第九章机械和功
单元素质评价练习题1(解析版)
1.内有少量饮料的罐子可以斜放在水平桌面上保持平衡.下列四个图中,能正确表示饮料罐(含饮料)所受重力的示意图是( )
A. B.
C. D.
2.如图所示,用不同的机械匀速提升同一物体时,最费力的是(不计机械自重和摩擦)( )
A. B.
C. D.
3.如图所示,工人用250N的力F将重为400N的物体在10s内匀速提升2m,则此过程中
A.工人做的有用功为800J B.工人做的总功为500J
C.滑轮组的机械效率为60% D.拉力做功的功率为20W
4.《墨经》最早记述了杠杆原理.如图中“标”“本”表示力臂,“权”“重”表示力.以下说法符合杠杆原理的是
A.“权”小于“重”时,A端一定上扬
B.“权”小于“重”时,“标”一定小于“本”
C.增大“重”时,应把“权”向A端移
D.增大“重”时,换用更小的“权”
5.利用等重滑轮,分别采用如图所示的两种方式提升同一重物,升高相等高度.若绳重和摩擦不计,下列分析中正确是
A.乙绳自由端移动距离较大
B.乙绳自由端作用力较小
C.两种方式所做额外功相等
D.增大提升高度效率都变大
6.如图,下列工具中属于费力杠杆的是( )
A.开瓶起子 B.镊子
C.钢丝钳 D.独轮车
7.如图所示的滑轮组,用F=30N的拉力,拉动水平地面上重为300N的物体,使物体匀速前进了2m.物体和地面之间的摩擦力为45N,在此过程中,下列说法正确的是
①拉力做的功是120J ②绳子自由端移动的距离是2m ③滑轮组的机械效率是75%
④A点受到的拉力为300N
A.①④ B.②③
C.①③ D.③④
8.如图所示,用一细线悬挂一根粗细均匀的轻质细麦秸秆,使其静止在水平方向上,O为麦秸秆的中点.这时有两只大肚皮的蚂蚁同时从O点分别向着麦秸秆的两端匀速爬行,在蚂蚁爬行的过程中,麦秸秆在水平方向始终保持平衡,则( )
A.两蚂蚁的质量一定相等
B.两蚂蚁的爬行速度大小一定相等
C.两蚂蚁的质量与爬行速度大小的乘积一定相等
D.两蚂蚁对麦秸秆的作用力一定相等
9.如图所示甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等,用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度.若G1=G2,所用竖直向上的拉力分别为F1和F2,拉力做功的功率分别为P1和P2,两装置的机械效率分别为η1和η2(忽略绳重和摩擦).则下列选项正确的是
A.F1>F2 η1<η2 P1<P2 B.F1>F2 η1=η2 P1=P2
C.F1<F2 η1<η2 P1<P2 D.F1<F2 η1>η2 P1>P2
10.如图所示,O为杠杆的支点,第一次杠杆在重物G和力F1的作用下处于水平位置平衡。如果第二次杠杆在重物G和力F2的作用下仍在图中位置保持平衡,下面关系中正确的是
A.F2>F1>G B.F1=F2=G C.F1<F2=G D.F1>F2=G
11.下列简单机械属于费力的是( )
A.旗杆上的定滑轮
B.夹东西的筷子
C.开门的把手
D.蜿蜒的盘山公路
12.如图所示,一长为L的直杆可绕O点转动,杆下挂一所受重力为G的物块,刚开始直杆与竖直方向夹角为60o.为了安全下降物块,用一个始终水平向右且作用于直杆中点的拉力F,使直杆缓慢地转动到竖直位置(可以认为杠杆每一瞬间都处于平衡状态),则下列说法正确的
A.拉力F的大小保持不变 B.拉力F和物块重力G是一对平衡力
C.这个过程中物块重力所做的功为 D.这个过程中直杆一直都是费力杠杆
13.热机是动力机械的一类。能量转化过程如图所示,使机械获得的机械能E4是___________(选填“有效利用”、“损失”或“总”)的能量。
则热机的效率η=___________(用给出的物理量符号表示)。
14.某工人用如图所示的装置,将G=900N的重物沿斜面向上匀速拉动4m用时30s,该过程中物体上升的竖直高度为2m,此装置的机械效率η =75﹪该过程中,工人所用的拉力F=______ N,拉力做功的功率P=_____ W。
15.如图所示,AC>BC,在相同时间内把同一物体分别沿斜面AC、BC匀速推上顶端,推力分别为F1、F2,功率分别为P1、P2,在不考虑摩擦的情况下:F1______F2,P1______P2(二空均填“</>/=”).
16.列车上有出售食品的手推车。若货物在车内摆放均匀,当前轮遇到障碍物A时,售货员向下按扶把,这时手推车可以视为杠杆,支点是______(写出字母);当后轮遇到障碍物A时,售货员向上提扶把,这时支点是______,手推车可以视为______力杠杆。
17.如图所示,两个和尚用轻质扁担来抬水,水桶和水的总质量为20千克。扁担在水平位置平衡时,水桶悬挂点到甲和尚肩上支撑点的距离为0.8米,到乙和尚肩上支撑点的距离为1.2米。
(1)求甲和尚对扁担的支持力。
(2)如果在水桶中多装入5千克水,要保持两和尚支撑点的位置及甲和尚对扁担的支持力大小不变,求水桶悬挂点应移动的距离和方向。
18.如图所示,在斜面上用弹簧测力计将一个重4.5N的物体由斜面底端匀速拉到顶端,物体在斜面上匀速运动时受的摩擦力为0.675N,斜面长1.2m,高0.3m.求:
(1)拉力所做的总功为多少?
(2)沿斜面向上的拉力为多少
(3)斜面的机械效率为多少?
参考答案
1.A
【解析】
重力的方向始终竖直向下,故CD错误;
根据题意,内有少量饮料的罐子可以斜放在水平桌面上保持平衡,根据杠杆的平衡条件知,只有重力的作用线经过支点时,罐子才会保持平衡,故A正确,B错误.
2.A
【解析】
设物体重力为G,不计机械自重和摩擦:
A、图中为动滑轮,动力作用在动滑轮的轴上,此时费一倍的力,则F1=2G;
B、图中为斜面,设斜面长为L,由功的原理可得F2×L=G×Lsin30°,解得F2=G;
C、图中为动滑轮,可以省一半力,因此F3=G;
D、设杆与水平面的夹角为α,则由杠杆平衡条件可得F4×4m×cosα=G×1m×cosα,解得F4=G;
因此最费力的是A。
3.A
【解析】
A.工人做的有用功:
,
A选项正确。
B.绳子的自由端移动的距离是4m,工人做的总功:
,
B选项错误。
C.滑轮组的机械效率:
,
C选项错误。
D.拉力做功的功率:
,
4.C
【解析】
A.根据杠杆平衡条件,“权”小于“重”时,因为不知道“标”和“本”的大小关系,无法确定“权”和“标”的乘积与“重”和“本”乘积的大小的关系,故A错误.
B.根据杠杆平衡条件,“权”小于“重”时,“标”一定大于“本”,故B错误.
C.根据杠杆平衡条件,“本”不变,增大“重”时,因为“权”不变,“标”会变大,即应把“权”向A端移,故C正确.
D.使用杆秤时,同一杆秤“权”不变,“重”可变,不同的“重”对应不同的“标”.若更换更小的“权”,“标”也会变得更大,不符合秤的原理,故D错误.
5.C
【解析】
A.由于两种方式都是由两段绳子承担物重,所在绳端通过的距离都等于物体升高高度的二倍,所以自由端移动的距离相等,故A错误;
B.两种方式都是省一半力,所以自由端的作用力是相等的,故B错误;
C.两种方式做的额外功都是指相等的滑轮提升相同的高度,所以额外功相等,故C正确;
D.滑轮组的效率与提升物体的重的关,与提升的高度无关,故D错。
6.B
【解析】
杠杠分动力臂大于阻力臂的省力杠杠;动力臂小于阻力臂的费力杠杠;动力臂等于阻力臂的等臂杠杆,起子、钢丝钳、独轮车都是省力杠杠,镊子是费力杠杠.选B.
7.C
【解析】
①②.由图可知,n=2,则绳子自由端移动的距离:
;故②错误;
拉力做的功:
;故①正确;
③.克服物体和地面之间的摩擦力做的功为有用功,则有用功:
W有=fs物=45N×2m=90J,
滑轮组的机械效率:
故③正确;
④.因物体在水平地面上做匀速运动,则此时A处绳子的拉力与物体受到的摩擦力是一对平衡力,所以,A点受到的拉力:FA=f=45N;故④错误;
8.C
【解析】
根据杠杆平衡条件:F1L1=F2L2蚂蚁爬行时满足:G1L1=G2L2,得:m1gv1t=m2gv2t,则m1v1=m2v2。故选C.
点睛:蚂蚁爬行过程中,杠杆始终平衡,说明两侧始终满足:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
9.B
【解析】
甲滑轮组n是2,乙滑轮组n是3,乙更省力.由于两个滑轮组做的有用功相同,额外功相同,它们的机械效率也相同.在相同时间内做的总功相同,它们的功率也相同.故B正确.
10.A
【解析】
观察图形可知,力F1的力臂大于力F2的力臂,阻力臂大于F1的力臂;已知阻力和阻力臂不变,根据杠杆平衡条件即可判断F1、F2及G的大小关系。
如题图所示,杠杆在水平位置平衡,所以阻力臂在杠杆上,根据题意阻力和阻力臂都是定值,由于F1的力臂大于F2的力臂,所以F1<F2,由于阻力臂大于F1的力臂,故G<F1。故选A。
11.B
【解析】
A.定滑轮是等臂杠杆,既不省力也不费力,故A不符合题意;
B.筷子在使用时动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故B符合题意;
C.开门的把手在使用时动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故C不符合题意;
D.盘山公路是斜面,使用时省力,故D不符合题意。
12.C
【解析】
A.由图知,杠杆由与竖直方向成60°角逐渐转到竖直位置时,由于拉力始终水平,所以其力臂逐渐变大;物体对杠杆拉力为阻力,转动过程中阻力臂逐渐变小;由杠杆平衡条件可知拉力F逐渐变小,故A错误;
B.拉力F和物块重力大小不等、不一条直线上,不作用在一个物体上,所以不是一对平衡力,故B错误;
C.杠杆由与竖直方向成60°角时,杠杆右端高度,转到竖直位置时杠杆下端高度降到L处,所以物体下降高度,所以物体重力做功
,故C正确;
D.当杠杆转到竖直位置时,阻力臂为0,杠杆为省力杠杆,故D错误。
13.有效利用
【解析】
由能流图知道,使机械获得的机械能E4是用来做有用功的能量,是有效利用的能量,热机的效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比,即热机的效率是:
14.600 80
【解析】
[1]=可得F===600N;
[2]拉力做功的功率P==80W。
15.< =
【解析】
解答:由图可知,斜面AC倾斜角度比BC小、省力,所需的推力F1【点睛】
16.C B 省
【解析】
(1)杠杆绕着转动的固定点是杠杆的支点;
(2)由杠杆的平衡条件可知:当动力臂大于阻力臂时,为省力杠杠.
(1)当前轮遇到障碍物A时,售货员向下压扶手,手推车可看作杠杆,手推车绕着C点转动,C是支点;
当后轮遇到障碍时,售货员向上提扶手,手推车绕着B点转动,B是支点;
(2)当后轮遇到障碍物A时,支点是B点,当前轮遇到障碍物A时,C是支点,在这两种情况下,阻力(手推车重力)与阻力臂相等,后轮遇到障碍物时的动力臂大于前轮遇到障碍物时的动力臂,由杠杆平衡条件可知,在阻力与阻力臂一定时,动力臂越大,动力越小,因此与前轮遇到障碍物时相比,此时较省力。
17.(1)120N;(2)把桶悬挂点向靠近乙的方向移动,移动的距离为0.24m。
【解析】
(1).水桶和水的总重力:G=mg=20kg×10N/kg=200N,
以乙和尚肩为支点,设,水桶到乙和尚肩膀支撑点的距离,,根据杠杆平衡条件得:
;代入数据,解得:
甲和尚对扁担的支持力为:
(2).在水桶中多装入5千克水,则总重力:轻质扁担的长度
以乙和尚肩为支点,水桶悬挂点到乙的距离为L乙,甲和尚对扁担的支持力大小不变即F=120N,
根据杠杆平衡条件得:
;代入数据,解得:
即水桶悬挂点距乙和尚肩上支撑点的距离为0.96m,对比可得:在水桶中多装入5kg水后,要保持两和尚支撑点的位置及甲和尚对扁担的支持力大小不变,则应把桶悬挂点向靠近乙的方向移动,移动的距离为1.2m-0.96m=0.24m。
18.(1)2.16J;(2)1.8N;(3)62.5%
【解析】
(1)因为f=0.675N,s=1.2m,所以克服摩擦做的额外功为:W额=fs=0.675N×1.2m=0.81J;有用功:W有用=Gh=4.5N0.3m=1.35J, 拉力所做的总功: W总= W有用 W额=1.35J, 0.81J=2.16J;(2)因为W总=Fs,所以拉力为:F==1.8N;(3)斜面的机械效率为:η=×100%=×100%=62.5%.