D.FB>FC
【答案】C
【解析】
【详解】
在阻力和阻力臂不变的情况下,动力臂越大,动力最小;若力施加在A点,当OA为动力臂时,动力最小为Fa;若力施加在B点,当OB为力臂时动力最小,为Fb;若力施加在C点,当OC为力臂时,最小的力为Fc,从支点作阻力的力臂为Gl,如图所示:
A.Fa的力臂AO>Gl,根据杠杆的平衡条件可知,Fa<G,A错误。
B.Fb的力臂BO>Gl,根据杠杆的平衡条件可知,Fb<G,B错误。
C.Fc的力臂CO>Gl,根据杠杆的平衡条件可知,Fc<G,C正确。
D.Fb的力臂BO=OC,根据杠杆的平衡条件可知,Fb=Fc,D错误。
7.要使图中的杠杆平衡,分别用FA、FB、FC的拉力,这三个力的关系应是
A.FA>FB>FC
B.FA<FB<FC
C.FA>FC>FB
D.FA=FB=FC
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
分别从支点向三条作用线做垂线,作出三个力的力臂,如图;
从图可知,三个方向施力,F B 的力臂L OB 最长,其次是L OC 、L OA ,而阻力和阻力臂不变,由杠杆平衡条件
可知,动力臂越长动力越小,所以三个方向施力大小:
F A >F C >F B .
故选C.
8.如图所示,小明利用一根长为L的扁担挑水,他在扁担的左端挂上质量为m1的水桶,在右端挂上质量为m2的水桶,右手扶着扁担右侧。
已知m1>m2,不计扁担自重,下列说法正确的是()
A.若要右手不使力,小明的肩应靠近扁担左端
B.若要右手不使力,小明的肩应靠近扁担右端
C.小明的肩位于扁担中点时,右手需要给扁担施加向上的力
D.扁担与肩的接触面积越小,肩受到的压强越小
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
AB.扁担在左端挂了m1的水桶,右端挂了m2的水桶,左端的重力大于右端的重力,根据杠杆的平衡条件
可知,若要扁担平衡右手不使力,人的肩膀应靠近扁担左端,故A正确,B错误;
C.小明的肩位于扁担中点时,左端的重力大于右端的重力,根据杠杆的平衡条件
可知,左端下沉,为了使扁担在水平位置平衡,右手需要给扁担施加向下的力,故C错误;
D.根据压强的公式
可知,压力一定时,扁担与肩的接触面积越小,肩受到的压强越大,故D错误。
故选A。
9.生活中,小华发现有如图甲所示的水龙头,很难徒手拧开,但用如图乙所示的钥匙,安装并旋转钥匙就能正常出水(如图丙所示).下列有关这把钥匙的分析中正确的是
A.在使用过程中可以减小阻力臂
B.在使用过程中可以减小阻力
C.在使用过程中可以减小动力臂
D.在使用过程中可以减小动力
【答案】D
【解析】
【详解】
由图可知,安装并旋转钥匙,阻力臂不变,阻力不变,动力臂变大,根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2可知,动力变小,故选D。
10.在我国古代书籍《墨经》中,对杠杆有精辟论述,并有许多巧妙的应用.如下图所示是在井上汲水的桔槔,下列对其在使用中正确的解释是
A.桔槔是等臂杠杆,不省力也不费力
B.向井内放送水桶时,人用的力气一定小于水桶的重力,所以省力
C.桔槔是不等臂杠杆,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆
D.往上提水时,人用的力气一定小于桶与水的总重,所以省力
【答案】D
【解析】
【分析】
杠杆的分类:
①省力杠杆,动力臂大于阻力臂;②费力杠杆,动力臂小于阻力臂;③等臂杠杆,动力臂等于阻力臂;要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力(用力点、支点和阻力点)的大小跟它们的力臂成反比。
【详解】
AC.由图可见,桔槔是不等臂杠杆,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故AC错误;
B.向井内放送水桶时,人用的力通过杠杆原理,与石头的重力相关,一般比木桶的重力要大,故B错误;
D.往上提水时,因为有石头帮忙,人的力气比水和桶的总重力小,故D正确。
故选D。
【点睛】
此题主要考查了对简单机械的认识,要掌握杠杆的要素。
11.用如图所示的杠杆提升重物,设作用在A端的力F始终与杆垂直,那么,在将重物提升到最高处的过程中,力F的大小将()
A.逐渐变小B.先变小,后变大C.逐渐变大D.先变大,后变小
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
由题知,当慢慢提升重物时,重力(阻力)不变,阻力臂增大(水平时最大),动力臂不变,即:
G不变、L1不变,,L2增大∵FL1=GL2∴力F逐渐变大;故选C.
12.如图所示,小明用一可绕O点转动的轻质杠杆,将挂在杠杆下的重物提高。
他用一个始终与杠杆垂直的力F使杠杆由竖直位置缓慢转到水平位置,在这个过程中,此杠杆( )
A.一直是省力的B.先是省力的,后是费力的
C.一直是费力的D.先是费力的,后是省力的
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
由题图可知动力F的力臂l1始终保持不变,物体的重力G始终大小不变,在杠杆从竖直位置向水平位置转动的过程中,重力的力臂l2逐渐增大,在l2<l1之前杠杆是省力杠杆,在l2>l1之后,杠杆变为费力杠杆,故选B。
13.如图所示,长1m的粗细均匀的光滑金属杆可绕O点转动,杆上套一滑环,用测力计竖直向上拉着滑环缓慢向右移动,并保持金属杆处于水平状态。
则测力计示数F与滑环离开O点的距离s之间的关系图像为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
由题意可知,测力计竖直向上拉着滑环缓慢向右移动的过程中,金属杆处于水平状态,处于平衡状态,根据杠杆的平衡条件可得
金属杆的重力和金属杠的长度大小不变,即k是定值,那么可得到
从上式可知随着距离s的变大,测力计示数F在变小,两者是成反比的,两者的关系图像是B图像。
故选B。
14.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
【答案】D
【解析】
【分析】
【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。
15.如图所示,用不同的机械匀速提升同一物体时,最省力的是(不计机械自重和摩擦)( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
如图所示,物体重力为G,不计机械自重和摩擦,则各图的力F大小分别如下:
A.图中为动滑轮,动力作用在动滑轮的轴上,费一倍的力,则F1=2G;
B.图中为斜面,在直角三角形中,30°角所对的直角边h为斜边s的一半,不计机械自重和摩擦,总功与有用功相等,则
F2s=Gh
所以
C.图中为动滑轮,动力作用在动滑轮的轮上,则
D.图中为杠杆,O为支点,动力臂为3l,阻力臂为l,由杠杆平衡条件可得
F4×3l=Gl
即
由此可得,最省力的为F4。
故选D。
16.如图为搬运砖头的独轮车,车箱和砖头所受的总重力G为1000N(车架所受重力忽略不计),独轮车的有关尺寸如图所示,推车时,人手向上的力F的大小为( )
A.200NB.300NC.400ND.500N
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
由平衡条件可知
则
故选B。
17.如图所示,轻质杠杆AOB的支点是O,AO=BO。
若在A端和B端分别悬挂重力相等的两个重物,则杠杆( )
A.保持平衡B.A端下沉
C.B端下沉D.以上均可能
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
轻质杠杆AOB的重力可不计,杠杆的示意图如下所示:
动力和阻力大小均等于物体的重力,两个重物的重力相等,则F1=F2;动力臂为OA,阻力臂为OC,满足
所以可知
根据杠杆的平衡条件可知,A端下沉。
故选B。
18.在一个长3米的跷跷板(支点在木板中点)的两端分别放置两个木箱,它们的质量分别为m1=30kg,m2=20kg,为了使跷跷板在水平位置平衡,以下做法可行的是( )
A.把m1向右移动0.5米B.把m2向左移动0.5米
C.把m1向右移动0.2米D.把m2向左移动0.3米
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
跷跷板的支点在木板中点,根据图中信息可知,木板左边受到的压力比右边大,为了使跷跷板在水平位置平衡,应该将m1向右移,则m2的力臂不变为1.5m,根据杠杆的平衡条件有
代入数据可得m1向右移后的力臂
m1的力臂由1.5m变为1m,为了使跷跷板在水平位置平衡,把m1向右移动0.5米,所以BCD项错误,A项正确。
故选A。
19.如图,一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上,用一竖直向上的力,欲使其一端抬离地面,则()
A.F1>F2,因为甲方法的动力臂长
B.F1=F2,因为动力臂都是阻力臂的2倍
C.F1>F2,因为乙方法的阻力臂短
D.F1<F2,因为乙方法的动力臂长
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
由图示可知,无论用哪种方法来抬,动力臂总是阻力臂的二倍,所用的力总等于阻力的二分之一,由于阻力就是重力,大小是不变的,所以动力的大小也是不变的,故应选B。
20.如图所示,杠杆在水平位置平衡.下列操作仍能让杠杆在水平位置保持平衡的是()
A.两侧钩码同时向外移一格
B.两侧钩码同时向内移一格
C.在两侧钩码下方,同时加挂一个相同的钩码
D.左侧增加一个钩码,右侧钩码向外移一格
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
设一个钩码的重力为G,横梁上一个格的长度为l,原来杠杆处于平衡状态,则有
A.两侧钩码同时向外移一格,左边为
右边为
杠杆右端下沉,故A项不符合题意;
B.两侧钩码同时向内移一格,左边为
右边为
杠杆左端下沉,故B项不符合题意;
C.同时加挂一个相同的钩码,左边为
右边为
杠杆左端下沉,故C项不符合题意;
D.左侧增加一个钩码,右侧钩码向外移一格,左边为
右边为
杠杆平衡,故D项符合题意。
故选D。
二、初中物理功和机械能问题
21.今年3月4日,在我市阳新地区下了一场冰雹.已知冰雹在下落过程中受到的空气阻力随下落速度的增大而增大,且落地前已做匀速运动.关于冰雹的下落过程,下面说法正确的是()
A.冰雹的重力势能越来越大
B.冰雹的机械能越来越小
C.当冰雹匀速下落时空气阻力对冰雹不做功
D.冰雹受到的空气阻力越来越大,可能大于重力
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.冰雹下落过程中,高度减小,重力势能越来越小,故A错误;
B.由于冰雹要克服空气阻力做功,机械能会转化为内能,所以其机械能减小,故B正确;
C.当冰雹匀速下落时,冰雹在阻力的作用下才做了匀速运动,所以空气阻力对冰雹是做功的,故C错误;
D.冰雹在运动过程中,速度变大,阻力变大,当阻力等于重力时,冰雹会做匀速直线运动,速度保持不变,所以阻力不可能大于重力,故D错误.
故选B.
【点睛】
要能从能的转化理解冰雹的机械能变化,因为冰雹下落过程中克服阻力做功,最终转化为内能,所以机械能必定是减小的.
22.举重比赛要求运动员将杠铃举过头顶后,在空中至少静止3秒钟,在这3秒钟内()
A.杠铃受到的重力和人对它的支持力是平衡力
B.运动员所受的重力和地面对他的支持力是平衡力
C.运动员在用力向上支持杠铃,因此他对杠铃做了功
D.杠铃对运动员的压力和人对它的支持力是平衡力
【答案】A
【解析】
【分析】
本题要抓住做功的两个必要因素:
作用在物体上的力;物体在力的方向上通过的距离;二者缺一不可;从平衡力和相互作用力的条件判断两个力是平衡力,还是相互作用力;平衡力的条件:
大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上;相互作用力:
大小相等、方向相反、作用在两个物体上,作用在同一条直线上。
【详解】
A.杠铃受到的重力和对它的支持力符号二力平衡的条件,所以是一对平衡力,故A正确;
B.运动员所受的重力和地面对它的支持力,大小不相等,所以不是一对平衡力,故B错误;
C.因为做功需要对物体施力,并且在力的方向上需要移动距离,而运动员向上支持杠铃,但没有发生位移,故C错误;
D.杠铃对运动员的压力和人对它的支持力,作用在两个物体上,是一对相互作用力,不是平衡力,故D错误。
故选A。
23.小红在操场上将一皮球抛出,皮球被抛出后的运动轨迹如图所示,a、c两点处于同一高度.则下列判断中正确的是()
A.皮球由a到b时,动能逐渐增大
B.皮球由c到d时,机械能一直减小
C.皮球在b点时的机械能最大
D.皮球在a、c两点时动能相等
【答案】B
【解析】
试题分析:
皮球由a到b时,速度越来越小,所以动能逐渐减小,故A错;皮球由c到d时,要克服摩擦力做功,机械能一直减小,故B正确;皮球在a点时的机械能最大,故C错;皮球在a、c两点时的重力势能相等,而机械能不相等,所以动能不相等,故D错;应选B.
考点:
机械能转化
24.把一乒乓球压入盛有水的烧杯底部(如图所示),松手后,乒乓球上升至水面最后漂浮在水面上。
乒乓球在上升的过程中,它的机械能不断增加。
下列关于乒乓球机械能来源的说法中正确的是( )
A.是由水的内能转化来的B.是由水的重力势能转化来的
C.是由乒乓球的内能转化来的D.是由乒乓球的化学能转化来的
【答案】B
【解析】
【分析】
机械能包括动能和势能;动能的大小与质量和速度有关;重力势能大小与质量和高度有关。
【详解】
松手后,乒乓球上升到水面最后漂浮在水面上,乒乓球上升的过程中,水的重心不断降低,重力势能减小,重力势能转化为乒乓球的机械能。
故选B。
25.一个超级惊险项目——18米长悬崖秋千惊现重庆某公园!
小明被缆绳拉到6层楼的高度,释放后自由摆动冲向峡谷(如图所示),伴随着人们的惊呼声,秋千越荡越低。
下列有关说法中正确的是()
A.秋千荡回来经过最低点时,小明的机械能最大
B.整个过程小明的动能与重力势能之和不变
C.秋千荡到最高点时,小明的动能为零
D.在向下摆的过程中,小明的重力势能全部转化为动能
【答案】C
【解析】
【详解】
A.机械能是动能和势能的统称,由于秋千与空气摩擦,有机械能转化为内能,所以秋千第一次在最高点时,机械能最大,A错误;
B.机械能是动能和势能的统称,由于秋千与空气摩擦,有机械能转化为内能,整个过程小明的动能与重力势能之和变小,B错误;
C.秋千荡到最高点时,秋千速度为0,所以小明的动能为零,C正确;
D.在向下摆的过程中,小明的重力势能绝大部分转化为动能,D错误。
故选C。
26.一位质量约50kg的同学从一楼走到五楼,他上楼过程中克服重力所做的功可能为
A.60JB.600JC.6000JD.0000J
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
上楼过程中要克服重力所做的功,根据题意知道,该同学的质量是50kg,所以体重是:
G=mg=500N,楼层高度越是3m,一楼走到五楼的高度大约是:
h=4×3m=120m,所以,上楼过程中克服重力所做的功是:
W=Gh=500N×12m=6000J,故选C.
【点睛】
本题考查的是做功的计算,关键是公式的应用,重点是对楼层的估测,难度不大.
27.月球表面有很多陨石撞击造成的大大小小的陨石坑,关于造成陨石坑大小不一的因素,下列猜测不合理的是( )
A.陨石的质量B.陨石的撞击速度C.被撞处的硬度D.被撞处是否在阴影中
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.陨石的质量越大,在速度相同时动能就越大,在撞击时做功越多,所以造成的坑就会越大,因此这一猜测合理,故A不符合题意;
B.陨石的撞击速度越大,在质量相同时动能就越大,在撞击时做功越多,所以造成的坑会越大,因此这一猜测合理,故B不符合题意;
C.被撞处的硬度越大,越不容易形变,相反,被撞处的硬度越小,则越容易形变,所以被撞处的硬度会影响陨石坑的大小,因此这一猜想合理,故C不符合题意;
D.被撞处是否在阴影中不会造成力的作用效果的不同,故与之无关,因此这一猜测不合理,故D符合题意;
故选D。
28.如图所示是学校田径运动会时跳远运动的几个阶段,则运动员()
A.助跑阶段机械能不变
B.起跳时机械能为零
C.经过最高点时动能最大
D.经过最高点时重力势能最大
【答案】D
【解析】
【分析】
影响动能大小的因素:
质量、速度;质量越大,速度越大,动能越大;影响重力势能大小的因素:
质量、被举的高度;质量越大,高度越大,重力势能就越大;机械能等于动能和势能之和。
【详解】
A.助跑阶段,运动员的质量不变,速度逐渐增大,因此动能增大;运动员的高度不变,则重力势能不变,机械能等于动能和势能的和,动能增大,重力势能不变,所以机械能增大,故A错误;
B.起跳时,运动员的速度达到最大值,动能达到最大值,重力势能不变,机械能达到最大值,故B错误;
C.上升过程中,动能转化为重力势能,所以经过最高点时,动能减小,重力势能最大,故C错误;
D.最高点时,高度达到最大值,因此重力势能也达到最大值,故D正确。
故选D。
【点睛】
影响动能大小的因素有质量