常州市天一中学简单机械单元训练.docx
《常州市天一中学简单机械单元训练.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《常州市天一中学简单机械单元训练.docx(35页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![常州市天一中学简单机械单元训练.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-2/17/51ffd3e9-90bc-4960-8d9b-8d8300c67568/51ffd3e9-90bc-4960-8d9b-8d8300c675681.gif)
常州市天一中学简单机械单元训练
常州市天一中学简单机械单元训练
一、选择题
1.如图,斜面长s为1.2m、高h为0.3m,现将重为16N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端,若拉力F为5N,拉力的功率为3W,则( )
A.拉力做的总功为4.8JB.斜面的机械效率为90%
C.斜面上物体受到的摩擦力为5ND.物体由斜面底端运动到顶端用时2s
2.用图3甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体,已知滑轮重20N、绳重和摩擦力不计.则
A.手的拉力:
F甲=F乙;机械效率:
η甲=η乙
B.手的拉力:
F甲<F乙;机械效率:
η甲<η乙
C.手的拉力:
F甲>F乙;机械效率:
η甲<η乙
D.手的拉力:
F甲>F乙;机械效率:
η甲>η乙
3.下列关于功、功率和机械效率的说法正确的是
A.机械效率越高,机械做功一定越多
B.机械做功越多,机械效率一定越高
C.功率越大的机械,做功一定越快
D.做功越快的机械,机械效率一定越高
4.如图,在竖直向上的力F的作用下,重为10N物体A沿竖直方向匀速上升。
已知重物上升速度为0.4m/s,不计绳与滑轮摩擦以及滑轮重和绳重,则拉力F的大小和滑轮上升的速度分别为( )
A.5N0.8m/sB.20N0.8m/sC.5N0.2m/sD.20N0.2m/s
5.如图,用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度(不计绳重和摩擦),提升A时滑轮组的机械效率大。
下列说法中正确的是( )
①A物体比B物体轻;②提升A的拉力大;
③提升A做的额外功多;④提升A做的有用功多
A.只有②④B.只有①③C.只有②③D.只有①④
6.如图所示,杠杆始终处于水平平衡状态,改变弹簧测力计拉力F的方向,使其从①→②→③,此过程中( )
A.①位置力臂最长B.③位置力臂最长
C.弹簧测力计示数先变大后变小D.弹簧测力计示数先变小后变大
7.如图所示是某建筑工地用升降机提升大理石的滑轮组示意图。
滑轮组通过固定架被固定住,滑轮组中的两个定滑轮质量相等,绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为2000N.大理石的密度是2.8×103kg/m3,每块大理石的体积是1.0×10﹣2m3,升降机货箱和动滑轮的总重力是300N.在某次提升15块大理石的过程中,升降机在1min内将货箱中的大理石沿竖直方向匀速提升了15m,绳子末端的拉力为F,拉力F的功率为P,此时滑轮组的机械效率为η.不计绳子的重力和轮与轴的摩擦,g取10N/kg.下列选项中正确的是
A.升降机一次最多能匀速提升40块大理石
B.拉力F的大小为1300N
C.拉力F的功率P为1125W
D.滑轮组的机械效率η为85%
8.用4只完全相同的滑轮和2根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,在绳的自由端用大小分别为F1和F2的拉力,将同一重物在相同的时间内,匀速提升相同的高度,两滑轮组绳子的自由端移动的速度分别为v1和v2.若不计绳重和摩擦,下列说法正确的是
A.甲乙滑轮组绳子自由端移动的距离相同
B.F1大于F2
C.v1大于v2
D.F1和F2做的功不相等
9.如图,质量分别为m1、m2、m3(m1>m2)的物体通过轻绳和弹簧连接起来,三个物体均处于静止状态.不计弹簧自重、绳重和摩擦,关于此装置的说法错误的是()
A.绳子对m2的拉力大小为m2g
B.绳子对m1的拉力大小为m1g
C.弹簧中拉力大小为(m1-m2)g
D.地面对m3的支持力大小为(m2+m3-m1)g
10.如图所示,在水平拉力F的作用下重100N的物体A,沿水平桌面做匀速直线运动,弹簧秤B的示数为10N,则拉力F的大小为( )N,物体A与水平桌面的摩擦力大小( )N.
A.200N;10N
B.200N;20N
C.20N;10N
D.20N;20N
11.如图所示,物体A所受重力为GA,在水平向左的拉力F的作用下沿水平面向左做匀速直线运动.物体A所受的支持力为N,物体A与水平面间的摩擦力为f,绳子对物体A水平向右的拉力为F1.物体B所受重力为GB,绳子对物体B竖直向上的拉力为F2,忽略绳子质量及滑轮轴处摩擦,下列说法正确的是
A.F与f是一对平衡力B.F1、f之和与F大小相等
C.GB与F2是一对相互作用力D.GA与N是一对相互作用力
12.如图所示的是工人在平台上通过滑轮组向上拉起重物G的情景.已知重物G所受的重力为700N,当他沿水平方向用400N的力拉重物G时,重物G恰好做匀速直线运动.不计绳重及摩擦,下列说法正确的是
A.该滑轮组的动滑轮所受的重力为100N
B.若工人拉动绳子的速度为0.5m/s,则4s后,绳子的拉力所做的功为1400J
C.当工人用等大的力使绳子以不同速度匀速运动,且绳端运动相同的距离时,工人所做的功大小不同
D.若将重物G换为质量更大的物体,则在不改变其他条件的情况下,工人将更省力
二、填空题
13.在科技节,小海用传感器设计了如图甲所示的力学装置,杠杆OAB始终在水平位置保持平衡,O为杠杆的支点,OB=3OA,竖直细杆a的上端通过力传感器连在天花板上,下端连在杠杆的A点,竖直细杆b的两端分别与杠杆和物体M固定,水箱的质量为0.8kg,不计杠杆、细杆及连接处的重力.当图甲所示的水箱中装满水时,水的质量为3kg.力传感器可以显示出细杆a的上端受到作用力的大小,图乙是力传感器的示数大小随水箱中水的质量变化的图象,(取g=10N/kg)
(1)图甲所示的水箱装满水时,水受到的重力为_____N;
(2)物体M的质量为_____kg;
(3)当向水箱中加入质量为1.1kg的水时,力传感器的示数大小为F,水箱对水平面的压强为p1;继续向水箱中加水,当力传感器的示数大小变为4F时,水箱对水平面的压强为p2,则p1:
p2=_____.
14.如图,重力不计的一长木板AB可绕O点无摩擦转动,且OA=1m,OB=4m。
在A端用一细绳挂一边长为0.5m的正方体C,体重为600N的小明站在B点时,正方体C对地面的压力刚好为300N,则正方体C的重力为____N;当小明由B点向左走____m时,正方体C对地面的压是6000Pa。
15.一物体质量为10kg,小红用定滑轮将该物体在4s内匀速提升2m,所用拉力为120N,此过程中,小红做的有用功是_______,定滑轮的机械效率是________,拉力做功的功率是_______。
(g=10N/kg)
16.如图所示,重为40牛的物体A通过轻质滑轮在水平拉力F的作用下,沿水平面以0.4米/秒的速度做匀速直线运动,物体A所受的摩擦力为20牛,则拉力F为_____牛;弹簧测力计的示数为_____牛,5秒钟内拉力F做功是_____焦,其功率为_____瓦。
物体A受到的重力对物体所做的功为_____焦。
17.如图所示,一块均匀的厚木板长15m,重400N,对称的搁在相距8m的A、B两个支架上.一个体重为500N的人,从A点出发向左走到离B点_________m处时,木板将开始翘动.
18.如图6,长为3米的匀质平板的中点能绕固定的支点转动,平板与水平地面的夹角为30°,在板上站两个小孩.已知20千克的甲小孩位于板的中点,30千克的乙小孩位于板的左端.现两个小孩均以0.1米/秒的速度同时向右慢慢移动,_____s时间后平板开始转动;乙小孩在这一过程中克服自身重力做功的功率为_____W.(g=10N/kg)
19.如图所示,用F为40N的拉力,通过滑轮组拉着重为300N的物体A在水平面上以0.4m/s的速度向左做匀速直线运动。
物体受到的摩擦力是物重的0.3倍,滑轮组的机械效率是,拉力的功率是W。
20.如图所示,物体G重60N,挂在匀质杠杆的一端,要使杠杆平衡可以在A点加一个方向为_____的_____N的力;也可以在B点加一个方向为_____的_____N的力.
三、实验题
21.在“探究杠杆平衡条件”的实验中,杠杆刻度均匀,每个钩码的重力均为
。
(1)实验开始时,杠杆如图甲所示处于静止状态。
为使杠杆在水平位置平衡,应将两端的平衡螺母向______移动(选填“左”或“右”);
(2)调节杠杆水平平衡后,如图乙所示,在M点挂上2个钩码,在N点挂上3个钩码。
此时,杠杆在水平位置______(选填“平衡”或“不平衡”);
(3)用弹簧测力计和钩码配合使用,也可以探究杠杆平衡条件。
如图丙所示,用弹簧测力计在A处竖直向上拉杠杆,使其在水平位置平衡,此时弹簧测力计示数为______N。
22.在测量“滑轮组机械效率”的实验中,小明用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法,实验数据记录如下表:
实验次数
钩码的重力G/N
钩码提升高度h/m
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率η/%
1
2
0.05
1.0
0.15
66.7
2
2
0.1
1.0
0.3
66.7
3
4
0.05
1.7
0.15
78.4
4
6
0.05
①
0.15
②
(1)第4次实验时的情景如图丙所示,则表格中①处的数据应为______,②处的数据应为______;
(2)比较______两次实验,小组同学发现:
同一滑轮组的机械效率与重物被提升高度______(选填“有关”或“无关”);
(3)分析以上实验可以得出结论:
同一滑轮组的机械效率主要与______有关;
(4)将滑轮组换另一种绕绳方法,提升相同的物体时,若不计摩擦和绳重,滑轮组的机械效率______。
(选填“变大”、“变小”或“不变”)
23.
(1)如图是某街道路灯悬挂的情景。
画出斜拉钢丝对横杆拉力F的示意图和对应的力臂L(_______________)
(2)某同学在研究滑动摩擦力时,先后做了如下两次实验:
实验一:
将重为G的物块A放在一水平薄木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动物块,使它在木板上匀速运动,如图甲所示。
读出弹簧测力计示数为F0。
实验二:
再将上述木板一端垫起,构成一个长为s、高为h的斜面;然后用弹簧测力计沿斜面拉动物块A,使它在斜面上匀速向上运动,如图乙所示。
读出弹簧测力计的示数为F1。
请你结合实验过程,运用所学知识解答如下问题。
(阅读图丙)
①画出物块A在斜面上运动时对斜面的压力FN的示意图____________。
②物块A与薄木板之间摩擦力的比例常数μ=_________。
(用实验中的数据表示)
24.小华用图示装置探究滑轮组的机械效率,实验数据记录如下:
次数
物重G/N
物体上升高度h/m
拉力F/N
机械效率η
1
2
0.10
1.0
66.7%
2
3
0.10
1.4
71.4%
3
6
0.10
2.5
(1)实验中应竖直向上_____拉动弹簧测力计,绳端移动距离为_____m.
(2)第3次实验的机械效率为_____%.
(3)分析数据可知,提高同一滑轮组的机械效率,可以采取的措施是_____;小华所用动滑轮的重一定小于_____N.
25.测量滑轮组的机械效率
步骤
如图所示为测量某滑轮组机械效率的实验装置.
①实验时沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计
②分析表中数据可知:
实验2是用图______做的实验
③实验序号3中的机械效率η=______
装置图
表格
实验序号
钩码重量G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
4
0.1
1.8
0.3
74%
2
8
0.1
3.1
0.3
86%
3
8
0.1
2.5
0.4
结论
通过比较______(填实验序号)两次实验数据得出结论:
同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高.通过比较2、3两次实验数据可得出结论:
不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率______
问题讨论
实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,有同学认为应静止时读数.你认为他的想法______(选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到______对滑轮组机械效率的影响.
26.用如图的实验装置“探究滑轮组的机械效率”,其中甲、乙滑轮组相同,丙滑轮组中的动滑轮比甲、乙的动滑轮重,每个钩码重均为2N,三次实验的测量数据如下表。
(1)实验中要用______测量钩码和绳子通过的距离;应尽量竖直向上______拉动弹簧测力计;
(2)实验3中用滑轮组做的有用功是______J,滑轮组的机械效率为______;
(3)通过比较1、2两次实验数据得出结论:
用同一滑轮组提升重物时,物重越______,滑轮组的机械效率越高;通过比较1、3两次实验数据可得出结论:
用滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越______。
实验序号
钩码重
G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
1
0.3
66.7%
2
4
0.1
1.5
0.3
88.9%
3
2
0.1
1.1
0.3
【参考答案】***试卷处理标记,请不要删除
一、选择题
1.D
解析:
D
【详解】
拉力做的总功为
故A选项错误;
有用功为
斜面的机械效率为
故B选项错误;
C.斜面上物体受到的摩擦力做的功为
斜面上物体受到的摩擦力的大小为
故C选项错误;
D.根据
,物体由斜面底端运动到顶端的速度为
物体由斜面底端运动到顶端用时
故D选项正确。
2.D
解析:
D
【详解】
由图可知,甲滑轮是定滑轮,使用该滑轮不省力,所以拉力等于物体的重力;乙滑轮是动滑轮,使用该滑轮可以省一半的力,即拉力等于物体和滑轮总重力的一半,则手的拉力:
F甲>F乙;两幅图中的W有是克服物体重力做的功是相同的,但乙图中拉力做功要克服动滑轮的重力做功,比甲图中做的总功要多,所以结合机械效率公式
可知,有用功相同时,总功越大的,机械效率越小;
所以选D.
3.C
解析:
C
【解析】
A.机械效率是有用功和总功的比值,其高低与机械做功的多少无关,故A不正确;
B.机械做的功多,但不知道做的是总功还是有用功,机械效率无法确定,故B不正确;
C.功率是表示做功快慢的物理量,功率越大的机械,做功一定越快,故C正确;
D.做功越快的机械说明功率大,但有用功和总功不确定,机械效率不一定越高,故D不正确.
故选C.
【点睛】本题考查机械效率和功率的物理意义,关键知道机械效率是有用功与总功的比值,并不能表示做功的快慢和多少.
4.D
解析:
D
【详解】
由图可知,该滑轮是动滑轮,当重物A上升速度为0.4m/s时,滑轮上升速度是物体速度的一半,即0.2m/s;此时拉力为是物重的2倍,因此拉力为
故D正确。
故选D。
5.A
解析:
A
【详解】
由题知,提起两物体所用的滑轮组相同,将物体提升相同的高度,不计绳重和摩擦,克服动滑轮重力所做的功是额外功,由W额=G动h知,提升A和B所做额外功相同,不计绳重与摩擦的影响,滑轮组的机械效率
额外功相同,提升A物体时滑轮组的机械效率较大,所以提升A物体所做的有用功较大,由于提升物体高度一样,所以A物体较重,提升A物体用的拉力较大,故BCD错误,A正确。
故选A。
6.D
解析:
D
【详解】
AB.力臂是支点到力的作用点的线段,由图可知当弹簧测力计在②位置时力臂最大,故AB不符合题意;
CD.从①→②→③时动力臂先变大后变小,由图可知阻力等于钩码重力不变,在水平位置平衡所以阻力臂也不变,根据杠杆平衡的条件可知,弹簧测力计给杠杆的拉力先变小后变大,故C不符合题意,D符合题意。
故选D。
7.C
解析:
C
【解析】
【分析】
(1)已知大理石的密度和体积,利用m=ρV求质量,再利用公式G=mg得到重力;由图知,作用在动滑轮上的绳子有3段,已知钢丝绳能够承受的最大拉力、升降机货箱和动滑轮的总重力和作用在动滑轮上的绳子段数,可以得到动滑轮能够提升的最大重力;已知动滑轮提升的最大重力和货箱的重力,可以得到大理石的总重力;已知大理石的总重力和每块大理石的重力,两者之比就是大理石的数量;
(2)利用F=
(G+G0)求拉力;
(3)利用s=3h求拉力端移动的距离,利用W=Fs求拉力做的功;已知做功时间,利用公式P=
求拉力的功率.
(4)求出有用功,再利用效率公式η=
×100%求滑轮组的机械效率.
【详解】
(1)由ρ=
得每块大理石的质量:
m=ρV=2.8×103kg/m3×1.0×10-2m3=28kg
每块大理石重:
G=mg=28kg×10N/kg=280N;
升降机一次能够提起的总重为G总=3×F最大=3×2000N=6000N
升降机一次能提起的大理石的总重为G石=G总-G0=6000N-300N=5700N
升降机一次能提起的大理石的块数为n=
=
≈20(块),故A错;
(2)提升15块大理石的过程中,钢丝绳端移动的距离:
s=3h=3×15m=45m
F=
(G+G0)=
(15×280N+300N)=1500N,故B错;
(3)把货物提升15m拉力做的功:
W=Fs=1500N×45m=6.75×104J
升降机的功率为P=
=
=1125W;故C正确;
(4)W有用=Gh=15×280N×15m=6.3×104J,
η=
×100%=
×100%≈93.3%,故D错.
故选C.
8.B
解析:
B
【解析】
A.如图,甲滑轮组由两段绳子承担物重,则F1移动的距离为:
;
乙滑轮组由三段绳子承担物重,则F2移动的距离为:
,所以
,故A错误;
B.在不计绳重和摩擦时,
;
,所以F1大于F2,故B正确;
C.在相同的时间内,匀速提升相同的高度,由于
,根据
得,v1小于v2,故C错误;
D.在不计绳重和摩擦时,F1和F2做的功都为:
,即做功相等,故D错误;
故选B.
9.A
解析:
A
【解析】
分析:
分别对质量为m1、m2、m3的物体进行受力分析,然后对照各选项逐一进行判断即可.
解答:
如图所示:
A、根据定滑轮工作特点可知,绳子对甲物体的拉力等于物体乙对绳子的拉力,等于乙物体的重力,所以,绳子对甲物体的拉力大小为m1g,故A错误;
B、对乙物体进行受力分析可知,此时乙物体的重力与绳子对乙物体的拉力是一对平衡力,所以,绳子对乙物体的拉力大小为m1g.故B正确;
C、弹簧中拉力为乙物体与甲物体的重力之差,即(m1-m2)g,故C正确;
D、对丙物体进行受力分析可知,物体丙受到地面的支持力、甲物体的压力(等于重力)、乙物体的拉力(等于重力)三个力的作用,地面对丙物体的支持力大小为(m2+m3-m1)g.故D正确.
故选A.
【点睛】此题考查定滑轮及其工作特点、力与运动的关系,关键是对各个物体进行正确的受力分析,有一定难度!
10.C
解析:
C
【解析】
解答本题需掌握物体A匀速运动,受到的合力为零,故A物体所受拉力和摩擦力相等;动滑轮上有两段绳子,拉力F是A所受摩擦力的2倍.
解答:
如图所示,弹簧测力计B测出了动滑轮上的绳子上的拉力为10N;又因为动滑轮上承担物重的两段绳上的力是相等的,所以A受到拉力为10N;又因物体A做匀速直线运动,则物体A与水平桌面的摩擦力与物体A受到拉力是一对平衡力,则摩擦力大小也是10N;
拉力F=2f=2×10N=20N.
故选C.
11.B
解析:
B
【解析】
对物体A进行受力分析可知,物体A在水平方向上受到三个力的作用,水平向左的拉力F、物体与平面间的摩擦力f和绳子对物体A水平向右的拉力为F1,这三个力平衡,故A错;F1、f的合力与F是平衡力,所以F1、f之和与F大小相等,故B正确;GB与F2是一对平衡力,而不是相互作用力,故C错;GA与N是一对平衡力,而不是相互作用力,故D错;应选B.
12.A
解析:
A
【解析】
A、不计绳重及摩擦,动滑轮组进行受力分析,
,
滑轮组的动滑轮所受的重力:
G动=2F-G物=2×400N-700N=100N,故A正确;
B、绳子移动的距离,s=vt=0.5m/s×4s=2m,
绳子的拉力所做的功:
W=Fs=400N×2m=800J,故B错误;
C、工人所做的功,等于绳子的拉力与绳子移动距离的乘积,与绳子的不同速度无关,大小W=Fs,工人所做的功相同,故C错误;
D、不计绳重及摩擦,动滑轮组进行受力分析,
,当重物G换为质量更大的物体时,F将变大,更费力,故D错误.
故选A.
二、填空题
13.0.22:
3
【详解】
第一空.根据题意知道,当图甲所示的水箱中装满水时,水的质量为3kg,所以,水受到的重力是:
G水=m水g=3kg×10N/kg=30N;
第二空.由图乙知道,
解析:
0.22:
3
【详解】
第一空.根据题意知道,当图甲所示的水箱中装满水时,水的质量为3kg,所以,水受到的重力是:
G水=m水g=3kg×10N/kg=30N;
第二空.由图乙知道,水箱中没有水时(m=0),压力传感器受到的拉力F0=6N,由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2知道,
F0•OA=GM•OB,
所以,
即物体M的质量是:
;
第三空.设M的底面积为S,压力传感器示数为0时M浸入水中的深度为h1,M的高度为h,当压力传感器的压力为零时,M受到的浮力等于M的重力2N,
由阿基米德原理知道:
ρ水gSh1=2N﹣﹣﹣﹣﹣①
由图乙知道,当M完全浸没时,压力传感器的示数为24N,
由杠杆的平衡条件知道,FA•OA=FB•OB,
所以,
,
M受到竖直向上的浮力.竖直向下的重力和杆的作用力,则此时M受到的浮力是:
F浮=GM+FB=2N+8N=10N,
由阿基米德原理可知,
ρ水gSh=10N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②解得:
h=5h1,
由图乙知道,加水1kg时水面达到M的下表面(此时浮力为0),加水2kg时M刚好浸没(此时浮力为10N),该过程中增加水的质量为1kg,浮力增大了10N,所以,每加0.1kg水,物体M受到的浮力增加1N,当向水箱中加入质量为1.1kg的水时,受到的浮力为1N,B点受到的向上的力是:
FB′=GM﹣F浮′=2N﹣1N=1N,
由杠杆的平衡条件知道,
,
当力传感器的示数大小变为4F时,B点受到的向下的力是:
,
此时M受到的浮力是:
F浮″=GM+FB″=2N+4N=6N,
再次注入水的质量是:
,
当向水箱中加入质量为1.1kg的水时,水箱对水平面的压力:
F1=(m水箱+m水+mM)g﹣FB′=(0.8kg+1.1kg+0.2kg)×10N/kg﹣1N=20N,
继续向水箱中加水,当力传感器的示数大小变为4F时,水箱对水平面的压力:
F2=(m水箱+m水+mM+m水′)g+FB″=(0.8kg+1.1kg+0.2kg+0.5kg)×10N/kg+4N=30N,
所以,两种情况下水箱对水平面的压强之比为:
.
14.2
【详解】
[1]根据杠杆的平衡条件得
因力的作用是相互的,正方体C受到的拉力为2400N,正方体C受力平衡,故重力为
2400N300N=2700N