深圳观澜街道观澜中学功和机械能单元专项训练.docx
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深圳观澜街道观澜中学功和机械能单元专项训练
一、选择题
1.如图,保持F的方向竖直向上不变,将杆由A位置匀速转动到B位置,在这个过程中F将( )
A.先变大后变小B.始终变大C.始终变小D.始终不变
2.如图所示,形状规则、密度均匀的木板AB放在水平桌面上,OA=2OB.当B端挂30N的重物G时,木板A端刚刚开始翘起,木板重为
A.10NB.15NC.30ND.60N
3.如图所示,轻质杠杆可绕O(O是杠杆的中点)转动,现在B端挂一重为G的物体,在A端竖直向下施加一个作用力F,使其在如图所示的位置平衡,则
A.F一定大于G
B.F一定等于G
C.F一定小于G
D.以上说法都不正确
4.材料相同的甲、乙两个物体分别挂在杠杆A、B两端,O为支点(OA<OB),如图所示,杠杆处于平衡状态.如果将甲、乙物体(不溶于水)浸没于水中,杠杆将会
A.A端下沉B.B端下沉C.仍保持平衡D.无法确定
5.如图所示,用10N的水平拉力F拉滑轮,使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动,弹簧测力计的示数为3N.若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦,则下列说法中正确的有
A.以A为参照物,B是静止的
B.滑轮移动的速度为0.4m/s
C.绳子拉物体A的功率为1W
D.在运动过程中若将拉力F增大,弹簧测力计的示数也会增大
6.如图所示,A物体受到的重力是100N,在拉力F的作用下,能以0.2m/s的速度在水平地面上向左匀速直线运动。
已知拉力F=5N,滑轮组的机械效率为80%,则下列说法正确的是( )
A.拉力F的功率是1WB.2s内绳子自由端移动的距离是1.2m
C.5s内拉力所做功的大小是15JD.物体A受到水平地面的摩擦力大小是8N
7.如图甲所示,重为160N的物体在大小为20N,水平向左的拉力F1作用下,沿水平地面以3m/s的速度做匀速直线运动。
如图乙所示,保持拉力F1不变,用水平向右的拉力F2,拉物体匀速向右运动了1m,若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦,则( )
A.物体向左运动时,拉力F1的功率P1=60W
B.物体与地面之间的摩擦力f=20N
C.物体向右运动时,拉力F2=40N
D.物体向右运动时,拉力F2所做的功W2=80J
8.如图甲,轻质杠杆AOB可以绕支点O转动,A、B两端分别用竖直细线连接体积均为1000cm3的正方体甲、乙,杠杆刚好水平平衡,已知AO:
OB=5:
2;乙的重力为50N,乙对地面的压强为3000Pa.甲物体下方放置一足够高的圆柱形容器,内装有6000cm3的水(甲并未与水面接触),现将甲上方的绳子剪断,甲落入容器中静止,整个过程不考虑水溅出,若已知圆柱形容器的底面积为200cm2,则下列说法中正确的是()
A.杠杆平衡时,乙对地面的压力为50N
B.甲的密度为2×103kg/m3
C.甲落入水中静止时,水对容器底部的压强比未放入甲时增加了400Pa
D.甲落入水中静止时,水对容器底部的压力为14N
9.如图所示,轻质均匀杠杆分别挂有重物GA和GB(GA>GB),杠杆水平位置平衡,当两端各再加重力相同的物体后,杠杆
A.仍能保持平衡
B.不能平衡,左端下沉
C.不能平衡,右端下沉
D.不能确定哪端下沉
10.关于功、功率、机械效率的说法中,正确的是
A.功率大的机械,机械效率一定高B.机械做功时,做的有用功越多,机械效率越大
C.机械做功时,工作时间越短,功率一定越大
D.利用机械做功时可以省力或省距离,但不能省功
11.分别用如图所示的两个滑轮组,将同一物体提升到相同高度.若物体受到的重力为100N,动滑轮的重力为20N.在把物体匀速提升1m的过程中,(不计绳重和摩擦)下列说法正确的是
A.甲、乙两滑轮组所做的有用功都是100J
B.甲滑轮组所做的有用功为200J,乙滑轮组所做的有用功为300J
C.甲、乙滑轮组中绳子的自由端的拉力相等
D.甲、乙两滑轮组的机械效率不相等
12.如图,杠杆水平位置静止,若将两边的钩码数都增加一个,则杠杆( )
A.左端降低,右端升高B.右端降低,左端升高
C.保持水平不动D.无法确定
二、填空题
13.如图所示,用力F1和F2分别匀速提起物体C时,滑轮_______可以看作等臂杠杆(选填“A"或“B”).若物体C重为50牛,滑轮重力不计,则力F2的大小为___________牛.
14.一根均匀的长方体细长直棒重1.5牛,下底面积为20厘米2,将它放在水平桌面上,并有
的长度露出桌面外,如图所示.
(1)直棒对桌面的压强为_____帕.
(2)在棒的右端至少应施加_____牛的竖直向下的力,才能让它的左端离开桌面.
15.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_____N,物体M对地面的压力为_____N.(杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计)
16.如图6,长为3米的匀质平板的中点能绕固定的支点转动,平板与水平地面的夹角为30°,在板上站两个小孩.已知20千克的甲小孩位于板的中点,30千克的乙小孩位于板的左端.现两个小孩均以0.1米/秒的速度同时向右慢慢移动,_____s时间后平板开始转动;乙小孩在这一过程中克服自身重力做功的功率为_____W.(g=10N/kg)
17.如图所示,不计重力的杠杆OB可绕O点转动,重为10N的重物P悬挂在杠杆的中点A处,拉力F1与杠杆成30°角,杠杆在水平位置保持平衡,根据杠杆的平衡可求出拉力的大小F1=________ N;若仅增大拉力F1与杠杆间的夹角,其它条件保持不变,则拉力F的大小变化规律是________ .
18.如图所示,用F为40N的拉力,通过滑轮组拉着重为300N的物体A在水平面上以0.4m/s的速度向左做匀速直线运动。
物体受到的摩擦力是物重的0.3倍,滑轮组的机械效率是,拉力的功率是W。
19.如图所示,用滑轮组将钩码匀速向上提起20cm,则绳端移动的距离是___________cm;若不计绳重与摩擦,只适当增加钩码的重力,该滑轮组的机械效率会___________(选填“变大”或“变小”
。
20.如图所示,轻质木杆AB可以绕O点转动,OA的长度是OB的三倍,A端细线下所挂280N的重物静止在水平地面上,在B点用600N的动力竖直向下拉动,木杆静止不动,则重物对水平地面的压力为______N,此木杆为_______(“省力”“费力”“等臂”)杠杆。
三、实验题
21.小明在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,利用如图所示的滑轮组进行了4次测量,测得数据如表所示:
次数
钩码所受的重力
钩码提升的高度
拉力
绳端移动的距离
机械效率
1
1.0
0.1
0.8
0.4
2
1.0
0.2
0.8
0.8
3
2.0
0.1
1.2
0.4
4
3.0
0.1
1.5
(1)根据表中的数据计算得出第4次实验时绳端移动的距离
__m,机械效率
__。
(2)通过比较1、3和4三次实验数据得出:
同一滑轮组,物重越大,滑轮组的机械效率越__。
(3)以下选项中不影响滑轮组机械效率的因素是__
A.动滑轮的重力
B.绳子与滑轮之间的摩擦
C.物体上升的高度
D.被提升的物体的重力
22.小华研究有关杠杆平衡的问题,他在已调节水平平衡的杠杆上,用弹簧测力计、钩码分别进行实验,研究过程如图所示(弹簧测力计对杠杆的力为动力、钩码对杠杆的力为阻力,钩码均相同且位置保持不变),请你根据实验情况和测量结果进行分析和归纳。
(1)由______两图中动力与动力臂大小间的关系可初步看出:
阻力与阻力臂不变,当杠杆平衡时,动力臂越大,所用动力越小;
(2)根据四个图中杠杆的平衡情况与动力、阻力使杠杆转动方向的关系可知:
(a)当动力、阻力使杠杆转动方向__________时,杠杆不能平衡;
(b)当________________时,杠杆_____________(选填“一定”或“可能”)平衡。
23.在探究“杠杆平衡的条件”实验中,所用的实验器材有杠杆、支架、刻度尺、细线、质量相同的钩码若干。
(1)将杠杆装在支架上,发现杠杆右端下沉,如果将杠杆右侧的平衡螺母向左调到头了,杠杆右端仍下沉,此时应将杠杆左侧的平衡螺母向_____调,直到杠杆在水平位置平衡为止。
(2)某同学进行正确的实验操作后,得到的数据为
和
。
该同学根据这些数据能否得出探究结论?
_____。
理由是:
_____。
(3)如图,杠杆在水平位置平衡。
如果在两侧钩码下再各挂一个相同的钩码,则杠杆_____(选填“能”或“不能”)平衡,杠杆的_____端(选填“左”或“右”)将下沉。
24.如图,为探究“杠杆的平衡条件”的实验.
(1)实验前,正确安装好杠杆后,调节______使杠杆在水平位置平衡,目的是_______.
(2)杠杆平衡后,在图甲所示的A位置挂上两个钩码,可在B位置用弹簧测力计竖直向下拉,使杠杆_______,记录数据.
(3)将弹簧测力计作用在C点,需______(选填“竖直向上”、“竖直向下”)拉弹簧测力计使杠杆平衡,记录数据;若不是竖直拉弹簧测力计,其示数将_______(选填“变大”“不变”或"变小”).通过数据分析可得出杠杆的平衡条件.
(4)利用图乙所示装置迸行拓展实验,当用于探究杠杆平衡条件时,实验结论与杠杆平衡条件不相符,原因是______;当用于研究机械效率时,缓慢拉动弹簧测力计,使钩码升高h,测得杠杆机械效率为η1,将钩码移到B点,仍使钩码升高h测得的机械效率为η2,则η1______η2(选填“等于”或“不等于”).
25.在“探究杠杆的平衡条件”实验中
(1)如图甲,挂钩码前,应把杠杆的平衡螺母向______调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)实验过程记录的数据如下表,分析数据,得到杠杆的平衡条件是______。
若将图乙中左侧一个钩码取下,则需将右侧钩码向______移动,杠杆才有可能重新平衡;
实验次数
动力F1/N
动力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
1.0
0.02
0.5
0.04
2
2.0
0.04
4.0
0.02
3
2.5
0.03
1.5
0.05
(3)实验中,如用图丙的方式悬挂钩码,杠杆也能水平平衡,但老师建议不宜采用这种方式,因为(____)(选出一个正确选项)
A.杠杆受力不平衡B.力臂与杠杆不重合C.力和力臂数目过多,不易得出结论
(4)图A和图B中的杠杆均静止,两图中弹簧测力计都垂直杠杆,示数分别为F1和F2,则F1______F2(选填“>”、“<”或“=”);
(5)如图C,小明使用手机自拍杆拍照时,自拍杆伸得越长,手握杆的力越______(选填“大”或“小”),此时自拍杆是______杠杆(选填“省力”“等臂”或“费力”)。
26.小明使用几个相同的滑轮分别进行机械效率的测定,如图所示。
他将测得的钩码重G、拉力F、钩码上升的高度h、测力计移动的距离s、计算得出的有用功W有用、总功W总和机械效率η等数据一并记入下表:
实验次数
G/N
F/N
h/m
s/m
W有用/J
W总/J
η
1
2
2.1
0.1
0.1
0.2
0.21
95.2%
2
2
1.2
0.1
0.2
0.2
0.24
83.3%
3
2
0.9
0.1
0.3
0.2
0.27
74.1%
4
2
0.9
0.3
0.9
0.6
0.81
★
5
2
0.6
0.1
0.5
0.2
0.30
66.7%
(1)表格第四次实验是用图______完成的,其中数据★=______;
(2)比较1、2次实验数据可知:
第2次的机械效率较低,主要原因是______;
(3)分析第3、4次实验数据可知:
滑轮组的机械效率与物体被提升的高度______;
(4)比较3、5次实验数据可知:
在被提升的重物一定时,所用滑轮组的动滑轮越重,滑轮组的机械效率越______。
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一、选择题
1.D
解析:
D
【详解】
如图,杠杆在A位置,因为杠杆平衡,所以
F×OA=G×OC
所以
杠杆在B位置,
为动力臂,
为阻力臂,阻力不变为G,因为杠杆平衡,
所以
所以
如图,又因为
所以
因为
所以
所以
由此可知当杠杆从A位置匀速提到B位置的过程中,力F的大小不变。
故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
2.D
解析:
D
【详解】
由于形状规则、密度均匀的木板AB的中点为重心,O为支点,如图:
因为OA=2OB,则木板重力G′的力臂为L1=
;
重物G的力臂L2=OB,根据杠杆平衡条件得:
G′×L1=G×L2
所以G′=60N
【点睛】
因为形状规则、密度均匀,所以重心所在位置即是阻力的作用点,且结合题意可知,O点是支点.
3.B
解析:
B
【详解】
由题意知,O是杠杆的中点,所以G的力臂与F的力臂相等;则由杠杆的平衡条件知:
F一定等于G.故ACD错误,B正确.
4.C
解析:
C
【详解】
由题知,甲.乙两物体的密度相同,OA<OB,即甲的力臂要小于乙的力臂:
根据杠杆的平衡条件可知,
即:
所以:
如果将甲.乙物体(不溶于水)浸没于水中,此时甲乙都要受到浮力的作用,根据阿基米德原理可知,甲乙受到的浮力分别为:
此时左边拉力与力臂的乘积为:
①
此时右边拉力与力臂的乘积为:
②
由于
所以:
则由①②两式可知,此时左右两边拉力与力臂的乘积相同,则杠杆仍然会保持平衡,故C正确,ABD错误.
5.C
解析:
C
【详解】
A.匀速拉动A的过程中,以A为参照物,B与A之间的位置不断发生变化,所以B是运动的,故A错误;
B.由图可以知道,F作用在动滑轮上,由动滑轮的特点可以知道,动滑轮移动的速度是绳端移动速度的二分之一,物体A的移动速度为
(即绳端移动速度),所以动滑轮的移动速度为
故B错误;
C.由图可以知道,滑轮为动滑轮,绳端拉力为F的一半,即
则绳子拉物体A的功率
所以C选项是正确的;
D.测力计对B的拉力与A对B的摩擦力是一对平衡力,在运动过程中若将拉力F增大,B物体仍然静止,因为B和A之间的摩擦力不变,所以测力计的示数不变,故D错误.
所以C选项是正确的.
【点睛】
(1)判断物体的运动和静止,首先确定一个参照物,被研究的物体和参照物之间如果发生位置的变化,被研究的物体是运动的,否则是静止的;
(2)由图可以知道,F作用在动滑轮上,所以动滑轮移动的速度是绳端移动速度的二分之一;
(3)由图可以知道,滑轮为动滑轮,绳子拉力为F的一半,根据
求出绳子拉物体A的功率;
(4)滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关,与拉力的大小无关,测力计对B的拉力与A对B的摩擦力是一对平衡力,拉力增大时摩擦力不变,则弹簧测力计的示数不变.
6.D
解析:
D
【详解】
A.由图可知,连接动滑轮绳子的股数n=2,则绳端移动的速度
v绳=nvA=2×0.2m/s=0.4m/s
拉力F的功率
故A错误;
B.2s内绳子自由端移动的距离
s绳=v绳t1=0.4m/s×2s=0.8m
故B错误;
C.5s内绳子自由端移动的距离
s绳′=v绳t2=0.4m/s×5s=2m
拉力做的功
W=Fs绳′=5N×2m=10J
故C错误;
D.由
物体A受到水平地面的摩擦力大小
f=nηF=2×80%×5N=8N
故D正确。
故选D。
7.C
解析:
CD
【分析】
【详解】
A.由图甲可知,绳子承担物体受到的拉力的段数n为2,物体以3m/s的速度做匀速直线运动,在拉力作用下绳子末端的速度为
则物体向左运动时,由
可得拉力F1的功率
故A错误;
B.图甲中物体做匀速直线运动,物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力,而绳子承担力的段数n为2,所以物体与地面之间的摩擦力
故B错误;
C.物体向右运动时,由于物体和地面没有改变,则所受摩擦不变,方向向左,同时物体向左还受到两股绳子施加的拉力,每股绳子的拉力为20N,物体右侧的滑轮为动滑轮,对物体的拉力为2F2,则有
解得F2=40N,故C正确;
D.在不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦时,物体向右运动时,拉力F2所做的功
故D正确。
故选CD。
8.C
解析:
C
【详解】
A.乙的边长
L乙=
=10cm=0.1m,
乙的底面积
S乙=L乙2=(0.1m)2=0.01m2,
杠杆平衡时,乙对地面的压力
F乙=p乙S乙=3000Pa×0.01m2=30N,
故A错误;
B.地面对乙的支持力和乙对地面的压力是相互作用力,地面对乙的支持力
F乙支持=F乙=30N,
B端受到的拉力
FB=G乙-F乙支持=50N-30N=20N,
由杠杆的平衡条件可知G甲OA=FBOB,
G甲=
=8N,
甲的密度
ρ甲=
=0.8×103kg/m3
故B错误;
C.因为
ρ甲<ρ水,
甲落入水中静止时,处于漂浮状态,
F浮甲=G甲=8N,
排开水的体积
V排甲=
=8×10-4m3,
甲落入水中静止时水面上升的高度
Δh=
=0.04m,
水对容器底部的压强比未放入甲时增加了
Δp=ρgΔh=1×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa,
故C正确;
D.原来容器中水的深度
h=
=30cm=0.3m,
甲落入水中静止时,水的深度
h1=h+Δh=0.3m+0.04m=0.34m,
甲落入水中静止时,水对容器底部的压强
p1=ρgh1=1×103kg/m3×10N/kg×0.34m=3400Pa,
甲落入水中静止时,水对容器底部的压力
F=p1S容=3400Pa×200×10-4m2=68N,
故D错误.
9.C
解析:
C
【详解】
杠杆原来在水平位置处于平衡状态,此时作用在杠杆上的力分别为GA和GB,其对应的力臂分别为lA和lB,如图所示:
根据杠杆平衡条件可得:
GAlA=GBlB;
已知GA>GB所以lA (GA+G)⋅lA=GAlA+GlA 右边力和力臂的乘积: (GB+G)⋅lB=GBlB+GlB 由于lA 所以: GAlA+GlA 即右边力和力臂的乘积较大,所以杠杆不能平衡,向右端下沉。 故选C。 10.D 解析: D 【解析】 【分析】 (1)使用机械时,有用功与总功的比值叫机械效率; (2)物体在单位时间完成的功叫功率; (3)由功的原理可知使用任何机械都不省功。 【详解】 A、功率越大,表示机械做功越快,单位时间内做的功越多,但机械效率不一定就高,故A错误; B、从 可知,有用功多,机械效率的大小还要看总功的大小。 故B错误; C、从 可知,工作时间短,功率的大小还要看做功的多少,故C错误; D、利用机械做功时可以省力或省距离,但不能省功,故D正确。 故选: D。 11.A 解析: A 【详解】 (1)甲乙两滑轮组所提的重物相同、上升的高度相同, 根据W=Gh可知两滑轮组所做的有用功相同,则 W有=Gh=100N×1m=100J,故A正确、B不正确. (2)由图可知滑轮组绳子的有效股数n甲=2,n乙=3, ∵动滑轮的个数和重力以及物体的重力相同, ∴根据 可知,两滑轮组绳子自由端的拉力不相等,故C不正确, (3)不计绳重和摩擦时,滑轮组的额外功是由克服动滑轮重力所做的功, 根据W=Gh可知,动滑轮重和上升高度相同时,两者的额外功相等, 即W额=G动h=20N×1m=20J, ∵W总=W有+W额,∴两滑轮组的总功相同,即W总=100J+20J=120J, 根据 可知,两滑轮组的机械效率相等,均为 ,故D错误. 故选A. 12.B 解析: B 【解析】设杠杆每一格长度为L,一个钩码的重力为G,原来: 2G×2L=G×4L,杠杆平衡,现在在杠杆两边的钩码下面各增加一个大小相等的钩码: 左边=3G×2L,右边=2G×4L,因为3G×2L<2G×4L,所以杠杆不再平衡,右端下降. 故选B. 二、填空题 13.A25 【详解】 [1]由图可知,A滑轮是定滑轮,所以滑轮A是等臂杠杆。 [2]滑轮B是动滑轮,省一半力,所以F2的大小为25N。 解析: A25 【详解】 [1]由图可知,A滑轮是定滑轮,所以滑轮A是等臂杠杆。 [2]滑轮B是动滑轮,省一半力,所以F2的大小为25N。 14.1.5 【详解】 (1)直棒对桌面的压力: ; 有的长度露出桌面外,直棒对桌面的压强为: ; (2)在棒的右端施加力,使左端抬起,此时直棒相当于杠杆,支点在桌边,如图所示: 支点左侧重,即阻力 解析: 1.5 【详解】 (1)直棒对桌面的压力: ; 有 的长度露出桌面外,直棒对桌面的压强为: ; (2)在棒的右端施加力,使左端抬起,此时直棒相当于杠杆,支点在桌边,如图所示: 支点左侧重,即阻力为: ,左侧的重心位置距离支点,即阻力臂为: ; 支点右侧重: ,此部分重的力臂为: ; 在棒的右端施加力,力臂为 ,使左端抬起,根据杠杆平衡条件得: 解得: . 【点睛】 重点是压强的计算和杠杆平衡条件的应用及计算,关键是确定支点后,正确判断出动力臂及阻力臂. 15.4500 【详解】 重为700N的工人用300N的力竖直向下匀速拉动绳子时,由于力的作用是相互的,所以人会受到300N的向上的拉力,所以此时工人对地面的压力为: ; 从A点看,通过滑轮组,有 解析: 4500 【详解】 重为700N的工人用300N的力竖直向下匀速拉动绳子时,由于力的作用是相互的,所以人会受到300N的向上的拉力,所以此时工人对地面的压力为: ; 从A点看,通过滑轮组,有三段绳子向下拉着滑轮,再加上一个滑轮的重,故A点受到的拉力为: 根据杠杆平衡条件得: ,代入得: 解得: 因为力的作用相互,绳子对M向上的拉力也为500N,所以M对地面的压力为: . 点睛: 重点是滑轮组的工作特点,以及杠杆平衡条件的应用,难点是求A点的拉力时,要理解下方的滑轮由绳子拉着,所以下方滑轮的重计算在绳子的拉力中,故A点拉力为绳子的拉力加一个滑轮的重. 16.15 【解析】 G乙l1=G甲l2,∴m乙(−vt)cos30∘=m甲Vtcos30°,即m乙(−vt)=m甲vt,可得30kg×(1.5m−0.1m/s×t)=20kg×0.1m/s× 解析: 15 【解析】 G乙l1=G甲l2,∴m乙( −vt)cos30∘=m甲Vtcos30°,即m乙( −vt)
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