2025版物理中考专题练--单元检测三 功和机械能 简单机械（含解析）

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2025版物理中考专题
单元检测三　功和机械能　简单机械
(时间:60分钟　满分:100分)
一、选择题(本题共12小题,每小题3分,共36分)
1.如图所示,使用时属于费力杠杆的是(　　)
2.如图所示,物体A、B的重力分别为20 N、10 N,滑轮和绳子的重力忽略不计,此时物体A在水平桌面上向右做匀速直线运动。若用力F向左拉物体A,使物体A向左做匀速直线运动,则(　　)
A.F=20 N B.F=10 N
C.F=5 N D.F=30 N
3.用如图所示的滑轮组在10 s内将300 N的重物匀速提升3 m,已知动滑轮重30 N,不计绳重和轴摩擦,则(　　)
A.利用滑轮组所做的有用功是450 J
B.绳子自由端移动的速度是0.9 m/s
C.拉力的功率是99 W
D.滑轮组的机械效率是80%
4.蹦极运动的简化示意图如图所示,弹性绳一端固定在O点,另一端系住运动员,运动员从O点自由下落,到A点处弹性绳自然伸直。B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点,C点是蹦极运动员到达的最低点(忽略空气阻力),下列说法正确的是(　　)
A.从O点到C点运动员速度一直减小
B.从O点到C点运动员的机械能一直在增大
C.从O点到C点运动员的机械能一直在减小
D.从O点到A点运动员的机械能不变
5.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,这样做的目的是(　　)
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
6.关于功、功率、机械效率,下列说法正确的是(　　)
A.功率越大,做功越快,机械效率越大
B.做功越少,功率越小,机械效率越小
C.功率越大,反映做功越快,与机械效率无关
D.机械效率越大,表明它做的功越多
7.如图所示,单摆中的小球在ABC间不停地往复运动,如果不考虑阻力的影响,以下说法错误的是(　　)
A.小球在A、C处的势能最大
B.小球在B处只受重力作用
C.小球由A到B过程中,重力势能转化为动能
D.小球运动到C处时,如果受到的外力全部消失,将保持静止
8.图甲中力F1水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s。改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了s,拉力为F2(如图乙)。此过程滑轮组(　　)
甲
乙
A.总功为F2s B.额外功为F1s
C.机械效率为 D.额外功为3F2s-F1s
9.如图所示,当水平拉力F=50 N时,恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动。已知物体重为200 N,所受地面的摩擦力约为80 N。假如在5 s时间内,物体水平移动了0.6 m,不计绳、滑轮的自重及轴摩擦,则在此过程中(　　)
A.拉力F做功为30 J
B.物体重力做功为120 J
C.拉力F做功的功率为12 W
D.该装置的机械效率约为60%
10.小刚和小明分别用沿斜面向上的力F甲、F乙把同一重物匀速拉到两个斜面的顶端,若两个斜面光滑、等高,甲斜面长4 m,乙斜面长5 m,所做的功分别是W甲、W乙,则下列说法正确的是(　　)
A.使用甲斜面比使用乙斜面要省功
B.甲斜面的机械效率比乙斜面的机械效率高
C.拉力F甲与F乙之比为5∶4
D.两个拉力做功W甲与W乙之比为4∶5
11.质量相等的甲、乙两车,在同一平直公路上向东行驶,它们行驶过程中的路程与时间图像如图所示,则下列说法正确的是(　　)
A.在行驶过程中,甲车的动能比乙车的动能小
B.以乙车为参照物,则甲车向西行驶
C.若两车行驶过程中受到的阻力相等,则甲车受到的牵引力较大
D.若两车行驶过程中受到的阻力相等,则甲、乙两车的功率之比为9∶4
12.如图所示,长20 m、高10 m的斜面固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上40 N的拉力,在20 s内把重60 N的物体沿斜面向上匀速拉动了10 m。在此过程中(　　)
A.斜面的机械效率是66.7%
B.斜面的机械效率是75%
C.该同学对物体做功的功率是10 W
D.该同学对物体做功的功率是30 W
二、填空题(本题每空2分,共26分)
13.在斜面上将一个重600 N的物体匀速拉到高处,沿斜面向上的拉力F=400 N,拉动的距离s=4.5 m,提升高度h=1.8 m,所用时间t=30 s。则拉力F做功的功率为　　　　 W,此过程中物体受到的摩擦力为　　　　 N。
14.如图所示,小明正在做俯卧撑,把他的身体看作一个杠杆,O为支点,A为重心,他的重力为550 N。地面对手的支持力F的力臂是　　　　m,支持力F的大小为　　　　N。
15.工人站在地面上,用定滑轮将27 kg的物品吊运到10 m高处,使用定滑轮的优点是　　　　　　　　　　。若不计绳重和轴摩擦,匀速吊运所需的拉力是　　　　N;若匀速吊运时的实际拉力是300 N,则人所做的有用功是　　　　J,定滑轮的机械效率是　　　。(g取10 N/kg)
16.一名建筑工人用如图所示的滑轮组,将一个重为450 N的货物,在10 s内沿竖直方向匀速提升了4 m,建筑工人所用的拉力是300 N。则该建筑工人所做的有用功是　　　　　J,建筑工人做功的功率是　　　　W,该滑轮组的机械效率是　　　　　　　　。
17.如图所示,分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400 N的物体匀速向上提起;已知每个滑轮重20 N,忽略绳子的重力以及滑轮与轴的摩擦,图甲中车对绳子的拉力为　　　　 N,图乙中人对绳子的拉力为　　　　 N。
三、作图、实验及探究题(本题共20分)
18.(4分)深蹲运动是靠腿部肌肉收缩产生动力,克服人体上部的重力G,从而达到锻炼目的(如图甲)。图乙是将人体抽象为杠杆的示意图,O为支点,请在图乙中画出G的示意图及其力臂l(A点为人体上部的重心)。
19.(6分)(2022·四川自贡中考)如图所示,小勇利用铁架台、带有均匀刻度的杠杆、细线、弹簧测力计、钩码若干(每个钩码质量相同)等实验器材,探究杠杆的平衡条件。
(1)实验前,杠杆静止在图甲所示的位置,则此时杠杆处于　　　　(选填“平衡”或“非平衡”)状态。
(2)为了便于测量　　　　(选填“力”或“力臂”),应使杠杆在水平位置平衡。为此,应将平衡螺母向　　　　(选填“左”或“右”)调节。
(3)将杠杆调成水平位置平衡后,如图乙所示,在A点挂3个钩码,则应在B点挂　　　　个钩码,才能使杠杆在水平位置保持平衡;随后两边各取下一个钩码,杠杆　　　　(选填“左”或“右”)端将下沉。
(4)小勇用弹簧测力计替代钩码,在B点竖直向下拉,然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转至如图丙所示位置。在旋转过程中,要使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将逐渐　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”),原因是　。
(5)实验结果表明,杠杆的平衡条件是,动力×　　　　=　　　　×阻力臂。
20.(6分)下图是探究物体的动能跟哪些因素有关的实验装置示意图,让小球A从斜面上某点滚下,撞击水平面上的木块B,木块B移动一段距离。
(1)该实验中所探究物体的动能是指　　　　(选填“小球A”或“木块B”)的动能。
(2)实验表明,让小球A分别从斜面不同高度由静止滚下,高度越大,速度越　　　　,木块B被撞得越远。可得结论:质量相同时,小球的速度越　　　　,动能越大。
(3)若要研究物体动能与质量的关系,应让不同质量的小球A从斜面　　　　高度由静止滚下,观察比较木块B被撞移动的距离。
21.(4分)小明和小强在测滑轮组机械效率的实验中,组装好如图所示的实验装置,他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。
(1)实验时,小明竖直向上　　　拉动弹簧测力计,使钩码升高,弹簧测力计读数为0.5 N;同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为10 cm,以上测量结果准确无误,其他被测物理量和计算数据记录见下表。
钩码总重G/N 弹簧测力计提升的高度x/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η
1 0.2 0.1 0.1 100%
(2)小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为100%,他们意识到出现了错误,请你帮他们找出错误的原因:　 。
(3)该滑轮组的机械效率实际为　　　　。
(4)在实验中,若将钩码的总重增加到6 N,则该滑轮组的机械效率将　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
四、综合题(本题共18分)
22.(8分)如图所示,重力不计的木棒AOB可绕支点O无摩擦转动,木棒AB长为3 m,均匀正方体甲的边长为 10 cm,物体乙的质量为5.6 kg。当把甲、乙两物体用细绳分别挂在木棒的两个端点A、B上时,木棒在水平位置平衡,此时物体甲对地面的压强为3 000 Pa,支点O距A点1.6 m。g取10 N/kg。求:
(1)物体乙受到的重力;
(2)物体甲受到的支持力;
(3)物体甲的密度。
23.(10分)小夏利用如图所示的滑轮组,将重280 N的物体匀速提升了2 m。已知他自身的重力为500 N,对绳子施加的拉力F=200 N,两脚与地面接触的总面积S=400 cm2。求此过程中:
(1)小夏对地面的压强;
(2)拉力F做的功;
(3)该滑轮组的机械效率。
单元检测三　功和机械能　简单机械
(时间:60分钟　满分:100分)
一、选择题(本题共12小题,每小题3分,共36分)
1.如图所示,使用时属于费力杠杆的是(　　)
答案:A
2.如图所示,物体A、B的重力分别为20 N、10 N,滑轮和绳子的重力忽略不计,此时物体A在水平桌面上向右做匀速直线运动。若用力F向左拉物体A,使物体A向左做匀速直线运动,则(　　)
A.F=20 N B.F=10 N
C.F=5 N D.F=30 N
答案:B
解析:由题图知,此滑轮组由2段绳子承担物重,所以FA=GB=×10 N=5 N;在水平方向A受到的摩擦力和绳对A的拉力平衡,所以Ff=FA=5 N,方向水平向左;若使物体A向左做匀速直线运动,则A受到的摩擦力Ff'水平向右,且Ff'=Ff=5 N,则F'=FA+Ff'=5 N+5 N=10 N。
3.用如图所示的滑轮组在10 s内将300 N的重物匀速提升3 m,已知动滑轮重30 N,不计绳重和轴摩擦,则(　　)
A.利用滑轮组所做的有用功是450 J
B.绳子自由端移动的速度是0.9 m/s
C.拉力的功率是99 W
D.滑轮组的机械效率是80%
答案:C
4.蹦极运动的简化示意图如图所示,弹性绳一端固定在O点,另一端系住运动员,运动员从O点自由下落,到A点处弹性绳自然伸直。B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点,C点是蹦极运动员到达的最低点(忽略空气阻力),下列说法正确的是(　　)
A.从O点到C点运动员速度一直减小
B.从O点到C点运动员的机械能一直在增大
C.从O点到C点运动员的机械能一直在减小
D.从O点到A点运动员的机械能不变
答案:D
解析:从O点到B点的过程中,重力大于绳的拉力,运动员的速度一直增大,从B点到C点的过程中,重力小于绳的拉力,运动员的速度一直减小,故从O点到C点的过程中,运动员的速度先增大后减小,选项A错误;忽略空气阻力,在整个过程中,只有动能和势能的相互转化,机械能不变,故选项B、C错误,选项D正确。
5.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,这样做的目的是(　　)
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
答案:D
解析:由题图可知,修剪树枝的剪刀使用时是省力杠杆,把树枝尽量往剪刀轴O靠近,目的是减小阻力臂,从而更省力。
6.关于功、功率、机械效率,下列说法正确的是(　　)
A.功率越大,做功越快,机械效率越大
B.做功越少,功率越小,机械效率越小
C.功率越大,反映做功越快,与机械效率无关
D.机械效率越大,表明它做的功越多
答案:C
解析:功率是单位时间内做的功的多少,是表示做功快慢的物理量,大小与做功多少和时间有关;机械效率是有用功与总功的比值。功率大,说明做功快,但不能说明机械效率越大,故选项A错误;功率与做功多少和时间有关,做功少,功率不一定小,机械效率不一定小,故选项B错误;功率越大,反映做功越快,与机械效率无关,选项C正确;机械效率越大,说明有用功与总功的比值大,做功不一定多,故选项D错误。
7.如图所示,单摆中的小球在ABC间不停地往复运动,如果不考虑阻力的影响,以下说法错误的是(　　)
A.小球在A、C处的势能最大
B.小球在B处只受重力作用
C.小球由A到B过程中,重力势能转化为动能
D.小球运动到C处时,如果受到的外力全部消失,将保持静止
答案:B
8.图甲中力F1水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s。改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了s,拉力为F2(如图乙)。此过程滑轮组(　　)
甲
乙
A.总功为F2s B.额外功为F1s
C.机械效率为 D.额外功为3F2s-F1s
答案:D
9.如图所示,当水平拉力F=50 N时,恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动。已知物体重为200 N,所受地面的摩擦力约为80 N。假如在5 s时间内,物体水平移动了0.6 m,不计绳、滑轮的自重及轴摩擦,则在此过程中(　　)
A.拉力F做功为30 J
B.物体重力做功为120 J
C.拉力F做功的功率为12 W
D.该装置的机械效率约为60%
答案:C
10.小刚和小明分别用沿斜面向上的力F甲、F乙把同一重物匀速拉到两个斜面的顶端,若两个斜面光滑、等高,甲斜面长4 m,乙斜面长5 m,所做的功分别是W甲、W乙,则下列说法正确的是(　　)
A.使用甲斜面比使用乙斜面要省功
B.甲斜面的机械效率比乙斜面的机械效率高
C.拉力F甲与F乙之比为5∶4
D.两个拉力做功W甲与W乙之比为4∶5
答案:C
解析:因为斜面光滑,说明摩擦力为0,使用光滑的斜面时没有额外功,所以两个斜面的机械效率都是100%,选项B错误;把同一物体沿斜面分别拉到顶端,G和h相同,由W=Gh可知两次做的功相同,即W甲=W乙,选项A、D错误;根据题意可知,甲斜面的长度s甲=4 m,乙斜面的长度s乙=5 m,根据公式W=Fs可知,F甲∶F乙==5∶4,选项C正确。
11.质量相等的甲、乙两车,在同一平直公路上向东行驶,它们行驶过程中的路程与时间图像如图所示,则下列说法正确的是(　　)
A.在行驶过程中,甲车的动能比乙车的动能小
B.以乙车为参照物,则甲车向西行驶
C.若两车行驶过程中受到的阻力相等,则甲车受到的牵引力较大
D.若两车行驶过程中受到的阻力相等,则甲、乙两车的功率之比为9∶4
答案:D
解析:由图像可知,两车的位置都随时间均匀变化,故车做的是匀速直线运动,甲的距离增加得快,故甲的速度比乙的速度大,且两车质量相等,则甲的动能比乙的大,故选项A错误;甲的速度比乙大,则以乙车为参照物,甲向前运动,即向东运动,故选项B错误;两车都做匀速直线运动,受力平衡,若两车行驶过程中受到的阻力相等,则牵引力也相等,故选项C错误;由题图可求得:甲的速度为30 m/s,乙的速度为 m/s;受到的阻力相等时,由P=Fv得功率之比为P甲∶P乙=9∶4,故选项D正确。
12.如图所示,长20 m、高10 m的斜面固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上40 N的拉力,在20 s内把重60 N的物体沿斜面向上匀速拉动了10 m。在此过程中(　　)
A.斜面的机械效率是66.7%
B.斜面的机械效率是75%
C.该同学对物体做功的功率是10 W
D.该同学对物体做功的功率是30 W
答案:B
解析:由题知,斜面长20 m、高10 m,则物体沿斜面向上匀速运动s=10 m时,物体升高h=5 m。拉力F做的总功W总=Fs=40 N×10 m=400 J,拉力做的有用功W有=Gh=60 N×5 m=300 J,所以斜面的机械效率η=×100%=75%,故A错误,B正确。该同学对物体做功的功率P==15 W,故C、D错误。
二、填空题(本题每空2分,共26分)
13.在斜面上将一个重600 N的物体匀速拉到高处,沿斜面向上的拉力F=400 N,拉动的距离s=4.5 m,提升高度h=1.8 m,所用时间t=30 s。则拉力F做功的功率为　　　　 W,此过程中物体受到的摩擦力为　　　　 N。
答案:60　160
解析:拉力所做的总功W总=Fs=400 N×4.5 m=1 800 J,拉力F做功的功率P==60 W。有用功W有=Gh=600 N×1.8 m=1 080 J,克服摩擦力做的额外功W额=W总-W有=1 800 J-1 080 J=720 J,由W额=Ffs得,物体所受斜面的摩擦力Ff==160 N。　
14.如图所示,小明正在做俯卧撑,把他的身体看作一个杠杆,O为支点,A为重心,他的重力为550 N。地面对手的支持力F的力臂是　　　　m,支持力F的大小为　　　　N。
答案:1.5　330
解析:由题图可知,地面对手的支持力F的力臂l1=0.9 m+0.6 m=1.5 m;根据杠杆的平衡条件,Fl1=Gl2,即F×1.5 m=550 N×0.9 m,则F=330 N。
15.工人站在地面上,用定滑轮将27 kg的物品吊运到10 m高处,使用定滑轮的优点是　　　　　　　　　　。若不计绳重和轴摩擦,匀速吊运所需的拉力是　　　　N;若匀速吊运时的实际拉力是300 N,则人所做的有用功是　　　　J,定滑轮的机械效率是　　　。(g取10 N/kg)
答案:改变施力方向　270　2 700　90%
解析:使用定滑轮的优点是可以改变施力的方向;若不计绳重和轴摩擦,匀速吊运所需的拉力F=G=mg=27 kg×10 N/kg=270 N,若匀速吊运时的实际拉力是300 N,则人所做的有用功W有=Gh=270 N×10 m=2 700 J,总功W总=Fs=300 N×10 m=3 000 J,机械效率η=×100%=90%。
16.一名建筑工人用如图所示的滑轮组,将一个重为450 N的货物,在10 s内沿竖直方向匀速提升了4 m,建筑工人所用的拉力是300 N。则该建筑工人所做的有用功是　　　　　J,建筑工人做功的功率是　　　　W,该滑轮组的机械效率是　　　　　　　　。
答案:1 800　240　75%
17.如图所示,分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400 N的物体匀速向上提起;已知每个滑轮重20 N,忽略绳子的重力以及滑轮与轴的摩擦,图甲中车对绳子的拉力为　　　　 N,图乙中人对绳子的拉力为　　　　 N。
答案:400　210
解析:题图甲中使用的是两个定滑轮,忽略绳子的重力以及滑轮与轴的摩擦,车对绳子的拉力F甲=G=400 N;题图乙中使用的是一动一定的滑轮组,n=2,忽略绳子的重力以及滑轮与轴的摩擦,人对绳子的拉力F乙=(G+G动)=×(400 N+20 N)=210 N。
三、作图、实验及探究题(本题共20分)
18.(4分)深蹲运动是靠腿部肌肉收缩产生动力,克服人体上部的重力G,从而达到锻炼目的(如图甲)。图乙是将人体抽象为杠杆的示意图,O为支点,请在图乙中画出G的示意图及其力臂l(A点为人体上部的重心)。
答案:如图所示
19.(6分)(2022·四川自贡中考)如图所示,小勇利用铁架台、带有均匀刻度的杠杆、细线、弹簧测力计、钩码若干(每个钩码质量相同)等实验器材,探究杠杆的平衡条件。
(1)实验前,杠杆静止在图甲所示的位置,则此时杠杆处于　　　　(选填“平衡”或“非平衡”)状态。
(2)为了便于测量　　　　(选填“力”或“力臂”),应使杠杆在水平位置平衡。为此,应将平衡螺母向　　　　(选填“左”或“右”)调节。
(3)将杠杆调成水平位置平衡后,如图乙所示,在A点挂3个钩码,则应在B点挂　　　　个钩码,才能使杠杆在水平位置保持平衡;随后两边各取下一个钩码,杠杆　　　　(选填“左”或“右”)端将下沉。
(4)小勇用弹簧测力计替代钩码,在B点竖直向下拉,然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转至如图丙所示位置。在旋转过程中,要使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将逐渐　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”),原因是　。
(5)实验结果表明,杠杆的平衡条件是,动力×　　　　=　　　　×阻力臂。
答案:(1)平衡　(2)力臂　左　(3)2　左　(4)变大　阻力和阻力臂不变,动力臂变小,动力变大　(5)动力臂　阻力
20.(6分)下图是探究物体的动能跟哪些因素有关的实验装置示意图,让小球A从斜面上某点滚下,撞击水平面上的木块B,木块B移动一段距离。
(1)该实验中所探究物体的动能是指　　　　(选填“小球A”或“木块B”)的动能。
(2)实验表明,让小球A分别从斜面不同高度由静止滚下,高度越大,速度越　　　　,木块B被撞得越远。可得结论:质量相同时,小球的速度越　　　　,动能越大。
(3)若要研究物体动能与质量的关系,应让不同质量的小球A从斜面　　　　高度由静止滚下,观察比较木块B被撞移动的距离。
答案:(1)小球A　(2)大　大　(3)同一
解析:(1)该实验研究的是小球A动能的大小与速度和质量的关系。(2)同一小球从不同的高度滚下,位置越高的滚到斜面底端的速度越大,把木块推得越远,小球做功多,动能大,说明了物体的动能与物体的速度有关,由此得出结论:在质量一定时,小球的速度越大,动能就越大。(3)要研究物体动能与质量的关系,根据控制变量法可知,控制小球到达水平面的速度相同,即让不同质量的小球A从斜面同一高度由静止滚下,观察比较木块B被撞移动的距离。
21.(4分)小明和小强在测滑轮组机械效率的实验中,组装好如图所示的实验装置,他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。
(1)实验时,小明竖直向上　　　拉动弹簧测力计,使钩码升高,弹簧测力计读数为0.5 N;同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为10 cm,以上测量结果准确无误,其他被测物理量和计算数据记录见下表。
钩码总重G/N 弹簧测力计提升的高度x/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η
1 0.2 0.1 0.1 100%
(2)小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为100%,他们意识到出现了错误,请你帮他们找出错误的原因:　 。
(3)该滑轮组的机械效率实际为　　　　。
(4)在实验中,若将钩码的总重增加到6 N,则该滑轮组的机械效率将　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
答案:(1)匀速　(2)绳子自由端移动的距离应该是0.3 m,不是0.2 m　(3)66.7%　(4)变大
解析:(1)小明在进行实验时,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计,才能使绳子的拉力等于弹簧测力计的示数。
(2)由图示滑轮组可知,滑轮组承重绳子的有效股数n=3;已知钩码上升高度h=0.1 m,则弹簧测力计提升的高度x=nh=3×0.1 m=0.3 m,而实验数据记录表中记录的弹簧测力计提升的高度为0.2 m,因此是弹簧测力计提升的高度记录错误,导致滑轮组机械效率计算错误。
(3)滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=×100%≈66.7%。
(4)提升的钩码重增加到6 N,则有用功增加,有用功在总功中的比重增大,所以该滑轮组的机械效率将变大。
四、综合题(本题共18分)
22.(8分)如图所示,重力不计的木棒AOB可绕支点O无摩擦转动,木棒AB长为3 m,均匀正方体甲的边长为 10 cm,物体乙的质量为5.6 kg。当把甲、乙两物体用细绳分别挂在木棒的两个端点A、B上时,木棒在水平位置平衡,此时物体甲对地面的压强为3 000 Pa,支点O距A点1.6 m。g取10 N/kg。求:
(1)物体乙受到的重力;
(2)物体甲受到的支持力;
(3)物体甲的密度。
答案:(1)56 N　(2)30 N　(3)7.9×103 kg/m3
解析:(1)G乙=m乙g=5.6 kg×10 N/kg=56 N。
(2)甲的底面积为S甲=(0.1 m)2=0.01 m2,甲对地面的压力为F甲=pS甲=3 000 Pa×0.01 m2=30 N,甲对地面的压力与地面对甲的支持力是一对作用力与反作用力,大小相等,所以地面对甲的支持力大小为30 N,方向竖直向上。
(3)AB是以O点为支点的杠杆,l1=OA=1.6 m,l2=OB=3 m-1.6 m=1.4 m,FB=G乙=56 N,根据杠杆平衡条件得:FA×1.6 m=56 N×1.4 m,解得:FA=49 N。
则甲物体的重力为G甲=F甲+FA=30 N+49 N=79 N,甲的体积为V甲=(0.1 m)3=10-3 m3
甲物体的密度为ρ甲==7.9×103 kg/m3。
23.(10分)小夏利用如图所示的滑轮组,将重280 N的物体匀速提升了2 m。已知他自身的重力为500 N,对绳子施加的拉力F=200 N,两脚与地面接触的总面积S=400 cm2。求此过程中:
(1)小夏对地面的压强;
(2)拉力F做的功;
(3)该滑轮组的机械效率。
答案:(1)7.5×103 Pa
(2)800 J
(3)70%
解析:(1)小夏对绳子施加的拉力F=200 N,根据力的相互性,绳子对小夏的拉力F拉=F=200 N,故小夏对地面的压力F压=G-F拉=500 N-200 N=300 N,小夏对地面的压强p==7.5×103 Pa。
(2)承担物重的绳子的有效段数为2,则绳子自由端向下移动的距离为s=2h=2×2 m=4 m,
拉力做的功W总=Fs=200 N×4 m=800 J。
(3)对重物做的有用功W有=Gh=280 N×2 m=560 J,
该滑轮组的机械效率η=×100%=70%。　
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