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苏科版九年级全册3 功课前预习课件ppt
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这是一份苏科版九年级全册3 功课前预习课件ppt，共53页。
一、选择题(每小题4分,共32分)
1.(跨学科·物理学与日常生活)(2024江苏南京秦淮外国语学校期中)如图所示,是剪头发的剪刀。下列工具使用时与这把剪刀属于同类型杠杆的是( )
A.夹起物体的镊子B.拔钉子的羊角锤C.剪铁丝的钢丝钳D.起瓶盖的瓶起子
解析 剪头发的剪刀前长后短,在使用过程中,动力臂小于阻 力臂,属于费力杠杆;镊子在使用过程中,动力臂小于阻力臂, 属于费力杠杆;羊角锤、钢丝钳、瓶起子在使用过程中,动力 臂大于阻力臂,属于省力杠杆。
2.(2024江苏南京建邺期中)如图所示的过程中,关于做功的 叙述正确的是 ( )
B.马拉车匀速前进,马的拉力对车做了功
A.热气球悬停,重力对热气球做了功
C.足球飞行中,脚对足球在做功
D.起重机吊着重物水平移动,对重物做了功
解析 热气球悬停在空中,受到重力的作用,但热气球没有在 重力方向上通过距离,重力对热气球没有做功,故A错误;马拉 车在水平路面上匀速前进,马对车有向前的作用力,车在水平 方向上有移动的距离,所以马的拉力对车做了功,故B正确;足 球在空中飞行过程中,虽然通过了距离,但此过程中足球不再 受到脚的力,所以脚对足球没有做功,故C错误;起重机吊着重 物水平移动,起重机对重物有竖直向上的拉力,在拉力方向上 重物没有移动的距离,所以起重机对重物没有做功,故D错误。
3.(跨学科·物理学与日常生活)(2022四川乐山中考)周末,爸爸 领着小梅玩跷跷板,当两人双脚离地后最有可能让跷跷板在 水平方向上保持平衡的是 ( ) A B C D
解析 爸爸的重力大于小梅的重力,由杠杆的平衡条件可知, 小梅到跷跷板支点的距离应大于爸爸到支点的距离,所以最 有可能让跷跷板在水平方向上保持平衡的是B。
4.(新课标·质疑创新)(2024江苏仪征期中)下列生活中的物理 数据错误的是( )A.人以正常速度骑自行车的功率约为80 WB.把一本物理课本从地面捡起并举过头顶,对物理课本 做功约4 JC.一位质量为50 kg的中学生从一楼走到三楼所做的功约 为3 000 JD.机械改进后,机械效率可以达到100%
解析 人以正常速度骑自行车的功率约为80 W,故A正确;把 一本物理课本从地面捡起并举过头顶对物理课本做的功约 为W=Gh=mgh=0.2 kg×10 N/kg×2 m=4 J,故B正确;一位中学 生的重力约G'=500 N,一楼到三楼的高度约h'=6 m,则克服重 力所做的功约为W'=G'h'=500 N×6 m=3 000 J,故C正确;由于 摩擦等因素的影响,额外功总是存在的,机械效率不可能达到 100%,故D错误。
5.(2024江苏泰州海军中学期中)如图的三种场景中,拉力F1、F2、F3大小相等,在拉力的作用下物体移动的距离也相等。若拉力所做的功分别记为W1、W2、W3,下列关于它们大小关系的判断中正确的是( ) 甲 乙 丙A.W1=W2W3 D.W1
解析 功率是表示物体做功快慢的物理量,所以功率大的机 械做功一定快;同样,做功越快,说明机械的功率越大,机械效 率高低与功率大小没有必然关系;在物重一定时,动滑轮越 重,克服动滑轮重力做的额外功越多,有用功在总功中所占的 比例越小,机械效率越低;由杠杆平衡条件知,在阻力和阻力 臂的乘积一定时,动力臂越长越省力。
7.(2022山东枣庄中考)物体在同一水平面上做匀速直线运 动,当物体运动路程与时间的关系图像如图甲时,受到的水平 推力为F1;当物体运动的速度与时间的关系图像如图乙时,受 到的水平推力为F2。两次推力的功率分别为P1、P2。则F1∶ F2和P1∶P2分别为 ( )
A.3∶5 9∶25 B.3∶5 1∶1C.3∶5 3∶5 D.1∶1 3∶5
甲 乙
解析 因为两次都是匀速直线运动,根据二力平衡条件可知, 推力都等于摩擦力,摩擦力没变,故物体受到的水平推力F1=F 2,所以F1∶F2=1∶1,由图甲可知,第一次物体的速度大小v甲= = =3 m/s,由图乙可知,第二次物体的速度大小v乙=5 m/s,由P= = =Fv可得,两次推力的功率之比 = = = ,故D正确。
8.(2024江苏苏州景范中学期中)如图所示,小明用两个不同 的滑轮组,在相同时间内分别用大小相等的拉力F将同一物 体匀速提高了相同的高度,若两个滑轮组的动滑轮重分别为 G动1和G动2,机械效率分别为η1、η2,小明做功的功率分别为P1、P2。不计绳重和摩擦,则 ( )A.G动1η2,P1η2,P1=P2C.G动1>G动2,η1<η2,P1
解析 小明用两个不同的滑轮组,在相同时间内分别用大小 相等的拉力F将同一物体匀速提高了相同的高度,由图可知,2F=G+G动1,3F=G+G动2,则G动1η2;因为P= ,而滑轮组1的总功更小,两者所用时间相同,故功率P1
9.(新独家原创)在“探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中,如图甲所示,小明用同一弹簧测力计两次水平拉动同一木块,使它在同一水平木板上做匀速直线运动,图乙是它运动的路程随时间变化的图像,则第一次实验中木块运动8 s拉力做功为 J;若两次实验中木块运动的距离相同,第一次实验拉力做的功为W1;第二次实验拉力做功为W2,则W1 (选填“>”“=”或“<”)W2,第二次实验中拉力做功的功率是 W。
解析 木块两次都在同一水平木板上做匀速直线运动,则木 块受到的拉力与摩擦力始终是一对平衡力,大小为3.4 N;第 一次实验中木块运动8 s时,木块运动距离为0.4 m,拉力做功 为W=Fs=3.4 N×0.4 m=1.36 J;若两次实验中木块运动的距离 相同,拉力也相同,由W=Fs可知,做功也相同。第二次实验中 拉力做功的功率P= = = =0.085 W。
10.(2022广西百色中考)如图所示,轻质细杆可绕竖直墙上的O点转动,末端挂一个重为150 N的物体,拉力F沿水平方向,当θ=45°时,拉力F= N。若保持拉力沿水平方向,让细杆顺时针缓慢旋转到图中虚线位置,则拉力将 (选填“变大”或“变小”)。
解析 如图所示,θ=45°,拉力的方向水平向左,阻力的方向竖 直向下,根据等腰直角三角形的知识可知,F的力臂与G的力 臂是相同的,根据杠杆的平衡条件可知,动力等于阻力,所以F=150 N;若保持拉力沿水平方向,让细杆顺时针缓慢旋转一个 角度到虚线位置,此时的动力臂变小,阻力臂变大,在阻力不 变的情况下,根据杠杆的平衡条件可知,动力变大,即拉力变大。
技巧点拨 此类题的解题要领是根据动态图分析动力臂、 阻力臂的大小变化情况,根据杠杆的平衡条件得出动力的大 小变化情况判定拉力的变化情况。
11.(新素材·时事热点)(2022江苏连云港中考)2022年北京冬 奥会上智能设备广泛应用,一款智能送餐机器人的重力是500 N,如果机器人在水平路面上以0.8 m/s的速度沿直线匀速 运动50 m,它所受到的阻力为60 N。机器人的重力做功为 J,牵引力对机器人做功为 J。
解析 对物体做功的两个必要条件为对物体要有力的作用 和物体要在力的方向上通过一定的距离,由于机器人在水平 路面上沿直线匀速运动,没有在重力的方向上通过距离,因此 重力不做功,即重力做功为0 J。机器人在水平路面上沿直线 匀速运动,处于平衡状态,所受的牵引力F=f=60 N,牵引力对 机器人做的功W=Fs=60 N×50 m=3 000 J。
12.(2024江苏南京南师附中树人学校期中)如图所示,将质量为80 kg的木箱,用一个平行于斜面向上的拉力从斜面底端匀速拉到斜面顶端。斜面长10 m、高3 m,在此过程中斜面的机械效率为80%,g取10 N/kg,则斜面对木箱的摩擦力为 N。若换一个质量小一点的木箱,用力匀速将木箱拉到斜面顶端,此时斜面的机械效率将 (选填“增大”“不变”或“减小”)。(对于同一斜面,斜面对木箱的摩擦力与木箱的重力成正比)
解析 将木箱拉上顶端所做的有用功为W有用=Gh=mgh=80 kg×10 N/kg×3 m=2 400 J;根据η= 知,拉力做的总功W总= = =3 000 J;克服摩擦力做的额外功W额外=W总-W有用=3 000 J-2 400 J=600 J;根据W额外=fs知,斜面对木箱的摩擦力为 f= = =60 N;斜面的机械效率为η= = ,对于同一斜面,斜面对木箱的摩擦力与木箱的重力成正比,f=kG,代入 上式中,η= = = ,可见,斜面的机械效率与木箱
的重力大小无关,所以,若换一个质量小一点的木箱,用力匀 速将木箱拉到斜面顶端,此时斜面的机械效率将不变。
13.(2022福建中考)如图,用滑轮组帮助汽车脱困时,滑轮B的 作用是 ;汽车被匀速拉动时,作用在绳子上的拉力F为1 000 N,滑轮组的机械效率为80%,则汽车受到的摩擦 力为 N。
解析 滑轮B为定滑轮,可以改变力的方向;从图中可知n=2, 根据η= = = = = =80%可知,汽车受到的摩擦力f=1 600 N。
三、解答题(14题6分,15题10分,16题10分,17题10分,18题10分,共46分。解答15题时应有必要的解题过程)
14.(新课标·模型建构)(2024江苏苏州外国语学校期中)如图是指甲剪的示意图。指甲剪可以看作是由三个杠杆①②③组成。请完成作图。(忽略摩擦,保留作图痕迹)(1)在图甲中画出杠杆①以C点为支点时动力F1的力臂l1及阻 力F2的示意图;(2)在图乙中画出杠杆②以D点为支点时动力F3的示意图及 其力臂l3。
答案 (1)如图甲所示 (2)如图乙所示 甲 乙
解析 (1)过支点C作力F1作用线的垂线段,标出力臂的符号l1,因为动力F1使杠杆绕支点C顺时针转动,所以阻力F2应让杠 杆绕支点C逆时针转动,如答案图甲所示;(2)由题意知,动力作 用点为B点,过点B作垂直于杠杆②的作用力F3,方向斜向下, 再过支点D作力F3作用线的垂线段,即力臂l3,如答案图乙所示。
15.(2022江苏泰州中考)如图,工人用动滑轮提升重为800 N的物体,所用拉力为F,物体以0.2 m/s的速度匀速上升,此时动滑轮的机械效率为80%,不计绳重和摩擦。求:(1)物体在10 s内上升的高度。(2)工人对绳端的拉力。(3)当被提升的物重增大为1 000 N时,工人对绳端的拉力。
解析 (1)由题知,物体10 s内上升的高度h=vt=0.2 m/s×10 s=2 m;(2)工人使用的是动滑轮,n=2,由η= = = 可得,工人对绳端的拉力F= = =500 N;(3)不计绳重和摩擦,由nF=G+G动可得,动滑轮的重力G动=nF-G=2×500 N-800 N=200 N,当提升物重为G'=1 000 N时,工人对绳端的拉力F'= (G'+G动)= (1 000 N+200 N)=600 N。
16.(新考法·分析论证)(2024江苏海安期中)某班同学利用杠杆做了以下的实验: 甲 乙 丙(1)探究杠杆的平衡条件。①探究前,杠杆静止在如图甲所示的位置,杠杆处于 (选 填“平衡”或“不平衡”)状态;这时,应将右端的平衡螺母
向 (选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡,这样做的好处是 ,同时消除杠杆自重对杠杆 平衡的影响。②小龙同学用如图乙所示的方法使杠杆处于水平平衡状态, 测出此时的拉力大小为F1,发现F1l1≠F2l2,其原因是 。
(2)探究杠杆的机械效率。如图丙所示装置,每个钩码的质量为m,O为支点(支点处摩擦 忽略不计)。小江将2个钩码悬挂在B点,在A点竖直向上匀速 拉动弹簧测力计,拉力为F,测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2,则此次杠杆的机械效率为η= 。(用所测物理 量和已知物理量的符号表示)
答案 (1)①平衡 右 便于测量力臂 ②把l1当成了F1的力 臂 (2)
解析 (1)①杠杆静止不动或匀速转动都属于杠杆的平衡状 态;杠杆左低右高,杠杆重心在支点左侧,故应将平衡螺母向 右调节;水平平衡时,支点和力的作用点之间的距离为力臂的 大小,力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读取;同时杠杆的重心 在支点上,杠杆重力的力臂为0,消除了杠杆自重对杠杆平衡 的影响;②F1的方向不是竖直向下,故l1不是F1的力臂,所以F1l1 ≠F2l2;(2)克服钩码重力做的功为有用功W有用=2mgh2,做的总 功W总=Fh1,则此次杠杆的机械效率η= = 。
17.(2023江苏苏州吴中期中)小刚想粗略地测算自己在单杠 上做引体向上运动时的功率,如图所示。 (1)需要的测量工具:电子秤、刻度尺、 。
(2)请帮他设计实验步骤:①用 测出小刚的质量m;②小刚吊在单杠上,用刻度尺测量他的下巴到单杠的距离h, 也就是他上升的高度;③连续完成n次引体向上,记录需要的 ;④计算做功的功率。
(3)小刚采用表格记录数据,请帮他把表中空格补充完整(不 填写数据)。
答案 (1)秒表 (2)①电子秤 ③时间t (3)①人的质量m/kg ②人体上升的高度h/m ③时间t/s ④功率P/W
解析 (1)小刚做引体向上运动时,需要克服自身重力做功, 功率表达式为P= = = ,故除使用电子秤、刻度尺外,还需要秒表;(2)实验步骤分别为使用电子秤测量小刚的 质量m,用刻度尺测量小刚每次引体向上上升的高度h,用秒 表测量小刚连续完成n次引体向上动作需要的时间t,再计算 小刚做引体向上运动时的功率;(3)根据题意知,表格中缺少 的内容分别是人的质量m/kg、人体上升的高度h/m、时间t/s、功率P/W。
18.(跨学科·物理学与社会发展)(2023江苏苏州姑苏期中)阅读短文,回答问题。轮轴轮轴是一种简单机械。轮轴由具有共同转动轴O的大轮和 小轮组成。通常把大轮叫作轮,小轮叫作轴。如图1甲所示 是一些轮轴的实例。轮轴实际上是一个可以连续转动的变 形的杠杆。轮半径R和轴半径r分别就是作用在轮和轴上的
两个力F1和F2的力臂,如图1乙所示。根据杠杆的平衡条件可 得F1·R=F2·r,使用轮轴时,如果动力作用在轮上,则能省力,且轮半径是轴半径的几倍,作用在轮上的动力就是阻力的几分 之一,如果动力作用在轴上就费力,但可以省距离。辘轳就是 轮轴的一种,它的侧面图如图2所示,辘轳也可以看成是杠杆 的变形,辘轳绕着转动的轴心就是支点,辘轳的把手就是如图 1乙所示的轮,作用在把手上的力为动力F1,井桶对轴向下的 拉力是阻力F2。选用身边的器材进行实验可以探究轮轴的
特点,如选用圆珠笔笔芯(可以选用油性笔笔芯或普通圆珠笔 笔芯,如图3所示),若手头没有圆珠笔笔芯也可以选用其他一 头粗一头细的笔代替。该实验不考虑摩擦力不同对结果的影响。 图1
(1)辘轳是 (选填“省力”或“费力”或“等臂”) 杠杆;
(2)右手捏紧笔管,左手旋转笔头,则右手 (选填“能” 或“不能”)使笔管部分保持不被旋转;(3)当笔管转动一圈,笔头也转动一圈,由于笔头的直径小于 笔管的直径,因此捏住笔管的手比捏住笔头的手 (选填 “省”或“费”)距离;
(4)若螺丝刀的轮半径是1.5 cm,轴半径是0.3 cm,则正常使用 螺丝刀是 (选填“省力”或“费力”)的,且动力和阻力之比是 ;(5)请你再举出一个生活中应用轮轴的实例: 。
自来水水龙头(答案合理即可)
一、选择题(每小题4分,共32分)
1.(跨学科·物理学与日常生活)(2024江苏南京秦淮外国语学校期中)如图所示,是剪头发的剪刀。下列工具使用时与这把剪刀属于同类型杠杆的是( )
A.夹起物体的镊子B.拔钉子的羊角锤C.剪铁丝的钢丝钳D.起瓶盖的瓶起子
解析 剪头发的剪刀前长后短,在使用过程中,动力臂小于阻 力臂,属于费力杠杆;镊子在使用过程中,动力臂小于阻力臂, 属于费力杠杆;羊角锤、钢丝钳、瓶起子在使用过程中,动力 臂大于阻力臂,属于省力杠杆。
2.(2024江苏南京建邺期中)如图所示的过程中,关于做功的 叙述正确的是 ( )
B.马拉车匀速前进,马的拉力对车做了功
A.热气球悬停,重力对热气球做了功
C.足球飞行中,脚对足球在做功
D.起重机吊着重物水平移动,对重物做了功
解析 热气球悬停在空中,受到重力的作用,但热气球没有在 重力方向上通过距离,重力对热气球没有做功,故A错误;马拉 车在水平路面上匀速前进,马对车有向前的作用力,车在水平 方向上有移动的距离,所以马的拉力对车做了功,故B正确;足 球在空中飞行过程中,虽然通过了距离,但此过程中足球不再 受到脚的力,所以脚对足球没有做功,故C错误;起重机吊着重 物水平移动,起重机对重物有竖直向上的拉力,在拉力方向上 重物没有移动的距离,所以起重机对重物没有做功,故D错误。
3.(跨学科·物理学与日常生活)(2022四川乐山中考)周末,爸爸 领着小梅玩跷跷板,当两人双脚离地后最有可能让跷跷板在 水平方向上保持平衡的是 ( ) A B C D
解析 爸爸的重力大于小梅的重力,由杠杆的平衡条件可知, 小梅到跷跷板支点的距离应大于爸爸到支点的距离,所以最 有可能让跷跷板在水平方向上保持平衡的是B。
4.(新课标·质疑创新)(2024江苏仪征期中)下列生活中的物理 数据错误的是( )A.人以正常速度骑自行车的功率约为80 WB.把一本物理课本从地面捡起并举过头顶,对物理课本 做功约4 JC.一位质量为50 kg的中学生从一楼走到三楼所做的功约 为3 000 JD.机械改进后,机械效率可以达到100%
解析 人以正常速度骑自行车的功率约为80 W,故A正确;把 一本物理课本从地面捡起并举过头顶对物理课本做的功约 为W=Gh=mgh=0.2 kg×10 N/kg×2 m=4 J,故B正确;一位中学 生的重力约G'=500 N,一楼到三楼的高度约h'=6 m,则克服重 力所做的功约为W'=G'h'=500 N×6 m=3 000 J,故C正确;由于 摩擦等因素的影响,额外功总是存在的,机械效率不可能达到 100%,故D错误。
5.(2024江苏泰州海军中学期中)如图的三种场景中,拉力F1、F2、F3大小相等,在拉力的作用下物体移动的距离也相等。若拉力所做的功分别记为W1、W2、W3,下列关于它们大小关系的判断中正确的是( ) 甲 乙 丙A.W1=W2
解析 功率是表示物体做功快慢的物理量,所以功率大的机 械做功一定快;同样,做功越快,说明机械的功率越大,机械效 率高低与功率大小没有必然关系;在物重一定时,动滑轮越 重,克服动滑轮重力做的额外功越多,有用功在总功中所占的 比例越小,机械效率越低;由杠杆平衡条件知,在阻力和阻力 臂的乘积一定时,动力臂越长越省力。
7.(2022山东枣庄中考)物体在同一水平面上做匀速直线运 动,当物体运动路程与时间的关系图像如图甲时,受到的水平 推力为F1;当物体运动的速度与时间的关系图像如图乙时,受 到的水平推力为F2。两次推力的功率分别为P1、P2。则F1∶ F2和P1∶P2分别为 ( )
A.3∶5 9∶25 B.3∶5 1∶1C.3∶5 3∶5 D.1∶1 3∶5
甲 乙
解析 因为两次都是匀速直线运动,根据二力平衡条件可知, 推力都等于摩擦力,摩擦力没变,故物体受到的水平推力F1=F 2,所以F1∶F2=1∶1,由图甲可知,第一次物体的速度大小v甲= = =3 m/s,由图乙可知,第二次物体的速度大小v乙=5 m/s,由P= = =Fv可得,两次推力的功率之比 = = = ,故D正确。
8.(2024江苏苏州景范中学期中)如图所示,小明用两个不同 的滑轮组,在相同时间内分别用大小相等的拉力F将同一物 体匀速提高了相同的高度,若两个滑轮组的动滑轮重分别为 G动1和G动2,机械效率分别为η1、η2,小明做功的功率分别为P1、P2。不计绳重和摩擦,则 ( )A.G动1
解析 小明用两个不同的滑轮组,在相同时间内分别用大小 相等的拉力F将同一物体匀速提高了相同的高度,由图可知,2F=G+G动1,3F=G+G动2,则G动1
9.(新独家原创)在“探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中,如图甲所示,小明用同一弹簧测力计两次水平拉动同一木块,使它在同一水平木板上做匀速直线运动,图乙是它运动的路程随时间变化的图像,则第一次实验中木块运动8 s拉力做功为 J;若两次实验中木块运动的距离相同,第一次实验拉力做的功为W1;第二次实验拉力做功为W2,则W1 (选填“>”“=”或“<”)W2,第二次实验中拉力做功的功率是 W。
解析 木块两次都在同一水平木板上做匀速直线运动,则木 块受到的拉力与摩擦力始终是一对平衡力,大小为3.4 N;第 一次实验中木块运动8 s时,木块运动距离为0.4 m,拉力做功 为W=Fs=3.4 N×0.4 m=1.36 J;若两次实验中木块运动的距离 相同,拉力也相同,由W=Fs可知,做功也相同。第二次实验中 拉力做功的功率P= = = =0.085 W。
10.(2022广西百色中考)如图所示,轻质细杆可绕竖直墙上的O点转动,末端挂一个重为150 N的物体,拉力F沿水平方向,当θ=45°时,拉力F= N。若保持拉力沿水平方向,让细杆顺时针缓慢旋转到图中虚线位置,则拉力将 (选填“变大”或“变小”)。
解析 如图所示,θ=45°,拉力的方向水平向左,阻力的方向竖 直向下,根据等腰直角三角形的知识可知,F的力臂与G的力 臂是相同的,根据杠杆的平衡条件可知,动力等于阻力,所以F=150 N;若保持拉力沿水平方向,让细杆顺时针缓慢旋转一个 角度到虚线位置,此时的动力臂变小,阻力臂变大,在阻力不 变的情况下,根据杠杆的平衡条件可知,动力变大,即拉力变大。
技巧点拨 此类题的解题要领是根据动态图分析动力臂、 阻力臂的大小变化情况,根据杠杆的平衡条件得出动力的大 小变化情况判定拉力的变化情况。
11.(新素材·时事热点)(2022江苏连云港中考)2022年北京冬 奥会上智能设备广泛应用,一款智能送餐机器人的重力是500 N,如果机器人在水平路面上以0.8 m/s的速度沿直线匀速 运动50 m,它所受到的阻力为60 N。机器人的重力做功为 J,牵引力对机器人做功为 J。
解析 对物体做功的两个必要条件为对物体要有力的作用 和物体要在力的方向上通过一定的距离,由于机器人在水平 路面上沿直线匀速运动,没有在重力的方向上通过距离,因此 重力不做功,即重力做功为0 J。机器人在水平路面上沿直线 匀速运动,处于平衡状态,所受的牵引力F=f=60 N,牵引力对 机器人做的功W=Fs=60 N×50 m=3 000 J。
12.(2024江苏南京南师附中树人学校期中)如图所示,将质量为80 kg的木箱,用一个平行于斜面向上的拉力从斜面底端匀速拉到斜面顶端。斜面长10 m、高3 m,在此过程中斜面的机械效率为80%,g取10 N/kg,则斜面对木箱的摩擦力为 N。若换一个质量小一点的木箱,用力匀速将木箱拉到斜面顶端,此时斜面的机械效率将 (选填“增大”“不变”或“减小”)。(对于同一斜面,斜面对木箱的摩擦力与木箱的重力成正比)
解析 将木箱拉上顶端所做的有用功为W有用=Gh=mgh=80 kg×10 N/kg×3 m=2 400 J;根据η= 知,拉力做的总功W总= = =3 000 J;克服摩擦力做的额外功W额外=W总-W有用=3 000 J-2 400 J=600 J;根据W额外=fs知,斜面对木箱的摩擦力为 f= = =60 N;斜面的机械效率为η= = ,对于同一斜面,斜面对木箱的摩擦力与木箱的重力成正比,f=kG,代入 上式中,η= = = ,可见,斜面的机械效率与木箱
的重力大小无关,所以,若换一个质量小一点的木箱,用力匀 速将木箱拉到斜面顶端,此时斜面的机械效率将不变。
13.(2022福建中考)如图,用滑轮组帮助汽车脱困时,滑轮B的 作用是 ;汽车被匀速拉动时,作用在绳子上的拉力F为1 000 N,滑轮组的机械效率为80%,则汽车受到的摩擦 力为 N。
解析 滑轮B为定滑轮,可以改变力的方向;从图中可知n=2, 根据η= = = = = =80%可知,汽车受到的摩擦力f=1 600 N。
三、解答题(14题6分,15题10分,16题10分,17题10分,18题10分,共46分。解答15题时应有必要的解题过程)
14.(新课标·模型建构)(2024江苏苏州外国语学校期中)如图是指甲剪的示意图。指甲剪可以看作是由三个杠杆①②③组成。请完成作图。(忽略摩擦,保留作图痕迹)(1)在图甲中画出杠杆①以C点为支点时动力F1的力臂l1及阻 力F2的示意图;(2)在图乙中画出杠杆②以D点为支点时动力F3的示意图及 其力臂l3。
答案 (1)如图甲所示 (2)如图乙所示 甲 乙
解析 (1)过支点C作力F1作用线的垂线段,标出力臂的符号l1,因为动力F1使杠杆绕支点C顺时针转动,所以阻力F2应让杠 杆绕支点C逆时针转动,如答案图甲所示;(2)由题意知,动力作 用点为B点,过点B作垂直于杠杆②的作用力F3,方向斜向下, 再过支点D作力F3作用线的垂线段,即力臂l3,如答案图乙所示。
15.(2022江苏泰州中考)如图,工人用动滑轮提升重为800 N的物体,所用拉力为F,物体以0.2 m/s的速度匀速上升,此时动滑轮的机械效率为80%,不计绳重和摩擦。求:(1)物体在10 s内上升的高度。(2)工人对绳端的拉力。(3)当被提升的物重增大为1 000 N时,工人对绳端的拉力。
解析 (1)由题知,物体10 s内上升的高度h=vt=0.2 m/s×10 s=2 m;(2)工人使用的是动滑轮,n=2,由η= = = 可得,工人对绳端的拉力F= = =500 N;(3)不计绳重和摩擦,由nF=G+G动可得,动滑轮的重力G动=nF-G=2×500 N-800 N=200 N,当提升物重为G'=1 000 N时,工人对绳端的拉力F'= (G'+G动)= (1 000 N+200 N)=600 N。
16.(新考法·分析论证)(2024江苏海安期中)某班同学利用杠杆做了以下的实验: 甲 乙 丙(1)探究杠杆的平衡条件。①探究前,杠杆静止在如图甲所示的位置,杠杆处于 (选 填“平衡”或“不平衡”)状态;这时,应将右端的平衡螺母
向 (选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡,这样做的好处是 ,同时消除杠杆自重对杠杆 平衡的影响。②小龙同学用如图乙所示的方法使杠杆处于水平平衡状态, 测出此时的拉力大小为F1,发现F1l1≠F2l2,其原因是 。
(2)探究杠杆的机械效率。如图丙所示装置,每个钩码的质量为m,O为支点(支点处摩擦 忽略不计)。小江将2个钩码悬挂在B点,在A点竖直向上匀速 拉动弹簧测力计,拉力为F,测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2,则此次杠杆的机械效率为η= 。(用所测物理 量和已知物理量的符号表示)
答案 (1)①平衡 右 便于测量力臂 ②把l1当成了F1的力 臂 (2)
解析 (1)①杠杆静止不动或匀速转动都属于杠杆的平衡状 态;杠杆左低右高,杠杆重心在支点左侧,故应将平衡螺母向 右调节;水平平衡时,支点和力的作用点之间的距离为力臂的 大小,力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读取;同时杠杆的重心 在支点上,杠杆重力的力臂为0,消除了杠杆自重对杠杆平衡 的影响;②F1的方向不是竖直向下,故l1不是F1的力臂,所以F1l1 ≠F2l2;(2)克服钩码重力做的功为有用功W有用=2mgh2,做的总 功W总=Fh1,则此次杠杆的机械效率η= = 。
17.(2023江苏苏州吴中期中)小刚想粗略地测算自己在单杠 上做引体向上运动时的功率,如图所示。 (1)需要的测量工具:电子秤、刻度尺、 。
(2)请帮他设计实验步骤:①用 测出小刚的质量m;②小刚吊在单杠上,用刻度尺测量他的下巴到单杠的距离h, 也就是他上升的高度;③连续完成n次引体向上,记录需要的 ;④计算做功的功率。
(3)小刚采用表格记录数据,请帮他把表中空格补充完整(不 填写数据)。
答案 (1)秒表 (2)①电子秤 ③时间t (3)①人的质量m/kg ②人体上升的高度h/m ③时间t/s ④功率P/W
解析 (1)小刚做引体向上运动时,需要克服自身重力做功, 功率表达式为P= = = ,故除使用电子秤、刻度尺外,还需要秒表;(2)实验步骤分别为使用电子秤测量小刚的 质量m,用刻度尺测量小刚每次引体向上上升的高度h,用秒 表测量小刚连续完成n次引体向上动作需要的时间t,再计算 小刚做引体向上运动时的功率;(3)根据题意知,表格中缺少 的内容分别是人的质量m/kg、人体上升的高度h/m、时间t/s、功率P/W。
18.(跨学科·物理学与社会发展)(2023江苏苏州姑苏期中)阅读短文,回答问题。轮轴轮轴是一种简单机械。轮轴由具有共同转动轴O的大轮和 小轮组成。通常把大轮叫作轮,小轮叫作轴。如图1甲所示 是一些轮轴的实例。轮轴实际上是一个可以连续转动的变 形的杠杆。轮半径R和轴半径r分别就是作用在轮和轴上的
两个力F1和F2的力臂,如图1乙所示。根据杠杆的平衡条件可 得F1·R=F2·r,使用轮轴时,如果动力作用在轮上,则能省力,且轮半径是轴半径的几倍,作用在轮上的动力就是阻力的几分 之一,如果动力作用在轴上就费力,但可以省距离。辘轳就是 轮轴的一种,它的侧面图如图2所示,辘轳也可以看成是杠杆 的变形,辘轳绕着转动的轴心就是支点,辘轳的把手就是如图 1乙所示的轮,作用在把手上的力为动力F1,井桶对轴向下的 拉力是阻力F2。选用身边的器材进行实验可以探究轮轴的
特点,如选用圆珠笔笔芯(可以选用油性笔笔芯或普通圆珠笔 笔芯,如图3所示),若手头没有圆珠笔笔芯也可以选用其他一 头粗一头细的笔代替。该实验不考虑摩擦力不同对结果的影响。 图1
(1)辘轳是 (选填“省力”或“费力”或“等臂”) 杠杆;
(2)右手捏紧笔管,左手旋转笔头,则右手 (选填“能” 或“不能”)使笔管部分保持不被旋转;(3)当笔管转动一圈,笔头也转动一圈,由于笔头的直径小于 笔管的直径,因此捏住笔管的手比捏住笔头的手 (选填 “省”或“费”)距离;
(4)若螺丝刀的轮半径是1.5 cm,轴半径是0.3 cm,则正常使用 螺丝刀是 (选填“省力”或“费力”)的,且动力和阻力之比是 ;(5)请你再举出一个生活中应用轮轴的实例: 。
自来水水龙头(答案合理即可)
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