物理简单机械专项综合练习题及答案
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物理简单机械专项综合练习题及答案
一、选择题
1.工人师傅用如图所示的滑轮组,将重为800N 的重物缓慢匀速竖直提升3m ,人对绳的拉力F 为500N ,不计绳重和滑轮转轴处的摩擦,则( )
A .绳子自由端移动的距离为9m
B .动滑轮的重力为200N
C .人通过滑轮组做的有用功为1500J
D .滑轮组的机械效率为53.3%
【答案】B 【解析】
试题分析:由图可知,滑轮组中由2段绳子承担物体和动滑轮的总重,即n=2,物体匀速竖直提升3m ,则绳子自由端移动的距离为:s=nh=2×3m=6m ,故A 错误. 此过程中,所做有用功为:W 有=Gh=800N×3m=2400J ,故C 错误. 所做总功为:W 总=Fs=500N×6m=3000J ;
额外功为:W 额=W 总-W 有=3000J-2400J=600J ,不计绳重和滑轮转轴处的摩擦,则额外功为克服动滑轮重力做的功,即W 额=G 动h ,动滑轮的重力G 动=W 额/h=600J/3m=200N ,故B 正确为答案. 滑轮组的机械效率
故D 错误.
考点:滑轮组的机械效率 有用功 额外功
2.如图,小明分别用甲、乙两滑轮把同一沙桶从1楼地面缓慢地提到2楼地面,用甲滑轮所做的功为W 1,机械效率为1η;用乙滑轮所做的总功率为W 2,机械效率为2η,若不计绳重与摩擦,则( )
A .W 1<W 2,η1>η2 B. W 1=W 2,η1<η2 C .W 1>W 2 , 1η<2η D .W 1=W 2 , 1η=2η 【答案】A
【解析】因为用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面,所以两种情况的有用功相同;根据η =
W W 有总
可知:当有用功一定时,利用机械时做的额外功越少,则总功越
少,机械效率越高。而乙滑轮是动滑轮,所以利用乙滑轮做的额外功多,则总功越多,机械效率越低。即W 1
3.工人师傅利用如图所示的两种方式,将重均为300N 的货物从图示位置向上缓慢提升0.5m 。F 1、F 2始终沿竖直方向;图甲中OB =2OA ,图乙中动滑轮重为60N ,重物上升速度为0.01m/s 。不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是
A .甲乙两种方式都省一半的力
B .甲方式F 1由150N 逐渐变大
C .乙方式的有用功是180J
D .乙方式F 2的功率为3.6W 【答案】D 【解析】 【分析】
(1)根据杠杆的特点和动滑轮的特点分析甲乙两种方式的省力情况; (2)根据动力臂和阻力臂的关系分析甲方式F 1的变化; (3)根据W 有用=Gh 可求乙方式的有用功; (4)根据公式P=Fv 求出乙方式F 2的功率。 【详解】
A 、甲图,F 1为动力,已知OB=2OA ,即动力臂为阻力臂的2倍,由于不计摩擦、杠杆自重,由杠杆平衡条件可知,动力为阻力的一半,即F 1=150N ;由图乙可知,n=3,不计绳重和摩擦,则211
()(30060)12033
F G G N N N =
+=⨯+=动,故A 错误; B 、甲图中,重力即阻力的方向是竖直向下的,动力的方向也是竖直向下的,在提升重物的过程中,动力臂和阻力臂的比值不变,故动力F 1为150N 不变,故B 错误; C 、不计绳重和摩擦,乙方式的有用功为:W 有用=Gh=300N×0.5m150J ,故C 错误; D 、乙方式中F 2=120N ,绳子的自由端的速度为v 绳=0.01m/s×3=0.03m/s ,则乙方式F 2的功
率为:221200.03/ 3.6F s W P F v N m s W t t
====⨯=绳
绳,故D 正确。 故选D 。
4.某商店有一不等臂天平(砝码准确),一顾客要买2kg 白糖,营业员先在左盘放一包白糖右盘加1Kg 砝码,待天平平衡后;接着又在右盘放一包白糖左盘加1kg 砝码,待天平平衡后.然后把两包白糖交给顾客.则两包白糖的总质量 A .等于2Kg B .小于2Kg C .大于2Kg D .无法知道 【答案】C 【解析】
解答:由于天平的两臂不相等,故可设天平左臂长为a ,右臂长为b (不妨设a >b ),先称得的白糖的实际质量为m 1,后称得的白糖的实际质量为m 2 由杠杆的平衡原理:bm 1=a×1,am 2=b×1,解得m 1=,m 2= 则m 1
m 2=
因为(m 1+m 2)2=
因为a≠b ,所以(m1+m2)-
2>0,即m 1+m 2>2这样可知称出的白糖质量大于2kg .故选C .
点睛:此题要根据天平的有关知识来解答,即在此题中天平的臂长不等,这是此题的关键.
5.下列简单机械中既可以省力,同时又可以改变力的方向的是 A .定滑轮 B .动滑轮
C .斜面
D .滑轮组
【答案】D 【解析】 【分析】
不同机械的优缺点都不一样:动滑轮省力,但不能改变力的方向;定滑轮可以改变方向,但不能省力;斜面只能改变力的大小;滑轮组既可以改变力的大小也可以改变力的方向. 【详解】
A 、定滑轮只能改变力的方向,不能省力,不符合题意;
B 、动滑轮可以省力,但不能改变力的方向,不符合题意;
C 、斜面可以省力,不能改变力的方向,不符合题意;
D 、滑轮组既可以省力,也可以改变力的方向,符合题意; 故选D .
6.用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重1000N 的物体A ,使物体A 在4s 内匀速前进了4m ,物体A 受到地面的摩擦力f =300N ,所用拉力F =120N ,忽略绳重、滑轮重及绳与滑轮间的摩擦.下列说法中正确的是
A .绳子自由端在4s 内移动了8m
B .物体A 重力做功的功率为1000W
C .物体A 克服摩擦力做的功为480J
D .滑轮组的机械效率约为83.3%
【答案】D 【解析】 【详解】
A .由题图可知,承担物体拉力的绳子的股数n =3,因此物体A 在4s 内匀速前进了4m ,则 绳子自由端在4s 内移动了s 绳子=3×4m=12m 。故A 错误。
B .物体在重力方向上没有做功,所以物体A 重力做功的功率为0,故B 错误。
C .物体A 克服摩擦力做的功W 有用=fs =300N×4m=1200J ,故C 错误。
D .由题可知:物体A 克服摩擦力做的功W 有用=fs =300N×4m=1200J ,拉力F 所做的总功W 总=Fs 绳子=120N×12m=1440J ,所以滑轮组的机械效率
00001200J
10010083.3%1440J
W W η=
⨯=
⨯≈有用总
, 故D 正确为答案。
7.用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重150N 的物体匀速提升1m ,不计摩擦和绳重时,滑轮组的机械效率为60%.则下列选项错误的是( ) A .有用功一定是150J B .总功一定是250J C .动滑轮重一定是100N D .拉力大小一定是125N
【答案】D 【解析】 【分析】
知道物体重和物体上升的高度,利用W=Gh 求对物体做的有用功;
又知道滑轮组的机械效率,利用效率公式求总功,求出了有用功和总功可求额外功,不计绳重和摩擦,额外功W 额=G 轮h ,据此求动滑轮重; 不计摩擦和绳重,根据F=1
n
(G 物+G 轮)求拉力大小. 【详解】