宜兴市徐舍中学功和机械能单元专项综合训练文档格式.docx
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A.绳子对m2的拉力大小为m2g
B.绳子对m1的拉力大小为m1g
C.弹簧中拉力大小为(m1-m2)g
D.地面对m3的支持力大小为(m2+m3-m1)g
9.关于功率和机械效率,下列说法正确的是
A.机械效率高的机械,功率一定大
B.做功时间长的机械,功率一定小
C.所有机械的机械效率都小于1
D.功率大的机械,做功一定多
10.如图自行车是人们最常见的交通工具,从自行车的结构和使用来看,它应用了许多物理知识。
下列说法中不正确的是
A.刹车系统应用了杠杆及摩擦的知识
B.车把相当于费力杠杆
C.脚蹬属于省力杠杆
D.轮胎制有花纹是为了增大摩擦
11.如图所示,一轻质杠杆支在支架上,OA=20cm,G1为边长是5cm的正方体,G2重为20N,当OC=10cm时,此时G1对地面的压强为2×
104Pa,现用一水平拉力,使G2以2cm/s的速度向右匀速速运动,当G1对地面的压力恰好为0时,经过的时间是()
A.25sB.30sC.35sD.40s
12.用同种材料制成的物体A和B,分别挂在杠杆的两端,且GA>GB,此时杠杆平衡,如图(a)所示,若将两物体全部浸入水中,如图(b)所示,杠杆将会()
A.A物体下移,B物体上移B.A物体上移,B物体下移C.仍将保持平衡D.无法判断
二、填空题
13.如图所示的两种情况中,OB=AB,物体均重为G,两轻质杠杆均处于水平平衡状态,比较力F、
的大小,满足关系式__________。
14.为将放置在水平地面上、重为90N的重物提升到高处.小桂同学设计了图(甲)所示的滑轮组装置.当小桂所用的拉力F随时间t变化的图象如图(乙)所示,重物的速度v随时间t变化的图象如图(丙)所示.不计摩擦和绳重,绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向.物体离开地面匀速上升时,小桂的拉力F=____N;
若重物与地面的接触面积S=500cm2,在0~1s内,重物对地面的压强为________Pa.
15.杠杆AB可绕支点O自由转动,AO:
OB=3:
4.将金属块M用细绳悬挂在杠杆A端,B端通过细绳与动滑轮相连,动滑轮上绕有细绳,细绳一端固定在地面上,自由端施加拉力F1使杠杆水平平衡如图所示:
若将物体M浸没到水中,需要在动滑轮细绳自由端上施加拉力F2才能使杠杆再次水平平衡,F1与F2的差为60N,已知物体M所受重力为880N,则物体M的密度是________kg/m3.(g取10N/kg)
16.如图所示,不计绳子、滑轮的重力及它们之间的摩擦,当用大小为10N的拉力F拉重50N的物体时,物体恰好以v=2m/s的速度沿水平面做匀速直线运动,此时物体受到水平面的摩擦力为________N,拉力F的功率为________W;
将拉力F增大为20N时,物体受到水平面的摩擦力将________(选填“增大”、“减小”或“保持不变”)。
17.图中所示是自行车上两个典型的轮轴装置,从图中可知脚踏板与________组成了一个________轮轴,飞轮与________组成了一个________轮轴.
18.如图所示,小明用一个滑轮组匀速提升重为200N的物体,物体在4s内上升2m的过程中,人所用的拉力为125N.此过程中,小明做的额外功是________
J,拉力的功率是________W,滑轮组的机械效率是________.
19.如图所示,搬运工人用滑轮将重为425N的重物匀速提升4m,所用拉力为250N,时间为20s.则此过程中总功是______J,拉力的功率是______W,滑轮的机械效率是______.
20.如图长2m的粗细和密度都均匀的光滑金属杆可绕O点转动,杆上有一光滑滑环,用竖直向上的测力计拉着滑环缓慢向右移动,使杆保持水平状态,测力计示数F与滑环离开O点的距离S的关系如图所示,则杆重________N;
当滑环滑到图中A点时,金属杆是一个________杠杆(选填“省力”、“费力”或“等臂”).
三、实验题
21.小明利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”。
(1)实验过程中应将杠杆调节到______位置平衡,这样做是为了消除杠杆自重对实验的影响和便于______。
如果杠杆左端向下倾斜,则应将平衡螺母向______(选填“左”或“右”)端调节;
(2)杠杆平衡后,在A点挂3个相同的钩码,再在B点挂______个相同的钩码,就可使杠杆重新在水平位置平衡;
(3)在
(2)杠杆平衡的基础上,将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O的方向各移动一小格,则杠杆的______(选填“左”或“右”)端将下沉。
22.小明利用如图所示的装置探究杠杆平衡条件。
(1)为排除杠杆自重对实验的影响,实验前把杠杆中心支在支架上,杠杆静止在图甲所示位置,此时应将杠杆右端的螺母向________调节(填“左”、“右”),使杠杆在水平位置达到平衡。
这样做的目的是___________。
(2)实验时,小明在杠杆左侧A位置(左边位置第四格)先挂了3个钩码,如图乙,则在右侧B位置(右边位置第三格)应挂________个相同规格的钩码,杠杆可以重新在水平位置平衡。
(3)如图丙,小明在A位置挂一个弹簧测力计,在B位置挂了2个钩码。
现将弹簧测力计从C位置移到D位置,在此过程中杠杆始终在水平位置保持平衡,则弹簧测力计示数________(选填“变大”、“变小”或“不变”),原因是_____________。
23.小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率,每个钩码的质量为m,O为支点.
(1)他将2只钩码悬挂在B点,在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计,拉力为F1,测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2,则此次杠杆的机械效率为η=________.(用物理量的符号表示)
(2)他将2只钩码悬挂在C点,在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使C点上升高度与第一次相同,则弹簧测力计的示数将________(选填“>”、“=”或“<”)F1,此次弹簧测力计做的功将________(选填“>”、“=”或“<”)第一次做的功.
(3)如果他想探究杠杆机械效率与物重的关系,在上述
(1)实验基础上,接下来他应将3只钩码悬挂在________点(填“B”或“C”),并使钩码上升________高度(填“相同”或“不同”),测出拉力和A点移动的距离.
24.在探究杠杆平衡条件的过程中,我们把支点放在质地均匀的杠杆中间,这样做的目的是________;
同学们通过多次实验,得出以下数据,分析得出杠杆的平衡条件是________,应用杠杆的平衡条件,表中第4次所缺数据为________.
小华是采用在杠杆两侧挂钩码的方法探究的,所以根据实验情况她得出的结论是:
“动力×
支点到动力作用点的距离=阻力×
支点到阻力作用点的距离”.在与同学交流时,小敏同学指出了她的错误,并利用如图所示的装置,进行了一个简单的操作就帮助小华解决了困惑.小敏的操作是________.
25.在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同的钩码,分别做了甲、乙、丙3组实验,实验数据记录如下:
次数
钩码重/N
钩码上升
的距离/cm
弹簧测力计
的示数/N
升的距离/cm
机械效率
第1次
2
5
1
15
67%
第2次
4
1.7
第3次
6
2.4
83%
(1)在实验操作中应该使弹簧测力计_____(选填“匀速”、“加速”或“减速”)竖直提升;
(2)进行第2次测量时,滑轮组的机械效率约为_____;
(3)进行第3次测量时,滑轮组做的有用功是_____J;
(4)分析实验数据,实验小组得出的实验结论是:
滑轮组的机械效率与_____有关;
(5)请在丁图画出此滑轮组既能省力又能改变力的方向的绕绳方法_____,若不计摩擦及绳重,这种绕线方法与实验时用的绕线方法相比,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率_____(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
26.在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某同学用图所示的同一滑轮组分别做了三次实验,实验数据记录如表:
实验序号
钩码上升的距离/cm
弹簧测力计的读数/N
弹簧测力计上升的距离/cm
8
0.8
24
83.3%
1.5
①______
3
10
②______
③______
90.9%
(1)在表中的空格处填上适当的数据(机械效率用百分数表示,保留一位小数);
(2)在实验操作中,应竖直向上______拉动弹簧测力计;
(3)从实验数据分析可得出:
使用同一滑轮组,______可以提高滑轮组的机械效率;
(4)滑轮组的机械效率可能还与其它因素有关,请你做出恰当的猜想:
滑轮组的机械效率可能还与______有关(写出一种影响因素即可);
(5)若不考虑绳重的摩擦,本实验序号1中动滑轮的重为______N。
【参考答案】***试卷处理标记,请不要删除
1.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。
2.C
C
物体A在两种情况下的摩擦力f相等,上图滑轮是动滑轮,下图滑轮的轴固定不动,可以看做是特殊使用的定滑轮。
则:
F1=2f
F2=
f
故:
F1=4F2
根据功的公式可知:
W1=F1×
s=2f×
s=fs
W2=F2×
2s=
f×
2s=fs
W1=W2,故选C。
3.D
AB.原来平衡时,m1gl1=m2gl2,
由图知,l1>l2,所以m1<m2,
设移动相同的距离∆l,则左边:
m1g(l1−△l)=m1gl1−m1g△l,
右边:
m2g(l2−△l)=m2gl2−m2g△l,
因为m1<m2,所以m1△lg<m2△lg,
则m1(l1−△l)g>m2(l2−△l)g,则杠杆的左端向下倾斜,故AB错误;
CD.因为m1(l1−△l)g>m2(l2−△l)g,故往右边加入货物后杠杆平衡,
即:
m1(l1−△l)g=(m2+m)(l2−△l)g,
且m1gl1=m2gl2,
得m=(m2−m1)
,故C错误,D正确.
4.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。
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。
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。
5.A
A
(1)对滑块进行受力分析,根据光滑斜面可得,滑块不受摩擦力作用,因此滑块只受重力和支持力作用;
(2)近视眼成因:
眼球晶状体的曲度过大,远处物体反射来的光线通过晶状体折射后形成的物像,就会落在视网膜的前方造成近视眼。
近视矫正方法,需佩戴凹透镜。
(3)磁感线都是从北极出发回到南极;
(4)力臂的概念:
力臂是指从支点到力的作用线的距离。
A、滑块被固定在光滑斜面底端的压缩弹簧弹出后沿斜面向上运动,是因为滑块具有惯性,因为斜面光滑,所以不受摩擦力的作用,只受到竖直向下的重力和垂直于斜面向上的支持力作用,故A错误;
B、近视眼成因:
故B正确;
C、在磁体外部,磁感线的方向都是从N极出发回到S极,故C正确;
D、由图可知,杠杆的支点为C,吊桥所受拉力的力臂是从C到拉力作用线的垂线段,故D正确。
A。
6.D
用一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组竖直向上提升物体A,要求滑轮的个数要用完,则承担物重和动滑轮重的绳子段数为3,如图所示:
A.已知在1s~2s内,滑轮组的机械效率为80%,由甲图可知,在1~2s内拉力
,由
可得物体A的重是
B.不计绳重和摩擦,根据
得动滑轮的重是
C.由甲图知,1s后的拉力F=500N,由乙图可知1s后物体的速度
,则绳子自由端移动的速度
所以拉力F的功率
D.若将重物A的重力减小为900N,由于滑轮组不变,不计绳重和摩擦,此时滑轮组的机械效率
7.D
A、由图知,水平使用滑轮组,对于物体B来说,n=2,拉力端移动速度
,拉力做功功率
,故A正确;
B、不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦,如图弹簧测力计端由三段绳子拉着,所以示数为:
,故B正确;
C、物体A受到B向左的摩擦力为
,受到向右的拉力F1为4N,,物体A静止受力平衡,所以受到地面向右2N的摩擦力,即物体A与地面之间有摩擦力,故C正确;
D、因为A、B间的压力和接触面粗糙都不变,所以增大F2,物体B会做加速运动,但A、B间摩擦力不变仍为6N,,即A仍然保持静止,故D错误.
故选D.
点睛:
重点是平衡状态的判断,要牢记匀速运动时物体一定平衡,本题中物体A受到B的摩擦力,地面的摩擦力和拉力F2,此三个力平衡.
8.A
分析:
分别对质量为m1、m2、m3的物体进行受力分析,然后对照各选项逐一进行判断即可.
解答:
如图所示:
A、根据定滑轮工作特点可知,绳子对甲物体的拉力等于物体乙对绳子的拉力,等于乙物体的重力,所以,绳子对甲物体的拉力大小为m1g,故A错误;
B、对乙物体进行受力分析可知,此时乙物体的重力与绳子对乙物体的拉力是一对平衡力,所以,绳子对乙物体的拉力大小为m1g.故B正确;
C、弹簧中拉力为乙物体与甲物体的重力之差,即(m1-m2)g,故C正确;
D、对丙物体进行受力分析可知,物体丙受到地面的支持力、甲物体的压力(等于重力)、乙物体的拉力(等于重力)三个力的作用,地面对丙物体的支持力大小为(m2+m3-m1)g.故D正确.
故选A.
【点睛】此题考查定滑轮及其工作特点、力与运动的关系,关键是对各个物体进行正确的受力分析,有一定难度!
9.C
A.功率表示做功的快慢,机械效率表示一次做功中有用功占的比,所以功率和机械效率是两个不同的概念,没有直接的关系,故A错误;
B.功率是功与时间的比,与单独的时间没有关系,故B错误;
C.使用任何机械时,都不可避免要做额外功,所以所有机械的机械效率都小于1,故C正确;
D.根据
,做功多少不仅与功率有关,还与时间有关,故D错误;
故选C.
10.B
B
【解析】A、刹车时,人施加一个很小的力,就可以对车轮产生一个很大的摩擦力,应用杠杆和摩擦的知识,故A正确;
B、自行车的车把相当于一个以中间的轴为支点的省力杠杆,故B错误;
C、脚蹬在使用时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故C正确.
D、轮胎制有花纹,是在压力一定时,增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,故D正确.
故选B.
11.A
根据杠杆的平衡条件,当OC=10cm时,G2×
OC=F×
OA,即
20N×
10cm=F×
20cm
所以F=10N。
此时G1对地面的压强为2×
104Pa,即
=2×
104Pa
其中
S=0.05m×
0.05m=2.5×
10-3m2
代入前面的式子得,G1=60N。
当G1对地面的压力为0时,G1×
OA=G2×
l,即
60N×
20cm=20N×
l
解得l=60cm,根据题意有OC
vt=l,即
10cm
2cm/s·
t=60cm
所以t=25s,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
12.C
杠杆两端分别挂上体积不同的两个金属块A.B时,杠杆在水平位置平衡.因为杠杆平衡,m=ρV,所以GA×
OA=GB×
OB,mAg×
OA=mBg×
OB,ρVAg×
OA=ρVBg×
OB,即:
VA×
OA=VB×
OB;
若将两球同时浸没在水中,则:
左端=(ρVAg−ρ水VAg)×
OA=ρVAg×
OA−ρ水VAg×
OA,右端=(ρVBg−ρ水VBg)×
OB=ρVBg×
OB−ρ水VBg×
OB,
又因为VA×
OB,所以ρ水VAg×
OA=ρ水VBg×
OB,即ρVAg×
OB,因此杠杆仍然平衡.
13.【详解】
在左图中,LOB是阻力臂,LOA是动力臂,因为LOB=LAB,所以
又因为所以
右图中,LOB是动力臂,LOA是阻力臂,因为,所以
由①②可知。
又因为
所以
右图中,LOB是动力臂,LOA是阻力臂,因为
,所以
由①②可知
。
14.600
第一空.由图丙可知在2∼3s内,重物做匀速运动,由图乙可知,此时拉力F=40N;
第二空.从动滑轮上直接引出的绳子股数n=3,
从丙图可知,物体在2∼3s内做匀速
600
从丙图可知,物体在2∼3s内做匀速直线运动,由图乙可知此时的拉力F3=40N,
根据F=
(G物+G动)可得:
G动=nF3−G物=3×
40N−90N=30N,
在0∼1s内,拉力F1=30N,把动滑轮和重物看成整体,则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态,
F支+3F1=G物+G动,地面对物体的支持力:
F支=G动+G物−3F1=30N+90N−3×
30N=30N,
根据力的作用是相互的,重物对地面的压力:
F压=F支=30N,
对地面的压强:
p=
=600Pa。
15.5×
103
表示出两次杠杆A、B端受到的拉力,根据杠杆的平衡条件列式,解方程可得M受到的浮力大小,再根据阿基米德原理计算出物体M的体积,利用密度公式计算出M的密度.
自由端施加拉
5×
自由端施加拉力F1使杠杆水平平衡时,杠杆A端受到的拉力FA=GM,由图左侧的滑轮为动滑轮,杠杆B端受到的拉力FB=2F1+G动,
根据杠杆的平衡条件:
GM×
AO=(2F1+G动)×
OB…①
将物体M浸没到水中杠杆再次水平平衡时,
杠杆A端受到的拉力F′A=GM−F浮,
杠杆B端受到的拉力F′B=2F2+G动,
(GM−F浮)×
AO=(2F2+G动)×
OB…②
①−②可得:
F浮×
AO=2(F1−F2)×
OB
M浸没水中后由于受到浮力,对杠杆A端拉力减小,所以F1>
F2,
所以:
F浮=
=
=160N,
由F浮=ρ水gV排得M的体积:
V=V排=
=
=1.6×
10−2m3
所以M的密度:
ρ=
=5.5×
103kg/m3
16.40不变
使用动滑轮可以省一半力;
物体匀速运动,受平衡力,平衡力大小相等,判断出摩擦力根据绳子段数判断出绳子的速度;
根据算出拉力F的功率;
影响摩擦力的因素:
压力和接触面
40不变
【
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