第九章 拔尖检测
一、选择题(每题3分,共30分)
1.如图所示的是日常生活中所使用的机械或工具,属于费力杠杆的是( )
2.用下列几种装置来提升相同的物体,其中最省力的装置是(忽略绳重、滑轮重和摩擦)( )
3.图(a)所示的杠杆是水平平衡的。如果在支点两侧的钩码下方分别加挂一个等重的物体,如图(b)所示,则杠杆( )
A.右端下沉
B.左端下沉
C.要保持平衡应将左端的钩码和物体向右移动
D.要保持平衡应在右端再加挂一个物体
4.如图所示装置中,不计滑轮、弹簧测力计及轻绳的质量,若拉力F=4 N时,整个装置处于静止状态,则甲、乙两弹簧测力计的读数分别为( )
A.12 N,8 N B.8 N,8 N C.8 N,12 N D.12 N,12 N
5.如图甲所示的条凳,人若坐在凳的一端,极易使其另一端上翘而摔倒。现将其简化为如图乙所示的示意图,B、C点分别与凳脚的E、F点在同一竖直线上。当人对水平凳面施加竖直向下的压力时,下列分析不正确的是( )
A.压力作用于A点,可将条凳视为绕E点转动的杠杆
B.只要压力作用于凳面的中间,则条凳一定不会上翘
C.只要在A、D点同时施加压力,则条凳一定不会上翘
D.在B或C点施加一个压力,则条凳一定不会上翘
6.如图,OAB是杠杆,OA与AB垂直,在OA的中点挂一个20 N的重物,加在B点的动力使OA在水平位置保持静止(杠杆重力及摩擦均不计),则( )
A.该杠杆一定是省力杠杆
B.该杠杆一定是费力杠杆
C.作用点在B点的最小动力等于10 N
D.作用点在B点的最小动力小于10 N
7.如图所示,放在水平桌面上的木块B通过水平细线、伸出桌面的滑轮与物块A相连。GA=10 N,GB=20 N时,木块B恰好向右做匀速直线运动,下列分析正确的是( )
A.图中的滑轮是动滑轮
B.木块B受到的滑动摩擦力大小为10 N
C.木块B受到的合力大小为10 N
D.物块A受到的合力大小为10 N
8. 某兴趣小组制作了如图所示的能测一根头发丝质量的“小天平”,取一根细长的饮料吸管,在其靠左端朝上剪一个小缺口,靠右端朝上剪出多个小缺口,然后在距左端一定距离处穿过一缝衣针,并在左端插入一个小螺丝钉,将吸管放在支架上。仔细调节螺丝钉的位置,使吸管在支架上保持水平平衡,测量时在左端缺口处挂一段质量已知的细铜丝,右端缺口处放上一根头发丝。关于测量原理和方法,下列说法正确的是( )
A.小螺丝钉的作用相当于天平上的游码
B.吸管的质量必须很小且可忽略不计
C.为了测出头发丝的质量,还需要用到刻度尺
D.当头发丝放在3号缺口处时发现吸管右端较高,应将头发丝调到1或2号缺口处
9.[多选]如图所示是活塞式抽水机工作原理的示意图。活塞与圆筒紧密接触但可以上下滑动, A、B 是只能向上开启的阀门。将手柄COD看成杠杆,用力压C点,活塞被提起,低处的水进入圆筒,已知杠杆D处受到的阻力为300 N,OC间距离为0.6 m,OD间距离为0.15 m。下列说法不正确的是( )
A.活塞式抽水机利用大气压强工作,可将水抽到10层楼的高度
B.提起活塞时,阀门A受到大气压的作用而关闭,活塞下方气压小于外界的大气压
C.提起活塞时,手作用在C点,此杠杆一定为省力杠杆
D.提起活塞时,手作用在杠杆C点的最小力大小至少为75 N, 方向竖直向上
10.[多选]如图甲所示,O为杠杆(不计杠杆重力)的支点,挂在A点的物体的重力为30 N,OA∶AB=1∶2,在竖直向上的拉力F作用下,杠杆OB在水平位置保持平衡状态。下列说法正确的是( )
A.图甲杠杆是费力杠杆
B.图甲中,拉力F大小为10 N
C.保持图甲位置,仅增加物重,则拉力F变化量与物重变化量之比为3∶1
D.如图乙所示,保持物体悬挂在A点位置不变且拉力竖直向上的方向不变,将杠杆匀速提到虚线位置的过程中,拉力大小不变
二、填空与作图题(每空2分,第16、17题各4分,共32分)
11.如图所示,现在很多地方设有轮椅专用通道,为残疾人通行提供方便。它实际上就是简单机械中的________(填“杠杆”“滑轮”或“斜面”),属于________(填“省力”或“费力”)机械。
12.如图所示,小欣同学只有一根绳子,他想把被风刮倒的甲树拉正,想起刚学习滑轮知识,他把绳子的一端系在乙树上,然后绕过甲树用力拉绳子,这样做有________段绳子拉甲树。如果不计绳重和摩擦,甲树受到400 N拉力,则乙树受到的拉力为________N。
13.如图所示,用固定在竖直墙上的直角三角形支架ABC放置空调室外机,已知AB长40 cm,AC长为30 cm,室外机质量为30 kg,室外机的重力作用线正好通过AB中点,则A处螺丝钉受到的水平拉力F为________N(支架重力忽略不计)。为了安全,从力学角度分析,室外机的位置应尽量________(填“远离”或“靠近”)墙壁。(g取10 N/kg)
14.如图所示,物体A重150 N,物体B重15 N,此时物体A沿着水平桌面以0.2 m/s的速度向右做匀速直线运动(不计绳重、滑轮重、绳轮及轮轴间的摩擦),物体B匀速下降的速度是________m/s,物体A与水平桌面间的摩擦力是________N,若物体A向右运动的速度增大,则物体A与水平桌面间的摩擦力将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
15.INCLUDEPICTURE"易错题H.tif" INCLUDEPICTURE \d "D:\\刘欢欢\\26春\\26春 典中点 8 物理 LK五四(刘欢欢164+7.2\\易错题H.tif" \* MERGEFORMATINET 一个重为300 N的物体Q,底面积为400 cm2,将其放在水平地面上,它对地面的压强是________Pa。如图所示,现将物体Q挂在杠杆的B端,在A端悬挂一个重为200 N的物体P,使杠杆在水平位置平衡,忽略杠杆自重的影响,若OA∶OB=2∶5,那么地面对物体Q的支持力为________N。为了使物体Q对地面的压强刚好为0,则需要在P的下方添加重力为________N的物体。
16.如图甲所示是一种新式的下开式窗户,图乙为该窗户的示意图,B为转动轴,O为窗扇的重心。画出窗扇向外推开时其重力G的力臂l和作用在A点所用最小力F的示意图。
17.某同学用滑轮组提升物体,绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图乙中图线a所示,物体上升的高度随时间变化的关系如图乙中图线b所示,在图甲中画出绕线方式。
三、实验探究题(第18题12分,第19题12分,共24分)
18.某同学利用带有刻度的杠杆、量筒、弹簧测力计、细线、小桶等,设计实验测量某品牌洗衣液的密度,进行了如下操作:
①将杠杆置于桌面上,调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡;
②将装有洗衣液的小桶悬挂在杠杆右侧,左侧用弹簧测力计对杠杆施加竖直向下的拉力,两侧细线拴接位置如图甲所示,杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数为4.0 N;
③将小桶中一部分洗衣液倒入量筒,测得其体积为100 mL,剩余部分挂回原位置,竖直向下拉动弹簧测力计,杠杆在水平位置再次平衡时,弹簧测力计的示数如图乙所示。
请回答下列问题:
(1)实验中三次杠杆平衡时,均位于水平位置,目的是____________________;
(2)图乙中弹簧测力计的示数为________N;
(3)根据测量数据,g取10 N/kg,洗衣液的密度为________kg/m3;
(4)该同学整理器材时发现,摆放杠杆的桌面不水平,左侧比右侧略高一点,该因素对密度测量结果的影响是________(填“A”“B”或“C”)。
A.导致测量结果偏大
B.导致测量结果偏小
C.对测量结果没有影响
19.学习了简单机械后,小明了解到斜面也是一种机械,于是他想探究这种机械的特点。
斜面倾斜程度 木块重力G/N 斜面高度h/m 斜面长度s/m 沿斜面拉力F/N
较缓 5 0.2 1 2
较陡 5 0.3 1 2.6
最陡 5 0.4 1 3.2
(1)小明用弹簧测力计测木块的重力,如图a所示,测量时应让木块保持________状态,并依据___________条件得出木块重力的大小等于弹簧测力计的示数。
(2)他将木块放在如图b所示的斜面上,并用弹簧测力计沿斜面________向上拉动木块,收集到表格中的实验数据:
①比较表中木块重力G和拉力F的大小,得出:使用斜面时_______(填“能”或“不能”)省力;斜面长度相同时,斜面高度越小越_____(填“省力”或“费力”);
②实验时,可以通过移动木块A来改变斜面的倾斜程度,要减小斜面的倾斜程度,木块A要向________(填“左”或“右”)移。
四、综合应用题(14分)
20.如图所示,物体B放置在水平桌面上,通过细绳与桌面两侧的物体C及滑轮D相连接。A、C为两个圆柱体,C的重力为20 N。A的重力为60 N,高为10 cm,底面积为300 cm2,且被放置在一个足够大的盛水容器中。此时水深20 cm,液面与A的上表面相平,B不受摩擦力;打开阀门,以恒定流量向外放水,当水位下降2 cm时,物体B开始向左做匀速直线运动,不计滑轮装置的摩擦、绳重以及水的阻力,水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,求:
(1)放水前,A所受浮力的大小;
(2)动滑轮重力;
(3)当C上升2 cm时容器底部所受液体压强大小;
(4)当A刚要接触容器底部时B所受摩擦力大小。
答案
一、1.D 2.D 3.A 4.A
5.C 【点拨】若压力作用于A点,则会使得条凳在力的作用下逆时针旋转,此时支点为E,A正确,不符合题意;压力若作用在凳面的中间,则此时条凳无论以E或是以F为支点,均不会有翻转的可能,B正确,不符合题意;若在A、D点同时施加压力但大小不相等,条凳还是有可能会上翘的,C错误,符合题意;在B或C点施加一个压力,压力的方向竖直向下,则此时压力的作用线经过支点,其力臂为0,对条凳的平衡无影响,此时条凳一定不会上翘,D正确,不符合题意。故选C。
6.D
7.B 【点拨】图中的滑轮的轴固定不动,是定滑轮,故A错误;木块B做匀速直线运动,拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,定滑轮不省力,拉力大小等于A的重力,所以滑动摩擦力的大小f=F=GA=10 N,故B正确;木块B和物块A都做匀速直线运动,处于平衡状态,受到的合力均为零,故CD错误。故选B。
8.C 【点拨】“小天平”和天平的工作原理是相同的,因此“小天平”中的小螺丝钉的作用相当于天平中的平衡螺母,故A错误;在使用之前调节小螺丝钉,使吸管在水平位置保持平衡,故吸管的质量与小螺丝钉的位置有关,不能忽略不计,故B错误;为了计算头发丝的质量,还需要测量细铜丝到缝衣针的距离l1和头发丝到缝衣针的距离l2,需要用到刻度尺,故C正确;在测量过程中,当头发丝放在3号缺口处时发现吸管右端高左端低,此时应将头发丝调到4或5号缺口处,故D错误。故选C。
9.ACD
10.BD 【点拨】根据图甲可知,动力臂大于阻力臂,因此该杠杆为省力杠杆,故A错误;已知物重为30 N,图甲位置时OA∶AB=1∶2,且动力臂为OB,阻力臂为OA,由杠杆平衡条件可得F×OB=G×OA,则拉力F==30 N×=10 N,故B正确;图甲位置时,杠杆平衡有F×OB=G×OA,若仅增加物重,杠杆再次平衡时有(F+ΔF)×OB=(G+ΔG)×OA,可得ΔF×OB=ΔG×OA,所以==,故C错误;保持拉力方向不变,将杠杆匀速提到虚线位置,其力臂如图所示。
OB″为动力臂,OA″为阻力臂,阻力不变,因为△OA″A′∽△OB″B′,可得==,由杠杆平衡条件可得F′×OB″=G×OA″,故F′==30 N×=10 N,由此可知保持拉力方向不变,将杠杆匀速提到虚线位置的过程中,拉力大小不变,故D正确。
二、11.斜面;省力 12. 2;200
13.200;靠近 【点拨】由题意可知,以C为支点,ABC为杠杆,AC为A处螺丝钉水平拉力的力臂,室外机对其压力的力臂为AB长的,由杠杆平衡条件可得F×AC=mg×AB,即F×30 cm=30 kg×10 N/kg××40 cm,解得F=200 N。为了安全,应减小A处的拉力(若拉力过大,支架对螺丝钉拉力会使螺丝钉松动而造成危险);在A处拉力的力臂和阻力一定时,室外机的位置越靠近墙壁,室外机对支架压力的力臂越小,根据杠杆平衡条件可知A处的拉力将减小。
14.0.4;30;不变
15.7 500;220;550 【点拨】物体对水平地面的压力等于其重力,所以物体Q对地面的压强p====7 500 Pa。A端悬挂一个重为200 N的物体P,根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可得,物体Q对杠杆的拉力F2===200 N×=80 N,由于力的作用是相互的,所以杠杆对物体Q的拉力F拉=F2=80 N,对物体Q受力分析,可得GQ=F拉+F支持,所以地面对物体Q的支持力F支持=GQ-F拉=300 N-80 N=220 N。物体Q对地面的压强刚好为0时,物体Q对地面无压力,物体Q对杠杆的拉力大小等于物体Q的重力,即FQ拉=GQ=300 N,根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可得,FP拉==300 N×=750 N,则A端悬挂物体的总重力G总=FP拉=750 N,需要在P的下方添加物体的重力G添=G总-GP=750 N-200 N=550 N。
16.如图所示
INCLUDEPICTURE"24DZD8WLXRSJ-160.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\刘欢欢\\26春\\26春 典中点 8 物理 LK五四(刘欢欢164+7.2\\24DZD8WLXRSJ-160.tif" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE"24DZD8WLXRSJ-162.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\刘欢欢\\26春\\26春 典中点 8 物理 LK五四(刘欢欢164+7.2\\24DZD8WLXRSJ-162.tif" \* MERGEFORMATINET
(第16题) (第17题)
17.如图所示
三、18.(1)便于测量力臂的大小 (2)3.6 (3)1.2×103 (4)C
19.(1)静止;二力平衡 (2)匀速 ①能;省力 ②右
【点拨】(2)为了能够准确地测量出拉力,应使弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动木块。①由表中数据可知,斜面的高度变大,沿斜面拉力F的数值也随之变大,但始终小于木块的重力,因此使用斜面可以省力,并且斜面长度相同时,斜面高度越小越省力。②要减小斜面的倾斜程度,木块A应向右移动。
20.【解】(1)放水前,圆柱体A所受浮力F浮=ρ水V排g=1.0×103 kg/m3×(10×300)×10-6m3×10 N/kg=30 N。
(2)绳对A的拉力F拉1=GA-F浮=60 N-30 N=30 N,动滑轮绳子自由端的拉力F拉2=GC=20 N,动滑轮的重力G动=2F拉 2-F拉 1=2×20 N-30 N=10 N。
(3)当水位下降2 cm时,物体B开始向左做匀速直线运动,则当C上升2 cm时,A下降的距离为1 cm。则水面累计下降3 cm,此时容器中水的深度为h=20 cm-3 cm=17 cm=0.17 m,
容器底部所受液体压强p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.17 m=1 700 Pa。
(4)此时圆柱体A所受浮力F浮′=ρ水V排′g=1.0×103 kg/m3×(10-2)×300×10-6m3×10 N/kg=24 N,绳对A的拉力F拉1′=GA-F浮′=60 N-24 N=36 N,绳对B的拉力F拉2′===23 N,B所受摩擦力f=F拉2′-GC=23 N-20 N=3 N。