备战中考山东省三年中考物理真题分类解析汇编专题11A 简单机械答案解析Word格式文档下载.docx
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C.乙更省力,乙机械效率大D.甲更省力,机械效率一样大
【分析】由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n,则绳子自由端移动的距离s=nh;
把相同的重物匀速提升相同的高度,做的有用功相同;
不计绳重及摩擦,利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度,做额外功相同;
而总功等于有用功加上额外功,可知利用滑轮组做的总功相同,再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系。
不计绳重及摩擦,
拉力F=
(G物+G轮),n甲=2,n乙=3,
绳子受的拉力:
F甲=
(G物+G轮),F乙=
(G物+G轮),
F甲>F乙,乙图省力;
动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,W额=G轮h,W有用=G物h,
利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同,
由η=
100%,可知,
滑轮组的机械效率相同。
B。
【点评】本题考查了使用滑轮组时n的确定方法,有用功、额外功、总功的计算方法,不计摩擦和绳重时拉力的求法;
本题关键在于确定额外功相等。
4.(2018•临沂)图(a)所示的杠杆是水平平衡的。
如果在支点两侧的物体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物体向右移动
D.要保持平衡应在右端再加挂一个物体
【分析】
(a)图杠杆是平衡的,原因是两边的力和力臂的乘积相等,(b)图分别加挂一个等重的物体后,分析两边的力和力臂的乘积是否还相等,据此判断丁图的杠杆是否还平衡。
AB、设一个钩码重为G,杠杆一格长为L,(a)图杠杆平衡是因为:
2G×
2L=G×
4L;
(b)图分别加挂一个等重的物体后(为便于研究,设物体的重也为G),
左边力与力臂的乘积:
3G×
2L,
右边力与力臂的乘积:
4L,
因为3G×
2L<2G×
4L,即右边力与力臂的乘积较大,
所以杠杆不能平衡,右端下沉;
故A正确,B错误;
CD、若想让杠杆能够平衡,可以将左端的物体向左移动,从而增大左边的力臂,使左边的力与力臂的乘积等于右边的力与力臂的乘积,故C错误;
若想让杠杆能够平衡,可以在左端再加挂一个物体,左边的力变大,使左边的力与力臂的乘积等于右边的力与力臂的乘积,故D错误。
A。
【点评】本题考查了杠杆平衡的条件的应用,注意杠杆平衡的条件:
动力×
动力臂=阻力×
阻力臂的应用。
5.(2018•潍坊)如图所示,杠杆处于平衡状态。
如果杠杆两侧的钩码各减少一个,杠杆将( )
A.左端下降B.右端下降C.仍然平衡D.无法判断
【分析】利用杠杆的平衡条件:
阻力臂,左右分别判断看是否平衡。
图中杠杆处于平衡状态,设一个钩码的重为G,杠杆上一格的长度为L,根据杠杆平衡条件可得:
3L=3G×
2L;
如果杠杆两侧的钩码各减少一个,则:
1G×
3L,
由于此时右边力与力臂的乘积较大,所以右端下降。
【点评】杠杆的平衡条件要灵活应用,有时根据个数和格数也能判断是否平衡。
6.(2018•烟台)如图所示的杠杆,属于费力杠杆的是( )
【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。
A、羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,不符合题意。
B、起子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,不符合题意。
C、镊子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,符合题意。
D、钳子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,不符合题意。
C。
【点评】此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。
7.(2017•德州)如图所示的滑轮组中,动滑轮重1N,小强用6N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10N的物体,物体沿竖直方向上升0.4m.此过程中,额外功和机械效率分别是( )
A.0.4J 83.3%B.0.8J 91.7%C.0.8J 83.3%D.0.4J 91.7%
(1)题目没有指明不计摩擦和绳重,因此是需要计摩擦和绳重,此时额外功不能直接计算,需要用总功减去有用功得到,W总=Fs,W有用=Gh,W额=W总﹣W有用;
(2)根据η=
求出机械效率。
(1)由图知,n=2,拉力端移动距离s=2h=2×
0.4m=0.8m,
W总=Fs=6N×
0.8=4.8J,
W有用=Gh=10N×
0.4m=4J,
W额=W总﹣W有用=4.8J﹣4J=0.8J,
(2)滑轮组的机械效率:
η=
100%=
100%≈83.3%。
【点评】本题考查了使用滑轮组机械效率、额外功、有用功和总功的计算,属于中等难度试题,关键是知道该题要计入绳重和摩擦。
8.(2016•烟台)用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,把相同的物体匀速提升相间的高度。
若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率,W甲、W乙表示拉力所做的功(不计绳重与摩擦),则( )
A.η甲=η乙,W甲=W乙B.η甲>η乙,W甲>W乙
C.η甲<η乙,W甲<W乙D.η甲>η乙,W甲<W乙
(1)对于滑轮组,最钩码做的功是有用功,即W有=Gh;
(2)此题中克服滑轮重做的功是额外功;
(3)W总=W有+W额;
此题中,钩码的重力相同,钩码上升的高度相同,据W有=Gh可知,所做的有用功相同;
此时对动滑轮做的功是额外功,不计绳子和摩擦,滑轮相同,即额外功相同,即W额是相同的,据W总=W有+W额可知,所以W总是相同的,故拉力做的功相同,即W甲=W乙,机械效率η=
100%,故也是相同的,即η甲=η乙。
【点评】知道对谁做的是有用功、对谁做的是额外功及机械效率的计算是解决该题的关键。
9.多选(2018•聊城)工人师傅搬运货物时,在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面,将地面上的货物沿斜面匀速拉上车厢用时15s。
已知车厢高1.5m,木板长3m,货物质量为60kg,沿斜面所用的拉力为400N,g=10N/kg,则下列说法正确的是( )
A.工人做的总功为900JB.工人做的额外功为300J
C.工人做功的功率为60WD.此斜面的机械效率为75%
【分析】根据功的计算公式W=Fs可求出拉力做的功,即总功;
再根据P=
可求功率;
再根据W=Gh求出有用功;
然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率。
A、工人做的总功为:
W总=Fs=400N×
3m=1200J;
故A错误;
B、做的有用功为:
W有=Gh=mgh=60kg×
10N/kg×
1.5m=900J;
所做额外功为:
W额=W总﹣W有=1200J﹣900J=300J;
故B正确;
C、工人做功的功率为:
P=
=80W;
故C错误;
D、斜面的机械效率为:
100%=75%;
故D正确;
BD。
【点评】熟练运用计算功、功率、机械效率的公式,是解答此题的关键。
10.多选(2018•滨州)如图所示,重400N的物体在30N的水平拉力F的作用下,以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s,滑轮组的机械效率为80%,则在此过程中,下列说法正确的是( )
A.绳子自由端移动的距离为3m
B.有用功为400J
C.拉力F的功率为9W
D.物体与地面间的滑动摩擦力为72N
(1)知道物体移动速度和时间,利用s=vt求物体移动距离,由题知,n=3,拉力端移动的距离等于物体移动距离的3倍;
(2)利用W=Fs求拉力做的总功,利用机械效率公式计算有用功;
(3)利用功率公式求拉力做功功率;
(4)知道机械效率和拉力大小,利用η=
求摩擦力f。
A、由图知,n=3,则绳子自由端移动的距离:
s绳=3s物=3v物t=3×
0.1m/s×
10s=3m,故A正确;
B、拉力做功为:
W总=Fs绳=30N×
3m=90J,
有用功:
W有=ηW总=80%×
90J=72J,故B错误;
C、拉力做功的功率:
=9W,故C正确;
D、有用功W有=fs物,拉力做的总功W总=Fs绳,
得,物体与地面间的滑动摩擦力:
f=η×
3F=80%×
3×
30N=72N,故D正确。
ACD。
【点评】水平使用滑轮组时注意:
有用功等于摩擦力与物体移动的距离的乘积,这是本题的关键、易错点。
11.(2016•菏泽)某学习小组利用如图所示的装置测定滑轮的机械效率。
将两个相同的钩码提升相同的高度,则 甲 的机械效率较高,主要原因是:
做的有用功相同,第二次使用动滑轮做的额外功多、总功多,有用功和总功的比值小 。
【分析】将两个相同的钩码提升相同的高度,做的有用功相同;
两次做的额外功不同,而总功等于有用功加上额外功,两次做的总功多,而机械效率等于有用功和总功的比值大,可得机械效率的大小关系。
将两个相同的钩码提升相同的高度,由W有用=Gh可知,做的有用功相同;
而第二次需要提升动滑轮做功,做的额外功多,而总功等于有用功加上额外功,所以第二次做的总功多,这样第二次有用功和总功的比值小,即甲的机械效率高、乙的机械效率低。
故答案为:
甲;
做的有用功相同,第二次使用动滑轮做的额外功多、总功多,有用功和总功的比值小。
【点评】本题考查了滑轮组机械效率大小的比较,明确有用功、额外功、总功的概念以及大小关系是关键。
12.(2016•淄博)杠杆调平衡后,将两个体积相同的重物分别挂在杠杆两侧的A、B处,杠杆仍然平衡,如图所示,则GA=
GB;
若将两重物同时浸没在水中,则杠杆的 右 端下沉(选填“左”或“右”)。
【分析】设一格的距离为L,根据杠杆平衡的条件即可求出两重物得重力关系;
将两个物体GA、GB同时浸没在水中后,对杠杆的拉力F等于重力和浮力的差,根据GA×
LA与GB×
LB的大小关系判断杠杆是否平衡。
根据图示可知,LA=5L,LB=3L;
由杠杆平衡条件GA×
LA=GB×
LB可得,GA=
GB;
物体浸入水中时,对杠杆的拉力F=G﹣F浮,因为两个物体的体积相等,都同时浸没在水中,所以它们受到的浮力相等,即F浮A=F浮B;
杠杆A端:
(GA﹣F浮A)×
LA=GA×
LA﹣F浮A×
LA,杠杆B端:
(GB﹣F浮B)×
LB=GB×
LB﹣F浮B×
LB,
由LA>LB可得,F浮A×
LA>F浮B×
LB。
因为GA×
LB,F浮A×
LB,所以(GA×
LA)<(GB×
LB),因此杠杆的右端下降,左端上升。
;
右。
【点评】此题考查了对杠杆平衡条件的应用和阿基米德原理的应用,考查了学生综合分析处理物理问题的能力。
13.(2018•威海)如图为吊装工具示意图,物体M为重5000N的配重,杠杆AB的支点为O,OA:
OB=1:
2,每个滑轮重100N.当重为700N的工人用300N的力竖直向下匀速拉动绳子时,工人对地面的压力为 400 N,物体M对地面的压力为 4500 N.(杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计)
(1)首先对工人进行受力分析,受竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的支持力,人对绳子的拉力,即绳子对人的拉力,又知道人的重力,从而可以计算出地面对人的支持力,即工人对地面的压力。
(2)分析A点受到的力和杠杆的平衡条件分析出B点的拉力,对M受力分析得出地面对物体的支持力即物体M对地面的压力。
(1)人受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F、竖直向上的支持力F支,
由力的平衡条件可得:
F+F支=G,
则F支=G﹣F=700N﹣300N=400N,
因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力,大小相等,
所以工人对地面的压力:
F压=F支=400N;
(2)定滑轮受向下的重力、3段绳子向下的拉力、杠杆对定滑轮向上的拉力,
FA′=3F+G定=3×
300N+100N=1000N;
杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力,大小相等,即FA=F′A=1000N;
根据杠杆的平衡条件:
FA×
OA=FB×
OB,且OA:
2,
所以:
FB=
=500N;
因为物体间力的作用是相互的,
所以杠杆对物体M的拉力等于物体M对杠杆的拉力,即FB′=FB=500N;
物体M受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力,
则物体M受到的支持力为:
FM支持=GM﹣FB′=5000N﹣500N=4500N,
所以物体M对地面的压力:
FM压=FM支持=4500N。
400;
4500。
【点评】本题是综合性很强的题目,考查了物体受力的分析、使用滑轮组拉力的计算,其中对物体受力分析是难点。
14.(2018•临沂)小明用如图所示的动滑轮提起140N的水桶,动滑轮重20N(不计绳重和摩擦),小明拉绳子的动力为 80 N;
如果向水桶内再加入40N的水,提起时动滑轮的机械效率 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【分析】不计绳重和摩擦,人拉绳子自由端的拉力F=
(G+G动);
用同一个滑轮组提升物体时,物重越大,效率越高。
由图可知,该滑轮为动滑轮,有两段绳子拉着动滑轮,
不计绳重和摩擦,则拉绳子的动力:
F=
(G+G动)=
(140N+20N)=80N;
使用同一滑轮组,在提升高度相同时,所做的额外功不变,增加水的重力,增大了有用功,所以有用功在总功中所占的比例变大,机械效率会变大。
80;
变大。
【点评】本题考查了滑轮组绳子拉力的计算、机械效率的变化,属于基础知识。
15.(2018•枣庄)如图所示,用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置,分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体,不计绳重和摩擦。
若GA>GB,则η甲 > η乙;
若FA=FB,则GA < GB.(选填“>”、“<”或“=”)
(1)不计绳重和摩擦,克服物体重力做的功为有用功,克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功,根据η=
100%结合GA>GB比较两滑轮组的机械效率关系;
(2)由图可知滑轮组绳子的有效股数,根据F=
(G+G动)结合FA=FB得出提升物体的重力关系。
(1)不计绳重和摩擦,克服物体重力做的功为有用功,克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功,
则滑轮组的机械效率:
100%,
因物体的重力G越大,1+
越小,
越大,且动滑轮的重力相等,
所以,GA>GB时,η甲>η乙;
(2)由图可知,n甲=2,n乙=3,
由F=
(G+G动)可得,提升物体的重力:
G=nF﹣G动,
则FA=FB时,提升物体的重力关系为GA<GB。
>;
<。
【点评】本题考查了滑轮组机械效率公式和绳子拉力公式的应用,明确有用功和总功以及滑轮组绳子的有效股数是关键。
16.(2018•德州)手机自拍已成一种时尚。
如图所示是使用自拍杆辅助手机进行自拍时的示意图,将自拍杆看作一个轻质杠杆,O点是支点。
请在图中画出:
(1)施加在A点最小的动力F1
(2)力F2的力臂L2
【分析】力臂是从支点到力的作用线的距离;
当动力的力臂最大时,动力是最小的。
当AO之间的连线作为力臂时,力臂是最大的,此时的动力最小;
力F2是由重力产生的,故阻力的方向是竖直向下的,从O点做该力的作用线的垂线,即为力臂,如图所示:
。
如上图。
【点评】作力臂首先找到支点和力的作用线,再从支点向力的作用线引垂线,支点到垂足之间的距离为力臂的大小。
17.(2017•威海)如图所示,轻质杠杆OA在路灯和轻绳AB的共同作用下,在水平方向处于静止状态,请画出轻绳AB对杠杆的动力F1的力臂L1和阻力F2的示意图。
【分析】阻力F2的作用点在点A,方向向下,动力的力臂L1为支点O到动力的作用线的距离。
由图可知,杠杆的支点为O,过支点O向动力F1作用线引垂线段,即为其力臂L1,阻力是灯对杠杆A点的拉力,过A点沿竖直向下的方向画一条有向线段,用F2表示,即为阻力的示意图。
如图所示:
【点评】本题考查了力的示意图和力臂的画法。
作力臂关键是要画出支点到力的作用线的垂线段。
18.(2016•泰安)如图所示,一轻质杠杆AC可绕支点O自由转动,在B点挂一重为G的物体。
为使杠杆在水平位置保持平衡,画出施加在杠杆上最小力F的示意图。
【分析】根据杠杆平衡的条件,F1×
L1=F2×
L2,在杠杆中的阻力、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。
因此先确定最长的力臂,即离支点最远的点;
然后过动力作用点做垂直于杠杆的作用力即可。
C点离支点最远,故最长的力臂为OC,过C点作垂直于OC的作用力F,即最小的力,如图所示:
【点评】由杠杆的平衡条件,杠杆中最小作用力问题,可以转化为最大力臂问题,解题的关键是找出最长的力臂。
19.(2018•德州)测量滑轮组的机械效率:
步骤
如图所示为测量某滑轮组机械效率的实验装置。
①实验时沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计。
②分析表中数据可知:
实验2是用图 乙 做的实验。
③实验序号3中的机械效率η= 80% 。
装置图
表格
实验序号
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
74%
2
8
3.1
86%
3
2.5
0.4
结论
通过比较 1、2 (填实验序号)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。
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
问题讨论
实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,有同学认为应静止时读数。
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 摩擦力 对滑轮组机械效率的影响。
(1)②根据绳子自由端移动的距离s与提升物体的高度h的关系,s=nh,求出实验1中绳子的有效段数分析;
求出实验2中绳子的有效段数分析;
③根据η=
100%求第3次实验的机械效率:
(2)根据控制变量法,要探究滑轮组的机械效率与物重的关系,需要控制绳子的段数相同,改变物体的重力,找出合适的次数;
比较实验2和3的相同条件和不同条件得出结论;
(3)在测力计静止时,不会克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦考虑。
(1)②根据绳子自由端移动的距离s与提升物体的高度h的关系,s=nh,故实验1中绳子的有效段数:
n=
=3;
实验2中绳子的有效段数:
由表格数据知:
第1次实验物体的重力为4N,第2次物体的重力为8N,故第1次是用甲图做的实验,第2次是用乙图做的:
③第3次实验的机械效率:
η3=
100%=80%;
(2)根据控制变量法,要探究滑轮组的机械效率与物重的关系,需要控制绳子的段数相同,改变物体的重力,表格中1、2两次实验符合要求,可以得出结论:
比较实验2和3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,滑轮组的机械效率越低;
(3)在弹簧测力计静止时读出了数据,由于不会克服绳与轮之间的摩擦,所以测得的拉力偏小,她的想法是不正确的,因为她没有考虑到摩擦对滑轮组机械效率的影响。
②乙;
③80%;
1、2;
越低;
不正确;
摩擦力。
【点评】本题测量滑轮组的机械效率,考查注意事项、绳子自由端移动的距离s与提升物体的高度h的关系、机械效率的计算、数据分析及摩擦力的知识。
20.(2018•泰安)图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。
用弹簧测力计竖直向上 匀速缓慢 拉动绳子自由端,将重为4.5N的物体从A位置提升到A′位置,同时弹簧测力计从图中的B位置上升到B′位置,在这个过程中,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)物体提升的高度是 5.0 cm,拉力是 2 N,该滑轮组的机械效率η= 75% ;
(2)若在图甲装置的基础上,增加一个动滑轮,改为图丙所示的装置,提升同一物体,则滑轮组的机械效率 变小 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(1)读出BB'
之间的距离,根据滑轮组的特点求出物体上升的高度;
根据测力计的分度值读出测力计示数;
知道物体重力和物体升高的距离,求出绳子自由端移动的距离,读出弹簧测力计的示数;
根据η=
(2)根据额外功的变化判定机械效率的变化。
实验中应用弹簧测力计竖直向上匀速缓慢拉动绳子自由端,
(1)测力计B位置匀速提升到B'
位置,测力计
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