上海南洋模范初级中学物理八年级第十一章 功和机械能单元训练Word文件下载.docx
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D.该滑轮组的最大机械效率为83.3%
8.关于功率和机械效率,下列说法正确的是
A.机械效率高的机械,功率一定大
B.做功时间长的机械,功率一定小
C.所有机械的机械效率都小于1
D.功率大的机械,做功一定多
9.如图,小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼,用甲滑轮所做的总功为W1,机械效率为η1;
用乙滑轮所做的总功为W2,机械效率为η2.若不计绳重与摩擦,则()
A.W1=W2η1=η2B.W1<W2η1<η2C.W1>W2η1>η2D.W1<W2η1>η2
10.如图,杠杆水平位置静止,若将两边的钩码数都增加一个,则杠杆( )
A.左端降低,右端升高B.右端降低,左端升高
C.保持水平不动D.无法确定
二、填空题
11.如图所示的滑轮组,拉一重100N的物体M在水平地面上做匀速直线运动,如果拉力F=20N,绳子拉出了6m,则物体受到的摩擦力为_____N,物体前进了_____m,弹簧测力计的示数为_____N。
(不计滑轮重、绳重和摩擦)
12.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。
13.如图所示,重为10N的动滑轮右边用绳子固定,左边悬挂重为50N的物体A,在拉力F作用下将物体A匀速提起,绳重和摩擦均不计,则F=_____N,动滑轮这种使用方法的好处是_____(填“省力”或“省距离”).
14.如图所示,某人用一个定滑轮将水平地面上一个质量为60kg的物体往上拉,此人的质量为50kg.当此人用450N的拉力拉物体时,则物体________被拉上来(填“能”或“不能”),此时物体对水平地面的压力为________N.若此人用650N的拉力往上拉物体,则________(填“能”或“不能”)将物体拉上来(g=10N/kg).
15.如图所示,甲物体重6N,乙物体重10N,弹簧测力计重力及摩擦均不计.则当甲、乙两物体静止时,弹簧测力计的读数为______N,地面对乙物体的支持力是________N.
16.如图所示,一直撬棒AD=1m,CD=BC=0.15m,石头垂直作用在棒上的力是420N,若要撬动石头,则施加在撬棒A点的力至少是_________N。
17.五一长假期间,小聪随母亲去老家农村,看到很多老乡使用如图a所示杆秤称量质量。
回家后,小聪用一根长30厘米的轻质细木棒作秤杆、用0.3千克的铁块作秤砣,在距木棒一端4厘米处系上提纽线,制作了一把简易杆秤如图b所示。
①将被测物挂上并调节秤砣至图c所示位置时杆秤水平平衡,则被测物的质量m物=_______________。
②这把简易杆秤的最大称量是________千克。
若小聪不小心将秤砣摔掉了一块,则该杆秤测量物体质量的值将比真实值________(选填“偏小”、“不变”或“偏大”)。
18.如图所示,不计重力的杠杆OB可绕O点转动,重为10N的重物P悬挂在杠杆的中点A处,拉力F1与杠杆成30°
角,杠杆在水平位置保持平衡,根据杠杆的平衡可求出拉力的大小F1=________
N;
若仅增大拉力F1与杠杆间的夹角,其它条件保持不变,则拉力F的大小变化规律是________
.
19.杠杆AB可绕支点O自由转动,将金属块用细绳悬挂在杠杆A端,把石块用细绳悬挂在杠杆B端时,杠杆恰好在水平位置平衡,如图所示.若将石块浸没在水中,为使杠杆在水平位置平衡,需在杠杆A端施加一个竖直向上的拉力F,其大小为石块所受重力的
.已知
=
,则石块的密度为______kg/m3.
20.如图是一种拉杆式旅行箱的示意图,使用时它相当于一个___________杠杆(选填“省力”或“费力”)。
若旅行箱内装满物体且质量分布均匀,其总重为210N,轻质拉杆拉出的长度是箱体长度的二分之一,要使旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡,则竖直向上的拉力F为___________N;
在拉起的过程中,拉力方向始终与拉杆垂直,则拉力的大小___________(选填“变小”、“变大”或“不变”)。
三、实验题
21.在“探究杠杆的平衡条件”实验中,所用的实验器材有杠杆(带刻度尺)、支架、细线、质量相同的钩码若干。
(1)将杠杆装在支架上,发现杠杆右端下沉,此时应将杠杆左侧的平衡螺母向______(填左或右)端调;
(2)某同学进行正确的实验操作后,根据图甲图测出的一组实验数据,______(填能或不能)得出结论,理由是______;
(3)图甲所示,杠杆在水平位置平衡。
如果在杠杆两侧各去掉一个相同的钩码,则杠杆______(填“顺时针”或“逆时针”)旋转;
(4)图乙所示,用弹簧测力计在C处竖直向上拉。
弹簧测力计逐渐向右倾斜时,若使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将______(填变大、不变或变小),其原因是______;
(5)在初中物理实验室,利用杠杆平衡原理制作的实验器材如:
______。
22.如图所示,在做“探究杠杆的平衡条件”实验中:
(1)如图甲所示杠杆静止,此时杠杆处于______(选填“平衡”或“不平衡”)状态;
为使杠杆在水平位置平衡,应把杠杆两端的平衡螺母向______(选填“左”或“右”)调节:
实验前调节杠杆在水平位置平衡的目是_________。
(2)实验中,如图乙所示,杠杆处于静止状态。
已知杠杆的刻度尺每格为5cm,钩码每个重0.5N,小红把数据记录在下表:
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力f2/n
阻力臂l2/cm
1.5
10
1
15
(3)小红根据以上实验数据马上得到杠杆的平衡条件
,你认为是否合理?
答:
______(选填“是"
或“否”)。
理由:
___________。
(4)小明用弹簧测力计在B点向下拉使杠杆平衡,如图丙所示。
现将弹簧测力计绕B点从a位置转动到b位置的过程中,杠杆始终保持水平平衡,则拉力F______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
23.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
4
0.1
1.8
0.3
74%
2
8
3.1
86%
3
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.
24.在研究“杠杆平衡条件”的实验中:
(1)某同学实验前发现杠杆左端低右端高,这时应调节杠杆左右两端的螺母,使其向______端移动,直到杠杆在______位置平衡,这样做的好处是______;
(写一条)
(2)根据杠杆平衡条件,在下表空格处填上适当的数值;
实验次
动力/N
动力臂/cm
阻力/N
阻力臂/cm
0.98
4.0
______
8.0
1.47
2.94
6.0
(3)实验中,一同学调节杠杆两端螺母使杠杆在水平位置平衡后,如图所示那样挂上钩码,调节钩码位置,并调节杠杆两端螺母使杠杆重新保持平衡,并记录有关数据,该同学在实验中存在的问题是______。
25.在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某同学用图所示的同一滑轮组分别做了三次实验,实验数据记录如表:
钩码重/N
钩码上升的距离/cm
弹簧测力计的读数/N
弹簧测力计上升的距离/cm
机械效率
0.8
24
83.3%
5
①______
6
②______
③______
90.9%
(1)在表中的空格处填上适当的数据(机械效率用百分数表示,保留一位小数);
(2)在实验操作中,应竖直向上______拉动弹簧测力计;
(3)从实验数据分析可得出:
使用同一滑轮组,______可以提高滑轮组的机械效率;
(4)滑轮组的机械效率可能还与其它因素有关,请你做出恰当的猜想:
滑轮组的机械效率可能还与______有关(写出一种影响因素即可);
(5)若不考虑绳重的摩擦,本实验序号1中动滑轮的重为______N。
四、计算题
26.身高相同的兄弟二人在帮奶奶打扫卫生时,用一根重力不计的均匀扁担抬起一桶水(已知桶和水的总质量为20kg),扁担长1.6m,水桶挂在距离哥哥肩膀0.6m处(我们可将扁担简化成如图所示的杠杆),求:
(1)两人静止站立时,哥哥肩膀对扁担的支持力是多少?
(2)若在抬水前,哥哥一人用竖直向上的力从地面将这桶水提起20cm高,然后水平向前行走了5m,则在此过程中,哥哥对这桶水做了多少功?
(g取10N/kg)
27.如图是某科技小组设计的在岸边打捞水中金属块的装置示意图,每个滑轮重为100N,均匀实心金属块的密度为8×
103kg/m3,金属块的质量为80kg.绳重和摩擦、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计,金属块一直匀速上升.(水的密度ρ水=1.0×
103kg/m3,g取10N/kg)
(1)在金属块还未露出水面时,求此时金属块所受到的浮力;
(2)在金属块未露出水面时,求人的拉力F;
(3)金属块在水中匀速上升2m,且金属块未露出水面时,求人的拉力所做的功.
28.建筑工地上,工人用如图所示的装置将重为500N的建材从地面匀速送到10m高处,所用拉力为300N,时间为10s。
不计摩擦和绳重。
求:
(1)工人做功的功率;
(2)此过程中该装置的机械效率;
(3)如果用这个滑轮组匀速提起400N的重物,需要用多大的拉力?
29.慈溪某建设工地,有一“塔吊”正在准备起吊一底面积为0.8m2、质量为2400kg的圆柱形重物;
如图所示,A为塔吊的配重,OB为塔吊的起重臂,C为能在起重臂上移动的载重小车,载重小车下挂有滑轮组,OB=25m.当载重小车在B点时,能安全起吊重物的最大质量是1200kg.现在载重小车从距离O点为10m的载重臂上,准备起吊该圆柱形重物(不计挂钩、滑轮组和钢丝绳重及摩擦.g=10N/kg)问:
(1)起吊后,当重物匀速上升时,载重小车下每段钢丝绳的拉力为多大?
(2)如果将重物匀速提升20m,则拉力做功多少?
(3)塔吊将重物从起吊点提升20m后,载重小车最多能向B点方向再平移多少米,才能保证安全工作?
30.如图所示小明站在高台上通过滑轮组竖直向上匀速提升物体,假设在拉绳子的过程中,小明对绳子的拉力与对高台的压力始终在同一直线上,不计绳重和摩擦。
已知小明的质量为50kg,物体的质量为54kg,上升的高度为2m,动滑轮的质量为6kg,小明双脚与地面的总接触面积是500cm2,(g=10N/kg)求:
(1)滑轮对物体所做的有用功是多少?
(2)当提升物体时,滑轮组的机械效率为多少?
(3)小明对高台的压强是多少?
【参考答案】***试卷处理标记,请不要删除
1.D
解析:
D
【详解】
动滑轮上绳子的有效股数n=2,由
可得,物体上升的高度:
,则物体移动的速度:
,故A错误;
所做的有用功:
=100N×
1m=100J,故B错误;
拉力做的总功:
=60N×
2m=120J,动滑轮的机械效率:
,故C错误;
拉力F的功率:
,故D正确.
2.B
B
由题意知,O是杠杆的中点,所以G的力臂与F的力臂相等;
则由杠杆的平衡条件知:
F一定等于G.故ACD错误,B正确.
3.C
C
乙球受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×
103kg/m3×
10N/kg×
10﹣3m3=10N
杠杆左端减小的力乘以力臂等于杠杆右端减小的力乘以力臂,所以
F浮×
OB=F×
OA
所以
10N×
(25cm﹣10cm)=F×
10cm
所以F=15N。
杠杆左端受到甲的拉力减小了15N,甲对桌面的压力增大15N,
所以甲对水平桌面的压强增大了,增大的值为
故选C。
4.C
A.匀速拉动A的过程中,以A为参照物,B与A之间的位置不断发生变化,所以B是运动的,故A错误;
B.由图可以知道,F作用在动滑轮上,由动滑轮的特点可以知道,动滑轮移动的速度是绳端移动速度的二分之一,物体A的移动速度为
(即绳端移动速度),所以动滑轮的移动速度为
故B错误;
C.由图可以知道,滑轮为动滑轮,绳端拉力为F的一半,即
则绳子拉物体A的功率
所以C选项是正确的;
D.测力计对B的拉力与A对B的摩擦力是一对平衡力,在运动过程中若将拉力F增大,B物体仍然静止,因为B和A之间的摩擦力不变,所以测力计的示数不变,故D错误.
所以C选项是正确的.
【点睛】
(1)判断物体的运动和静止,首先确定一个参照物,被研究的物体和参照物之间如果发生位置的变化,被研究的物体是运动的,否则是静止的;
(2)由图可以知道,F作用在动滑轮上,所以动滑轮移动的速度是绳端移动速度的二分之一;
(3)由图可以知道,滑轮为动滑轮,绳子拉力为F的一半,根据
求出绳子拉物体A的功率;
(4)滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关,与拉力的大小无关,测力计对B的拉力与A对B的摩擦力是一对平衡力,拉力增大时摩擦力不变,则弹簧测力计的示数不变.
5.D
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。
6.A
A
AB.滑轮所做的有用功为:
W有用=Gh=600N×
3m=1800J,
因为是动滑轮,所以拉力移动的距离是物体提高距离的2倍,即6m,则拉力做的总功为:
W总=Fs=400N×
6m=2400J,
所以动滑轮的机械效率为:
,
故A正确,B错误;
C.不计绳重及摩擦,则拉力为:
那么动滑轮的重为:
G动=2F-G=2×
400N-600N=200N,
故C错误;
D.由图知,使用的是动滑轮,承担物重的绳子股数n=2,绳子自由端移动的距离为:
s=nh=2×
3m=6m,
故D错误;
故选A。
7.B
【分析】
(1)由图可知,n=3,则绳端移动的距离
,利用
求拉力做的功,再利用
求拉力的功率;
(2)由图乙可知,物重G=300N时,滑轮组的机械效率η=60%,利用
求拉力;
因机械中摩擦力及绳重忽略不计,拉力
,据此求动滑轮重力;
(3)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,绳子的最大拉力等于工人的重力;
(4)利用
求提升的最大物重,滑轮组的最大机械效率
.
(1)由图可知,n=3,则绳端移动的距离:
,
拉力做的功:
拉力的功率:
,故A错;
(2)由图乙可知,物重G=300N时,滑轮组的机械效率η=60%,
根据
可得:
拉力
因机械中摩擦力及绳重忽略不计,则
所以,
,故B正确;
(3)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,绳子的最大拉力:
,故C错;
(4)由
可得,提升的最大物重:
机械中摩擦和绳重均不计,则滑轮组的最大机械效率:
,故D错.
故选B.
8.C
【解析】
A.功率表示做功的快慢,机械效率表示一次做功中有用功占的比,所以功率和机械效率是两个不同的概念,没有直接的关系,故A错误;
B.功率是功与时间的比,与单独的时间没有关系,故B错误;
C.使用任何机械时,都不可避免要做额外功,所以所有机械的机械效率都小于1,故C正确;
D.根据
,做功多少不仅与功率有关,还与时间有关,故D错误;
故选C.
9.D
(1)因为小明分别用甲、乙两滑轮把同一袋沙从地面提到二楼,所以两种情况的有用功相同;
(2)当有用功一定时,甲中所做的总功为对一袋沙所做的功,利用机械时做的额外功越少,则总功就越少,机械效率就越高;
又因为乙是动滑轮,乙中所做的总功还要加上对动滑轮所做的功,利用乙滑轮做的额外功多,则总功越多,机械效率越低.即W1<W2,η1>η2.
故选D.
【点睛】此题主要考查功的计算和机械效率的大小比较这一知识点,比较简单,主要是学生明确哪些是有用功,额外功,总功,然后才能正确比较出两种情况下机械效率的大小。
10.B
【解析】设杠杆每一格长度为L,一个钩码的重力为G,原来:
2G×
2L=G×
4L,杠杆平衡,现在在杠杆两边的钩码下面各增加一个大小相等的钩码:
左边=3G×
2L,右边=2G×
4L,因为3G×
2L<2G×
4L,所以杠杆不再平衡,右端下降.
11.240
[1]由图可知:
滑轮组上绳子的有效股数n=3,所以物体M与地面间的摩擦力
f=nF=3×
20N=60N
物体受到的摩擦力为60N。
[2]物体移动的距离
物体前进
240
物体前进了2m。
[3]弹簧测力计与定滑轮相连,定滑轮上有两股绳子,因此弹簧测力计的示数为
F弹=2F=20N×
2=40N
弹簧测力计的示数为40N。
12.104080
[1][2]物体做匀速直线运动,则动滑轮受到平衡力作用,使用动滑轮拉物体运动,省一半力,所以拉力F及测力计的示数均为摩擦力的一半,即:
F=F
104080
F=F示=
;
[3]绳子自由端移动的距离为物体移动距离的二倍,则5秒钟内拉力F做功:
W=2Fvt=2×
0.4m/s×
5s=40J;
[4]拉力功率:
[5]重力的方向竖直向下,物体没有竖直向下运动,所以物体A受到的重力对物体所做的功为0J。
13.省距离
解答此题要知道轮轴运动的滑轮是动滑轮,如图所示,当直接用手拉动滑轮时,根据动滑轮的省力特点求出拉力大小;
这样使用动滑轮的方法,其特点是费力但可以省距离.
向上的
省距离
向上的拉力等于向下的力之和,包括动滑轮的重,物体的重和地面向下的拉力,所以:
F=2G+G动=2×
50N+10N=110N;
由图可知,该滑轮是动滑轮,由于绳子的一端固定,所以当滑轮上升1m,物体就会上升2m,
由此可知,物体上升的距离大于滑轮上升的距离,因此使用该动滑轮可以省距离.
14.不能150不能
(1)当此人用450N的拉力拉物体时,绳子上的拉力为450N,此时物体受到绳子向上的拉力小于物体的重力,故物体不能被拉上来,物体此时受到了绳子对物体
不能150不能
(1)当此人用450N的拉力拉物体时,绳子上的拉力为450N,此时物体受到绳子向上的拉力小于物体的重力
故物体不能被拉上来,物体此时受到了绳子对物体向上拉力,地面对物体的支持力和本身的重力,因为物体处于静止状态,故受力平衡,所以