余庆县构皮滩中学八年级物理下10.1——10.2同步练习试题
一.选择题(共12小题)
1.如图是开瓶盖的起子,可以看成是一个杠杆,能正确表示出杠杆的支点、动力和阻力的图是( )
A. B. C. ( http: / / www.21cnjy.com ) D. ( http: / / www.21cnjy.com )
2.小宇用尚未标注刻度值的自制杆秤来估测 ( http: / / www.21cnjy.com )物体的质量,秤砣上标示其自身质量为150g.没有测量物时,杆秤刚好水平平衡(如图1示);当挂上物体后,把秤砣的吊绳放置在杆秤的M处时,杆秤也水平平衡(如图2示),粗略估测物体的质量,合理的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
A.150g B.150N C.420N D.420g
3.如图所示的工具中属于费力杠杆的一组是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
4.如果分别用不同方向的三个力作用在杠杆的A点,都能使如图所示的杠杆平衡,那么其中最小的力是( )
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A.F1 B.F2 C.F3 D.无法确定
5.图钢丝钳是劳技课上经常使用的工具,下列说法正确的是( )
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A.使用钳口剪铜导线时是省力杠杆
B.使用钳口剪铜导线时是费力杠杆
C.使用钳口剪铜导线时可以省距离
D.橡胶的表面有凹凸花纹是为了减小摩擦
6.如图所示的滑轮组,每个滑轮重为30N,绳重及摩擦不计.用它匀速提升重为150的物体,所用的拉力F是( )
A.50N B.60N C.75N D.90N
7.如图所示,表示用滑轮或滑轮组提起同一重物的几种方法,其中最省力的是(动滑轮重和摩擦忽略不计)( )
A. B. C. D.
8.如图所示,一根细绳绕过滑轮,一端系着重 ( http: / / www.21cnjy.com )物G,手执另一端分别沿不同方向用力F1、F2匀速拉起重物时,三力的大小关系是(忽略绳与滑轮间的摩擦)( )
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A.F1=F2>G B.F1>F2>G C.F1=F2=G D.F1=F2<G
9.如图所示,在水平拉力F作用下,使重40 ( http: / / www.21cnjy.com )N的物体A匀速移动,物体A受到地面的摩擦力为5N,不计滑轮、绳子的重力及摩擦,拉力F的大小是( )
A.5N B.10N C.40N D.20N
10.用如图所示的装置来提升物体,既能省力又能改变施力方向的装置是( )
A. B. ( http: / / www.21cnjy.com ) C. D.
11.用如图所示的滑轮匀速提起重为200牛的重物,若滑轮重为20牛,则实际使用时,所用拉力F的大小可能是( )
A.220牛 B.120牛 C.110牛 D.100牛
12.如图所示,用水平方向 ( http: / / www.21cnjy.com )的力F拉绳子的一端P,使物体A以2m/s的速度向左匀速运动,此时弹簧测力计的示数为8N.不计滑轮、绳、弹簧的测力计的重力及绳与滑轮间的摩擦,则物体A与水平面的摩擦力及2秒内P端移动的距离分别为( )
A.8N,4m B.8N,8m C.16N,4m D.16N,8m
二.填空题(共9小题)
13.如图所示,在已经处于水平位置平衡 ( http: / / www.21cnjy.com )的杠杆的A点悬挂两个总重为2N的钩码,在B点用弹簧测力计竖直向上拉,使杠杆在水平位置再次平衡,则拉力应为 N,此时的杠杆属于 (选填“省力”或“费力”)杠杆.如果测力计的量程为0~5N,在支点不变的情况下,采用图中的杠杆,能较为精确地测量出悬挂物体的最大质量为 kg.(g取10N/kg)
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14.如图所示的AB为轻质杠杆,O ( http: / / www.21cnjy.com )为悬点,放在水平面上的物体M用细线悬挂在杠杆A端.已知OA:OB=1:2,M的密度为3×103kg/m3,体积为8×10﹣3m3.当B端悬挂一个质量为10kg重物时,杠杆水平平衡,则物体M对水平面的压力为 N(g取10N/kg).
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15.如图,用一根自重可忽略不计的 ( http: / / www.21cnjy.com )撬棒撬石块,若撬棒C点受到石块的压力是1800N,且AB=1.8m,BD=0.6m,CD=0.4m,则在A点施加最小动力F1为 N.
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16.如图所示的杠杆(自重和摩擦不计),O为 ( http: / / www.21cnjy.com )支点,A处挂一重为100N的物体,为保证杠杆在水平方向平衡,在中点B处沿 (F或F1或F2)方向施加一个最小的力为 N.
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17.在一轻质杠杆的两端分 ( http: / / www.21cnjy.com )别挂上质量不等的两个铁块M1、M2(M1>M2),调节两物体到支点的距离,使杠杆平衡,则 (选填“M1”或“M2”)离支点较远些.然后将物体同时浸没在水中,杠杆 (选填“能”或“不能”)保持平衡.
18.如图是人们常用的指 ( http: / / www.21cnjy.com )甲剪刀的示意图,它的ABC部分是一个杠杆,当用指甲剪刀剪指甲时,手指压在A点,则杠杆ABC的支点在 点,阻力作用点在 点,它是 杠杆(选填“省力”、“费力”或“等臂”).
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19.一辆搬运砖头的独轮车,车箱和砖头 ( http: / / www.21cnjy.com )所受总重力G=1200N,独轮车的有关尺寸如图所示,它是一个 杠杆.推车时,人手向上的力F应为 N.
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20.如图所示,在一水平地面上,木箱重 ( http: / / www.21cnjy.com )300N,用F=50N的力拉动木箱做匀速直线运动(不计滑轮重量及绳与滑轮间的摩擦),木箱受到的摩擦力为 N,方向向 .
21.如图所示,物体甲和乙所受重力 ( http: / / www.21cnjy.com )都为50牛,不考虑滑轮重力.当用力分别匀速提起物体甲和乙时,力FA大小为 牛,力FB大小为 牛.
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三.作图题(共4小题)
22.如图所示,O点为杠杆的支点,请画出力F的力臂,并用字母L表示.
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23.如图所示,杠杆在力F1、F2作用下处于平衡状态,L1为F1的力臂,请在图中作出F2的力臂L2及力F1. ( http: / / www.21cnjy.com )
24.如图所示,某人站在A处用一根绳子和两个滑轮提起物体B,画出最省力的绕线.
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25.图中,一个站在地面上的工人利用滑轮组,省力地将重物提起来,请画出滑轮组的绕线.
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四.实验探究题(共2小题)
26.下面是小王利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验.(每个钩码重0.5N)
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当 ( http: / / www.21cnjy.com )杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,这时应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)端调节,直到杠杆在水平位置平衡.
(2)如图1所示,①在杠杆A点处挂4个钩码,则在B点处应挂 个同样的钩码,杠杆仍然在水平位置平衡.
②把B点处的钩码取下,在B点处施加一 ( http: / / www.21cnjy.com )个竖直向下的拉力F= N时,杠杆仍然在水平位置平衡.当拉力F向右倾斜时,仍要保持杠杆在水平位置平衡,拉力F的大小将 (选填“变大”、“变小”或“不变”).原因是 .
(3)如果小王又进行了如图2所示的探究 ( http: / / www.21cnjy.com ),考虑杠杆 的影响,发现用弹簧测力计在C点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时,则弹簧测力计的示数应大于 N.
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27.在探究实验过程中,我们不但要知道实验该如何操作,更应该知道我们为什么这样操作.例如李翔同学在“探究杠杆的平衡条件”实验时:
(1)李翔在实验过程中产生了新 ( http: / / www.21cnjy.com )的疑问:为什么要让杠杆在水平位置平衡进行实验?老师为了解决李翔提出的问题,让李翔先后用如图甲、乙所示的实验装置探究杠杆的平衡条件,通过实验李翔总结:乙图的实验方案比甲图的实验方案好,理由是 .
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(2)李翔解决了疑问后,正确进行了实验,他记录的数据如下:
试验次数 动力F1N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm
1 2 6 3 4
2 3 5 5 3
3 4 4 8 2
请在下面横线上写出分析处理实验数据的具体过程及验证结果. .
五、综合应用题(共3个小题)
28.杆秤是用来测量物体质量的工具,也 ( http: / / www.21cnjy.com )是我国劳动人民智慧的结晶.如图所示,杆秤的提纽到挂钩的距离OA=4cm,当秤砣移动到离提纽的距离为OB=20cm时,杆秤刚好水平平衡,若秤砣的质量为0.6kg,求:
(1)所称物体的质量是多少kg?
(2)若用质量为0.5kg的秤砣去测量该物体,当杆秤刚好水平平衡时秤砣移动到离提纽的距离为多少cm?
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29.)身高1.7米,质量为50千克的小明同学做俯卧撑运动,此时将他视为一个杠杆如图所示,他的重心在A点,则:
(1)他的重力为多少牛?
(2)若他将身体撑起,地面对手的作用力至少要多大?
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30.如图所示,用200N的拉力拉着物体A ( http: / / www.21cnjy.com )以3m/s的速度在水平面上匀速前进,若A与滑轮相连的绳子C中的拉力大小是120N,不计滑轮重力、绳的重力及滑轮上各处的摩擦,则
(1)A、B与地面的摩擦力为多大?
(2)物体B运动速度为多大?
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余庆县构皮滩中学八年级物理下10.1——10.2同步练习试题
参考答案与试题解析
一.选择题(共12小题)
1.如图是开瓶盖的起子,可以看成是一个杠杆,能正确表示出杠杆的支点、动力和阻力的图是( )
A. B. C. ( http: / / www.21cnjy.com ) D. ( http: / / www.21cnjy.com )
【考点】杠杆及其五要素.
【专题】简单机械.
【分析】(1)瓶盖紧紧的套在瓶口上,要使瓶盖打开,要克服瓶盖和瓶口之间的摩擦力,瓶盖给起子的力是向下的,利用杠杆克服这个摩擦力.
(2)动力F1使杠杆绕固定点转动,阻力F2阻碍杠杆转动,杠杆在动力和阻力的作用下,保持静止状态或匀速转动状态.
【解答】解:
A、如图,动力和阻力都使起子绕支点O顺时针转动.故A错误;
B、要把瓶盖打开,要克服瓶盖和瓶口之间的摩擦力,瓶盖给起子的阻力是向下的.故B错误;
C、瓶盖给起子的阻力是向下的.动力是起子绕支点O逆时针转动,阻力绕支点O顺时针转动.故C正确;
D、动力和阻力都使起子逆时针转动.故D错误.
故选C.
【点评】(1)掌握杠杆的五个要素:支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂.
(2)起子的使用有两种方法:可以以前面为支点,也可以以后面为支点,(如图)只要能克服瓶盖和瓶口之间的摩擦力就可以.
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2.小宇用尚未标注刻度值的自 ( http: / / www.21cnjy.com )制杆秤来估测物体的质量,秤砣上标示其自身质量为150g.没有测量物时,杆秤刚好水平平衡(如图1示);当挂上物体后,把秤砣的吊绳放置在杆秤的M处时,杆秤也水平平衡(如图2示),粗略估测物体的质量,合理的是( )
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A.150g B.150N C.420N D.420g
【考点】杠杆的平衡条件.
【专题】估算题;推理法;简单机械.
【分析】利用杠杆的平衡条件:F1L1=F2L2.确定支点、力及力臂,代入公式便可求出.
【解答】解:由图知,提绳是支点,秤砣到支点的距离大约是物体到支点距离的3倍.
根据杠杆的平衡条件:
m物gL=m砣g3L
所以m物=3m砣=3×150g=450g,
由此可知:ABC错误,故D比较符合题意;
故选D.
【点评】此题考查了学生对杠杆平衡条件的掌握和应用,关键是确定两个力和对应的力臂.
3.如图所示的工具中属于费力杠杆的一组是( )
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A.①② B.②③ C.②④ D.③④
【考点】杠杆的分类.
【专题】简单机械.
【分析】判断杠杆的种类,可结合生活经验 ( http: / / www.21cnjy.com ),根据杠杆的动力臂和阻力臂大小关系,若动力臂大于阻力臂,则是省力杠杆,若动力臂小于阻力臂,则是费力杠杆,若动力臂等于阻力臂,则是等臂杠杆.
【解答】解:核桃夹、手推车在使用时动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆;船桨、碗夹在使用时动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆.
所以属于费力杠杆的一组是①②.
故选A.
【点评】准确分析题目中工具的动力臂与阻力臂的关系,是判断省力杠杆和费力杠杆的关键.
4.如果分别用不同方向的三个力作用在杠杆的A点,都能使如图所示的杠杆平衡,那么其中最小的力是( )
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A.F1 B.F2 C.F3 D.无法确定
【考点】杠杆中最小力的问题.
【专题】应用题;简单机械.
【分析】此题是求杠杆最小力的问题,已知点A是动力作用点,那么只需找出最长动力臂即可,可根据这个思路进行求解.
【解答】解:
阻力和阻力臂一定,根据杠杆的平衡条件可知,动力臂最大时,动力最小.
由图在A点施加动力,当F的方向与杠杆垂直时动力臂最大,此时最省力,即F2的方向与OA垂直,故F2最小.
故选B.
【点评】本题考查杠杆中最小力的问题,注意找到动力作用点A到支点O的最长动力臂是解决问题的关键.
5.图钢丝钳是劳技课上经常使用的工具,下列说法正确的是( )
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A.使用钳口剪铜导线时是省力杠杆
B.使用钳口剪铜导线时是费力杠杆
C.使用钳口剪铜导线时可以省距离
D.橡胶的表面有凹凸花纹是为了减小摩擦
【考点】杠杆的应用;增大或减小摩擦的方法.
【专题】其他综合题.
【分析】(1)要判决杠杆是省力杠杆还是费力杠杆,要先判断动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆.
(2)增大摩擦力的方法:在压力一定时,增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力.在接触面粗糙程度一定时,增大压力来增大摩擦力.
【解答】解:钢丝钳在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆.故A正确,B、C错误.
钳口的刻纹,是在压力一定时,增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,故D错误.
故选A.
【点评】本题考查了学生对增大摩擦的方法、杠杆的分类的了解与掌握,都属于基础知识,只要细心并不难解答.
6.如图所示的滑轮组,每个滑轮重为30N,绳重及摩擦不计.用它匀速提升重为150的物体,所用的拉力F是( )
A.50N B.60N C.75N D.90N
【考点】滑轮组绳子拉力的计算.
【专题】简单机械.
【分析】由图承担重物的绳子股数n=3,不计绳重及摩擦,3段绳子承担物重和动滑轮重,根据F=(G+G动)计算即可.
【解答】解:由图滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成,承担重物绳子股数n=3,不计绳重及摩擦,
所以拉力为:F=(G+G动)=×(150N+30N)=60N.
故选B.
【点评】此题主要考查的是学生对滑轮组省力情况的理解和掌握,弄清楚绳子的股数是解决此题的关键.
7.如图所示,表示用滑轮或滑轮组提起同一重物的几种方法,其中最省力的是(动滑轮重和摩擦忽略不计)( )
A. B. C. D.
【考点】滑轮组的设计与组装.
【分析】使用滑轮组时,有几段绳子承担动滑轮和物体的重,拉力就是重力的几分之一,因此承担动滑轮和物体的重的绳子段数越多越省力.
【解答】解:此题中,C由3段绳子承担动滑轮和物体的重因此最省力.
故选C.
【点评】绳子的绕线决定滑轮组的使用效果,有几段绳子承担动滑轮和物体的重,拉力就是重力的几分之一,拉力移动的距离就是物体移动距离的几倍.
8.如图所示,一根细绳绕过滑轮,一端系 ( http: / / www.21cnjy.com )着重物G,手执另一端分别沿不同方向用力F1、F2匀速拉起重物时,三力的大小关系是(忽略绳与滑轮间的摩擦)( )
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A.F1=F2>G B.F1>F2>G C.F1=F2=G D.F1=F2<G
【考点】定滑轮及其工作特点.
【专题】简单机械.
【分析】使用滑轮时,轴固定不动的叫定滑轮,使用定滑轮不省力,但能改变用力方向,据此分析回答.
【解答】解:如图,滑轮为定滑轮,因为使用定滑轮不省力,忽略绳与滑轮间的摩擦,所以F1=F2=G,故ABD错误,C正确.
故选C.
【点评】本题考查了定滑轮的特点,能据图看出使用的是定滑轮是关键,属于基础题目.
9.如图所示,在水平拉力F作用下,使重4 ( http: / / www.21cnjy.com )0N的物体A匀速移动,物体A受到地面的摩擦力为5N,不计滑轮、绳子的重力及摩擦,拉力F的大小是( )
A.5N B.10N C.40N D.20N
【考点】动滑轮及其工作特点.
【专题】应用题;简单机械.
【分析】由图可知,使用的是动滑轮,则F=2f据此即可解答.
【解答】解:如图所示,该滑轮为动滑轮,
∵不计滑轮、绳子的重力及摩擦,
∴A受地面的摩擦力f==5N,
∴拉力F=2f=2×5N=10N;
故选B.
【点评】本题考查了动滑轮的特点、功的计算,可以将图形逆时针旋转90°帮助分析.
10.用如图所示的装置来提升物体,既能省力又能改变施力方向的装置是( )
A. B. ( http: / / www.21cnjy.com ) C. D.
【考点】滑轮组及其工作特点.
【专题】简单机械.
【分析】(1)使用定滑轮不能省力,但能改变力的方向;使用动滑轮能省力,不能改变力的方向;
(2)单独使用定滑轮或动滑轮都不能既省力、也不能改变力的方向,而滑轮组是动滑轮、定滑轮的组合,可以省力,也可能改变力的方向.
【解答】解:
A、是定滑轮,只能改变力的方向,不能省力,故该选项不符合题意;
B、是动滑轮,只能省力,不能改变力的方向,故该选项不符合题意;
C、是滑轮组,与动滑轮相连的有2段绳子,动力的方向向下,可以省力,可以改变力的方向,故该选项符合题意;
D、是滑轮组,与动滑轮相连的有3段绳子,动力的方向向上,可以省力,不可以改变力的方向,故该选项不符合题意;
故选C.
【点评】本题考查滑轮组的工作时可以达到既能省力又能改变力的方向的特点,属于基础知识的考查.
11.用如图所示的滑轮匀速提起重为200牛的重物,若滑轮重为20牛,则实际使用时,所用拉力F的大小可能是( )
A.220牛 B.120牛 C.110牛 D.100牛
【考点】动滑轮拉力的计算.
【专题】计算题;推理法;简单机械.
【分析】使用动滑轮,在不计摩擦时拉力F=(G物+G轮),若在实际使用时考虑摩擦,拉力比不计摩擦的时候还要大.据此分析回答.
【解答】解:
图中使用的是动滑轮,
在不计摩擦时,拉力F=(G物+G轮)=(200N+20N)=110N;
若在实际使用时考虑摩擦,拉力比不计摩擦的时候稍大,可能为120N,但不会达到220N.
故选B.
【点评】本题考查了使用动滑轮拉力的计算,注意在考虑摩擦时,拉力会稍大,但不会大太多!
12.如图所示,用水平方向的力F拉绳子的一端 ( http: / / www.21cnjy.com )P,使物体A以2m/s的速度向左匀速运动,此时弹簧测力计的示数为8N.不计滑轮、绳、弹簧的测力计的重力及绳与滑轮间的摩擦,则物体A与水平面的摩擦力及2秒内P端移动的距离分别为( )
A.8N,4m B.8N,8m C.16N,4m D.16N,8m
【考点】动滑轮拉力的计算;速度公式及其应用;二力平衡条件的应用.
【专题】计算题.
【分析】要解决此题需要搞清此滑轮的种类,是动滑轮.
动滑轮由两段绳子承担摩擦力,所以绳端移动距离是物体移动距离的2倍,绳端拉力是物体与地面摩擦力的一半.
在此题中还要用到公式s=vt.
【解答】解:物体A移动的距离为:s物=v物t=2m/s×2s=4m,
由图知,这是动滑轮,所以P移动的距离为sP=2s物=2×4m=8m
物体与地面之间的摩擦力为:f=2F=2×8N=16N
故选D.
【点评】此题主要考查了动滑轮的特点. ( http: / / www.21cnjy.com )与以往不同的是使用动滑轮不是克服物体的重力,而是克服物体与地面之间的摩擦.但始终要明确一点,使用动滑轮时,绳端移动距离是物体移动距离的2倍,但绳端的拉力是作用在动滑轮上的拉力的一半.
二.填空题(共9小题)
13.如图所示,在已经处于水平位置平衡 ( http: / / www.21cnjy.com )的杠杆的A点悬挂两个总重为2N的钩码,在B点用弹簧测力计竖直向上拉,使杠杆在水平位置再次平衡,则拉力应为 1.5 N,此时的杠杆属于 省力 (选填“省力”或“费力”)杠杆.如果测力计的量程为0~5N,在支点不变的情况下,采用图中的杠杆,能较为精确地测量出悬挂物体的最大质量为 3 kg.(g取10N/kg)
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【考点】杠杆的平衡条件.
【专题】简单机械.
【分析】要解决此题,首先掌握杠杆的平衡条 ( http: / / www.21cnjy.com )件:F1L1=F2L2.确定支点、力及力臂,代入公式便可求出.同时要掌握重力和质量的计算,掌握G=mg并会对其进行变形.
【解答】解:设每个小格的长度为L,则LA=3L、LB=4L.
根据杠杆的平衡条件:F1L1=F2L2
则F LB=G LA
代入数据得,F×4L=2N×3L
所以F=1.5N
F<G,所以是省力杠杆.
测力计的最大示数为5N,当测力计竖直向上拉并且拉力为5N时,动力臂最长,测出的物体质量最大.
测力计的最大力臂是6L,最大示数为5N,物体拉力的最小力臂为L,
F′ LF′=G′ LG′
代入数据得,5N×6L=G′×L
G′=30N
根据G=mg得,m===3kg
故答案为:1.5;省力;3.
【点评】此题考查了学生对杠杆平衡条 ( http: / / www.21cnjy.com )件的掌握和应用,要熟记平衡条件公式,关键是确定两个力和对应的力臂.同时考查了杠杆的分类,根据动力臂和阻力臂的关系或动力和阻力的大小关系得出.
14.如图所示的AB为轻质杠杆,O为 ( http: / / www.21cnjy.com )悬点,放在水平面上的物体M用细线悬挂在杠杆A端.已知OA:OB=1:2,M的密度为3×103kg/m3,体积为8×10﹣3m3.当B端悬挂一个质量为10kg重物时,杠杆水平平衡,则物体M对水平面的压力为 40 N(g取10N/kg).
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【考点】杠杆的平衡条件.
【专题】简单机械.
【分析】已知B端物体的质量,可以得到重 ( http: / / www.21cnjy.com )力,对杠杆的拉力等于其重力;已知A、B两端力臂关系及B端受到的拉力,利用杠杆平衡条件可以得到A端受到的拉力;已知M的密度和体积,可以的质量,进一步得到重力;M的重力与对杠杆的拉力之差就是地面对M的支持力,根据力的作用相互性可以得到M对地面的压力.
【解答】解:
杠杆B端受到的拉力为FB=GB=mBg=10kg×10N/kg=100N;
因为F1L1=F2L2,
所以FA OA=FB OB,
即FA==100N×=200N;
因为ρ=,G=mg,
所以M物体的重力为GM=mMg=ρMVMg=3×103kg/m3×8×10﹣3m3×10N/kg=240N,
地面对物体M的支持力为N=GM﹣FA=240N﹣200N=40N,
所以物体M对地面的压力为F压=N=40N.
故答案为:40.
【点评】本题考查了密度公式和重力公式、杠杆平衡条件、力的作用相互性的灵活应用,求出绳子对物体M的拉力是关键.
15.如图,用一根自重可忽略 ( http: / / www.21cnjy.com )不计的撬棒撬石块,若撬棒C点受到石块的压力是1800N,且AB=1.8m,BD=0.6m,CD=0.4m,则在A点施加最小动力F1为 200 N.
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【考点】杠杆的平衡条件.
【专题】计算题;比较思想;图析法;简单机械.
【分析】求撬动石块所用的最小力,就必须确定出最大动力臂和最小阻力臂.该杠杆可以有两个支点:D点和B点.
①D点为支点,则作用在A点的最小力应垂直杠杆斜向下,此时AD为动力臂,CD为阻力臂;
②B点为支点,则作用在A点的最小力应垂直杠杆斜向上,此时AC为动力臂,BC为阻力臂;
显然第②种情况更省力,结合杠杆的平衡条件可求出答案.
【解答】解:
①若以D点为支点,则作用在A点的最小力应垂直杠杆斜向下,此时AD为动力臂,CD为阻力臂,如图:
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②若以B点为支点,则作用在A点的最小力应垂直杠杆斜向上,此时AB为动力臂,BC为阻力臂,如图:
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由图知,AD<AB,CD>BC,所以②更省力;
如上图,以B为支点,动力臂AB=1.8m,阻力臂BC=BD﹣CD=0.6m﹣0.4m=0.2m,
由杠杆的平衡条件:F1×AB=F2×BC,得:
F1×1.8m=1800N×0.2m,
解得,F1=200N.
故答案为:200.
【点评】本题考查了学生杠杆平衡条件的掌握和运用,正确找出符合条件的支点和动力方向是解答题目的关键.
16.如图所示的杠杆(自重 ( http: / / www.21cnjy.com )和摩擦不计),O为支点,A处挂一重为100N的物体,为保证杠杆在水平方向平衡,在中点B处沿 F2 (F或F1或F2)方向施加一个最小的力为 200 N.
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【考点】杠杆的动态平衡分析.
【专题】简单机械.
【分析】若在杠杆上B点施加最小的力F,使杠杆在水平位置平衡,该力的方向应该垂直杠杆向上,使动力臂最长,即竖直向上;
B是杠杆的中点,则OA=2OB,又知道物重大小,利用杠杆平衡条件求拉力大小.
【解答】解:
如图,为使拉力最小,动力臂要最长,拉力F的方向应该垂直杠杆向上,即竖直向上(F2),动力臂为OB最长,
杠杆在水平位置平衡,根据杠杆的平衡条件:
F2×OB=G×OA,
所以:F=G×=100N×=200N.
故答案为:F2;200.
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【点评】本题考查了学生对杠杆平衡条件的掌握 ( http: / / www.21cnjy.com )和运用,根据动力臂最长时最省力找出动力臂是本题的关键.以支点到力的作用点的距离当成力臂时是最大的力臂.
17.在一轻质杠杆的两端分别挂上质量不等的两 ( http: / / www.21cnjy.com )个铁块M1、M2(M1>M2),调节两物体到支点的距离,使杠杆平衡,则 M2 (选填“M1”或“M2”)离支点较远些.然后将物体同时浸没在水中,杠杆 能 (选填“能”或“不能”)保持平衡.
【考点】杠杆的动态平衡分析.
【专题】简单机械.
【分析】一个铁块和一个体积较小的铁块挂在杠杆 ( http: / / www.21cnjy.com )的两端,杠杆处于平衡状态,则F1L1=F2L2,两个铁块同时浸没到水中,杠杆受到的动力和阻力都发生改变,杠杆是否还平衡,取决于F′1L1与F′2L2的乘积,若F′1L1=F′2L2,杠杆平衡;若F′1L1≠F′2L2,杠杆就不平衡,将会向较大的方向转动.
【解答】解:两个铁块的质量不相等,杠杆平衡时,根据杠杆的平衡条件:
M1gL1=M2gL2,
又M1>M2,所以L1<L2,即M2离支点较远些;
M1>M2,密度相同,所以V1>V2,设杠杆处于平衡状态;
则F1=G1=ρ铁V1g,F2=G2=ρ铁V2g,
根据杠杆的平衡条件可得:
F1L1=F2L2,即:ρ铁V1gL1=ρ铁V2gL2;
V1L1=V2L2.
将两个同时浸没到水中,两个铁块受到浮力作用,对杠杆的拉力分别为:
F′1=G1﹣F浮1=ρ铁V1g﹣ρ水V1g=(ρ铁﹣ρ水)V1g;
F′2=G2﹣F浮2=ρ铁V2g﹣ρ水V2g=(ρ铁﹣ρ水)V2g;
F′1L1=(ρ铁﹣ρ水)V1gL1;
F′2L2=(ρ铁﹣ρ水)V2gL2;
又V1L1=V2L2;
所以F′1L1=F′2L2,表明杠杆处于平衡状态.
故答案为:M2;能.
【点评】本题考查判断杠杆是否 ( http: / / www.21cnjy.com )平衡,就是比较F1L1与F2L2的值的大小,若F1L1=F2L2,杠杆平衡;若F1L1≠F2L2,杠杆就不平衡.
18.如图是人们常用的指甲剪刀的 ( http: / / www.21cnjy.com )示意图,它的ABC部分是一个杠杆,当用指甲剪刀剪指甲时,手指压在A点,则杠杆ABC的支点在 C 点,阻力作用点在 B 点,它是 省力 杠杆(选填“省力”、“费力”或“等臂”).
( http: / / www.21cnjy.com )
【考点】杠杆的应用.
【专题】图析法;简单机械.
【分析】杠杆可分为:省力杠杆、费力杠杆和等 ( http: / / www.21cnjy.com )臂杠杆,可以从动力臂和阻力臂的大小关系进行判断,当动力臂大于阻力臂时,是省力杠杆;当动力臂等于阻力臂时,是等臂杠杆;当动力臂小于阻力臂时,是费力杠杆.结合图中的结构,可确定杠杆及其类型.
【解答】解:指甲剪可以看成是由一个撬棒和一个镊子组成:
①撬棒是ABC,以C为支点,动力作用在A处,阻力作用在B处,使用时动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;
②镊子是由OBD和OEF两个杠杆组成,支点O点,动力作用在B、F点,阻力作用在D、E点.使用时动力臂小于阻力臂,是费力杠杆.
故答案为:C;B;省力.
【点评】杠杆可分为:省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆.能结合指甲剪的特点进行具体的分析,找出其中的杠杆及其要素是解答的关键.
19.一辆搬运砖头的独轮车,车箱和砖头 ( http: / / www.21cnjy.com )所受总重力G=1200N,独轮车的有关尺寸如图所示,它是一个 省力 杠杆.推车时,人手向上的力F应为 360 N.
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【考点】杠杆的应用;杠杆的平衡分析法及其应用.
【专题】简单机械.
【分析】结合图片和生活经验,先判断独轮车在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆;
再根据杠杆平衡原理计算人手向上的力的大小.
【解答】解:独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆.
根据杠杆平衡原理F1L1=F1L1得,
FL1=GL2,
F×1m=1200N×0.3m
F=360N.
故答案为:省力;360.
【点评】本题考查了杠杆平衡条件的应用,正确理解杠杆平衡条件是解题的关键.
20.如图所示,在一水平地面上,木 ( http: / / www.21cnjy.com )箱重300N,用F=50N的力拉动木箱做匀速直线运动(不计滑轮重量及绳与滑轮间的摩擦),木箱受到的摩擦力为 100 N,方向向 右 .
【考点】滑轮组绳子拉力的计算.
【专题】应用题;简单机械.
【分析】(1)此题为滑轮组拉动物体前进,要克服物体与地面间的摩擦力,因为两段绳子拉着物体,所以F=f摩;
(2)根据二力平衡条件,一对平衡力的大小相等,方向相反,作用在同一直线上.
【解答】解:
由图可知滑轮组有2段绳子,因为用滑轮组拉动物体向左做匀速直线运动,所以F=f摩,则f摩=2F=2×50N=100N;摩擦力的方向向右.
故答案为:100;右.
【点评】此题考查了摩擦力大小和方向的判断,关键是确定机械的类型,搞清其省力特点,得出摩擦力和绳端拉力之间的关系.
21.如图所示,物体甲和乙所受重 ( http: / / www.21cnjy.com )力都为50牛,不考虑滑轮重力.当用力分别匀速提起物体甲和乙时,力FA大小为 25 牛,力FB大小为 50 牛.
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【考点】定滑轮及其工作特点;动滑轮及其工作特点.
【专题】应用题;简单机械.
【分析】使用定滑轮不省力但能改变力的方向;动滑轮的特点:使用动滑轮能省一半力,但费距离.
【解答】解:由图可知,提升甲的滑轮是动滑轮,使用动滑轮可以省一半的力,所以只需要25N的力即可拉起物体;
提升乙的滑轮是定滑轮,使用定滑轮不能够省力,所以需要用50N的力拉起物体.
故答案为:25;50.
【点评】此类问题考查了对定滑轮和动滑轮工作特点的理解与掌握情况,会结合实例分析作用力的大小.
三.作图题(共4小题)
22.如图所示,O点为杠杆的支点,请画出力F的力臂,并用字母L表示.
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【考点】力臂的画法.
【专题】作图题;简单机械.
【分析】画力臂的方法:首先确定支点、动力、阻力.然后用虚线画出动力和阻力的作用线,再做出支点力的作用线的距离,最后标出动力臂和阻力臂.
【解答】解:用虚线延长力F的作用线,做支点O到力F的作用线的垂线,支点到垂足的距离为力臂L.如图所示:
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【点评】画力臂时一定要找准支点与力的作用线,力的作用线必要时可进行延长,在画出由支点到力的作用线的距离时,也要注意垂直.
23.如图所示,杠杆在力F1、F2作用下处于平衡状态,L1为F1的力臂,请在图中作出F2的力臂L2及力F1. ( http: / / www.21cnjy.com )
【考点】力臂的画法.
【专题】作图题;简单机械.
【分析】要掌握力臂的概念:知道力臂是支点到力的作用线的距离.可以根据垂直关系做力臂或做力.
【解答】解:F2与杠杆垂直,故连接支点 ( http: / / www.21cnjy.com )O与F2的作用点即为力臂L2,过L1的上端作L1的垂线,交杠杆于一点A,即为F1的作用点,F1的方向向上.
( http: / / www.21cnjy.com )
【点评】本题考查了力的示意图和力臂的画法.由力臂的概念即可画力臂,也可确定力的方向和作用点.
24.如图所示,某人站在A处用一根绳子和两个滑轮提起物体B,画出最省力的绕线.
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【考点】滑轮组的设计与组装.
【专题】作图题.
【分析】绕绳时要依次绕过每只滑轮,并最终让绳端回到人的手中.
【解答】解:如图,用3段绳子承担物重,绳端拉力向上.
( http: / / www.21cnjy.com )
【点评】人的位置限定了拉力的方向,因此,可根据这一要求确定绕绳方法.
25.图中,一个站在地面上的工人利用滑轮组,省力地将重物提起来,请画出滑轮组的绕线.
( http: / / www.21cnjy.com )
【考点】滑轮组的设计与组装.
【专题】作图题;压轴题.
【分析】拉力的方向向下,应从定滑轮开始绕.
【解答】解:要使该滑轮组向下用力物体向上运动,应从定滑轮开始绕.
故答案:
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【点评】绳子的绕线决定滑轮组的使用效果,一般的两股绳子配一个动滑轮,本题要求站在地面匀速提起物体,应再加一定滑轮.
四.实验探究题(共2小题)
26.下面是小王利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验.(每个钩码重0.5N)
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架 ( http: / / www.21cnjy.com )上,当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,这时应将平衡螺母向 右 (选填“左”或“右”)端调节,直到杠杆在水平位置平衡.
(2)如图1所示,①在杠杆A点处挂4个钩码,则在B点处应挂 6 个同样的钩码,杠杆仍然在水平位置平衡.
②把B点处的钩码取下,在B点处施加一 ( http: / / www.21cnjy.com )个竖直向下的拉力F= 3 N时,杠杆仍然在水平位置平衡.当拉力F向右倾斜时,仍要保持杠杆在水平位置平衡,拉力F的大小将 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”).原因是 F的力臂变小 .
(3)如果小王又进行了如图2所示的探究 ( http: / / www.21cnjy.com ),考虑杠杆 重力 的影响,发现用弹簧测力计在C点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时,则弹簧测力计的示数应大于 3 N.
( http: / / www.21cnjy.com )
【考点】探究杠杆的平衡条件实验.
【专题】探究型实验综合题.
【分析】(1)在调平杠杆平衡时,杠杆的哪端高,平衡螺母要向哪端移动;
(2)根据杠杆的平衡条件计算出在B点挂的钩码个数或拉力的大小;
当拉力F向右倾斜时,分析出力臂的变化结合杠杆的平衡条件判断力的变化;
(3)若杠杆的支点在杠杆 ( http: / / www.21cnjy.com )的中点处,此时重力恰好作用在支点,若不在中点,此时杠杆的平衡会受重力的影响,根据重力的方向判断出重力是使杠杆向哪个方向转动,从而判断出测量结果偏差.
【解答】解:
(1)杠杆静止时,杠杆左端下沉,说明右端偏高,平衡螺母需向右调节;
(2)①设杠杆每个格的长度为L,每个钩码的重力为G,根据杠杆的平衡条件:
FALA=FBLB
4G×3L=FB×2L
解得FB=6G
即需在B点处挂6个钩码;
②每个钩码重0.5N,若在B点处施加一个竖直向下的拉力,则FB=6G=6×0.5N=3N;
若拉力F向右倾斜时,此时F的力臂变短,根据杠杆的平衡条件,力变大;
(3)若不计杠杆的重力,根据杠杆的平衡条件:
F向上L向上=F向下L向下
F′×3L=3G×6L
解得F′=6G=6×0.5N=3N,
由于杆的重心在杆的中点,方向竖直向下,重力与钩码同时使杠杆向逆时针方向转动,所以弹簧测力计的示数应大于3N.
故答案为:(1)右;(2)①6;②3;变大;F的力臂变小;(3)重力;3.
【点评】此题是探究杠杆平衡实验,考查了杠杆的调平及杠杆平衡条件的应用,在利用平衡条件公式时,要注意分析力和对应的力臂.
27.在探究实验过程中,我们不但要知道实验该如何操作,更应该知道我们为什么这样操作.例如李翔同学在“探究杠杆的平衡条件”实验时:
(1)李翔在实验过程中产生了新的疑 ( http: / / www.21cnjy.com )问:为什么要让杠杆在水平位置平衡进行实验?老师为了解决李翔提出的问题,让李翔先后用如图甲、乙所示的实验装置探究杠杆的平衡条件,通过实验李翔总结:乙图的实验方案比甲图的实验方案好,理由是 乙方案中的杠杆在水平位置平衡,便于测量力臂 .
( http: / / www.21cnjy.com )
(2)李翔解决了疑问后,正确进行了实验,他记录的数据如下:
试验次数 动力F1N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm
1 2 6 3 4
2 3 5 5 3
3 4 4 8 2
请在下面横线上写出分析处 ( http: / / www.21cnjy.com )理实验数据的具体过程及验证结果. ①分析处理实验数据的具体过程如下:分别计算出动力×动力臂(或F1L1)和阻力×阻力臂(或F2L2),
第一组:2N×6cm=12N cm、3N×4cm=12N cm;
第二组:3N×5cm=15N cm、5N×3cm=15N cm;
第三组:4N×4cm=16N cm、8N×2cm=16N cm;
经过比较发现:每一组的动力和动力臂的乘积与阻力和阻力臂的乘积都相等.
②验证的结果:经验证可得出杠杆平衡时满足:动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1L1=F2L2). .
【考点】探究杠杆的平衡条件实验.
【专题】实验题;比较思想;实验分析法;图析法;探究型实验综合题.
【分析】(1)杠杆在水平位置平衡时,力的方向与杠杆垂直,力臂的长度可以直接从杠杆上读出来.
(2)记录中有四组数据,分别是动力、动力臂、阻力、阻力臂,分析动力与动力臂的乘积、阻力与阻力臂的乘积,得出杠杆的平衡条件.
【解答】解:(1)力臂等于支点到力 ( http: / / www.21cnjy.com )的作用线的距离,在乙图的实验方案中,当杠杆在水平位置平衡时,力的方向与杠杆垂直,力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来.而甲图的实验方案中的力臂不便于测量,所以,乙图的实验方案好.
(2)①分析处理实验数据的具体过程如下:分别计算出动力×动力臂(或F1L1)和阻力×阻力臂(或F2L2),
第一组:2N×6cm=12N cm、3N×4cm=12N cm;
第二组:3N×5cm=15N cm、5N×3cm=15N cm;
第三组:4N×4cm=16N cm、8N×2cm=16N cm;
经过比较发现:每一组的动力和动力臂的乘积与阻力和阻力臂的乘积都相等.
②验证的结果:经验证可得出杠杆平衡时满足:动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1L1=F2L2).
故答案为:(1)乙方案中的杠杆在水平位置平衡,便于测量力臂;
(2))①分析处理实验数据的具体过程如下:分别计算出动力×动力臂(或F1L1)和阻力×阻力臂(或F2L2),
第一组:2N×6cm=12N cm、3N×4cm=12N cm;
第二组:3N×5cm=15N cm、5N×3cm=15N cm;
第三组:4N×4cm=16N cm、8N×2cm=16N cm;
经过比较发现:每一组的动力和动力臂的乘积与阻力和阻力臂的乘积都相等.
②验证的结果:经验证可得出杠杆平衡时满足:动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1L1=F2L2).
【点评】本题考查了杠杆平衡的条件 ( http: / / www.21cnjy.com ),在实验时我们应注意:调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,以便能直接读出力臂.杠杆平衡的条件就是:动力×动力臂=阻力×阻力臂.
五、综合应用题(共3小题)
28.杆秤是用来测量物体质量的工具 ( http: / / www.21cnjy.com ),也是我国劳动人民智慧的结晶.如图所示,杆秤的提纽到挂钩的距离OA=4cm,当秤砣移动到离提纽的距离为OB=20cm时,杆秤刚好水平平衡,若秤砣的质量为0.6kg,求:
(1)所称物体的质量是多少kg?
(2)若用质量为0.5kg的秤砣去测量该物体,当杆秤刚好水平平衡时秤砣移动到离提纽的距离为多少cm?
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【考点】杠杆的平衡条件.
【专题】简单机械.
【分析】(1)根据题意,应用杠杆平衡条件列出等式,再根据重力的计算公式G=mg把质量代入,计算出物体的质量.
(2)应用杠杆平衡条件列出等式,可以计算出改变秤砣质量后秤砣距离提纽O的距离.
【解答】解:(1)由杠杆平衡条件可得:
G物体OA=G秤砣OB,
又由G=mg得,
即:m物体g×4cm=0.6kg×g×20cm,
解得:m物体=3kg;
(2)设秤砣移到了C处,同理由杠杆平衡条件可得:
G物体OA=G秤砣2OC,
即:3kg×g×4cm=0.5kg×g×OC,
解得:OC=24cm.
答:(1)所称物体的质量为3kg;
(2)秤砣移动到离提纽的距离为24cm.
【点评】本题考查了求物体的重力和质量,以及改变物体重力后力臂的计算,应用杠杆平衡条件即可正确解题.
29.身高1.7米,质量为50千克的小明同学做俯卧撑运动,此时将他视为一个杠杆如图所示,他的重心在A点,则:
(1)他的重力为多少牛?
(2)若他将身体撑起,地面对手的作用力至少要多大?
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【考点】杠杆的平衡分析法及其应用.
【专题】计算题;定量思想;图析法;方程法;简单机械.
【分析】(1)根据公式G=mg计算出重力;
(2)根据图示求出动力臂和阻力臂,利用杠杆平衡的条件可以求出地面对手的力,根据力的作用是相互的,可得出地面对手的作用力.
【解答】解:(1)小明的体重:
G=mg=50kg×9.8N/kg=490N;
(2)由图可知,动力臂L1=0.9m+0.6m=1.5m,阻力臂L2=0.9m,
阻力等于重力,即F2=G=490N,
由杠杆平衡条件可得:F1L1=F2L2,
即:F1×1.5m=490N×0.9m,解得F1=294N,即地面对手的作用力至少要294N.
答:(1)他的重力为490牛;
(2)若他将身体撑起,地面对手的作用力至少要294N.
【点评】本题考查了重力的计算和杠杆的平衡条件的应用,分析图片信息,由图找出动力臂与阻力臂是正确解题的关键.
30.如图所示,用200N ( http: / / www.21cnjy.com )的拉力拉着物体A以3m/s的速度在水平面上匀速前进,若A与滑轮相连的绳子C中的拉力大小是120N,不计滑轮重力、绳的重力及滑轮上各处的摩擦,则
(1)A、B与地面的摩擦力为多大?
(2)物体B运动速度为多大?
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【考点】动滑轮拉力的计算;速度的计算.
【专题】长度、时间、速度.
【分析】(1)分析物体水平方向上受到的力,根据平衡力条件求出物体受到的摩擦力.
(2)B移动的速度和A移动速度的关系是:vB=nvA.
【解答】已知:F=200N,FAC=120N,v=3m/s,n=2
求出:fA,fB,vB
解:(1)∵物体在水平面上匀速前进,
∴fA+FAC=F,
∴A与地面的摩擦力:
fA=F﹣FAC=200N﹣120N=80N;
∵B做匀速直线运动
∴B与地面的摩擦力:
fB=FAC=×120N=60N;
(2)∵滑轮为动滑轮,n=2,
∴B运动的速度:
vB=2vA=2×3m/s=6m/s.
答:(1)A、B与地面的摩擦力分别为80N和60N;
(2)物体B运动速度为6m/s.
【点评】本题考查了动滑轮的特点、二力平衡条件的应用,可以将图形逆时针旋转90°帮助分析.关键是公式及其变形的灵活运用.