初二物理第二学期 功和机械能单元提高题学能测试.docx
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初二物理第二学期功和机械能单元提高题学能测试
初二物理第二学期功和机械能单元提高题学能测试
一、选择题
1.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
2.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
3.关于定滑轮、动滑轮,以下说法不正确的是
A.使用定滑轮虽然不省力,但可以改变力的方向
B.定滑轮实质是等臂杠杆,而动滑轮实质是不等臂杠杆
C.又省力又少移动距离的动滑轮是无法实现的
D.使用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,只能省一半力
4.重为G的均匀木棒竖直悬于天花板上,在其下端施加一水平拉力F,让木棒缓慢转到图中虚线所示位置,在转动的过程中,下列说法中错误的是
A.动力臂逐渐变小
B.阻力臂逐渐变大
C.动力F与动力臂乘积不变
D.动力F逐渐变大
5.如图所示,重20N的物体A放在水平桌面上,(不计绳重及绳子与轮的摩擦)动滑轮重6N,滑轮下面悬挂一个物体B,当物体B重8N时,恰能匀速下落,若用一个水平向左的力FA作用在物体A,使物体A向左做匀速直线运动,则此拉力FA的大小为
A.FA=8N
B.FA=20N
C.FA=14N
D.FA=7N
6.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
7.如图所示,在水平拉力F的作用下重100N的物体A,沿水平桌面做匀速直线运动,弹簧测力计B的示数为10N,则拉力F的大小及物体A与水平桌面的摩擦力大小分别为()
A.200N,10NB.200N,20N
C.20N,10ND.20N,20N
8.如图为一健身器材模型,杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动,OA∶OB=1∶4,质量为60kg的小明站在水平放置的体重计上,通过该杠杆提起吊篮中的重物,吊篮重80N.当棱长为20cm的正方体重物甲刚被提起时,体重计示数为43kg;当棱长为40cm的正方体重物乙刚被提起时,体重计示数为18kg.杠杆始终在水平位置保持平衡,A、B两端绳子拉力保持竖直.不计绳重、杠杆自重及摩擦,g取10N/kg,则重物甲与重物乙的密度之比为()
A.1∶3B.2∶3C.3∶2D.3∶1
9.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
10.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
二、填空题
11.如图所示,小超同学用滑轮组匀速提升重200N的物体,若每个滑轮均重10N,绳重和摩擦忽略不计,则他对绳子的拉力是_____N。
如果小超同学体重500N,拉动过程中绳始终未断裂,他用此滑轮组能提升的最大物重为_____N。
12.如图所示,利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为200N的物体,拉力F的大小为20N,物体和地面之间的摩擦力大小为30N,物体运动的速度为0.5m/s,运动时间为10s。
拉力F做功的功率为___________W,滑轮组的机械效率为____________,10s内所做的额外功为_________J。
13.如图所示,重为10N的动滑轮右边用绳子固定,左边悬挂重为50N的物体A,在拉力F作用下将物体A匀速提起,绳重和摩擦均不计,则F=_____N,动滑轮这种使用方法的好处是_____(填“省力”或“省距离”).
14.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)
15.如图所示的装置中,重600N的人用力拉绳,使装置处于静止。
装置中的滑轮A重500N,滑轮B重200N,底板C重100N。
不计轴摩擦及绳重,人对底板C的压力为________N。
16.用如图甲所示的装置将实心物体A从深井中吊出来,拉力的功率随时间的变化如图乙所示,已知动滑轮的重力为60N,物体匀速上升的速度始终为1m/s(不计绳重、摩擦及阻力,ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg),则物体浸没在水中时受到的浮力为_________N;物体浸没在水中时滑轮组的机械效率为___________。
17.如图,小明在用动滑轮(不计绳重和摩擦)匀速提升不同重物时,记录下了在绳子自由端使用的拉力F与对应所提升的物体重力G,如表:
分析表中数据可知,拉力F与重力G的关系式是:
F=________;动滑轮重为________N;随着物重的增加,动滑轮的机械效率变________.
18.五一长假期间,小聪随母亲去老家农村,看到很多老乡使用如图a所示杆秤称量质量。
回家后,小聪用一根长30厘米的轻质细木棒作秤杆、用0.3千克的铁块作秤砣,在距木棒一端4厘米处系上提纽线,制作了一把简易杆秤如图b所示。
①将被测物挂上并调节秤砣至图c所示位置时杆秤水平平衡,则被测物的质量m物=_______________。
②这把简易杆秤的最大称量是________千克。
若小聪不小心将秤砣摔掉了一块,则该杆秤测量物体质量的值将比真实值________(选填“偏小”、“不变”或“偏大”)。
19.如图是农村曾用的舂米工具的结构示意图.杆AB可绕O点转动,杆右端均匀柱形物体的长度与杆右侧的OB相等地,杆AB的重力不计,柱形物体较重.
(1)制作舂米工具时,为了使作用在A点的力F更小,在其它条件相同时,只改变支点O点的位置,应将O点更靠近_____端.
(2)若作用在A点的动力F方向始终与杆垂直,则杆从水平位置缓慢转动45°角的过程中,动力F大小的变化是_________.
20.如图所示,用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组,分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度,不计绳重和摩擦,则甲、乙的拉力之比为______甲、乙的机械效率之比______。
三、实验题
21.在“探究杠杆平衡条件”的实验中,杠杆刻度均匀,每个钩码的重力均为
。
(1)实验开始时,杠杆如图甲所示处于静止状态。
为使杠杆在水平位置平衡,应将两端的平衡螺母向______移动(选填“左”或“右”);
(2)调节杠杆水平平衡后,如图乙所示,在M点挂上2个钩码,在N点挂上3个钩码。
此时,杠杆在水平位置______(选填“平衡”或“不平衡”);
(3)用弹簧测力计和钩码配合使用,也可以探究杠杆平衡条件。
如图丙所示,用弹簧测力计在A处竖直向上拉杠杆,使其在水平位置平衡,此时弹簧测力计示数为______N。
22.如图,小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有:
刻度均匀的杠杆,支架,弹簧测力计,刻度尺,细线和相同的重0.5N重的钩码若干个。
(1)如图A所示,实验前,杠杆左侧下沉,则应将左端的平衡螺母向______(选填“左”或”右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡;
(2)在图B中杠杆平衡了,若在杠杆左右两边同时增加一个相同的钩码,则杠杆向______(选填“左”或”右”)倾斜;
(3)甲同学通过对一组数据分析后得出的结论是:
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,与小组同学交流后,乙同学为了证明甲同学的结论是错误的,他做了如图C的实验,已知杠杆上每个小格长度为5cm,每个钩码重0.5N,当弹簧测力计斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆,使杠杆在水平位置平衡,此时乙同学发现,动力×动力臂______(选填“等于”或“不等于”)阻力×阻力臂。
实验C______(选填“能”或”不能”)说明甲同学结论是错误的。
23.如图甲所示,小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有:
杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个.
(1)杠杆调节平衡后,小明在杠杆上A点处挂4个钩码,在B点处挂6个钩码杠杆恰好在原位置平衡.于是小明便得出了杠杆的平衡条件为:
FA×OA=FB×OB.他这样得出的结论是否合理?
________.为什么?
_______.
(2)实验结束后,小明提出了新的探究问题:
“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?
”于是小明同学利用如图乙所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符.其原因是:
____________________________
(3)小明用如图丙所示的实验装置继续研究“杠杆的机械效率”.实验时,将总重为G的钩码挂在杠杆A处,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,钩码上升的高度为h,弹簧测力计的示数为F,其移动的距离为S,则杠杆的机械效率η=___(用题中字母表示).若将钩码移动到B点,仍将它匀速提升h的高度,则弹簧测力计的示数F′___(>/=/<)F,杠杆的机械效率η′_____(>/=/<)η
24.某小组使用几个相同的滑轮分别进行机械效率的测定,如图G-5-11所示.他们将测得的钩码重G、拉力F、钩码上升的高度h、测力计移动的距离s,并将计算出的有用功W有、总功W总和机械效率η一并记入下表:
(1)实验时,应沿竖直方向________拉动弹簧测力计.
(2)表格中数据★=________.
(3)比较实验1、2,第2次的机械效率较低,主要原因是________________________.
(4)比较实验2、3,影响这两次实验机械效率的主要因素是____,使用滑轮组的优点是__.
25.小明在做测量滑轮组的机械效率的实验中,用同一滑轮组进行了3次实验,如图所示,实验数据记录如表。
实验次数
钩码重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Q/η
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
4.0
0.1
1.8
0.3
74.1%
3
6.0
0.1
0.3
(1)在实验中,小明要_____拉动弹簧测力计,使钩码升高,读出拉力的值;
(2)如图丙所示,第3次实验中弹簧测力计的示数为_____N,滑轮组的机械效率为_____(结果保留一位小数);
(3)实验时,如果他只测量了钩码上升高度h而没有测量绳自由端移动的距离s,则他_____(填“能”或“不能”)计算出滑轮组的机械效率;
(4)分析表格中的实验数据,可知:
用同一滑轮组提升重物时,在允许的范围内被提升的物体越重,滑轮组的机械效率_____(填“越大”、“越小”或“不变”)。
四、计算题
26.在图中轻质均匀杆
长1.2米,能绕支点O转动,B端用细绳
竖直悬于C点,有一重力为240牛的物块挂在A点,
长0.3米,求:
(1)此时
绳对杠杆的拉力大小;
(2)若绳
能承受的最大拉力为150牛,移动重物到某一位置,绳
恰好断裂,求重物悬挂点到支点O的距离。
27.小王同学设计了如图所示的滑轮组,用来拉动建筑工地上重为200N的物体A。
小王用40N的拉力,使物体A在2s内沿着水平地面匀速拉动了2m。
A在移动时受到地面的摩擦力为其所受重力的0.4倍,不计绳重及机械的摩擦。
求:
(1)小王做功的功率;
(2)动滑轮受到的重力。
28.如图所示,一轻质杠杆的B端挂一质量为10千克的物体,A端用一细绳将杠杆系于地上,细绳与杠杆间的夹角为30°,OA=1m,OB=0.4m,此时杠杆在水平位置平衡,现在0点放一质量为5kg的物体,用F=10N的水平拉力使物体以0.1m/s的速度向左匀速滑动.问:
(1)物体在0点,杠杆水平静止时细绳AC的拉力是多少?
(2)物体运动到距A点多远的地方,细绳AC的拉力恰好为零?
29.水的沸点与水面上方气体的压强有关,气体压强越大水的沸点越高。
下面给出了水面上方气体的压强与沸点的关系。
技术员利用这一关系,设计了如下图所示的锅炉水温控制装置。
图中OC为一可绕O点旋转的杠杆(质量不计),在横杆上的B点下方连接着阀门S(阀门自身重力不计),阀门的底面积为6cm2,OB长度为20cm,横杆上A点处挂着重物G,OA长度为60cm。
对水加热时,随着水温的升高,水面上方气体压强增大。
当压强增大到一定程度时,阀门S被顶开,使锅炉内气体压强减小,水开始沸腾。
当重物G挂在不同位置时,锅炉内水面上方气体压强可达到的最大值不同,从而控制锅炉内的水的最高温度。
压强(帕)
1.0×105
1.4×105
2.0×105
2.7×105
沸点(℃)
100
110
120
130
(1)当锅炉内水的温度达到120℃沸腾时,锅炉内气体的压强是多少?
(2)当大气压为1.0×105Pa时,将G挂在A位置,锅炉内水沸腾时的温度为120℃,求此时阀门底部受到的气体向上的压力和上部受到的大气压力的差值是多少?
(计算时可认为阀门上、下底面积相等)
(3)当外界大气压强为1.0×105Pa时,要使锅炉内水的温度达到110℃时沸腾,应将G挂在离O点多远处?
30.如图所示,一名体重为700N、双脚与地面接触面积为0.04m2的人站在水平地面上,他用500N的拉力,在20s内将800N的重物匀速提升1m.求:
(1)拉重物前,人对地面的压强;
(2)拉力做功的功率;
(3)滑轮组的机械效率.
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一、选择题
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
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.
3.D
解析:
D
【解析】
【分析】
关键了解动滑轮和定滑轮以及滑轮组的工作特点,对各个选项逐一分析。
【详解】
动滑轮的动力臂是阻力臂的2倍,定滑轮是等臂杠杆,使用定滑轮虽然不省力,但可以改变力的方向,故A、B正确,
使用任何机械都不省功,所以说又省力又少移动距离的动滑轮是无法实现的,故C正确。
使用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,动滑轮上最多可以有3段绳子,也可以说拉力是物体重力的
,故D错误。
故选:
D。
4.C
解析:
C
【解析】
A.由图可知,竖直位置时,动力臂为木棒的长,拉离竖直位置时,动力臂会小于木棒的长,所以动力臂逐渐变小,故A正确;
B.阻力为木棒的重力,竖直位置时,重力过支点,力臂为零,拉离竖直位置时,重力作用线远离支点,所以阻力臂逐渐变大,故B正确;
C.根据杠杆平衡条件知,动力F与动力臂乘积等于木棒的重力与阻力臂的乘积,由于木棒的重力不变,阻力臂逐渐变大,所以乘积是变大的,故C错误;
D.由C知,动力F与动力臂乘积变大,而动力臂变小,根据杠杆平衡条件知,动力F逐渐变大,故D正确;
点睛:
重点是杠杆平衡条件的应用,理解这一过程中,木棒的重不变,而阻力臂变大,所以乘积变大,动力变大.
5.C
解析:
C
【解析】
分析:
(1)根据滑轮组的省力情况,已知物体B和动滑轮的重力、绳重以及滑轮轮轴间摩擦,可求出绳子自由端的拉力,物体A匀速运动,拉力和摩擦力是一对平衡力,可知物体A所受摩擦力大小;
(2)若用一水平向左的力F拉动物体A,拉力F的大小等于物体A所受摩擦力与绳子自由端的拉力之和.
解答:
承担物B重的绳子股数是2,绳子自由端的拉力:
,对物体A的拉力为7N,方向是水平向右的;物体A匀速运动,水平向右的拉力和摩擦力是一对平衡力,物体A所受摩擦力:
,方向水平向左;用一水平向左的力F拉动物体A,拉力:
,故C正确.
故选C.
【点睛】本题考查了动滑轮的特点,静止的物体和匀速直线运动的物体受到平衡力的作用,根据二力平衡的条件进行分析,关键需要分清A物体的受力情况,有点难度.
6.C
解析:
C
【解析】
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.
7.C
解析:
C
【解析】如图所示,弹簧测力计B示数为10N,通过滑轮拉动物体A相当于定滑轮,A受到拉力也为10N;A做匀速直线运动,所以物体A与水平桌面的摩擦力与A受到拉力是一对平衡力,摩擦力大小为10N;
向右的拉力F与向左的两段绳子的拉力平衡,所以拉力为:
点睛:
重点是滑轮受力情况的分析,对于单个滑轮来说,使用时处于平衡状态,绕绳子一侧的两段绳子的两个力的和等于另一侧的拉力。
8.D
解析:
D
【解析】
当边长为20cm的正方体重物甲刚被提起时,杠杆左边受到的力F1=G篮+G甲=80N+ρ甲V甲g;体重计对人的支持力F支=F压=43kg×10N/kg=430N;杠杆对人的拉力F2=G人-F支=60kg×10N/kg-43kg×10N/kg=170N;
根据杠杆平衡条件得:
F1×OA=F2×OB,
因为OA:
OB=1:
4,甲的体积V甲=(0.2m)2=0.008m3,乙的体积V乙=(0.4m)2=0.064m3,
所以(80N+ρ甲V甲g)×1=170N×4,
(80N+ρ甲×0.008m3×10N/kg)×1=170N×4;
则ρ甲=7.5×103kg/m3;
当边长为40cm的正方体重物甲刚被提起时,杠杆左边受到的力F3=G篮+G乙=80N+ρ乙V乙g;体重计对人的支持力F支=F压=18kg×10N/kg=180N;杠杆对人的拉力F4=G人-F支=60kg×10N/kg-18kg×10N/kg=420N;
根据杠杆平衡条件得:
F3×OA=F4×OB,
因为OA:
OB=1:
4,甲的体积V甲=(0.2m)2=0.008m3,乙的体积V乙=(0.4m)2=0.064m3,
所以(80N+ρ乙V乙g)×1=420N×4,
(80N+ρ乙×0.064m3×10N/kg)×1=420N×4;
则ρ乙=2.5×103kg/m3;
所以ρ甲:
ρ乙=7.5×103kg/m3:
2.5×103kg/m3=3:
1.
故选D.
【点睛】本题考查了重力公式、密度公式、杠杆平衡条件的应用,求出杠杆右端受到的拉力是关键.
9.B
解析:
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.
10.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.
二、填空题
11.990
【详解】
[1]承担物重的绳子段数为n=2,他对绳子的拉力
[2]小超同学能对绳子施加的最大拉力等于他的体重500N,所以最大物重为
解析:
990
【详解】
[1]承担物重的绳子段数为n=2,他对绳子的拉力
[2]小超同学能对绳
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