沪科版物理八年级(下)第十章 机械与人 单元测试题(一)

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名称 沪科版物理八年级(下)第十章 机械与人 单元测试题(一)
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资源类型 试卷
版本资源 沪科版
科目 物理
更新时间 2019-05-14 09:31:45

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沪科版物理八年级(下)第十章 机械与人 单元测试题(一)
一.单项选择题(共10小题,各2分,共20分)
1.如图所示的工具中,在正常使用时属于费力杠杆的是( )
2.如图所示,物理课本涉及的几个工具,其中属于省力杠杆的是( )
3.在图所示中,用轻质滑轮匀速提升同一重物G,所用拉力F最小的是图( )
A. B. C. D.
4.如图所示是滑轮的两种用法,下列说法中正确的是( )
A.甲是定滑轮,使用时可以省力
B.甲是动滑轮,使用时不能省力
C.乙是定滑轮,使用时不能省力
D.乙是动滑轮,使用时可以省力
5.如图是挖井时从井中提升沙土的杠杆示意图。杠杆AB可以在竖直平面内绕固定点O转动,已知AO:OB=3:2,悬挂在A端的桶与沙土所受的重力为100N,悬挂在B端的配重所受的重力为70N.当杠杆AB在水平位置平衡时(不计杆重和绳重),加在配重下面绳端的竖直向下的拉力F是( )
A.80N B.100N C.150N D.220N
6.小明同学坐他父亲开的汽车上学,当汽车从地下负二层开往负一层,保持速度大小不变向上行驶的过程中,他的动能、势能和机械能的变化情况是( )
A.动能不变,势能减小,机械能减小 B.动能不变,势能不变,机械能不变
C.动能增长,势能增大,机械能增大 D.动能不变,势能增大,机械能增大
7.在台球比赛中,选手推动球杆撞击白球,白球发生运动后碰撞其他球,如图所示。以下说法正确的是( )
A.手推动球杆前进时,手对球杆做了功
B.在水平桌面滚动的球受重力作用,重力对球做了功
C.桌面对球的支持力做了功
D.白球撞击黑球后没有静止,是因为人的手还在对白球做功
8.如图所示的滑轮组提升物体,已知物重为480N,10s内物体被匀速提升了5m,动滑轮重20N(不计绳重和摩擦)。下列说法中正确的是( )
A.拉力 F 的功率为 125W
B.滑轮组的机械效率为 96%
C.绳自由端的移动速度为 2m/s
D.如果提升更重的物体,滑轮组的机械效率不变
9.两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,两次物体运动的路程(s)一时间(t)图象如图所示,根据图象,下列判断错误的是( )
A.两次物体运动的速度:v1>v2
B.0﹣6s两次拉力对物体做功的功率:P1<P2
C.两次物体所受的拉力:F1=F2
D.0﹣6s两次拉力对物体所做的功:W1>W2
10.建筑工人用如图所示的滑轮组,将重为1000N的物体沿水平方向以0.5m/s的速度匀速移动2m,所用的拉力大小为200N,机械效率为75%.在此过程中下列说法正确的是( )
A.拉力做的功为1200J
B.物体所受的拉力为400N
C.拉力F的功率为300W
D.克服物体所受的摩擦力做的功为600J
二.多选题(共2小题,各4分,选对得4分,漏选得2分,错选得0分,共8分。)
11.小明用20N的水平推力推质量为10kg的立方体木块在水平方向移动,10s内前进15m,则下列说法正确的是( )
A.移动过程中推力做功的功率是30W
B.在移动过程中木块的摩擦力为20N
C.将木块放入水中,静止后一半露出水面,则木块的体积为2×10﹣2m3
D.将这个木块分别放在水平桌面、水中、某种液体中,静止后木块在空气中的高度之比为8:4:3,则木块下表面受到的压强之比为8:4:3
12.用图甲所示的滑轮组装置将放置在水平地面上,重为100N的物体提升一定高度。当用图乙所示随时间变化的竖直向上的拉力F拉绳时,物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。(不计绳重和绳与轮之间的摩擦)下列计算结果正确的是( )
A.1 s~2 s内,拉力F做的功是15 J B.2 s~3 s内,拉力F的功率是24 W
C.0s~1 s时,物体对地面的压力是30 N D.动滑轮重50 N
三.填空题(共8小题,每空1分,共18分)
13.用10N的水平推力,使重80N的物体沿水平方向匀速移动了5m,则在此过程中推力所做的功为 J,重力所做的功为 J。
14.利用图中的撬棒撬石块时,撬棒相当于 (选填“省力”或“费力”)杠杆;利用图中的滑轮组匀速提升900N的重物时,若忽略滑轮自重、绳重及摩擦,人对绳的最小拉力为 N。
15.如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组。用该滑轮组在50s内可将质量为600kg的物体匀速吊起5m,已知滑轮组的机械效率是80%.则拉力所做的功是 J,拉力的功率为 W。
16.如图所示,在农村,人们经常用扁担挑水,有一根扁担长1.2m,在左端挂了30kg的水桶,右端挂了20kg的水桶,人的肩应靠近 端最省力,并离这端 m时,扁担才能保持水平静止。
17.如图所示,某人用一根长120cm的轻质硬棒去撬动A端一块重150N的石块,已知支点O到A端长30cm,则此杠杆是 杠杆(填“省力”或“费力”);在B端至少要加 N的力才能撬动石块。
18.如图所示,轨道ABC光滑,弹簧固定在水平轨道的C处。小球从A点由静止开始下滑的过程中, 能转化为 能;在撞击到弹簧使弹簧被压缩的过程中, 能转化成 能。(选填“动能”、“重力势能”或“弹性势能”)
19.如图所示,在20N的水平拉力F作用下,重200N的物体沿水平地面以0.2m/s的速度向左匀速移动,物体与地面间的滑动摩擦力为48N,则A处的绳子对物体的拉力大小为 N,10s内拉力做的功为 J,物体重力做功 J.
20.如图所示,塔式起重机上的滑轮组将质量为900kg的重物匀速吊起10m,作用在绳端的拉力为4.0×103N,g取10N/kg,则:滑轮组的机械效率为 ;(2)若重物静止在水平地面上时(不受拉力)与地面的接触面积为2m2,则它对地面的压强为 Pa。
四.作图题(共3小题,各2分,共6分。)
21.如图甲所示,曲棒ABC可绕A点转动。请画出曲棒ABC保持平衡时所需的最小动力及力臂。
22.如图乙所示,O是轻质杠杆的支点,L1是使杠杆保持水平平衡
的动力F1的力臂,请你画出动力F1示意图(要求保留作图痕迹)。
23.一人站在地上用滑轮组将重物提升,请连好下图丙的滑轮组。
五.实验探究题(共3小题,每空1分,共20分)
24.小红和小明两位同学一起做“探究杠杆平衡条件”的实验。
(1)实验过程中应将杠杆调节到水平位置平衡,这样做的目的是 。若杠杆右端高左端低(如图甲所示),为使其在水平位置静止,应将左端的平衡螺母向 端调节(填“左”或“右”)。
(2)如图乙所示,挂上钩码使杠杆在水平位置平衡,记录下数据,小明根据这一次实验数据,立即分析得出杠杆的平衡条件,小红同学认为小明这样做是不合适的。原因是: 。小明将A点和B点下方的钩码同时向支点O靠近一格,杠杆会 (选填“左端下沉”、“右端下沉”或“保持平衡”)。
(3)如图丙所示,小红设计了两种实验方案:第一种弹簧测力计倾斜拉,其读数为F1,第二种弹簧测力计沿竖直方向拉,其读数为F2,第 (填“一”或“二”)种实验方案更方便。在同等条件下,两次弹簧测力计读数F1 F2(填“<”、“=”或“>”)。
(4)杠杆在生活中有很多应用,如图丁是一种轮式垃圾桶,拖动时它相当于一个 杠杆;垃圾桶底部的小轮子是为了 摩擦力;若拖动时垃圾桶总重为150N,且动力臂为阻力臂的2倍,则保持垃圾桶平衡的拉力F为 N。

25.某小组在“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
钩码重量G(N)
钩码上升高度h(m)
绳端拉力F(N)
绳端移动距离s(m)
机械效率η
1
4
0.1
1.8
0.3
2
8
0.1
3.1
0.3
86%
3
8
0.1
2.5
0.4
80%
(1)实验中应沿竖直方向 缓慢拉动弹簧测力计。
(2)小组同学发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,应该静止读数,你认为他的想法 (选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响。
(3)根据表中第1次实验数据,得出第一次实验的机械效率是 。
(4)通过比较 两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。(填实验次数的序号)
(5)通过比较2、3两次实验数据可得出结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率 。
26.在做“探究物体的重力势能与哪些因素有关”的实验时,三个完全相同的木桩被从正上方由静止释放的铁块撞击后,陷人沙坑中的情况如右图所示。
(1)在此实验中我们是通过 来比较各个铁块重力势能的大小。
(2)若A、B两个块质量相同,则两个铁块下落的高度hA hB(选填“大于”“小于”或“等于”);
(3)若B、C两个铁块下落的高度相同,则两个铁块的质量mB mC(选填“大于”“小于”或“等于”)。
(4)本实验可得出的结论是物体的重力势能的大小与物体的 和 有关。

六.阅读理解题(共1小题,每空2分,共8分)
27.阅读材料,回答问题。
做功和能量
做功在物理学中具有特定的含义,人推车时对车施加一个向前的推力,车在力的作用下前进一段距离,只有在这种情况下,物理学才认为是人对车做了功。人用的力越大,移动的距离越长,力的作用效果就越显著,人做的功就越多。
力和在力的方向上移动的距离,是做功的两个因素,缺一不可。你从地面上提起水桶时,水桶在力的作用下,向上移动了一段距离,你对水桶做了功。如果手提着水桶站着不动,虽然你用了力,但是水桶没有移动距离,你只是费了力气,没有对水桶做功,这叫“劳而无功”,这里,手提着水桶站着不动和将水桶挂在钩子上没什么两样。
做功是生产和生活中常见的现象。不仅人能做功,运动的物体也能做功。从斜面上滚下的钢球撞在木块上,能将木块推动一段距离;飞行的子弹能打穿物体,都是由于钢球和子弹克服阻力做了功的结果。
举高的物体也能做功,气锤从高处落下,能把木桩打入地下;高空落下的冰雹,由于做功而砸坏了地上的农作物。
形状变化的弹簧也能做功,钟表里被旋紧的发条慢慢地放松,带动指针嘀嘀嗒嗒的走个不停。
一个物体能够做功,就说它具有能量。能量大的物体,做功的本领也大。风具有能量,人们就安装风车,利用风力做功。长江、黄河的水急流直下,蕴藏着很大的能量,人们筑起拦河坝,安上水轮机,让从高处落下的水推动水轮机旋转,带动发电机发电。
﹣﹣﹣﹣摘自《中国少年儿童百科全书》(浙江教育出版社)
(1)材料中告诉我们做功须具备的两个因素 , ;
(2)物体对外做功后它自己的能量将 ,别的物体对这个物体做功后,这个物体的能量又将 。(选填“增大”、“减小”或“不变”)
七.计算题(共3小题,第28题8分,第29-30题各6分,共20分)
28.如图所示(滑轮组的绕线未画出),小红站在地面上用力竖直向下拉动绕在滑轮组上的绳子,10秒内使120kg的重物匀速上升了0.5m,绳端向下移动了1.5m又知道此时滑轮组的机械效率为80%(g=10N/kg,不计绳重和摩擦)
(1)根据题意画出滑轮组的绕线
(2)滑轮组对重物所做的功是多少?
(3)小红拉绳子的力有多大?
(4)如果重物的质量变为150kg,小红还用10秒的时间把重物提升了0.5m,那么,此时拉力的功率是多少?

29.如图是一款新研发的机器人。若机器人重为15N,与地面的接触面积是
1×10﹣3m2,牵引大小是10N、机器人在水平地面上沿直线行走10m,用时100s。求:
(1)机器人牵引力做的功;
(2)机器人牵引力功率;
(3)机器人静止时对水平面的压强。

30.如图所示,用滑轮组在4s内将重为160N的物体匀速提升2m,若动滑轮重20N,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。在此过程中,求:
(1)拉力;
(2)拉力的功率;
(3)用此滑轮组提升重物,当拉力为70N时的机械效率。


沪科版物理八年级(下)第十章 机械与人 单元测试题(一)
参考答案与试题解析
一.单项选择题(共10小题,各2分,共20分)
1.如图所示的工具中,在正常使用时属于费力杠杆的是( )
A. 启瓶器 B. 天平
C. 羊角锤 D. 食品夹
【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。
2.如图所示,物理课本涉及的几个工具,其中属于省力杠杆的是( )
A. B.
C. D.
【分析】结合图片和生活经验,先判断杠杆在使用过程中,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。
【解答】解:
A、筷子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;故A错;
B、手推车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;故B正确;
C、使用扫帚时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故C错;
D、钓鱼竿在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;故D错。
故选:B。
【点评】本题考查的是杠杆的分类,主要包括以下几种:①省力杠杆,动力臂大于阻力臂;②费力杠杆,动力臂小于阻力臂;③等臂杠杆,动力臂等于阻力臂。
3.在图所示中,用轻质滑轮匀速提升同一重物G,所用拉力F最小的是图( )
A. B. C. D.
【分析】根据定滑轮不省力,动滑轮省一半力的特点进行分析即可。
【解答】解:
AB都为定滑轮,使用定滑轮只能改变力的方向,不省力也不费力;C为动滑轮,根据动滑轮的特点可知,此时F为重力的2倍;D动滑轮,此时所用的力为重力的一半,故D的力是最小的。
故选:D。
【点评】本题主要考查了定滑轮和动滑轮的特点;定滑轮只能改变力的方向,不省力;而动滑轮省一半的力,但是,会费距离。
4.如图所示是滑轮的两种用法,下列说法中正确的是( )

A.甲是定滑轮,使用时可以省力
B.甲是动滑轮,使用时不能省力
C.乙是定滑轮,使用时不能省力
D.乙是动滑轮,使用时可以省力
【分析】定滑轮是指轴固定不动的滑轮,不省力,但能改变力的方向;
动滑轮是轴与物体一起移动的滑轮,可以省一半的力,但不能改变力的方向。
【解答】解:
由图知,在使用滑轮时,甲滑轮的轴固定不动,是定滑轮,定滑轮不省力,但能改变力的方向;
乙滑轮的轴与物体一起移动,是动滑轮,动滑轮可以省一半的力,但不能改变力的方向。
故选:D。
【点评】主要考查了定滑轮和动滑轮特点的认识,是一道基础题目。
5.如图是挖井时从井中提升沙土的杠杆示意图。杠杆AB可以在竖直平面内绕固定点O转动,已知AO:OB=3:2,悬挂在A端的桶与沙土所受的重力为100N,悬挂在B端的配重所受的重力为70N.当杠杆AB在水平位置平衡时(不计杆重和绳重),加在配重下面绳端的竖直向下的拉力F是( )

A.80N B.100N C.150N D.220N
【分析】应用杠杆平衡条件F1L1=F2L2可以求出拉力大小。
【解答】解:
由杠杆平衡条件F1L1=F2L2得:
GA×AO=(GB+F)×OB,
即:100N×AO=(70N+F)×OB﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
已知:AO:OB=3:2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
由①②解得:F=80N;
即加在配重下面绳端的竖直向下的拉力F是80N;
故选:A。
【点评】本题考查杠杆的平衡条件计算,关键是将课本知识内容记忆清楚,仔细分析即可。
6.小明同学坐他父亲开的汽车上学,当汽车从地下负二层开往负一层,保持速度大小不变向上行驶的过程中,他的动能、势能和机械能的变化情况是( )
A.动能不变,势能减小,机械能减小
B.动能不变,势能不变,机械能不变
C.动能增长,势能增大,机械能增大
D.动能不变,势能增大,机械能增大
【分析】(1)动能的大小与物体的质量和速度有关,质量越大、速度越大,动能就越大;
(2)重力势能的大小与物体的质量和高度有关,质量越大、高度越高,重力势能就越大;
(3)机械能的总量等于动能和势能的和。
【解答】解:当汽车从地下负二层开往负一层,保持速度大小不变向上行驶的过程中,小明的质量不变、速度不变,高度增加,故他的动能不变,重力势能增大,而机械能等于动能与势能之和,所以机械能增大。
故选:D。
【点评】本题考查了学生对动能和势能大小变化的分析,解题时注意抓住表示物体运动状态变化的关键字词,从中找出表示“质量、速度、高度”变化的字眼,从而分析机械能的变化情况。
7.在台球比赛中,选手推动球杆撞击白球,白球发生运动后碰撞其他球,如图所示。以下说法正确的是( )
A.手推动球杆前进时,手对球杆做了功
B.在水平桌面滚动的球受重力作用,重力对球做了功
C.桌面对球的支持力做了功
D.白球撞击黑球后没有静止,是因为人的手还在对白球做功
【分析】做功包括两个必要的因素,一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离,二者缺一不可。
【解答】解:A、手推动球杆前进时,有力也有距离,所以手对球杆做了功,故A正确;
B、重力与小球运动的方向垂直,重力对小球不做功,故B错误;
C、桌面支持力与小球的运动方向垂直,支持力对小球不做功,故C错误;
D、手对白球没有力的作用,白球继续运动是因为白球具有惯性,故D错误。
故选:A。
【点评】本题考查的是力是否做功,要抓住做功的两个必要条件来做判断,且尤其注意力与距离的对应性。
8.如图所示的滑轮组提升物体,已知物重为480N,10s内物体被匀速提升了5m,动滑轮重20N(不计绳重和摩擦)。下列说法中正确的是( )

A.拉力 F 的功率为 125W
B.滑轮组的机械效率为 96%
C.绳自由端的移动速度为 2m/s
D.如果提升更重的物体,滑轮组的机械效率不变
【分析】(1)不计绳重和摩擦,克服物重和动滑轮重力所做的功为总功,根据W总=Fs=(G+G动)h求出拉力做的总功,利用P=求出拉力F的功率;
(2)克服物重所做的有用功,根据W有=Gh求出其大小,利用η=×100%求出滑轮组的机械效率;
(3)由图可知滑轮组绳子的有效股数,利用s=nh求出绳端移动的距离,根据v=求出绳自由端的移动速度;
(4)根据η====分析提起更重的物体时滑轮组机械效率的变化。
【解答】解:
A.不计绳重和摩擦,克服物重和动滑轮重力所做的功为总功,
则拉力做的总功:W总=Fs=(G+G动)h=(480N+20N)×5m=2500J,
拉力F的功率:P===250W,故A错误;
B.克服物重所做的有用功,则W有=Gh=480N×5m=2400J,
滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=96%,故B正确;
C.由图可知,n=2,则绳端移动的距离s=nh=2×5m=10m,
绳自由端的移动速度:v===1m/s,故C错误;
D.不计绳重和摩擦,由η====可知,如果提起更重的物体,滑轮组的机械效率变大,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了做功公式和功率公式、滑轮组机械效率公式、速度公式的应用,明确有用功和总功是关键。
9.两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,两次物体运动的路程(s)一时间(t)图象如图所示,根据图象,下列判断错误的是( )

A.两次物体运动的速度:v1>v2
B.0﹣6s两次拉力对物体做功的功率:P1<P2
C.两次物体所受的拉力:F1=F2
D.0﹣6s两次拉力对物体所做的功:W1>W2
【分析】(1)比较相同时间内物体两次通过的路程,或者比较物体通过相同路程两次所用时间得出速度的大小;
(2)根据力的平衡和摩擦力大小的影响因素分析两次物体所受的拉力的大小;
(3)从图中得出0﹣6s物体两次通过的路程的大小关系,然后利用W=Fs分析两次拉力对物体所做的功的大小;
(4)知道做功大小,利用P=分析两次拉力对物体做功的功率大小。
【解答】解:
A、由图象可知,在相同时间内,物体第一次通过的路程大于第二次通过的路程,所以v1>v2;故A正确;
C、同一物体,则重力不变,对水平面的压力不变;在同一水平面上运动,则接触面的粗糙程度相同,故两次拉动物体时,物体受到的摩擦力相等;由图象可知,两次物体都做匀速直线运动,说明物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以,两次物体所受的拉力:F1=F2=f;故C正确;
D、由图象可知,0~6s物体第一次通过的路程大于第二次通过的路程,又知两次拉力相等,根据W=Fs可知W1>W2;故D正确;
B、0~6s,时间相同,且W1>W2;根据P=可知,0~6s两次拉力对物体做功的功率:P1>P2;故B错误。
故选:B。
【点评】根据图象或图表探究物质的规律是近两年来出现较多的题目,图象可以使我们建立更多的感性认识,从表象中去探究本质规律,体验知识的形成过程。此题涉及到的知识点较多,综合性很强。
10.建筑工人用如图所示的滑轮组,将重为1000N的物体沿水平方向以0.5m/s的速度匀速移动2m,所用的拉力大小为200N,机械效率为75%.在此过程中下列说法正确的是( )

A.拉力做的功为1200J
B.物体所受的拉力为400N
C.拉力F的功率为300W
D.克服物体所受的摩擦力做的功为600J
【分析】(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数,根据s=ns物求出绳子自由端沿水平方向移动的距离;再根据W=Fs求出拉力F做的功;
(2)不计绳重和摩擦,根据滑轮组的特点计算物体所受的拉力;
(3)根据v=求出物体移动的时间,然后根据P=求出拉力F的功率;
(4)对于水平滑轮组,克服物体所受的摩擦力做的功为有用功,已知总功和机械效率,利用η=可求。
【解答】解:
A.由图可知,n=2,则绳子自由端沿水平方向移动的距离s=2s物=2×2m=4m,
则拉力做的功为W总=Fs=200N×4m=800J.故A错误;
B.不计绳重和摩擦,物体所受的拉力F拉=2F=2×200N=400N,但题目中没有说明不计绳重和摩擦,所以,物体受到的拉力应该小于400N.故B错误;
C.根据v=可得,t===4s,
则拉力F的功率P===200W,故C错误;
D.根据η=可得,克服物体所受的摩擦力做的有用功W有=ηW总=75%×800J=600J,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了使用滑轮组时功、功率、机械效率的计算,明确有用功、总功的含义以及滑轮组绳子的有效股数是关键。
二.多选题(共2小题,各4分,选对得4分,漏选得2分,错选得0分,共8分。)
11.小明用20N的水平推力推质量为10kg的立方体木块在水平方向移动,10s内前进15m,则下列说法正确的是( )
A.移动过程中推力做功的功率是30W
B.在移动过程中木块的摩擦力为20N
C.将木块放入水中,静止后一半露出水面,则木块的体积为2×10﹣2m3
D.将这个木块分别放在水平桌面、水中、某种液体中,静止后木块在空气中的高度之比为8:4:3,则木块下表面受到的压强之比为8:4:3
【分析】(1)已知推力大小20N,物体运动的距离20m,根据W=FS可求出推力做的功,再已知时间10S,根据P=求出推力的功率。
(2)若物体匀速运动,摩擦力与推力是一对平衡力,大小相等,若不是匀速,则摩擦力与推力大小不相等。
(3)知道木块的质量可以求重力,根据漂浮条件可求木块所受浮力;根据阿基米德原理求出V排,则根据V木=V排+V露即可求出木块体积;
(4)根据p=即可比较判断压强。
【解答】解:
A、推力做的功:W=Fs=20N×15m=300J;
推力的功率:P===30W.故A正确。
B、若物体做匀速运动,摩擦力与推力是一对平衡力,大小相等,为20N;题中没有说明物体是不是匀速运动,所以,摩擦力不确定。故B错误。
C、木块漂浮,则F浮=G木=mg=10kg×10N/kg=100N,
根据F浮=ρ水V排g可得排开水的体积:
V排===1×10﹣2m3,
已知木块静止后一半露出水面,则木块体积为V=2V排=2×1×10﹣2m3=2×10﹣2m3.故C正确。
D、木块放在水平桌面上,木块下表面对桌面的压力与木块的重力相等,由于木块下表面受到的支持力与压力是一对相互作用力,则木块下表面受到的支持力的大小与木块的重力大小相等;由于木块在水中、某种液体中都是处于漂浮状态,则木块下表面受到的压力与木块的重力相等;木块下表面的面积不变,所以将这个木块分别放在水平桌面、水中、某种液体中,木块下表面受到的压强相等,即压强之比为1:1:1.故D错误。
故选:AC。
【点评】本题考查了功、功率、压强的计算和阿基米德原理的应用,关键是注意:
1、一个力做的功就是这个力和物体在力的方向上通过距离的乘积,与其他因素无关;
2、物体匀速运动时受平衡力作用,本题中没有说明物体是不是匀速运动;
3、知道木块在水中、某种液体中都是处于漂浮状态,木块下表面受到的压力与木块的重力相等。
12.用图甲所示的滑轮组装置将放置在水平地面上,重为100N的物体提升一定高度。当用图乙所示随时间变化的竖直向上的拉力F拉绳时,物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。(不计绳重和绳与轮之间的摩擦)下列计算结果正确的是( )
A.1 s~2 s内,拉力F做的功是15 J
B.2 s~3 s内,拉力F的功率是24 W
C.0s~1 s时,物体对地面的压力是30 N
D.动滑轮重50 N
【分析】由滑轮组的结构可以看出,承担物重的绳子股数n=3,则拉力F移动的距离s=3h。
(1)由图乙可知,在1~2s内的拉力,由图丁得出重物上升高度,利用s=nh求拉力端移动的距离,利用W=Fs求拉力做的功;
(2)由F﹣t图象得出在2~3s内的拉力F,由v﹣t图象得出重物上升的速度,求出拉力F的作用点下降的速度,利用P=Fv求拉力做功功率;
(3)由F﹣t图象得出在0s~1s时的拉力F,然后根据利用力的合成计算物体对地面的压力;
(4)由F﹣t图象得出在2~3s内的拉力F,根据F=(G+G动)计算动滑轮重力。
【解答】解:由图甲可知,动滑轮上承担物重的绳子股数n=3;
(1)由图乙可知,在1~2s内,拉力F1=50N,由图丁可知重物上升高度h1=0.1m,
则拉力端移动的距离s1=3h1=3×0.1m=0.3m,
拉力做的功:W=F1s1=50N×0.3m=15J,故A正确;
(2)由图丙可知,在2~3s内,重物做匀速运动,v物=0.2m/s,由图乙可知此时拉力F2=40N,
绳子自由端移动速度v绳=3v物=3×0.2m/s=0.6m/s,
因为P===Fv,
所以拉力做功功率(总功率):P总=F2v绳=40N×0.6m/s=24W,故B正确;
(3)由图丙可知在2~3s内,重物做匀速运动,由图乙可知此时拉力F2=40N,
不计绳重和绳与轮之间的摩擦,则绳端拉力F=(G+G动),
所以G动=3F2﹣G=3×40N﹣100N=20N,故D错误。
(4)由图乙可知在0s~1 s时,拉力F3=30N;由图丙可知,此时重物处于静止状态,
则物体和动滑轮受到向上的总拉力F总=3F3=3×30N=90N,
所以,0s~1s内,物体对地面的压力F压=G+G动﹣F总=100N+20N﹣90N=30N,故C正确;
故选:ABC。
【点评】本题是一道力学综合题,涉及到功、功率、机械效率的计算,能从题目提供的图中得出每秒内的相关信息是本题的关键
三.填空题(共8小题,每空1分,共18分。)
13.用10N的水平推力,使重80N的物体沿水平方向匀速移动了5m,则在此过程中推力所做的功为 50 J,重力所做的功为 0 J。
【分析】推力做的功为推力与在推力的方向上移动的距离的乘积,即:W=Fs;
在重力的方向上没有移动距离,所以重力不做功。
【解答】解:推力F=10N,物体在水平方向上移动距离s=5m,
推力做功:
W推=Fs=10N×5m=50J;
重力的方向是竖直向下的,而物体在竖直方向上没有移动距离,所以重力不做功,即:W重=0J,
故答案为:50;0。
【点评】解此类题的关键是理解做功的必要因素,在水平方向上移动距离重力不做功。
14.利用图中的撬棒撬石块时,撬棒相当于 省力 (选填“省力”或“费力”)杠杆;利用图中的滑轮组匀速提升900N的重物时,若忽略滑轮自重、绳重及摩擦,人对绳的最小拉力为 300 N。

【分析】(1)根据使用撬棒时动力臂和阻力臂的大小关系确定杠杆类型;
(2)不计滑轮自重、绳重及摩擦时,拉力F=G。
【解答】解:
(1)由图知,利用撬棒撬石头时,支点为O,动力臂比阻力臂长,所以撬棒是省力杠杆;
(2)由图知,该滑轮组由3段绳子承担物重,即n=3,
不计滑轮自重、绳重及摩擦时,人对绳的拉力F=G=×900N=300N。
故答案为:省力;300。
【点评】本题考查了杠杆分类和使用滑轮组时拉力的计算,注意:不计滑轮自重、绳重及摩擦时,拉力F=G。
15.如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组。用该滑轮组在50s内可将质量为600kg的物体匀速吊起5m,已知滑轮组的机械效率是80%.则拉力所做的功是 3.75×104 J,拉力的功率为 750 W。

【分析】(1)利用G=mg求出物体的重力,利用W有用=Gh求出有用功;根据效率公式求出总功;
(2)利用P=求拉力做功的功率。
【解答】解:
(1)所做的有用功:
W有用=Gh═mgh=600kg×10N/kg×5m=3×104J;
由η==80%得总功(拉力做的功)为:
W总===3.75×104J;
(2)拉力的功率为:
P===750W。
故答案为:3.75×104;750。
【点评】本题考查了重力公式、功的公式、功率公式和效率公式的应用,属于基础题目。
16.如图所示,在农村,人们经常用扁担挑水,有一根扁担长1.2m,在左端挂了30kg的水桶,右端挂了20kg的水桶,人的肩应靠近 左 端最省力,并离这端 0.48 m时,扁担才能保持水平静止。

【分析】应用杠杆平衡的条件:F1L1=F2L2列出杠杆的平衡条件,将已知条件代入,便可求出两力臂的长度。
【解答】解:
扁担在左端挂了30kg的水桶,右端挂了20kg的水桶,左端的重力大于右端的重力,因此人的肩膀应靠近左端更省力;
扁担挑水,以肩膀为支点,扁担在水平位置平衡时,设肩膀到扁担左端的距离为L,
则肩膀到扁担右端的距离L′=1.2m﹣L,
由杠杆平衡条件可得:m左g×L=m右g×L′,
即:30kg×10N/kg×L=20kg×10N/kg×(1.2m﹣L),
解得:L=0.48m;
故答案为:左;0.48。
【点评】本题主要考查了杠杆平衡条件的应用,熟练应用杠杆平衡条件即可正确解题,难度不大。
17.如图所示,某人用一根长120cm的轻质硬棒去撬动A端一块重150N的石块,已知支点O到A端长30cm,则此杠杆是 省力 杠杆(填“省力”或“费力”);在B端至少要加 50 N的力才能撬动石块。

【分析】(1)由动力臂和阻力臂的大小关系判断杠杆是省力还是费力;
(2)根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2,在阻力、阻力臂一定的情况下,要使所用的动力最小,必须使动力臂最长。如图,动力臂最长、最省力,据此求出最小动力。
【解答】解:(1)由图可知,动力臂OB大于阻力臂OA,则此杠杆为省力杠杆;
(2)沿图示动力方向施力,动力臂最大,且OA=30cm,OB=120cm﹣30cm=90cm,
由杠杆平衡的条件得:F?OB=G?OA,
则F===50N。
故答案为:省力;50。
【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用,关键是将课本知识内容记忆清楚,仔细分析即可。
18.如图所示,轨道ABC光滑,弹簧固定在水平轨道的C处。小球从A点由静止开始下滑的过程中, 重力势 能转化为 动 能;在撞击到弹簧使弹簧被压缩的过程中, 动 能转化成 弹性势 能。(选填“动能”、“重力势能”或“弹性势能”)

【分析】(1)动能大小的影响因素:质量、速度。质量越大,速度越大,动能越大。
重力势能大小的影响因素:质量、被举得高度。质量越大,高度越高,重力势能越大。
弹性势能的大小与物体发生弹性形变的程度有关,弹性形变程度越大,其所具有的弹性势能就越大。
(2)动能和势能之间是可以相互转化的。
【解答】解:如图所示,轨道ABC光滑,弹簧固定在水平轨道的C处,故小球从A点由静止开始下滑的过程中,其质量不变,速度变快,故其动能变大;同时其质量不变,高度减小,故其重力势能变小,所以该过程是将重力势能转化为动能的过程;
在撞击到弹簧使弹簧被压缩的过程中,其质量不变,速度变小,故动能变小;同时弹簧的弹性形变程度越来越大,故其所具有的弹性势能变大,故该过程是将动能转化为弹性势能的过程。
故答案为:重力势;动;动;弹性势。
【点评】在做能量的转化这种题时,我们要注意分析哪种能量增加了,哪种能量减少,因为总是减少的这种能量转化为增加的那种能量。
19.如图所示,在20N的水平拉力F作用下,重200N的物体沿水平地面以0.2m/s的速度向左匀速移动,物体与地面间的滑动摩擦力为48N,则A处的绳子对物体的拉力大小为 48 N,10s内拉力做的功为 120 J,物体重力做功 0 J

【分析】(1)物体做匀速运动,受拉力和摩擦力一对平衡力,平衡力大小相等,方向相反;
(2)由v=算出物体移动的距离;
由图知,与动滑轮相连的有三段绳子,则n=3,根据s=3h算出拉力F移动的距离;
由W=Fs算出10s内拉力做的功;
(3)根据W=Gh算出物体重力做功。
【解答】解:
(1)物体做匀速运动,所受拉力和摩擦力一对平衡力,平衡力大小相等,
则A处的绳子对物体的拉力:FA=f=48N;
(2)由v=得,10s内物体移动的距离:
s物=vt=0.2m/s×10s=2m,
由图知,与动滑轮相连的有三段绳子,则n=3,
拉力F移动的距离:s=3s物=3×2m=6m;
10s内拉力做的功:
W=Fs=20N×6m=120J;
(3)因为物体在水平方向上运动,竖直方向上没有移动距离,即h=0m,
所以物体重力做功:W=Gh=200N×0m=0J。
故答案为:48;120;0。
【点评】本题考查了速度、拉力做功的计算,并能够对功的相关知识熟练应用。
20.如图所示,塔式起重机上的滑轮组将质量为900kg的重物匀速吊起10m,作用在绳端的拉力为4.0×103N,g取10N/kg,则:
(1)滑轮组的机械效率为 75% ;
(2)若重物静止在水平地面上时(不受拉力)与地面的接触面积为2m2,则它对地面的压强为 4500 Pa。

【分析】(1)根据G=mg求出物体重力,根据η===求出机械效率;
(2)重物静止在水平地面上时(不受拉力)与物体的压力相等,已知受力面积,利用压强公式求出物体对地面的压强。
【解答】解:(1)物体重力:
G=mg=900kg×10N/kg=9000N,
滑轮组的机械效率:
η===×100%=×100%=75%;
(2)重物静止在水平地面上时(不受拉力)对地面的压力:
F=G=9000N;
地面的受力面积:
S=2m2,
物体对地面的压强:
p===4500Pa。
故答案为:75%; 4500。
【点评】此题主要考查的是学生对重力、机械效率、压强计算公式及其变形公式的理解和掌握,难度不大。
四.作图题(共3小题,各2分,共6分。)
21.如图所示,曲棒ABC可绕A点转动。请画出曲棒ABC保持平衡时所需的最小动力及力臂。
【分析】由杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,知阻力×阻力臂是定值时,当力臂最大时,即AC是力臂时,力是最小的。
【解答】解:
根据杠杆平衡条件可知,当杠杆平衡时,动力臂越长动力越小。
由图可知,支点是A点,力作用在C点时,连接AC,AC就是最长的力臂L,此时动力最小;过C点作AC的垂线,方向向上,就是最小动力F的方向,如下图所示:

【点评】本题考查了最小力的画法,是利用了杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
22.如图所示,O是轻质杠杆的支点,L1是使杠杆保持水平平衡的动力F1的力臂,请你画出动力F1示意图(要求保留作图痕迹)。

【分析】支点O、力臂L1已知,根据力臂的作法(从支点向力的作用线作垂线段)确定动力的作用点;然后根据动力和阻力的作用效果确定动力的方向,进而作出动力F1的示意图。
【解答】解:
过力臂的上端画出力臂L1的垂线,即动力F的作用线,与杠杆交于一点,该点为动力F的作用点A,由于物体对杠杆的作用力使杠杆沿逆时针方向转动,所以F1方向应使杠杆沿顺时针方向转动,动力F1的示意图如图示:

【点评】本题考查了力和力臂的作法。当杠杆平衡时,动力和阻力对杠杆的影响是使杠杆的运动趋势是相反。
23.连好下图的滑轮组。

【分析】滑轮组绳子的绕法,有两种:一是绳子先系在定滑轮的固定挂钩上,绕过下面的动滑轮,再绕过上面的定滑轮;二是绳子先系在动滑轮的固定挂钩上,绕过定滑轮,然后再绕过动滑轮。通过比较提升物体绳子条数的多少确定最省力的绕法。
【解答】解:因为是人站在地面上用滑轮组提升重物,所以绳子的一段绕在定滑轮的挂钩上,然后依次绕过动滑轮和定滑轮。如图所示:

【点评】此题主要考查滑轮组承担物重绳子股数,滑轮组的绕线方法不同,拉力的方向不同,达到省力程度也不同,绳子股数越多越省力。
五.实验探究题(共3小题,每空1分,共20分)
24.小红和小明两位同学一起做“探究杠杆平衡条件”的实验。
(1)实验过程中应将杠杆调节到水平位置平衡,这样做的目的是 便于测量力臂 。若杠杆右端高左端低(如图甲所示),为使其在水平位置静止,应将左端的平衡螺母向 右 端调节(填“左”或“右”)。
(2)如图乙所示,挂上钩码使杠杆在水平位置平衡,记录下数据,小明根据这一次实验数据,立即分析得出杠杆的平衡条件,小红同学认为小明这样做是不合适的。原因是: 通过一组数据得结论具有偶然性 。小明将A点和B点下方的钩码同时向支点O靠近一格,杠杆会 左端下沉 (选填“左端下沉”、“右端下沉”或“保持平衡”)。
(3)如图丙所示,小红设计了两种实验方案:第一种弹簧测力计倾斜拉,其读数为F1,第二种弹簧测力计沿竖直方向拉,其读数为F2,第 二 (填“一”或“二”)种实验方案更方便。在同等条件下,两次弹簧测力计读数F1 > F2(填“<”、“=”或“>”)。
(4)杠杆在生活中有很多应用,如图丁是一种轮式垃圾桶,拖动时它相当于一个 省力 杠杆;垃圾桶底部的小轮子是为了 减小 摩擦力;若拖动时垃圾桶总重为150N,且动力臂为阻力臂的2倍,则保持垃圾桶平衡的拉力F为 75 N。

【分析】(1)调节杠杆两端的平衡螺母,使平衡螺母向上翘的一端移动,使杠杆在水平位置平衡,杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂大小,同时消除杠杆重对杠杆平衡的影响;在调节杠杆平衡时,应将平衡螺母向较高的一端调节;为了便于测量力臂,应使杠杆在水平位置平衡;
(2)初中物理用实验探究物理问题时要进行多次实验,有的是为了多次测量求平均值来减小误差;有的是多次测量发现变化规律;有的是为了使实验结论具有普遍性;根据杠杆平衡条件判断是否平衡;
(3)当拉力F向右倾斜时,保持B点不动,弹簧测力计的方向向右倾斜,这时杠杆右侧的力臂变短,根据杠杆的平衡条件可知,使杠杆仍在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将变大;
(4)由图分析动力和阻力,然后看动力臂和阻力臂的大小,确定杠杆种类;用滚动代替滑动可以减小摩擦;根据杠杆的平衡条件进行计算求出力。
【解答】解:(1)当在杠杆上挂物体时,杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂,同时消除了杠杆自重对杠杆平衡的影响;
在调节杠杆平衡时,杠杆右端低左端高,要使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向左端调节;
(2)只有一次实验总结实验结论是不合理的,一次实验很具有偶然性,要多进行几次实验,避免偶然性;
若A、B两点的钩码同时向远离支点的方向移动一个格,则左侧2G×3L=6GL,右侧4G×L=4GL,因为6GL>4GL 杠杆不能平衡,左端下沉;
(3)如图丙所示,小红设计了两种实验方案:第一种弹簧测力计倾斜拉,其读数为F1,第二种弹簧测力计沿竖直方向拉,其读数为F2,第二组方便测量力臂,实验方案更方便。保持B点不变,若拉力F倾斜时,此时F的力臂变短,根据杠杆的平衡条件,力变大,在同等条件下,两次弹簧测力计读数F1>F2。
(4)图示的垃圾桶,因为是动力臂大于阻力臂的杠杆,所以是一个省力杠杆;
垃圾桶底部安装小轮子,采用变滑动为滚动的方式减小了摩擦力;
已知垃圾桶总重G=150N,动力臂L1=2L2,
根据杠杆平衡条件:FL1=GL2可得保持垃圾桶平衡的拉力为:
F===75N。
故答案为:(1)便于测量力臂; 右; (2)通过一组数据得结论具有偶然性; 左端下沉;(3)=;>;(4)省力; 减小;75。
【点评】此题是探究杠杆平衡条件,考查了归纳法的应用、杠杆的调平及杠杆平衡条件的应用。
25.某小组在“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
钩码重量G(N)
钩码上升高度h(m)
绳端拉力F(N)
绳端移动距离s(m)
机械效率η
1
4
0.1
1.8
0.3
2
8
0.1
3.1
0.3
86%
3
8
0.1
2.5
0.4
80%
(1)实验中应沿竖直方向 匀速 缓慢拉动弹簧测力计。
(2)小组同学发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,应该静止读数,你认为他的想法 不正确 (选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到 摩擦 对滑轮组机械效率的影响。
(3)根据表中第1次实验数据,得出第一次实验的机械效率是 71.4% 。
(4)通过比较 1、2 两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。(填实验次数的序号)
(5)通过比较2、3两次实验数据可得出结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率 越低 。

【分析】(1)实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计;
(2)在测力计静止时,不会克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦考虑;
(3)根据绳端移动距离与物体升高的高度的关系s=nh求解;根据机械效率公式求解;
(4)研究同一滑轮组提升重物时,机械效率与物重的关系时,要控制绳子的段数相同;
(5)对比2、3两次实验的相同和不同量,结论表中数据得出结论。
【解答】解:
(1)实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计,这样测力计示数才等于拉力大小;
(2)在弹簧测力计静止时读出了数据,由于不会克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦,所以测力计示数偏小,他的想法是不正确的;
(3)滑轮组的机械效率:
η===≈74.1%;
(4)绳端移动距离与物体升高的高度的关系为s=nh,
所以,结合表中数据可知实验1、2、3中绳子的有效段数分别为3、3、4;
由表格数据知三次的重力分别为4N、8N、8N;
在研究同一滑轮组提升重物时,机械效率与物重的关系时,要控制滑轮个数相同、绳子的段数相同,只改变物体的重力,故通过比较1、2两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。
(5)通过比较2、3两次实验数据,即对应的图乙、图丙两装置,滑轮组不同,提升的重物相同,动滑轮越重机械效率越小,故可得出结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低。
故答案为:(1)匀速;(2)不正确;摩擦;(3)71.4%;(4)1、2;(5)越低。
【点评】本题测滑轮组机械效率,考查注意事项、控制变量法的运用、机械效率的计算、数据的分析等,综合性较强。
26.在做“探究物体的重力势能与哪些因素有关”的实验时,三个完全相同的木桩被从正上方由静止释放的铁块撞击后,陷人沙坑中的情况如右图所示。
(1)在此实验中我们是通过 木桩陷入沙坑的深度 来比较各个铁块重力势能的大小。
(2)若A、B两个块质量相同,则两个铁块下落的高度hA 小于 hB(选填“大于”“小于”或“等于”);
(3)若B、C两个铁块下落的高度相同,则两个铁块的质量mB 小于 mC(选填“大于”“小于”或“等于”)。
(4)本实验可得出的结论是物体的重力势能的大小与物体的 质量 和 高度 有关。

【分析】(1)本题是把铁块的重力势能转化成木桩陷进沙坑的深度来比较各铁块重力势能的大小的,这种研究问题的方法叫转换法;
(2)重力势能的大小与物体的质量,物体被举起的高度有关,当高度相同时,物体的质量越大,重力势能越大;当质量相同时,物体被举得越高,重力势能越大,结合图象进行分析判断。
【解答】解:①铁块的重力势能转化为木桩的动能,铁块的重力势能就越大,说明木桩获得的能量就越多,木桩陷入沙坑越深;
②根据观察图象可知B撞击木桩陷入沙坑的深度大,说明B重力势能大,若A.B两铁块质量相等,则A下落的高度小于B;同理:重力势能一定时,若A.C两铁块下落的高度相等,则铁块A的质量小于C的质量;通过以上分析可知,重力势能的大小与物体的质量和高度有关。
故答案为:(1)木桩陷入沙坑的深度;(2)小于;(3)小于;(4)质量;高度。
【点评】(1)用控制变量法和转换法研究动能、重力势能、弹性势能大小的影响因素。
(2)掌握动能、重力势能、弹性势能的影响因素。
六.阅读理解题(共1小题,每空2分,共8分。)
27.阅读材料,回答问题。
做功和能量
做功在物理学中具有特定的含义,人推车时对车施加一个向前的推力,车在力的作用下前进一段距离,只有在这种情况下,物理学才认为是人对车做了功。人用的力越大,移动的距离越长,力的作用效果就越显著,人做的功就越多。
力和在力的方向上移动的距离,是做功的两个因素,缺一不可。你从地面上提起水桶时,水桶在力的作用下,向上移动了一段距离,你对水桶做了功。如果手提着水桶站着不动,虽然你用了力,但是水桶没有移动距离,你只是费了力气,没有对水桶做功,这叫“劳而无功”,这里,手提着水桶站着不动和将水桶挂在钩子上没什么两样。
做功是生产和生活中常见的现象。不仅人能做功,运动的物体也能做功。从斜面上滚下的钢球撞在木块上,能将木块推动一段距离;飞行的子弹能打穿物体,都是由于钢球和子弹克服阻力做了功的结果。
举高的物体也能做功,气锤从高处落下,能把木桩打入地下;高空落下的冰雹,由于做功而砸坏了地上的农作物。
形状变化的弹簧也能做功,钟表里被旋紧的发条慢慢地放松,带动指针嘀嘀嗒嗒的走个不停。
一个物体能够做功,就说它具有能量。能量大的物体,做功的本领也大。风具有能量,人们就安装风车,利用风力做功。长江、黄河的水急流直下,蕴藏着很大的能量,人们筑起拦河坝,安上水轮机,让从高处落下的水推动水轮机旋转,带动发电机发电。
﹣﹣﹣﹣摘自《中国少年儿童百科全书》(浙江教育出版社)
(1)材料中告诉我们做功须具备的两个因素 物体受到力的作用 , 物体在力的方向上移动的距离 ;
(2)物体对外做功后它自己的能量将 减小 ,别的物体对这个物体做功后,这个物体的能量又将 增大 。(选填“增大”、“减小”或“不变”)
【分析】(1)物理学中的功指的是力的成效:所以做功不仅要有力,还要有效果:在力的方向上移动的距离。
(2)做功是改变物体能量的一个方法,它具有方向性:物体对外做功,将内能转化为机械能,物体的能量减少。外界对物体做功,将机械能转化为自身的内能,物体的能量增加。
【解答】解:(1)根据材料和所学知识可知,做功的两个必要因素:一是物体受到力的作用;二是物体在力的方向上移动的距离。
(2)物体对外做功,自己的能量减小。别的物体对这个物体做功后,这个物体的能量将增大。
故答案为:
(1)物体受到力的作用;物体在力的方向上移动的距离。
(2)减小;增大。
【点评】知道做功的两个必要因素,理解不做功的情况,是关键。
七.计算题(共3小题,第28题8分,第29-30题各6分,共20分)
28.如图所示(滑轮组的绕线未画出),小红站在地面上用力竖直向下拉动绕在滑轮组上的绳子,10秒内使120kg的重物匀速上升了0.5m,绳端向下移动了1.5m又知道此时滑轮组的机械效率为80%(g=10N/kg,不计绳重和摩擦)
(1)根据题意画出滑轮组的绕线
(2)滑轮组对重物所做的功是多少?
(3)小红拉绳子的力有多大?
(4)如果重物的质量变为150kg,小红还用10秒的时间把重物提升了0.5m,那么,此时拉力的功率是多少?

【分析】(1)已知绳子拉下的距离和物体上升的高度,可以得到作用在动滑轮上的绳子段数;
(2)已知物体质量,可求得其重力,利用W=Gh可求得滑轮组对重物所做的功(即有用功);
(3)已知滑轮组的机械效率为80%,利用η=可求得总功;根据W总=Fs变形可求得小红拉绳子的力;
(4)不计绳重和摩擦,先根据F=(G+G动)求得动滑轮的重力;重物的质量变为150kg可求得其重力,再利用F=(G+G动)求得重物的质量变为150kg时的拉力,然后利用W=Fs可求得总功,再利用P=求得此时拉力的功率。
【解答】解:
(1)由s=nh可得,作用在动滑轮上绳子的段数:n===3,
所以绳子的固定端应从动滑轮上开始缠绕,如下图所示:

(2)物体的重力:G=mg=120kg×10N/kg=1200N,
滑轮组对重物所做的功(有用功):W有用=Gh=1200N×0.5m=600J,
(3)由η=可得,滑轮组对重物所做的功:W总===750J;
由W总=Fs可得,小红拉绳子的力:F===500N,
(4)不计绳重和摩擦,由F=(G+G动)可得,动滑轮的重力:
G动=3F﹣G=3×500N﹣1200N=300N,
如果重物的质量变为150kg,则此物体的重力:G′=m′g=150kg×10N/kg=1500N,
此时的拉力:F′=(G′+G动)=(1500N+300N)=600N,
此时拉力所做的功:W′=F′s=600N×3×0.5m=900J,
此时拉力的功率:P===90W。
答:(1)见上图;
(2)滑轮组对重物所做的功是600J;
(3)小红拉绳子的力有500N;
(4)此时拉力的功率是90W。
【点评】此题属于力学综合题,考查了滑轮组的绕绳方法、功的计算、功率的计算、机械效率的计算,考查的知识点较多,需要熟练掌握相应的公式或根据需要灵活进行公式变形。
29.如图是一款新研发的机器人。若机器人重为15N,与地面的接触面积是
1×10﹣3m2,牵引大小是10N、机器人在水平地面上沿直线行走10m,用时100s。求:
(1)机器人牵引力做的功;
(2)机器人牵引力功率;
(3)机器人静止时对水平面的压强。

【分析】(1)利用W=Fs求机器人牵引力做的功;
(2)利用P=求功率;
(3)机器人静止时对水平面的压力等于自身重力,知道受力面积,利用p=求对地面的压强。
【解答】解:
(1)机器人牵引力做的功:
W=F1s=10N×10m=100J;
(2)机器人牵引力的功率为:
P===1W;
(3)机器人静止时对水平面的压力F=G=15N,
受力面积S=1×10﹣3m2,
对地面的压强:
p===1.5×104Pa。
答:(1)机器人牵引力做的功为100J;
(2)机器人牵引力功率为1W;
(3)机器人静止时对水平面的压强为1.5×104Pa。
【点评】本题考查了速度公式、功的公式、压强公式的应用,注意:机器人静止时对水平面的压力等于自身重力。
30.如图所示,用滑轮组在4s内将重为160N的物体匀速提升2m,若动滑轮重20N,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。在此过程中,求:
(1)拉力;
(2)拉力的功率;
(3)用此滑轮组提升重物,当拉力为70N时的机械效率。

【分析】(1)由图可知,滑轮组绳子的有效股数为3,根据F=(G+G动)求出拉力;
(2)根据s=nh求出绳端移动的距离;
根据W=Fs可求拉力做功;根据P=可求拉力做功的功率;
(3)根据W=Gh求出克服物体重力做的有用功,根据效率公式求出滑轮组的机械效率。
答:(1)拉力为60N;
(2)拉力的功率为90W;
(3)用此滑轮组提升重物,当拉力为70N时的机械效率为76%。
【点评】本题考查了滑轮组绳子拉力的计算和滑轮组机械效率的计算,关键是绳子有效股数的判断和公式的灵活运用。

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