C.F1>F2>F3
D.F1>F2=F3
6.如图所示,通过滑轮组匀速拉动水平地面上的物体(不计滑轮重及摩擦),若物体重为100N,物体运动时与地面的摩擦力为40N,则拉力F的大小为()
A.20NB.50N
C.60ND.70N
6.A【解析】不计滑轮重及绳与轮之间的摩擦,人的水平拉力F=
f=
×40N=20N,故选A。
*7.如图所示装置中,均匀木棒AB的A端固定在铰链上,悬线一端绕过一固定定滑轮,另一端用线套套在木棒上使棒保持水平。
现使线套逐渐向右移动,但始终使木棒保持水平,则悬线上的拉力T(棒和悬线足够长)()
A.先逐渐变小,后又逐渐变大
B.逐渐变大
C.先逐渐变大,后又逐渐变小
D.逐渐变小
7.A【解析】如图所示,G表示杆AB的自重,LOA表示杆的重心到A端的距离,T表示悬线拉力的大小,L表示作用于杆AB上的悬线拉力对A点的力臂。
把AB视为一根可绕A端转动的杠杆,则由杠杆的平衡条件应有:
G×LOA=T×L,由此得:
当线套在杆上逐渐向右移动时,拉力T的动力臂L(L1、L2、L3、L4)经历了先逐渐变大后又逐渐变小的过程,故悬线的拉力T则是逐渐变小后逐渐变大。
故选A。
8.用一个动滑轮将重为4N物体匀速提升1m,拉力大小如图所示,则()
A.拉力是2.2N
B.有用功是2.2J
C.总功是4.8J
D.机械效率是120%
8.C【解析】该弹簧测力计的分度值为0.2N,拉力是2.4N;对物体做的有用功为W有用=Gh=4N×1m=4J;做的总功为W总=Fs=2.4N×2m=4.8J;滑轮组的机械效率η=
×100%=
×100%=83.3%。
故选C。
9.如图所示,将一个重为10N的木块沿倾角为30°斜面匀速向上拉至顶端,拉力为8N,斜面高5m,下列说法中正确的是()
A.拉力做功为40J
B.摩擦力大小为3N
C.摩擦力大小为8N
D.机械效率为80%
9.B【解析】A、因为斜面的倾角为30°,斜面高为h=5m,所以,斜面的长度为:
s=2h=2×5m=10m,已知拉力F=8N,则拉力做的总功为:
W总=Fs=8N×10m=80J,故A错误;BC、因为G=10N,h=5m,所以,做的有用功为:
W=Gh=10N×5m=50J,则额外功为:
W额外=W总–W有用=80J–50J=30J,由W额外=fs可得摩擦力的大小为:
f=
=3N,故B正确,C错误;D、该斜面的机械效率:
η=
×100%=
×100%=62.5%,故D错误。
故选B。
10.如图(绳子和滑轮重不计)重为60N的物体A,在10N的拉力作用下,物体在水平路面上以1m/s的速度做匀速直线运动6s,则()
A.物体A与水平路面间的摩擦力为120N
B.物体A与水平路面间的摩擦力为20N
C.在6s内绳子自由端移动了12m
D.在6s内绳子自由端移动了18m
10.C【解析】因绳与滑轮之间有摩擦,所以F拉≠(1/n)f,所以摩擦力不等于20N。
物体移动的距离:
s=vt=1m/s×6s=6m;绳子自由端通过的距离:
s′=2s=2×6m=12m,故C符合题意;故选C。
11.在测“滑轮组机械效率”的实验中,苒苒同学用如图所示的装置,第一次匀速提升一个钩码,拉力为F1,机械效率为η1;第二次匀速提升两个钩码,拉力为F2,机械效率为η2,第三次匀速提升三个钩码,拉力为F3,机械效率为η3,各钩码完全相同,每次提升的高度相同,绳重及摩擦忽略不计,则()
A.F1+F2=F3
B.F1+F2>F3
C.η1=η2=η3
D.η1>η2>η3
11.B【解析】由图可知使用滑轮组承担物重的绳子股数n=2,设一个钩码重为G,每次提升钩码的高度为h,动滑轮重力为G轮。
不计绳重和摩擦,第一次提升一个钩码,拉力:
F1=
(G+G轮),第二次提升两个钩码,拉力:
F2=
(2G+G轮),第三次提升三个钩码,拉力:
F3=
(3G+G轮)=
G+
G轮,则F1+F2=
(G+G轮)+
(2G+G轮)=
G+G轮,所以F1+F2>F3,故A错、B正确;不计绳重和摩擦,有用功W有用=Gh,总功W总=(G+G轮)h,滑轮组的机械效率:
,所以,当提升的钩码重力G增大时,
减小,滑轮组的机械效率η增大,即:
η1<η2<η3,故C、D错误。
故选B。
12.如图所示,小明用滑轮组提升重为140N的水桶,动滑轮重为10N,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重,若小明在5s内将水桶匀速向上拉2m,则()
A.绳端上升的速度是0.2m/s
B.人对绳端的拉力为70N
C.人拉绳的功率为60W
D.缩短拉绳的时间可以提高机械效率
二、填空题(每空1分,共14分)
13.如图所示,小红要用竹筷夹着食物放进嘴里,筷子能夹住食物而不掉下来,主要是靠筷子和食物之间的_________力,正常使用的筷子属于_________杠杆。
13.摩擦费力
【解析】用筷子夹起食物,食物有向下滑动的趋势,则筷子对它有摩擦力的作用,说明筷子和食物间有摩擦力;筷子在正常使用时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆。
14.如图所示的杠杆(自重和摩擦不计),O为支点,OB=BA,A处挂一重为100N的物体,为保证杠杆在水平方向平衡,在中点B处沿________(填F或F1或F2)方向施加一个最小的力为____________N。
14.F2200
【解析】由杠杆的平衡条件可知,当动力臂最大时,所用的动力是最小的,由三角形的知识可知,最大的力臂就是支点与力的作用点的连线线段,所以最小的力应是F2,由于动力臂为阻力臂的一半,所以由杠杆的平衡条件可知,动力应等于阻力的二倍为200N。
15.如图所示,车和砖头的总重力G=1000N,推车时,独轮车属于__________(填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
图中轮轴到独轮车重力作用线的距离是0.3m,转轴到手竖直向上的力F的作用线的距离是1m。
要能推动独轮车,手竖直向上的力至少应为__________N。
15.省力300
【解析】独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆。
由杠杆的平衡条件可知:
F×L动=G×L阻,即F×1m=1000N×0.3m,解得:
F=300N。
16.如图所示,能改变用力方向的滑轮是__________滑轮(选填“A”或“B”),使用时它相当于__________杠杆;若用大小为30牛的力F分别将甲、乙物体匀速提起2米,不计摩擦和滑轮重力,则提起乙物体的拉力做功为__________焦。
16.A等臂120
【解析】提升物体甲时,A滑轮的轴固定不动,是定滑轮;定滑轮相当于等臂杠杆;B是动滑轮,绳的自由端升高的距离s=2h=2×2m=4m,提起乙物体的拉力做功为W=Fs=30N×4m=120J。
17.如图,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,弹簧测力计B的示数为10N,物体A移动的速度为0.2m/s,则拉力F的大小为________N,拉力F移动的速度为________m/s,物体A与水平桌面的摩擦力大小为________N。
17.200.110
18.如图所示,在一水平地面上,木箱重500N,用F=150N的力拉动木箱做匀速直线运动(不计滑轮重量及绳与滑轮间的摩擦),木箱受到的摩擦力为_________N,方向向__________。
18.300右
【解析】由图示可知,滑轮组有2段绳子拉着动滑轮,因为用滑轮组拉动物体向左做匀速直线运动,所以F=
f摩,则f摩=2F=2×150N=300N;摩擦力的方向与物体运动方向相反所以方向是向右。
三、作图题(每图3分,共6分)
19.如图,轻质杠杆OA可绕O点在竖直面内旋转,请在图中画出物体所受重力和使杠杆保持平衡的最小力F的示意图。
19.
【解析】重力的方向是竖直向下的,过物体重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段,用G表示;由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可以知道,在阻力跟阻力臂的乘积一定时,动力臂越长,动力越小;图中支点在O点,因此OA作为动力臂最长,由图知动力的方向应该向上,如图所示。
20.如图,人站在地面上将重物拉起,请画出滑轮组最省力的绕线方法。
20.
【解析】对由两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组,可绕线方法有4段和5段两种,两种方法都达到了省力的目的,但拉力的方向不同,有5段绕线的方法拉力方向向上;有4段绕线的方法拉力方向向下,根据题意工人站在地面上可知拉力方向向下,因此从定滑轮上固定。
如图所示。
四、计算题(共10分)
21.质量为65kg的小明利用如图所示的滑轮组来提升不同物体。
当他匀速提起水平地面上重400N的某一物体时,滑轮组的机械效率是80%。
已知绕滑轮的绳子能承受的最大拉力为500N,小明与地面的接触面积为0.04m2,不计绳重及摩擦。
求:
(g=10N/kg)
(1)未拉绳子时小明对地面的压强;
(2)动滑轮受到的重力;
(3)小明利用此滑轮组工作时的最大机械效率。
21.
(1)16250Pa
(2)100N(3)90%
【解析】
(1)小明对地面的压力F压=G人=mg=65kg×10N/kg=650N,
则小文对地面的压强:
=16250Pa;
(2)
,即80%=
,解得G动=100N;
(3)小明利用此滑轮组提升重物最大时机械效率最高,G最大=2F最大–G动=2×500N–100N=900N,
=90%。
五、实验探究题(第22题4分,第23题最后一空2分,其余每空1分,共14分)
22.物理实验要遵循实事求是的原则。
小雯同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验中,完成了如图所示的实验并记录了数据。
通过分析数据,她觉得与书中的结论有较大偏差。
你一定也做过这样的实验,回想你的实验经历,回答下列问题:
(1)该实验中出现这样结果的主要原因是什么?
(2)请你对小雯的实验方法提出合理的改进意见。
22.
(1)由表中数据可看出,使用定滑轮时F1≠G,这是由于没有考虑弹簧测力计自身的重力;使用动滑轮时F2≠
,这是由于没有考虑动滑轮受到的重力。
(2)使用定滑轮时,将弹簧测力计倒过来使用(或水平拉动弹簧测力计或实验前先测出弹簧测力计自身的重力);使用动滑轮时,要先测出钩码和动滑轮的总重,然后比较拉力与总重的关系(或采用轻质滑轮或增加钩码重)。
(2)解决的方案:
对于乙图,将弹簧测力计倒过来使用,或再通过一个定滑轮水平拉动弹簧测力计,实验前先测出弹簧测力计自身的重力,即将测力的重考虑在内。
对于丙图,为了使实验效果明显,可以先测出钩码和动滑轮的总重,然后比较拉力与总重的关系,也可以采用轻质滑轮或增加钩码重,使实验结果接近理论值。
23.在“探究杠杆平衡条件”的实验中:
(1)杠杆安装在支架上平衡后如图甲所示,则应将杠杆的螺母向___________调节,使杠杆在水平位置平衡;
(2)杠杆在水平位置平衡后,在如图乙所示的A点挂上3个钩码,可在B点挂上________个钩码使杠杆仍在水平位置平衡;
(3)取下B点的钩码,改用弹簧测力计拉杠杆的C点,当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中,杠杆在水平位置始终保持平衡(如图丙),测力计的示数________(选填“变大”、“不变”或“变小”);
(4)完成实验后,接着利用如图所示器材测量物体甲的密度:
①在水平位置平衡的杠杆A点挂上物体甲,将重为G0的物体乙挂在杠杆的另一端,调节物体乙悬挂的位置至B点,使杠杆在水平位置平衡,如图(a)所示,用刻度尺测出OA、OB的长度分别为L1、L2;
②保持悬挂点A、O的位