【单元练】成都玉林中学八年级物理下第十二章【简单机械】测试卷(答案解析)
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一、选择题
1.用图示装置探究杠杆平衡条件,保持左侧的钩码个数和位置不变,使右侧弹簧测力计的作用点 A 固定,改变测力计与水平方向的夹角 θ,动力臂l 也随之改变,所作出的“F -θ”图象和“F -l ” 图象中,正确的是
A .
B .
C .
D . C
解析:C
A .动力F 和θ的关系,当F 从沿杆方向(水平向左)→垂直于杆方向(与水平方向成90°)→沿杆方向(水平向右),由图可知,F 对应的动力臂l =OA ×sinθ,动力臂l 先变大后变小,则动力F 先变小后变大,所以A 错误;
B .当θ等于90°时,动力臂最大,动力最小但不为零,所以B 错误;
CD .根据杠杆平衡条件Fl =F 2l 2可得:F =22F l l
,由于F 2、l 2不变,则F 和l 成反比,故C 正确,D 错误。
2.一均匀木板AB ,B 端固定在墙壁的转轴上,木板可在竖直面内转动,木板下垫有长方形木块C ,恰好使木块水平放置,如图所示,现有水平力F 由A 向B 缓慢匀速推动,在推动过程中,推力F 将
A .逐渐增大
B .逐渐减小
C .大小不变
D .先增加后减小A 解析:A
以杆为研究对象,杆受重力G 和C 对它的支持力F 支,重力的力臂为l G ,支持力的力臂为l 支,根据杠杆平衡条件可得:F 支l 支=Gl G ,水平力F 由A 向B 缓慢匀速推动木块,F 支的力臂在减小,重力G 及其力臂l G 均不变,根据杠杆平衡条件可知,在整个过程中支持力在逐
渐增大;由于支持力逐渐变大,且力的作用是相互的,所以可知杆对物体C 的压力也逐渐变大,根据影响摩擦力大小的因素可知,C 和木板间、C 和地面间的摩擦力逐渐增大,木块C 匀速运动,受到推力和摩擦力是平衡力,推力大小等于摩擦力大小,由力的平衡条件可知,水平推力F 也逐渐增大,故A 符合题意,BCD 不符合题意。
3.工人利用图所示的滑轮组,将重180N 的物体竖直向上匀速提起2m ,用时5s ;所用拉力F 为80N (不计绳重和摩擦)。
以下相关计算正确的是( )
A .有用功是400J
B .动滑轮的重力为55N
C .拉力F 的功率为72W
D .动滑轮的机械效率为75%D
解析:D
A .所做的有用功
W 有用180N 2m 360J Gh ==⨯=
故A 错误;
B .由图知3n =,,不计绳重和摩擦,拉力
()13
F G G =
+动 则动滑轮重力 G 动3380N 180N 60N F G =-=⨯-=
故B 错误;
C .拉力端移动的距离
332m 6m s h ==⨯=
拉力做的总功
W 总80N 6m 480J Fs ==⨯=
拉力做功的功率
480J =96W 5s
W P t =
=总 故C 错误;
D .滑轮组的机械效率 360J ×100%=75%480J
W W η==有
总
故D 正确。
故选D 。
4.如图所示,甲、乙杠杆的质量和长度均相同,机械摩擦不计,分别使用甲、乙杠杆将物体A 提升相同的高度,则在工作过程中,甲、乙杠杆的机械效率相比( )
A .甲的大
B .乙的大
C .一样大
D .无法确定B
解析:B 由图甲可知,动力臂是阻力臂的二倍,所以省力,而乙杠杆是等臂杠杆,不省力;当甲杠杆提升物体时,会提升杠杆,即对杠杆做额外功,机械效率低;乙杠杆支点在中间,杠杆两侧等重,即不需要对杠杆做额外功,不计摩擦时,机械效率100%,所以乙杠杆的机械效率更大,故B 符合题意,ACD 不符合题意。
故选B 。
5.如图所示,斜面长3m ,高0.6m ,小明用绳子在6s 内将重50N 的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端,拉力F 是15N 。
下列说法中正确的是( )
A .斜面上的摩擦力是5N
B .拉力所做的功是30J
C .拉力做功的功率是5W
D .斜面的机械效率是80%A
解析:A
B .拉力所做的功 15N 3m=45J W Fs ==⨯总
故B 错误;
C .拉力做功的功率
45J =7.5W 6s
W P t =
=总 故C 错误;
D .有用功 50N 0.6m=30J W Gh ==⨯有用
斜面的机械效率
30J 100%=100%66.7%45J
W W η=
⨯⨯=有用总 故D 错误;
A .额外功 45J 30J 15J W W W =-=-=额外总有用
斜面上的摩擦力 15J =5N 3m
W f s =
=额外 故A 正确。
故选A 。
6.如图所示,斜面长5m ,高1m ,木块重100N ,小明用F =32N 的力将物体从底端沿斜面匀速拉到顶端,则下列说法正确的是( )
A .小明做的有用功为32J
B .木块受到的摩擦力为32N
C .斜面的机械效率为20%
D .小明做的总功为160J D
解析:D
A .小明做的有用功
100N 1m 100J W Gh ==⨯=有
小明做的有用功是100J ,A 错误;
BD .小明做的总功(即拉力对物体做的功)
32N 5m 160J W Fs ==⨯=总
小明做的总功是160J ; 根据
W W W =+总有额
可知额外功
-160J -100J 60J W W W ===额总有
由W 额=f s 得摩擦力
60J 12N 5m
W f s ===额
木块受到的摩擦力是12N ;B 错误、D 正确;
C .斜面的机械效率
100J 100%100%62.5%160J
W W η=⨯=⨯=有
总 斜面的机械效率是62.5%,C 错误。
故选D 。
7.用如图所示的滑轮组(甲)和(乙)提升重物,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A .若钩码重力和提升高度相同,则滑轮组的机械效率相同
B .若滑轮重力和绳端拉力相同,则滑轮组的机械效率相同
C .若钩码重力和绳端拉力相同,则滑轮组(甲)的机械效率高
D .若滑轮重力和绳端拉力相同,则滑轮组(甲)的机械效率高D
解析:D
A .若钩码重力和提升高度相同,则有用功W 有用=Gh ,有用功相同,总功不一定相同,机械效率不一定相同,故A 错误;
BD .设滑轮重力为'G ,绳端拉力12F F F ==,则甲的重力
3'G F G =-甲
乙的重力为
2'G F G =-乙
则
G G >甲乙 由公式'G G G η=
+可知,滑轮重力一定时,物体越重机械效率越高,所以在滑轮重力和绳端拉力相同时,甲的机械效率高,故B 错误,D 正确; C .若钩码重力和绳端拉力相同,根据公式G nF
η=
可得,甲的绳子段数为3,乙的绳子段数为2,则甲的机械效率低,故C 错误。
故选D 。
8.如图所示,用40N 的力F 沿水平方向拉滑轮,可使重20N 的物体A 以0.3m/s 的速度在水平面上匀速运动:物体B 重10N ,弹簧测力计的示数恒为10N (不计滑轮、测力计、绳子的重量,滑轮的转轴光滑)。
下列说法不正确的是( )
A .物体A 受到地而的摩擦力是10N
B .滑轮移动的速度是0.15m/s
C .水平拉力F 的功率是6W
D .在2s 内绳子对物体A 做的功为6J D
解析:D
A .不计滑轮的摩擦和重力,以动滑轮为研究对象,则两段绳子向右的拉力与向左的拉力
平衡,所以2F 拉=F ,则A 物体对滑轮的拉力 140N 20N 2
1=2F F =⨯=拉
力的作用是相互的,所以滑轮对A 的拉力也为20N ;弹簧测力计的示数恒为10N ,因拉滑轮时,物体B 始终处于静止状态,则测力计对B 向右的拉力与A 对B 向左的摩擦力平衡,所以
10N A B f F ==对示
力的作用是相互的,所以,物体B 对A 的摩擦力为10N ,方向向右;物体A 向左匀速运动,同时地面对物体A 还有向右的摩擦力,由力的平衡条件可得
B A F f f =+对拉地
所以地面对A 的摩擦力为
20N 10N=10N B A f F f ==对地拉﹣﹣
故A 正确,不符合题意;
B .A 移动的速度即绳端移动的速度为0.3m/s ,所以滑轮的移动速度为
1=0.3m/s=0.15m/s 2
v ⨯绳 故B 正确,不符合题意;
C .水平拉力F 的功率为
40N 0.15m/s==6W W Fs P Fv t t
⨯=
== 故C 正确,不符合题意; D .绳子对物体A 的拉力是20N ,2s 物体A 移动的距离为
0.3m/s 2s=0.6m A A s v t ==⨯
所以在2s 内绳子对物体A 做的功
20N 0.6m=12J A W F s ==⨯拉
故D 错误,符合题意。
故选D 。
9.电梯是高层住宅必备的交通工具。
如图所示是某种升降电梯工作原理图,它由轿厢、对重、电动机、钢丝绳、滑轮等部件连接组成。
电动机和对重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力,连接轿厢的两根钢丝绳非常靠近,轿厢与对重的运动方向始终相反(不计钢丝绳重力和一切摩擦)。
对重的质量为400kg ,空轿厢的质量是500kg ,小李一人乘坐电梯,匀速下降时右侧钢丝绳受到的拉力为1650N ,则小李的质量为 。
若还是小李一人乘该电梯匀速上升,右侧钢丝绳拉力 。
( )
A.75kg 大于1650N
B.75kg 等于1650N
C.65kg 大于1650N
D.65kg 等于1650N D
解析:D
左侧钢丝绳的拉力为
F左=G对重=m对重g=400kg×10N/kg=4000N 轿厢的重力为
G轿厢=m轿厢g=500kg×10N/kg=5000N 由题意知
F左+F右=G轿厢+G小李
所以
G小李=F左+F右-G轿厢
代入数值得
G小李=4000N+1650N-5000N=650N
所以小李的质量为
m小李=
650N
10N/kg
G
g
小李=65kg
当小李乘此电梯上升过程中,电梯仍然是平衡状态,所以右侧钢丝绳的拉力还是1650N。
故选D。
10.在探究“杠杆平衡条件”的实验中,杠杆在力F作用下水平平衡,如图所示,现将弹簣测力计绕B点从位置a转到位置b过程中,杠杄始终保持水平平衡,则拉力F的变化情况是()
A.一直变小B.一直不变C.一直变大D.先变小后变大C 解析:C
将弹簣测力计绕B点从位置a转到位置b过程中,杠杄始终保持水平平衡,力F的力臂越来越小,而挂A点的重物重力不变,对应的力臂大小也不变,由杠杆平衡条件得,拉力F
的变化情况是一直变大。
故C 符合题意,ABD 不符合题意。
故选C 。
二、填空题
11.如图所示,轻质杠杆AC 可绕A 点转动,在水平位置平衡,物体的重力方向为________,这是一省力杠杆,若拉力F 向左倾斜,此杠杆______(选填“有”或“没有”)可能变成等臂杠杆。
竖直向下有
解析:竖直向下 有
[1]重力方向总是竖直向下的。
[2]若拉力F 向左倾斜,拉力F 的力臂逐渐减小,当力臂减小到和物体给杠杆拉力的力臂相等时,该杠杆就变成了等臂杠杆,所以此杠杆有可能变成等臂杠杆。
12.星期一学校举行升旗仪式,在旗杆顶端装有一个滑轮。
该滑轮是__(定/动)滑轮,其作用可以改变__,国旗匀速上升的过程中,国旗的动能__(变大/变小/不变)。
定施力方向不变【分析】定滑轮的定义及作用;影响动能大小的因素:物体的质量和速度的大小
解析:定 施力方向 不变
【分析】
定滑轮的定义及作用;
影响动能大小的因素:物体的质量和速度的大小。
[1]旗杆顶端的滑轮轴是固定不变,所以是定滑轮。
[2]定滑轮能改变力的方向。
[3]国旗匀速上升过程中,旗的质量不变,速度大小不变,所以动能不变。
13.将重物从长4m 、高2m 的斜面底部匀速推上斜面顶端,已知沿斜面的推力是300N ,斜面的机械效率是75%,则在此过程中,推力做的总功是_______J ,重物所受摩擦力为_______N ,物体的重力为_____N.75450
解析:75 450
[1]推力做的总功
W 总=Fs =300N×4m=1200J
[2]根据100%W W η=⨯有用总
可得,推力做的有用功 W 有用=W 总η=1200J×75%=900J
因为W 总=W 有用+W 额,则克服摩擦做的额外功
W 额=W 总−W 有用=1200J−900J=300J
根据W 额=fs 可得物体所受摩擦力
300J 75N 4m W f s ===额 [3]根据W 有用=Gh 可得物体所受的重力
900J 450N 2m
W G h ===有用 14.如图所示,甲、乙是两个完全相同的滑轮,其重力均为20N ,分别用图中的两种方式将重80N 的物体以相同的速度匀速提升了10m 。
不计绳重与摩擦,则绳端的拉力F 1:F 2=_____;自由端移动距离s 1:s 2=___;机械效率η1:η2=____。
8:51:25:4
解析:8:5 1:2 5:4
[1][2][3]不计绳重与摩擦,定滑轮绳端的拉力
180N F G ==,
绳端移动的距离
110m s h ==,
滑轮组的机械效率1100%η=;
动滑轮绳端的拉力
()()211×80N +20N =50N 22
F G G =+=动, 动滑轮绳端移动的距离
2?10m =20m s nh ==, 动滑轮的机械效率
()
280N ×100%=80%80N +20N W Gh G W G G G G h =
===++有总动动η, 则 12:80N :50N =8:5F F =,
12:10m :20m =1:2s s =,
12:100%:80%=5:4=ηη。
15.如图所示,用200牛的力拉着物体A 以3米/秒的速度在水平面上匀速前进,如果物体A 与滑轮相连的绳子的拉力大小是120牛,不计滑轮的重力,绳的重力及绳与滑轮的摩擦,则物体A 与地面摩擦力的大小为______,物体B 与地面摩擦力的大小为_____,物体B 被托的速度是_______.
80N60N6m/s
解析:80N 60N 6m/s
[1]物体A 在水平方向上受到3个力的作用,且这三个力的合力为零(如图),
又因为物体A 与滑轮相连的绳子的拉力大小是120牛,由下图知道,物体A 与地面摩擦力的大小是:
A A 200N 120N 80N f F -F ==-=
[2]因为物体A 与滑轮相连的绳子的拉力大小是120牛,又因为是同一根绳绕过滑轮,所以B 受拉力是: 11120N 60N 22
A F F '==⨯= 由于A
B 匀做匀速直线运动,所以,B 与地面间的摩擦力等于B 受拉力为60N ;
[3]由图知道使用的是动滑轮,且n =2,所以,物体B 被托的速度是:
B A 223m /s 6m /s v v ==⨯=.
16.如图所示,不计滑轮重及摩擦,物体A 、B 均重为20牛。
当用力F 2匀速提升物体B 时,以滑轮的轴为参照物,物体B 是______ 的 (选填“静上”或“运动”),此时力F 2大小为_______牛。
若F 1和F 2所做的功相等,物体A 、B 移动的距离之比是_______,当绳子自由端上升1米时,力F 2所做的功为________焦。
静止101:110
解析:静止 10 1:1 10
[1]以滑轮的轴为参照物,物体B 相对与参照物的位置没有改变,是静止的;
[2]B 物体使用的是动滑轮,能省一半力,不计滑轮的重和摩擦,拉力:
F 2=12
G =12
×20N=10N [3]因为使用任何机械都不能省功,当F 1和F 2所做的功相等,物体A. B 重力相同,移动的距离相同,故距离之比是1:1。
[4]当绳子自由端上升1米时,力F 2所做的功为:
W=Fs =10N ⨯1m=10J 。
17.如图所示的轻质滑轮装置,物体A 、B 均重为20牛,滑轮与绳子间的摩擦不计。
若物体A 在10秒内匀速上升5米,力F 1所做的功为________焦,其功率为________瓦。
当用力F 2匀速提升物体B 时,力F 2的大小为________牛;若将B 向上提升5米,则F 2做的功
________F1所做的功。
(选填“>”“=”或“<”)
1010=
解析:1010=
如图所示的轻质滑轮装置,动滑轮重力不计,绳重和摩擦均不计,所以:[1]物体A使用的是定滑轮,不省力,拉力:
F1=G=20N,
拉力所做的功:
W1=F1h=20N×5m=100J,
[2]拉力的功率:
P=W
t
=
100J
10s
=10W。
[3]物体B使用的是动滑轮,能省一半力,拉力:
F2=1
2
G=
1
2
×20N=10N。
[4]若将B向上提升5米,拉力移动的距离:
s=2h=2×5m=10m,
则F2做的功:
W2=F2s=10N×10m=100J,
故F2做的功等于F1所做的功。
18.如图所示,用竖直向上大小为100 N的拉力F,将重180 N物体提高1 m时,绳子自由端应提高____m,滑轮重________N.(不计摩擦)
20
解析:20
第一空.图中机械为动滑轮,根据动滑轮特点,绳子自由端移动的距离为:
s=2h=2×1m=2m.即物体提高1 m时,绳子自由端应提高2m.
第二空.根据F=
+
2
G G
动,滑轮重为:
G动=2F-G=2×100N-180N=20N.
19.如图所示,萌萌同学用 50 N 的水平拉力 F拉重力为 400N 的木箱,使木箱在水平面上匀速直线运动前进 4 m,若木箱与地面之间的摩擦力是 80N。
则 A点处的拉力为
________N,此过程中该滑轮组的机械效率是____________。
80【解析】
解析:80%
【解析】
木箱在水平面上匀速直线运动,拉力与摩擦力是一对平衡力,所以A 点处的拉力等于摩擦力80N ;由图可知,此装置由2股绳子承担摩擦力,所以该滑轮组的机械效率η=W 有
W 总×100%=80N×4m 50N×2×4m ×100%=80%。
20.如图所示,用动滑轮匀速提升一个重为0.5N 的钩码,物体在10s 内匀速升高1m ,拉绳的力F 为0.4N ,不计绳重和摩擦,则该动滑轮的机械效率为______,对绳子拉力做功的功率为______W ,动滑轮重为______N ,该滑轮组提升物体的越重,机械效率越______(填“高”或“低”)。
500803高【解析】
解析:5% 0.08 0.3 高
【解析】 有用功为:W 有=Gh =0.5N×
1m=0.5J ; 绳端移动的距离:s =2h =2×
1m=2m , 总功为:W 总=Fs =0.4N×
2m=0.8J , 滑轮组的机械效率为:η=W 有
W 总×100%=
0.5J 0.8J ×100%=62.5%; 绳子拉力做功的功率为:P =
W 总t =0.8J 10s =0.08W ; 不计绳重和摩擦,由F =1
2(G +G 动)可知,动滑轮的重力:G 动=2F -G =2×0.4N-0.5N=0.3N ;
由于滑轮组的机械效率:η=W 有
W 总=W 有W 有+W 额,使用同一滑轮组提升物体时,产生的额外功相
同,当提升的物体重力增大时,有用功增多,有用功在总功中中所占的比例增大,滑轮组的机械效率增大。
三、解答题
21.小丽家阳台上有一种升降晾衣架,如图,它是由4个定滑轮和2个动滑轮及横梁组成,拉动绳子的末端可以使晾衣架升降,假设在升降过程中衣架横梁始终保持水平。
晾晒衣物时,若将重70N 的衣物匀速提起0.8m ,小丽需要用20N 的拉力拉动绳子。
求:
(1)小丽做了多少功?
(2)晾衣架的机械效率是多少?
解析:(1)64J ;(2)87.5%
(1)由图知,承担物重的绳子段数为
4n =
绳子自由端移动的距离为
s nh =
则小丽做的功为
20N 40.8m 64J W Fs Fnh ===⨯⨯=总
(2)小丽做的有用功为
70N 0.8m 56J W Gh ==⨯=有
晾衣架的机械效率为 56J 100%100%87.5%64J
W W η=⨯=⨯=有总 答:(1)小丽做了64J 的功;
(2)晾衣架的机械效率87.5%。
22.某建筑工地用如图所示的滑轮组提升重物,工人对绳的拉力F 为400N ,并能用10s 的时间将96kg 的重物匀速提升2m 。
(不计绳重和摩擦,取g =10N/kg )。
求:
(1)拉力F 的功率;
(2)滑轮组的机械效率。
解析:(1)240W ;(2)80%
【分析】
(1)知道拉力大小,由滑轮组结构得出承担物重的绳子股数n =3,则s =3h ,利用W 总=Fs 求拉力做功,再利用功率公式求拉力做功功率。
(2)知道物重G 和提升的高度,利用W =Gh 求有用功;再利用效率公式求滑轮组的机械效率。
(1)绳子末端移动的距离
s =3h =3×2m =6m
使用滑轮组F 做的总功
W 总=Fs =400N ×6m =2400J
拉力F 的功率 2400J 240W 10s W P t =
==总 (2)重物重力 G =mg =96kg ×10N/kg =960N
使用滑轮组做的有用功
W 有=Gh =960N ×2m =1920J
滑轮组的机械效率
1920J 100%100%80%2400J
W W η=⨯=⨯=有总 答:(1)拉力F 的功率是240W ;
(2)滑轮组的机械效率是80%。
23.一个边长为20cm ,质量为20kg 的正方体石块静止在水平地面上.工人用如图所示的滑轮组将石块在10s 内匀速提升5m ,工人施加的动力F 为125N .求:(不计绳重和摩擦,g 取10N/kg)
(1)石块静止在水平地面时,它对地面的压强是多大?
(2)滑轮组对石块做了多少功?
(3)人对滑轮组做功的功率是多少?
(4)该滑轮组的机械效率是多少?
解析:(1)5×103Pa (2)1000J (3)125W (4)80%
(1)提升前,石块静止在水平地面上时对地面的压力是:
F 压=
G =mg =20kg ×10N/kg =200N ,
石块对地面的压强:
342200N =510Pa 202010m
F p S -=
=⨯⨯⨯压 ; (2)滑轮组对石块做的功是:
W 有用=Gh =200N ×5m =1000J ;
(3)由图知道,承担物重是绳子的段数是n =2,所以,
s =2h =2×5m =10m ,
人对滑轮组做的总功是:
W 总=Fs =125N ×10m =1250J ,
1250J =125W 10s
W P t =
=总; (4)滑轮组的机械效率是: 1000J 100%=100%=80%1250J
W W η=⨯⨯有用
总. 答:(1)石块静止在水平地面时,它对地面的压强是5×103Pa ;
(2)滑轮组对石块做了1000J 的功;
(3)人对滑轮组做功的功率是125W ;
(4)该滑轮组的机械效率是80%.
24.如图所示,动滑轮重4N ,所吊重物B 重20N ,物体A 重240N ,此时物体B 恰好以0.1m/s 的速度匀速下降.不计绳重、绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦.求:
(1)水平面对物体A 的摩擦力是多大?
(2)要使物体B 恰好以0.2m/s 的速度匀速上升,则要对物体A 施加水平向右拉力F 的功率为多大?
解析:(1)12N ;(2)9.6W
(1).由图通过动滑轮绳子段数n =2,不计绳重及摩擦时,
则B 拉A 的力F A =12(G B +G 动)=1 2
×(20N+4N)=12N , B 匀速下降,物体A 匀速向左运动时,受向左的拉力F A 和向右的摩擦力作用,
则f =F A =12N ,
(2).当使物体B 以0.2m/s 的速度上升时,物体A 匀速向右运动,受向右的拉力F A 、摩擦力和向左的拉力F 作用,
由于物体A 的压力和接触面没有改变,则摩擦力大小不变,
所以,F =F A +f =12N+12N=24N ;
则绳子自由端移动的速度为:v A =2v B =2×0.2m/s=0.4m/s ,
所以外力的功率P =Fv A =24N ×0.4m/s=9.6W
答:(1).水平面对物体A 的摩擦力是12N ;
(2).要使物体B 恰好以0.2m/s 的速度匀速上升,则要对物体A 施加水平向右拉力F 的功率为9.6W .
25.如图所示,甲用90N 的拉力,乙用50N 的推力,在30s 内共同使一辆质量重为210N 的小车从一个倾斜角为30°、长为60m 的斜坡底端匀速运动到顶端。
求:
(1)甲、乙二人对小车做功;
(3)斜面的机械效率。
解析:(1)38.410J ⨯;(2)180W ;(3)75%
(1)由可得甲、乙二人对小车做功
()()390N 50N 60m 8.410J W W W F s F s F F s =+=+=+=+⨯=⨯甲乙甲乙甲乙总
(2)由W P t =可得甲对小车做功的功率 90N 60m 180W 30s
W F s P t t ⨯=
===甲甲甲 (3)有用功为 311210N 60m 6.310J 22
W Gh G s ==⋅=⨯⨯=⨯ 由100%W W 有
总η=⨯可得斜面的机械效率
336.310J 100%100%75%8.410J
W W η⨯=⨯=⨯=⨯有总 答:(1)甲、乙二人对小车做功为38.410J ⨯;
(2)甲对小车做功的功率为180W ;
(3)斜面的机械效率为75%。
26.重力为690N 的工人师傅利用图所示的装置将重力为720N 的物体A 从水中拉起来。
已知动滑轮重30N ,若不计绳重及摩擦。
求:
(1)物体A 匀速上升且未露出水面之前,若绳子对A 的拉力为520N(不计水的阻力),则物体A 受到水的浮力是多少?
(2)物体A 完全露出水面后,继续匀速上升时人对绳子自由端的拉力是多少?
(3)人拉着物体A 在空中匀速上升时,若人与水平地面的接触面积为200cm 2,则此时人对地面的压强有多大?
解析:(1)200N ;(2)250N ;(3)42.210Pa ⨯
(1)物体A 匀速上升且未露出水面之前,物体A 在竖直方向上的拉力、重力及浮力作用下平衡,即
A T F G +=浮
则物体A 受到水的浮力为
A 720N 520N 200N F G T =-=-=浮
(2)物体A 完全露出水面后,继续匀速上升时
A T G '=
且
T G nF '+=动绳
则人对绳子自由端的拉力为 A 720N 30N 250N 3G G F n ++===动绳 (3)人拉着物体A 在空中匀速上升时,人对地面的压力为
N G F =-人绳 由压强公式可知此时人对地面的压强为
42690N 250N 2.210Pa 0.02m
G F N p S S --====⨯人绳 答:(1)物体A 受到水的浮力是200N ;
(2)物体A 完全露出水面后,继续匀速上升时人对绳子自由端的拉力是250N ;
(3)此时人对地面的压强为42.210Pa ⨯。
27.如图,轻质杠杆,OA ∶OB =4∶1,物体甲重200N ,当杠杆水平平衡时,物体甲对水平地面的压力为100N ,则物体乙重几牛?调节支点O 的位置,使甲对地面的压强刚好为0,则调整后杠杆的力臂之比O ′A ∶O ′B 为多少?请分别对甲、乙进行受力分析。
解析:400N ;2∶1;见解析
解:物体甲受到重力、支持力和绳子的拉力,物体乙受到重力和绳子的拉力,由力的作用相互性可知物体甲对地面的压力等于地面对甲的支持力,绳子对甲的拉力
F 1=
G 甲-F 支持=200N-100N=100N
由力的作用相互性可知甲对绳子的拉力等于绳子对甲的拉力,甲对绳子的拉力F 1′=100N ,根据杠杆平衡条件可得
F 1′×OA =
G 乙×OB
G 乙=14=100N=400N 1
OA F OB '⨯ 若是想让物体甲对地面的压强为零,则甲对地面的压力为零,此时甲受到重力和绳子的拉力,物体乙受到重力和拉力,甲对杠杆的拉力等于甲的重力,此时杠杆处于平衡状态,根
据杠杆的平衡条件得
G 甲×O ′A =G 乙×O ′B
O ′A ∶O ′B =G 乙∶G 甲=400N ∶200N=2∶1
答:当杠杆水平平衡时,物体甲对水平地面的压力为100N ,则物体乙重400N ,调节支点O 的位置,使甲对地面的压强刚好为0,则调整后杠杆的力臂之比O ′A ∶O ′B 为2∶1。
28.如图甲,平底容器中有一重力为6N 的长方体塑料块M 漂浮在水面上静止时。
如图乙,一根细线绕过滑轮,其两端分别连接M 和弹簧测力计;匀速向上拉动弹簧测力计,当M 完全浸没在水中时,弹簧测力计示数为14N 。
(1) M 完全浸没在水中时受到的浮力是多大?
(2) 当弹簧测力计示数为4N 时,M 浸入水中的体积占总体积的百分比是多大?
解析:(1)20N ;(2)50%
解:(1)M 完全浸没在水中时,物块受到重力、绳子向下的拉力和浮力,处于三力平衡状态,则物块受到的浮力
F 浮=
G +F =6 N +14 N =20N
(2)当弹簧测力计示数为4N 时,物块受到的浮力
F 浮'=
G +F '=6N +4N =10N
根据F ρV g =浮液排可知,此时M 浸入水中的体积占总体积的百分比
10N 100%50%20N
V V F V V F '''===⨯=排排浮浮排 答:(1) M 完全浸没在水中时受到的浮力是20N ;
(2) 当弹簧测力计示数为4N 时,M 浸入水中的体积占总体积的百分比是50%。