一、选择
1. (2016)图中正在使用的机械,属于费力杠杆的有( )
A. ①③
B. ②③
C. ①④
D. ②④
2. (20164题2分)如图所示,用起子开启瓶盖时,起子可看作是( )
A. 以A为支点的费力杠杆
B. 以A为支点的省力杠杆
C. 以B为支点的费力杠杆
D. 以B为支点的省力杠杆
3. (201615题3分)如图所示的杠杆正处于水平平衡,若把杠杆的两端各加一个钩码,杠杆将( )
A. 还继续处于水平平衡
B. 右端下降,左端上升
C. 右端上升,左端下降
D. 无法确定杠杆的运动状态
4.(2016)如图所示,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B,在这个过程中,
力F的大小将( )
A. 不变
B. 变小
C. 变大
D. 先变大后变小
5.(2017·来宾)下列关于机械效率的说确的是(D)
A.越省力的机械,机械效率越高 B.做功越少的机械,机械效率越低
C.做功越慢的机械,机械效率越低 D.总功相同,有用功越大的机械,机械效率越高
6. (201610题3分)如图所示,用20 N的力F拉着重为100 N的物体,使其沿水平面以2 m/s的速度匀速运动了5 s,
若每个滑轮重10 N,忽略绳重和滑轮轴的摩擦,则下列说确的是( )
A. 拉力F做的功为200 J
B. 拉力F的功率为120 W
C. 滑轮组对物体做的有用功为400 J
D. 滑轮组对物体所做有用功的功率为60 W
7. (2016)如图所示,使用滑轮组提升重物时,能提高机械效率的是(忽略绳重和摩擦)( )
A. 改变绕绳方式
B. 减小动滑轮的质量
C. 减小提升重物的高度
D. 减小被提升物的质量
第2题图第3题图第4题图第6题图第7题图
8. (2016)用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,把相同的物体匀速提升相同的高度.若用η甲、
η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率,W甲、W乙表示拉力所做的功(不计绳重与摩擦),则( )
A. η甲=η乙,W甲=W乙
B. η甲>η乙,W甲>W乙
C. η甲<η乙,W甲 D. η甲>η乙,W甲 9. (2016荆州)一辆东风牌汽车发动机功率为160 kW,运送5 t的货物,以4 m/s的速度沿30°角的斜坡匀速到达坡顶,已知斜坡长60 m(g=10 N/kg),则下列说法错误 ..的是( ) A. 汽车从斜坡底端到达坡顶的时间是15 s B. 汽车上坡时的牵引力是4×104 N C. 汽车上坡时受到的摩擦力为1.5×104 N D. 汽车运送货物的机械效率是50% 10. (2016)重1 000 N的物体A,在4 s匀速向前运动了4 m,A受到地面的摩擦力为300 N,拉力F为120 N,忽略绳与滑轮之间的摩擦,以下正确的是( ) A. 绳子自由端移动了8 m B. 重力做功的功率为1 000 W C. 物体A克服摩擦做功480 J D. 机械效率为83.3% 11. (2017·)将一个重为4.5 N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端(如图所示),斜面长1.2 m,高0.4 m,斜面对物体的摩擦力为0.3 N(物体大小可忽略).则下列说确的是(D) A.沿斜面向上的拉力0.3 N B.有用功0.36 J,机械效率20% C.有用功1.8 J,机械效率20% D.总功2.16 J,机械效率83.3% 第8题图第9题图第10题图第11题图第12题图 12. (2017·)建筑工人用如图所示的滑轮组,在4 s将重为1 500 N的物体沿水平方向匀速移动2 m的过程中,所用的拉力大小为375 N,物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍.在此过程中下列说确的是(D) A.绳子自由端沿水平方向移动了6 m B.物体受到的拉力为750 N C.拉力F的功率为750 W D.滑轮组的机械效率为80% 13. (2017·)如图所示,当水平拉力F=50 N时,恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动.已知物体重 为200 N ,所受地面的摩擦力约为80 N ,假如在5 s 时间,物体水平移动了0.6 m ,不计绳和滑轮的自重,则在此过程中 (C) A .拉力F 做功为30 .物体重力做功为120 JC .拉力F 做功的功率为12 W D .该装置的机械效率约为60% 14.(2017·)如图所示,用力F 拉着重为G 的物体竖直匀速上升,在时间t 物体上升的高度为h(物体未露出水面),若物体的体积为V ,水的密度为ρ,则下列算式正确的是(D) A .η=G 3F B .η=G +ρVg 3F C .W 有=Gh D .P 有=(G -ρVg )h t 15.(2017·)图1中力F 1水平拉动重为G 的物体A 在水平路面匀速移动了s.改用滑轮组拉动A 在同一路面匀速移动了s ,拉力为F 2(如图2).此过程滑轮组(D) A .总功率为F 2s B .额外功为F 1s C .机械效率为G F 2×(3s ) D .额外功为3F 2s -F 1s 16. (2017·)某实验小组分别用如图所示的甲乙两个滑轮组(每个滑轮重相同)匀速提起相同的重物,所用的拉力分别为F 1和F 2,机械效率分别为η1和η2,不计绳重及摩擦,下列说确的是(A) A .F 1>F 2,η1=η2 B .F 1<F 2,η1=η2 C .F 1<F 2,η1>η2 D .F 1>F 2,η1<η2 图1 图2 第13题图 第14题图 第15题图 第16题图 二、填空 1. (2016)如图所示,搬运工人用滑轮将重为425 N 的重物匀速提升 4 m ,所用拉力为250 N ,时间为20 s ,则此过程中有用功是________J ,额外功是________J ,拉力的功率是________W ,滑轮的机械效率是________. 2. (2016)如图所示,一根均匀的细木棒OC ,OA =14 OC ,B 为OC 的中点,在C 点施力将挂在A 点的重为180 N 的物体匀速提升0.2 m ,木棒的机械效率为90%,这里的木棒是一种简单机械,称为________,提升该物体做的有用功是________J ,木棒重为________N(不计摩擦). 3. (201616题2分)如图是人抬独轮车车把时的简化示意图,此时独轮车相当一个________杠杆;若动力臂是阻力臂的3倍,物体和车总重G 为1 200 N ,则抬起车把的力F 为________ N. 4. (201611题2分)当用镊子夹取物体时,镊子就相当于________(选填“杠杆”、“滑轮”或“斜面”),它是一个________(选填“省力”或“费力”)的机械. 5. (2017·)如图所示,物体重180 N ,动滑轮重10 N ,小明用100 N 的拉力(方向不变)将物体匀速提升2 m ,用了10 s ,则此过程中有用功是__360__J ,额外功是__40__J ,拉力的功率是__40__W ,滑轮组的机械效率是__90%__. 6.(2017)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120kg 的重物提高1m ,假设斜面很光滑,则需要施加的推力为_400N_;若实际用力为500N ,斜面的机械效率为_80%_,重物受到的摩擦力为_100N_.(g 取10N/kg) 7.(2017·)如图所示,物体在 5 N 的水平拉力 F 作用下,沿水平面以0.2 m/s 的速度匀速运动了4 s ,拉力 F 的功率为__2__W. 第1题图 第2题图 第3题图 第5题图 第7题图 第9题图 8.(2017·江)用一个动滑轮把重80 N 的沙袋从地面提到6 m 高的脚手架上,所用的力是50 N ,这一过程所做的有用功是__480__J ,这个动滑轮的机械效率是__80%__. 9、如图6所示,用一动滑轮拉一物体A 以0.5m/s 的速度在水平面上作匀速直线运动,物体A 重为20N ,受到的摩擦阻力是物重的0.2倍,水平拉力为2.5N ,则在2s 拉力做的功是_______,滑轮的机械效率是______(不计滑轮重力) 10. 如图所示,重为100 N 的物体A 在拉力F =5 N 作用下沿水平面做匀速直线运动,已知滑轮组机械效率为60%,物体A 运动的速度为0.5 m/s ,则物体A 在20 s 通过的路程为__10__m ,该机械所做的有用功的功率为__4.5__W .(忽略绳子和滑轮的重力) 11.工人用如图所示的滑轮组提起重2 000 N 的物体,若工人匀速提升这个物体所用的拉力是800 N ,则该滑轮组的机械效率为__62.5%__;若工人用800 N 的拉力在1 min 将这个物体匀速提高了3 m ,他做功的功率为__160__W . 12. 如图所示的滑轮组(不计绳重及摩擦),工人师傅用40 N 的拉力将质量为5 kg 、底面积为1 600 cm 2 的空吊篮A 匀速提升到二楼平台,此滑轮组的机械效率为__62.5%__;若静止在二楼平台的吊篮里装了1 020 N 的砖块,绳子B 和C 能承受的最大拉力分别为 1 000 N 和600 N ,当质量为50 kg 的工人师傅拉绳子C 时,吊篮对二楼平台的最小压强为__625__Pa .(g 取10 N /kg ) 13.如图所示,用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆,使重为18 N 的物体缓慢升高0.1 m ,拉力大小为8 N ,拉力移动的距离为0.25 m .该杠杆的机械效率为__90%__,此杠杆属于__省力__(填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆. 第10题图 第11题图 第12题图 第13题图 第14题图 14. (2 017·鄂尔多斯)如图,用40 N 的力向下拉绳子,使物体在5 s 匀速上升0.3 m ,滑轮组的机械效率为80%,则物体的重力为__96__N ,拉力的功率为__7.2__W ,动滑轮的重力为__24__N .(不计摩擦和绳重) 15. 如图所示,一根均匀的细木棒OC ,OA =14 OC ,B 为OC 的中点,在C 点施力将挂在A 点的重为180 N 的物体匀速提升0.2 m ,木棒的机械效率为90%,这里的木棒是一种简单机械,称为__杠杆__,提升该物体做的有用功是__36__J ,木棒重为__10__N (不计摩擦). 16. 组合机械的斜面长4 m ,高2 m ,将重为100 N 的物体从斜面的底端匀速拉到顶端,如图所示,需用的拉力为40 N ,需要的时间是5 s .那么,将物体从底部拉到顶部所做的有用功是__200__J ,拉力做的总功的功率是__64__W . 第15题图 第16题图 三、作图与实验 作图第1题 1. [2016]如图所示,有一个杠杆AOB ,可绕O 点自由转动,A 端吊着一个物体.请画出使杠杆在图示位置静止时最小力F 的示意图及其力臂. 2. (2017·黔西南)利用如图所示的实验装置探究“杠杆的平衡条件”. 甲 乙 丙 丁 (1)实验前应先调节杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是__便于直接读出力臂__,若出现图甲所示情况,应将杠杆的螺母向__右__(填“左”或“右”)调. (2)如图乙所示,杠杆在水平位置平衡,记录数据.根据这一次实验数据,小明立即分析得出杠杆的平衡条件,他这种做法的不足是__一次实验具有偶然性__.经老师提醒后,小明继续进行实验,如图乙,若将A 、B 两点下方挂的钩码同时朝远离支点O 方向移动一小格,则杠杆__左端下沉__(填“仍保持平衡”“左端下沉”或“右端下沉”). (3)如图丙所示,若不在B 点挂钩码,可改用弹簧测力计在B 点向下拉杠杆,当测力计从a 位置转动到b 位置时,使杠杆仍在水平位置平衡,其示数大小将__变大__. (4)如图丁所示,在A 点挂一定数量的钩码,用弹簧测力计在C 点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数如图丁所示,已知每个钩码重0.4 N ,则在A 点应挂__3__个钩码. 3. (2014)小亮看到工人利用斜面把货物推到车上,联想到物理课上学过的知识,提出了以下两个问题: (1)斜面越缓越省力,是不是机械效率越高呢? (2)对于同一个滑轮组,提升的物体越重,机械效率越高;对于同一个斜面,是不是所推的物体越重,机械效率越高呢? 为了解决以上问题,小亮与几个同学一起用如图所示的装置进行了多次实验探究,记录的部分实验数据如下表: 实验 斜面 物重 斜面高 沿斜面斜面长 有用功 总功 机械效 次数 倾角 G /N 度h /m 拉 力F /N s /m W 有/J W 总/J 率 η(%) ① 45° 1 0.7 0.9 1 0.9 77.8 ② 30° 1 0.5 0.7 1 0.5 0.7 71.4 ③ 30° 2 0.5 1.4 1 1 1.4 (1)表格中缺少2个数据,请补充完整(保留一位小数). (2)在实验操作过程中,应沿斜面向上________拉动木块;实验时要使木板的倾斜角变大,应该把木板下面的木块向________(选填“左”或“右”)移动. (3)通过对比实验①②的数据,得出的结论是斜面越缓越省力,机械效率越________. (4)通过对比实验________的数据(选填实验次数),得出的结论是对于同一斜面,机械效率与所拉动物体的重力________. 4. 在“测量滑轮组的机械效率”实验中,小丽用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码,分别做了甲、乙、丙3次实验,实验数据记录如表: (1)实验中要竖直向上__匀速__拉动弹簧测力计,使钩码升高. (2)如图丙所示,表格中编号①处数据应为__2.4__,编号②处数据应为__83.3%__. (3)分析以上实验数据可以得出如下结论:同一滑轮组的机械效率主要与__提起物体受到的重力__有关. (4)若将此滑轮组换一种绕绳方法,不计摩擦及绳重,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率__不变__(填“变大”“变小”或“不变”). 四、计算 1. 如图所示,利用滑轮组装置匀速拉动水平面上的物体.已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍,物体被匀速拉动的距离为1 m .当物体质量为2 kg 时,滑轮组的机械效率为50 %,不计绳重和绳与滑轮间的摩擦力.(g 取10 N /kg )求: (1)物体质量为2 kg 时,在水平面上受到的滑动摩擦力; (2)动滑轮的重力; (3)物体质量为10 kg ,以0.1 m /s 的速度匀速运动时,拉力F 的功率. 解:(1)物体受到的摩擦力:f =0.1G =0.1×2 kg ×10 N /kg =2 N (2)因为η=W 有用W 总=fs F ·ns =f nF ,故F =f 3×η= 2 N 3×0.5=43 N 由图知,滑轮组由3段绳子拉着动滑轮,由F =13(G 动+f)得动滑轮重力:G 动=3F -f =3×43 N -2 N =2 N (3)当物体质量为10 kg 时,物体在水平面上受到的滑动摩擦力为:f ′=0.1G ′=0.1×10 kg ×10 N /kg =10 N 自由端的拉力为:F ′=13(G 动+f ′)=13 ×(2 N +10 N )=4 N 拉力功率为:P =W t =Fs t =Fv =4 N ×3×0.1 m /s =1.2 W 2.【2017·】如图K15-13所示为一种手摇升降晾衣架示意图,它由4个定滑轮和2个动滑轮组成,绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上,旋转摇柄可以使晾衣架升降。假设在升降过程中衣架和杆保持水平,动滑轮与杆总质量是1 kg ,现晾衣架上晾有4 kg 的衣服,晾衣架上升0.5 m ,用时5 s 。求:(不计绳重及摩擦,g 取10 N/kg) (1)摇柄端绳子的拉力。 (2)拉力做的功。 (3)拉力做功的功率。 (4)手摇升降晾衣架的机械效率。 2.解:(1)摇柄端绳子的拉力 F =G 衣+G 动+杆4=m 衣g +m 动+杆g 4 = 4 kg ×10 N/kg +1 kg ×10 N/kg 4 =12.5 N 。 (2)拉力做的功W 总=Fs =Fnh =12.5 N ×4×0.5 m =25 J 。 (3)拉力做功的功率P =W 总t =25 J 5 s =5 W 。 (4)手摇升降晾衣架的机械效率 η=W 有用W 总×100%=4 kg ×10 N/kg ×0.5 m 25 J ×100%=20 J 25 J ×100%=80%。 3.(2017潍坊)如图所示,斜面长s =1.5m ,高h =0.3m.建筑工人将重G =500N 的货物箱,用绳子从地面匀速拉到顶端时,沿斜面向上的拉力F =150N.忽略绳子重力.求: (1)该过程拉力F 做的功; (2)该装置的机械效率; (3)货物箱在斜面上受的摩擦力大小. 解:(1)该过程拉力F 做的功W 总=Fs =150 N ×1.5 s =225J (2)有用功W 有=Gh =500 N ×0.3 s =150J 该装置的机械效率η=W 有W 总×100%=150J 225J ×100%=66.7% (3)额外功W 额=W 总-W 有=225J -150J =75J 货物箱在斜面上受的摩擦力大小f 摩=W 额s =751.5 =50N 4.(2017襄阳)质量为60kg 的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼,滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙,机械中摩擦力及绳重忽略不计.(g =10N/kg) (1)影响滑轮组机械效率的因素之一是_动滑轮受到的重力(或物重)_. (2)若工人在1min 将货物匀速向上提高了6m ,作用在钢绳上的拉力为400N ,求拉力的功率. (3)求动滑轮受到的重力. (4)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,此滑轮组的机械效率最大值是多少? 解:(2)由图可知 n =3W =Fs =3Fh =7200J P =W t =120W (3)由图像可知:当G =300N 时,η=60% F =( G 物+G 动)3=(300N +G 动)3 η=W 有W 总=G 物3F 解得:G 动=200N (4)工人对绳子自由端的最大拉力为F =G 人=m 人g =600N 能够提升货物的最大重力为G 物=3F -G 动=1600N 机械效率的最大值η=W 有W 总=G 物3F =1600N 1800N =88.9% 5.(2017,29,10分)利用如图所示的滑轮组,用F=1000N 的力拉绳子自由端,货物A 以0.1 m/s 的速度匀速直线运动 l0s ,整个过程中,滑轮组的机械效率为75%.求: (1)货物A 在10 s 移动的距离: (2)这个过程中拉力F 的功率: (3)水平地面对货物A 的摩擦力大小. 解:(1)根据v=可知货物A 在10 s 移动的距离:s A =v A t=0.1m/s ×10s=1m ; (2)由图可知,动滑轮上绳子的有效股数:n=2, 绳子自由端移动的速度:v 绳=nv A =2×0.1m/s=0.2m/s , 拉力的功率:P== =Fv 绳=1000N ×0.2m/s=200W ; (3)由η===得摩擦力:f=n ηF=2×75%×1000N=1500N . 6.(2017呼和浩特)如图甲所示是大刚同学两手做俯卧撑时的示意图,他的身体可视为杠杆,如图乙所示,O 点为支点, A 点为重心,A 点为重心,已知每只手所受的支持力大小为200N ,求: (1)若每只手掌与水平地面的接触面积为100cm 2,计算手掌对地面的压强; (2)该同学的质量. 【答案】(1)2×104Pa ;(2)60kg . 【解析】解:(1)每只手所受的支持力大小为200N ,则该同学所受支持力为F=2×200N=400N , 因为支持力与压力是一对相互作用力,所以该同学对地面的压力为:F 压=F=400N , 手掌对地面的压强:p===2×104Pa ; (2)由杠杆平衡条件:F ×L 1=G ×L 2,即400N ×1.5m=G ×1m ,解得该同学的重力:G=600N , 则该同学的质量:m===60kg . 答:(1)手掌对地面的压强为2×104Pa ; (2)该同学的质量为60kg .