第九章 机械和功
一、选择题
1.如图所示,是一款常用指甲刀的结构图,从物理学角度分析下列说法合理的是(?? )
A.?刀刃处制作的较薄是为了增大压力??????????????????????B.?上压板ABC上的花纹为减小摩擦力C.?指甲刀从结构上来看只有一个杠杆??????????????????????D.?上压板ABC相当于一个省力杠杆
2.小名同学把掉到地面上的物理课本捡起来放回到课桌上,估算出小名同学捡回物理课本,手克服课本的重力所做的功大约为(?? )
A.?0.015J????????????????????????????????????B.?0.15J????????????????????????????????????C.?1.5J????????????????????????????????????D.?15J
3.如图所示,均匀木棒AB长为1 m,水平放置在O、O'两个支点上。已知AO、O'B长度均为0.25 m。若把B端竖直向上稍微抬起一小段距离,至少需要用力20 N;若把B端竖直向下稍微下压一小段距离,则至少需要用力(?? )
A.?20 N????????????????????????????????????B.?40 N????????????????????????????????????C.?60 N????????????????????????????????????D.?80 N
4.如图所示的四种用具在正常使用的过程中,属于省力杠杆的是(?? )
A.?用碗夹夹取盘子?????????????????????????B.?用扫帚扫地C.?用筷子夹食品????????????????????D.?用起子起瓶盖
5.如图所示是正在工作的挖掘机,下列说法错误的是(?? )
A.?机械臂 A 被液压杆撑起时,相当于省力杠杆B.?挖掘铲的前端做成齿状,是为了增大压强C.?挖掘机的两条履带,可以减小挖掘机对地面的压强D.?挖掘臂水平转动时,挖掘铲内土的重力没有做功
6.如图所示,再用滑轮将同一物体沿相同水平地面匀速移动时,拉力分别为F甲、F乙、F丙、F丁 , 比较它们的大小(不计滑轮重及滑轮与细绳间的摩擦),错误的是(?? )
A.?F甲=F丁?????????????????????????????B.?F乙>F甲?????????????????????????????C.?F乙=F丙?????????????????????????????D.?F丁<F丙
7.大伟同学用一个距离手6m高的定滑轮拉住重100N的物体,从滑轮正下方沿水平方向移动8m,如图所示,若不计绳重和摩擦,他至少做功( )
A.?200J????????????????????????????????????B.?300J????????????????????????????????????C.?400J????????????????????????????????????D.?500J
8.如图所示,小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼,用甲滑轮所做的总功为W1 , 机械效率为η1;用乙滑轮所做的总功为W2 , 机械效率为η2 . 若不计绳重与摩擦,则(?? )
A.?W1=W2 , η1=η2?????????????????????????????????????????????B.?W1=W2 , η1<η2??C.?W1<W2 , η1>η2???????????????????????????????????????????D.?W1>W2 , η1>η2
9.用一动一定的滑轮组提升一个重2N的物体,在绳子末端施加0.8N的竖直方向的拉力使之匀速上升,下列说法中正确的是(?? )
A.?滑轮组的机械效率是83.3%?????????????????????????????????B.?滑轮组的机械效率是66.7%C.?绳子自由端移动的速度与物体上升的速度相同????D.?绳子自由端移动的速度是物体上升速度的两倍
10.举重是我国的优势体育项目.一位身高170 cm的运动员和一位身高160 cm的运动员,在挺举项目中用相同时间把同样重的杠铃举起,如图-2-5所示,如果他们对杠铃所做的功分别为W1和W2 , 功率分别为P1和P2 , 则下列关系式中正确的是(??? )
A.?W1=W2? P1=P2???????????B.?W1>W2? P1=P2???????????C.?W1>W2? P1>P2???????????D.?W111.用水平拉力先后两次拉着重为20N的同一物体,沿同一水平面做直线运动.第一次拉力为10N,物体恰好做匀速直线运动,拉力对物体做了20J的功;第二次将拉力增大为20N,拉力对物体做了48J的功.分析两次做功过程,以下判断正确的是(?? )
A.?第一次物体受到的摩擦力是10N,物体运动了lmB.?第一次物体受到的摩擦力是20N,物体运动了2mC.?第二次物体受到的摩擦力是10N,物体运动了2.4mD.?第二次物体受到的摩擦力是20N,物体运动了4.8m
12.如图所示,用滑轮组提升重物时,重200N的物体在5s内匀速上升了1m.已知拉绳子的力F为120N,如果不计绳重及摩擦,则提升重物的过程中(?? )
A.?绳子自由端被拉下3m?????????????????????????????????????????B.?拉力F做的功为200JC.?滑轮组的机械效率是83.3%?????????????????????????????????D.?拉力F的功率是40W
二、填空题
13.某校学生乘校车到校外参加活动。该校车在某段平直公路上匀速行驶9km,用时15min。若发动机的功率为60kW,则此过程中发动机的牵引力所做的功为________J,发动机的牵引力大小为________N。
14.如图所示,用一个重为2N的动滑轮,把重10N的物体在2s内竖直匀速提升0.2m(不考虑绳子重力和摩擦),则自由端施加的拉力F=________N,该动滑轮的机械效率为________,为提高该动滑轮的机械效率可以采取的措施是________(写出一种即可).
15.如图所示,用定滑轮和动滑轮分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度,不计绳重与摩擦,且动滑轮重G动小于物体的物重G,甲图中拉力做的功为W甲 , 乙图中拉力做的功W乙 , 则所用的拉力F甲________F乙(选填“>”、“<”或“=”,下同),W甲________W乙 , 其机械效率η甲________η乙 .
16.用一个动滑轮将500N的货物提高1m,所用拉力为300N,动滑轮的机械效率是________.
17.如图中轻质横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动,OA:OB=4:5,当动滑轮下的配重M重200N时,体重为800N的壮壮站在水平地面上用400N的力竖直向下拉住横杆B端,恰使AB在水平位置平衡.利用这套器材,壮壮能拉起最大为________?N的配重,假设壮壮的双脚与地面接触面积为400cm2 , 则此时他对地面的压强是________?pa.
18.如图所示,用F=20N的拉力将重G=30N物体匀速提升2m,不计轮轴间摩擦及绳重,则动滑轮G动=________N,上述过程中有用功W有=________J,动滑轮的机械效率η=________.
19.按图示的A、B、C三种方法关门,________种方法不能将门关上,用杠杆的知识来解释是因为此时________,另外的两种方法用力情况不同,这说明力的作用效果与力的________有关.
20.如图所示,建筑工人用滑轮组把重为300N的货物匀速提升到楼上,用时25s,拉力做功的功率为150W,所用拉力为125N,则工人做的有用功为________J,该滑轮组的机械效率是________,若不计绳重和摩擦,动滑轮重等于________N;若考虑绳重和摩擦,则动滑轮重________(选填“大于”或“小于”)刚才的计算结果.
21.往车上装重物时,常常用长木板搭个斜面,把重物沿斜面推上去,如图所示,工人用3m长的斜面,把120kg的重物提高1m,假设斜面很光滑,则需要施加的推力为________,若实际用力为500N,斜面的机械效率为________,重物受到的摩擦力为________.(g取10N/kg).
22.如图所示,小强在30 s内用滑轮组将物体A沿水平地面匀速移动6 m,已知物体A重为800 N,它受到的滑动摩擦力为60 N,小强所用拉力为25 N,有用功W有用=________J,此滑轮组的机械效率为________.
三、实验探究题
23.如图所示是探究杠杆平衡条件的几个实验情景。
(1)挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆________(选填“达到”或“没有达到”)平衡状态,接下来应向________(选填“左”或“右”)调节杠杆两端的螺母,使杠杆保持水平并静止。
(2)如图乙所示,A点挂有2个质量均为50g的钩码,为了让杠杆在水平位置平衡,应在B点挂________个质量均为50g的钩码。
(3)将杠杆的支点移到如图丙所示的位置,为了杠杆在水平位置平衡,请你在杠杆上画出最小动力F的示意图。
四、综合题
24.如图所示,不计质量的硬质杠杆处于水平静止状态,C为OA中点,FA与杆成135°角,
(1)O为支点,画出FA的力臂L.
(2)撤去FA , 在C点施加垂直杆向下的力FC , 硬杆仍可保持水平静止状态.则FC________FA(选填“大于”、“小于”或“等于”)
25.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?
26.如图所示,斜面高为1m,长为4m,用沿斜面向上大小为80N的拉力F,将重力为240N的木箱由斜面底端匀速缓慢拉到顶端.求:
(1)物体克服重力做的功
(2)斜面的机械效率
(3)物体受到的摩擦力.
参考答案
一、选择题
1. D 2. C 3.C 4. D 5. A 6.A 7. C 8.C 9. A 10. C 11.C 12.C
二、填空题
13. 5.4×107;6×103 14.6;83.3%;增大提升物体的重力 15. >;<;>
16.83.3% 17. 450;0 18.10;60;75% 19. A;动力臂为0;作用点
20.3000;80%;75;小于 21.400N;80%;100N 22.360;80%
三、实验探究题
23.(1)达到;右(2)3(3)
四、综合题
24.(1)解:由图可知,LC<LA , 由杠杆的平衡条件可知FC>FA .
(2)大于
25. (1)解:小明的体重:
G=mg=50kg×9.8N/kg=490N(2)解: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
26. (1)解:物体克服重力所做功为有用功,
W有=Gh=240N×1m=240J(2)解:拉力做的功为总功,
W总=Fs=80N×4m=320J,
所以斜面的机械效率:
η= ×100%= ×100%=75%(3)解:克服摩擦力所做功为额外功,
由W总=W有+W额可得:
W额=W总﹣W有=320J﹣240J=80J,
所以物体受到的摩擦力;
f= = =20N