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人教版2023初中物理八年级物理下册第十二章简单机械易混淆知识点
1
单选题
1、如图所示,用镊子夹起小球,镊子属于( )
A.省力杠杆B.费力杠杆C.等臂杠杆D.无法判断
答案:B
由图可知,镊子在使用时,支点在其末端,阻力在顶端,动力作用在中间,动力臂小于阻力臂,所以是费力杠杆。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
2、小摩同学家里正在修建楼房,他通过调查了解到工人利用如图的装置,将重力为900N的物体匀速提升了6m,工人对绳子施加的拉力F为475N。忽略绳重和机械之间的一切摩擦。下列说法中正确的是( )
①拉力F做功为2850J
②动滑轮的重力为50N
③拉力F做的额外功为600J
④如用该装置匀速提升重力为950N的物体,则该滑轮组的机械效率为95%。
A.①③B.②④C.①②D.③④
答案:B
①如图所示,一共有两段绳子分担动滑轮重,故绳子自由端移动的距离为
s绳=2h物=2×6m=12m
拉力F做功为
W总=Fs=475N×12m=5.7×103J
故①错误;
②动滑轮的重力为
G动=2F-G物=2×475N-900N=50N
故②正确;
③拉力F做的额外功为
W额=G动h=50N×6m=300J
故③错误;
④如用该装置匀速提升重力为950N的物体,则该滑轮组的机械效率为
η=W有W总×100%=G物hG物h+G动h×100%=G物G物+G动=950N950N+50N=95%
故④正确,故综上所述,②④正确,B正确。
故选B。
3、如图所示,AOB为轻质杠杆,B端用细线挂一重物G,在A端分别施加作用力F1、F2、F3时,杠杆都能在图示位置平衡。则下列说法正确的是( )
A.F1最小
B.F2最大
C.使用此杠杆、筷子、轮轴等机械一定能省力,但不能省功
D.若作用力为F3,保持F3与OA垂直,使重物匀速上升,F3将逐渐减小
答案:D
AB.由图可知,在A点用力时,F1的力臂最短,F3的力臂最长,根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知,在阻力和阻力臂一定时,所施加的动力F1最大,F3最小,故AB错误;
C.图中杠杆为省力杠杆,而筷子是费力杠杆,轮轴可以看作是省力杠杆的变形,它们都不能省功,故C错误;
D.若作用力为F3,保持F3与OA垂直,则动力臂不变,使重物匀速上升时,阻力G不变,阻力臂逐渐小于OB,即阻力臂变小,杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知,F3将逐渐减小,故D正确。
故选D。
4、如图所示,小华用滑轮组水平向左匀速拉动A物体,A物体5s内移动了100cm,且A物体与水平地面的摩擦力大小为12N,已知滑轮组的机械效率为80%,则下列说法错误的是( )
A.拉力F大小为4NB.绳子自由端移动的速度为0.6m/s
C.拉力F做功的功率为3WD.拉力F在5s内对滑轮组做的额外功为3J
答案:A
B.动滑轮上有三段绳子,则n=3,5s内绳子自由端移动的距离
s绳=ns物=3×100×10-2m=3m
绳子自由端移动的速度
v绳=s绳t=3m5s=0.6m/s
故B正确,不符合题意;
AC.物体克服摩擦力做的有用功
W有=fs物=12N×100×10-2m=12J
拉力做的总功
W总=W有η=12J80%=15J
拉力F大小
F=W总s绳=15J3m=5N
拉力F做功的功率
P=W总t=15J5s=3W
故A错误,符合题意;C正确,不符合题意。
D.拉力F在5s内对滑轮组做的额外功
W额=W总-W有=15J-12J=3J
故D正确,不符合题意。
故选A。
5、如图所示的生活用具中,使用时属于费力杠杆的是( )
A.羊角锤B.筷子
C.起瓶器D. 钢丝钳
答案:B
A.羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故A不符合题意;
B.筷子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故B符合题意;
C.起瓶器在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故C不符合题意;
D.钢丝钳在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故D不符合题意。
故选B。
6、如图所示为一衣帽架,往该衣帽架上不同位置挂同一较重的背包,衣帽架最有可能会倾倒的是( )
A.B.C.D.
答案:D
由图可知,衣帽架横杆的重力及重力的力臂不变,重力与其力臂的乘积Gl1不变,包对杠杆的拉力不变,拉力的力臂越大,其乘积G'l2越大,就越容易倾倒,由图可知,D中拉力的力臂最大,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
7、如图所示,工人利用滑轮组将质量为57kg的建筑材料匀速提升,绳子自由端移动的速度为0.4m/s,动滑轮的质量为3kg,忽略绳重和摩擦,则( )
A.经过10s建筑材料被提升4mB.工人对绳子的拉力为300N
C.经过10s工人做的有用功为2280JD.此过程中该滑轮组的机械效率为90%
答案:B
A.两根绳子分担动滑轮重,故建筑材料移动的速度为
v物=12v绳=12×0.4m/s=0.2m/s
经过10s建筑材料被提升
h=vt=0.2m/s×10s=2m
故A错误;
B.工人对绳子的拉力为
F=12G物+G动=12×(57kg×10N/kg+3kg×10N/kg)=300N
故B正确;
C.经过10s工人做的有用功为
W=Fs=300N×2×2m=1200J
故C错误;
D.此过程中该滑轮组的机械效率为
η=W有W总×100%=GhFs×100%=57kg×10N/kg×2m300N×2×2m=95%
故D错误。
故选B。
8、如图,用相同的滑轮组将重分别为G1和G2的物体匀速提升相同高度,所用的拉力分别是F1和F2,机械效率分别是η1和η2。若G1>G2,不计绳重及摩擦,则( )
A.F1>F2,η1>η2B.F1<F2,η1<η2
C.F1<F2,η1>η2D.F1>F2,η1<η2
答案:A
同一滑轮组绳的有效股数n相同,动滑轮重相同,若不计绳重与摩擦的影响,由F=1n(G+G动)可知,提升物体的重力越大,所用的拉力越大,由G1>G2可知,两次所用的拉力的关系为F1>F2, 滑轮组的机械效率为
η=W有W总×100%=Gh(G+G动)h×100%=GG+G动×100%=11+G动G×100%
提升物体的重力越大,滑轮组的机械效率越大,所以,两次滑轮组机械效率的关系为η1>η2,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
9、某天,“生物”和“物理”两位大师在一起进行体育锻炼。“生物”大师伸出健硕的手臂对“物理”大师说:“看,我能提起很重的物体哦(如图)!"“物理”大师竖起大拇指说:“真厉害!其实,你的前臂就是物理学中的一根杠杆。”以下对于这根杠杆在提起重物的过程中,分析合理的是( )
A.前臂杠杆的支点O在肘关节处B.肱二头肌给桡骨的力F1是阻力
C.重物给前臂的力F2是动力D.前臂是一根省力杠杆
答案:A
A.前臂将物体拿起时,肘关节处保持不动,肘关节处为前臂杠杆的支点O,故A符合题意;
B.肱二头肌给桡骨的力F1是将物体拿起的动力,故B不符合题意;
C.重物给前臂的力F2是阻碍前臂上升的阻力,故C不符合题意;
D.如图所示,动力F1是力臂是肘关节到肱二头肌拉力作用线的距离,距离较小,阻力F2的力臂是肘关节到重物对手压力作用线的距离,距离较大,根据杠杆平衡条件
F1L1=F2L2
L1<L2
则
F1>F2
是费力杠杆,故D不符合题意。
故选A。
10、如图所示,小洋的爸爸用400N的拉力使重740N的物体在10s内匀速上升了2m,体重为450N的小洋也用此滑轮组来提升重1000N的物体,但物体没有被拉动,不计摩擦及绳重,已知动滑轮下方挂钩上绳子能够承受的最大拉力为900N,则( )
A.小洋爸爸拉绳做功的功率为80W
B.小洋爸爸拉绳时滑轮组机械效率为90%
C.小洋拉绳时物体对水平地面的最小压力为160N
D.小洋拉绳时小洋对水平地面的最小压力为30N
答案:C
A.物体上升的速度为
v物=ht=2m10s=0.2m/s
小洋爸爸拉绳做功的功率为
P=Wt=Fst=Fv绳=400N×2×0.2m/s=160W
故A不符合题意;
B.小洋爸爸拉绳时滑轮组机械效率为
η=W有W总×100%=GhFs×100%=GhFnh×100%=GnF×100%=740N2×400N×100%=92.5%
故B不符合题意;
D.由于小洋的重力为450N,对小洋分析,最大的拉力为450N,小洋拉绳时小洋对水平地面的最小压力为0,故D不符合题意;
C.动滑轮重为
G动=2F-G物=2×400N-740N=60N
当小洋来拉重物时,绳子的拉力为450N,此时动滑轮下方挂钩上绳子所受的拉力为
F钩=2F-G动=2×450N-60N=840N
对物体受力分析,物体受到了向上的拉力和支持力,向下的重力,故地面对其的支持力为
F支=G物'-F钩=1000N-840N=160N
由于力的作用是相互的,物体对地面的压力为160N,故C符合题意。
故选C。
11、如图所示,一名八年级普通男同学站在路跷板某一位置时,跷跷板刚好在水平位置平衡。则跷跷板另一端球的重力最接近( )
A.1200NB.800NC.600ND.300N
答案:D
男同学质量约为60kg,重力
G=mg=60kg×10N/kg=600N
图中男同学到支点O的距离约为球到O的距离的一半,设同学到支点O的距离为l,动力臂为l,球到O的距离为2l,阻力臂为2l,根据杠杆平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,可得球的重力
G'=G×l2l=G2=600N2=300N
故D正确,ABC错误。
故选D。
12、下列有关机械做功、功率、机械效率的说法,正确的是( )
A.效率越高的机械,功率越大B.做功越多的机械,功率越大
C.做有用功越多的机械,效率越高D.功率越大的机械,做功越快
答案:D
A.功率指做功的快慢,取决于做功的多少和做这些功所用的时间;效率是有用功与总功之比。两者没有必然的联系,故A错误;
B.功率是由做功的多少和做这些功所用的时间共同决定的,做功多的机械,功率不一定大,故B错误;
C.效率的高低取决于有用功占总功的比例,做有用功多的机械,效率不一定高,故C错误;
D.功率就是表示机械做功的快慢,功率越大,表示机械做功越快,故D正确。
故选D。
13、如图所示,钓鱼时,钓鱼竿可看成是一个杠杆。能正确表示其支点 O、动力 F1和阻力 F2的是( )
A.B.
C.D.
答案:B
A.杠杆平衡问题中所研究的动力和阻力都是作用在杠杆上的,阻力是杠杆受到的拉力而不是鱼的重力,故A错误;
B.后手作为支点,动力F1作用在前手位置,阻力F2作用在杆上,故B正确;
CD.钓鱼时,前手悬空,很难作为支点保持不动,故支点在后手,故CD错误;
故选D。
14、如图所示,是北京冬奥会上我国健儿比赛的精彩瞬间。下列说法正确的是( )
A.图甲,运动员腾空后其惯性消失了
B.图乙,运动员的鞋底有花纹是为了减小摩擦
C.图丙,运动员下落过程中受到的力是平衡的
D.图丁,运动员用冰球杆击球时,冰球杆是费力杠杆
答案:D
A.物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性,惯性只与质量有关,运动员腾空后,其质量不变,惯性不变,惯性不会消失,故A错误;
B.运动员鞋底有花纹是为了在压力一定时,使接触面变粗糙从而增大摩擦,故B错误;
C.运动员下落过程中,重力大于空气阻力,受到的力不是平衡力,故C错误;
D.运动员用冰球杆击球时,冰球杆的动力臂小于阻力臂,所以球杆是一个费力杠杆,故D正确。
故选D。
15、将一重为1400N的建筑材料匀速运送到6m高的楼上,建筑工人用两个相同的滑轮(每个滑轮的重为100N)和一根足够长的绳子组成如图所示的滑轮组,将建筑材料拉到楼上,若站在地面上时,一个建筑工人可产生向下的平均拉力为350N,如果不计绳重和摩擦,下列说法中正确的是( )
A.需要2个建筑工人,机械效率为93.3%
B.需要2个建筑工人,机械效率为66.7%
C.需要3个建筑工人,机械效率为93.3%
D.需要3个建筑工人,机械效率为66.7%
答案:C
由图可知,有两段绳子承提物重,绳端的拉力
F=1nG+G动=12×1400N+100N=750N
站在地面上时,一个建筑工人可以产生向下的平均最大拉力为350N,所以需要工人的个数
n=FF0=750N350N≈2.1
所以需要建筑工人的个数为3人;滑轮组的机械效率
η=W有W总×100%=GhF×nh×100%=GnF×100%=1400N2×750N×100%≈93.3%
故C正确,ABD错误。
故选C。
多选题
16、利用图所示的滑轮组先后匀速提升重为200N和150N的物体。已知提升200N的物体时,绳子自由端的拉力为125N,拉力的功率为125W。若两次物体上升的速度相同,不计摩擦和绳重,则提升重为150N的物体时( )
A.机械效率为80%B.机械效率为75%
C.拉力的功率为50WD.拉力的功率为100W
答案:BD
由图n=2,动滑轮自重为
G0=2F1-G1=2×125N-200N=50N
绳自由端速度为
v=P1F1=125W125N=1m/s
提150N物体时,机械效率为
η=W有W总×100%=G2hG2h+G0h×100%=G2G2+G0×100%=150N150N+50N×100%=75%
拉力为
F2=G2+G02=150N+50N2=100N
功率为
P2=F2v=100N×1m/s=100W
故AC不符合题意,BD符合题意。
故选BD。
17、如图所示是某场馆建设中的装置,滑轮组悬挂在水平支架上,工人站在水平地面上,竖直向下拉动绳子自由端,使物体A在10s 内匀速上升了 2m,已知物体A重 200N,该工人重 500N,两个滑轮质量相等,此时滑轮组的机械效率为80%。关于该过程下列说法正确的是(不计滑轮组的绳重和摩擦)( )
A.每个动滑轮的重力为50NB.工人对水平地面压力为375N
C.人对绳子拉力的功率为100WD.滑轮组对支架的拉力为 425N
答案:ABD
A.由图可知滑轮组用2段绳子提起物体,不计绳重和摩擦,由滑轮组的机械效率η=GnF可得,拉力F的大小
F=Gηn=200N80%×2=125N
由公式F=1nG物+G动可得,动滑轮的重力
G动=nF-G物=2×125N-200N=50N
故A正确;
B.工人重力为500N,工人拉绳子的力为125N,则绳子拉工人的力也是125N,则工人对地面的压力
F压=G-F=500N-125N=375N
故B正确;
C.滑轮组用2段绳子承担物重,故绳子移动的距离
S=2h=2×2m=4m
拉力做的功
W=Fs=125N×4m=500J
拉力的功率
P=Wt=500J10s=50W
故C错误;
D.支架受到滑轮组的拉力
F支=nF+G定=3×125N+50N=425N
故D正确。
故选ABD。
18、为了将放置在水平地面上重为150N的物体提升到高处,小阳设计了如图甲所示的滑轮组。小阳用竖直向下的拉力F拉绳,拉力F随时间的变化关系图像如图乙所示,物体上升的高度h随时间t变化的关系图像如图丙所示。若物体与地面的接触面积为5×10-2m2,不计绳重和摩擦。下列说法中正确的是( )
A.动滑轮受到的重力为50N
B.在0~1s内,物体对地面的压强为800Pa
C.在1~2s内,拉力F做的功为250J
D.在2~3s内,滑轮组的机械效率为83.3%
答案:BC
A.由丙图可知,物体在2~3s内做匀速直线运动,由乙图可知,此时绳子的拉力
F=80N
对滑轮组受力分析得
2F=G物+G动
所以动滑轮的重力为
G动=2F-G物=2×80N-150N=10N
故A错误;
B.由乙图可知,在0~1s内,绳子的拉力
F=60N
把滑轮和物体看作一个整体,受力分析得
2F+F支=G物+G动
根据力的作用是相互的原则,可得物体对地面的压力
F压=F支=G物+G动-2F=150N+10N-2×60N=40N
所以,物体对地面的压强为
p=FS=40N5×10-2m2=800Pa
故B正确;
C.由乙图可知,在1~2s内,绳子的拉力
F=100N
由丙图可知,物体上升高度
h=1.25m
连在动滑轮上的绳子股数
n=2
所以,绳子移动的距离为
s=nh=2×1.25m=2.5m
可得,拉力F做的功为
W=Fs=100N×2.5m=250J
故C正确;
D.由乙图可知,在2~3s内,绳子的拉力
F=80N
滑轮组的机械效率为
η=W有W总×100%=G物hFs×100%=G物nF×100%=150N2×80N×100%=93.75%
故D错误。
故选BC。
19、用如图所示的滑轮组竖直匀速提升重物,卷扬机用大小为F的拉力,在时间t内把重力为G的物体A匀速竖直提升了h,滑轮组的机械效率为η,不计绳重与摩擦,则( )
A.若物体A重力变为2G,则拉力也会变为2F
B.若匀速提升的高度h增大,机械效率仍为η
C.t时间内滑轮组做的额外功W额=Gh(1-η)η
D.若卷扬机的拉力F的功率为P,则动滑轮的重力G动=2Pth-G
答案:BC
A.若物体A的重力为2G时,由于滑轮重力不变,则拉力会小于2F,故A不符合题意;
B.机械效率与提升的高度无关,故若匀速提升的高度h增大,机械效率仍为η,故B符合题意;
C.由题意可知,由
W总=W有+W额=Ghη
可得t时间内滑轮组做的额外功
W额=W总-W有=Ghη-Gh=Gh(1-η)η
故C符合题意;
D.若卷扬机的拉力F的功率为P,则由
W总=Pt=(G+G动)h
则动滑轮的重力为
G动=Pth-G
故D不符合题意。
故选BC。
20、各式各样的剪刀都是一对对的杠杆。如图所示有甲、乙和丙三把剪刀,下列有关说法中正确的是( )
A.剪断铁片应该使用甲剪刀
B.剪刀的刃口做得锋利是为了增大压力
C.使用丙剪刀剪树枝,可以省力,但是费距离
D.放在水平桌面上静止的剪刀,桌面对它的支持力跟它受到的重力是一对平衡力
答案:ACD
A.甲剪刀的动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,并且全是金属、硬度大,适合用于剪断铁片,故A正确;
B.剪刀的刃口做得锋利是为了在压力一定时,减小受力面积,增大压强,故B错误;
C.丙剪刀的动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,在剪树枝时省力,但费距离,故C正确;
D.放在水平桌面上静止的剪刀,桌面对它的支持力跟它受到的重力大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上,是一对平衡力,故D正确。
故选ACD。
21、用如图甲所示的动滑轮提升一批建筑材料,工人竖直向上拉动绳子的自由端将建筑材料以0.1m/s的速度匀速提升,此过程中,作用在绳子自由端的拉力F所做的功W随时间t的变化关系如图乙所示,已知这批建筑材料的总质量为70kg,绳重和滑轮的摩擦可忽略不计,g取10N/kg。下列说法中正确的是( )
A.绳子自由端拉力做功的功率为80WB.绳子自由端的拉力F大小为40N
C.动滑轮对重物的拉力做功功率为70WD.该滑轮提升这批建筑材料的机械效率为87.5%
答案:ACD
A.由P=Wt及图乙可得,绳子自由端拉力做功的功率为
P=Wt=8×103J100s=80W
故A正确;
B.由题意可知,建筑材料的提升速度为v=0.1m/s,因动滑轮上有两股绳子承重,故绳子自由端的移动速度为
v′=2v=2×0.1m/s=0.2m/s
故由P=Fv可得,绳子自由端的拉力为
F=Pv'=80W0.2m/s=400N
故B错误;
C.由题意可知,建筑材料的总质量为m=70kg,故由G=mg可得,建筑材料的重力为
G=mg=70kg×10N/kg=700N
因建筑材料处于受力平衡状态,故由二力平衡可知,动滑轮对重物的拉力为
F拉=G=700N
故由P=Fv可得,动滑轮对重物的拉力做功功率为
P拉=F拉v=700N×0.1m/s=70W
故C正确;
D.由题意可得,该滑轮提升这批建筑材料的机械效率为
η=W有W总×100%=Gh2Fh×100%=G2F×100%=700N2×400N×100%=87.5%
故D正确。
故选ACD。
22、如图所示,用相同的滑轮组成甲、乙两个滑轮组,在相同时间内分别将A、B两物体匀速提升相同高度,已知物体的重力GA>GB,忽略绳重和摩擦。下列判断正确的是( )
A.两滑轮组绳子自由端移动的距离相等
B.甲滑轮组做的有用功比乙的多
C.甲滑轮组的总功率比乙的小
D.甲滑轮组的机械效率比乙的大
答案:BD
A.由图知道,滑轮组绳子的有效股数n甲=3、n乙=2,则s甲=3h,s乙=2h,则两滑轮组绳端移动的距离不相等,故A错误;
B.已知物体受到的重力GA>GB、上升的高度相同,由W有=Gh知道,甲滑轮组的有用功比乙的多,即
W有甲>W有乙
故B正确;
C.不计绳重和摩擦,动滑轮的重力相同,物体提升的高度相同,动滑轮上升的高度相同,由W额=G动h知道,两个滑轮组所做的额外功相同,则
W有甲>W有乙
由W总=W有+W额知道,甲滑轮组所做的总功大;做功的时间相同,由P=Wt 知道,甲滑轮组的总功率比乙的大,故C错误;
D.由于滑轮组相同,GA>GB,由η=W有W总知道
η=W有W总=W有W有+W额=GhGh+G动h=GG+G动
则甲滑轮组的机械效率比乙的大,故D正确。
故选BD。
23、提高机械效率,能够更充分地发挥机械设备的作用,“测量机械效率”的实验装置如图所示,实验中收集到三次实验数据如下表。实验中每个动滑轮重力相同,忽略摩擦及绳重,下列说法中正确的是( )
装置
钩码重
N
钩码上升的
高度/m
弹簧测力计
示数/N
绳子自由端移
动的距离/m
a
2
0.1
1.5
0.2
b
2
0.1
1.0
0.3
c
5
0.1
2.0
0.3
A.实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计
B.实验中动滑轮重为1N
C.由a、b实验,可知滑轮组的绳子段数越多,机械效率越大
D.根据实验数据可知:该滑轮组的机械效率η与所提升物体的重力G的关系图像如图乙所示
答案:ABD
A.实验时应竖直方向匀速拉动弹簧测力计,物体受力才平衡,弹簧测力计示数才能保持不变,故A正确;
B.由图a知第一次实验中绳子段数n=2,根据F=G+G动n得
G动=nF-G=2×1.5N-2N=1N
故B正确;
C.由图a知第一次实验中绳子段数n=2
ηa=W有用W总×100%=GhFs×100%=2N×0.1m1.5N×0.2m×100%=50%
由图b知第二次实验中绳子段数n=3
ηb=W有用W总×100%=GhFs×100%=2N×0.1m1.0N×0.3m×100%=50%
经过计算a、b实验机械效率一样大,故C错误;
D.忽略摩擦及绳重,根据
η=W有用W总=GhGh+G动h=GG+G动=11+G动G
得知物重越大,机械效率越大,所以图乙中η与G的关系是正确的的,故D正确。
故选ABD。
24、如图,轻质杠杆OA中点通过细线悬挂一个重力为60N的物体,在A端施加一竖直向上的拉力F,杠杆在水平位置平衡,下列有关说法正确的是( )
A.此杠杆为省力杠杆
B.使杠杆逆时针转动的是拉力F
C.保持拉力F的方向不变,将杠杆从A位置缓慢提升到B位置,拉力F将减小
D.杠杆处于水平位置平衡时拉力F的大小为 30N
答案:ABD
A.杠杆在水平位置平衡,此时从图中可知,动力臂比阻力臂长,根据杠杆的分类可知此时是升力杠杆,故A正确;
B.由图题意可知,使杠杆逆时针转动的是拉力F,下面所挂的物体重力是阻力,故B正确;
C.当保持拉力F的方向不变,将杠杆从A位置缓慢提升到B位置,由于阻力大小没变,动力臂和阻力臂的比值也没有变,故拉力F大小也不变,故C错误;
D.杠杆处于水平位置平衡时,根据杠杆平衡条件
F×L=G×12L
所以拉力F的大小为 30N,故D正确。
故选ABD。
25、质量为60kg的工人利用如图滑轮组将一质量为60kg重物A在12s内匀速提升3m,此时该滑轮组的机械效率为80%(不计绳重与摩擦),小明对此工作过程及装置作出了论断,下列论断正确的是( )
A.动滑轮重为150N
B.绳子自由端移动的速度是1m/s
C.此过程中,工人对地面的压力为250N
D.若增大重物A,滑轮组机械效率变大
答案:AD
A.重物A的重力为
GA=mAg=60kg×10N/kg=600N
不计绳重和摩擦,克服重物A的重力做的功为有用功,克服重物A的重力和动滑轮重力做的功为总功,则滑轮组的机械效率为
η=W有W=GAh(GA+G动)h=80%
代入数据解得
G动=150N
故A正确;
B.由图可知,滑轮组绳子的有效股数n=3,则绳子自由端移动的距离为
s=nh=3×3m=9m
则绳子自由端移动的速度为
v=st=9m12s=0.75m/s
故B错误;
C.不计绳重和摩擦,绳子自由端的拉力
F=1n(GA+G动)=13(600N+150N)=250N
工人的重力为
G人=m人g=60kg×10N/kg=600N
因此过程中人受到竖直向上的支持力和绳子的拉力、竖直向下的重力作用处于平衡状态,所以由人受到的合力为零可得为
F支持+F=G人
则人受到的支持力为
F支持=G人﹣F=600N﹣250N=350N
因人受到的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力,所以,工人对地面的压力为
F压=F支持=350N
故C错误;
D.不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率为
η=W有W=GAh(GA+G动)h=GAGA+G动
据此可知,增大重物A,滑轮组的机械效率变大,故D正确。
故选AD。
填空题
26、如图所示,轻质型杠杆OA可绕O点无摩擦转动,且AB∶OB=1∶2,在A点悬挂一个重物G,在杠杆上的B点施加一个竖直向上、大小为30N的拉力F,杠杆恰好能在水平位置保持平衡状态,则悬挂在A点的重物的质量为______kg。(g取10N/kg)
答案:2
杠杆水平平衡时,动力F的力臂为OB,阻力FA的力臂为OA,由杠杆平衡条件可得
F×OB=FA×OA
因为OB=2AB,所以
OA=OB+AB=3AB
即
OB∶OA=2∶3
绳子作用在A点力的大小为
FA=OBOA×F=23×30N=20N
其大小等于物体的重力大小,悬挂在A点的重物的质量为
m=Gg=20N10N/kg=2kg
27、如图所示的滑轮组,在拉力F的作用下,物体A以0.1m/s的速度匀速直线运动了10s。物体A受到的摩擦力为4.2N,弹簧测力计示数为2N(不计绳、弹簧测力计和滑轮重)。则绳子自由端移动的距离为______m,拉力F的功率为______W,滑轮组的机械效率为______。
答案: 3 0.6 70%
[1]由图可知,右边的滑轮为动滑轮,承担物体A与桌面间摩擦力的绳子股数是3,所以绳自由端移动的速度为
v绳=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s
绳子自由端移动的距离为
s=v绳t=0.3m/s×10s=3m
[2]作用在绳端的拉力与弹簧测力计的示数相等,所以绳端的拉力F的大小为2N,拉力F的功率为
P=Fv绳=2N×0.3m/s=0.6W
[3]当A匀速运动过程,物体A受到的摩擦力为4.2N,所以使用滑轮组的过程中,做的有用功为
W有=fs物=4.2N×0.1m/s×10s=4.2J
总功
W总=Fs绳=2N×3m=6J
滑轮组的机械效率为
η=W有W总×100%=4.2J6J×100%=70%
28、“由物及理,思维建模”。如图所示,这是一种利用滚轴和绳子组装的特殊提升装置,该提升装置相当于______(填简单机械名称)模型;人们借助这种装置的主要目的是为______(选填“省力”、“省距离”或“省功”);若某同学所用的拉力为300N,不计摩擦和装置的自重,则摩托车的质量为______kg。(g取10N/kg)
答案: 定滑轮和动滑轮组成的滑轮组 省力 150
[1]提升物体时,上面的滚轴的轴固定不动,属于定滑轮;下面的滚轴和物体一起移动,属于动滑轮,所以把该装置看成由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组。
[2]利用该装置既能省力,又能改变力的方向。
[3]不计摩擦和装置的自重,人对绳的拉力为
F=15G=300N
所以G=1500N,则摩托车的质量为
m=Gg=1500N10N/kg=150kg
29、如图所示,人的头颅也可以看成杠杆,当头颅低下时,颈部肌肉会产生一定的拉力。A点为头颅模型的重心,B点为肌肉拉力的作用点,拉力的方向始终垂直于OB,低头过程中,拉力逐渐 ___________(填“增大”、“减小”或“不变”);若头颅质量为4.5kg,OA:OB=5:1,当他低头角度θ=30°时,肌肉对B点的拉力是 ___________N。
答案: 增大 112.5
[1]低头过程中,头颅重力的力臂变大,在重力(即阻力)、动力臂OB不变的情况下,阻力臂变大,根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2 可知,动力(肌肉拉力)会增大。
[2]由于实际头颅重力
G=mg=4.5kg×10N/kg=45N
阻力臂
l2=OA×sin30°=12OA
动力臂l1=OB ,根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2,肌肉对B点的拉力
F1=F2l2l1=45N×12OAOB==45N×2.5=112.5N
30、如图所示,小明在20s内利用滑轮组将重为240N的重物匀速提高了6m,拉力大小为100N,此过程中拉力的功率为__________W,此滑轮组的机械效率为__________。用此滑轮组提升更重的物体,滑轮组的机械效率将__________(不计绳重与摩擦)。
答案: 90 80% 变大
[1]由图可知,该滑轮组承担物重的绳子段数n为3,则绳子自由端移动的距离
s=nh=3×6m=18m
由题意可知,在此过程中,拉力做功
W=Fs=100N×18m=1800J
由P=Wt可知,此过程中拉力的功率
P=Wt=1800J20s=90W
[2]由题意可知,拉力做的有用功
W有=Gh=240N×6m=1440J
由η=W有W总可知,此滑轮组的机械效率
η=W有W=1440J1800J×100%=80%
[3]由η=W有W总可知,滑轮组的机械效率
η=W有W总=W有W有+W额=G物hG物+G动h=G物G物+G动
故用此滑轮组提升更重的物体,滑轮组的机械效率将变大。
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