上海澧溪中学简单机械单元练习.docx
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上海澧溪中学简单机械单元练习.docx
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上海澧溪中学简单机械单元练习
上海澧溪中学简单机械单元练习
一、选择题
1.已知ρ铁=7.9×103kg/m3,ρ铝=2.7×103kg/m3,如图所示,A端挂的实心铁块,B端挂的实心铝块,两金属块均浸没在水中,等臂杠杆平衡,若将两个盛水杯撤去,则( )
A.A端向下,B端向上B.A端向上,B端向下C.A端向下,B端向下D.A端向上,B端向上
2.用图3甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体,已知滑轮重20N、绳重和摩擦力不计.则
A.手的拉力:
F甲=F乙;机械效率:
η甲=η乙
B.手的拉力:
F甲<F乙;机械效率:
η甲<η乙
C.手的拉力:
F甲>F乙;机械效率:
η甲<η乙
D.手的拉力:
F甲>F乙;机械效率:
η甲>η乙
3.用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系,改变G物,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,计算并绘出η与G物关系如图乙所示,若不计绳重和摩擦,则下列说法正确的是( )
A.此滑轮组动滑轮的重力为2N
B.当G物=6N时,机械效率约为η=66.7%
C.同一滑轮组η随G物的增大而增大,最终将超过100%
D.G物不变,改变图甲中的绕绳方式,滑轮组机械效率将改变
4.如图所示,用10N的水平拉力F拉滑轮,使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动,弹簧测力计的示数为3N.若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦,则下列说法中正确的有
A.以A为参照物,B是静止的
B.滑轮移动的速度为0.4m/s
C.绳子拉物体A的功率为1W
D.在运动过程中若将拉力F增大,弹簧测力计的示数也会增大
5.如图所示,一轻质杠杆支在支架上,OA=20cm,G1为边长是5cm的正方体,G2重为20N,当OC=10cm时,此时G1对地面的压强为2×104Pa,现用一水平拉力,使G2以2cm/s的速度向右匀速速运动,当G1对地面的压力恰好为0时,经过的时间是()
A.25sB.30sC.35sD.40s
6.如图,在竖直向上的力F的作用下,重为10N物体A沿竖直方向匀速上升。
已知重物上升速度为0.4m/s,不计绳与滑轮摩擦以及滑轮重和绳重,则拉力F的大小和滑轮上升的速度分别为( )
A.5N0.8m/sB.20N0.8m/sC.5N0.2m/sD.20N0.2m/s
7.端午节是我国的传统节日,很多地方举行了赛龙舟活动,极大丰富了人们的文化生活,关于赛龙舟活动,以下分析不正确的是( )
A.运动员划水的船桨是费力杠杆
B.龙舟漂浮在水面上,说明龙舟受到的浮力大于重力
C.运动员向后划水,龙舟向前运动,说明力的作用是相互的
D.划船时,水既是受力物体同时也是施力物体
8.如图所示,在水平地面上,用力F拉动重500N的木箱,使它在3s内匀速直线运动了3m,受到的摩擦力为200N。
不计滑轮重及绳与滑轮间摩擦,下列说法正确的是( )
A.拉力F的大小为250NB.拉力F做的功为600J
C.拉力F做功的功率为100WD.绳端移动的速度为1m/s
9.如图,拉力F将重120N的物体沿水平方向移动1m,用时1s。
运动时,物体与地面之间的摩擦力为30N,此时滑轮组的机械效率为80%。
下列说法正确的是()
A.拉力F=10NB.克服动滑轮重力做额外功7.5J
C.动滑轮重7.5ND.拉力的功率是37.5W
10.某同学自制了一架天平,由于制作粗糙,天平两侧长度不同.当将一物体放在天平的左盘时,右侧砝码的质量为m1,恰好平衡;当将该物体放在天平的右盘时,左侧砝码的质量为m2,天平才平衡.则该物体的质量应为:
()
A.
B.
C.
D.无法确定
11.如图,质量分别为m1、m2、m3(m1>m2)的物体通过轻绳和弹簧连接起来,三个物体均处于静止状态.不计弹簧自重、绳重和摩擦,关于此装置的说法错误的是()
A.绳子对m2的拉力大小为m2g
B.绳子对m1的拉力大小为m1g
C.弹簧中拉力大小为(m1-m2)g
D.地面对m3的支持力大小为(m2+m3-m1)g
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______。
14.一物体质量为10kg,小红用定滑轮将该物体在4s内匀速提升2m,所用拉力为120N,此过程中,小红做的有用功是_______,定滑轮的机械效率是________,拉力做功的功率是_______。
(g=10N/kg)
15.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)
16.如图所示,用10N的水平拉力F拉滑轮,使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动,弹簧测力计的示数为3N.若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦,则绳子拉物体A的功率为________W,物体A与地面之间的摩擦力为________N。
17.如图所示的AB为轻质杠杆,O为悬点,放在水平面上的物体M用细线悬挂在杠杆A端.已知OA:
OB=1:
2,M的密度为3×103kg/m3,体积为8×10﹣3m3.当B端悬挂一个质量为10kg重物时,杠杆水平平衡,则物体M对水平面的压力为________N(g取10N/kg).
18.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_________.
19.如图所示,物体G重60N,挂在匀质杠杆的一端,要使杠杆平衡可以在A点加一个方向为_____的_____N的力;也可以在B点加一个方向为_____的_____N的力.
20.如图是一种拉杆式旅行箱的示意图,使用时它相当于一个___________杠杆(选填“省力”或“费力”)。
若旅行箱内装满物体且质量分布均匀,其总重为210N,轻质拉杆拉出的长度是箱体长度的二分之一,要使旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡,则竖直向上的拉力F为___________N;在拉起的过程中,拉力方向始终与拉杆垂直,则拉力的大小___________(选填“变小”、“变大”或“不变”)。
三、实验题
21.探究“滑轮组机械效率”时,小强利用两组滑轮组进行了4次测量,用一个动滑轮和一个定滑轮测得前3组数据,用两个动滑轮和两个定滑轮测得第4组数据,如下表:
实验
次数
物重
G物/N
动滑轮重
G动/N
钩码上升的高度
h/m
动力
F/N
动力作点移动的距离s/m
滑轮组的
机械效率η/%
1
1
0.5
0.1
0.7
0.3
47.6
2
2
0.5
0.1
1.1
0.3
60.6
3
4
0.5
0.1
2
0.3
4
4
1
0.1
0.5
50.0
(1)根据表中前3次实验数据,画出甲图中滑轮组的绕绳方法___________。
(2)在实验中测量绳端拉力F时,应尽量沿___________方向匀速拉动弹簧测力计,第3次实验时滑轮组的机械效率为___________。
若弹簧测力计静止时就读出示数,则测出的机械效率将___________。
(“变大”、“变小”或“不变”)
(3)对比表中第___________几组数据可知,同一滑轮组的机械效率与物重有关。
(4)由表中第3、4组数据可知,不同滑轮组的机械效率与摩擦和___________有关,请计算出第3组实验中克服摩擦所做的额外功___________J。
22.小军利用如图所示器材测定滑轮组的机械效率,他记录的实验数据如下表。
次数
物重G/N
绳自由端的拉力F/N
钩码上升的高度h/cm
绳自由端移动的距离s/cm
机械效率η/%
1
1.0
0.5
10
30
2
2.0
0.9
5
15
74.1
(1)根据记录表格中提供的信息,组装图中小军使用的滑轮组______;
(2)根据给出的实验数据,计算出第一次的机械效率并填入表格中______;(结果保留三位有效数字)
(3)同一个滑轮组,在两次实验过程中机械效率不同,主要原因是______。
23.
(1)如图是某街道路灯悬挂的情景。
画出斜拉钢丝对横杆拉力F的示意图和对应的力臂L(_______________)
(2)某同学在研究滑动摩擦力时,先后做了如下两次实验:
实验一:
将重为G的物块A放在一水平薄木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动物块,使它在木板上匀速运动,如图甲所示。
读出弹簧测力计示数为F0。
实验二:
再将上述木板一端垫起,构成一个长为s、高为h的斜面;然后用弹簧测力计沿斜面拉动物块A,使它在斜面上匀速向上运动,如图乙所示。
读出弹簧测力计的示数为F1。
请你结合实验过程,运用所学知识解答如下问题。
(阅读图丙)
①画出物块A在斜面上运动时对斜面的压力FN的示意图____________。
②物块A与薄木板之间摩擦力的比例常数μ=_________。
(用实验中的数据表示)
24.在“探究杠杆的平衡条件”实验中:
(1)在测量时,使杠杆在水平位置保持平衡,其目的是为了_________________。
(2)若在杠杆两边挂上钩码后发现杠杆不平衡,则应该___________________________。
(3)如表为某同学所设计的实验方案和实验记录.
实验序号
实验方案
动力(牛)
动力臂(米)
阻力(牛)
阻力臂(米)
1
挂等量的钩码,分别作为动力和阻力.
2
0.05
2
0.05
2
挂不等量的钩码,分别作为动力和阻力.
4
0.03
6
0.02
3
挂钩码、用弹簧测力计拉,分别作为动力和阻力.
3
0.02
1.5
0.04
4
挂钩码、用弹簧测力计拉,分别作为动力和阻力.
5.8
0.04
5
0.04
a、该同学设计多种实验方案的目的是_____________________
b、实验序号4的数据显然发生错误,若记录无误,则错误的原因可能是____________
(4)该同学在学习了机械功后,认为力×力臂的单位恰好是“牛×米”,那么就可以将“力×力臂”的单位合写成“焦”.你认为该同学的认识是____________的(选填“正确”或“错误”).
25.如图所示,探究小组利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、若干相同钩码、弹簧测力计(单位:
N)等实验器材探究杠杆的平衡条件,在探究实验中:
(1)在挂钩码前,小组发现杠杆左端高右端低(如图甲),应将杠杆两端的平衡螺母向______(选填“左”或“右”)端调节,使杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是为了方便读出______;
(2)接着小组在杠杆的两侧挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡(如图乙),这时杠杆两侧受到的作用力大小______(选填“大于”“等于”或“小于”)各自钩码所受重力大小,若在A、B下方再增挂一个相同的钩码,则杠杆______(选填“左”或“右”)端将下沉;
(3)如图丙是已经调节平衡的杠杆,用弹簧测力计在杠杆C处竖直向上拉,在A处挂上适当的钩码,使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计读数为______,钩码总质量为______kg.(g取10N/kg)
26.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__.
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一、选择题
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=2.7×103kg/m3⋅gV铝l
所以
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.D
解析:
D
【详解】
由图可知,甲滑轮是定滑轮,使用该滑轮不省力,所以拉力等于物体的重力;乙滑轮是动滑轮,使用该滑轮可以省一半的力,即拉力等于物体和滑轮总重力的一半,则手的拉力:
F甲>F乙;两幅图中的W有是克服物体重力做的功是相同的,但乙图中拉力做功要克服动滑轮的重力做功,比甲图中做的总功要多,所以结合机械效率公式
可知,有用功相同时,总功越大的,机械效率越小;
所以选D.
3.B
解析:
B
【分析】
(1)结合图中信息,根据
求得动滑轮的重力。
(2)当G物=6N时,根据
求得机械效率。
(3)使用机械时,人们为完成某一任务所必须做的功叫有用功;对完成任务没有用,但又不得不做的功叫额外功;有用功与额外功之和叫总功。
有用功与总功的比值叫机械效率。
(4)G物不变,改变图甲中的绕绳方式,改为2段绳子承担,分别将同一物体匀速提高到相同高度,做的有用功相同;由题知,忽略绳重及摩擦,所做的额外功为提升动滑轮做的功,由W额=Gh可知额外功相同,又因为总功等于有用功加上额外功,所以总功相同,所以可以得出两图的机械效率相同。
【详解】
A.由图象可知,当G=12N时,η=80%,不计绳重和摩擦,则
即
解得
G动=3N
故A错误;
B.当G物=6N时,此时的机械效率
故B正确。
C.由图象可知,同一滑轮组η随G物的增大而增大,由题知,不计绳重和摩擦;使用滑轮组时,克服物重的同时,不可避免地要克服动滑轮重做额外功,所以总功一定大于有用功;由公式
知,机械效率一定小于1,即同一滑轮组机械效率η随G物的增大而增大,但最终不能超过100%,故C错误;
D.G物不变,改变图甲中的绕绳方式,如下图所示,
因为此图与题中甲图将同一物体匀速提高相同的高度,所以所做的有用功相同,忽略绳重及摩擦时,额外功:
W额=G动h,则额外功W额相同,又因为W总=W有+W额,所以总功相同,由
知,两装置的机械效率相同,即
η1=η2
所以,G物不变,改变图甲中的绕绳方式,滑轮组机械效率不变,故D错误。
故选B。
4.C
解析:
C
【详解】
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.
【点睛】
(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.
5.A
解析:
A
【详解】
根据杠杆的平衡条件,当OC=10cm时,G2×OC=F×OA,即
20N×10cm=F×20cm
所以F=10N。
此时G1对地面的压强为2×104Pa,即
=2×104Pa
其中
S=0.05m×0.05m=2.5×10-3m2
代入前面的式子得,G1=60N。
当G1对地面的压力为0时,G1×OA=G2×l,即
60N×20cm=20N×l
解得l=60cm,根据题意有OC
vt=l,即
10cm
2cm/s·t=60cm
所以t=25s,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
6.D
解析:
D
【详解】
由图可知,该滑轮是动滑轮,当重物A上升速度为0.4m/s时,滑轮上升速度是物体速度的一半,即0.2m/s;此时拉力为是物重的2倍,因此拉力为
故D正确。
故选D。
7.B
解析:
B
【详解】
A.杠杆是可以让某一固定点转动的硬棒,划水的船桨符合杠杆的特点,所以划水的船桨是杠杆,又划水时省了距离,故必定费力,即船桨是费力杠杆,故A正确,不符合题意;
B.龙舟漂浮在水面上时,处于平衡状态,龙舟所受的浮力等于重力,故B错误,符合题意;
C.运动员向后划水,给了水一个向后的作用力,同时也受到水向前的反作用力,龙舟前进,说明物体间力的作用是相互的,故C正确,不符合题意;
D.划船时,船桨给了水一个向后的作用力,此时水为船桨的受力物体,同时船桨也受到水向前的反作用力,此时水为船桨的施力物体,所以水既是受力物体同时也是施力物体,故D正确,不符合题意。
故选B。
8.B
解析:
B
【详解】
A.阻碍木箱运动的力为摩擦阻力,大小为200N;有两段绳子与动滑轮接触,所以绳子自由端拉力的大小为
A选项错误,不符合题意
B.物体运动了3m,两段绳子与动滑轮接触,绳子自由端移动的距离为
拉力做的功为
B选项正确,符合题意
C.拉力做功的功率为
C选项错误,不符合题意
D.绳子自由端移动的速度为
D选项错误,不符合题意
故选B。
9.D
解析:
D
【详解】
A.由图知,滑轮组由3段绳子拉着动滑轮,即n=3,该滑轮组的机械效率
则绳子自由端的拉力
故A错误;
B.滑轮组对物体做的有用功
滑轮组做的总功
额外功为
由于绳有重力,绳与滑轮之间有摩擦力,故此额外功包括对动滑轮做的功和克服绳重及绳与滑轮之间的摩擦做功的总和,故克服动滑轮重力做的额外功应小于7.5J,故B错误;
C.由B知对动滑轮重力做的额外功小于7.5J,动滑轮上升的高度为1m,根据
知,动滑轮重小于7.5N,故C错误;
D.拉力做的总功为37.5J,用时1s,由
得拉力的功率为
故D正确。
故选D。
10.A
解析:
A
【解析】
【详解】
天平在水平位置平衡,如图设天平的左半段是l2,右半段是l1,把物体m放在不等臂天平的左盘,右盘放m1砝码,天平平衡,所以mgl2=m1gl1--①,
把物体m放在不等臂天平的右盘,左盘放m2砝码,天平平衡,
所以m2gl2=mgl1--②,
即m2=m1m2所以m=
;故选A
11.A
解析:
A
【解析】
分析:
分别对质量为m1、m2、m3的物体进行受力分析,然后对照各选项逐一进行判断即可.
解答:
如图所示:
A、根据定滑轮工作特点可知,绳子对甲物体的拉力等于物体乙对绳子的拉力,等于乙物体的重力,所以,绳子对甲物体的拉力大小为m1g,故A错误;
B、对乙物体进行受力分析可知,此时乙物体的重力与绳子对乙物体的拉力是一对平衡力,所以,绳子对乙物体的拉力大小为m1g.故B正确;
C、弹簧中拉力为乙物体与甲物体的重力之差,即(m1-m2)g,故C正确;
D、对丙物体进行受力分析可知,物体丙受到地面的支持力、甲物体的压力(等于重力)、乙物体的拉力(等于重力)三个力的作用,地面对丙物体的支持力大小为(m2+m3-m1)g.故D正确.
故选A.
【点睛】此题考查定滑轮及其工作特点、力与运动的关系,关键是对各个物体进行正确的受力分析,有一定难度!
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
13.400N80%100N
【详解】
[1]斜面很光滑,则额外功为0,沿斜面推力做的功等于直接提升对物体做的功,所以此时推力做的功
W=Fs=Gh=1200N×1m=1200J
解析:
400N80%100N
【详解】
[1]斜面很光滑,则额外功为0,沿斜面推力做的功等于直接提升对物体做的功,所以此时推力做的功
W=Fs=Gh=1200N×1m=1200J
施加的推力
[2]实际存在摩擦力,推力做的总功
W总=F′s=500N×3m=1500J
有用功
W有用=W=1200J
斜面的机械效率
[3]额外功为
W额=W总﹣W有=1500J﹣1200J=300J
由W额=fs得摩擦力
14.200J83.3%60W
【详解】
[1]所提升物体的重力为
有用功为
故有用功是200J。
[2]总功为
则机械效率为
故机械效率为83.3%。
[3]拉力做功的
解析:
200J83.3%60W
【详解】
[1]所提升物体的重力为
有用功为
故有用功是200J。
[2]总功为
则机械效率为
故机械效率为83.3%。
[3]拉力做功的功率为
即拉力F的功率为60W。
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