北京市通州区第六中学功和机械能单元综合训练.docx
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北京市通州区第六中学功和机械能单元综合训练
北京市通州区第六中学功和机械能单元综合训练
一、选择题
1.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
2.如图所示,用甲、乙滑轮组在相同时间分别将A、B物体匀速提升相同高度,已知物体受到的重力GA>GB,滑轮组的机械效率η甲<η乙(忽略绳重和摩擦).下列判断正确的是( )
A.两滑轮组绳端移动的距离相等B.甲滑轮组的有用功比乙的少
C.甲滑轮组的总功率比乙的小D.甲滑轮组的动滑轮比乙的重
3.以下几个验证性小实验,其中有错误的是
A.冬天将玻璃片从室外拿到室内,发现它上面有一层雾,说明降低温度可以使气体液化
B.将滚摆从最高点放手后,发现它上下运动,说明动能和重力势能可以相互转化
C.用弹簧测力计沿着木板将物体匀速拉动到某一高度,发现用长木板比短木扳拉动时测力计示数小,说明相同情况下斜面越长越省力
D.在水平桌面上用弹簧测力计拉着小车做匀速直线运动,发现车轮朝下比车轮朝上拉动时测力计示数小,说明相同条件下接触面越光滑摩擦力越小
4.如图所示,用弹簧测力计竖直向上拉杠杆,当杠杆静止时,弹簧测力计示数为10N;若将弹簧测力计改为斜向上拉,使弹簧测力计的轴线与杠杆垂直,当杠杆静止时,弹簧测力计的示数
A.大于10N
B.小于10N
C.等于10N
D.无法判断
5.如图所示,不计滑轮自重及绳子与滑轮之间的摩擦,三个弹簧测力计拉力FA、FB、Fc三者的关系正确的是
A.FA:
FB:
Fc=3:
2:
1B.FA:
FB:
Fc=1:
2:
3
C.FA:
FB:
Fc=6:
3:
2D.FA:
FB:
Fc=2:
3:
6
6.如图所示,某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体.不计摩擦,则该同学所用拉力F的可能值是
A.20NB.25NC.30ND.35N
7.通过测量滑轮组机械效率的实验,可得出下列各措施中能提高机械效率的是()
A.增加动滑轮,减小拉力B.改用质量小的定滑轮
C.减少提升高度,减少做功D.增加提升重物重力,增大有用功
8.如图所示,粗细均匀的直尺AB,将中点O支起来,在B端放一支蜡烛,在AO的中点C放两支与B端完全相同的蜡烛,此时直尺AB恰好在水平位置平衡,如果将三支蜡烛同时点燃,且它们的燃烧速度相同,那么在蜡烛的燃烧过程中,直尺AB将( )
A.A端将逐渐上升
B.始终保持平衡
C.B端将逐渐上升
D.不能保持平衡,待两边蜡烛燃烧完了以后,才能恢复平衡
9.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
10.如图所示,一直杆可绕O点转动,杠杆下端挂一重物,为了提高重物,用一个始终跟杠杆垂直的力使杠杆由竖直位置慢慢转到水平位置,在这个过程中直杆
A.始终是省力杠杆
B.始终是费力杠杆
C.先是省力的,后是费力的
D.先是费力的,后是省力的
11.用图甲所示的滑轮组装置将放置在水平地面上,重为100N的物体提升一定高度.当用图乙所示随时间变化的竖直向上的拉力F拉绳时,物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示.(不计绳重和绳与轮之间的摩擦)下列计算结果不正确的是
A.1s~2s内,拉力F做的功是15JB.2s~3s内,拉力F的功率是24W
C.1s时,物体对地面的压力是30ND.动滑轮重50N
12.如图所示,物体A所受重力为GA,在水平向左的拉力F的作用下沿水平面向左做匀速直线运动.物体A所受的支持力为N,物体A与水平面间的摩擦力为f,绳子对物体A水平向右的拉力为F1.物体B所受重力为GB,绳子对物体B竖直向上的拉力为F2,忽略绳子质量及滑轮轴处摩擦,下列说法正确的是
A.F与f是一对平衡力B.F1、f之和与F大小相等
C.GB与F2是一对相互作用力D.GA与N是一对相互作用力
二、填空题
13.在科技节,小海用传感器设计了如图甲所示的力学装置,杠杆OAB始终在水平位置保持平衡,O为杠杆的支点,OB=3OA,竖直细杆a的上端通过力传感器连在天花板上,下端连在杠杆的A点,竖直细杆b的两端分别与杠杆和物体M固定,水箱的质量为0.8kg,不计杠杆、细杆及连接处的重力.当图甲所示的水箱中装满水时,水的质量为3kg.力传感器可以显示出细杆a的上端受到作用力的大小,图乙是力传感器的示数大小随水箱中水的质量变化的图象,(取g=10N/kg)
(1)图甲所示的水箱装满水时,水受到的重力为_____N;
(2)物体M的质量为_____kg;
(3)当向水箱中加入质量为1.1kg的水时,力传感器的示数大小为F,水箱对水平面的压强为p1;继续向水箱中加水,当力传感器的示数大小变为4F时,水箱对水平面的压强为p2,则p1:
p2=_____.
14.如图所示,放在水平地面上边长为5cm的正方体,所受重力为200N,系着它的一根竖直轻绳绕过光滑滑轮,绳子另一端施加的拉力F为180N,该物体静止,则该物体此时受到的合力为________N,物体对地面的压强为__________Pa。
15.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”)。
16.如图所示,有一根均匀铁棒,长为L,OA=L/4,重力G=600N,为了不使这根铁棒的B端下沉,所需外力F至少应为________N,若F的方向不变,微微抬起这根铁棒的B端,所需外力F′应为________N。
17.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_________.
18.如图所示是列车上常用的手推车,车内货物均匀摆放.车前行时,需经过障碍物.当车的前轮遇到障碍物A时,售货员向下按扶把,这时手推车可以视为______杠杆(选填“省力”或“费力”),若手推车和货物总重200N,动力臂和阻力臂之比为2:
3,则服务员作用在扶把上的动力为______N.当后轮遇到障碍物A时,售货员竖直向上提扶把,这种情况下,手推车可以视为______杠杆(选填“省力”或“费力”).
19.如图所示,甲、乙两套装置中,每个滑轮的质量相等,绳重和摩擦忽略不计.用甲装置把重为100N物体G升高2m,所用拉力为62.5N,甲、乙装置的机械效率分别η1、η2,则η1=___;若用乙装置提相同的重物,则拉力F2___F1(选填“>”、“<”或“=”,下同),机械效率η2________η1。
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_____________。
22.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。
23.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”).
24.在“探究杠杆的平衡条件”的实验中:
(1)在没有挂钩码时杠杆的平衡位置如图甲所示。
为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆右端螺母向_____边旋一些(选填“左“或“右”)。
(2)调好后第一组按图乙进行实验第二组按图丙进行实验.当杠杆平衡时,则F1_____F1'(填“>”、“<或“=”),理由是_____。
(3)探究完成后同学们一致认为丙方案好,理由是_____。
(4)小明进行正确的实验操作后得到的数据为F1=2N、L1=20cm、F2=4N和L2=10m小明根据这些数据能否得出探究结论?
_____,理由是_____。
25.在研究“杠杆平衡条件”的实验中:
(1)某同学实验前发现杠杆左端低右端高,这时应调节杠杆左右两端的螺母,使其向______端移动,直到杠杆在______位置平衡,这样做的好处是______;(写一条)
(2)根据杠杆平衡条件,在下表空格处填上适当的数值;
实验次
动力/N
动力臂/cm
阻力/N
阻力臂/cm
1
0.98
4.0
______
8.0
2
1.47
______
2.94
6.0
(3)实验中,一同学调节杠杆两端螺母使杠杆在水平位置平衡后,如图所示那样挂上钩码,调节钩码位置,并调节杠杆两端螺母使杠杆重新保持平衡,并记录有关数据,该同学在实验中存在的问题是______。
26.八年级
(2)班的物理学习研究小组进行“探究杠杆的平衡条件”实验时:
(1)安装好杠杆,发现杠杆左高右低,如图甲所示,这时应将杠杆右端的平衡螺母向_____(选填“左”或“右")调节,使杠杆在水平位置平衡,这样做的好处是实验时便于测量______。
(2)如图乙所示,在刻度线B处挂4个钩码,在刻度线A处用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆,若此时杠杆右端依然比左端低,下一步应该进行的操作是_______当杠杆水平平衡时,将测力计从竖直方向顺时针缓慢转动,如使杠杆保持水平平衡,测力计读数将______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)通过操作后,杠杆在水平位置平衡,将数据记录在下表中、
次数
动力F1/N
动力l1/cm
阻カF2/N
阻力臂l2/cm
1
2
10
20
5
能不能根据上表中的数据得出结论?
______(选填“能”或“不能"),理由是:
_____。
(4)该小组同学还想探究当动力和阻力在支点同侧时杠杆的平衡情况,于是将弹簧测力计改至杠杆右侧的C点,如图丙所示,在C点施加一个始终水平向右的拉力F,发现无论用多大的力,都不能使杠杆拉至水平位置平衡,你认为原因是____________。
【参考答案】***试卷处理标记,请不要删除
一、选择题
1.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。
2.D
解析:
D
【详解】
A.两个物体提升相同的高度h时,甲滑轮组动滑轮上有三段绳子,所以F甲自由端移动的距离为3h,乙滑轮组动滑轮上有两段绳子,所以F乙自由端移动的距离为2h,故A错误.
B.根据公式W有=Gh,由于两物体升高相同的高度,但是GA>GB,所以W有甲>W有乙,故B错误;
C.W有甲>W有乙,η甲<η乙,结合
知,W总甲>W总乙,时间又相等,由P=
知,甲滑轮组的总功率比乙的大,故C错误;
D.根据
,得
=1+
,因为η甲<η乙,所以
,又因为W有甲
W有乙,所以
,再根据
得,
,故D正确。
故选D。
3.D
解析:
D
【解析】
【分析】
物理学中把物质从气态变成液态称为液化,当室内的水蒸气遇到冷的镜片时会发生液化现象。
物体由于运动而具有的能叫动能,质量越大,速度越大,动能就越大;
物体由于被举高而具有的能叫重力势能,质量越大,高度越高,重力势能就越大。
斜面是一种常见的简单机械,它在省力的同时却也多运动了距离。
变滑动为滚动可以减小摩擦。
【详解】
A、当室内的水蒸气遇到冷的镜片时会发生液化现象,故A选项说法正确;
B、滚摆在最高点位置时重力势能最大,在最低点时动能最大;可见,重力势能和动能可以相互转化,故B选项说法正确;
C、用弹簧测力计沿着木板将物体匀速拉动到某一高度,发现用长木板比短木扳拉动时测力计示数小,因此斜面越长时,拉力越小,所以越省力,故C选项正确;
D、车轮朝下时,小车与地面的摩擦为滚动摩擦;车轮朝上时,小车与地面的摩擦为滑动摩擦,该现象说明变滑动为滚动可以减小摩擦,故D选项说法错误。
故选:
D。
4.B
解析:
B
【分析】
根据弹簧测力计拉力力臂的变化情况,应用杠杆平衡条件分析答题.
【详解】
根据题意作图:
如图所示,开始时弹簧测力计力臂为LF,当拉力与杠杆垂直时,动力臂变为LF′,弹簧拉力力臂变大,且此时动力臂最长;
而阻力与阻力臂不变,由杠杆平衡条件可知,弹簧测力计拉力变小,即弹簧测力计的示数小于10N.
故选B.
5.B
解析:
B
【分析】
根据动滑轮的使用特点,判断力的大小.
【详解】
根据每段绳子承担的力的情况,分析三个弹簧测力计拉力FA、FB、Fc三者的关系,如下图:
设每段绳子承担F的力,FC承担3段绳子的拉力,FC=3F;FB承担2段绳子的拉力;FB=2F;FA承担一段绳子的拉力,FA=F.
故FA:
FB:
FC=F:
2F:
3F=1:
2:
3,故B正确,ACD错误.
故选B.
【点睛】
本题考查动滑轮的使用情况,是一道基础题.
6.D
解析:
D
【详解】
由图可知,物体与滑轮的总重由两股绳子承担,且两根绳子的拉力的方向不平行,所以2F>G动滑轮+G物=10N+50N=60N,即F>30N,故选项A、B、C不符合题意,D正确为答案.
7.D
解析:
D
【解析】A选项,动滑轮越重,需要做的额外功越多,机械效率越低,故A错误。
B选项,改用质量小的定滑轮,不会提高滑轮组的机械效率,故B错误。
C选项,由公式
可知,机械效率的高低与物体被提升的高度无关,故C错误。
D选项,提高物体的质量,可以提高有用功,在额外功不变的情况下,可以提高滑轮组的机械效率,故D正确。
故本题答案为D。
8.B
解析:
B
【详解】
设一只蜡烛的质量为m,直尺长度为L,因为
2m×
L=m×
L
所以直尺在水平位置平衡;因为三支蜡烛同时点燃,并且燃烧速度相同,所以三支蜡烛因燃烧减少的质量m′相同,因为
2(m−m′)×
L=(m−m′)×
L
所以在燃烧过程中直尺仍能平衡。
故选B。
9.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.
10.C
解析:
C
【详解】
由图可知动力F1的力臂始终保持不变,物体的重力G始终大小不变,在杠杆从竖直位置向水平位置转动的过程中,重力的力臂逐渐增大,在L2<L1之前杠杆是省力杠杆,在L2>L1之后,杠杆变为费力杠杆.
11.D
解析:
D
【解析】由图乙和图丁可知,1s-2s内,拉力F的大小为50N,货物升高的高度为0.1m,则拉力F通过的距离为0.3m,所以拉力做的功为W=Fs=50N×0.3m=15J,故A正确;由图乙和图丙可知,2s-3s内,拉力F的大小为40N,货物上升的速度为速度为0.2m/s,则可知拉力F的速度为0.6m/s,所以拉力的功率P=Fv=40N×0.6m/s=24W,故B正确;在2s-3s内货物是匀速上升的,此时的拉力大小为40N,则可求出动滑轮的重为120N-100N=20N,故D错;由图乙可知,货物在1s时,拉力的大小为30N,则可得滑轮组对货物的拉力大小为30N×3-20N=70N,所以可得货物对地面的压力为100N-70N=30N,故C正确;应选D。
12.B
解析:
B
【解析】
对物体A进行受力分析可知,物体A在水平方向上受到三个力的作用,水平向左的拉力F、物体与平面间的摩擦力f和绳子对物体A水平向右的拉力为F1,这三个力平衡,故A错;F1、f的合力与F是平衡力,所以F1、f之和与F大小相等,故B正确;GB与F2是一对平衡力,而不是相互作用力,故C错;GA与N是一对平衡力,而不是相互作用力,故D错;应选B.
二、填空题
13.0.22:
3
【详解】
第一空.根据题意知道,当图甲所示的水箱中装满水时,水的质量为3kg,所以,水受到的重力是:
G水=m水g=3kg×10N/kg=30N;
第二空.由图乙知道,
解析:
0.22:
3
【详解】
第一空.根据题意知道,当图甲所示的水箱中装满水时,水的质量为3kg,所以,水受到的重力是:
G水=m水g=3kg×10N/kg=30N;
第二空.由图乙知道,水箱中没有水时(m=0),压力传感器受到的拉力F0=6N,由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2知道,
F0•OA=GM•OB,
所以,
即物体M的质量是:
;
第三空.设M的底面积为S,压力传感器示数为0时M浸入水中的深度为h1,M的高度为h,当压力传感器的压力为零时,M受到的浮力等于M的重力2N,
由阿基米德原理知道:
ρ水gSh1=2N﹣﹣﹣﹣﹣①
由图乙知道,当M完全浸没时,压力传感器的示数为24N,
由杠杆的平衡条件知道,FA•OA=FB•OB,
所以,
,
M受到竖直向上的浮力.竖直向下的重力和杆的作用力,则此时M受到的浮力是:
F浮=GM+FB=2N+8N=10N,
由阿基米德原理可知,
ρ水gSh=10N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②解得:
h=5h1,
由图乙知道,加水1kg时水面达到M的下表面(此时浮力为0),加水2kg时M刚好浸没(此时浮力为10N),该过程中增加水的质量为1kg,浮力增大了10N,所以,每加0.1kg水,物体M受到的浮力增加1N,当向水箱中加入质量为1.1kg的水时,受到的浮力为1N,B点受到的向上的力是:
FB′=GM﹣F浮′=2N﹣1N=1N,
由杠杆的平衡条件知道,
,
当力传感器的示数大小变为4F时,B点受到的向下的力是:
,
此时M受到的浮力是:
F浮″=GM+FB″=2N+4N=6N,
再次注入水的质量是:
,
当向水箱中加入质量为1.1kg的水时,水箱对水平面的压力:
F1=(m水箱+m水+mM)g﹣FB′=(0.8kg+1.1kg+0.2kg)×10N/kg﹣1N=20N,
继续向水箱中加
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