2024五四制鲁科版物理八年级下学期--第九章 素养综合检测（有解析）
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| 名称 | 2024五四制鲁科版物理八年级下学期--第九章 素养综合检测（有解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 571.3KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（五四制） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-01-04 15:45:08 | ||
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文档简介
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2024五四制鲁科版物理八年级下学期
第九章 素养综合检测
(满分100分,限时45分钟)
一、选择题(每小题4分,共28分)
1.(2023山东龙口开学考)下列说法正确的是 ( )
A.机器的功率越大,做功越多 B.机器的功率越小,做功越慢
C.机器做功越多,机械效率越高 D.机器机械效率越高,功率越大
2.【物理跨体育与健康】(2023四川成都武侯期末)如图所示,某举重运动员为了提高举重竞赛成绩,在平时训练时需要增大举起杠铃的总重,同时减小单次举起所用的时间。从物理学角度看,这样做能够
( )
A.减小做功 B.可以省功 C.减小功率 D.增大功率
3.【物理跨体育与健康】2023年2月25日至26日,山东省第十二届全民健身运动会五人制足球赛在淄博市体育中心笼式足球场成功举办。来自全省13个地市的17支男女足球队,共220名运动员展开了为期两天的角逐。运动员用100 N的力踢一个重5 N的足球,足球离开脚后在水平草坪向前滚动了20 m。在足球离开脚后的滚动过程中
( )
A.运动员和足球自身重力对足球做功都是0 J
B.足球自身重力对足球做功100 J
C.运动员对足球做功2 100 J
D.运动员对足球做功2 000 J
4.【跨学科·物理学与日常生活】(2023山东泗水二模)杠杆分为:省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。以下四个选项中不同于其他三个的是( )
5.(2023山东桓台二模)使用下列机械时,用大小相等的拉力F能匀速移动最重货物的是(不计机械自重和摩擦)( )
6.【跨学科·物理学与工程实践】(2023福建福州仓山期末)中国高铁运营里程稳居世界第一。高速铁路的输电线,采用坠砣牵引自动补偿线的张紧,无论冬、夏输电线都绷得直直的,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工作原理图,钢绳通过滑轮组悬挂配重4 000 N的坠砣,若某段时间内坠砣下降20 cm,不计滑轮和钢绳自重、摩擦,则( )
A.A、B都是动滑轮
B.A是动滑轮,B是定滑轮
C.输电线P端向左移动了10 cm
D.输电线P端受到的拉力是2 000 N
7.(2023山东东平开学考)工人用400 N的拉力F提升重600 N的物体,如图所示,在12 s内绳子自由端被匀速直线拉下6 m。下列说法正确的是 ( )
①所做的有用功是1 200 J
②滑轮组的机械效率为75%
③拉力F的功率是200 W
④若提升物体的重力变大,滑轮组的机械效率不变
A.只有①和④ B.只有②和③
C.只有①和② D.只有③和④
二、填空题(每空2分,共10分)
8.(2023山东淄博博山二模)如图所示,某工人师傅用500 N的推力,把木箱从长4 m、高2 m的斜面底端推到顶端,用时10 s,整个过程木箱的平均速度为 m/s,推力的平均功率为 W,斜面起到了 (选填“省力”“省距离”或“省功”)的作用。
9.【物理跨数学】(2023辽宁沈阳三模)如图,OA为长2 m的轻杆,与固定在竖直墙面上的光滑转轴相连接。将一重30 N的物体用轻绳拴在OA的中点B处,用始终垂直于OA的力F拉住轻杆,静止在图示位置,此时F= N。若在始终垂直于OA的力F拉动下,轻杆逐渐向水平位置旋转,则F的变化情况是 。
三、作图题(共8分)
10.(2023山东临沂模拟)(4分)如图是一杠杆图,试画出物体受到的重力以及作用在杠杆A点使杠杆在图示位置平衡的最小动力的示意图。
11.(4分)如图所示,某人站在地面上用滑轮组将物体A匀速向上拉起,请在图中用笔画线代替绳子,画出所用滑轮组的绳子绕法。
四、实验探究题(共33分)
12.【学科素养·科学探究】(2023山东泰安岱岳一模)(18分)小明用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”,杠杆上相邻刻度线间的距离相等。
(1)杠杆在甲图所示的位置静止时,杠杆 (选填“是”或“不是”)平衡状态,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。
(2)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0.5 N,在B点竖直向下拉弹簧测力计,仍使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数应为 N。保持弹簧测力计的悬挂点不变,当弹簧测力计改为斜拉(如图中虚线所示)时,为使杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)小明改变钩码的个数和位置进行了多次实验,以下实验与本次实验目的不相同的是 (选填字母)。
A.“用刻度尺测物体的长度”时要多次测量求平均值
B.“探究平面镜成像特点”时要多次改变物距
(4)如图丙所示,小明发现使用手机自拍杆进行拍照时,需要将自拍杆伸长,此时自拍杆是 (选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆。
13.【实验探究·分析论证】(2023山东邹城三模)(15分)建筑工地上矗立的塔吊,是用电动机来带动滑轮组提升重物的设备。如何提高滑轮组的机械效率,节约电能呢 为此同学们进行了“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验,用到的装置如图,实验数据记录如表所示:
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
1 2 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 2 0.2 1.2 0.6 55.6%
3 4 0.1 1.9 0.3 70.2%
4 4 0.1 1.3 0.5 61.5%
(1)实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计;
(2)分析表中数据可知:第4次实验是用 图所示装置来完成的;
(3)通过比较1与 (填实验次数的序号)两次实验数据可得出:同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组的机械效率越高。
(4)通过比较 (填实验次数的序号)两次实验数据可得出:不同滑轮组提升相同的重物,动滑轮越重,机械效率越低。
(5)为提高滑轮组机械效率,节约电能,根据以上结论和生活经验,你认为以下措施不可行的是 。
A.减轻动滑轮重
B.增加所提物体重
C.给机械加润滑油
D.增加重物上升的高度
五、计算题(共21分)
14.(2023江苏如皋期末)(9分)一辆质量为2 t的汽车,在平直公路上以100 kW的额定功率由静止开始运动,15 s运动200 m恰好达到最大速度,接着匀速运动20 s后关闭发动机,减速150 m停下,其v-t图像如图所示。已知汽车在运动过程中受到的阻力恰为车重的0.2倍,g取
10 N/kg,求:
(1)整个过程中发动机所做功的大小;
(2)汽车运动的最大速度v;
(3)整个过程中克服阻力所做功的大小。
15.(2023湖北荆州中考)(12分)以“‘荆歌’铁马,奔向未来”为主题的2023荆州马拉松3月26日在荆州体育中心鸣枪起跑。在开赛场地建设过程中,工人利用长度L=3 m的斜面把质量为240 kg的重物匀速推到h=1 m高处,如图所示,工人所用推力F=1 000 N,g取10 N/kg。求:
(1)推力做的有用功;
(2)斜面的机械效率;
(3)工人将另一质量为300 kg的重物匀速推到同一高度,为了省力,换用长度为5 m的斜面,此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6∶5,共用时20 s,工人推力做功的功率
答案全解全析
1.B 功率是表示物体做功快慢的物理量,功率越大的机器,做功越快,功率越小的机器,做功越慢;根据W=Pt可知,物体做功的多少与物体的功率和做功时间有关,在不明确时间关系的情况下,不能得出功率大小和做功多少的关系,A错误,B正确;机械效率是有用功跟总功的比值,机械效率高意味着在使用机械做功时,有用功在总功中所占的比例高,机械性能好,与机器做功的多少、快慢无关,C、D错误。
2.D 运动员训练时增大举起杠铃的总重,举起杠铃的高度不变,由W=Gh可知,这样做能增大单次举起对杠铃所做的功,A错误;减小单次举起所用的时间,根据P=可知,可以增大单次举起对杠铃做功的功率,D正确,C错误;运动员举起杠铃做功均为有用功,故改变训练方式不能省功,B错误。
3.A 足球离开脚后,在水平草坪向前滚动的过程中,脚没有给足球施加力,所以运动员对足球不做功;足球在水平草坪向前滚动的过程中,在重力的方向上(竖直向下)没有移动距离,重力不做功,综上所述,运动员和足球自身重力对足球做功都是0 J。
4.B 划船时的船桨、起重机的吊臂、端着茶杯的前臂,在使用过程中都是动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;剪铁皮的剪子,在使用过程中动力臂大于阻力臂,是省力杠杆。
5.D A图中是定滑轮,使用它不省力,故G1=F;B图中是动滑轮,使用它可以省一半的力,故G2=2F;C图中是杠杆,设每一小格的长度为L,根据杠杆的平衡条件可知,G3·2L=F·3L,解得G3=F;D图中是斜面,根据功的原理可知,G4×1 m=F×3 m,解得G4=3F,由此可知G4>G2>G3>G1。
6.C 由题图可知,滑轮A的轴不随物体运动,是定滑轮;滑轮B的轴随物体运动,是动滑轮,A、B错误;滑轮组承担P端拉力的绳子股数n=2,坠砣挂在钢绳的自由端,坠砣下降高度h=2sP,则输电线P端向左移动的距离sP=h=×20 cm=10 cm,C正确;不计滑轮和钢绳自重、摩擦,可得G砣=FP,则输电线P端受到的拉力FP=nG砣=2×4 000 N=8 000 N,
D错误。
7.B 由题图可知,n=2,绳子自由端移动的距离s=nh,则物体提升的高度h==3 m,所做的有用功W有=Gh=600 N×3 m=1 800 J,①错误;拉力做的总功W总=Fs=400 N×6 m=2 400 J,滑轮组的机械效率η==
×100%=75%,②正确;拉力做功的功率P===200 W,③正确;提升物体的重力变大,由W有=Gh可知,在提升的高度相同时,有用功W有增大,而额外功W额几乎不变,由η===可知,滑轮组的机械效率增大,④错误。
8 0.4 200 省力
解析 整个过程木箱的平均速度v===0.4 m/s;推力的平均功率P===Fv=500 N×0.4 m/s=200 W;由题意可知,工人师傅沿斜面把木箱推到货车上,比直接把木箱装到车上费了距离,省了力;由功的原理知,使用任何机械都不省功。
9 7.5 变大
解析 题图中杠杆以O为支点,因动力F垂直于OA,则动力臂l1=
OA=2 m,物体用轻绳拴在OA的中点B处,由几何知识可得l2=×OA×
sin 30°=×2 m×=0.5 m;根据杠杆平衡条件可得Fl1=Gl2,则F==
=7.5 N;由于F始终垂直于轻杆,故轻杆逐渐向水平位置旋转时,F的力臂不变,阻力臂变大,根据杠杆平衡条件可知,F将变大。
10 如图所示
解析 过物体的重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段,并用符号G表示;连接OA,OA是最长的动力臂,根据杠杆平衡的条件,要使杠杆平衡,动力方向向上,据此可画出最小的动力F。
11 如图所示
解析 由题图知,人向下拉绳子,所以绳子的固定端应在定滑轮挂钩上,然后顺次绕绳。
12 (1)是 右 (2)1.5 变大 (3)A (4)费力
解析 (1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆处于平衡状态;由题图甲可知,杠杆右端偏高,为了便于测量力臂,应使杠杆在水平位置平衡,需将平衡螺母向右调节;(2)每个钩码重0.5 N,由题图乙可知,OB∶OA=2∶3,根据杠杆的平衡条件可得,F×OB=2G×OA,故测力计的示数为F===1.5 N,当弹簧测力计斜向下拉时,阻力和阻力臂不变,动力臂变小,动力变大,所以弹簧测力计的示数将变大;(3)改变钩码的个数和位置,进行多次实验的目的是使实验结论更具有普遍性,避免实验结论的偶然性。一般情况下测量一个物体的长度要多次测量求平均值,这样做是为了减小误差;探究平面镜成像特点时,多次改变物距进行实验是为了寻找普遍规律,故选A;(4)手机自拍杆在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆。
13 (1)匀速 (2)丙 (3)3 (4)3、4 (5)D
解析 (1)实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,此时装置处于平衡状态,弹簧测力计的示数等于拉力大小。
(2)分析表中数据,根据s=nh可知,第4次实验中滑轮组的绳子股数n===5,所以第4次实验是用丙图所示装置来完成的。
(3)根据s=nh可知,第1、3次实验滑轮组的绳子股数均为3且钩码上升高度相同,符合控制变量法的要求,通过比较1与3两次实验数据可得出:同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组的机械效率越高。
(4)第3次实验是用乙图所示的装置来完成的,要克服1个动滑轮做额外功;第4次实验要克服两个动滑轮做额外功,通过比较3、4两次实验数据可得出:不同滑轮组提升相同的重物,动滑轮越重,机械效率越低。
(5)减轻动滑轮的重会减小额外功,有用功不变,总功减小,故减轻动滑轮的重可以提高机械效率,A可行;增加所提物体重时,有用功增大,额外功不变,这样也可以提高机械效率,B可行;机械添加润滑油可以减小克服摩擦力所做的额外功,也可以提高机械效率,C可行;根据η=
,故机械效率与提升物体上升的高度无关,D不
可行。
14 解析 (1)整个过程中发动机做功的时间t=35 s;
发动机做的功W=P额t=100×103 W×35 s=3.5×106 J;
(2)汽车做匀速直线运动时,汽车的牵引力
F牵= f =0.2G=0.2mg=0.2×2×103 kg×10 N/kg=4×103 N;
根据P=Fv可知,汽车的最大速度
v===25 m/s;
(3)车在运动过程中受到的阻力f =4×103 N;
由v=可知,汽车在15 ~35 s行驶的路程s'=vt'=25 m/s×20 s=500 m;
整个过程汽车行驶的路程s=200 m+500 m+150 m=850 m;
整个过程中克服阻力所做的功Wf =fs=4×103 N×850 m=3.4×106 J。
15 解析 (1)推力做的有用功,即提升重物做的功,
W有用=Gh=mgh=240 kg×10 N/kg×1 m=2 400 J;
(2)推力做的总功W总=Fs=1 000 N×3 m=3 000 J,
斜面的机械效率η==×100%=80%;
(3)工人第一次推动重物时,额外功
W额=W总-W有用=3 000 J-2 400 J=600 J,
由W额=fs得此过程中重物与斜面间的摩擦力f ===200 N。
工人将另一质量为300 kg的重物匀速推到同一高度,为了省力,换用长度为5 m的斜面,此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6∶5,即f '=×200 N=240 N;推力做的有用功
W有用'= G 'h=mgh=300 kg×10 N/kg×1 m=3 000 J;
额外功W额'=f 's=240 N×5 m=1 200 J;
总功W总'=W有用'+W额'=3 000 J+1 200 J=4 200 J;
推力做功的功率P===210 W。
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2024五四制鲁科版物理八年级下学期
第九章 素养综合检测
(满分100分,限时45分钟)
一、选择题(每小题4分,共28分)
1.(2023山东龙口开学考)下列说法正确的是 ( )
A.机器的功率越大,做功越多 B.机器的功率越小,做功越慢
C.机器做功越多,机械效率越高 D.机器机械效率越高,功率越大
2.【物理跨体育与健康】(2023四川成都武侯期末)如图所示,某举重运动员为了提高举重竞赛成绩,在平时训练时需要增大举起杠铃的总重,同时减小单次举起所用的时间。从物理学角度看,这样做能够
( )
A.减小做功 B.可以省功 C.减小功率 D.增大功率
3.【物理跨体育与健康】2023年2月25日至26日,山东省第十二届全民健身运动会五人制足球赛在淄博市体育中心笼式足球场成功举办。来自全省13个地市的17支男女足球队,共220名运动员展开了为期两天的角逐。运动员用100 N的力踢一个重5 N的足球,足球离开脚后在水平草坪向前滚动了20 m。在足球离开脚后的滚动过程中
( )
A.运动员和足球自身重力对足球做功都是0 J
B.足球自身重力对足球做功100 J
C.运动员对足球做功2 100 J
D.运动员对足球做功2 000 J
4.【跨学科·物理学与日常生活】(2023山东泗水二模)杠杆分为:省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。以下四个选项中不同于其他三个的是( )
5.(2023山东桓台二模)使用下列机械时,用大小相等的拉力F能匀速移动最重货物的是(不计机械自重和摩擦)( )
6.【跨学科·物理学与工程实践】(2023福建福州仓山期末)中国高铁运营里程稳居世界第一。高速铁路的输电线,采用坠砣牵引自动补偿线的张紧,无论冬、夏输电线都绷得直直的,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工作原理图,钢绳通过滑轮组悬挂配重4 000 N的坠砣,若某段时间内坠砣下降20 cm,不计滑轮和钢绳自重、摩擦,则( )
A.A、B都是动滑轮
B.A是动滑轮,B是定滑轮
C.输电线P端向左移动了10 cm
D.输电线P端受到的拉力是2 000 N
7.(2023山东东平开学考)工人用400 N的拉力F提升重600 N的物体,如图所示,在12 s内绳子自由端被匀速直线拉下6 m。下列说法正确的是 ( )
①所做的有用功是1 200 J
②滑轮组的机械效率为75%
③拉力F的功率是200 W
④若提升物体的重力变大,滑轮组的机械效率不变
A.只有①和④ B.只有②和③
C.只有①和② D.只有③和④
二、填空题(每空2分,共10分)
8.(2023山东淄博博山二模)如图所示,某工人师傅用500 N的推力,把木箱从长4 m、高2 m的斜面底端推到顶端,用时10 s,整个过程木箱的平均速度为 m/s,推力的平均功率为 W,斜面起到了 (选填“省力”“省距离”或“省功”)的作用。
9.【物理跨数学】(2023辽宁沈阳三模)如图,OA为长2 m的轻杆,与固定在竖直墙面上的光滑转轴相连接。将一重30 N的物体用轻绳拴在OA的中点B处,用始终垂直于OA的力F拉住轻杆,静止在图示位置,此时F= N。若在始终垂直于OA的力F拉动下,轻杆逐渐向水平位置旋转,则F的变化情况是 。
三、作图题(共8分)
10.(2023山东临沂模拟)(4分)如图是一杠杆图,试画出物体受到的重力以及作用在杠杆A点使杠杆在图示位置平衡的最小动力的示意图。
11.(4分)如图所示,某人站在地面上用滑轮组将物体A匀速向上拉起,请在图中用笔画线代替绳子,画出所用滑轮组的绳子绕法。
四、实验探究题(共33分)
12.【学科素养·科学探究】(2023山东泰安岱岳一模)(18分)小明用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”,杠杆上相邻刻度线间的距离相等。
(1)杠杆在甲图所示的位置静止时,杠杆 (选填“是”或“不是”)平衡状态,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。
(2)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0.5 N,在B点竖直向下拉弹簧测力计,仍使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数应为 N。保持弹簧测力计的悬挂点不变,当弹簧测力计改为斜拉(如图中虚线所示)时,为使杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)小明改变钩码的个数和位置进行了多次实验,以下实验与本次实验目的不相同的是 (选填字母)。
A.“用刻度尺测物体的长度”时要多次测量求平均值
B.“探究平面镜成像特点”时要多次改变物距
(4)如图丙所示,小明发现使用手机自拍杆进行拍照时,需要将自拍杆伸长,此时自拍杆是 (选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆。
13.【实验探究·分析论证】(2023山东邹城三模)(15分)建筑工地上矗立的塔吊,是用电动机来带动滑轮组提升重物的设备。如何提高滑轮组的机械效率,节约电能呢 为此同学们进行了“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验,用到的装置如图,实验数据记录如表所示:
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
1 2 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 2 0.2 1.2 0.6 55.6%
3 4 0.1 1.9 0.3 70.2%
4 4 0.1 1.3 0.5 61.5%
(1)实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计;
(2)分析表中数据可知:第4次实验是用 图所示装置来完成的;
(3)通过比较1与 (填实验次数的序号)两次实验数据可得出:同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组的机械效率越高。
(4)通过比较 (填实验次数的序号)两次实验数据可得出:不同滑轮组提升相同的重物,动滑轮越重,机械效率越低。
(5)为提高滑轮组机械效率,节约电能,根据以上结论和生活经验,你认为以下措施不可行的是 。
A.减轻动滑轮重
B.增加所提物体重
C.给机械加润滑油
D.增加重物上升的高度
五、计算题(共21分)
14.(2023江苏如皋期末)(9分)一辆质量为2 t的汽车,在平直公路上以100 kW的额定功率由静止开始运动,15 s运动200 m恰好达到最大速度,接着匀速运动20 s后关闭发动机,减速150 m停下,其v-t图像如图所示。已知汽车在运动过程中受到的阻力恰为车重的0.2倍,g取
10 N/kg,求:
(1)整个过程中发动机所做功的大小;
(2)汽车运动的最大速度v;
(3)整个过程中克服阻力所做功的大小。
15.(2023湖北荆州中考)(12分)以“‘荆歌’铁马,奔向未来”为主题的2023荆州马拉松3月26日在荆州体育中心鸣枪起跑。在开赛场地建设过程中,工人利用长度L=3 m的斜面把质量为240 kg的重物匀速推到h=1 m高处,如图所示,工人所用推力F=1 000 N,g取10 N/kg。求:
(1)推力做的有用功;
(2)斜面的机械效率;
(3)工人将另一质量为300 kg的重物匀速推到同一高度,为了省力,换用长度为5 m的斜面,此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6∶5,共用时20 s,工人推力做功的功率
答案全解全析
1.B 功率是表示物体做功快慢的物理量,功率越大的机器,做功越快,功率越小的机器,做功越慢;根据W=Pt可知,物体做功的多少与物体的功率和做功时间有关,在不明确时间关系的情况下,不能得出功率大小和做功多少的关系,A错误,B正确;机械效率是有用功跟总功的比值,机械效率高意味着在使用机械做功时,有用功在总功中所占的比例高,机械性能好,与机器做功的多少、快慢无关,C、D错误。
2.D 运动员训练时增大举起杠铃的总重,举起杠铃的高度不变,由W=Gh可知,这样做能增大单次举起对杠铃所做的功,A错误;减小单次举起所用的时间,根据P=可知,可以增大单次举起对杠铃做功的功率,D正确,C错误;运动员举起杠铃做功均为有用功,故改变训练方式不能省功,B错误。
3.A 足球离开脚后,在水平草坪向前滚动的过程中,脚没有给足球施加力,所以运动员对足球不做功;足球在水平草坪向前滚动的过程中,在重力的方向上(竖直向下)没有移动距离,重力不做功,综上所述,运动员和足球自身重力对足球做功都是0 J。
4.B 划船时的船桨、起重机的吊臂、端着茶杯的前臂,在使用过程中都是动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;剪铁皮的剪子,在使用过程中动力臂大于阻力臂,是省力杠杆。
5.D A图中是定滑轮,使用它不省力,故G1=F;B图中是动滑轮,使用它可以省一半的力,故G2=2F;C图中是杠杆,设每一小格的长度为L,根据杠杆的平衡条件可知,G3·2L=F·3L,解得G3=F;D图中是斜面,根据功的原理可知,G4×1 m=F×3 m,解得G4=3F,由此可知G4>G2>G3>G1。
6.C 由题图可知,滑轮A的轴不随物体运动,是定滑轮;滑轮B的轴随物体运动,是动滑轮,A、B错误;滑轮组承担P端拉力的绳子股数n=2,坠砣挂在钢绳的自由端,坠砣下降高度h=2sP,则输电线P端向左移动的距离sP=h=×20 cm=10 cm,C正确;不计滑轮和钢绳自重、摩擦,可得G砣=FP,则输电线P端受到的拉力FP=nG砣=2×4 000 N=8 000 N,
D错误。
7.B 由题图可知,n=2,绳子自由端移动的距离s=nh,则物体提升的高度h==3 m,所做的有用功W有=Gh=600 N×3 m=1 800 J,①错误;拉力做的总功W总=Fs=400 N×6 m=2 400 J,滑轮组的机械效率η==
×100%=75%,②正确;拉力做功的功率P===200 W,③正确;提升物体的重力变大,由W有=Gh可知,在提升的高度相同时,有用功W有增大,而额外功W额几乎不变,由η===可知,滑轮组的机械效率增大,④错误。
8 0.4 200 省力
解析 整个过程木箱的平均速度v===0.4 m/s;推力的平均功率P===Fv=500 N×0.4 m/s=200 W;由题意可知,工人师傅沿斜面把木箱推到货车上,比直接把木箱装到车上费了距离,省了力;由功的原理知,使用任何机械都不省功。
9 7.5 变大
解析 题图中杠杆以O为支点,因动力F垂直于OA,则动力臂l1=
OA=2 m,物体用轻绳拴在OA的中点B处,由几何知识可得l2=×OA×
sin 30°=×2 m×=0.5 m;根据杠杆平衡条件可得Fl1=Gl2,则F==
=7.5 N;由于F始终垂直于轻杆,故轻杆逐渐向水平位置旋转时,F的力臂不变,阻力臂变大,根据杠杆平衡条件可知,F将变大。
10 如图所示
解析 过物体的重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段,并用符号G表示;连接OA,OA是最长的动力臂,根据杠杆平衡的条件,要使杠杆平衡,动力方向向上,据此可画出最小的动力F。
11 如图所示
解析 由题图知,人向下拉绳子,所以绳子的固定端应在定滑轮挂钩上,然后顺次绕绳。
12 (1)是 右 (2)1.5 变大 (3)A (4)费力
解析 (1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆处于平衡状态;由题图甲可知,杠杆右端偏高,为了便于测量力臂,应使杠杆在水平位置平衡,需将平衡螺母向右调节;(2)每个钩码重0.5 N,由题图乙可知,OB∶OA=2∶3,根据杠杆的平衡条件可得,F×OB=2G×OA,故测力计的示数为F===1.5 N,当弹簧测力计斜向下拉时,阻力和阻力臂不变,动力臂变小,动力变大,所以弹簧测力计的示数将变大;(3)改变钩码的个数和位置,进行多次实验的目的是使实验结论更具有普遍性,避免实验结论的偶然性。一般情况下测量一个物体的长度要多次测量求平均值,这样做是为了减小误差;探究平面镜成像特点时,多次改变物距进行实验是为了寻找普遍规律,故选A;(4)手机自拍杆在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆。
13 (1)匀速 (2)丙 (3)3 (4)3、4 (5)D
解析 (1)实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,此时装置处于平衡状态,弹簧测力计的示数等于拉力大小。
(2)分析表中数据,根据s=nh可知,第4次实验中滑轮组的绳子股数n===5,所以第4次实验是用丙图所示装置来完成的。
(3)根据s=nh可知,第1、3次实验滑轮组的绳子股数均为3且钩码上升高度相同,符合控制变量法的要求,通过比较1与3两次实验数据可得出:同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组的机械效率越高。
(4)第3次实验是用乙图所示的装置来完成的,要克服1个动滑轮做额外功;第4次实验要克服两个动滑轮做额外功,通过比较3、4两次实验数据可得出:不同滑轮组提升相同的重物,动滑轮越重,机械效率越低。
(5)减轻动滑轮的重会减小额外功,有用功不变,总功减小,故减轻动滑轮的重可以提高机械效率,A可行;增加所提物体重时,有用功增大,额外功不变,这样也可以提高机械效率,B可行;机械添加润滑油可以减小克服摩擦力所做的额外功,也可以提高机械效率,C可行;根据η=
,故机械效率与提升物体上升的高度无关,D不
可行。
14 解析 (1)整个过程中发动机做功的时间t=35 s;
发动机做的功W=P额t=100×103 W×35 s=3.5×106 J;
(2)汽车做匀速直线运动时,汽车的牵引力
F牵= f =0.2G=0.2mg=0.2×2×103 kg×10 N/kg=4×103 N;
根据P=Fv可知,汽车的最大速度
v===25 m/s;
(3)车在运动过程中受到的阻力f =4×103 N;
由v=可知,汽车在15 ~35 s行驶的路程s'=vt'=25 m/s×20 s=500 m;
整个过程汽车行驶的路程s=200 m+500 m+150 m=850 m;
整个过程中克服阻力所做的功Wf =fs=4×103 N×850 m=3.4×106 J。
15 解析 (1)推力做的有用功,即提升重物做的功,
W有用=Gh=mgh=240 kg×10 N/kg×1 m=2 400 J;
(2)推力做的总功W总=Fs=1 000 N×3 m=3 000 J,
斜面的机械效率η==×100%=80%;
(3)工人第一次推动重物时,额外功
W额=W总-W有用=3 000 J-2 400 J=600 J,
由W额=fs得此过程中重物与斜面间的摩擦力f ===200 N。
工人将另一质量为300 kg的重物匀速推到同一高度,为了省力,换用长度为5 m的斜面,此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6∶5,即f '=×200 N=240 N;推力做的有用功
W有用'= G 'h=mgh=300 kg×10 N/kg×1 m=3 000 J;
额外功W额'=f 's=240 N×5 m=1 200 J;
总功W总'=W有用'+W额'=3 000 J+1 200 J=4 200 J;
推力做功的功率P===210 W。
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