上海延安初级中学功和机械能单元练习.docx
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上海延安初级中学功和机械能单元练习
一、选择题
1.某同学用滑轮组提升物体,绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示,物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示。
已知物体的质量为450g,所用动滑轮的质量为50g,绳子自由端的拉力F为3.2N.g取10N/kg。
在0~2s的过程中,下列说法中正确的是( )
A.物体上升的速度为0.1m/sB.机械提升动滑轮做的功0.2J
C.滑轮组的机械效率为90%D.拉力F的功率为0.64W
2.如图所示,一块厚度很薄、质量分布均匀的长方体水泥板放在水平地面上,若分别用一竖直向上的动力F1、F2作用在水泥板一端的中间,欲使其一端抬离地面,则()
A.F1>F2,因为甲中的动力臂长
B.F1 C.F1>F2,因为乙中的阻力臂短 D.F1=F2,因为动力臂都是阻力臂的2倍 3.如图所示,用24N的水平拉力F拉滑轮,可以使重20N的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动.物体B重10N,弹簧测力计的示数为5N且不变.若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和轴摩擦,则下列说法中正确是 A.地面受到的摩擦力为12N 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 4.如图所示的四幅图中,不正确的是 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的过程中的受力示意图(略空气阻力) B.近视眼成像情况和近视眼校正后成像情况 C.同名磁极(S)的磁场方向 D.吊桥所受拉力的力臂L1 5.如图所示,一根直硬棒被细绳系在O点吊起.A处挂一实心金属块甲,B处挂一石块乙时恰好能使硬棒在水平位置平衡.不计硬棒与悬挂的细绳质量,下列推断合理的是 A.甲的质量和密度都比乙大 B.O点绳子拉力一定等于甲、乙重力之和 C.如果甲浸没在水中,硬棒会逆时针转动 D.如果甲浸没在水中,要使硬棒水平平衡,可将乙向右移动 6.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 7.如图所示,可绕O点转动的轻质杠杆,在D点挂一个重为G的物体M,用一把弹簧测力计依次在A,B,C三点沿圆O相切的方向用力拉,都使杠杆在水平位置平衡,读出三次的示数分别为F1、F2、F3,它们的大小关系是 A.F1<F2<F3<GB.F1>F2>F3>GC.F1=F2=F3=GD.F1>F2=F3=G 8.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 9.小华分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组,分别在相同时间内将同一重物匀速提升了不同的高度h1和h2(h1 ①F1做的功等于F2做的功;②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率;③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力;④F1做功的功率大于F2做功的功率,其中正确的结论有 A.1个B.2个C.3个D.4个 10.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 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.往车上装重物时,常常用长木板搭个斜面,把重物沿斜面推上去,如图所示。 工人用3m长的斜面,把1200N的重物提高1m。 假设斜面很光滑,则需要施加的推力为______;若实际用力为500N,则斜面的机械效率为______,推重物时,重物受到的摩擦力为______。 14.如图甲所示,质量为60kg的小明坐在地上,最多能拉着质量为400kg的物体A在水平地面上做匀速直线运动,已知物体A所受阻力为物重的0.2倍,则小明对物体A的拉力是____N。 如图乙所示,当小明站立在地面上,利用滑轮组以尽可能大的力竖直向下拉绳子,恰好能将浸没在水中、密度为4×103kg/m3的物体B缓慢拉离水面,物体B浸没在水中时受到的浮力为_____N(不计滑轮重及细绳与滑轮间的摩擦,绳子能承受的拉力足够大)。 15.一根粗细均匀的木料(圆柱形的),重是100N,放在水平地面上,现将它的一端微微抬起,所需的最小力是_______N。 16.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) 17.国产165型单缸四冲程汽油机的汽缸直径为65毫米,活塞冲程长为55毫米,满负荷工作时,燃气平均压强为9.59×105帕,飞轮转速为1500转/分,则该汽油机满负荷工作时的功率为_____瓦.(不计摩擦) 18.2010年4月14日,青海玉树发生7.1级地震,救援队利用各种器材展开抢险救灾工作. (1)利用如图1所示的钢丝钳,救援队吧钢筋剪断,钢丝钳是杠杆. (2)使用撬棒,救援队员吧滚落在公路上的石块撬起,如图2所示,若救援队在撬棒D点沿DM方向用来撬起石块1,撬棒的支点是点,若救援队员在撬棒D点沿DN方向用力撬起石块1,撬棒的支点是点.沿方向撬起石块1更省力. 19.五一长假期间,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”)。 20.如图是小刚设计的一个通过简单机械自动拉开开关的装置示意图.该装置主要由滑轮组、配重C、D以及杠杆AB组成,配重C通过细绳与动滑轮相连,配重C、D分别通过支架固连在杠杆AB两端,支架与杠杆垂直.杠杆的B端放在水平台面上,杠杆可以绕支点O在竖直平面内逆时针转动,开关被拉开前,杠杆在水平位置平衡.已知动滑轮P的质量mP为0.2kg,OA: OB=3: 1,配重D的质量mD为1.5kg,作用在D上的竖直向下的压力F为75N,刚好拉开开关所需的拉力T为6N.杠杆、支架和细绳的质量均忽略不计,滑轮与轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计,g取10N/kg.求: 配重C的质量mC等于多少kg,开关刚好能被拉开? 三、实验题 21.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”)。 22.图是小明同学进行“探究杠杆的平衡条件”的实验情景,实验中所用的每个钩码重 ,杠杆上每一格长 ,部分实验数据已记录在下表中。 实验序号 动力 动力臂 阻力 阻力臂 1 1.5 2 1 3 2 1 4 2 2 3 1 4 1.5 2 (1)实验开始前,应先调节杠杆两端的__,使杠杆在__位置平衡,这样做是为了在实验中便于测量__;如发现杠杆左端偏高,则可将右端的平衡螺母向__调节。 (2)第二次实验中,保持钩码位置不动,把杠杆左边的钩码拿走1个,要让杠杆保持平衡,则应该将杠杆右边的钩码拿走__个。 (3)第三次实验中,小明把杠杆左边的钩码换成弹簧测力计,他的操作不规范,原因是他没有沿__方向拉弹簧测力计。 (4)在实验中,多次改变力和力臂的大小得到多组数据的目的是__ .多次测量取平均值减小误差 .避免偶然性,使实验结论具有普遍性 (5)请用公式表述杠杆的平衡条件: __。 23.对于杠杆的原理,我国古代也很注意研究,在古书《墨经》中就对杆秤作了科学的说明。 某物理小组探究如图所示的一杆秤,通过观察和测量知道: 杆秤上标有刻度,提纽在B点,秤钩在A点,O点为刻度的起点(为零刻度点,在B点左侧)。 用刻度尺量出OA=l1,OB=l2。 (1)秤钩不挂重物时,秤砣挂在O点时杆秤平衡,则重心C应在B点的__________侧(选填“左”、“右”或“不确定”)。 设该杆秤秤砣的质量为m,则杆秤自身重力(不含秤砣)和它的力臂的乘积是__________。 (2)物理小组利用空瓶(空瓶质量比秤砣质量小一些)、细线和原有秤砣测出原秤砣的质量。 方法是: 用细线系在空瓶上并置于__________点,慢慢往瓶中加沙子,如果杆秤恰能平衡,相当于新做了一个秤砣,再把它挂在秤钩上,移动原秤砣位置至杆秤平衡,秤杆上的读数即为原秤砣质量。 (3)物理小组通过查资料得到“如果杠杆受两个阻力,杠杆的平衡条件是: F动l动=F阻l阻+F′阻l′阻,如图所示”。 则上一问中实际上只要有刻度尺利用科学推理也可测得秤砣质量,方法是: 设想有两个完全一样的原秤砣甲、乙,将甲置于A点,乙置于B点右侧某点,杆秤恰好平衡。 由杠杆的平衡条件可知,量出长度l1、l2后,只须从B点起向右量出长度__________,该位置杆秤上的读数即为秤砣的质量m。 24.在探究“杠杆平衡条件”实验中(每个钩码质量相等,杠杆上每小格等距) (1)将杠杆的中点O挂在支架上后,调节杠杆两端螺母使杠杆在水平位置平衡,目的是_____________; (2)杠杆平衡后,小明同学在图甲所示的A位置挂上两个钩码,可在B位置挂上_____个钩码,使杠杆在水平位置平衡; (3)取下B位置的钩码,改用弹簧测力计拉杠杆的C点使杠杆在水平位置保持平衡。 当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中,杠杆在水平位置始终保持平衡(如图乙),测力计示数将_____________(选填“一直变大”、“一直变小”、“先变大后变小”、“先变小后变大”); (4)接着小明把支点选到B点,如图丙,在A点挂一个钩码,在C点挂3个钩码,杠杆也恰好水平静止,她觉得此时不满足杠杆平衡条件,造成这个问题的原因是_____________; (5)完成以上实验后,小明利用杠杆来测量测量杠杆的机械效率。 如图丁,实验时,竖直向上拉动弹簧测力计,使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。 实验中,将杠杆拉至图中虚线位置测力计的示数F=_____N,钩码总重G为1.0N,钩码上升高度h为0.1m,测力计移动距离s为0.3m,则杠杆的机械效率为_______%(结果精确到0.1%)。 如果把钩码由A移至B,两次实验A点竖直移动相同距离,拉力所做的有用功将____,此杠杆的机械效率将________(两空均选填“变大”、“变小”或“不变”)。 25.如图甲所示是某一学习小组探究“斜面的机械效率”实验装置.小名猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关,小悦猜想斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关.表格是其中一位同学在其他条件一定时的实验数据. 实验 次数 斜面的倾 斜程度 物块重 G/N 斜面高 度h/m 拉力 F/N 斜面长 度s/m 机械效 率η 1 较缓 10 0.2 5.5 1 36.4% 2 较陡 10 0.4 7.0 1 57.1% 3 最陡 10 0.6 8.5 1 70.6% (1)实验时,沿斜面拉动木块时,为使测力计的示数稳定,应尽量使木块做____________运动. (2)通过比较表格中“物块重”和“____________”两栏对应的数据,可知斜面是一种省力的简单机械. (3)表格实验数据验证了__________(填“小名”或“小悦”)的猜想,结论是: 在其他条件一定时,斜面___________,机械效率越高. (4)第一次实验中,物块所受斜面的摩擦力为___________N. (5)请你进一步分析实验数据,并结合所学物理知识,解决下列关于斜面的物理问题.图乙中斜面1的长度小于斜面2的长度,木块从斜面顶端由静止释放后沿着斜面下滑,该过程中斜面对木块的支持力______(填“做功”或“不做功).木块到达斜面1、2底端时的速度分别为v1、v2,若斜面光滑,则v1______v2(填“大于”“小于”或“等于”);若斜面粗糙程度相同,则v1______v2(填“大于”“小于”或“等于”). 26.探究杠杆的平衡条件 【提出问题】如图所示,是一种常见的杆秤.此时处于水平位置平衡. 发现一: 小明在左侧挂钩上增加物体,可观察到提纽左侧下沉.他认为改变杠杆的水平平衡可以通过改变作用在杠杆上的来实现; 发现二;接着小新移动秤砣使其恢复水平位置平衡。 说明通过改变的长短也可以改变杠杆的平衡. 那么,杠杆在满足什么条件时才平衡呢? 【制定计划与设计实验】 实验前,轻质杠杆处于如图所示的状态,使用时,首先应将杠杆的平衡螺母向(选填“左”或“右”)调节,使杠杆处于水平位置平衡,这样做的好处是 【实验结论】 如图所示,他们进行了三次实验,对实验数据进行分析,得出杠杆的平衡条件是, 【拓展应用】如图所示,是用手托起重物的示意图,图中前臂可以看作是一个杠杆(选填“省力”、“费力”或“等臂”),此杠杆的支点是图中的点,假如托起6N的重物,请你根据图21所示,估算出手臂要用的动力大约是N 【参考答案】***试卷处理标记,请不要删除 一、选择题 1.D 解析: D 【详解】 A.由图可知,当物体运动2s时,路程是10cm,物体上升速度为 故A错误; B.动滑轮做的功 故B错误; C.当物体运动2s时,路程是10cm,有用功为 总功为 机械效率为 故C错误; D.根据图可知,当绳子运动2s时,路程是40cm,绳子的速度为 拉力F的功率为 故D正确。 故选D。 2.D 解析: D 【分析】 把水泥板看做一个杠杆,抬起一端,则另一端为支点;由于水泥板是一个厚度、密度都均匀的物体,所以,其重力的作用点在其中心上,此时动力F克服的是水泥板的重力,即此时的阻力臂等于动力臂的一半;在此基础上,利用杠杆的平衡条件,即可确定F1与F2的大小关系。 【详解】 两次抬起水泥板时的情况如图所示: 在上述两种情况下,动力克服的都是水泥板的重力,对于形状规则质地均匀的物体,其重心都在其几何中心上,所以两图中动力臂都是阻力臂的2倍;依据 可得, , 所以,前后两次所用的力相同,即 ,故ABC都错误,D正确。 【点睛】 本题作为考查杠杆平衡条件应用的一道经典例题,很容易让学生在第一印象中选错,一定要仔细分析,重点记忆! 3.D 解析: D 【解析】 【分析】 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。 【详解】 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。 4.A 解析: A 【解析】 【分析】 (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。 【详解】 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: 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。 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。 故选: A。 5.B 解析: B 【解析】 A.根据杠杆的平衡条件知,OA>OB,所以FA B.图中杠杆保持静止,受力平衡,所以O点绳子向上的拉力一定等于甲、乙重力之和,故B正确; C.如果甲浸没在水中,受到浮力的作用,FA会减小,硬棒会顺时针转动,故C错误; D.如果甲浸没在水中,受到浮力的作用,FA会减小,LA不变,FB不变,根据杠杆平衡条件得,要使硬棒水平平衡,LB应减小,即可将乙向左移动,故D错误; 故选B. 6.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。 7.C 解析: C 【解析】 试题分析: 利用杠杆平衡条件分析,当阻力和阻力臂不变时,如果动力臂不变,只改动用力方向,其动力不变,据此分析解答. 解: 设拉力的力臂为L,则由题意可知,当杠杆在水平位置平衡时: G×OD=F×L 由此可得: F= 因为G,OD不变,OD=L=r,故F=G,由于F1、F2、F3的力臂都为圆的半径,相等,故F1=F2=F3=G 故选: C 【点评】此题主要考查学生对于杠杆平衡问题的分析能力,此题关键是力臂的确定. 8.A 解析: A 【解析】 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,动滑轮组进行受力分析, ,当重物G换为质量更大的物体时,F将变大,更费力,故D错误. 故选A. 9.B 解析: B 【解析】 (1)不计绳重及摩擦,拉力做的功分别为: , , 因为h1<h2, 所以W1<W2,故①错; (2)动滑轮重相同,提升的物体重相同, 不计绳重及摩擦,由 可知滑轮组的机械效率相同,故②正确; (3)不计绳重及摩擦, 拉力 ,n1=2,n2=3, 绳子受的拉力分别为: , , 所以F1>F2,使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力,故③正确; (4)因为W1<W2,且做功时间相同,由 可知,P1<P2,故④错. 综上分析,②③说法都正确,正确的有两个. 故选B. 10.C 解析: C 【详解】 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×OA=VB×OB,所以ρ水VAg×OA=ρ水VBg×OB,即ρVAg×OA−ρ水VAg×OA=ρVBg×OB−ρ水VBg×OB,因此杠杆仍然平衡. 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=
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