人教版八年级下册第十二章 简单机械12.2 滑轮精品课后测评
展开一、单选题
1.如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦),其中所需动力最小的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】A图中,动力臂为
阻力臂为1m,动力臂和阻力臂之比为4∶1,所以动力和阻力之比为1∶4,所以所需动力为;B图滑轮组,与动滑轮相连的绳子段数是3,即n=3,所以所需动力为;C图是一个倒着用的动滑轮,但动力作用在动滑轮的轴上,所以所需动力为;D图中,不计机械自重和摩擦,则,代入数据
解得;综上,F1
故选A。
2.(多选)如图甲所示,重为160N的物体在大小为20N,水平向左的拉力F1作用下,沿水平地面以3m/s的速度做匀速直线运动。如图乙所示,保持拉力F1不变,用水平向右的拉力F2,拉物体匀速向右运动了1m,若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦,则( )
A.物体向左运动时,拉力F1的功率P1=60W
B.物体与地面之间的摩擦力f=20N
C.物体向右运动时,拉力F2=40N
D.物体向右运动时,拉力F2所做的功W2=80J
【答案】CD
【解析】A.由图甲可知,绳子承担物体受到的拉力的段数n为2,物体以3m/s的速度做匀速直线运动,在拉力作用下绳子末端的速度为
则物体向左运动时,由可得拉力F1的功率
故A错误;
B.图甲中物体做匀速直线运动,物体受到的拉力与摩擦力是一对平衡力,而绳子承担力的段数n为2,所以物体与地面之间的摩擦力
故B错误;
C.物体向右运动时,由于物体和地面没有改变,则所受摩擦不变,方向向左,同时物体向左还受到两股绳子施加的拉力,每股绳子的拉力为20N,物体右侧的滑轮为动滑轮,对物体的拉力为2F2,则有
解得F2=40N,故C正确;
D.在不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦时,物体向右运动时,拉力F2所做的功
故D正确。
故选CD。
3.如图,物体G在竖直向上的拉力F的作用下,匀速上升0.2m。已知G=18N,F=10N。(不计摩擦和绳重)这一过程中,不正确的是( )
A.动滑轮重为2NB.绳子自由端上升0.4m
C.拉力F做功2JD.该动滑轮的机械效率为90%
【答案】C
【解析】A.由图示可知,承重绳子的段数为2,不计摩擦和绳重,则拉力
F=
则滑轮重
G动=nF−G=2×10N−18N=2N
故A正确;
B.绳子自由端上升的高度
s=nh=2×0.2m=0.4m
故B正确;
C.拉力做的功
W总=Fs=10N×0.4m=4J
故C错误;
D.有用功
W有=Gh=18N×0.2m=3.6J
机械效率为
η==90%
故D正确。
故选C。
4.如图所示,小华用滑轮组竖直匀速提升一个重为600N的物体,人拉绳的力F为250N(不计绳重和摩擦)。若用这个滑轮组竖直匀速提升1200N的物体时,人的拉力F为( )
A.400NB.450NC.500ND.600N
【答案】B
【解析】由图可知,绳子承担重物的段数n为3,提升一个重为600N的物体时,拉绳的力F为250N,根据求出动滑轮的重力为
当提升一个重为1200N的物体时,人的拉力为
综上所述,ACD项不符合题意,B项符合题意。
故选B。
5.下列各图中利用了动滑轮的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】因为动滑轮会随物体一起运动,定滑轮不随物体运动,由此知道A、B、C图中滑轮是固定不动的,是定滑轮,D图中的滑轮与物体一起运动,是动滑轮,故选D。
6.如图所示,物体A、B的重分别为40N、20N,滑轮和绳子的重忽略不计,此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动,若用力F向左拉物体A,使物体A向左做匀速直线运动,则( )
A.F=20NB.F=10NC.F=40ND.F=60N
【答案】A
【解析】由图可知,此滑轮组由2段绳子承担物重,所以
FA=GB=×20N=10N
在水平方向A受到的摩擦力和绳对A的拉力平衡,所以
f=FA=10N
方向水平向左;若使物体A向左作匀速直线运动,则A受摩擦力水平向右,则
F=FA+f=10N+10N=20N
故选A。
7.如图所示,用不变的拉力F匀速拉动重为G的物体A,使物体A沿水平方向移动一段距离s。在此过程中,拉力F做的功为( )
A.3FsB.GsC.2FsD.(G+F)s
【答案】C
【解析】由图可以看出,该滑轮组绳子的有效股数
n=2
则绳子自由端移动2s,拉力F做的功为
W=Fs绳=F×2s=2Fs
故选C。
8.如图,用滑轮将同一物体沿相同水平地面匀速移动时,拉力分别为F甲、F乙、F丙,比较它们的大小(不计滑轮重及滑轮与细绳间的摩擦),正确的是( )
A.F甲>F乙B.F甲=F乙C.F丙<F乙D.F乙 =F丙
【答案】D
【解析】因不计滑轮重及滑轮与细绳间的摩擦,甲图中,所使用的是动滑轮省一半的力,所以拉力是物体所受摩擦力的一半,乙和丙两个图中都使用定滑轮,不省力也不费力,所以拉力都等于物体所受的摩擦力,而且甲乙丙中的物体是同一个物体在相同的水平地面上运动,所以受到的滑动摩擦力大小相等,所以F甲、F乙和F丙的关系为,F甲最小,F乙和F丙的大小相等。
故选D。
9.关于滑轮,下列说法错误的是
A.使用定滑轮不省力,但是能改变动力的方向
B.使用动滑轮能省一半力,还能改变动力的方向
C.定滑轮实质是个等臂杠杆
D.动滑轮实质是个动力臂为阻力臂两倍的杠杆
【答案】B
【解析】AC.定滑轮实质是一个等臂杠杆,使用定滑轮时不省力但可以改变力的方向,故AC正确,不符合题意;
BD.动滑轮实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆,使用动滑轮省力但不能改变力的方向,故B错误,符合题意,D正确,不符合题意。
故选B。
10.如图所示使用下列三个装置分别用F1、F2、F3匀速提起同样的重物,不计滑轮的重力和摩擦,则F1、F2、F3的大小关系为( )
A.F1<F2=F3B.F1<F2<F3C.F1=F3<F2D.F1<F3<F2
【答案】D
【解析】不计滑轮的重力和摩擦且不计绳重的情况下:
左边的滑轮是动滑轮,能省一半的力,故
右边的滑轮是定滑轮,只能改变力的方向,不省力也不费力,故
中间的滑轮是动滑轮,F2作用在动滑轮的轴上,费一倍的力,则
所以
故选D。
二、填空题
11.如图所示,用拉力F匀速提起重力为20N的物体A,不计摩擦,拉力F大小为___牛。若物体A在20秒内上升8米,此过程中拉力F做的功为_____焦,功率为_____瓦。
【答案】20 160 8
【解析】[1]因为图中滑轮为定滑轮,且不计摩擦力,所以
[2]物体上升8米,所以F下降8米,此过程中拉力F做的功
[3]拉力F做功的功率
12.如图所示,分别利用甲、乙两滑轮匀速提起两个重物,其中乙为____滑轮,使用时相当于____杠杆;不计滑轮重力及摩擦,若拉力F1=F2,则GA___GB(选填“小于”、“等于”或“大于”)。
【答案】动 省力 小于
【解析】[1][2]乙滑轮随货物一起升降,为动滑轮,使用时相当于省力杠杆。
[3]图中甲滑轮位置固定不变,是定滑轮,不计滑轮重力及摩擦时,定滑轮动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,动力就等于阻力,所以F1等于GA;图中乙滑轮随物体一块移动,是动滑轮,动滑轮的动力臂是阻力臂的2倍,不计滑轮重力及摩擦时,使用动滑轮能省一半的力,故F2小于GB。因为F1=F2,则GA小于GB。
13.如图所示,重物A在力F的作用下,以0.1m/s的速度匀速上升,此时弹簧测力计的示数为5N,则A物体所受的重力为 ______N ,拉力F在10s内所做的功为____J 。(不计摩擦、绳重及滑轮自重)
【答案】5 5
【解析】[1]由图可知,物体A匀速上升,处于平衡状态,受到的拉力和重力是平衡力,物体A的重力
G=F=5N
[2]10s内物体移动距离
s物=vt=0.1m/s×10s=1m
拉力端移动距离为物体移动距离的,拉力移动的距离
s=s物=×1m=0.5m
不计摩擦、绳重及滑轮自重,拉力
F拉=2F=2×5N=10N
拉力F在10s内所做的功
W=F拉s=10N×0.5m=5J
14.如图是用滑轮组提升物体的示意图,其中 A 为_____滑轮,B 为_____滑轮。
【答案】定 动
【解析】[1][2]由图可知,A 滑轮不随物体一起移动,为定滑轮;B 滑轮随物体一起移动,为动滑轮。
15.如图所示为太原天龙山“云端上的旅游公路”,它的垂直高度差达350m,大约相当于116层居民楼的高度,公路全长30km。一辆质量为5t的小货车从山底行驶到山顶克服重力做功为 _______J(g取10N/kg);公路弯弯曲曲如盘龙,而不是直接从山下直通山顶,这样的设计目的是______________。
【答案】1.75×107 使公路成一个平缓的斜面,能够省力
【解析】[1]小货车从山底行驶到山顶克服重力所做的功
W=Gh=mgh=5×103kg×10N/kg×350m=1.75×107J
[2]公路设计成盘龙形,是让公路成平缓的斜面,从而达到省力的目的。
三、作图题
16.一个工人站在地面上,使用如图所示的滑轮组将重物从地面提升到楼顶,要求绳子的自由端要向下拉,请你用笔画线代替绳子,画出滑轮组最省力的绕绳方法。
【答案】见解析
【解析】要求绳子的自由端要向下拉,且要使滑轮组最省力,则承担物重的绳子段数最多,应该从动滑轮绕起,依次绕过各个滑轮,三段绳子承重,如图:
17.如图,工人利用滑轮组提升重物,请用笔画代替绳子,画出最省力的绕绳方法。
【答案】见解析
【解析】因为人站在地面上用滑轮组提升重物,所以由3段绳子承担物重是最省力的绕绳方法,如图所示
四、计算题
18.小夏利用如图所示的滑轮组,将重量为280N的物体匀速提升了2m。已知他自身的重量为500N,对绳子施加的拉力F=200N,两脚与地面接触的总面积S=400cm2。求此过程中:
(1)小夏对地面的压强;
(2)拉力F做的功;
(3)该滑轮组的机械效率。
【答案】(1)7.5×103Pa(2)800J(3)70%
【解析】(1)由于人对绳子施加的拉力是:F=200N,由力的相互性知道,绳子对人的拉是200N,人处于平衡态,故人对地面的压力是:F=G-F拉 =500N-200N=300N;又因为两脚与地面接触的总面积S=400cm2,所以,小夏对地面的压强是: =7.5×103 Pa;
(2)由图知道,承担物重的绳子的有效段数为2,所以,绳子自由端向下移动的距离是:s=2h=2×2m=4m;故拉力做的功是:W总=F拉 s=200N×4m=800J;
(3)克服重物做的有用功是:W有=Gh=280N×2m=560J;故该滑轮组的机械效率是: =70%
19.如图所示,在水平面上的物体 A 重为 100 牛,当人用 40 牛的拉力拉滑轮时,物体在水平面上以 0.5 米/秒的速度匀速直线运动 4 秒。(不计滑轮重和滑轮间的摩擦),则
(1)物体 A 与地面间的摩擦力多大?
(2)人的力 F 做功多少焦?
(3)拉力 F 的功率是多少?
(4)物体重力做功多少焦?
【答案】(1) 20N;(2) 40J;(3) 10W;(4) 0
【解析】(1)由于拉力作用在动滑轮的轴上,则该动滑轮费一倍的力,且不计滑轮重及滑轮与绳之间的摩擦,所以拉力,则物体A受到的摩擦力
物体 A 与地面间的摩擦力20N。
(2)物体A移动的距离是
该动滑轮费一倍的力省一半的距离,所以拉力移动的距离
因此拉力F做的功
人的力 F 做功40J。
(3)人做功的功率
拉力 F 的功率是10W。
(4)由题意可知,物体通过这段路程中,没有在重力的方向上移动距离,所以根据做功的两个必要条件可知,重力做功为0。
答:(1)物体 A 与地面间的摩擦力20N。
(2)人的力 F 做功40J。
(3)拉力 F 的功率是10W。
(4)物体重力做功为0。
20.在图所示的装置中,某人在10秒内将重为200牛的货物匀速提升3米。不计装置重力和摩擦,求:
(1)绳对重物的拉力F;
(2)绳拉重物所做的功W和功率P。
【答案】(1) 200N;(2)600J,60W
【解析】(1)该滑轮为定滑轮,使用定滑轮不省力,不计装置重力和摩擦,手对绳的拉力
F=G=200N
(2)绳拉重物所做的功
W=Fs=Gh=200N×3m=600J
拉力的功率
P==60W
答:(1)绳对重物的拉力F为200N;
(2)绳拉重物所做的功为600J;拉力的功率为60W。
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