第九章 机械和功
一、单选题
1.将重为2N的物体A挂于弹簧测力计下,测力计与物体A共同处于静止或匀速直线运动状态,已知匀速运动的速度v1<v2<v3 . 关于测力计和物体A的描述:①弹簧测力计的示数等于2N;②测力计对物体A的拉力做功的功率最大;③物体A的重力势能增加.图所示的四种情景中,同时符合以上三条描述的是(?? )
A.??静止????????????????????????????????????????????????????????????B.?竖直向上匀速运动C.?竖直向上匀速运动???????????????????????????????????D.?水平向右匀速运动
2.建筑工地上起重机几分钟内就把所需砖送到楼顶,如果人直接用滑轮组来提升则需要几个小时,其原因是(??? )
A.?起重机功率大,做功快???????????????????????????????????????B.?起重机机械效率高,做功慢C.?起重机功率大,做功多???????????????????????????????????????D.?起重机机械效率高,做功多
3.AC硬棒质量忽略不计,在棒的B、C两点施加力F1、F2 , F2的方向沿OO′线,棒在如图所示位置处于静止状态,则(?? )
A.?F1<F2????????????????????B.?F1= F2????????????????????C.?F1力臂小于s1????????????????????D.?F2方向沿OO′线向下
4.用动滑轮提升重物,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是(?? )
A.?可以省功?????B.?可以改变用力的方向?????C.?可以改变用力的大小?????D.?提的物体越重,机械效率越低
5.小威同学的教室在五楼,平时他一般是慢步上教室.一天,快迟到了,小威跑步上教室则(?? )
A.?慢步上教室克服重力做的功多?????????????????????????????B.?跑步上教室克服重力做的功多C.?慢步上教室的功率大???????????????????????????????????????????D.?跑步上教室的功率大
6.工人师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝时,常把手尽量远离剪刀轴O,这样做的目的是( )
A.?增大阻力臂更省力?????????B.?减小阻力臂更省力?????????C.?增大动力臂更省力?????????D.?减小动力臂更省力
7.如图所示的四个实例中,没有做功的力是(?? )
A.?叉车举起重物的举力???????????????????????B.?人推石头未动时的推力C.?火箭腾空而起的推力????????????????????????????????D.?马拉木头前进的拉力
8.把两个鸡蛋托起1米的高度所做的功大约为(??? )
A.?1焦???????????????????????????????????B.?10焦???????????????????????????????????C.?100焦???????????????????????????????????D.?1000焦
9.如图所示,甲、乙两物体在拉力F的作用下,沿竖直向上方向做匀速直线运动,不计空气阻力,则(?? )
A.?甲的速度一定大于乙的速度????????????????????????????????B.?甲的重力一定大于乙的重力C.?拉力F甲做的功一定大于拉力F乙做的功????????????????D.?拉力F甲的功率一定大于拉力F乙的功率
10.甲乙两物体都做匀速直线运动,他们运动的路程和所做的功随时间变化的图象分别如图(a)、(b)所示,则两物体受阻力较大的是(? ?)
A.?甲????????????????????????????????????B.?乙????????????????????????????????????C.?一样大????????????????????????????????????D.?无法判断
11.重力为100牛的物体,在水平推力的作用下,沿水平路面前进10米,推力做功200焦,则推力的大小等于(???????? )
A.?2牛????????????????????????????????????B.?10牛????????????????????????????????????C.?20牛????????????????????????????????????D.?120牛
12.关于功和能的关系,下列说法正确的是(?????)
A.?物体具有的能越多,它做的功越多 ??????????????????B.?物体有了能就一定正在做功C.?做功的物体一定具有能 ????????????????????????????????????D.?物体做功的多少与它具有的能无关
13.某人用20N的力将重为15N的球推出去后,球在地面上滚动了10m后停下来,球在地面上滚动的过程中,手对球所做的功为(??????)
A.?0J?????????????????????????????????????B.?200J?????????????????????????????????????C.?150J?????????????????????????????????????D.?350J
14.如图所示的工具中,正常使用时属于费力杠杆的是(?? )
A.?瓶盖起子????????????????????????????????B.?食品夹???C.?螺丝刀??????????????????????????????????D.?钳子
15.根据工作需要选择合适的工具是劳动者的基本技能.要剪断铁丝等较硬的物体,下图中的4种剪刀应选择
A.????????????????????????????????????B.????????????????????????????????????C.????????????????????????????????????D.??
二、填空题
16.小张同学用50N的水平推力,使重100N的物体在10s内沿直线匀速移动4m,在此过程中,重力所做的功为________?J,小明做功的功率是________?W.
17.通过对不同机械的研究,我们注意到:利用省力杠杆提升重物可以________但是自由端上升的距离比重物上升的距离________;利用费力杠杆提升重物虽然费力,但是自由端上升的距离比重物上升的距离________;利用动滑轮提升重物可以________,但手拉绳子移动的距离比重物上升的距离________;利用定滑轮提升重物可以________但是不可以________.这说明,省力的机械费________,省距离的机械费________,________(本空选填“有”或“没有”)既省力又省距离的机械.
18.如图所示滑轮组,物重120N,若不计滑轮重和摩擦力,匀速提起重物所用拉力是________?N。 若要使物体上升2m,应将绳的自由端拉动________?m。
19.功包括两个必要的因素:一是________?,二是________?.
20.如图所示,工人用滑轮组将重480N的物体以0.2m/s的速度匀速提升2m,滑轮组的机械效率是80%,则该工人做的总功为________J,所用的拉力为________N,拉力做功的功率为________W.
21.图甲是某小组的同学测动滑轮的机械效率的示意图。他们用弹簧测力计拉动绳子自由端,将重力为4.9N的钩码从A位置匀速提升到B位置,同时弹簧测力计从图中的A'位置匀速竖直上升到B'位置,在这个过程中,弹簧测力计对绳的拉力为F,弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据他们做的实验完成下列问题: (1)弹簧测力计的示数是________?N;(2)拉力F移动的距离是________?cm;(3)动滑轮的机械效率是________?。
三、解答题
22.杠杆平衡时,动力F1的大小为10牛,动力臂l1为0.2米,阻力臂l2为0.1米,求阻力F2的大小.
23.汽车在水平公路上行驶时所受的阻力f与速度v成正比,即f=kv.若汽车的输出功率为P且保持不变.(1)汽车在行驶过程中牵引力F与其所受阻力f满足什么关系时,汽车速度最大?(2)试推导:汽车运动的最大速度为v=.
四、实验探究题
24.做物理实验要遵循实事求是的原则.芳芳同学按如图所示的装置对动滑轮特点进行了探究,记录的数据如下表:
实验次数
物重G/N
弹簧测力计的示数F/N
1
1.0
0.7
2
1.5
1.0
3
2.0
1.3
通过分析数据,她觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大.你一定也做过这样的实验,回想你的实验经历,回答下列问题:
(1)该实验中有________段绳承担动滑轮,弹簧测力计示数应为物重的________分之一,但出现了上表中这样结果的主要原因是________.
(2)除上述原因之外,还应满足什么条件时,“使用动滑轮能省一半的力”?________.
25.某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示,实验装置如图所示.
实验次数
1
2
3
钩码重G/N
4
4
6
钩码上升高度h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.8
1.6
1.8
绳端移动距离s/m
0.3
0.4
机械效率η
74.1%
62.5%
(1)实验中应沿竖直方向________拉动弹簧测力计.
(2)通过表中数据分析出第2次实验是用________(选填“甲”或“乙”)图所示装置做的实验.
(3)通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大),滑轮组的机械效率________(选填“越高”、“不变”或“越低”).
(4)小组同学再用第2次实验中使用的装置做第3次试验,表中第3次实验中绳端移动距离s漏记,但仍然计算出第3次的机械效率η=________(保留3位有效数字).
五、综合题
26.如图所示,物重G=30N,绳的一端拴在地面,拉力F使滑轮匀速上升.
(1)若滑轮重不计,滑轮向上移动20cm,则拉力F=________N,物体上升________cm.
(2)若滑轮重为2N,使物体上升20cm,则拉力F=________N,滑轮向上移动________cm.
27.用如图所示的滑轮组从水中提升物体A,物体A完全在水面下匀速竖直上升的过程中,卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力为F,滑轮组的机械效率为η.已知:F=400N,η=80%,物体A的体积V=9dm3 , g取10N/kg,绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均忽略不计.求:
(1)物体A的浮力F浮;
(2)物体A所受的重力GA .
28.按照规定,我国载货车辆的轮胎对地面的压强应控制在7×105Pa以内.某型号货车部分参数如表所示.司机师傅在执行一次运输任务时,开着装沙子的货车在一段平直的公路上匀速行驶8km,行车时间是8min (取g=10N/kg).
自重
5×104N
车轮个数
10
每个轮胎触地面积
3×10﹣2m2
车厢容积
10m3
(1)通过计算该货车最多能装的沙子质量是多少?
(2)货车满载在这段公路上行驶时所受阻力为车总重的0.02倍,这段时间内货车牵引力所做的功是多少?
(3)如果货车发动机的机械效率是40%,此时货车在公路上匀速行驶8km时发动机的功率是多大? (货车发动机做的功只有部分用来使货车向前行驶)
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】C
2.【答案】A
3.【答案】C
4.【答案】C
5.【答案】D
6.【答案】C
7.【答案】B
8.【答案】A
9.【答案】B
10.【答案】B
11.【答案】C
12.【答案】C
13.【答案】A
14.【答案】B
15.【答案】D
二、填空题
16.【答案】0;20
17.【答案】省力;大;小;省力;大;改变力的方向;省力;距离;力;没有
18.【答案】40;6
19.【答案】有力作用在物体上;物体在力的方向上移动距离
20.【答案】1200;200;120
21.【答案】3.2;20;76.6%
三、解答题
22.【答案】解:由杠杆平衡条件得:F1×l1=F2×l2 , 即:10N×0.2m=F2×0.1m,解得:F2=20N;答:阻力F2的大小为20N.
23.【答案】解:(1)由题知,汽车的输出功率P一定,根据P===Fv可得,牵引力和速度成反比,所以,随着汽车速度的增加,牵引力不断减小,牵引力与阻力的合力F合=F牵﹣f,牵引力不断减小,所以汽车受到的合力减小,汽车的速度增加得越来越慢;当汽车所受阻力f与牵引力F相等时,汽车速度达到最大.(2)根据P=Fv可得,当f=F时,P=Fv=fv=kv?v=kv2 , 解得v=.答:(1)当汽车所受阻力f与牵引力F相等时,汽车速度最大;
四、实验探究题
24.【答案】(1)两;二;动滑轮的重力和摩擦(2)匀速竖直向上拉
25.【答案】(1)匀速(2)乙(3)越低(4)83.3%
五、综合题
26.【答案】(1)60;40(2)62;10
27.【答案】(1)解:物体A在水中所受浮力 F浮=ρ水gV排=ρ水gVA=1×103kg/m3×10N/kg×9×10﹣3m3=90N(2)解:在匀速提升水中物体A的过程中,绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均忽略不计, 则滑轮组的机械效率:η= = = = = =80%,解得:GA=730N
28.【答案】(1)解:货车对地面的受力面积: S=10×3×10﹣2m2=0.3 m2 , 货车的最大重力等于货车对地面的最大压力,由p= 可得货车的最大重力:G总=F=pS=7×105Pa×0.3 m2=2.1×105N;沙子的最大重力:G沙=G总﹣G车=2.1×105N﹣5×104N=1.6×105N,沙子的最大质量:m沙= = =1.6×104kg;答:该货车最多能装的沙子质量是1.6×104kg;(2)解:货车匀速运动,则货车受到的牵引力: F牵=F阻=0.02G总=0.02×2.1×105N=4.2×103N;牵引力做的功:W牵=F牵s=4.2×103N×8×103m=3.36×107J;答:这段时间内货车牵引力所做的功是3.36×107J;(3)解:由η= 可得,发动机做的总功: W总= = =8.4×107J.发动机的功率:P= = =1.75×105W.答:此时货车在公路上匀速行驶8km时发动机的功率是1.75×105W.