效率
η===
因为G物和G动均相同,所以两滑轮组的机械效率相等。
42.
【详解】
要使B点的动力最小,需要动力臂最大,力臂OB就是最大的动力臂;所以,连接OB,并作OB的垂线,动力的方向垂直于OB向上,由此画出最小力F的示意图,如图所示:
43.
【详解】
从支点作动力作用线的垂线段,线段的长度即为动力臂;电灯对杠杆的拉力是阻力,方向竖直向下,由此画出阻力的示意图.如图所示:
44.
【详解】
垂直于核桃的接触面向上,从支点O作阻力F2作用线的垂线,则支点到垂足的距离为阻力臂L2;由杠杆平衡条件可知,在阻力与阻力臂的乘积一定时,动力臂越长则动力越小,图中OA为动力臂时最长,动力的方向应该向下,过点A垂直于OA向下作最小动力F1的示意图;如图所示
45.
【详解】
由杠杆的平衡条件可知,当动力最小时,就是动力臂最大时,最大的力臂就是支点与力的作用点所连接的线段OM,过力的作用点作力臂的垂线就是力的位置,图中的F1所示;在本题中杠杆的阻力为重物对杠杆的拉力。如图:
【点睛】
46.
【详解】
根据杠杆平衡条件可知,当杠杆平衡时,动力臂越长动力越小,由图可知,支点是A点,力作用在C点时,连接AC,AC就是最长的力臂L,此时动力最小;过C点作AC的垂线,方向向上,就是最小动力F的方向,如下图所示:
47.
【分析】
【详解】
反向延长F1的作用线,过点O作F1作用线的垂线段,即为F1的力臂L1;过阻力臂L2的末端作垂直于L2的作用线,与杠杆的交点为F2的作用点,F2的方向向下,在线段末端标出箭头,标出阻力F2。如下图所示
48.
【分析】
【详解】
(1)由图乙知,支点在O点,从支点O向阻力F2的作用线作垂线,支点到垂足的距离为阻力臂l2。
(2)由杠杆平衡条件F1l1=F2l 2可知,在阻力跟阻力臂的乘积一定时,动力臂越长,动力越小;图中支点在O点,动力作用在B点,因此OB作为动力臂l1时最长;图中阻力F2使杠杆逆时针转动,因动力和阻力使杠杆转动的方向相反,所以动力应使杠杆顺时针转动,则动力F1的方向应该垂直于OB向下;过B点作垂直于OB向下的力,即为最小动力F1的示意图,如图所示
49.
【详解】
过支点作动力作用线的垂线段作为动力的力臂l1,石头对撬棒的压力F压垂直于杠杆向下,如下图所示:
50.
【分析】
【详解】
图中杠杆支点为O点,由图知,最长的动力臂为OB,所以当动力方向与OB垂直时,动力臂最长,动力最小,方向垂直于OB向下,如下图所示:
。
51.
【分析】
【详解】
(1)由杠杆平衡条件可知,在阻力跟阻力臂的乘积一定时,动力臂越长,动力越小;图中支点在O点,因此OA作为动力臂l1最长;动力的方向应该向下,过点A垂直于OA向下作出最小动力F1的示意图。
(2)从支点O作阻力F2作用线的垂线,支点到垂足的距离为阻力臂l2;如图所示:
52.
【分析】
【详解】
由杠杆平衡条件可知,在阻力跟阻力臂的乘积一定时,动力臂越长,动力越小;图中支点在O点,因此OA作为动力臂l1最长;动力的方向应该向右下,过点A垂直于OA向上作出最小动力F1的示意图,过支点O作动力F1的垂线即为动力臂l1,过支点O作动力F2的垂线,可得阻力臂l2,如图所示:
53.
【详解】
力臂是支点到力的作用线的距离,先延长力F1的作用线,从支点O作F1作用线的垂线段即其力臂l1;重力的方向是竖直向下的,作用点在物体的重心,从物体重心作竖直向下的有向线段,并用G表示,即物体重力的示意图。如图:
54.
【详解】
滑轮组的绕绳技巧:要最省力的绕法,可以从绳子的自由端开始绕绳,首先经过动滑轮,这样绕出来的一定是最省力的,如图:
55.
【详解】
利用三个滑轮组成滑轮组,要求使用时最省力,一定是一个定滑轮,两个动滑轮组成滑轮组,绳子的段数为4段.拉力向上,如图:
56.
【分析】
【详解】
要滑轮组最省力,则需要使承担物重的绳子段数最多,由图可知,应从动滑轮绕起,依次绕过各滑轮,最后与人手相连,如图所示
57. 是 右 1.5 变大 使实验结论更具有普遍性/避免实验结论的偶然性
【详解】
(1)平衡状态的含义为静止或匀速直线运动,甲图中杠杆虽未水平,但处于静止,属于平衡状态;
(2)杠杆调平遵循哪边高,就向那边调,故应往右调平衡螺母;
(3)由乙图可得,,则由,可得FB=1.5N,改为斜拉,则FB力臂变小,由杠杆平衡公式可得力臂变小,力变大;
(4)为验证杠杆平衡公式的普遍性,需进行多次实验.
58. 右 C 变大 省力
【分析】
【详解】
(1)[1]如图甲,杠杆的右端上翘,平衡螺母向上翘的右端调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)[2]设每个钩码重为G,杠杆每格长度为L,由杠杆平衡条件得
解得n=4,则应在C点挂1个相同的钩码,才可以使杠杆在水平位置平衡。
(3)[3]如图丙所示,如果作用在A端的弹簧测力计始终垂直于杠杆,在将钩码慢慢提升到一定高度的过程中(不超过水平位置),右端拉力的力臂不变,左端阻力不变且阻力力臂变长,根据杠杆平衡条件可知,右端的拉力即弹簧测力计的示数应变大。
(4)[4]由杠杆平衡条件可知,在阻力跟阻力臂的乘积一定时,动力臂越长,动力越小;图中支点在O点,动力作用在A点,因此OA作为动力臂L1时最长,此时动力最小;手柄被扶起过程中,动力的方向是向上的,过点A垂直于OA向上作出最小动力F1的示意图,如图所示:
(5)[5]活塞式抽水机的手柄,在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆。
59. 右 便于测量力臂 使结论具有普遍性 1 动力×动力臂=阻力×阻力臂(用公式写也可以) 1 最小 杠杆的重力对实验有影响
【分析】
【详解】
(1)[1][2]实验前发现杠杆静止时,左端高、右端低,此时杠杆处于平衡状态。接下来应将杠杆右端的平衡螺母向右调节,使杠杆处于水平位置平衡,这样便于测量力臂。
(2)[3][4]实验中要进行多次实验,使结论避免偶然性,具有普遍性,实验过程中,只允许选择1次力臂相等的实验,其它各次实验的力臂不相等。
(3)[5]通过分析实验数据,可知杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂。
[6]若每个钩码重G,每个小格长度L,由杠杆平衡条件可知
2G×2L=nG×4L
n=1
(4)[7]如图丙所示,保持杠杆在水平位置平衡,不改变拉力的作用点,只改变拉力的方向,竖直向上拉弹簧测力计,此时动力臂最大,阻力和阻力臂不变,由杠杆平衡条件可知动力最小,所以竖直向上的拉力最小。
[8]支点不在杠杆的中点,由于杠杆自身重力的影响,所测量的拉力变大,因此测出的拉力大小与杠杆平衡条件不相符。
60. 1.8 60% 0.72 偏小 重物重力和提升高度不变,有用功不变,加速拉动物体,弹簧测力计的拉力变大,斜面长度不变,拉力所做的总功偏大,机械效率偏小(或:偏小,加速拉动时,弹簧测力计的拉力变大,根据公式η=Gh/Fs,G、h、s不变,F变大,会使机械效率偏小)
【详解】
(1)[1]如图所示,弹簧测力计的分度值是0.2N,指针所指位置示数即为弹簧测力计对木块的拉力为1.8N。
(2)[2]将木块匀速拉到斜面顶端,物体重力做的功为有用功
拉力做的功为总功
则斜面的机械效率为
(3)[3]将木块匀速拉到斜面顶端时,木块需要克服摩擦力做额外功为
根据W=Fs可得木块与斜面的摩擦力大小
(4)[4][5]物体的重力和提升的高度不变,即有用功不变,若加速拉动木块,弹簧测力计的的拉力变大,斜面的距离不变,则拉力做的总功会变大,所以测得的机械效率与匀速拉动木块比较会偏小或者加速拉动时,弹簧测力计的拉力变大,根据公式η=Gh/Fs,G、h、s不变,F变大,会使机械效率偏小。
61. 竖直匀速 1.4 1.2 低
【分析】
【详解】
(1)[1]由题意可知,向下拉绳子时,承担动滑轮和物体总重的绳子有效股数
若装置中有两个动滑轮,为了滑轮组的每个滑轮都不能浪费,则至少会有4段绳子拉着动滑轮,所以只能选择一个动滑轮的状态;据“奇动偶定”的原则,绳子的固定端应先系在动滑轮挂钩上,依次绕过下面的定滑轮、动滑轮、上面的动滑轮,如下图所示:
(2)[2]为了测量滑轮组提升物体时的机械效率,实验中应缓慢竖直匀速拉动绳子的自由端。
[3]图中测力计分度值为0.2N,测力计示数为1.4N。
[4]根据公式
动滑轮的重力为
(3)[5]若实验中增加动滑轮的自重,提起重2N的重物时,在提升高度相同的情况下,额外功变大,有用功变小,则机械效率变低了。
62. 匀速缓慢 偏大 高
【分析】
【详解】
(1)[1]在实验操作中应该竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计,此时系统处于静止状态,测力计示数等于拉力的大小。
[2]如果在弹簧测力计静止时读数,因机械之间的摩擦不存在,则测力计示数变小,根据W=Fs得出的总功变小,而有用功不变,根据×100%,故测量的结果将比真正的滑轮组机械效率要偏大,其原因是忽略了摩擦对滑轮组机械效率的影响。
(2)[3]纵向分析实验数据可知,使用同一滑轮组,提升物体的重力越大,机械效率越高。
(3)[4]由表格中数据知,h=0.05m,而s=0.15m,绳端移动距离是物体上升高度的3倍,所以滑轮组由3段绳子承担物重,滑轮组应从动滑轮绕起。
63. 竖直 83.3% 越大 C 增大
【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,系统处于平衡状态,拉力等于测力计示数。
(2)[2]第三次实验中滑轮组的机械效率是
(3)[3]纵向分析表中实验数据可知,同一滑轮组,物重越大,滑轮组的机械效率越高。
(4)[4]A.测拉力时,弹簧测力计未调零,指针指在零刻度线下方,拉力测量大了,机械效率变小,不符合题意;
B.弹簧测力计每次拉动钩码时均加速上升,拉力变大,机械效率变小,不符合题意;
C.使用的动滑轮的重力小于小明小组,克服动滑轮做的功减小,额外功减小,机械效率变大,符合题意。
故选C。
(5)[5]我们在生活中经常给各种机械加润滑油,是为了减小摩擦,从而减小额外功,而有用功不变,故总功减小,根据可知,增大了机械效率。
64.(1)滚动代替滑动,减小摩擦力;(2)目的:省力;原因:以轮为支点的省力杠杆,拉出的杆越长,动力臂越长,越省力
【分析】
【详解】
(1)行李箱的下部装有滚轮的目的是用滚动代替滑动,减小摩擦力,从而省力;
(2)拉行李箱的时候要拉出拉杆,目的是为了省力,此时相当于一个杠杆,支点为轮子,拉出的杆越长,动力臂越长,而阻力与阻力臂不变,故由杠杆原理可知,动力越小,即越省力。
65.见解析
【分析】
【详解】
(1)人对横杆向下的压力是动力,绳子对横杆向下的拉力是阻力,由图可知,动力臂大于阻力臂,根据杠杆的平衡条件可知,动力小于阻力,横杆属于省力杠杆。
(2)支架对地面的压力较大,根据,支架下端垫有面积较大的石块,是为了增大受力面积,减小对地面的压强,防止其陷入泥土中。
66.(1)900J;(2)75%;(3)720N.
【详解】
(1)货物的重力:G=mg=45kg×10N/kg=450N;有用功:W有用=Gh=450N×2m=900J;
(2)拉力做的总功:W总=Pt=120W×10s=1200J;滑轮组的机械效率:;
(3)由图可知n=3,已知额外功占总功的20%,则此时的机械效率η′=1-20%=80%;此时的机械效率:,所以提升物体的重力:G=η′nF=80%×3×300N=720N.
67.(1)500J;(2)71.43%;(3)77.5%
【详解】
(1)工人做的有用功转化为物体的重力势能变化量,即
(2)若不计绳重和摩擦,拉力做的额外功为
则拉力做的总功为
此时滑轮组的机械效率为
(3)滑轮组中的n=2,当以绳子能够承受的最大拉力提升物体时,滑轮组的机械效率最大,设物体上升高度为h,则总功为
克服摩擦力、动滑轮等做的额外功为
则有用功为
此时滑轮组的机械效率为
答:(1)工人做的有用功为500J;
(2)若不计绳重和摩擦,此时滑轮组的机械效率是71.43%;
(3)滑轮组的最大机械效率为77.5%。
68.(1)180m;(2);(3)
【详解】
(1)故障车在30s内通过的路程为
(2)对故障车所做的有用功为
(3)故障车在被拖离过程中受到的阻力为
答:(1)故障车在30s内通过的路程180m;
(2)对故障车所做的有用功;
(3)故障车在被拖离过程中受到的阻力。
69.(1)72 J;(2)9W;(3)72N
【分析】
【详解】
解:(1)拉力F做的总功为
有用功为
(2)拉力F的功率为
(3)物体受到的的滑动摩擦力
答:(1)有用功为72焦耳;
(2)拉力F的功率为;
(3)物体受到的的滑动摩擦力72N。
70.(1)1680J;(2)350N;(3)70W
【分析】
【详解】
解:(1)由题意可知,货物的重力为G=840N,货物提升的高度为h=2m,故所做的有用功为
(2)由题意可知,滑轮组的机械效率为,故所做的总功为
因动滑轮上有三股绳子承重,故绳子自由端移动的距离为
解得绳子自由端的拉力
(3)因所用时间为t=30s,故拉力的总功率为
答:(1)有用功是1680J;
(2)绳自由端的拉力是350N;
(3)拉力的总功率是70W。
71.(1)800J;(2)66.7%;(3)100N
【分析】
【详解】
解:(1)小明对木箱做的有用功
W有=Gh=400N×2m=800J
(2)拉力F做的总功
W总=Fs=300N×4m=1200J
斜面的机械效率
η==≈66.7%
(3)额外功
W额=W总﹣W有=1200J﹣800J=400J
由W额=fs可得,物体在斜面上受到的摩擦力
f===100N
答:(1)小明对木箱做的有用功800J;
(2)斜面的机械效率为66.7%;
(3)斜面对木箱施加的摩擦力为100N。
72.(1)260W;(2)20J;(3)84.6%
【分析】
【详解】
解:(1)拉力所做的功为
小亮拉动拉力器的功率
(2)克服重力所做的有用功为
小亮拉动拉力器过程中克服摩擦所做的功
(3)小亮拉动拉力器的机械效率
答:(1)小亮拉动拉力器的功率为;
(2)小亮拉动拉力器过程中克服摩擦所做的功20J;
(3)小亮拉动拉力器的机械效率。
73.(1)2400J;(2)100W;(3)80%;(4)100N
【分析】
【详解】
解:(1)由题意可知,动滑轮对物体所做的功为
W有=GAh=400N×6m=2400J
(2)由图中可知,动滑轮上有两股绳子承重,故绳子自由端的拉力移动的距离为
s=2h=2×6m=12m
故拉力做的总功为
W总=Fs=250N×12m=3000J
故拉力做功的功率为
(3)由(1)(2)可知,动滑轮的机械效率为
(4)因绳重、滑轮与轴的摩擦忽略不计,故绳子自由端的拉力为
故动滑轮重力为
G动=2F﹣GA=2×250N﹣400N=100N
答:(1)动滑轮对物体所做的功为2400J;
(2)拉力F的功率为100W;
(3)动滑轮的机械效率为80%;
(4)动滑轮受的重力为100N。
74. 4000J 83.3W 80%
【详解】
(1)有用功:W有用=Gh=800N×5m=4000J;(2)拉力移动距离s=2h=2×5m=10m,拉力做的总功W总=Fs=500N×10m=5000J,拉力的功率P= P=83.3W;(3)滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=80%.
点睛:(1)根据W=Gh求出有用功;(2)根据s=2h求出拉力移动距离,根据W=Fs求出总功,根据P=求出拉力的功率;(3)根据η=求出机械效率.
75.(1)120J;(2)75%
【分析】
【详解】
解:(1)图乙中物体在水平方向上做匀速直线运动,物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力,因此物体受到的摩擦力
f=F2=15N
图甲和图乙中接触面的粗糙程度和物体对水平地面的压力不变,根据滑动摩擦力影响因素可知,两图中物体受到的摩擦力不变,即图甲中物体受到的摩擦力f=15N,图甲中物体的移动的距离
s物=v物t=3m/s×2s=6m
图甲中,n=2,拉力端移动的距离
s=ns物=2×6m/s=12m
则图甲中,2s内拉力F1做的功是
W总=F1s=10N×12m=120J
(2)有用功是克服摩擦力做的功
W有用=fs物=15N×6m=90J
所以图甲中滑轮组的机械效率
答:(1)图甲中,2s内拉力F1对物体做的功为120J;
(2)图甲滑轮组的机械效率为75%。
76.(1)2700 J;(2)75%;(3)300 N
【分析】
【详解】
解:(1)有用功为
W有=Gh =900 N×3 m=2700 J
(2)绳子自由端移动的距离为
s=3h=3×3m=9 m
拉力做的总功为
W总=Fs=400 N×9 m=3600 J
滑轮组的机械效率是
η=W有W总=2700J3600J=75%
(3)动滑轮重力为
G 动=3F-G =3×400 N-900 N=300 N
答:(1)提升重物所做的有功是 2700 J;
(2)滑轮组的机械效率是 75%;
(3)动滑轮的重力是 300 N。
77.(1)90%;(2)150W
【分析】
【详解】
解:(1)因为,,则
(2)工人的拉力做功为
则其功率为
答:(1)滑轮组的机械效率是90%;
(2)工人的拉力做功的功率是150W。
78.(1)150N;(2)0.6m/s;(3)450N
【分析】
【详解】
(1)由 知道,保洁材料的重力
G=mg=15kg×10N/kg=150N
(2)由图知道,滑轮组三段绳子都受力,自由端移动的
s=3h=3×1m=3m
绳子自由端移动的速度
(3)根据题意知道,动滑轮的重力
G滑轮=3F-G人-G材=3×300N-600N-150N=150N
若绳子能承受的最大拉力为400N,则保洁材料的最大重力是
G'材=3F'-G人-G额=3×400N-600N-150N=450N
答:(1)保洁材料的重力是150N;
(2)绳子自由端移动的速度是0.6m/s;
(3)若绳子能承受的最大拉力为400N,则保洁材料的最大重力是450N。
79.(1)﹔(2);(3)
【分析】
【详解】
解:(1)有用功是
(2)总功为
绳自由端移动距离
拉力为
(3)工人拉绳子的功率是
答:(1)提升装修材料做的有用功是;
(2)工人对绳子自由端的拉力F是;
(3)工人拉绳子的功率是。
80.(1)80%;(2)720J ;12W
【分析】
【详解】
解:(1)由图可知n=3,此时滑轮组的机械效率
(2)绳子自由端的速度
v拉=3v物=3×0.2m/s=0.6m/s
绳子自由端移动的距离
s拉=v拉t=0.6m×60s=36m
1min内拉力做的功
W拉=F拉s拉=20N×36m=720J
拉力做功的功率
答:(1)此时滑轮组的机械效率是80%;
(2)若物体移动的速度为0.2m/s,则1min内拉力做的功和功率各是720J和12W。
81.(1)750Pa;(2)7.2×104J;(3)83.3%
【分析】
【详解】
解:(1)起吊前厢式板房对地面的压强
p==750Pa
(2)钢丝绳自由端的拉力做功
W=Pt=7.2×103W×10s=7.2×104J
(3)该装置的机械效率
η=×100%≈83.3%
答:(1)起吊前厢式板房对地面的压强是750Pa;
(2)钢丝绳自由端的拉力做功是7.2×104J;
(3)该装置的机械效率是83.3%。
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