第12讲 简单机械.docx
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第12讲简单机械
第12讲 简单机械
安徽六年中考
命题点1:
杠杆
1.(2016·安徽)拉杆式旅行箱可看成杠杆,如图所示.已知OA=1.0m,OB=0.2m,箱重G=120N,请画出使箱子在图示位置静止时,施加在端点A的最小作用力F的示意图,且F=24N.
解:
2.(2015·安徽)如图,AB为能绕B点转动的轻质杠杆,中点C处用细线悬挂一重物,在A端施加一个竖直向上大小为10N的拉力F,使杠杆在水平位置保持平衡,则重物G=20N.若保持拉力方向不变,将A端缓慢向上提升一小段距离,在提升的过程中,拉力F将不变(填“增大”“不变”或“减小”).
3.(2014·安徽)身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个重900N的重物.已知扁担长为1.8m,重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离OA=0.8m,如图所示.则(A)
A.以哥哥的肩A为支点,可计算出弟弟承担的压力为400N
B.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为4∶9
C.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为9∶5
D.以弟弟的肩B为支点,可计算出哥哥承担的压力为600N
4.(2013·安徽)如图,轻质杠杆AB可以绕O点转动,在A点用细线悬挂一重物,在B点施加一个竖直向下的动力,使核杠杆在水平位置保持平衡.若将动力的方向改为沿虚线方向,仍使杠杆在水平位置平衡,则(D)
A.动力臂增大,动力增大B.动力臂增大,动力减小
C.动力臂减小,动力减小D.动力臂减小,动力增大
5.(2012·安徽)如图所示,利用动滑轮来提升一个物体,拉力F竖直向上.动滑轮其实就是一个变形的杠杆,请在图中标出它的支点O,并画出F的力臂L.
解:
6.(2011·安徽)某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率,实验的主要步骤如下:
①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点,在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码,在B点用轻绳竖直向上拉一个弹簧测力计,使杠杆保持水平;
②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持O点位置不变),在此过程中弹簧测力计的读数为F,利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2
回答下列问题:
(1)杠杆机械效率的表达式为η=
×100%.(用已知或测量的物理量符号表示)
(2)本次实验中,若提升的钩码重一定,则影响杠杆机械效率的主要因素是:
杠杆的自重.
(3)若只将钩码的悬挂点由A移至C,O、B位置不变,仍将钩码提升相同的高度,则杠杆的机械效率将变大(填“变大”“变小”或“不变”).
命题点2:
滑轮
7.(2015·安徽)下列说法正确的是(D)
A.弹簧测力计只能测量重力的大小B.使用滑轮组既可以省力,也可以省功
C.验电器的工作原理是异种电荷相互吸引D.内燃机在做功冲程中把内能转化为机械能
8.((2014·安徽)工人师傅使用一个动滑轮将400N的重物匀速提升到3m高处,假如所用的拉力方向竖直向上、大小为250N,则(B)
A.拉力所做的功为750JB.机械的效率为80%
C.若用该动滑轮提升更重的货物,机械效率将保持不变
D.若采用轻质滑轮完成原任务,机械效率将保持不变
9.(2013·安徽)某实验小组进行测量滑轮组机械效率的实验,先用弹簧测力计测量钩码的重力G(如图甲),再按图乙所示连接方式线装好滑轮组,并分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置.
(1)图甲中弹簧测力计的示数为2.0N.
(2)图乙中,为了测量绳子自由端的拉力F,A同学认为应该在弹簧测力计静止时读数,B同学认为应该在缓慢匀速提升时读数,正确的是B(填“A”或“B”)同学的方法.
(3)按照正确的测量方法,测出拉力F与钩码所受重力G的大小关系为F>(填“>”“<”或“=”)
.
(4)实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置,是为了测量钩码和弹簧测力计移动的距离,从而计算有用功和总功,计算出滑轮组的机械效率.
命题点3:
斜面
10.(2015·安徽)某同学利用斜面匀速提升重为500N的物体,已知沿斜面的拉力做的功为1000J,斜面的机械效率为60%,则物体被提升的高度为1.2m.
11.(2012·安徽)如图所示,有一斜面长为L,高为h,现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端.已知物体受到斜面的摩擦力为f,则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是(D)
A.η=
×100%B.η=
×100%
C.η=
×100%D.η=
×100%
12.(2011·安徽)斜面是一种常见的简单机械,在生产和生活中利用斜面提升物体可以省力.图示为倾角θ=30°的固定斜面,用平行于斜面的拉力F=4N,将一物体从斜面底端匀速拉上斜面,已知物体上升的高度h=1m;
(1)求拉力F做的功;
(2)若斜面的高度h一定,倾角θ可以改变,试推导:
在不考虑摩擦时,用平行于斜面的拉力F将重为G的物体匀速拉上斜面顶端,θ越小,F越小.
解:
(1)∵θ=30°
∴s=
2h=2×1m=2m
拉力F做的功:
W=Fs=4N×2m=8J
(2)由图可知,s=
∵不考虑摩擦,∴W有用=W总
即Gh=Fs=F
∴F=Gsinθ
由题知0<θ<90°
当θ增大时,sinθ增大,当θ减小时,sinθ减小
∴当G一定时,θ越小,F越小,越省力
针对训练
第12讲 简单机械
基础训练
1.(2016·聊城)如图是一种拉杆式旅行箱的示意图,使用时它相当于一个省力杠杆(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70N.
2.(2016·绥化)将一个重240N的物体匀速推到斜面顶端,人沿斜面向上的推力为120N,如图所示,物体沿斜面移动的距离s=3m,上升的高度h=1.2m,则人对物体做的有用功是288J,斜面的机械效率是80%.
3.(2016·安庆三模)如图,甲、乙杠杆的质量和长度均相同.分别使用甲、乙杠杆将物体A提升相同的高度,则在工作过程中甲、乙杠杆的机械效率相比η甲<η乙(填“>”“=”或“<”).
4.(2016·玉林)如图所示,用F=50N的力通过滑轮组水平拉重为80N的物体,使其向左匀速运动,在这过程中拉力F做功为40J,已知物体受到水平地面的摩擦力为60N,则物体运动的距离为0.4m,该滑轮组的机械效率为60%.(忽略绳子和动滑轮的重力)
5.(2016·广州)如图所示,不计质量的硬杆处于水平静止状态.
(1)O为支点,画出FA的力臂LA.
解:
(2)撤去FA,在B点施加力FB,使硬杆仍可保持水平静止状态,若FB大小等于FA,则FB的力臂LB=LA(填“>”“<”或“=”).
6.(2016·连云港)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.
解:
7.(2016·乐山)如图所示,杠杆AOB用细线悬挂起来,在A、B两端分别挂上质量为m1、m2的重物时,杠杆平衡,此时AO恰好处于水平位置,AO=BO,不计杠杆重力,则m1、m2的关系为(B)
A.m1>m2B.m1
8.(2016·哈尔滨)如图,用撬棒撬起石块并保持平衡,下列说法正确的是(B)
A.动力对撬棒的转动效果小于阻力对撬棒的转动效果
B.手在A点竖直向下施力时,撬棒是个省力杠杆
C.手在A点向不同方向施力时,力的大小都相等
D.手分别在A、B两点沿竖直向下方向施力时,在B点比在A点费力
9.(2016·邵阳)如图,在探究杠杆平衡条件的实验中,杠杆处于水平平衡状态.若在杠杆两端的钩码上分别加挂一个完全相同的钩码,则(B)
A.杠杆不能水平平衡,左端上升B.杠杆不能水平平衡,右端上升
C.杠杆仍能处于水平平衡状态D.以上说法都不正确
10.(2016·乌鲁木齐)如图所示,利用动滑轮提升一个重为G的物块.不计绳重和摩擦,其机械效率为60%,要使此滑轮的机械效率达到90%,则需要提升重力为G的物块个数为(D)
A.3个B.4个C.5个D.6个
11.(2016·烟台)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)
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<W乙D.η甲>η乙,W甲<W乙
甲 乙
12.(2016·乐山)如图所示,张伟同学通过斜面用平行于斜面F=200N的推力,将质量为30kg的物体在5s时间内匀速推到1m高的平台上,斜面长s=2m.(g取10N/kg)则(B)
A.推力的功率为40WB.斜面的机械效率为75%
C.推力做的总功300JD.斜面对物体的摩擦力100N
13.(2016·聊城)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的方法,分别做了甲、乙、丙3次实验,实验数据记录如表:
实
验
次
数
钩码
的重
力G/N
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
4
0.05
1.7
0.15
78.4%
3
6
0.05
①
0.15
②
(1)实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使钩码升高.
(2)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所受到的重力有关.
(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”).
14.(2016·遵义)搬运工人用如图所示的滑轮组将一个重120N的物体匀速提升3m,所用的拉力为50N,不计绳重及摩擦.求:
(1)滑轮组的机械效率;
(2)动滑轮的重;
(3)若用该滑轮组同时拉4个这样的物体,拉力为多大.
解:
由图可知,n=3
(1)滑轮组的机械效率:
η=
×100%=
×100%=
×100%=
×100%=80%
(2)由F=
(G+G动)可得,动滑轮的重:
G动=3F-G=3×50N-120N=30N
(3)若用该滑轮组同时拉4个这样的物体,则拉力:
F′=
(4G+G动)=
(4×120N+30N)=170N
能力提升
15.(2016·随州)中国人是使用筷子的专家,如图将AB这支筷子作为杠杆分析,O点为支点,食指指头对筷子上的M点的压力FM(垂直于筷子)是动力,食物对筷子上的N点的挤压力FN(垂直于筷子)是阻力.画出FM、FN和阻力臂LN.
解:
16.(2016·丹东)如图,用滑轮组将600N的重物在10s内匀速提升了2m,动滑轮重为100N(不计绳重和摩擦),下列说法正确的是(B)
A.绳子自由端拉力的功率是70WB.滑轮组的机械效率是85.7%
C.提升重物的过程中所做的额外功是400J
D.提升的重物变成400N时,滑轮组的机械效率将变大
16.(2016·杭州)小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率.实验时竖直向上拉动杠杆,使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升.(支点和杠杆的摩擦不计)问:
(1)重为5N的钩码挂在A点时,人的拉力F为4N,钩码上升0.3m时,动力作用点C上升0.5m,此时机械效率η1为多大?
(2)小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关,仍用该实验装置,将钩码移到B点,再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0.5m.问:
人的拉力F与第一次相比变小(填“变大”“变小”或“不变”).比较此时的机械效率η2与η1的大小并用学过的知识加以推导.
解:
(1)有用功:
W有用=Gh=5N×0.3m=1.5J
总功:
W总=Fs=4N×0.5m=2J
机械效率:
η=
×100%=
×100%=75%
(2)钩码的悬挂点在A点时,由于杠杆的重力会阻碍杠杆转动,则由杠杠的平衡条件得:
G·OA+G杠杆·
OC=F·OC
悬挂点移至B点时,由杠杠的平衡条件得
G·OB+G杠杆·
OC=F′·OC
观察比较可知,悬挂点移至B点时,OB<OA,即钩码重力的力臂变小,所以拉力F′也变小
杠杆的机械效率:
η=
=
=
因为杠杆升高的高度不变,所以克服杠杆自重所做的额外功不变,即W额=G杠杆·h杠杆不变;由于悬挂点B更接近支点,所以钩码提升的高度减小,根据W有用=Gh可知,有用功减小;从上面η的表达式可知:
W有用减小、W额不变,所以
变大;分式分母变大,η就减小,即η2<η1