第十章 机械与人
第一节 科学探究:杠杆的平衡条件
知能·提升训练
知能提升
1.在如图所示的杠杆中,动力的力臂用l表示,图中所画力臂正确的是( )
2.如图所示,爸爸和亮亮一起在儿童乐园玩跷跷板,当亮亮移动到某一个位置时,竟然将爸爸跷起来了,则下列几种说法正确的是( )
A.亮亮和爸爸对跷跷板的作用力相等
B.亮亮对跷跷板施加的作用力大些
C.亮亮到跷跷板支点的距离短
D.亮亮对跷跷板的作用力与力臂的乘积大一些
3.园艺师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝时,常把树枝尽量往剪刀轴O靠近,这样做是为了( )
A.增大阻力臂,减小动力移动的距离
B.减小动力臂,减小动力移动的距离
C.增大动力臂,省力
D.减小阻力臂,省力
4.(2022·贵州毕节中考)下图是常用的一些工具,它们给我们带来了很多便利。其中属于费力杠杆的是( )
5.如图所示,杠杆AOB用细线悬挂起来,当A端挂重物G1,B端挂重物G2时,杠杆平衡,此时OA恰好处于水平位置,AO=BO,杠杆重力不计,则( )
A.G1
G2
C.G1=G2 D.都有可能
6.如图所示,杠杆处于平衡状态且刻度均匀,各钩码质量相等,如果将杠杆两侧的钩码向靠近支点方向移动一个小格,杠杆会( )
A.右端下沉 B.左端下沉
C.杠杆仍然平衡 D.无法判断
7.(2022·云南中考)丽丽帮妈妈用同一把剪刀剪鸡脚时,有如图所示的三种情形。你认为图 的方式最容易把鸡脚剪断。
8.如图所示,轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动,A点处挂一个重为20 N的物体,B点处加一个竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,且OB∶AB=2∶1,则F= N,它是 杠杆。
9.小明为了寻找手臂上的杠杆,做了如下实验:右手拿着书,先让手下垂,左手掌贴着右上臂的前部(肱二头肌),将右前臂慢慢抬起到水平位置,他感觉到右上臂的肱二头肌越来越紧张。请你结合图示,利用杠杆原理解释产生这一现象的主要原因 。
10.(2021·云南昆明中考)将钉子敲入木板时,敲击钉子的力有时会偏离钉子的轴线方向,可能会导致它被敲弯。若偏离的方向是图中的箭头方向,那么在敲击过程中,l较 时钉子更容易弯曲,因为此时对应的力臂较 ,使钉子弯曲的作用较大。
11.下图为汽车液压刹车装置的一部分。该装置中AOB实为一个杠杆,O是杠杆的支点,请画出刹车时它所受的动力F1、阻力F2和动力臂l1。
12.(2021·云南中考)在图中,画出动力F的力臂l。
13.在探究杠杆的平衡条件实验中,每个钩码重力相等,杠杆刻度均匀。
(1)平衡时,应该让杠杆静止在 位置。
(2)小周同学所在实验小组完成某次操作后,实验现象如图甲所示,他们记录的数据为动力F1=1.5 N,动力臂l1=0.1 m,阻力F2=1 N。则阻力臂l2= m。
(3)下列四个因素中,不会带来实验误差的是 。
A.铁架台自身的重力足够大
B.单个钩码的重力不完全相等
C.悬挂钩码的绳套重力偏大
D.杠杆与转轴之间的摩擦偏大
(4)小周同学所在实验小组在完成规定实验后,他们想进一步探究,如果杠杆受到F2、F3两个阻力,结果会怎样 通过实验,他们得到了如图乙所示的结果。根据这个结果,可以初步得出,在这种情况下杠杆的平衡条件为F1l1= 。(F1、F2、F3的力臂分别用l1、l2、l3表示)
14.小红和小明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 (选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)在实验过程中,调节杠杆在水平位置平衡的目的是 。
(3)在杠杆两端加挂钩码,并移动钩码,使杠杆在水平位置平衡,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
多次实验的目的是 。
(4)小明根据以上数据得出杠杆平衡条件是 。
(5)杠杆调节平衡后,小红在杠杆上的A点处挂4个钩码,如图乙所示,为使杠杆重新平衡,应在B点挂 个钩码。
(6)如图丙所示,用弹簧测力计在C处竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时,使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
15.图甲为前臂平伸用手掌拖住铅球时的情形。我们可将图甲简化成如图乙所示的杠杆。不计自重。若铅球质量m=3 kg,OA=0.03 m,OB=0.30 m,求此时肱二头肌对前臂产生的拉力F1的大小(g取10 N/kg)。
16.如图所示,轻质杠杆可绕O点转动,杠杆左端A处挂了一物块,右端B处施加一个F=3 N的
拉力,此时杠杆在水平位置平衡,得OA=30 cm,OB=20 cm。(g取9.8 N/kg)
(1)求绳子对杠杆A端的拉力;
(2)若物块的体积为10 cm3,求物块在水中所受到的浮力。
探究创新
17.图甲是一架应用杠杆平衡条件制作的只需要一个钩码的天平,所用钩码是实验室里常见的质量为 50 g 的钩码,用细线挂在右侧横梁上,调节天平至水平位置平衡。测量时只需移动细线在横梁上的位置使横梁平衡,由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接表示物体的质量。
(1)将下列测量物体质量的几个主要步骤按正确的顺序写出来(只填写序号) 。
a.将悬挂钩码的细线移到0刻线
b.将天平放在水平台面上
c.将待测物体放在天平的置物盘上
d.调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记
e.移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记
(2)为了确定横梁上的刻度,在置物盘中放置一个50 g的砝码,移动悬挂钩码的细线使横梁平衡(如图乙所示)。请在图甲的横梁标尺上标出50 g、150 g两个刻度。
(3)将一石块放在置物盘上,移动悬挂钩码的细线使横梁平衡(如图丙所示)。这个矿石的质量是 g。
参考答案
知能提升
1.D 2.D 3.D 4.B 5.A 6.B
7.甲
8.30 费力
9.由于阻力臂越来越大,动力就越来越大
10.大 大
11.如图所示
12.如图所示
13.(1)水平 (2)0.15 (3)A (4)F2l2+F3l3
14.(1)右 (2)便于测量力臂 (3)使结论具有普遍性 (4)F1l1=F2l2 (5)6 (6)变大
15.300 N
16.(1)2 N (2)0.098 N
探究创新
17.(1)badce (2)如图所示
(3)100第五节 机械效率
知能·提升训练
知能提升
1.关于机械效率的问题,下列说法正确的是 ( )
A.做功越多,机械效率一定越高
B.单位时间内做功越多,机械效率一定越高
C.省力越多的机械,机械效率一定越高
D.额外功在总功中所占比例越小,机械效率一定越高
2.学习了机械效率后,同学们展开了讨论,其中理解正确的是( )
A.小刚说:“越省力的机械,机械效率越高。”
B.小明说:“越费力的机械,机械效率越高。”
C.小文说:“做的有用功越多,机械效率越高。”
D.小敏说:“有用功一定时,额外功越少,机械效率越高。”
3.(2022·云南中考)如图所示,工人利用滑轮组将质量为57 kg的建筑材料匀速提升,绳子自由端移动的速度为0.4 m/s,动滑轮的质量为3 kg。忽略绳重和滑轮轴摩擦,g取10 N/kg,则( )
A.经过10 s建筑材料被提升4 m
B.工人对绳子的拉力为300 N
C.经过10 s工人做的有用功为2 280 J
D.此过程中该滑轮组的机械效率为90%
4.如图所示,有一斜面长为L,高为h,现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为Ff,则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是( )
A.η=×100%
B.η=×100%
C.η=×100%
D.η=×100%
5.(2021·云南中考)如图甲所示,用动滑轮将正方体物块从装有水的容器底部缓慢匀速提起,拉力F随提升高度h变化的关系如图乙所示。物块完全离开水面后,动滑轮的机械效率为87.5%,绳重和摩擦忽略不计。下列选项正确的是( )
A.物块的边长为0.6 m
B.动滑轮重为300 N
C.提升物块完全离开水面前,动滑轮的机械效率大于87.5%
D.将物块提升至上表面与水面相平的过程中拉力F做的功为1 650 J
6.如图所示,小聪用桶、小明用口袋,各装重120 N的砂子从一楼运上三楼。小聪做的有用功为 J,小聪与小明所用机械的效率之比为 。(不计绳重及摩擦)
7.小明用同一滑轮组分别将甲、乙两组钩码提升相同的高度,如图所示。他两次提升钩码所用的拉力分别为F甲和F乙,则F甲 F乙;所做的有用功分别为W甲和W乙,机械效率分别为η甲和η乙,则W甲 W乙,η甲 η乙。(均选填“>”“=”或“<”)
8.如图所示,用滑轮组把质量为80 kg的物体匀速提升3 m。若拉力F=500 N,则滑轮组的机械效率为 ;若不计绳重和摩擦,则动滑轮的重力为 N。(g取10 N/kg)
9.用不计绳重和摩擦的滑轮组把重为720 N的货物匀速提高10 m,所做的总功为12 000 J,此时滑轮组的机械效率为 ;用该滑轮组提升更重的物体,机械效率会 (选填“变小”“不变”或“变大”)。
10.下图为一种小型千斤顶的示意图,当手往下压动摇臂时,能把重物抬高一段较小的距离。工人在2 s 时间里,用100 N的力,竖直向下压动摇臂50 cm,把重1 000 N的重物匀速抬高4 cm,则重物上升的速度是 m/s,所做的有用功是 J,千斤顶的机械效率是 。
11.如图所示,将质量为100 kg的木箱,用一平行于斜面向上的力从底端匀速拉到斜面顶端。斜面长 5 m、高1.6 m,在此过程斜面的机械效率为80%。则拉力做的有用功为 J。拉力所做的额外功为 J。(g取10 N/kg)
12.如图,在斜面上将一个重5 N的物体匀速拉到顶端。沿斜面向上的拉力为2 N,斜面长4 m,高1 m。则拉力做的有用功为 J,斜面的机械效率为 。
13.用图示甲、乙两种方式将同一重物匀速提升相同高度。图中所有滑轮等重,且不计绳重和摩擦。在重物上升过程中,甲的有用功 乙的有用功,甲的额外功 乙的额外功,甲的总功 乙的总功,甲的机械效率 乙的机械效率。(均选填“大于”“等于”或“小于”)
14.有人说,同一机械的机械效率是不变的。小华设计了探究滑轮组机械效率与所提升重物质量的关系的实验,来检验此说法是否正确。
(1)用笔画线代替绳子,在图甲中画出最省力的绳子绕法。
(2)如图乙所示,小华在实验中保持滑轮组不变,改变重物的质量,通过弹簧测力计匀速拉动绳子使重物缓慢上升,测得数据如下表(g取10 N/kg):
重物质量/kg 重物上升距离/cm 弹簧测力计示数/N 绳端移动距离/cm 机械效率
1 0.1 10 1.1 20 45.5%
2 0.2 10 1.6 20
3 0.3 10 2.1 20 71.4%
第2次实验中的机械效率是 ;根据表中数据可以得到,滑轮组的机械效率随所提升重物质量的增大而 。
15.在翻建长春东大桥的施工中,起重机将质量为4.5×103 kg的钢材沿竖直方向匀速提升了2 m,而它的电动机所做的功是2×105 J。(g取10 N/kg)求:
(1)起重机对钢材所做的有用功;
(2)起重机的机械效率。
16.如图所示装置,绳重及摩擦不计。装卸工人将重为800 N的货物提至高处,人对绳的拉力F1为500 N,货物在1 min内匀速上升了5 m。
(1)请在图上画出绳子的绕法;
(2)求滑轮组的机械效率;
(3)如果货物的重力是600 N,要把货物提升5 m,求拉力做的功。
探究创新
17.小刚同学对“斜面的机械效率跟什么因素有关”这一课题提出了一些值得探究的猜想,斜面的机械效率跟:
A.斜面的倾斜程度有关
B.斜面的粗糙程度有关
C.斜面的长有关
D.物体受的重力有关
小刚同学为了证实其中的部分猜想是否正确,设计方案并进行了探究,下表反映了他的探究过程。(如图所示,表中①③两次实验所用斜面是相同的,设物体在斜面上做匀速直线运动)
实验次数 斜面倾角 斜面粗糙程度 物重G/N 斜面高度h/m
① 37° 粗糙 2 0.6
② 37° 较光滑 2 0.6
③ 45° 粗糙 2 0.7
续表
实验次数 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η/%
① 1.7 1 1.2 1.7
② 1.4 1 1.2 86
③ 1.8 1 1.4 1.8 78
(1)请你替小刚在上表中的空格处填上适当的数据。
(2)通过对比实验①②数据,可验证猜想 (填写字母)。
(3)通过对比实验①③数据,可以得出的探究结论是当斜面的粗糙程度一定时,斜面的倾斜程度越大,斜面的机械效率的值越 。
(4)若要验证猜想D,应控制斜面的倾斜程度和 不改变。
参考答案
知能提升
1.D 2.D 3.B 4.D 5.D
6.720 9∶10
7.< < <
8.80% 200
9.60% 变大
10.0.02 40 80%
11.1 600 400
12.5 62.5%
13.等于 小于 小于 大于
14.(1)如图所示
(2)62.5% 增大
15.(1)9×104 J (2)45%
16.(1)绕法如图所示
(2)80%
(3)4 000 J
探究创新
17.(1)70.6 1.4 (2)B (3)高 (4)粗糙程度第四节 做功的快慢
知能·提升训练
知能提升
1.甲机械的功率是10 kW,乙机械的功率是5 kW,则( )
A.甲机械做功比乙机械快
B.甲机械做功比乙机械多
C.甲机械做功的时间比乙机械短
D.甲机械做功的时间比乙机械长
2.一位父亲与他5岁的儿子磊磊一起上楼回家,对此,下列说法错误的是( )
A.爬相同的楼梯,儿子体重小做的功少
B.爬相同的楼梯,父亲体重大做的功多
C.爬相同的楼梯,儿子比父亲先到达,儿子的功率一定大
D.爬相同的楼梯, 父亲比儿子先到达,父亲的功率一定大
3.如图所示,一瀑布的落差(瀑布顶端和底端的高度差)约为100 m。在0.1 s内有18 kg的水流过瀑布顶端,经过4.5 s落到瀑布底端。质量为18 kg的这些水从顶端落到底端的过程中,重力的功率约为( )
A.4×102 W B.4×103 W
C.1.8×104 W D.1.8×105 W
4.两名运动员,甲的身高比乙高,如果他们举起相同质量的杠铃所用时间相等,如图所示,则( )
A.甲做功较多,功率较大
B.甲做功较多,功率较小
C.甲做功较多,甲、乙功率相等
D.甲、乙做功相等,乙的功率较大
5.妈妈与小明进行爬山比赛,他们选择的起点、路径和终点都相同,全程设为匀速运动。妈妈的体重是小明的2倍,妈妈所用的时间是小明的3倍。若妈妈克服自身重力做功为W1,功率为P1;小明克服自身重力做功为W2,功率为P2,则下列关系正确的是( )
A.W1∶W2=1∶1 B.W1∶W2=2∶3
C.P1∶P2=1∶1 D.P1∶P2=2∶3
6.如图所示,OQ是水平地面,物体在水平拉力作用下从O匀速直线运动到Q,OP段拉力F1为300 N,F1做的功为W1,功率为P1;PQ段拉力F2为200 N,F2做的功为W2,功率为P2。则( )
A.W1>W2 B.W1C.P1>P2 D.P17.小敏和她的轻便自行车的总重力约为600 N,上学路上她骑车在20 s内匀速通过了一段长 100 m 的平直公路。若自行车所受路面的阻力约为人和车总重力的,则通过这段公路时,小敏蹬车的功率约为 。
8.某学习小组对一辆平直公路上做直线运动的小车进行观察研究。他们记录了小车在某段时间内通过的路程与所用的时间,并根据记录的数据绘制了路程与时间的关系图像,如图所示。根据图像可知,2~5 s内,小车的平均速度是 ;若小车受到的牵引力为200 N,5~7 s内小车牵引力的功率是 。
9.(2022·甘肃中考)小勇背着重40 N的书包沿水平路面走了200 m,用时3 min,又用1 min爬上了大约9 m高的四层楼回到了家,小勇的重力为600 N,则他在回家过程中对书包所做的功为 J。他上楼过程中克服总重力所做功的功率是 W。(沿水平路面行走时不考虑重心高度的变化)
10.用如图所示的滑轮组将重为4.2 N的物体匀速提升0.1 m,所用时间为5 s,拉力F大小为2 N,求拉力的功率。
11.如图甲所示,物体重力为500 N,某人用F=400 N 平行于斜面的拉力使物体沿斜面向上做直线运动,其路程随时间变化的图像如图乙所示。
(1)物体运动的速度多大
(2)10 s内人对物体做了多少功 功率多大
12.用右图所示的装置将浸没在水中、质量为0.85 kg的物体以0.1 m/s的速度匀速提升0.2 m,弹簧测力计的示数为3 N,不计绳子和滑轮的重及摩擦,假设物体始终未露出水面。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)求:
(1)物体受到的浮力;
(2)物体的密度;
(3)拉力的功率。
探究创新
13.为了测量人骑自行车的功率,某活动小组进行了如下实验:在离出发线5 m、10 m、20 m、30 m……70 m 的地方分别画上8条计时线,每条计时线附近站几个学生,手持秒表。听到发令员的信号后,受测者全力骑车由出发线启动,同时全体学生都开始计时。自行车每到达一条计时线,站在该计时线上的几个学生就停止计时,记下自行车从出发线到该条计时线的时间。实验数据记录如下:
运动距离s/m 0 5 10 20 30 40 50 60 70
运动时间t/s 0 2.4 4.2 6.3 7.8 9.0 10.0 11.0 12.0
(1)完成下表中空格的数据:
运动距离/m 0~5 5~10 10~20 20~30 30~40 40~50 50~60 60~70
各段平均速度/(m·s-1) 2.08 4.76 6.67 8.33 10.00 10.00
从数据分析可知:该同学骑自行车由静到动的过程中,先加速后匀速。关于加速的原因正确的是( )
A.人骑自行车的牵引力等于阻力
B.人骑自行车的牵引力大于阻力
C.人骑自行车的牵引力小于阻力
D.都有可能
(2)本次实验中,设运动过程中,学生和自行车所受阻力与其速度大小成正比,比例系数为15 N·s/m,则在匀速运动过程中人骑自行车的牵引力为F= N,若整个过程中该同学骑车的功率P保持不变,则P= W。
参考答案
知能提升
1.A 2.C 3.B 4.A 5.D 6.C
7.150 W
8.0 400 W
9.360 96
10.0.12 W
11.(1)1.2 m/s (2)4 800 J 480 W
12.(1)2.5 N
(2)3.4×103 kg/m3
(3)0.6 W
探究创新
13.(1)2.78 10.00 B (2)150
1 500第三节 做功了吗
知能·提升训练
知能提升
1.水平地面上有一块石头,某同学用水平力推它,但没有推动,关于该同学对石头是否做功及其解释正确的是( )
A.因为该同学用了力,所以做了功
B.该同学没有做功,因为水平推力小于地面对石头的摩擦力
C.该同学没有做功,因为该同学的体重小于石头的重力
D.该同学没有对石头做功,因为只有力的作用,没有在力的方向上通过距离
2.下面所示的四幅图是小明提包回家的情景,小明提包的力不做功的是( )
3.用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体,两力所做的功W与在这两个力的方向上移动的距离s的关系图像如图,由图可知,甲、乙两个力的大小关系是 ( )
A.F甲>F乙
B.F甲C.F甲=F乙
D.条件不足,无法判断
4.小张用40 N的推力将重力为100 N的物体沿水平方向匀速推动了10 m,则小张对物体所做的功是( )
A.400 J B.600 J
C.1 000 J D.1 400 J
5.中国选手在奥运会上获得男子举重62 kg级冠军,挺举成绩是176 kg。他在挺举过程中对杠铃做的功最接近( )
A.600 J B.1 200 J
C.1 800 J D.3 400 J
6.用弹簧测力计水平拉着重为8 N的木块,在水平长木板沿直线匀速移动0.5 m,如图所示,木块受到的摩擦力是 N,木块所受的重力做功 J。
7.一个重200 N的物体在水平拉力作用下匀速前进了25 m,拉力撤销后,物体由于惯性又前进了10 m。若拉力做的功为500 J,则拉力的大小为 N。
8.如图所示在健身运动的过程中,物体A的质量为4 kg,滑轮摩擦不计。当向下摆动脚腕使细绳拉着物体A缓慢(匀速)提升时,脚腕对细绳拉力的方向在改变,大小 (选填“也改变”或“不变”)。若2.4 s内脚腕将物体A匀速提起0.3 m,则对物体A所做的功为 J。(g取10 N/kg)
9.如图甲所示,张华用水平推力F推置于水平地面上的木箱,在此过程中,推力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示,木箱运动速度v的大小随时间t变化的情况如图丙所示,则1~3 s木箱做 (选填“匀速”或“变速”)运动;3~5 s推力对木箱做的功是 J。
10.快递行业的一些公司积极尝试无人机送货,如图所示。一架无人机载着货物沿竖直方向匀速上升5 m,该货物质量为3.6 kg、体积为2.4×10-3 m3。g取10 N/kg。
求:(1)货物的密度;
(2)提升货物所做的功。
11.为了在中考的体育测试中取得好成绩,小宇每天都进行体育锻炼。慢跑结束后开始跳绳。
(1)如果小宇的质量是60 kg,他每次起跳高度约是5 cm,那么他每跳一次需克服重力做功大约多少
(2)在中考的“1分钟跳绳”测试中,小宇跳了160次,而小明跳了100次。试问:测试中,成绩好的同学做功一定多吗 说出你的理由。
探究创新
12.如图所示,物体G所受到的重力大小为40 N。
(1)在拉力F1的作用下使物体沿竖直方向匀速提高0.5 m,求拉力F1在这一过程中对物体所做的功。
(2)若将该物体放在倾角为30°的光滑斜面上,用平行于斜面的拉力F2使物体沿斜面匀速向上移动1 m,此时拉力F2的大小恰为20 N,求拉力F2在这一过程中对物体所做的功。
(3)比较上述两种情况,你能得出什么结论
参考答案
知能提升
1.D 2.B 3.A 4.A 5.D
6.2.4 0
7.20
8.不变 12
9.变速 400
10.(1)1.5×103 kg/m3 (2)180 J
11.(1)30 J (2)相同时间内一共做功多少与重力大小、跳起高度、次数都有关。而本题中只明确了次数关系,重力和高度的关系都不明确,无法得出明确结论,所以成绩好的同学,做功不一定多。
探究创新
12.(1)20 J (2)20 J (3)使用光滑斜面省力、不省功。第六节 合理利用机械能
知能·提升训练
知能提升
1.如图所示,一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在进行洒水作业。关于该洒水车,下列说法正确的是( )
A.机械能不变,重力势能不变
B.机械能变小,重力势能变小
C.机械能不变,动能变小
D.机械能变小,动能不变
2.下图是某地的等高线图,数字表示海拔。若把同一物体分别放在A、B、C三点。则相对于海平面,物体在哪一点时的重力势能大 ( )
A.在A点时大
B.在B点时大
C.在C点时大
D.在A、B、C点一样大
3.下列加点的物体中,具有弹性势能的是( )
A.弓开如满月
B.箭去似流星
C.云来云又往
D.蜻蜓立杆头
4.2018年世界杯在俄罗斯举行,下图是正在加速下降的足球,在此过程中,对其机械能的变化情况,下列分析正确的是( )
A.动能增大,重力势能减小
B.动能减小,重力势能增大
C.动能增大,重力势能增大
D.动能减小,重力势能减小
5.如图所示,弯曲的跳板把人弹至高处,这个过程中人的动能和重力势能的变化情况是 ( )
A.动能减小,重力势能增大
B.动能增大,重力势能减小
C.动能先增大后减小,重力势能增大
D.动能先减小后增大,重力势能减小
6.2018年5月21日凌晨,我国成功利用“长征四号丙”运载火箭将“鹊桥”号中继卫星发射升空,迈出了人类航天器月背登陆第一步!下列有关说法正确的是( )
A.火箭点火升空过程中,机械能增大
B.火箭点火升空过程中,火箭的惯性消失
C.火箭加速上升过程中,重力势能转化为动能
D.火箭加速上升过程中,只受到重力和空气阻力
7.如图所示,“套圈”出手后,从a点到c点的过程中(不计空气阻力),下列说法正确的是 ( )
A.“套圈”由a到b过程中,动能逐渐增大
B.“套圈”在b点的机械能大于在a点的机械能
C.“套圈”由b到c过程中,机械能逐渐变小
D.“套圈”由a到b再到c过程中,重力势能先变大后变小
8.(2022·四川德阳中考)2022年2月,我国成功举办了第24届冬奥会。图甲是2022年北京冬奥会会徽,它以汉字冬为灵感来源,运用中国书法艺术形态来展现出滑雪运动员的英姿。图乙是中国滑雪运动员在U形场地比赛的图片,关于比赛过程中的能量变化,其叙述正确的是( )
A.运动员在U形场地滑行向上冲击到最高点时,动能将达到最大
B.运动员从U形场地空中的高点开始下落过程中机械能逐渐增大
C.运动员在U形场地出发点加速下滑的过程中动能越来越小
D.运动员从U形场地出发点加速下滑的过程中重力势能越来越小
9.(2021·云南中考)同学们正在进行排球训练,排球离开手后先向上运动,达到最高点后落下。下列说法正确的是( )
A.排球离开手上升过程中一直受到托力的作用
B.排球下落过程中重力势能减小,动能增大
C.排球运动到最高点时受平衡力的作用
D.排球运动过程中与空气摩擦产生热量,机械能不变
10.商场电动扶梯载着顾客匀速向上运动的过程中,顾客的动能 ,势能 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
11.(2022·云南中考)2021年8月5日,中国运动员以创奥运纪录的高分夺得东京奥运会女子10米跳台冠军,忽略空气阻力,在下落过程中她的重力势能转化为 能。2022年2月16日,中国运动员在北京冬奥会男子自由滑雪空中技巧赛上获得冠军,他离开大跳台后由于 ,仍能在空中继续“飞行”。
12.如图所示,探究重力势能的大小与哪些因素有关时,为了显示重力势能的大小,甲用橡皮泥代替沙子,乙用海绵代替沙子,你认为更合适的是 (选填“甲”或“乙”)的方法,理由是 。
13.如图所示,光滑斜面PM与水平面MN平滑连接,弹簧左端固定。小物块在斜面上从P点由静止滑向M点的过程中,机械能 ;小物块压缩弹簧的过程中,弹簧的弹性势能 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
14.在学习势能的知识时,小明同学猜想物体重力势能的大小可能与以下两个因素有关:A.物体的高度;B.物体的质量。为了证明自己的猜想,他把橡皮泥平铺在水平面上,让同一小球从不同高度自由下落,记录结果如下表。
实验次数 球离橡皮泥的高度/m 球在橡皮泥中的凹陷程度
1 1.0 较浅
2 2.0 较深
3 3.0 很深
(1)由记录结果可以得到的实验结论是 ;
(2)若想对另一个因素进行验证,你认为小明应该怎么做 。
15.在“研究物体动能与质量和速度的关系”实验中,将钢球从某一高度由静止释放,钢球摆到竖直位置时,撞击水平木板上的木块,将木块撞出一段距离。
实验次数 钢球质量m/g 钢球下摆高度h/cm 木块滑行距离s/cm
1 20 30 35
2 40 30 65
3 60 30
(1)本实验使钢球获得动能的操作方法是 。
(2)从上表数据可以看出,实验中控制了 相同,从而探究动能与 的关系。
(3)第1次实验时若不考虑能量损失,钢球对木块最多可做 J的功;第3次实验时,木块被撞后滑出木板无法记录数据,需要重做第三次实验,甲同学建议换用同样较长的木板,乙同学建议换一个较大的木块,丙同学建议降低钢球下摆的高度,你认为应当采用 同学的建议。
(4)由上述实验数据和现象可得出结论: 。
16.下图为某城市轻轨车站的设计方案,与站台连接的轨道有一个较小的坡度。请你从能量利用的角度,分析这种设计的优点。
探究创新
17.为了解释汽车超载带来的安全隐患,同学们利用斜面、小球和木块进行了实验探究。让质量不同的小球分别从同一斜面、同一高度由静止开始下滑(如图所示),使小球经过A点时的速度相等。下表为实验测得的数据:
实验序号 小球质量m/kg 小球在水平面上通过的距离s/m
1 0.20 0.12
2 0.40 0.24
3 0.60 0.35
4 0.80 0.48
5 1.00 0.59
(1)根据表中数据,画出小球在水平面上通过的距离随小球的质量而变化的图像。
(2)从表或图中可得出,在小球通过A点的速度相同的条件下,小球在水平面上通过的距离随小球质量的增大而 。
(3)根据上述实验结果可以解释:若汽车以相同的速度行驶,超载后遇紧急情况从刹车开始到最后停止,汽车所通过的路程 。
参考答案
知能提升
1.B 2.A 3.A 4.A 5.C
6.A 7.D 8.D 9.B
10.不变 变大
11.动 惯性
12.甲 橡皮泥形变不能恢复,便于前后进行比较
13.不变 变大
14.(1)质量一定时,物体高度越高,重力势能越大 (2)让几个质量不同的小球从同一高度自由下落,观察小球在橡皮泥中的凹陷程度
15.(1)将钢球从某一高度由静止释放 (2)速度 质量 (3)0.06 甲
(4)速度一定时,质量越大,动能越大
16.列车进站时,利用上坡使部分动能转化为重力势能,减少因为刹车而损耗的机械能;列车出站时,利用下坡使储存的重力势能又转化为动能,使车加速。起到节能的作用。
探究创新
17.(1)如图所示 (2)增大 (3)增大第二节 滑轮及其应用
知能·提升训练
知能提升
1.某校操场上正在举行升旗仪式,同学们看着国旗冉冉升起,暗暗立志要更加努力学习。在国旗上升的过程中,下列说法不正确的是 ( )
A.以地面为参照物,国旗是运动的
B.国旗由静止到运动是由于受到了力的作用
C.旗杆上端的滑轮是一个定滑轮
D.地面相对于国旗是静止的
2.某同学在研究动滑轮的特点时,进行了正确操作,并记录数据如下表。分析数据后发现,实验结果与课本中“使用动滑轮能省一半力”的结论不符。面对这一事实,下列做法中最不可取的是( )
实验次数 物重G/N 拉力F/N
1 1.0 0.65
2 1.5 0.90
3 2.0 1.15
A.与同学分析可能原因
B.实验失败,停止实验
C.改进实验条件,重新实验
D.查阅资料,了解结论的适用条件
3.小柯用图中装置提升重为400 N的物体,不计摩擦、绳重和滑轮自重,下列说法正确的是( )
A.两个滑轮均为定滑轮
B.人将绳子拉过1 m,物体也上升1 m
C.物体匀速上升时,人对绳子的拉力为200 N
D.使用该装置不能省力,但能改变力的方向
4.如图所示,滑轮重及滑轮转动时的摩擦均不计。向上拉绳的速度是1.2 m/s,拉绳的力F是9 N。由此可知( )
A.物重是27 N,物体的速度是0.4 m/s
B.物重是18 N,物体的速度是0.6 m/s
C.物体受到的摩擦力是27 N,物体的速度是0.4 m/s
D.物体受到的摩擦力是18 N,物体的速度是0.6 m/s
5.(2022·贵州黔西南州中考)如图所示,通过滑轮沿水平方向拉动重为20 N的物体A,不计滑轮重及轴摩擦。当拉力F为4 N时,物体A受到的拉力为 N;用这种方法使用滑轮是为了 。
6.某同学在研究动滑轮特点时(如图),测得滑轮下挂2个钩码时总重是3 N,下挂1个钩码时总重为 2 N。在下列四种情况下分别测得F1为1.5 N,F2为1 N,F3为1.4 N,F4为1.6 N,通过比较A、B可以得到 ;比较B、C、D可以得到 。
7.如图所示,使用滑轮组匀速地提起重物,物体受到的重力为1 000 N,人体受到的重力为600 N,在不计滑轮重和摩擦的情况下,人对地板的压力是 N。
8.用如图所示的滑轮组提升重物,要求绳子自由端移动的速度是物体上升速度的2倍,请在图上画出绕线的方法。
9.某小组同学研究动滑轮的使用特点,他们先用弹簧测力计缓慢提起钩码,如图(a)所示,再分别用重力不同的动滑轮甲、乙、丙(G甲>G乙>G丙)缓慢提起相同钩码,如图(b)、(c)、(d)所示。请仔细观察图示的操作和弹簧测力计的示数,然后归纳得出结论。
(1)比较图(a)与(b)〔或(a)与(c),或(a)与(d)〕两图可得 。
(2)比较图(b)、(c)、(d)三图可得 。
10.小明利用定滑轮、铁架台、细线、钩码和弹簧测力计探究使用定滑轮是否省力。请你在下面的虚线框中帮他设计一个记录实验数据的表格。
11.图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。用弹簧测力计竖直向上 拉动绳子自由端,将重为4.5 N的物体从A位置提升到A'位置,同时弹簧测力计从图中的B位置上升到B'位置,在这个过程中,弹簧测力计的示数如图乙所示。
请你根据他们做的实验回答下列问题:
(1)物体提升的高度是 cm,拉力是 N,该滑轮组的机械效率η= 。
(2)若在图甲装置的基础上,增加一个动滑轮,改为图丙所示的装置,提升同一物体,则滑轮组的机械效率 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
12.建筑工人利用如图所示装置,将质量为100 kg的沙袋从地面匀速提到3 m高的一楼楼面,用时30 s。已知动滑轮的质量为8 kg,g取10 N/kg,不计绳子重力和摩擦。求拉力。
探究创新
13.下图为一种手摇升降晾衣架示意图,它由四个定滑轮和两个动滑轮组成,绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上,旋转摇柄可以使晾衣架升降。假设在升降过程中衣架横梁保持水平,请回答下列问题:
(1)假设衣服和晾衣架(含动滑轮)等的总重是50 N,则静止时绳子拉力是 N。(各种摩擦力忽略不计)
(2)要使衣架横梁上升1 m,则绕进旋轮上的绳子长度是 m。
(3)通过增加滑轮,可以使此装置更省力,请你画出正确的绕线方法。
参考答案
知能提升
1.D 2.B 3.C 4.C
5.8 省力
6.使用动滑轮,拉力方向竖直向上时,拉力大小F=G总 提升同一物体时,沿竖直向上拉动最省力
7.100
8.如图所示
9.(1)使用动滑轮能省力,但不能改变力的方向
(2)使用动滑轮提起相同重物时,动滑轮的重力越小,所用的拉力越小
10.如下表所示
实验序号 钩码所受的重力G/N 弹簧测力计示数F/N
1
2
3
11.缓慢(匀速) (1)5.0 2 75% (2)变小
12.540 N
探究创新
13.(1)12.5 (2)4
(3)如图所示