成都市第三十七中学功和机械能单元综合训练文档格式.docx
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B.滑轮移动的速度为0.4m/s
C.水平拉力F的功率为4.8W
D.在2s内绳子对物体A所做的功为4.8J
8.如图所示是某建筑工地用升降机提升大理石的滑轮组示意图。
滑轮组通过固定架被固定住,滑轮组中的两个定滑轮质量相等,绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为2000N.大理石的密度是2.8×
103kg/m3,每块大理石的体积是1.0×
10﹣2m3,升降机货箱和动滑轮的总重力是300N.在某次提升15块大理石的过程中,升降机在1min内将货箱中的大理石沿竖直方向匀速提升了15m,绳子末端的拉力为F,拉力F的功率为P,此时滑轮组的机械效率为η.不计绳子的重力和轮与轴的摩擦,g取10N/kg.下列选项中正确的是
A.升降机一次最多能匀速提升40块大理石
B.拉力F的大小为1300N
C.拉力F的功率P为1125W
D.滑轮组的机械效率η为85%
9.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
10.如图所示,F1=4N,F2=3N,此时物体A相对于地面静止,物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(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).下列说法错误的是()
A.F2的功率为0.6W
B.弹簧测力计读数为9N
C.物体A和地面之间有摩擦力
D.如果增大F2,物体A可能向左运动
11.用F1的拉力直接将重为G的物体A匀速提升h(如图甲);
换用斜面把物体A匀速提升相同的高度,拉力为F2,物体沿斜面运动的距离为L(如图乙),利用斜面工作过程中
A.有用功为F2hB.额外功为F2L-F1hC.总功为(F1+F2)LD.机械效率为
12.如图所示的是工人在平台上通过滑轮组向上拉起重物G的情景.已知重物G所受的重力为700N,当他沿水平方向用400N的力拉重物G时,重物G恰好做匀速直线运动.不计绳重及摩擦,下列说法正确的是
A.该滑轮组的动滑轮所受的重力为100N
B.若工人拉动绳子的速度为0.5m/s,则4s后,绳子的拉力所做的功为1400J
C.当工人用等大的力使绳子以不同速度匀速运动,且绳端运动相同的距离时,工人所做的功大小不同
D.若将重物G换为质量更大的物体,则在不改变其他条件的情况下,工人将更省力
二、填空题
13.如图所示的滑轮组,拉一重100N的物体M在水平地面上做匀速直线运动,如果拉力F=20N,绳子拉出了6m,则物体受到的摩擦力为_____N,物体前进了_____m,弹簧测力计的示数为_____N。
(不计滑轮重、绳重和摩擦)
14.如图所示,不计质量的硬杆处于水平静止状态。
O为支点,FA的力臂为LA。
若撤去FA,在B点施加力FB,硬杆仍可保持水平静止状态,且FB=FA,则FB的力臂LB________LA(选填“>
”、“<
”、“=”);
FB的方向________(选填“是”或“不是”)唯一。
15.小张用如图所示的杠杆把重物从A位置绕O点无摩擦缓慢地提升到B位置.在提升重物的过程中,动力F的方向始终垂直于杠杆,F大小的变化情况是_____,该杠杆是_____(选填“省力”、“费力”或“等臂”)杠杆.
16.一根均匀的长方体细长直棒重1.5牛,下底面积为20厘米2,将它放在水平桌面上,并有
的长度露出桌面外,如图所示.
(1)直棒对桌面的压强为_____帕.
(2)在棒的右端至少应施加_____牛的竖直向下的力,才能让它的左端离开桌面.
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,一个轻质杠杆可绕O点转动,甲、乙两物体分别用细线悬挂在杠杆的A、B两端,杠杆在水平位置平衡。
甲物体重10N,则乙物体重_____N。
如果将支点O向A端移动,____端将下沉(选填“A”或“B”)
19.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。
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.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.如图所示,在做“探究杠杆的平衡条件”实验中:
(1)如图甲所示杠杆静止,此时杠杆处于______(选填“平衡”或“不平衡”)状态;
为使杠杆在水平位置平衡,应把杠杆两端的平衡螺母向______(选填“左”或“右”)调节:
实验前调节杠杆在水平位置平衡的目是_________。
(2)实验中,如图乙所示,杠杆处于静止状态。
已知杠杆的刻度尺每格为5cm,钩码每个重0.5N,小红把数据记录在下表:
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力f2/n
阻力臂l2/cm
1.5
10
1
15
(3)小红根据以上实验数据马上得到杠杆的平衡条件
,你认为是否合理?
答:
______(选填“是"
或“否”)。
理由:
___________。
(4)小明用弹簧测力计在B点向下拉使杠杆平衡,如图丙所示。
现将弹簧测力计绕B点从a位置转动到b位置的过程中,杠杆始终保持水平平衡,则拉力F______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
23.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。
24.图甲是某型号的抽水马桶水箱进水控制装置的示意图,浮子是有上底无下底的圆柱形容器,中间有圆柱形的孔(图乙是浮子的放大示意图),壁的厚度忽略不计,浮子通过圆孔套在直杆上,并与调节螺母紧密相连,手动上下移动调节螺母,可以使浮子的位置随之上下移动,轻质细杆AB可绕O点旋转,A端与直杆底端相连,B端装有塞子当水箱的进水孔进水,水面接触到浮子下端后,浮子内的空⽓开始被封闭压缩,随着水位继续上升,浮子上升带动直杆向上运动,当水位上升到一定高度,AB杆处于水平位置时,塞子压住进水孔,进水孔停止进水。
(1)为测出浮子上底面的面积,现有刻度尺、量筒和水,请完成实验:
①将浮子倒置后,用刻度尺测出浮子内的深度h;
②将浮子装满水,用_______________________;
③浮子上底面的面积表达式:
S上=_________(用所测量物理量的符号表示)。
(2)若浮子上升的过程中内部被封闭的空气不泄露,用上述方法测得的浮子上底面的面积为10cm2,外界大气压为1.0×
105Pa,浮子、直杆、细杆AB、塞子的重力及所受浮力均不计,忽略所有摩擦,当进水孔停⽌进水时,浮子内的⽓体压强为外界大气压强的1.2倍,OA=6cm,OB=4cm,塞子受到水的压力为___________N。
(3)科学研究表明,⼀定质量的⽓体,在温度不变时,其压强与体积成反比,当进水孔的水压过大时,塞子被冲开,水箱内的水位超过⼀定⾼度,会使水溢出,若通过移动调节螺母的方法保证⻢桶正常使用,应如何移动调节螺母:
__________。
25.如图所示,是小王利用刻度均匀的杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”。
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时杠杆左端下沉,这时应将平衡螺母向___(左/右)端调节,直到杠杆在水平位置平衡;
(2)如图甲所示,在杠杆A点处挂4个钩码,则在B点处应挂____个同样的钩码,杠杆仍然在水平位置平衡;
(3)如果小王又进行了如图乙所示的探究,发现用弹簧测力计在C点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时,F×
OC____G×
OD;
(选填“大于”、“小于”或“等于”)
(4)如图丙是根据“杠杆平衡条件”制作的只需要一个砝码的天平,横梁可绕轴O在竖直平面内转动,左侧为悬挂在固定位置P的置物盘,右侧所用砝码是实验室里常见的钩码,用细线挂在右侧带刻度线的横梁上。
①下面是小明测量物体质量的几个主要步骤,最合理的顺序是(只填序号):
________
A.将天平放在水平台面上时
B.调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记
C.将悬挂钩码的细线移到右侧横梁的零刻线Q处
D.由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量
E.将待测物体放在天平左侧的置物盘中
F.移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记
②调节天平至水平位置平衡后,刚把待测物体放在天平左侧的置物盘中时,横梁上悬挂的重垂线将对准底座上标记的________侧(填“左”或“右”)。
26.在做“测滑轮组机械效率”的实验中,小强和同学们组装了如图所示的甲、乙两个滑轮组(每只滑轮重都相同,不计摩擦和绳重)。
(1)对于甲图所示的滑轮组,如果没有刻度尺,只要测出钩码重G,然后竖直向上匀速拉动弹簧秤使钩码升高,从弹簧秤上读出拉力值F,即可算出该滑轮组的机械效率η=______。
(2)在提升相同重物时,比较甲、乙两滑轮组的机械效率,可知η甲______η乙(选填:
>、<或=)。
(3)实验后小强猜想,对于同一滑轮组(例如图乙),它的机械效率也可能不是固定的,于是他用实验进行了探究,则小强的实验方案应该是(表述二种)______。
【参考答案】***试卷处理标记,请不要删除
1.B
解析:
B
【分析】
【详解】
铁块和铝块浸没在水中时,杠杆平衡,根据杠杆平衡条件得
(G铁-F浮铁)l=(G铝-F浮铝)l
所以
ρ铁gV铁-ρ水gV铁=ρ铝gV铝-ρ水gV铝
即
(ρ铁-ρ水)gV铁=(ρ铝-ρ水)gV铝
解得
V铁=
V铝
当将两个盛水杯去掉,杠杆右端
G铁l=ρ铁gV铁l=ρ铁g⋅
V铝l=7.9×
103kg/m3×
g⋅
V铝l=1.95×
103kg/m3⋅gV铝l
杠杆左端
G铝l=ρ铝gV铝l=2.7×
G铝l>
G铁l
挂铝块的B端下沉,挂铁块的A端上翘。
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
【点睛】
2.C
C
A.匀速拉动A的过程中,以A为参照物,B与A之间的位置不断发生变化,所以B是运动的,故A错误;
B.由图可以知道,F作用在动滑轮上,由动滑轮的特点可以知道,动滑轮移动的速度是绳端移动速度的二分之一,物体A的移动速度为
(即绳端移动速度),所以动滑轮的移动速度为
故B错误;
C.由图可以知道,滑轮为动滑轮,绳端拉力为F的一半,即
则绳子拉物体A的功率
所以C选项是正确的;
D.测力计对B的拉力与A对B的摩擦力是一对平衡力,在运动过程中若将拉力F增大,B物体仍然静止,因为B和A之间的摩擦力不变,所以测力计的示数不变,故D错误.
所以C选项是正确的.
(1)判断物体的运动和静止,首先确定一个参照物,被研究的物体和参照物之间如果发生位置的变化,被研究的物体是运动的,否则是静止的;
(2)由图可以知道,F作用在动滑轮上,所以动滑轮移动的速度是绳端移动速度的二分之一;
(3)由图可以知道,滑轮为动滑轮,绳子拉力为F的一半,根据
求出绳子拉物体A的功率;
(4)滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关,与拉力的大小无关,测力计对B的拉力与A对B的摩擦力是一对平衡力,拉力增大时摩擦力不变,则弹簧测力计的示数不变.
3.B
设杠杆长为l,由力臂的定义可知,水平力F的力臂
木棒重力的力臂
随着夹角逐渐增大,F的力臂越来越小,木棒重力的力臂越来越大,根据杠杆平衡条件
得
重力大小不变,因此水平力F变大,故B正确。
4.C
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×
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×
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×
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.
5.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。
6.D
D
小兰和爸爸相向而行,动力、阻力不变,力臂同时减小,减小的量为vt,再次利用杠杆平衡条件求爸爸的速度.
木板平衡时,小兰和爸爸对木板施加的力大小等于各自重力,
所以小兰和爸爸对杠杆施加的力分别为F1=400N,F2=800N,
由题意可知,两力臂分别为l1=2m,l2=1m,
他们同时开始匀速相向行走,设小兰和爸爸匀速行走的速度分别为v1和v2,行走时间为t,
要保证杠杆水平平衡,根据杠杆的平衡条件有:
,
解得v2=0.25m/s.
故选D.
7.D
【解析】
A、物体A受到向左的拉力等于地面的摩擦力加上B的摩擦力,B对A的摩擦力等于弹簧测力计的示数,据此求地面受到的摩擦力;
B、滑轮为动滑轮,滑轮移动的速度等于物体移动速度的二分之一;
C、利用P=Fv求拉力做功功率;
D、利用速度公式求物体A在2s移动的距离,利用W=F左s求做功大小。
A、图中使用的是动滑轮,拉力F=2F左,物体A受到向左的拉力:
,而fB=F示=5N,
物体A受到向左的拉力等于地面的摩擦力f地加上B的摩擦力fB,即F左=f地+fB,
所以地面受到的摩擦力:
f地=F左-fB=12N-5N=7N,故A错;
B、滑轮移动的速度
,故B错;
C、拉力做功功率P=Fv轮=24N×
0.1m/s=2.4W,故C错;
D、拉力F移动距离s=vt=0.2m/s×
2s=0.4m,对A做功:
W=F左s=12N×
0.4m=4.8J,故D正确。
故选:
D。
8.C
(1)已知大理石的密度和体积,利用m=ρV求质量,再利用公式G=mg得到重力;
由图知,作用在动滑轮上的绳子有3段,已知钢丝绳能够承受的最大拉力、升降机货箱和动滑轮的总重力和作用在动滑轮上的绳子段数,可以得到动滑轮能够提升的最大重力;
已知动滑轮提升的最大重力和货箱的重力,可以得到大理石的总重力;
已知大理石的总重力和每块大理石的重力,两者之比就是大理石的数量;
(2)利用F=
(G+G0)求拉力;
(3)利用s=3h求拉力端移动的距离,利用W=Fs求拉力做的功;
已知做功时间,利用公式P=
求拉力的功率.
(4)求出有用功,再利用效率公式η=
×
100%求滑轮组的机械效率.
(1)由ρ=
得每块大理石的质量:
m=ρV=2.8×
1.0×
10-2m3=28kg
每块大理石重:
G=mg=28kg×
10N/kg=280N;
升降机一次能够提起的总重为G总=3×
F最大=3×
2000N=6000N
升降机一次能提起的大理石的总重为G石=G总-G0=6000N-300N=5700N
升降机一次能提起的大理石的块数为n=
=
≈20(块),故A错;
(2)提升15块大理石的过程中,钢丝绳端移动的距离:
s=3h=3×
15m=45m
F=
(G+G0)=
(15×
280N+300N)=1500N,故B错;
(3)把货物提升15m拉力做的功:
W=Fs=1500N×
45m=6.75×
104J
升降机的功率为P=
=1125W;
(4)W有用=Gh=15×
280N×
15m=6.3×
104J,
η=
100%=
100%≈93.3%,故D错.
故选C.
9.B
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.
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.
10.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.
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.
11.B
A.借助斜面做的有用功即为克服物体重力所做的功,则W有
Gh
F1h,故A错误;
BC.B.拉力所做的总功:
W总
F2L,额外功W额
W总
W有
F2L
F1h,故B正确,C错误;
D.机械效率η
,故D错误.故选B.
12.A
A
A、不计绳重及摩擦,动滑轮组进行受力分析,
滑轮组的动滑轮所受的重力:
G动=2F-G物=2×
400N-700N=100N,故A正确;
B、绳子移动的距离,s=vt=0.5m/s×
4s=2m,
绳子的拉力所做的功:
W=Fs=400N×
2m=800J,故B错误;
C、工人所做的功,等于绳子的拉力与绳子移动距离的乘积,与绳子的不同速度无关,大小W=Fs,工人所做的功相同,故C错误;
D、不计绳重及摩擦
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- 成都市 第三 十七 中学 机械能 单元 综合 训练