课时训练16 简单机械.docx
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课时训练16简单机械
课时训练(十六) 简单机械
(限时:
50分钟)
|基础达标|
一、选择题
1.如图K16-1是一种切甘蔗用的铡刀示意图。
下列有关说法正确的是( )
图K16-1
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
2.[2019·泸州]如图K16-2所示,在“探究杠杆平衡条件”的实验中,轻质杠杆上每个小格长度均为2cm,在B点竖直悬挂4个重均为0.5N的钩码,在A点用与水平方向成30°角的动力F拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡。
对该杠杆此状态的判断,下列说法中正确的是( )
图K16-2
A.杠杆的动力臂为8cm
B.该杠杆为费力杠杆
C.该杠杆的阻力大小为0.5N
D.动力F的大小为1.5N
3.[2019·江西]如图K16-3所示,物重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态(不计机械自重和摩擦),拉力F1、F2、F3、F4的大小关系是( )
图K16-3
A.F2 C.F4=F2 4.[2019·自贡]如图K16-4所示,物体A、B的重分别为20N、10N,滑轮重和滑轮与绳子间的摩擦忽略不计,此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动。 若用力F向左拉物体A,使物体A向左做匀速直线运动,则( ) 图K16-4 A.F=20N B.F=10N C.F=5N D.F=30N 5.[2019·益阳]在野外用滑轮组拉越野车脱困时的情景如图K16-5所示,有关力的分析正确的是( ) 图K16-5 A.车对地面的压力与车的重力是一对平衡力 B.车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是一对平衡力 C.脱困必需2400N的拉力时,绳索自由端的力F至少为1200N D.脱困必需2400N的拉力时,绳索自由端的力F至少为800N 二、填空题 6.[2019·凉山州]如图K16-6所示,轻质杠杆OB的重力忽略不计,OB=3OA,物体G的重力为150N。 若要使物体G对水平地面的压力为零且轻杠OB仍能处于如图所示的水平位置,则需要在B端施加的拉力F= N。 图K16-6 7.[2019·益阳]如图K16-7所示是吊车吊起货物的示意图,已知AB=4m,BC=6m。 吊臂是一个杠杆,当吊臂吊着2t的货物处于静止状态时,杠杆的支点是 (选填“A”“B”或“C”)点,伸缩撑杆对吊臂的支持力大小为 N。 (g取10N/kg) 图K16-7 8.如图K16-8所示的滑轮组,不计拉线质量及滑轮转动时的摩擦,重物G=100N,每一个滑轮重20N。 当绳自由端拉力F竖直向上且大小为30N时,重物G对地面的压力为 N。 拉力F为 N时,恰能让重物G匀速上升。 若重物G能以0.1m/s的速度匀速上升,则绳自由端向上运动速度为 m/s。 图K16-8 9.[2018·威海]图K16-9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) 图K16-9 三、作图题 10.[2019·达州]轻质杠杆OABC能够绕O点转动,已知OA=BC=20cm,AB=30cm,在B点用细线悬挂重为100N的物体G,为了使杠杆在如图K16-10所示的位置平衡,请在杠杆上作出所施加最小动力F1的示意图。 (不要求写出计算过程) 图K16-10 11.[2018·山西]如图K16-11所示,用一根细绳将杠杆AOB在O点悬挂起来,B处挂一重物G,在杠杆上施加最小动力F,使杠杆在图示位置平衡,请你在图中画出这个力的示意图。 图K16-11 四、实验探究题 12.[2019·咸宁]小敏同学参加研学旅行时,在湖边捡到一块漂亮的小石块,她用家中常见物品与刻度尺巧妙地测出了小石块的密度,她的测量方案如下: ①用细绳将一直杆悬挂,调节至水平位置平衡,记下细绳在直杆上的结点位置O; ②将一重物悬于结点O左侧的A点,小石块悬于结点O的右侧,调整小石块的位置,如图K16-12所示,当小石块悬于B点时,直杆在水平位置平衡; 图K16-12 ③用刻度尺测量OA的长度为L1,OB的长度为L2; ④保持重物的悬点位置A不变,将结点O右侧的小石块浸没在盛水的杯中(未与杯底、杯壁接触),调整小石块的悬点位置,当小石块悬于C点时,直杆在水平位置平衡; ⑤用刻度尺测量OC的长度为L3。 请根据她的测量方案回答以下问题: (1)实验中三次调节了直杆在水平位置平衡。 其中,第一次调节水平平衡是 ,第二次调节水平平衡是 。 (均填选项前字母) a.消除直杆自重的影响 b.便于测量力臂 (2)实验中长度 (选填“L1”“L2”或“L3”)的测量是多余的。 (3)C点应该在B点的 (选填“左”或“右”)侧。 (4)小石块密度的表达式为ρ石= 。 (从字母ρ水、L1、L2、L3中选择合适的进行表示) |自我挑战| 13.[2019·衢州]如图K16-13所示是起重机用四种方案将地面上的一棵大树拉起的瞬间,其中拉力最小的是( ) 图K16-13 14.[2019·黔东南州]某大桥设计车速为60km/h,图K16-14甲为该大桥的实景图,其主通航孔桥采用双塔双索面斜拉桥,可逐步抽象成图乙、图丙、图丁所示的模型。 图K16-14 (1)可以看出它用到了 (选填“杠杆”或“斜面”)的物理知识。 为了减小钢索承受的拉力,在需要与可能的前提下,可以适当 (选填“增加”或“减小”)桥塔的高度。 (2)若某汽车质量为5×103kg,在大桥上按设计车速水平匀速直线行驶时受到的阻力为汽车重力的0.06倍,则汽车通过该大桥时汽车发动机的功率为 W。 (g取10N/kg) 15.[2019·郴州]材料相同的甲、乙两个实心物体分别挂在杠杆A、B两端,O为支点(OA 如果将甲、乙物体(不溶于水)浸没于水中,杠杆将会( ) 图K16-15 A.A端下沉B.B端下沉 C.仍保持平衡D.无法确定 16.[2019·广安]如图K16-16所示,一轻质杠杆水平支在支架上,OA∶OC=2∶1,G1是边长为5cm的正方体,G2重20N,则绳子对G1的拉力为 N,此时G1对地面的压强为2×104Pa,G1重 N。 图K16-16 17.[2019·绍兴]如图K16-17是上肢力量健身器材示意图。 杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动,AB=3BO,配重的重力为120N。 重为500N的健身者通过细绳在B点施加竖直向下的拉力为F1时,杠杆在水平位置平衡,配重对地面的压力为85N。 在B点施加竖直向下的拉力为F2时,杠杆仍在水平位置平衡,配重对地面的压力为60N。 已知F1F2=23,杠杆AB和细绳的质量及所有摩擦均忽略不计。 下列说法正确的是( ) 图K16-17 A.配重对地面的压力为50N时,健身者在B点施加竖直向下的拉力为160N B.配重对地面的压力为90N时,健身者在B点施加竖直向下的拉力为120N C.健身者在B点施加400N竖直向下的拉力时,配重对地面的压力为35N D.配重刚好被匀速拉起时,健身者在B点施加竖直向下的拉力为540N 18.[2019·绵阳]用水平力F1拉动如图K16-18所示装置,使木板A在粗糙水平面上向右匀速运动,物块B在木板A上表面相对地面静止,连接B与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为F2。 不计滑轮重和绳重,滑轮轴光滑。 则F1与F2的大小关系是( ) 图K16-18 A.F1=F2B.F2 C.F1=2F2D.F1>2F2 19.[2019·河北]如图K16-19所示,一轻质杠杆AB,长为1m,支点在它的中点O,将重分别为10N和2N的正方体M、N用细绳系于杠杆的B点和C点,已知OC∶OB=1∶2,M的边长l=0.1m。 (1)在图中画出N受力的示意图。 (2)求此时M对地面的压强。 (3)若沿竖直方向将M左右两边各切去厚度为 h的部分,然后将C点处系着N的细绳向右移动h时,M对地面的压强减小了60Pa,求h为多少。 图K16-19 【参考答案】 1.C [解析]刀刃很薄则减小了受力面积,从而增大了压强,故A错误;由图可知,铡刀的动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故B错误;甘蔗放在a点比在b点时阻力臂小,阻力和动力臂不变,根据杠杆平衡条件可知,甘蔗放在a点比在b点时更省力,更易被切断,故C正确;由图知F2的动力臂大于F1的动力臂,因此沿F2方向更省力,故D错误。 2.B [解析]动力臂为l1=OAsin30°=4×2cm× =4cm,故A错误;阻力臂为l2=OB=3×2cm=6cm>4cm,即阻力臂大于动力臂,该杠杆为费力杠杆,故B正确;该杠杆的阻力大小为F2=4×0.5N=2N,故C错误;根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2,代入数据,2N×6cm=F×4cm,解得动力F=3N,故D错误。 3.B [解析]因不计机械自重与摩擦,图甲中重物G离支点3个小格,F1离支点3个小格,根据杠杆平衡条件得F1=G;图乙中滑轮组有三段绳子吊着物体,则F2= G;图丙中F3下方吊着两段绳子,其中一段吊着物体,则F3=2G;图丁中设斜面长为s,则斜面高为h= s,F4= G,故有F2 故选B。 4.B [解析]由图知,此滑轮组由2段绳子承担物重,所以物体A水平向右做匀速直线运动时,受到绳的拉力FA= GB= ×10N=5N;在水平方向A受到的摩擦力和绳对A的拉力平衡,所以f=FA=5N,方向水平向左;若使物体A向左做匀速直线运动,则A受摩擦力水平向右,则F=FA+f=5N+5N=10N。 5.C [解析]车对地面的压力与车的重力是作用在不同物体上的两个力,且方向相同,所以不是一对平衡力,故A错误;车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是作用在不同物体上的两个力,所以不是一对平衡力,故B错误;由图可知,n=2,不计绳重和摩擦,则绳子自由端的拉力F= F'= ×2400N=1200N,因为绳重和摩擦必然存在,所以绳索自由端的拉力F至少为1200N,故C正确,D错误。 6.50 [解析]因为物体G对水平地面的压力为零,所以A点受到的拉力FA=G=150N。 根据杠杆的平衡条件可得FA×OA=F×OB,即150N×OA=F×3OA,解得F=50N。 7.A 5×104 8.30 40 0.3 [解析]由受力分析可知,重物G对地面的压力为F压=G+G动-3F=100N+20N-90N=30N;重物G恰好匀速上升时对地面压力为0,由受力分析可知,3F'=G+G动=100N+20N=120N,则F'=40N;重物G以0.1m/s的速度匀速上升时,有3股绳子作用在动滑轮上,则绳自由端向上运动速度为0.3m/s。 9.400 4500 [解析]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F压=G-F=700N-300N=400N。 杠杆A端所受的力FA=3F+G轮=3×300N+100N=1000N。 根据杠杆平衡条件FB×OB=FA×OA,则FB=FA× =1000N× =500N,所以物体M对地面的压力FM=GM-FB=5000N-500N=4500N。 10.如图所示 11.如图所示 12. (1)a b (2)L1 (3)右 (4) ρ水 13.C 14. (1)杠杆 增加 (2)5×104 [解析] (1)题图丁所示的模型,桥可以看成是一个在力的作用下静止在水平位置的硬棒,结合杠杆的定义,即可知道它就是杠杆的模型,所以用到了杠杆的知识。 由图可知,若增加塔桥的高度,则增加了支点O到钢索的垂直距离,即增大了动力臂,根据公式F1= 可以得到,在阻力和阻力臂不变的情况下,动力臂越大,动力越小,即桥对钢索的拉力就越小。 (2)汽车受到的重力为G=mg=5×103kg×10N/kg=5×104N;因汽车做匀速直线运动,所受牵引力与阻力大小相等,则汽车发动机的牵引力为F=f=0.06G=0.06×5×104N=3×103N;汽车行驶的速度为v=60km/h= m/s;汽车发动机的功率为P=Fv=3×103N× m/s=5×104W。 15.C [解析]如题图所示,根据杠杆的平衡条件,G甲×OA=G乙×OB,甲、乙的密度相同,则有ρV甲g×OA=ρV乙g×OB,所以V甲×OA=V乙×OB。 当把两个物体浸没在水中时,F浮甲=ρ水V甲g,F浮乙=ρ水V乙g,左侧有(G甲-F浮甲)×OA=G甲×OA-F浮甲×OA=G甲×OA-ρ水V甲g×OA①,右侧有(G乙-F浮乙)×OB=G乙×OB-F浮乙×OB=G乙×OB-ρ水V乙g×OB②,①-②得G甲×OA-ρ水V甲g×OA-G乙×OB+ρ水V乙g×OB=-ρ水g(V甲×OA-V乙×OB)=0,所以(G甲-F浮甲)×OA=(G乙-F浮乙)×OB,故杠杆仍保持平衡。 16.10 60 [解析]由图知,O为支点,G2在C点,设绳子对A端的拉力大小为FA,已知OAOC=21,则OA=2OC,由杠杆平衡条件得,FA×OA=G2×OC,即FA×2OC=20N×OC,解得,FA=10N,由相互作用力特点可知,绳子对G1的拉力FA'=FA=10N;正方体G1与地面的接触面积S=5cm×5cm=25cm2=0.0025m2,由p= 得,正方体G1对地面的压力F=pS=2×104Pa×0.0025m2=50N,地面对正方体G1的支持力F'=F=50N;G1受竖直向下的重力G1、地面向上的支持力F'、绳子向上的拉力FA'而处于平衡状态,由力的平衡条件得,G1的重力G1=FA+F'=10N+50N=60N。 17.C [解析]当配重在地面上保持静止状态时,它受到的绳子的拉力F为F=G-FN,由图可知,杠杆A点受到的拉力FA=2F+G动=2×(G-FN)+G动,根据杠杆的平衡条件得,FA×OA=FB×OB,即[2×(G-FN)+G动]×OA=FB×OB,由AB=3BO可得AO=2BO,则有[2×(G-FN)+G动]×2OB=FB×OB,整理得,FB=4×(G-FN)+2G动。 当压力为85N时,F1=4×(120N-85N)+2G动;当压力为60N时,F2=4×(120N-60N)+2G动;由题知,F1F2=23,则[4×(120N-85N)+2G动][4×(120N-60N)+2G动]=23,解得动滑轮重G动=30N。 当配重对地面的压力为50N时,健身者对B点向下的拉力为FB1=4×(120N-50N)+2×30N=340N,故A错误;当配重对地面的压力为90N时,健身者对B点向下的拉力为FB2=4×(120N-90N)+2×30N=180N,故B错误;健身者在B点施加400N竖直向下的拉力时,根据FB=4×(G-FN)+2G动可得到400N=4×(120N-FN3)+2×30N,解得配重对地面的压力FN3=35N,故C正确;配重刚好被拉起,即它对地面的压力为0,健身者在B点向下的拉力FB4=4×(G-FN4)+2G动=4×(120N-0N)+2×30N=540N>500N,因为人的最大拉力等于体重500N,因此配重不可能被匀速拉起,故D错误。 18.D 19.解: (1)如图所示 (2)设B端受到细绳的拉力为FB, 由杠杆平衡条件得,GN×OC=FB×OB,已知OCOB=12, 则FB=GN× =2N× =1N; 由于力的作用是相互的,则细绳对M的拉力F=FB=1N, 此时M对地面的压力F压=F支=GM-F=10N-1N=9N, M与地面的接触面积S=l2=(0.1m)2=0.01m2, 则此时M对地面的压强p= = =900Pa。 (3)沿竖直方向将M左右两边各切去厚度为 h部分后, M剩余部分的底面积S'=l· =l×(l-h), M剩余部分的体积V'=S'l=l2×(l-h), M剩余部分的密度不变,则剩余部分的重力与原来重力的比值 = = = 所以M剩余部分的重力GM'= ×GM= ×10N①, M剩余部分对地面的压强p'=p-Δp=900Pa-60Pa=840Pa, M剩余部分的底面积S'=l×(l-h)=0.1m×(0.1m-h), 地面对M剩余部分的支持力 F支'=F压'=p'S'=840Pa×0.1m×(0.1m-h)②, 将C点处系着N的细绳向右移动h后,设此时B端受到细绳的拉力为FB', = O为AB中点,则OC= AB= ×1m=0.25m,OB= AB=0.5m, 由杠杆平衡条件得,GN×(OC-h)=FB'×OB, 则FB'= = 即细绳对M剩余部分的拉力 F'=FB'= ③, 对M剩余部分进行受力分析,由力的平衡条件得,F支'+F'=GM'④, 将①②③式代入④式得: 840Pa×0.1m×(0.1m-h)+ = ×10N, 解得h=0.05m。
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