13.在水平桌面上放一个200N的物体,物体与桌面间的摩擦力为40N,现用如图所示的装置匀速移动物体,在不计滑轮重力和滑轮间摩擦的情况下,水平拉力F是( )
A.200N
B.100N
C.80N
D.20N
14.用图甲、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。
则作用在绳子末端的拉力和机械效率为( )
A.F甲>F乙;η甲<η乙
B.F甲>F乙;η甲
η乙
C.F甲=F乙;η甲=η乙
D.F甲<F乙;η甲<η乙
15.下列图所示工具中,使用时不能省力的是( )
A.
动滑轮B.
订书机C.
羊角锤D.
镊子
16.如图是胖子和瘦子两人用滑轮组锻炼身体的简易装置(不考虑轮重和摩擦).使用时:
①瘦子固定不动,胖子用力FA拉绳使货物G匀速上升。
②胖子固定不动,瘦子用力FB拉绳使货物G匀速上升。
下列说法中正确的是( )
A.FA<G
B.FB<G
C.FA=2G
D.FB=2G
二、填空题
17.如图所示,重10N的物体A在水平拉力F的作用下,沿水平方向以0.4m/s的速度匀速运动了2s,弹簧测力计的示数为4N,物体A所受重力做的功为________ J,拉力F做的功是________J。
18.如图所示,工人师傅用动滑轮匀速提升重物.使用动滑轮的好处是________.若物体重450N,工人所用拉力为250N,则动滑轮的机械效率为________;用该滑轮匀速提升重600N的物体,若不计绳重和摩擦,则工人所用的拉力为________N.
19.小丽同学用水平力F拉动如图所示装置,使重100N的A物体4s内在水平地面上匀速运动了80cm,物体B重50N(物体B与A始终接触),此过程中地面受到的摩擦力为10N,弹簧测力计的示数为8N.若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦,则滑轮移动的速度为________m/s,物体A受到B施加的摩擦力________(选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”),水平拉力F为________N,水平拉力F的功率为________W。
20.如图(a)、(b)所示,分别用力F1、F2匀速提升重为10牛的物体,图________中的滑轮可以看作省力杠杆;图(a)中.若不计摩擦和滑轮重力,力F1的大小为________牛,物体受到合力的大小为________牛.
21.填空题
(1)一个中学生的质量约为:
50________(填上合适的单位),他跑100米所需的时间约为:
11________(填上合适的单位).
(2)滑轮在生活中有着广泛的应用,在需要改变力的方向时,要使用________(选填“定滑轮”或“动滑轮”);在需要省力时,要使用________(选填“定滑轮”或“动滑轮”).
22.使用如图所示的滑轮________(选填“能”或“不能”)省力.使用该滑轮匀速提升货物时,若货物重6N,拉力为4N,则机械效率为________.
23.如图所示,该滑轮为________(选填“动滑轮”或“定滑轮”);在竖直向上F=10N力的作用下,重物沿竖直方向匀速上升,重物的重力为________N(不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦),重物上升速度为0.2m/s,则绳子自由端移动的速度为________m/s。
24.一辆汽车不小心陷入了泥潭中,司机按图所示的甲乙两种方式可将汽车从泥潭中拉出,其中省力的是________图,能改变力的方向的是________图。
25.小可在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200N的水桶,若不计绳重、滑轮重及摩擦,则人拉绳子A端的动力为________N;实际测量A端的拉力为110N,不计绳重及摩擦,则滑轮重为________N。
26.如图所示,物体在水平拉力F的作用下做匀速直线运动,5s内移动1.5m。
若物体与地面间的滑动摩擦力为30N,滑轮和绳的重力及滑轮的摩擦均可忽略不计,则拉力的功率是________W
27.使用动滑轮可以________的力,但是要________的距离。
(不考虑滑轮和绳子的重力,也不考虑摩擦)
28.使用时,滑轮的轴随物体(阻力)一起________,这样的滑轮叫动滑轮,动滑轮实质是一个________杠杆。
29.如图所示,用定滑轮和动滑轮分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度,不计绳重与摩擦,且动滑轮重G动小于物体的物重G,甲图中拉力做的功为W甲,乙图中拉力做的功W乙,则所用的拉力F甲________F乙,W甲________W乙,其机械效率η甲________η乙。
(均选填“>”“<”或“=”)
30.如图,滑轮重小于物重(绳重、摩擦不计).使用甲图滑轮最大的好处是________;若匀速提升相同的重物,则F甲________F乙、机械效率ŋ甲________ŋ乙(“<”、“=”、“>”)。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】B
【解析】【解答】由定滑轮的使用特点知道,绳重和摩擦力不计,甲图中手的拉力是:
F甲=
,乙图中手的拉力是:
F乙=G,并且可以改变力的方向;一般情况下,动滑轮重小于物重,所以F乙>F甲;由图知道,由于动滑轮和定滑轮分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度,不计绳重与摩擦,故所做的有用功一样大;由于要克服动滑轮重力的作用,所以使用动滑轮做的总功多,由
知道,定滑轮的机械效率高,即η乙>η甲,B符合题意,
故答案为:
B。
【分析】结合定滑轮、动滑轮的特点分析即可,使用动滑轮要克服动滑轮重力做功,在有用功相同的情况下,使用动滑轮所做的总功多.
2.【答案】A
【解析】【解答】两装置都不计摩擦、动滑轮重和绳重,提升物体的重相同,甲图,拉力作用在动滑轮的轴上,费一倍的力,即F甲=2G;乙图,拉力作用在绳子自由端,省一半的力,即
,故F甲>F乙;物体上升的速度相同,则拉力端的速度分别为:
,v乙=2v物,甲图拉力的功率:
,乙图拉力的功率:
,故P甲=P乙,A符合题意。
故答案为:
A。
【分析】根据力的平衡关系判断动滑轮和定滑轮上力的大小,根据功率的计算分析大小关系。
3.【答案】B
【解析】【解答】由m与V的关系图象可知,A、B两物体的密度分别为ρA=
=2g/cm3、ρB=
=0.5g/cm3,即ρA=4ρB,体积相等的A、B物体质量关系为mA=4mB;A所在的滑轮为动滑轮,动滑轮省一半的力,B所在的滑轮为定滑轮,定滑轮不省力;若要使它们处于静止状态,则nGB=
GA,nmBg=
mAg=2mBg,即n=2。
故答案为B。
【分析】由图象可知两物体的密度关系,可知体积相等的A、B物体质量关系;利用动滑轮、定滑轮的省力特点分析解答此题。
定滑轮只能改变力的方向,不能省力,动滑轮可以省一半的力。
4.【答案】C
【解析】【解答】由图知道,使用的滑轮组承担物重的绳子股数是:
n=2,所以,不计绳重和摩擦时,人对绳子的拉力是:
F=(G物+G轮)/2=(500N+10N)/2=255N,AB不符合题意;由于箱子匀速上升了2m,所以,绳自由端被收起的长度是:
L=2h=2×2m=4m,C符合题意;由η=W有用/W总×100%知道,滑轮组需要克服动滑轮重力做功,所以机械效率不可能是100%,D不符合题意,
故答案为:
C。
【分析】s=nh;省一半力F=
(G+G轮)求人对绳子的拉力;利用W有用=Gh求克服箱子重力所做的功,利用W总=Fs求拉力所做的功;利用η=
×100%求动滑轮的机械效率.
5.【答案】B
【解析】【解答】乙为动滑轮,所以手的拉力为
,A不符合题意。
B.A、B两物体都做匀速运动,都处于平衡状态,所受合力都为0,即A物体受到的合力与B物体受到的合力相等,B符合题意。
C.两物体的重力相等,提升高度相等,由W有用=Gh可知,两次所做有用功相等,C不符合题意。
D.不计绳重和摩擦,A、B两物体都被提升0.5m,所做有用功相等,由于F乙还要提升动滑轮,要做一部分额外功,所以手的拉力F乙做的功多,D不符合题意。
故答案为:
B。
【分析】定滑轮特点:
不省力,但能改变动力的方向.(实质是个等臂杠杆)
动滑轮特点:
省一半力,但不能改变动力方向,要费距离(实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆)
由W有用=Gh可知,两次所做有用功的关系.
6.【答案】C
【解析】【解答】A、滑轮所做的有用功:
,A不符合题意;
B、则图知n=2,不计摩擦和绳重时,
,所以动滑轮的重:
,B不符合题意;
C、做的总功为:
,则滑轮组的机械效率:
,C符合题意;
D、由图知,绳端移动的距离
,则绳子自由端移动的速度大小为
,D不符合题意。
故答案为:
C。
【分析】利用W=Gh求有用功;不计摩擦和绳重时,可以根据G动=nF-G物来计算动滑轮的重;s=nh,利用W=Fs求总功;再利用效率公式求滑轮组的机械效率;绳子自由端移动的速度是物体上升速度的n倍,据此解答.
7.【答案】C
【解析】【解答】解:
由图可知,提升重物时滑轮的位置根被拉动的物体一起运动,则该滑轮为动滑轮;∴拉力移动的距离s=2h,η=
=
=
=
=
≈83.3%.故选C.
【分析】首先根据提升重物时滑轮的位置跟被拉动的物体是否一起运动可判定滑轮的种类;得出拉力移动的距离s与物体升高的高度h的关系,然后利用η=
即可求出滑轮的机械效率.
8.【答案】A
【解析】【解答】解:
因为10N的拉力要提起重15N的物体,使用的机械一定是能省力的机械,而在动滑轮、定滑轮、杠杆和斜面中,只有定滑轮不能达到省力的目的,所以用10N的拉力不能提起重15N的物体.
故选A.
【分析】不计机械自重和摩擦的情况下;定滑轮不省力,动滑轮可以省一半的力,使用杠杆可以省力,也可以费力,使用斜面一定省力,省力情况取决于斜面的长度与高度的比值.
9.【答案】D
【解析】【解答】解:
A、图中使用的是动滑轮,n=2,不考虑绳子的重力和摩擦,拉力F=
(G轮+G物)=
(2N+12N)=7N,故A错;B、物体在2s内匀速提升0.2m,物体上升速度v物=
=
=0.1m/s,绳子自由端移动速度v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s,故B错;
C、有用功:
W有=Gh=12N×0.2m=2.4J,故C错;
D、总功:
W总=Fs=F×2h=7N×2×0.2m=2.8J,
机械效率:
η=
×100%=
×100%≈85.7%,故D正确.
故选D.
【分析】
(1)图中使用的是动滑轮,n=2,不考虑绳子的重力和摩擦,利用F=
(G轮+G物)求拉力;
(2)物体在2s内匀速提升0.2m,利用速度公式求物体上升速度,绳子自由端移动速度等于物体上升速度的2倍;(3)利用W=Gh求有用功;(4)利用W=Fs求出总功,再利用效率公式求动滑轮的机械效率.
10.【答案】D
【解析】【解答】解:
A、斜面属于省力机械,F小于G;B、滑轮组由2段绳子承担物重,所以F等于
G;
C、是动滑轮,可以省一半的力,F等于
G;
D、阻力臂大于动力臂,根据杠杆的平衡条件,F大于G;
由上分析可知,力最大的是D.
故选D.
【分析】使用斜面、滑轮组、动滑轮都可以省力,使用杠杆,若动力臂小于阻力臂,则费力.
11.【答案】D
【解析】【解答】解:
A、根据二力平衡条件,人的拉力和物体的重力不在同一物体上,大小不相等,则不是平衡力,所以A错误.
B、不能确定有用功、额外功、总功大小,不能确定机械效率是多少,所以B错误.
C、根据能量守恒,人的拉力做功,能量增大,物体和滑轮的重力势能都增大,所以人拉力做功等于滑轮和物体增加的重力势能之和,所以C错误.
D、根据动滑轮左侧绳子减小的量和物体上升高度相同,则绳子减小的长度等于物体上升的高度,所以D正确.
故选D.
【分析】A、根据二力平衡条件,大小相等,方向相反,作用同一直线,同一物体判断.
B、根据机械效率公式η=
分析机械效率.
C、根据能量守恒,对物体做了多少功,滑轮和物体能量就增加多少.
D、根据动滑轮省一半的力,费距离判断绳子长度变化.
12.【答案】D
【解析】【解答】不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦,假设物体与地面的摩擦力为f,
左图的滑轮为动滑轮,省一半的力,
,
中间图的滑轮为定滑轮,不省力,F2=f,
右图的滑轮为动滑轮,但F3处作用在动滑轮上,费2倍的力,F3=2f,
故F1<F2<F3。
故答案为:
D。
【分析】结合动滑轮和定滑轮的特点(动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,使用动滑轮能省一半力)分析解答.
13.【答案】D
【解析】【解答】用如图所示的装置匀速移动物体,动滑轮对物体的拉力与摩擦力平衡;
由两段绳子拉着动滑轮,在不计滑轮重力和滑轮间摩擦的情况下,拉力为:
,D符合题意,ABC不符合题意。
故答案为:
D。
【分析】使用动滑轮时,拉力是所克服的力的二分之一.
14.【答案】B
【解析】【解答】对于拉力:
甲图中采用定滑轮提升重物,则
=G=100N,乙图采用动滑轮提升重物,则
=60N,所以
>
;对于效率:
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η
可知,有用功相同时,总功越大的,机械效率越小,所以
>
;B符合题意。
故答案为:
B。
【分析】定滑轮可以改变力的方向,动滑轮可以省力,当物体重力相同时,动滑轮的额外功较大,机械效率较小。
15.【答案】D
【解析】【解答】A、动滑轮实质是动力臂是阻力臂二倍的杠杆,属于省力杠杆,A不符合题意;
B、订书机在使用时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,B不符合题意;
C、羊角锤在撬钉子时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,C不符合题意;
D、镊子在使用时,动力臂小于阻力臂,属于是费力杠杆,D符合题意。
故答案为:
D。
【分析】动滑轮特点:
省一半力,但不能改变动力方向,要费距离(实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆)
三种杠杆:
(1)省力杠杆:
L1>L2,平衡时F1(2)费力杠杆:
L1F2.特点是费力,但省距离.(如钓鱼杠,理发剪刀等)
(3)等臂杠杆:
L1=L2,平衡时F1=F2.特点是既不省力,也不费力.(如:
天平)
16.【答案】C
【解析】【解答】读图分析可知,最上和最下两只都是定滑轮,只是改变了力的方向,而中间一只滑轮相对于瘦子来讲,只是改变了力的方向,为定滑轮;
相对于胖子来讲,则是一只费力的动滑轮;
因此,可知当装置匀速运动时,各力的关系为
,
。
C符合题意,ABD不符合题意。
故答案为:
C.
【分析】根据动滑轮和定滑轮的特点分析判断.
二、填空题
17.【答案】0;6.4
【解析】【解答】因为物体沿水平方向运动,重力的方向是竖直向下的,力和运动方向相互垂直,故重力不做功,所以物体A所受重力做的功为0J;由图可知,拉力的大小F=4N,物体沿水平方向以0.4m/s的速度匀速运动了2s,通过的路程是
s物=v物t=0.4m/sx2s=0.8m,因为动滑轮省一半力,而费一倍距离,所以拉力移动的距离为s=2s物=2x0.8m=1.6m,故拉力F做的功是W=Fs=4Nx1.6m=6.4J。
故答案为:
0;6.4。
【分析】
(1)根据做功的两个必要因素,分析重力做功情况;
(2)由图可知,拉力大小等于弹簧测力计的示数;利用公式s=vt,求出物体2s沿水平方向运动的距离s物 ,根据动滑轮的特点s=2s物,得出拉力移动的距离s,再利用公式W=Fs,即可求出拉力做的功。
18.【答案】省力;90%;325
【解析】【解答】解:
使用动滑轮的好处是省力;η=
=90%;由F=
(G+G动)得:
G动=2F-G=2×250N-450N=50N,F’=
=
=325N.
故答案为:
省力;90%;325。
【分析】动滑轮的特点:
省力但不能改变力的方向;根据η=
求解;先根据F=
(G+G动)求出动滑轮的重力,再根据F=
(G+G动)求解。
19.【答案】0.1;水平向右;36;3.6
【解析】【解答】解:
根据v=
得A物体运动的速度:
v=
=20cm/s,绳子的股数为2股,滑轮移动的速度为v滑=
×v=
×20cm/s=10cm/s=0.1m/s;物体B在水平方向上受水平向右的拉力和A对B施加的向左的摩擦力是一对平衡力,所以A对B施加的摩擦力为8N且水平向左;A对B施加的向左的摩擦力和B对A施加的向右的摩擦力是一对相互作用力,所以B对A施加的向右的摩擦力为8N:
A在水平方向受到向左的拉力F’、B对A施加的向右的摩擦力、地面对A向右的摩擦力,所以绳子对A的拉力F’=8N+10N=18N,F=2F’=2×18N=36N,P=Fv=36N×0.1m/s
3.6W.
故答案为:
0.1;水平向右;36;3.6。
【分析】根据v=
求出A运动的速度,再根据绳子是股数求出滑轮运动的速度;根据B的受力情况和二力平衡条件得出B受到摩擦力的方向和大小;根据A的受力情况求出绳子对A的拉力;根据P=Fv求出拉力的功率。
20.【答案】b;10;0
【解析】【解答】解:
(1)a是定滑轮,本质是等臂杠杆;b是动滑轮,本质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆;
(2)使用定滑轮不省力也不费力,若不计摩擦和滑轮重力,则F1=G=10N;匀速提升物体,则a图中物体受到的重力和拉力是一对平衡力,其合力的大小为0牛.
故答案为:
b;10;0.
【分析】
(1)定滑轮的本质是等臂杠杆,不省力,也不省距离;动滑轮的本质是动力臂是阻力臂二倍的杠杆,可以省一半的力,但是费距离;
21.【答案】
(1)kg;s
(2)定滑轮;动滑轮
【解析】【解答】解:
中学生比成年人质量略小,约50kg,百米成绩约是十几秒;定滑轮可以改变力的方向,动滑轮可以省力.
故答案为:
(1)kg;s;
(2)定滑轮;动滑