2021年中考物理复习 第十一章简单机械

2021年中考物理复习第十一章简单机械
第一节滑轮
(建议用时:50分钟)
1.[2020重庆A]滑轮是提升重物时经常用到的一种机械,工人师傅用500 N的拉力F,利用如图所示的滑轮将重800 N的重物在30 s内匀速提高了6 m.下列判断正确的是( )
A.绳端移动的速度为0.2 m/s
B.该滑轮的机械效率为62.5%
C.工人师傅拉绳子的功率为200 W
D.提升重物所做的有用功为3 000 J
2.[2020山西]如图所示,快递小哥为了把较重的货物装入运输车,用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物.若把同一货物匀速提升到同一高度,忽略绳重和摩擦.下列分析正确的是( )
A.甲方式可以省力
B.乙方式不能改变力的方向
C.甲、乙两种方式做的有用功相等
D.甲、乙两种方式的机械效率相等
3.[2020广东深圳]如图所示,湖面上有一艘小船,站在岸上的人通过滑轮用100 N的力拉绳子的自由端,在10 s内小船向岸边匀速移动了5 m,船在水平方向受到的阻力为160 N.下列说法正确的是( )
A.人对船做的有用功为500 J
B.人做的总功为800 J
C.人做的有用功的功率为50 W
D.滑轮的机械效率为80%
4.[2020广东广州]如图所示,小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体(绳长不变),测得拉力和物体M、N所受的重力如表所示,则( )
F甲F乙F丙F丁G M G N
5.5 N12 N 5.5 N8 N 5 N10 N
A.甲的机械效率比丙的大
B.乙、丁的机械效率相同
C.使用丙提升物体M时省力
D.实验测得的数据无法算出机械效率
5.[2019四川自贡]如图所示,物体A、B的重力分别为20 N、10 N,滑轮重、绳重、滑轮与轴之间的摩擦均忽略不计,此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动.若用力F向左拉物体A,使物体A向左做匀速直线运动,则( ) A.F=20 N B.F=10 N C.F=5 N D.F=30 N
6.[2020北京](多选)如图所示,滑轮组悬挂在水平支架上,某工人站在水平地面上,竖直向下拉动绳子自由端,使物体A以0.2 m/s的速度匀速上升,提升过程中滑轮组的机械效率为90%.已知物体A重540 N,该工人重500 N,两个滑轮质量相等,不计滑轮组的绳重和摩擦,关于该过程,下列说法正确的是( )
A.绳子自由端受到的竖直向下的拉力为200 N
B.绳子自由端拉力的功率为120 W
C.该工人对地面的压力为200 N
D.支架受到滑轮组的拉力为960 N
7.[2020湖北孝感](多选)如图所示,某建筑工人利用滑轮组提升水平地面上重900 N、底面积为200 cm2的方形货箱,货箱20 s内匀速上升4 m,工人所用拉力F为400 N(不计绳重和摩擦),则
( )
A.人拉绳子的速度为0.2 m/s
B.动滑轮的重力为300 N
C.此段时间内,拉力F做的功为3 600 J
D.当滑轮组对货箱的拉力为零时,货箱对地面的压强为4.5×104 Pa
8.[2019石家庄长安区二模](多选)用如图所示的滑轮组竖直匀速提升重力为G的物体,绳端拉力大小为F,t时间内物体上升的高度为h,滑轮组的机械效率为η.则( )
A.若物重变为2G,则拉力也会变为2F
B.若匀速提升物体的高度增大,机械效率仍为η
C.t时间内,额外功W额=Gℎ(1-η)
η
D.动滑轮的重力G动=3F-G
第8题图第9题图
9.[2020江西](多选)如图所示,将重6 N的物体匀速拉高20 cm,在此过程中,不计滑轮装置自重、绳重和摩擦,以下说法正确的是( )
A.绳子自由端被拉下1.2 m
B.绳子对地面的拉力为1 N
C.对物体所做的功为1.2 J
D.横梁受到的拉力为9 N
10.[2019海南]小谦想把被台风刮倒的树拉正.如图,他把绳子的一端系在乙树上,然后绕过甲树用力拉绳子,这样做有段绳子拉甲树.如果不计绳重和摩擦,甲树受300 N拉力,则小谦对绳子的拉力为N.
11.[2020陕西]某小区正在进行改造施工.工人用如图所示的滑轮组将750 N的沙子匀速提升了10 m,用时100 s.若工人所用的拉力为400 N,则拉力的功率为W,滑轮组的机械效率为.使用该滑轮组既能又能改变力的方向.使用滑轮组(选填“能”或“不能”)省功.
第11题图甲乙
第12题图
12.[2020山东青岛]研究定滑轮的特点.
(1)在研究使用定滑轮是否省力时,用如图甲所示的装置匀速提升重物,需要测量的物理量是
和.
(2)如图乙所示,分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物,则三个力的大小关系是.
(3)旗杆顶部有一个定滑轮,给我们升国旗带来了便利,这是利用定滑轮的特点.
13.[2020山东威海]如图所示,用滑轮组提升物体,已知滑轮质量均为2 kg,物体重100 N,绳子能承受的最大拉力为50 N.请画出绳子的正确绕法,并在绳的末端标出力的方向.(不考虑绳重及摩擦,g=10 N/kg)
14.[2020黑龙江哈尔滨]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. (每个动滑轮重力相同,忽略摩擦及绳重)
(1)实验中应拉动弹簧测力计.
(2)实验过程中收集到的a、b、c装置的实验数据如下表.
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
a20.11.50.2
b20.11.00.3
c50.12.00.3
计算出a装置的有用功为J,机械效率为.
(3)比较a、b两装置的机械效率,它们的关系是ηaηb,若提升相同重物到相同高度,与a 装置相比,b装置的优势是.比较b、c滑轮组,它们的机械效率的关系是ηbηc,影响它们的机械效率的高低的因素是. 15.[2020唐山路南区一模]如图所示,重为16 N的物体A在拉力F的作用下,5 s内匀速运动了0.5 m,拉力F所做的功为2.5 J.已知动滑轮重0.5 N,克服绳重及轮与轴间的摩擦所做的额外功占总功的10%.求:
(1)拉力F的功率;
(2)拉力F的大小;
(3)物体A与地面间的摩擦力.
16.小彤家的阳台上安装了如图甲所示的可升降晾衣装置.一次洗衣后,小彤帮妈妈晾衣服.若衣服的总质量为8 kg,她以拉力F竖直向下匀速拉动绳的自由端,在2 s内,将绳的自由端拉下1 m.若提升衣服过程中晾衣装置的机械效率为80%.
(1)在图乙中画出小彤拉绳子时的受力示意图;
(2)求小彤做的有用功及晾衣装置的总重力;
(3)求小彤做功的功率.(不计绳重和摩擦,g取10 N/kg)
第二节杠杆
(建议用时:30分钟)
1.[2020湖南邵阳]在物理实验室我们常使用托盘天平测量物体的质量,请你根据学过的杠杆知识判断托盘天平属于( )
A.省力杠杆
B.费力杠杆
C.等臂杠杆
D.不确定
2.[2020北京]如图所示,正在使用的四种工具,属于费力杠杆的是( )
A.羊角锤
B.核桃夹
C.园艺剪
D.食品夹
3.[2020湖南株洲]一根粗细均匀的木棒斜靠在竖直墙壁上,墙壁光滑,地面粗糙.木棒受到的重力为G,墙壁对木棒的弹力为F,如图所示.现让木棒的倾斜程度变小一些至虚线所示位置,木棒仍能静止斜靠在墙上.则与原来相比,G和F的变化情况为( ) A.G不变,F变小B.G不变,F变大
C.G变化,F变小
D.G变化,F变大
4.[2020浙江宁波]现有一根形变不计、长为L的铁条AB和两根横截面积相同、长度分别为L a、L b的铝条a、b.将铝条a叠在铁条AB上,并使它们的右端对齐,然后把它们放置在三角形支架O 上,AB水平平衡,此时OB的距离恰好为L a,如图所示.取下铝条a后,将铝条b按上述操作方法使铁条AB再次水平平衡,此时OB的距离为L x.下列判断正确的是( )
A.若L a<L b<L,则L a<L x<L a+L b
2成立 B.若L a<L b<L,则L x>L a+L b
2
成立
C.若L b<L a,则L a+L b
2<L x<L a成立 D.若L b<L a,则L x<L a+L b
2
成立
5.[2020宁夏]如图是同学们常用的燕尾夹,AB=BC,当用力摁住C点打开该夹子时,可把点看作支点,此时夹子可近似看作(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆.
6.[2020山东济宁]杠杆两端螺母的作用是.图中的杠杆在水平位置平衡,若在两侧各减掉一个等重的钩码,杠杆(选填“能”或“不能”)保持水平平衡.
7.[2020广东广州]如图所示,以硬尺上某位置为支点O,在尺上挂一重3 N的物体M,尺在竖直向上的拉力F作用下保持水平静止,尺的质量不计.
(1)O在dm刻度线处.
(2)画出F的力臂l.
8.[2020江苏南京]如图是过去农村用的舂米工具的结构示意图,O为固定转轴,A处连接着石球,脚踏杆的B处可使石球升高,抬起脚,石球会落下去击打稻谷,石球重50 N,不计摩擦和杆重. (1)脚沿与杆垂直方向至少用力F1,才能将石球抬起,F1的力臂为m,此时舂米工具是一
个(选填“省力”或“费力”)杠杆.
(2)脚竖直向下至少用力F2为N,才能将石球抬起.F2和F1的大小关系为F2F1.
9.[2020沧州一模]如图所示,杠杆AB放在钢制圆柱体的正中央水平凹槽CD中,杠杆AB能以凹
槽两端的C点或D点为支点在竖直平面内转动,AC=CD=DB,A点所挂重物的重力G=12 N.当作用在B点的竖直向下的拉力F足够大时,杠杆容易绕(选填“C”或“D”)点转动.为使杠杆AB保持水平平衡,拉力F的最小值为N,最大值为N.(杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略
不计)
10.[2020江苏扬州]如图所示,在撬棒AD上作出撬起“石块1”的最小力F及对应的力臂l.
11.[2019山东威海]如图是一种活塞式抽水机的示意图.其中手柄AOB是一个杠杆,杠杆在动力F1的作用下可绕O点匀速转动,请在图中画出杠杆在B点所受阻力的示意图和F1的力臂.
12.[2020江苏盐城]小明做“探究杠杆平衡条件”实验.
(1)实验前,杠杆静止时的位置如图甲所示.要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向调节.
(2)使用弹簧测力计时,首先进行的操作是 .
(3)如图乙所示,在杠杆左侧挂2个钩码,每个钩码的质量为50 g.为了便于在杠杆上直接读出力臂的大小,在A点沿向下方向拉动弹簧测力计,直至杠杆在位置平衡.将第1次实验的数据记录在表格中,表中F1为弹簧测力计示数,F2为钩码的重力,L1、L2分别为F1、F2对应的力臂.
(4)接下来,小明又进行了三次实验,将数据填在表中,最后总结得出规律.每次实验总是在前一次实验的基础上改变F2、L1、L2中的一个量.小明分析数据后发现,第次实验与前一次实验改变的量相同,需要调整,调整后的实验步骤是.
序号F1/N L1/cm F2/N L2/cm
1 1.510.0 1.015.0
2 3.010.0 2.015.0
3 1.520.0 2.015.0
4 1.030.0 2.015.0
13.[2020山东潍坊]疫情期间,大壮同学自制了如图所示的健身器材,坚持锻炼身体.用细绳系在轻杆的O点将轻杆悬挂起来,在杆的A端悬挂质量m1=10 kg的重物,在B端竖直向下缓慢拉动轻杆至水平位置.已知AO长1.5 m,OB长0.5 m,大壮质量m2=56 kg,g取10 N/kg,求此时:
(1)大壮对杆的拉力大小;
(2)地面对大壮的支持力大小.
第三节斜面、轮轴
(建议用时:20分钟)
1.[2020湖南衡阳]近期我国长江中下游许多省份因连续大雨发生洪涝灾害.抗洪抢险小分队成员李军在一次行动中需要帮老百姓把一个质量为240 kg的重物搬到2 m高的车上.为了省力,他采用5 m的长木板搭了一个斜面(如图所示),用1 200 N的力用了5 min匀速将重物推到车上.关于此简易斜面装置,下列说法中正确的是(g=10 N/kg)( )
A.他对重物做了4 800 J的功
B.他做功的功率为16 W
C.此次简易斜面装置的机械效率为50%
D.斜面是一种省力杠杆
2.[2020四川自贡]如图,重为G的物体在沿斜面向上的拉力作用下,从斜面的底部移到顶部.设沿斜面移动的距离为s,高为h,拉力为F,物体受到的摩擦力为f,则斜面的机械效率为()
A.Gℎ
fs B.Gℎ
Fs
C.Gℎ
(F+f)s D.Gℎ
(F-f)s
第2题图第3题图
3.[2019广东广州]如图所示.把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点,此过程绳的拉力对甲做的功为W AB;用平行于斜面的拉力把重也为G的物体乙沿斜面从C点匀速拉至与B等高的D 点,在此过程中绳的拉力对乙做的功为W CD.斜面的机械效率为( )
A.W AB
W CD B.W CD
W AB
C.GH
W CD-W AB
D.GH
W CD+W AB
4.[2020湖北襄阳]如图所示,斜面长5 m,高3 m.小强用绳子沿斜面将质量为 20 kg 的木块由斜面底端匀速拉到顶端,拉力大小为150 N,绳重不计.则木块与斜面间的摩擦力为N.(g取10 N/kg)
第4题图第5题图
5.[2019四川达州]救援车的工作原理如图所示,当车载电机对钢绳施加的拉力F的大小为
2.5×103 N时,小车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升.已知小车A的质量为1 t,斜面高为2 m,斜面长为5 m(不计车长,钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦,g=10 N/kg).在小车A由水平路面被拖上救援车的过程中,钢绳所做的有用功为J,整个装置的机械效率为,小车A与斜面间的摩擦力大小为N.
6.[2019湖北荆州]为了发展文化旅游事业,荆州市正在兴建华强方特文化主题园,建成后将通过最新的VR技术展示包括楚文化和三国文化在内的五千年华夏文明.园区建设中需把重力为1 200 N的木箱A搬到高h=2 m、长L=10 m的斜面顶端.如图所示,工人站在斜面顶端,用时50 s将木箱A沿直线从斜面底端匀速拉到斜面顶端,已知拉力F的功率为80 W.求:
(1)拉力F的大小;
(2)该斜面的机械效率;
(3)木箱A在斜面上做匀速直线运动时受到的摩擦力.
第十一章简单机械
第一节滑轮
1.C【解析】动滑轮承重的绳子股数n=2,绳端移动的距离s=nh=2×6 m=12 m,绳端移动的速
度v=s
t =12m
30s
=0.4 m/s,A错误;提升重物所做的有用功W有用=Gh=800 N×6 m=4 800 J,拉力做的总功
W总=Fs=500 N×12 m=6 000 J,该滑轮的机械效率η=W
有用
W
总
=4800J
6000J
=80%,B、D错误;工人师傅拉绳子的
功率P=W
总
t
=6000J
30s
=200 W,C正确.
2.C【解析】由题图可知,甲方式中滑轮可以改变力的方向,但不能省力,A错误;乙方式中滑轮组既能省力又能改变力的方向,B错误;将货物匀速提升到同一高度,由W有=Gh可知,甲、乙两种方式所做的有用功相等,C正确;忽略绳重和摩擦,甲方式的机械效率为100%,乙方式中提升动滑轮上升做了额外功,机械效率小于100%,所以甲、乙两种方式的机械效率不相等,D错误.
3.D【解析】由题图可知,滑轮属于动滑轮,则绳子自由端移动的距离是小船移动距离的2倍,即s绳=2s船=2×5 m=10 m,人对船做的有用功是W有=fs船=160 N×5 m=800 J,人做有用功的功率
为P有=W
有
t
=800J
10s
=80 W,A、C错;人做的总功为W总=Fs绳=100 N×10 m=1 000 J,B错;该滑轮的机械
效率为η=W
有
W
总
=800J
1000J
=80%,D正确.
4.A【解析】由题图可知,甲、乙、丙、丁承重绳子的股数分别为1、1、2、2,由
η=W
有
W
总
=Gℎ
Fs
=Gℎ
nFℎ
=G
nF
,可得机械效率η甲=G M
F
甲
×100%=5N
5.5N
×100%≈90.9%,η乙
=G N F
乙×100%=10N
12N
×100%≈83.3%,η丙=G M
2×F
丙
×100%=5N
2×5.5N
×100%≈45.5%,η丁
=G N 2×F
丁×100%=10N
2×8N
×100%=62.5%,A正确,B、D错误;由表中数据可知G M=5 N,F丙=5.5 N,所以使用丙
提升物体M时费力,C错误.
5.B 【解析】 A 向右做匀速直线运动,受到的绳子的拉力F A =12
G B =1
2
×10 N=5 N ,A 受到的摩擦力
和绳子对A 的拉力平衡,所以A 受到的摩擦力f=F A =5 N ;若使物体A 向左做匀速直线运动,因接触面的粗糙程度和压力大小不变,故A 所受滑动摩擦力大小不变,仍为5 N ,则F=f+F A =5 N+5 N=10 N.故选B.
6.BCD 【解析】 因为滑轮组的机械效率η=
W 有W
总
=GℎFs =Gℎ2Fℎ=G 2F ,所以90%=
540N 2F
,解得F=300 N ,A 错误.
因为物体A 上升的速度为0.2 m/s ,故绳子自由端移动的速度为0.4 m/s ,绳子自由端拉力的功率
P=Fv=300 N×0.4 m/s=120 W ,B 正确.人对绳的拉力F 与绳对人的拉力F'是一对相互作用力,大
小相等,对工人进行受力分析得,F 支+F'=G 人,故地面对工人的支持力F 支=500 N-300 N=200 N ,由于力的作用是相互的,所以工人对地面的压力F 压=F 支=200 N ,C 正确.由于不计滑轮组的绳重和摩擦,故对下面的动滑轮进行受力分析可得,2F=G+G 轮,所以动滑轮的重力G 轮=2×300 N-540 N=60 N ,定滑轮的重力与动滑轮的重力相等,也为60 N ;再对上面的定滑轮进行受力分析可得,F 拉=3F+G
轮,故
F 拉=3×300 N+60 N=960 N ,由于力的作用是相互的,所以支架受到滑轮组的拉力大小也是
960 N ,D 正确.
7.BD 【解析】 货箱上升的速度v 箱=ℎt
箱
=
4m
20s
=0.2 m/s ,则人拉绳子的速度v 绳=3v 箱=3×0.2
m/s=0.6 m/s ,A 错;不计绳重和摩擦,则动滑轮的重力为G 动=3F-G 箱=3×400 N -900 N=300 N ,B 正确;拉力F 做的功W=Fs=F×3h=400 N×3×4 m=4 800 J ,C 错;当滑轮组对货箱的拉力为零时,货箱对水平地面的压力等于自身的重力,即F 压=G 箱=900 N ,则货箱对地面的压强为
p=F
压
S =900N
200×10-4m 2=4.5×104 Pa ,D 正确.
8.BC 【解析】 滑轮组有3段绳子承担动滑轮重和物重,若忽略绳重和摩擦,则有F=1
3(G+G 动),当
物重变为2G 时,拉力F'=1
3
(2G+G 动)≠2F ,本题没有忽略绳重和摩擦的条件,故无法计算,A 错
误;η=
W 有W
总
=GℎFs =Gℎ3Fℎ=G
3F ,说明滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关,故匀速提升物体的高度增
大,机械效率不变,B 正确;t 时间内,额外功W 额=W 总-W 有=
W
有
η
-W 有=(1η-1)W 有=1-ηηW 有=
Gℎ(1-η)η
,C 正确;额外
功是克服动滑轮重、绳重和摩擦做的功,本题中未给出绳重和摩擦,故无法计算动滑轮的重力,D 错误.
9.CD 【解析】 由题图可知,滑轮组中承重的绳子有4股,所以物体上升20 cm 时,绳子自由端被拉下80 cm ,即0.8 m ,故A 错误;由于不计滑轮装置自重、绳重和摩擦,所以绳子自由端的拉力
F =14
G =1
4×6 N=1.5 N ,可知绳子对地面的拉力为1.5 N ,故B 错误;滑轮组对物体所做的功W=Gh=6
N×0.2 m=1.2 J ,故C 正确;横梁共受到6股绳子的拉力作用,所以横梁受到的拉力为1.5 N×6=9 N ,故D 正确. 10.2 150
【解析】 由题图可知,甲树相当于动滑轮,故有2段绳子拉甲树.如果不计绳重和摩擦,小谦对绳子的拉力为F=F
甲
2=
300N 2
=150 N.
11.120 62.5% 省力 不能
【解析】 绳子自由端移动的距离s=3h =3×10 m=30 m ,工人的拉力做的功W 总=Fs =400 N×30 m=12 000 J ,拉力做功的功率P=W t
=
12000J
100s
=120 W.有用功W 有用=Gh =750 N×10 m=7 500 J ,滑轮组的
机械效率η=
W
有用W
总
=
7500J 12000J
=62.5%.使用题图中滑轮组提升重物时,拉力比物重小,所以滑轮组可省力,
但是滑轮组的机械效率都不大于1,不可能省功.
12.(1)物体的重力 绳子自由端的拉力 (2)F 1=F 2=F 3 (3)能够改变力的方向 13.如图所示.
14.(1)匀速竖直向上 (2)0.2 66.7% (3)= b 比a 拉力小 < 被提升的重物的重力 【解析】 (2)a 装置的有用功W 有a =G a h a =2 N×0.1 m=0.2 J ,总功W 总a =F a s a =1.5 N×0.2 m=0.3 J ,机械效率ηa =
W 有a W
总a
=0.2J
0.3J ≈66.7%.(3)b 装置的有用功W 有b =2 N×0.1 m=0.2 J ,总功W 总b =1 N×0.3
m=0.3 J ,机械效率ηb =
W 有b W
总b
=0.2J
0.3J ≈66.7%,ηa =ηb .若提升相同重物到相同高度,与a 装置相比,b 装置
的优势是b 比a 拉力小.c 装置的有用功W 有c =5 N×0.1 m=0.5 J ,总功W 总c =2 N×0.3 m=0.6 J ,
机械效率ηc =
W 有c W
总c
=0.5J
0.6J ≈83.3%.比较b 、c 两装置的机械效率,得ηb <ηc ,影响它们的机械效率的高
低的因素是被提升的重物的重力. 15.(1)拉力的功率P =
W
总
t
=
2.5J 5s
=0.5 W
(2)绳子自由端移动的距离s 绳=2s A =2×0.5 m=1 m 由W =Fs 得,F =
W 总
s
绳
=
2.5J 1m
=2.5 N
(3)克服绳重及轮与轴间的摩擦所做的额外功W 额1=W 总×10%=0.25 J 动滑轮上升的高度h =s A =0.5 m
提升动滑轮所做的额外功W 额2=G 动h =0.5 N×0.5 m=0.25 J
W 有=W 总-W 额1-W 额2=2.5 J-0.25 J-0.25 J=2 J
物体A 受到的拉力F A =
W
有
s A
=
2J
0.5m
=4 N
由于物体A 做匀速直线运动,则物体A 受到的地面的摩擦力与拉力是一对平衡力 物体A 与地面间的摩擦力f =F A =4 N 16.(1)如图所示.
(2)由图甲知,n =4,则绳的自由端下降1 m ,衣服上升的高度h =0.25 m
W 有用=G 1h=mgh=8 kg×10 N/kg×0.25 m=20 J
根据η=W
有用W
总
×100%=
G 1
G 1+G 2
×100%,式中G 2为晾衣装置的总重力
解得G 2=
(1-η)G 1η
=
(1-80%)×80N 80%
=20 N
(3)绳端下降的速度v=s t =1m
2s
=0.5 m/s
小彤拉绳子的力F=
G 1+G 2n
=
80N+20N 4
=25 N
功率P=Fv=25 N×0.5 m/s=12.5 W
第二节 杠杆
1.C
2.D 【解析】 羊角锤、核桃夹和园艺剪都属于省力杠杆,食品夹属于费力杠杆,选项D 正确.
3.B 【解析】 根据题意,可知墙壁光滑,地面粗糙,所以墙壁与木棒之间不存在摩擦力,可建立杠杆模型,以木棒与地面的接触点为支点,木棒的重力为阻力,墙壁对木棒的弹力F 为动力.设改变倾斜程度前后,墙壁对木棒的弹力分别为F 、F',这两个力的力臂分别为l 1、l 1',重力G 的力臂分别为l 2、l 2'.改变倾斜程度前后木棒质量不变,所以木棒受到的重力G 不变,C 、D 错误;由杠杆的
平衡条件F1l1=F2l2,可得F=Gl2
l1,F'=Gl2'
l1'
,分析可知,l1>l1',l2<l2',所以F<F',即墙壁对木棒的弹力变大,A
错误,B正确.
4.A【解析】如图甲,当L a<L b<L时,可得新的支点必然在图示新增部分的下方,即L a<L x<L b,若新支点刚好位于新增部分的中点下方,则新增部分左右平衡,但是因为原有部分左端的力和力臂都减小、右端的力和力臂都增大,所以杠杆右端会下降,要使杠杆AB再次水平平衡,新支点应在新
增部分的中点右侧的下方,则L x<L b-L a
2+L a=L a+L b
2
,即L a<L x<L a+L b
2
,故A正确、B错误.如图乙,当L b<L a时,
假设支点位置不变,则因为右端少了一部分,所以杠杆左端会下降,因此为了使杠杆平衡,支点必须
左移,即有L x>L a,又因为L a>L b,显然有L a>L a+L b
2,即L x>L a>L a+L b
2
,故C、D错误.
甲乙
5.B等臂
6.实验前调节杠杆的平衡不能
【解析】在探究杠杆平衡条件时,实验前要使杠杆在水平位置平衡,以便测量力臂和消除杠杆自重对杠杆平衡的影响,因此实验前需调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡.设每个钩码的重力为G,杠杆上每小格长度为L,在题图中杠杆的两侧各减掉一个等重的钩码后,杠杆左侧力与力臂的乘积为2G×2L=4GL,杠杆右侧力与力臂的乘积为G×3L,所以杠杆不能在水平位置保持平衡.
7.(1)1(2)如图所示.
【解析】(1)根据题意可知,拉力F的作用点和M的悬挂位置在支点O的同侧,由于F=2G M,由杠杆平衡条件F1l1=F2l2,可知拉力F的力臂为M在“7”刻度处施加的拉力的力臂的一半,故O点应在1 dm刻度线处.(2)从支点O向拉力F的作用线作垂线,O到垂足之间的距离即为力臂l.
8.(1)1省力(2)20>
【解析】(1)由题图可知,O为支点,动力F1与杆垂直,动力臂OB=AB-OA=1.4 m-0.4 m=1 m;使用时,由于动力臂大于阻力臂,所以动力小于阻力,此时的舂米工具是一个省力杠杆.(2)脚竖直向下用
力时,由几何知识可知,此时动力臂与阻力臂之比为L1
L2=OB
OA
=1m
0.4m
=5
2
,由杠杆平衡条件得,F2L1=GL2,故
F2=G L2
L1=50 N×2
5
=20 N.由于第一次的动力臂OB大于第二次的动力臂L1,而阻力和阻力臂不变,所以
F2>F1.
9.D 6 24
【解析】 当拉力F 足够大时,杠杆将绕D 点顺时针转动.为使杠杆AB 保持水平平衡,由杠杆平衡条件可知,当以C 点为支点时拉力最小,F min =G×AC BC
=
12N×AC 2AC
=6 N ,当以D 点为支点时拉力最
大,F max =
G×AD BD
=
12N×2BD BD
=24 N.
10.如图所示.
【解析】 当用撬棒撬起“石块1”时,阻力为石块1对杠杆的压力,根据杠杆平衡条件可知,阻力臂最短、动力臂最长时,动力最小,故应选A 点作为支点,动力作用在D 点,动力的方向为垂直于
AD 斜向左上方,AD 为动力臂.
11.如图所示.
12.(1)右 (2)校零 (3)竖直 水平 (4)4 保持F 2和L 1不变,改变L 2的大小
【解析】 (1)题图甲中杠杆左端下沉,应该把平衡螺母向右调节使横梁在水平位置平衡.(4)第4次与第3次实验中都保持F 2和L 2不变,改变L 1,第2次实验中保持L 1和L 2不变,改变F 2,所以第4次实验的实验步骤应调整为保持F 2和L 1不变,改变L 2的大小. 13.(1)轻杆A 端受到的拉力F A =G 1=m 1g =10 kg×10 N/kg=100 N 由杠杆平衡条件得,F A l OA =F B l OB 轻杆B 端受到的拉力F B =
F A l OA l OB
=
100N×1.5m 0.5m
=300 N
(2)设轻杆对大壮的拉力为F B ',则有F B '=F B 对大壮进行受力分析,有G 2=F 支+F B '
地面对大壮的支持力F 支=G 2-F B '=m 2g-F B =56 kg×10 N/kg -300 N=260 N
第三节 斜面、轮轴
1.A 【解析】 对重物做的功W 有=Gh =240 kg×10 N/kg×2 m=4 800 J ,A 正确;李军做功的功率
P=
W
总
t
=Fs t =
1200N×5m
5×60s
=20 W ,B 错误;斜面的机械效率η=
W 有W
总
=
4800J 1200N×5m
=80%,C 错误;斜面是一种省力的简
单机械,但不是杠杆,D 错误.
2.B 【解析】 有用功W 有用=Gh ,总功W 总=Fs ,则斜面的机械效率η=
W
有用W
总
=Gℎ
Fs ,故选B .
3.A 【解析】 把物体甲从A 点竖直匀速拉到B 点的过程中,绳对甲的拉力等于甲的重力,所以
W AB =F 甲H=GH.沿斜面将物体乙从C 点匀速拉至D 点的过程中,总功W 总=W CD ,有用功为克服乙物体的
重力做的功,W 有=GH ,斜面的机械效率η=W 有W
总
=GH W CD
=W
AB W CD
.故选A.
4.30
【解析】 有用功W 有用=Gh=mgh =20 kg×10 N/kg×3 m=600 J ,总功W 总=Fs =150 N×5 m=750 J ,故额外功W 额=W 总-W 有用=750 J-600 J=150 J ,由于克服摩擦做的功为额外功,故木块与斜面间的摩擦力f=
W
额
s
=
150J 5m
=30 N.
5. 2×104
80% 1×103
【解析】 钢绳做的有用功W 有=Gh=mgh =1×103
kg×10 N/kg×2 m=2×104
J ,W 总=Fs =2.5×103
N×2×5 m=2.5×104
J ,装置的机械效率为η=
W 有W
总
×100%=2×104J
2.5×104J ×100%=80%,W 额=W 总-W 有
=2.5×104 J-2×104 J=5×103 J ;小车A 与斜面间的摩擦力为f=
W
额
l
=
5×103J 5m
=1×103
N.
6.(1)拉力所做的功W 总=Pt =80 W×50 s=4×103
J 拉力F=
W
总
L
=
4×103J 10m
=400 N
(2)克服物重做功W 有=Gh =1 200 N×2 m=2.4×103
J 斜面的机械效率η=
W 有W
总
×100%=
2.4×103J 4×103J
×100%=60%
(3)木箱A 在斜面上做匀速直线运动时克服摩擦做功
W 额=W 总-W 有=4×103 J-2.4×103 J=1.6×103 J 木箱A 在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力 f=
W
额
L
=
1.6×103J 10m
=160 N。