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(河北专版)秋中考物理总复习第14讲简单机械检测
2021-02-27 11:18:00 ℃第 14 讲 简单机械
第 1 课时 杠杆和滑轮
命题点 1
杠杆分类 (8 年 1考)
1. (2013 ·河北 ) 如图所示的工具中属于费力杠杆的一组是
(C)
①核桃夹
②船桨
③手推车
④碗夹
A.①②
B .②③
C .②④
D .③④
命题点
2
探究杠杆的平衡条件
( 8
年1考)
2. (2018 ·河北
) 探究杠杆的平衡条件.
杠杆两端的螺母作用是 __调节杠杆在水平位置平衡 __.
(2) 小明用如图甲所示装置,进行实验并收集了下表中的数据,分析数据可知,杠杆的平衡条件是
__ 1
1=
F l
2
2
__.
F l
实验
动力
动力臂
阻力
阻力臂
次数
F1/N
l 1/m
F2 /N
l 2/ m
1
0.5
0.2
1.0
0.1
2
1.0
0.15
1.5
0.1
3
3.0
0.1
2.0
0.15
(3) 小明又用如图乙所示装置进行实验,请在图中画出拉
F 的力臂,弹簧测力计的读数应是
__2__N. ( 一个钩
码重 0.5 N)
解:
如图丙所示,小红实验时在一平衡杠杆的两端放上不同数量的相同硬币,杠杆仍在水平位置平衡.她用刻度尺测出 l 1 和 l 2,则 2l 1__> __( 填“>”“<”或“=” )3 l 2.
【拓展】探究了杠杆的平衡条件后,小红对天平上游码的质量进行了计算,她用刻度尺测出
L
和L(如图丁
1
2
5L2
所示 ) ,则游码的质量为 __ __g.
2L1
命题点 3
杠杆平衡条件及其应用
( 8
年2考)
3. (2015 ·河北 ) 如图所示,将边长为
10 cm 的正方体合金块,用细绳挂在轻质杠杆的A 点处,在 B 点施加力
1=30 N 时,杠杆在水平位置平衡,合金块对水平地面的压强恰好为
0. 撤去 1,在
B
点施加力
2 时,合金块对地
F
F
F
面的压强为
1.2 ×10 3 Pa.( OB= 3OA, g 取 10 N/kg)
画出 F2 的力臂.
求合金块的质量.
求 F2 的大小.解: (1) 如图所示
(2) 由杠杆的平衡条件:
F 动 l 动 =F 阻 l 阻
F1
× l OB
30 N×3OA
则 G=
l OA
=
OA
=90N
G
90 N
根据 G= mg,所以 m= g=10 N/kg = 9 kg
F
= F
= pS=1.2 ×10
3
2
压
支
由于 F 与 OB的夹角为
30°,所以 F 的力臂 l
=
1
2
2
2
2
则 ( G-F 支 ) ×l OA= F2× l 2
( G- F )× l
OA
2×( 90 N- 12 N )× OA
2=
支
=
=52 N
F
l 2
3×OA
4.(2014 ·河北 ) 小明做俯卧撑时 ( 如图所示 ) ,可将其视为一个杠杆,重心在
O点.他将身体撑起时,地面对
两脚尖的支持力为
250 N ,两脚尖与地面的接触面积为
2
2
60 cm ,双手与地面的接触面积为
300 cm .
画出以 B 点为支点时重力的力臂 l .
(2)
如果小明的两脚尖对地面的压强与双手对地面的压强之比为
5∶2,地面对双手的支持力为多少?
(3)
小明在 1 min 内做了 30 个俯卧撑,每次肩部上升的距离都为
0.36 m ,则他 1 min 内克服重力所做的功为
多少?
解: (1)
p脚尖 5
由于 p= S, p手 = 2
2F
× S 2×250 N×300×10
- 4
m
2
脚尖
手
=500 N
则 F手=
=
5×60×10
- 4
m
2
5S脚尖
(3) 由杠杆的平衡条件:
F1l 1= F2l 2
以 B 为支点时: F 脚尖 ×AB= Gl,, ①
以 A 为支点时: F 手 ×AB= G( AB- l ),, ②
将 F 脚尖 = 250 N 、 F 手 = 500 N 、 AB= 1.5 m 代入①②式,解得:
G=750 N , l = 0.5 m
构建数学模型如图所示,
h
AB
利用相似三角形得
h=AB- l ,当肩部上升的距离为
h= 0.36 m 时,重心上升的距离为h
则:
h= h( AB- l
) =0.36 m ×( 1.5 m - 0.5 m )
=0.24 m
AB
1.5 m
1 min 内克服重力所做的功:
=
= 30×750 N×0.24 m = 5 400 J
W nG
h
重难点 1
杠杆的动态平衡问题
(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)
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
【变式训练
1】
如图所示,刻度均匀的杠杆处于水平平衡状态,每个钩码质量均相等.若将两边的钩码分
别向靠近支点的方向移动相同的距离后,杠杆将
(C)
仍然平衡
右端下降
左端下降
无法判断
重难点 2
杠杆的最小力问题
(2018 ·眉山 ) 如图所示,轻质杠杆 OA能绕 O点转动,请在杠杆中的 A端画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力 F 的示意图 ( 要求保留作图痕迹 ) .
解:
【变式训练
2】
如图所示,画出使杠杆
AB在如图位置静止时所用最小力
F 的作用点和方向.
解:
实验突破
探究杠杆的平衡条件
(2018 ·枣庄 ) 如图所示是小李和小王利用刻度均匀的轻质杠杆探究“杠杆平衡条件”的实验装置.
(1)
实验前没挂钩码时,杠杆静止的位置如图甲所示,此时应将螺母向
__右 __调节,使杠杆在水平位置平衡.
(2)
杠杆平衡后,小李在左右两侧分别挂上钩码,如图乙所示,杠杆的__左 __端会下沉,要使杠杆重新在水平
位置平衡,在不改变钩码悬挂点的位置和较少钩码的前提下,只需将
__左侧的钩码去掉一个 __即可.
(3)
小李和小王又分别设计了两种实验方案,小李的方案如图丙所示,小王的方案如图丁所示.你认为
__小李
__的实验方案更好,请说明你的理由
__弹簧测力计在图丙的力与力臂垂直,力臂在杠杆上便于测量
__.
实验中小王发现:如果在杠杆的O点用弹簧测力计施加一个向上的力,这个力在探究实验时是否影响到杠
杆的平衡?请说明理由 __这个作用在杠杆 O点的力的力臂等于零,不影响杠杆的平衡__.
如图戊所示,若不在 D点挂钩码,改用弹簧测力计在D点向下拉杠杆,使杠杆仍在水平位置平衡,当测力
计从 a 位置转到 b 位置时,其示数大小将
__变大 __.
戊
己
(6) 小明组在实验中,发现用如图己装置的方式悬挂钩码,杠杆也能水平平衡
( 杠杆上每格等距
) ,但老师建议
同学们不宜采用这种方式,主要是因为
__C__(填字母 ) .
A.一个人无法独立操作
B.力臂与杠杆不重合
C.力和力臂数目过多,不易得出结论
D.杠杆受力不平衡
1.(2018 ·烟台 ) 如图所示的杠杆,属于费力杠杆的是
(C)
2.(2017 ·济宁 ) 如图是一个杠杆式简易起吊机,它上面装了一个定滑轮可以改变拉绳的方向,杠杆
OBA可绕
O点转动,重物通过绳子对杠杆的拉力为阻力.图中能够正确表示动力臂的是
(B)
A. l
1
B . l
2
C.l
3
D . l
4
3.如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式
( 不计机械自重和摩擦
) ,其中所需动力最小的是
(D)
4.(2018 ·邯郸一模
) 如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图.下列说法中正确的是
(C)
A.刀刃很薄可以增大压力
B.铡刀实质上是一种费力杠杆
C.甘蔗放在
a 点比 b 点更易被切断
D.手沿 F1 方向用力比沿
F2 方向更省力
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
(B)
A.左端下降
B .右端下降
C
.仍然平衡
D .无法判断
6.(2018 ·连云港 ) 如图所示, O为杠杆的支点,杠杆右端挂有重为
G的物体,杠杆在力
置平衡.如果用力
F2 代替力 F1 使杠杆仍在水平位置保持平衡,下列关系中正确的是
(B)
F1 的作用下在水平位
A. F1< F2
B .F1>F2
C.F2<G D
.F1=G
7.(2018 ·乌鲁木齐种情况下绳子在相等拉力
) 如图所示,每个滑轮的重力相等,不计绳重和摩擦力,
F 作用下静止.则每个动滑轮的重力为
(B)
G1= 60 N, G2= 38 N,甲、乙两
A.3N B .6N
C
.11N D .22N
8.(2017 ·聊城 ) 如图所示,在“探究杠杆的平衡条件”实验中,已知杠杆上每个小格长度为
2 cm,当弹簧
测力计在 A点斜向上拉 ( 与水平方向成
30°角 ) 杠杆,使杠杆在水平位置平衡时.下列说法正确的是
(D)
A.动力臂为
0.08 m
B.此时为省力杠杆
C.弹簧测力计的示数为
4 N
D.钩码总重为
2 N
9.在生活和生产实践中,很多地方用到了简单机械,比如汽车方向盘实际上是一个
__轮轴 __,盘山公路实际
上是一个 __斜面 __.( 填“杠杆”“滑轮”“轮轴”或“斜面”)
10.(2018 ·天津 ) 利用图甲中的撬棒撬石块时,撬棒相当于
__省力 __( 填“省力”或“费力” ) 杠杆:利用图
乙中的滑轮组匀速提升
900 N 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.
11.(2018 ·河南 ) 高速铁路的输电线,无论冬、夏都绷得直直的,以保障列车电极与输电线的良好接触.如
图为输电线的牵引装置.钢绳通过滑轮组悬挂
20 个相同的坠砣,每个坠砣质量为
25 kg ,不计滑轮和钢绳自重和
摩擦,输电线 A端受到的拉力大小为 __10__000__N.若某段时间内坠砣串下降了 30 cm ,则输电线 A 端向左移动了 __15__cm.( g 取 10 N/kg ,不考虑钢绳的热胀冷缩 )
12.(2017 ·曲靖 ) 如图所示,小轿车的方向盘相当于一个轮轴,若
F1= 20 N ,盘的半径为
20 cm,轴的直径
为 4 cm,不计摩擦阻力,则
F2 =__200__N.门锁的把手相当于一个
__省力 __( 填“省力”或“费力” ) 轮轴.
13.(2018 ·广安 ) 如图, AB是能绕 B 点转动的轻质杠杆,在中点
C处用绳子悬挂重为
100 N 的物体 ( 不计绳
重 ) 在 A端施加竖直向上的拉力使杠杆在水平位置平衡,则拉力
F=__50__N.若保持拉力方向始终垂直于杠杆,
将 A 端缓慢向上提升一小段距离,在提升的过程中,拉力F 将 __减小 __( 填“增大”“减小”或“不变” ) .
14.(2018 ·唐山古冶区模拟 ) 在探究杠杆平衡条件的实验中:
(1) 小明把杠杆支在支架上,若杠杆左端下沉,可调节左端的平衡螺母向
__右 __端移动,使杠杆在水平位置平
衡.
如图甲所示,在杠杆右侧 B 处挂两个相同的钩码,要使杠杆仍在水平位置平衡,应在杠杆左侧 A 处挂__3__个相同的钩码.
如图乙所示,用弹簧测力计在C处竖直向上拉,当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,杠杆仍然在水平位置平
衡,弹簧测力计的示数
__变大 __( 填“变大”“不变”或“变小”
) ,原因是
__弹簧测力计拉力的力臂变小
__.
(4) 探究过程中,如图丙在杠杆左端某一固定位置挂一个重力
G= 2.5 N 的物体,在杠杆右端不同位置处施加
1
不同的竖直向下的力
F,保证杠杆处于平衡状态.根据多次测量的
F、L 数据,画出
F 和L的图线如图丁,由图丁
可得出杠杆平衡的条件是
F 与 L 成 __反比 __,根据杠杆平衡条件,可求出重力
G的力臂是 __0.2__m.
15.(2018 ·荆州 ) 如图所示,一根足够长的轻质杠杆水平支在支架上,
OA= 20 cm, G1 是边长为 5 cm 的正方
体, G 重为 20 N .当 OB= 10 cm 时,绳子的拉力为 __10__N,此时 G 对地面的压强为 2×10
4
Pa. 现用一水平拉力
2
1
使 G2 以 5 cm/s 的速度向右匀速直线运动,经过
__10__s 后,可使 G1 对地面的压力恰好为零.
16.(2018 ·威海 ) 如图为吊装工具示意图,物体
M为重 5 000 N 的配重,杠杆
AB的支点为 O, OA∶OB=
1∶2,每个滑轮重
100 N .当重为
700 N 的工人用
300 N 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
__4__500__N. ( 杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计
)
17. (RJ 教材 8 下 P80T2 变式 )(2018 ·宜昌 ) 如图甲所示,钢丝钳可以看成是两个杠杆的组合,图乙是其中的一个杠杆.用钢丝钳剪铁丝时,将铁丝放在 A 处还是 B 处更省力呢?请在图乙中你认为更省力的位置处画出阻力 F2 的示意图和动力 F1 的力臂.
解:
18. (RJ 教材 8 下 P84T4 变式 ) 如图所示,滑轮组用 80 N 的力提起了重 300 N 的物体 ( 不计摩擦 ) ,请你画出该滑轮组的绕绳方法.
解:
第 2 课时
机械效率
命题点
1
影响滑轮组机械效率的因素
( 8
年
1 考 )
1. (2015 ·河北 ) 用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,在绳自由端用
大小分别为
F1 和 F2 的拉力,将相同的物体匀速提升相同的高度.若不计绳重及摩擦,下列说法正确的是
(ABD)
A. F1 大于 F2
B. F1 和 F2 做的功一定相等
C.甲、乙的机械效率不相等
D.绳子自由端移动的距离不相等,物体运动的时间可能相等
命题点 2
测量滑轮组的机械效率
( 8 年 1 考 )
2. (2011 ·河北 ) 下表是小明测一滑轮组机械效率时收集的有关数据
.
动滑轮重
物重
钩码上升
动力
动力作用点
滑轮组的G动/N
G/N
高度 h/m
F/N
移动距离
机械效率 η
s/m
1
0.5
1
0.1
0.7
0.3
47.6%
2
0.5
2
0.1
1.1
0.3
60.6%
3
0.5
4
0.1
2
0.3
66.6%
请在图中画出实验中滑轮组的绕绳方法.
解:
将表格中的数据补充完整.
用同一滑轮组提升不同重物至同一高度,提升的物重增加时,除克服动滑轮重所做的额外功外,其他额外功将 __变大 __( 填“变大”“变小”或“不变” ) .进一步分析可知,在动滑轮和绳重一定的情况下,该滑轮组的机械效率与 __物重 __和 __摩擦力 __有关.
若第一次实验中,钩码上升0.1 m 所用的时间为 1.5 s ,则动力的功率为 __0.14__W.
命题点
3
机械效率相关计算
( 8
年
5 考 )
3. ( 多选 )(2017 ·河北 ) 用五个相同质量的滑轮和绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,在绳子自由端分别
用力将重力为
G的物体匀速提升,乙滑轮组的效率为
η 乙,不计摩擦、绳和木板的重,下列说法正确的是
(BCD)
A.两个滑轮组的机械效率可能相等
B. F1 一定大于
F2
( 1- η乙 )G
C.每个滑轮重为
2η 乙
D.甲、乙将重物提升相同的高度,
F1 与 F2 的功率可能相等
4.(2018 ·河北 ) 一台起重机在
10 s
4
__1.44 ×10 __J__.若起重机做的额外功是
内将重为
9600J
3 600 N 的货物匀速提高了
4 m,起重机做的有用功是
,则机械效率是
__60%__,起重机的总功率是
__2__400__W.
5.(2016 ·河北 ) 如图所示是某建筑工地用电动机、定滑轮和斜面组成的装置,将重为
1 600 N 的建材从斜面
底端匀速拉到顶端.已知斜面倾角为
30°,斜面高为
4.5 m ,建材移动的速度为
0.4 m/s ,电动机的输出功率为
400 W,斜面的效率与整个装置的效率之比
η 1∶ η2=10∶9.( 忽略定滑轮处摩擦及绳重
) 求:
对建材做的有用功.
斜面的效率.
电动机消耗的电能.
解: (1) W有用 =Gh=1 600 N ×4.5 m = 7 200 J
W
s
(2) ∵ P= t
W= Fs
v=t
400 W
∴拉力: F= v= 0.4 m/s = 1 000 N
斜面的机械效率:
有用
有用
7200J
W
W
1= W总 = Fs = 1 000 N ×2×4.5 m = 80%
9
装置的效率: η 2=η1 = ×80%= 72%
1010
电动机消耗的电能:
W=W有用 =7 200 J =1×10 4 J
η2
0.72
6.(2013 ·河北 ) 如图所示,重为
N的力匀速提升物体,物体的速度为
1140N
0.2 m/s.(
的物体,它与水平地面的接触面积为
不计摩擦及绳重
) 求:
1.5 ×10 3 cm 2. 工人师傅用
600
工人师傅拉绳的功率.
滑轮组的机械效率.
体重为 450 N 的小明用此滑轮组提升物体,但物体没有被拉动,物体对地面的最小压强为多大.
W总
Fs
解: (1) 拉力的功率:
P拉 = t = t = Fv 绳 =600 N×2×0.2 m/s = 240 W
滑轮组的机械效率:
η = W有用 =
Gh=
G
=1140N
=95%
总
绳
×2 600 N×2
W
Fs
F
由于忽略摩擦及绳重, 2F= G+G动
动滑轮重: G动= 2F-G=2×600 N- 1 140 N = 60 N
绳端最大拉力等于人的重力,则物体对滑轮组的拉力:
F
拉
′= 2G -G
, ①滑轮组提升物体的拉力:
F
′
人
动
拉
=G-F 支, ②
则物体受到的支持力:
F 支= G+ G动- 2G人= 1 140 N + 60 N -2×450 N= 300 N
所以物体对地面的最小压强:
压
支 300N
3
F
F
p= S = S = 0.15 m 2=2.0 ×10
Pa
7.(2012 ·河北 ) 如图所示,重为
16 N 的物体 A 在拉力
随时间变化的图象如图乙所示.已知动滑轮重
0.5 N ,物体
0.25 倍.求:
F 的作用下, 5 s 内匀速运动了
0.5 m
A 在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力
.拉力 F 做的功
f 为物重 G的拉力 F 的功率.
拉力 F 大小.
克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例.
解: (1) 由图乙可知, 5 s 内拉力 F 做的功为 2.5 J
2.5 J
拉力的功率: P= t = 5 s = 0.5 W
(2) 由图甲可知,绳子末端移动的距离为物体移动距离的2 倍.
绳子末端的速度: v 绳= 2v 物 =2×
s物
0.5 m
=2×
= 0.2 m/s
t
5 s
由于物体匀速运动,则
=
P Fv
0.5 W
所以拉力: F=v绳 =0.2 m/s = 2.5 N
克服绳重及摩擦所做的额外功:
W额外 = W总- W有用 - W动
由于物体 A做匀速运动,拉力
F′与其受到的摩擦力
f 大小相等,即
F′= f = 0.25 G=0.25 ×16 N= 4 N
则克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例:
W
W-W -W
Fs - F′ s
-G s
物
2.5 N ×2×0.5 m -4 N×0.5 m -0.5 N ×0.5 m
1
额外
总
有用
动
绳
物
动
W总 =
W总
=
Fs绳
=
2.5 N ×2×0.5 m
=
10
重难点
有关机械效率的计算
(2018 ·咸宁 ) 如图所示,用滑轮组在
4 s 内将重为
160 N 的物体匀速提升
2 m,若动滑轮重
20 N ,
不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重.则在此过程中,下列说法正确的是
(B)
A.绳子自由端向上移动了
4 m B .拉力 F 的功率为
90 W
C.拉力 F 为 90 N D .滑轮组的机械效率为
80%
【变式训练
1】
( 多选 )(2018 ·滨州 ) 如图所示,重
400 N 的物体在
30 N 的水平拉力
F 的作用下,以
0.1
m/s 的速度沿水平地面向左匀速直线运动了
10 s ,滑轮组的机械效率为
80%,则在此过程中,下列说法正确的是
(ACD)
A.绳子自由端移动的距离为
3 m
B.有用功为 400 J
C.拉力 F 的功率为 9 W
D.物体与地面间的滑动摩擦力为72 N
【变式训练 2】 (2018 ·德阳 ) 如图所示,沿斜面把一个质量为
12 kg 的物体匀速拉到最高处,沿斜面向上
的拉力是 = 100 N ,斜面长
2 m、高 1 m,则其机械效率是
__60__%,物体所受摩擦力是
__40__N. (
g
取 10 N/kg)
F
【变式训练
3】
如图所示,在测定杠杆机械效率的实验中,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在杠杆
OB
下面的物块缓慢上升至虚线位置,测力计的示数
F 为 __2.5__N ,测力计上升的高度
s 为 0.2 m .物块重 G为 1.5
N,物块上升的高度
h 为 0.3 m ,则杠杆的机械效率为
__90__%.
实验突破
测量滑轮组的机械效率
某实验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.
甲
乙
丙
丁
实验次数
1
2
3
物理量
钩码重 G/N
4
4
6
钩码上升高度 h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力 F/N
1.8
1.6
2.4
绳端移动距离 s/m
0.3
0.4
机械效率 η
74.1%
62.5%
实验中应沿竖直方向 __匀速 __拉动弹簧测力计,使钩码上升.
通过表中数据可分析出第 2 次实验是用 __乙 __( 填“甲”或“乙” ) 图所示装置做的实验.
通过第 1 次实验和第 2 次实验的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多 ( 动滑轮的质量越大 ) ,滑轮组的机械效率 __越低 __( 填“越高”“不变”或“越低” ) .
(4) 小组同学再用第
1 次实验中使用的装置做第
3 次实验,表中第
3 次实验中空缺的数据应为:绳端移动距离
s= __0.3__m,机械效率 η =__83.3%__.
(5) 比较第
1 次实验和第
3 次实验可得出结论:使用同一滑轮组,
__增大提升的物重,可以提高滑轮组的机械
效率 __.
(6) 有的同学认为:机械越省力,它的机械效率越高.分析表中数据,你认为这句话是或“错误” ) 的.
__错误 __( 填“正确”
(7) 只要滑轮组结构一定,知道绕动滑轮的有
n 段细绳,测滑轮组机械效率的实验器材就可以不需要
__刻度尺
G
__( 填一种测量工具名称
) ,且机械效率的表达式通式为
η =__nF__( 用本题中有关字母表示
) .
如采用图丙装置,改变动滑轮重G动,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出如图丁的图象,分
析图象中的 A 点可知,被提升物体所受的重力为__3__N. ( 忽略绳重和摩擦 )
(9) 关于影响滑轮组机械效率的因素,该小组同学讨论后得到以下认识,你认为正确的有能不止一项正确 ) .
__AE__(填序号,可
A.在相同情况下,摩擦越大,机械效率越小
B.在相同情况下,摩擦越大,机械效率越大
C.忽略摩擦,定滑轮质量相同,则机械效率相同
D.忽略摩擦,动滑轮质量相同,则机械效率相同
E.忽略摩擦,动滑轮质量相同,所吊重物质量越大,则机械效率越大
F.忽略摩擦,动滑轮质量相同,所吊重物质量越大,则机械效率越小
1.(2018 ·东营 ) 对物理概念的理解是学好物理的关键.关于功、功率和机械效率,下列说法正确的是
(C)
A.通过改进机械的性能可以使机械效率达到
100%
B.做功多的机械,功率一定大
C.功率大的机械,做功一定快
D.做功快的机械,机械效率一定高
2.(2017 ·东营 ) 如图所示,物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体,不计绳重及摩
擦.若每个滑轮质量相同,对比两个滑轮组,下列说法正确的是
(B)
甲
乙
A.甲更省力,甲机械效率大
B.乙更省力,机械效率一样大
C.乙更省力,乙机械效率大
D.甲更省力,机械效率一样大
3.(2018 ·重庆 ) 部分农户在新建住房时,常利用如图所示的简易滑轮提升建材.在一次提升建材的过程中,建筑工人用 400 N 的拉力,将重 600 N 的建材在 10 s 内匀速提高 3 m.则下列判断正确的是 (C)
A.滑轮所做的有用功为
1 200 J
B.滑轮受到的重力为
100 N
C.该滑轮的机械效率
η= 75%
D.绳子自由端移动的速度大小为
0.3 m/s
4.(2018 ·乐山 ) 图甲中用力 F1 水平拉着重为 G的物体在水平路面上匀速移动 s 的距离.图乙中用动滑轮拉着它也在同一路面上匀速移动 s 的距离,水平拉力为 F2. 使用动滑轮的过程中 (D)
A.总功为
W总 = F2s
B.有用功为
W有 = Gs
Gs
C.机械效率为
η = 2F2s
D.额外功为
W额 = 2F2 s- F1s
5.(2017 ·随州 ) 同一物体 ( 质量为 m) 先用滑轮组 ( 如图甲 ) 匀速提升,后沿斜面
( 如图乙 ) 匀速提升,两次提升
3
高度均为 h,两次拉力大小均为
4mg,斜面长 AB= 2h,则这两次提升物体的机械效率比较
(C)
甲
A. η 甲 > η 乙 B
C. η 甲 = η 乙 D
乙
. η 甲 <η 乙
.条件不足无法比较
6.(2017 ·重庆
B 卷 ) 工人师傅利用如图所示的两种方式,将重均为
段距离. F1、F2 始终沿竖直方向;图甲中
OB= 2OA,图乙中动滑轮重为
重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是
(C)
300 N 的货物从图示位置向上缓慢提升一
60 N,重物上升速度为
0.01 m/s.
不计杠杆
A.甲、乙两种方式都省一半的力
1
逐渐变大
B.甲方式 F 由 150 N
C.乙方式机械效率约为
83.3%
D.乙方式 F2 的功率为 3 W
7.(2017 ·达州 ) 用如图所示滑轮组拉着重为
30 N 的物体 A 匀速前进 0.2 m ,则绳子自由端移动的距离为
__0.6__m;若物体 A与地面的摩擦力为
9 N ,则拉力所做的有用功是 __1.8__J;若实际拉力 F= 4 N ,则该滑轮组
的机械效率为 __75%__.
8.如图所示,小明在
3 s
内将一个重
100 N
的物体从斜面底部向上匀速拉到斜面的顶端,沿斜面的拉力
F 为
75 N ,物体沿斜面移动的距离
s 为 5 m,上升的高度
功率是 __125__W__;斜面的机械效率为
__80%__.
h 为
3 m,则人对物体做的有用功是
__300__J__,拉力做功的9.(2018 ·临沂 ) 小明用如图所示的动滑轮提起
140 N 的水桶,动滑轮重
子的动力为 __80__N;如果向水桶内再加入
40 N 的水,提起时动滑轮的机械效率
“不变” ) .
20 N( 不计绳重和摩擦
) ,小明拉绳
__变大 __( 填“变大”“变小”或
10.小代用如图所示的滑轮组将重为
80%,不考虑绳重及摩擦,则绳端的拉力是
640 N 的物体匀速提升了__400__N,拉力的功率是
2 m,用时 __40__W.
40 s
,此过程中滑轮组机械效率为
11.(2018 ·石家庄路北区三模
) 在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,用同一滑轮组进行了三次实验
( 如图
所示 ) ,实验数据记录如下表.
钩码
钩码上升
弹簧测力计
弹簧测力计
机械
次数
重/N
距离 /cm
示数 /N
上升距离 /cm
效率
1
2
10
0.8
30
83.3%
2
4
10
1.5
30
3
6
10
30
90.9%
(1)
第 2
次实验中滑轮组的机械效率为
__88.9%__( 结果保留一位小数 ) .
(2)
第 3
次实验中,弹簧测力计的示数漏填,由图丙可知弹簧测力计示数为
__2.4__N.
(3)
分析数据可得结论:同一滑轮组,提升的物体越重,滑轮组的机械效率越
__高__( 填“高”或“低” ) .
根据实验结论推测,使用该滑轮组再次将重8 N 的物体匀速提升 10 cm,此时滑轮组的机械效率可能为
__C__( 只填字母 ) .
A. 71.6%
B. 82.4%
C. 92.1%
根据表中的数据分析可知,随着物重的增大,额外功 __变大 __( 填“变大”“变小”或“不变” ) .原因是__克服摩擦做功更多 __.
12.(2018 ·呼和浩特 ) 如图所示,用甲、乙两种滑轮组,分别匀速竖直向上提升同一重物,从相同位置开始提升至同一高度处,求:
(1)
若不计绳重、滑轮重及摩擦,两次拉力
1 和
2 之比;
F
F
(2)
若不计绳重及摩擦,重物质量为
400 g ,动滑轮质量为
100 g ,匀速拉动过程中甲、乙两装置的机械效
率.
解: (1) 由图知,甲图中,
n1= 2;乙图中, n2=3,
1
若不计绳重、滑轮重及摩擦,则拉力
F= nG,
1
F
G
n
3
n1
2
两次拉力 F1 和 F2 之比:
1
F
=
=
n
=
2
1
2
G
n2
(2) 重物的重力: G= mg=0.4 kg ×10 N/kg = 4 N
动滑轮的重力:
G轮 =m轮 g=0.1 kg ×10 N/kg = 1 N
不计绳重及摩擦时,滑轮组的机械效率
W有
Gh
G
η = W总 = (G+ G轮) h=G+ G轮
W有
Gh
G
由于两装置中物重和动滑轮重均相同,所以甲、乙两装置的机械效率相等:
η = W总 = ( G+G轮 )h= G+ G轮 =
4 N
4 N+1 N=80%
13.如图所示,用一个重为 18 N 的动滑轮来提升物体,在实际工作中匀速竖直向上的拉力为 30 N ,则动滑轮的机械效率 (D)
A.一定等于
30%
B.一定等于
70%
C.可能大于
70%
D.一定小于
70%
14.(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
A、 B 两物体,不计绳重和摩擦.若
GA> GB,则 η 甲 __> __η 乙;若 FA=FB,则
FA、 FB 匀速提升重力为
GA、 GB的GA__<__GB.( 填“>”“<”或
“=”)
15.(2018 ·石家庄裕华区二模
) 如图所示,救援车辆
A 通过滑轮组对坠入深沟的汽车
在向右匀速行驶过程中,发动机功率为
33 kW,受到地面阻力为
A车重的 0.1 倍.已知
为 2.6 t
,提升过程中,
B 车匀速上升速度为
1 m/s ,忽略滑轮组的绳重和摩擦.求:
B 进行救援,已知
A车
A 车质量为 2 t , B车质量
救援车 A 在行驶中的发动机牵引力多大?
在匀速提升 B 车时,滑轮组的机械效率多大? ( 结果保留一位小数 )
(3) 当 A 车牵引力为
6×103 N 时, B 车对地面的压强多大?
( 已知 B 车 4 个车轮,每个车轮与地面的接触面积
为 250 cm 2) .
解: (1) A 车速度: vA= 3v=3×1 m/s = 3 m/s
Fs
由 P= t = t = Fv 得,
P= 3.3 ×10
4
F 牵=
W=1.1 ×10 4 N
vA3 m/s
(2) A车对绳的拉力:
F 拉 = F 牵 - f =1.1 ×10 4 N -0.1 ×2×10 4 N=9×10 3 N
GB
2.6 ×10 4 N
η = nF= 3×9×10 3 N= 96.3%
(3) 因为 F 拉= ( GB+ G动)/3 ,故 G动= 3F 拉 -GB=3×9×10 3 N -2.6 ×10 4 N =1×10 3 N
当 A 车牵引力为
6×10 3 N 时,绳端拉力为
F=F′ 牵 - f =6×10 3 N -0.1 ×2×10 4 N =4×10 3 N
提升汽车 B的力为: F 提= 3F-G动=3×4×10 3 N -1×10 3 N =1.1 ×10 4 N
汽车
B
对地面的压力为:
F
压=
F
支=
B-
F
提=2.6 ×10 4
N -1.1 ×10
4 N=1.5 ×104 N
G
F
1.5 ×10
4
N
5
压
故汽车 B 对地面的压强为:
p= 4S= 4×2.5 ×10 - 2 m2=1.5 ×10
Pa
16. (RJ 教材 8 下 P88T3 变式 )(2018 ·广安 ) 如图所示,斜面长
3 m,高 0.6 m ,建筑工人用绳子在
6 s 内将
重 500 N 的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端,拉力是
150 N( 忽略绳子的重力
) .则下列说法正确的是
(A)
A.斜面上的摩擦力是
50 N
B.拉力的功率是
50 W
C.拉力所做的功是
300 J
D.斜面的机械效率是
80%
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