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中考物理专题训练 考点15:简单机械
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一、选择题
1. (广东省,题号7,分值3)A、B两种实心物体的质量与体积的关系如题7-1图所示,把体积相等的A、B物体挂在滑轮组下,若要使它们处于静止状态,则题7-2图的虚线框内悬挂B物体的个数是(不计摩擦和滑轮的自重)( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】B
【解析】由图1可知,两种物质的密度分别为:,则体积相等时,它们的质量和重力的关系分别为:;图2中的滑轮组,n=2,则要使它们保持静止状态,需挂2个B物体,故选B。
2. (河南省,题号8,分值2)下列工具中,使用时属于费力杠杆的是( )
【答案】B
【解析】若杠杆阻力臂大于动力臂,则是费力杠杆。A、C是省力杠杆,D是等臂杠杆;B是费力杠杆。故选B。
3. (龙东市,8,2分)
( )
【答案】D
【解析】启瓶器是省力杠杆,故A不正确;撬棒是省力杠杆,故B不正确;羊角锤是省力杠杆,故C不正确;钓鱼竿是费力杠杆,故D正确.
4. (年黑龙江省齐齐哈尔市,8,2分)
答案】C
【解析】根据杠杆的分类的相关知识,结合题意来分析解答;
铁剪、钳子和独轮车在使用时,动力臂大于阻力臂是省力杠杆;解剖剪使用时动力臂小于阻力臂,是费力杠杆。
5. (湖北省荆州市,题号24,分值2)24.如图所示,竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组,已知每个滑轮重均为50N,滑轮组下端挂有物体B,滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连,物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动,此时测力计的示数为550N;在物体B下加挂重为90N的物体C后,用水平向左的力F拉动物体A可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动,此时物体B上升的速度大小为5cm/s. 若不计绳重及滑轮的摩擦,g取10N/kg,则下列说法中正确的是
A.物体A所受滑动摩擦力大小为275N
B. F的大小为530N
C. F做功的功率为42w
D.B的重力为500N
【答案】B
【解析】设物体A所受摩擦力大小为f,则有2f+50N=550N,所以f=250N,A错误;对于物体B,有3f=GB+G滑,即250N×3=GB+50N,所以GB=700N,D错误;加挂物体C后,有3(F—f)=GB+GC+G滑,即3(F-250N)=700N+90N+50N,解得F=530N,B正确;物体B上升的速度为5cm/s,则拉力F端移动的速度v=3×5cm/s=0.15m/s,F的功率P=Fv=530N×0.15m/s=79.5W,C错误。
6.(山东聊城,5,3) 人体中的许多部位都具有杠杆的功能。如图是人用手托住物体时手臂的示意图,当人手托5kg的物体保持平衡时,肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小一定( )
A.大于5kg B.大于49N C.小于49N D.等于49N
【答案】B
【思路分析】首先确定杠杆的支点、动力、阻力及对应的动力臂和阻力臂,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2,并结合力臂的概念进行分析。
【解题过程】解:A、力的单位是N,质量的单位是kg,题目是求力的大小,不能用kg左单位,故A错误;
BCD、由图知,物体的重力为G=mg=5kg×9.8N/kg=49N;
肱二头肌的拉力为动力,物体对手的压力为阻力,支点在肘,如图所示:
所以动力臂小于阻力臂,根据杠杆平衡条件:
F1L1=F2L2
因为L1<L2
所以F1>F2
即肱二头肌收缩所承受的力一定大于49N.故B正确,CD错误。
故选:B。
7. (山东临沂,9,2) 图(a)所示的杠杆是水平平衡的。如果在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体,如图(b)所示,则杠杆( )
A.右端下沉
B.左端下沉
C.要保持平衡应将左端的物体向右移动
D.要保持平衡应在右端再加挂一个物体
【答案】A
【思路分析】(a)图杠杆是平衡的,原因是两边的力和力臂的乘积相等,(b)图分别加挂一个等重的物体后,分析两边的力和力臂的乘积是否还相等,据此判断丁图的杠杆是否还平衡。
【解题过程】解:
AB、设一个钩码重为G,杠杆一格长为L,(a)图杠杆平衡是因为:2G×2L=G×4L;
(b)图分别加挂一个等重的物体后(为便于研究,设物体的重也为G),
左边力与力臂的乘积:3G×2L,
右边力与力臂的乘积:2G×4L,
因为3G×2L<2G×4L,即右边力与力臂的乘积较大,
所以杠杆不能平衡,右端下沉;故A正确,B错误;
CD、若想让杠杆能够平衡,可以将左端的物体向左移动,从而增大左边的力臂,使左边的力与力臂的乘积等于右边的力与力臂的乘积,故C错误;
若想让杠杆能够平衡,可以在左端再加挂一个物体,左边的力变大,使左边的力与力臂的乘积等于右边的力与力臂的乘积,故D错误。
故选:A。
8. (山东省烟台市,3,2分)
图2所示的杠杆,属于费力杠杆的是
【答案】C
【解析】结合图片和生活经验,先判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆。
A.羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,不符合题意。
B.起子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,不符合题意。
C.镊子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,符合题意。
D.钳子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,不符合题意。
故选:C。
9.(四川绵阳,12,3)如图所示,两个等高的托盘秤甲、乙放在同一水平地面上,质量分布不均匀的木条AB重24N,A、B是木条两端,O、C是木条上的两个点,AO=BO,AC=OC.A端放在托盘秤甲上,B端放在托盘秤乙上,托盘秤甲的示数是6N.现移动托盘秤甲,让C点放在托盘秤甲上。此时托盘秤乙的示数是( )
A.8N B.12N C.16N D.18N
【答案】C
【思路分析】A端放在托盘秤甲上,以B点支点,根据杠杆平衡条件先表示出木条重心D到B的距离,当C点放在托盘秤甲上C为支点,再根据杠杆平衡条件计算托盘秤乙的示数。
【解题过程】解:
设木条重心在D点,当A端放在托盘秤甲上,B端放在托盘秤乙上时,以B端为支点,
托盘秤甲的示数是6N,根据力的作用是相互的,所以托盘秤对木条A端的支持力为6N,如图所示:
由杠杆平衡条件有:FA×AB=G×BD,即:6N×AB=24N×BD,
所以:AB=4BD,
BD=AB,
当C点放在托盘秤甲上时,仍以C为支点,此时托盘秤乙对木条B处的支持力为FB,
因为AO=BO,AC=OC,所以CO=OD=BD,BC=3BD,CD=2BD
由杠杆平衡条件有:FB×BC=G×CD,即:FB×3BD=24N×2BD,
所以:FB=16N,则托盘秤乙的示数为16N。
故选:C。
10. (浙江宁波,5,3) 如图所示,F1=4N,F2=3N,此时物体A相对于地面静止,物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。下列说法错误的是( )
A.F2的功率为0.6W
B.弹簧测力计读数为9N
C.物体A和地面之间有摩擦力
D.如果增大F2,物体A可能向左运动
【答案】D
【思路分析】(1)由图知,水平使用滑轮组,n=2,拉力端移动速度等于物体B移动速度的2倍,利用P===Fv求拉力做功功率;
(2)不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦,弹簧测力计的示数,即定滑轮受到向左的拉力等于拉力F2的3倍;
(3)一个物体在另一个物体表面上有相对运动或相对运动的趋势时,则两物体之间就产生摩擦力;
(4)滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,先分析A受到B的摩擦力的大小变化,再确定A的运动状态是否变化。
【解题过程】】解:
A、由图知,水平使用滑轮组,n=2,拉力端移动速度v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s,拉力做功功率P2=F2v=3N×0.2m/s=0.6W,故A正确;
B、不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦,弹簧测力计的示数F=3F2=3×3N=9N,故B正确;
C、物体A受到向右的拉力,相对于地面有向右的运动趋势,物体A与地面之间有摩擦力,故C正确;
D、如果增大F2,B对A的压力和接触面的粗糙程度不变,B与A之间的摩擦力不变,A受力不变,还是处于静止状态,故D错。
故选:D。
11. (浙江省衢州市,题号13,分值)如图所示是汽车起重机,其中A,B组成滑轮组(结构如示意图),C杆伸缩可改变吊臂的长短,D杆伸缩可改变吊臂与水平面的角度,O为吊臂的转动轴。装在E里的电动机牵引钢丝绳,利用滑轮组提升重物,H为在车身外侧增加的支柱,F为吊臂顶端受到竖直向下的力。下列有关汽车起重机的叙述中错误的是( )
A.滑轮组中A滑轮用于改变力的方向
B.当C杆伸长时吊臂对D杆的压力将变大
C.当D杆伸长时力F的力臂将变小
D.H的作用是工作时以防翻车和避免轮胎受到的压力过大
【答案】A
【解析】滑轮随物体一起移动是动滑轮,动滑轮可以省力但可以改变力的方向,故A错误;当C杆伸长时吊臂阻力臂变长,在阻力和动力臂一定时,阻力臂越长,动力越大,根据物体间力的作用是相互的知,对D杆的压力将变大,故B正确;当D杆伸长时,物体变高,阻力臂F的力臂将变小,故C正确;操纵汽车起重机时,应在车身外侧增加支柱即H,以防翻车,并避免轮胎受到过大的压力。故D正确。
12. (吉林长春市,10,2分)
【答案】C
【解析】根据杠杆的平衡条件,结合力臂的概念来分析解答;
由图可知,重力的力臂小于OB,在各点施加最小力时,是让力的方向与杠杆垂直,此时力臂最大,力最小,
A.力施加A点时,力最小时力臂为OA,由于OA等于2OB,所以施加的力比物体的重力小,故A错误;
B.施加在B点时,力最小时力臂为OB,由于重力的力臂小于OB,所以施加的力比物体的重力小,故B错误;
C. 施加在C点时,力最小时力臂为OC,由于重力的力臂小于OB,所以施加的力比物体的重力小,故C正确;
D.由于力施加B点和C点时的最小力的臂相同,所以施加的力的大小相同,故D错误。
13. (江苏省苏州市,题号1,分值2)
【答案】B
【解析】托盘天平在使用时,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,故A不符合题意;独轮车在使用时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故B符合题意;筷子和船桨在使用时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故C和D均不符合题意。
14. (呼和浩特,10,3)如下图所示,其对应判断正确的是( )
A.甲图,用恒定不变的拉力F,沿斜面匀速向上拉木块,速度V随时间t的变化
规律可用图像①表示
B.乙图,探究“杠杆的平衡条件”。在阻力与阻力臂一定时,测出多组动力臂L1和动力F1的数据,F1—L1的关系可用图像②表示
C.丙图,往量杯中匀速注水直至注满,此过程中,量杯底部受到水的压强p随时间t变化的关系可用图像③表示
D.丁图,弹簧测力计下挂一物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中。弹簧测力计示数F与物体下降高度h之间的关系可用图像④表示
【答案】ABD
【解析】本题考查速度、杠杆的平衡条件、液体压强和浮力。甲图中因为木块做匀速直线运动,速度不变,所以图像①是正确的;乙图中探究“杠杆的平衡条件”时,在阻力与阻力臂一定时,根据杠杆的平衡条件,动力臂L1和动力F1的乘积是定值,因此F1—L1的关系可用图像②表示,故B正确;丙图中往量杯中匀速注水直至注满过程中,因为量杯的形状上宽下窄,在相同的时间内水的深度逐渐减小,因此量杯底部受到水的压强p随时间t变化的关系不能用图像③表示;丁图中将物体从某一高度处缓缓下降到逐渐浸入水中的过程中,弹簧测力计示数F在空气中示数最大,在逐渐浸入水中时,因为V排变大,物体受到的浮力逐渐变大,弹簧测力计示数F逐渐变小,当全部浸没后,因为V排不变,所以物体受到的浮力不变,所以弹簧测力计示数F不变,因此弹簧测力计示数F与物体下降高度h之间的关系可用图像④表示,故D正确。
15. (四川遂宁,8,3)小明在水平地面上推如图所示的一只圆柱形油桶,油桶高40cm,底部直径为30cm,装满油后总重2000N.下列说法中正确的是( )
A.要使底部C稍稍离开地面,他至少应对油桶施加600N的力
B.他用水平力虽没推动油桶,但他用了力,所以他对油桶做了功
C.他用水平力没推动油桶,是因为推力小于摩擦力
D.油桶匀速运动时,地面对油桶的支持力和油桶对地面的压力是平衡力
【答案】A
【解析】本题考查力、杠杆的平衡条件和功.要使底部C稍稍离开地面,应该以D为支点,要对油桶施加的力最小,应以AD为力臂,根据杠杆的平衡条件:F1l1=F2l2可得:F2===600N,故A正确;用水平力推油桶没推动,虽然用了力,但是沿力的方向没有移动距离,所以对油桶没有做功,故B错误;用水平力推油桶,油桶没动,说明油桶受到的摩擦力与推力相等,故C错误;油桶匀速运动时,地面对油桶的支持力和油桶的重力是平衡力,故D错误.
16.(福建B卷,14,2) 《墨经》最早记述了秤的杠杆原理。图中“标”“本”表示力臂,“权“重”
表示力。以下说法符合杠杆平衡原理的是( )
A.“权”小于“重”时,A端一定上扬
B.“权”小于“重“时,“标”一定小于“本”
C.增大“重”时,应把“权”向A端移
D.增大“重”时,应换用更小的“权”
【答案】C
【思路分析】杆秤实际是以提纽为支点的杠杆,利用杠杆平衡条件分析力或力臂的变化。
【解题过程】解:根据杠杆平衡条件知,
权×标=重×本。
A、“权”小于“重”时,“本”确定,但“标”是可以改变的,所以A端不一定上扬。故A错误;
B、“权”小于“重“时,由“权×标=重×本”知,“标”一定大于“本”。故B错误;
C、增大“重”时,“权”和“本”不变,由“权×标=重×本”知,“标”会增大,所以把“权”向A端移。故C正确;
D、增大“重”时,“本”不变,由“权×标=重×本”知,可以增大“标”,或增大“权”。故D错误。
故选:C。
17. (广西北部湾,16,2)在探究“杠杆平衡条件“实验中,杠杆在力F作用下水平平衡,如图所示,现将弹簧测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中,杠杆始终保持水平平衡,则拉力F与其力臂的乘积变化情况是( )
A.一直变小 B.一直变大 C.一直不变 D.先变小后变大
【答案】C
【思路分析】在测力计转动过程中,钩码的重力不变,其力臂OA不变,根据杠杆的平衡条件分析拉力F与其力臂的乘积变化情况。
【解题过程】解:
将测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中,钩码的重力不变,其力臂OA不变,即阻力与阻力臂的乘积不变;由于杠杆始终保持水平平衡,所以根据杠杆的平衡条件可知,拉力F与其力臂的乘积也是不变的。
故选:C。
18. (海南,5,3) 如图所示,下列工具在使用中属于省力杠杆的是( )
A.
筷子
B.
钓鱼竿
C.
钢丝钳
D.
食品夹
【答案】C
【思路分析】结合图片和生活经验,找出支点,判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆。
【解题过程】解:
A、筷子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故A错;
B、钓鱼竿在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故B错;
C、钢丝钳在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故C正确;
D、食品夹在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故D错。
故选:C。
19.6.(江苏常州,6,2)今年2月,我国台湾省发生地震,一个结构坚固的水塔因地基松软而倾斜,为阻止水塔继续倾斜,救援队借助山石用钢缆拉住水塔。下列方案中,钢对水塔拉力最小的是
【答案】B 【解析】本题考查了杠杆平衡条件。根据杠杆平衡条件,阻力和阻力臂不变时,动力臂越大,动力越小,B图的动力臂最大,动力最小,B选项符合题意。
20. (四川巴中,9,2) 如图所示,在轻质杠杆OA的中点悬挂一个重物,在A端施加一个始终与OA垂直的力F,由水平位置匀速提到如图虚线的位置,在这个过程中,拉力F的大小( )
A.一直变大 B.始终不变 C.一直变小 D.先变小后变大
【答案】C
【思路分析】从支点向力的作用线作垂线,垂线段的长度即力臂;分析动力F和阻力的力臂的变化情况,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析解答。
【解题过程】解:
由图可知,O为杠杆的支点,动力F始终与OA垂直,杠杆长即为动力臂,将杠杆缓慢地由位置A拉到位置B,动力臂不变,
重物对杠杆拉力为阻力,大小等于重物的重力,其力臂在杠杆由A位置到B位置过程中逐渐变小,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知动力一直变小。
故选:C。
21. (贵州贵阳,2,3)人们应用不同的简单机械来辅助工作,正常使用下列简单机械时说法正确的是( )
A.筷子可以省距离 B.所有剪刀都一定省力
C.定滑轮可以省力 D.撬棒越短一定越省力
【答案】A
【思路分析】考查的是定滑轮、斜面、杠杆和惯性,涉及到的简单机械的内容比较多,要结合现实生活去分析问题,注重理论联系实际。结合图片和生活经验,先判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆。从而判断选项正误。
【解答过程】解:
A、用筷子夹菜时,动力臂小于阻力臂,所以是一个费力杠杆,费力但省距离,故A正确;
B、剪铁皮用的剪刀,在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;
理发用的剪刀,在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;
所以,剪刀有省力的,也有费力的,故B错误;
C、定滑轮在使用过程中,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,不省力,故C错误;
D、撬棒在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;在其它条件不变时,省力的多少取决于动力臂的长短,撬棒越短动力臂越小,越费力,故D错误。
22. (山东临沂,题号8,分值2分) 图(a)所示的杠杆是水平平衡的。如果在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体,如图(b)所示。则杠杆( )
A.右端下沉
B.左端下沉
C.要保持平衡应将左端的物体向右移动
D.要保持平衡应在右端再加挂一个物体
【答案】A
【思路分析】(a)图杠杆是平衡的,原因是两边的力和力臂的乘积相等,(b)图分别加挂一个等重的物体后,分析两边的力和力臂的乘积是否还相等,据此判断丁图的杠杆是否还平衡。
【解题过程】
AB、设一个钩码重为G,杠杆一格长为L,(a)图杠杆平衡是因为:2G×2L=G×4L;
(b)图分别加挂一个等重的物体后(为便于研究,设物体的重也为G),
左边力与力臂的乘积:3G×2L,
右边力与力臂的乘积:2G×4L,
因为3G×2L<2G×4L,即右边力与力臂的乘积较大,
所以杠杆不能平衡,右端下沉;故A正确,B错误;
CD、若想让杠杆能够平衡,可以将左端的物体向左移动,从而增大左边的力臂,使左边的力与力臂的乘积等于右边的力与力臂的乘积,故C错误;
若想让杠杆能够平衡,可以在左端再加挂一个物体,左边的力变大,使左边的力与力臂的乘积等于右边的力与力臂的乘积,故D错误。
23. (四川达州,9,3分)如图所示,光滑带槽的长木条AB(质量不计)可以绕支点O转动,木条的A端用竖直细线连接在地板上,OA=0.6m,OB=0.4m.在木条的B端通过细线悬挂一个长方体木块C,C的密度为0.8×103kg/m3,B端正下方放一盛满水的溢水杯.现将木块C缓慢浸入溢水杯中,当木块浸入水中一半时,从溢水口处溢出0.5N的水,杠杆处于水平平衡状态.然后让质量为300g的小球从B点沿槽向A端匀速运动,经4s的时间系在A端细绳的拉力恰好等于0,下列结果不正确的是(忽略细绳的重力,g取10N/kg)( )
A.木块受到的浮力为0.5N
B.木块C受到细线的拉力为0.3N
C.小球刚放在B端时A端受到细线的拉力为2.2N
D.小球的运动速度为0.2m/s
【答案】D
【解析】A.木块受到的浮力:,故A正确,不符合题意;B.木块一半浸在水中时,排开水的体积:,木块的体积:,木块的质量:,木块的重力:,木块受到细绳的拉力:,故B正确,不符合题意;C.小球的重力:,小球在B点时,作用在杠杆B端的力:,根据杠杆平衡条件得:,∴,故C正确,不符合题意;D.设小球运动到C点时,系在A端细绳的拉力恰好等于0,作用在C点的力:,作用在B的力:,根据杠杆平衡条件得:,∴,小球运动的速度:,故D不正确,符合题意.
24.(四川省内江市,5题,4分)关于下列四幅图的说法,其中正确的是( )
A.图甲所示,小孔成像是光的折射形成的像
B.图乙所示,加油机相对歼击机是静止的,相对地面是运动的
C.图丙所示,我们吃饭使用的筷子是省力杠杆
D.图丁所示,用抽气机将玻璃钟罩内的空气抽出时,我们听到声音的音调越来越低
【答案】B
【解析】小成成像是由光的直线传播形成的倒立的实像,故A项错误;加油机给歼击机加油时二者保持相对静止,但相对于地面而言,加油机是运动的,故B项正确;筷子属于费力杠杆,使用目的是为了方便、省距离,故C项错误;用抽气机将玻璃罩中内的空气抽出时,我们听到声音的响度越来越小,而不是音调越来越低,故D项错误。故选B。
25.(浙江省温州市,15,4分)如图为吸盘式挂杆,将吸盘压在瓷砖上排尽其中的空气,挂杆就能被固定在瓷砖上。挂有平底锅的挂钩沿光滑水平横杆从P点开始向吸盘B移动,若吸盘与横杆的重力、吸盘大小均忽略不计,设挂钩与吸盘A的距离为l,则吸盘B受到的摩擦力F的大小与l的关系图像为( )
【答案】D
【解析】本题是判断B点所受摩擦力的情况,可以将AB看作一杠杆,其支点为A点,杠杆P点收到绳子的拉力即平底锅的重力G为动力F1,PA的距离即l为动力臂,B点受到的摩擦力为阻力F,AB的长为杠杆的阻力臂L,根据杠杆的平衡条件F1l=FL,则 ,在平底锅向右移动的过程中,G与L都不变,因此F与l是成正比的,故选D。
26.(重庆(B卷),5,3分))如图所示的四个物理情景中,相应的描述正确的是( )
A.建筑工人推的独轮车是费力杠杆
B.用力未搬动石块,,这个力做了功
C.用吸管喝饮料时利用了大气压强
D.雕刻刀的刀口很薄,是为了减小压强
【答案】C
【解析】建筑工人推的独轮车是省力杠杆,故A不正确;用力未搬动石块,,这个力对石块没有做功,故B不正确;用吸管喝饮料时是利用大气压强把饮料压入口中的,故C正确;雕刻刀的刀口很薄,是为了减小受力面积增大压强,故D不正确.
27.(浙江省金华市,15题,3分)如图,用刻度均匀的匀质杠杆进行“杠杆平衡条件”的实验(每个钩码重为0.5牛)。下列说法正确的是( )
A.实验前出现图甲所示情况,应将杠杆的平衡螺母向左调
B.图乙,在AB处各增加一个钩码,杠杆仍然能保持平衡
C.图丙,弹簧测力计从a位置转到b,为保持杠杆在水平位置平衡,其示数需变大
D.图丁,用弹簧测力计在c点向上拉杠杆,为保持杠杆在水平位置平衡,其示数小于3牛
【答案】C
【解析】实验前出现图甲所示情况,应将杠杆的平衡螺母向右调,A错误;图乙,在AB处各增加一个钩码后,根据杠杆的平衡条件,右侧力与力臂的乘积比左侧大,因而杠杆失去平衡,右侧下沉。B错误;图丙,弹簧测力计从a位置转到b后,力臂变小,根据杠杆平衡条件可知,在阻力与阻力臂不变的情况下,弹簧测力计的示数变大,C正确;图丁,用弹簧测力计在c点向上拉杠杆,根据杠杆的平衡条件,为保持杠杆在水平位置平衡,其示数等于6N,故D错误。
28.(浙江省舟山市,4题,3分)科学实验中,重力有时对实验结果的准确性会产生影响。下列实验中的做法不是为了减小或避免重力影响的是( )
A.选用轻质泡沫塑料小球
B.选用易形变的气球
C.将集气瓶水平横放
D.调节两端螺母使杠杆在水平位置平衡
【答案】B
【解析】A、选用轻质泡沫塑料小球,排斥的远,效果更明显,是为了减小重力的影响,故A错误;
B、选用易形变的气球,是为了更好的看出形变情况,故不是为了减小或避免重力影响,故B正确;
C、将集气瓶水平横放,使重心降低,是为了减小重力对实验的影响,故C错误;
D、调节两端螺母使杠杆在水平位置平衡,使重心在支点处,减小重力对实验的影响,故D错误。
故选B。
29.(湖南省邵阳市,3,2分)如3题图所示的杠杆,动力F的力臂是( )
A.OD B.OF C.OA D.OC
【答案】D
【解析】力臂的定义:支点到力的作用线的垂直距离。与动力对应的力臂叫动力臂,与阻力对应的力臂叫阻力臂。题目要求动力F的力臂,则从支点向动力F的作用线作垂线即OC,故选D。
30.(湖南省邵阳市,12,2分)某校操场上正在举行升旗仪式,同学们看着国旗冉冉升起,暗暗立志要更加努力学习。在国旗上升的过程中,下列说法不正确的是( )
A.以地面为参照物,国旗是运动的
B.国旗由静止到运动是由于受到了力的作用
C.旗杆上端的滑轮是一个定滑轮
D.地面相对于国旗是静止的
【答案】D
【解析】A、以地面为参照物,国旗是运动的,故A正确;B、国旗由静止到运动是由于受到了力的作用,故B正确;C、旗杆上端的滑轮是一个定滑轮,故C正确;D、地面相对于国旗是运动的,故D错误,因此选D。
31.(浙江省绍兴市,题号12,分值4)归纳推理是一种重要的科学思维方法。下列归纳推理正确的是( )
A.甲图:向右移动滑片,若通过R1的电流增加a安,则通过R2的电流也增加a安
B.乙图:仍呈清晰的像,若物距增加b厘米,则像距也要增加b厘米
C.丙图:加水液面升高,若小铁球受到的浮力增加c牛,则大铁球受到的浮力也增加c牛
D.丁图:保持天平平衡,若左侧增加d个钩码,则右侧也要增加d个钩码
【答案】A
【解析】由图知,两电阻串联,向右移动滑片,若通过R1的电流增加a安,则通过R2的电流也增加a安,故A正确;凸透镜成实像时,若要使所成像仍然清晰,物距增大时应使像距减小,故B错误;加水液面升高,铁球仍然沉在容器底部,图中大铁球排开水的体积增加量大于小铁球,所以大铁球受到浮力的增加量大于c牛,故C错误;杠杆原来平衡,两边力与力臂的乘积相等,由图知左侧力臂小于右侧的力臂;若左右两侧增加同样的钩码,由于右侧的力臂较大,所以右侧力与力臂的乘积增加量较大,右侧下沉,杠杆不能平衡,故D错误。故选A。
32.(年山东省潍坊市,7,2分) 如图所示,杠杆处于平衡状态,如果杠杆两侧的钩码各减少一个,杠杆将( )
A.左端下降 B.右端下降 C.仍然平衡 D.无法判断
【答案】B
【解析】根据杠杆的平衡条件的相关知识,结合题意来分析解答。
由题意可知,左侧挂两个钩码,力臂为3,右侧挂三个钩,力臂为2,所以平衡,各减少一个钩码后,左侧挂一个钩码,力臂为3,右侧挂二个钩码,力臂为2,所以右侧的力和力臂大于左侧力和力臂的乘积,右端下降。
33.(陕西省,6题,2分)如图所示的不锈钢空调架,安装时横杆OB伸出墙外由斜杆AC支撑,其中O、A两点固定在墙上,C端固定在横杆OB上,通常将空调室外机置于该支架上时不紧靠墙体.下列相关说法正确的是( )
A.空调架对墙没有力的作用
B.若以O为支点,OB一定是一个省力杠杆
C.若室外机向外移动,AC对OB的支撑力变大
D.室外机不能紧靠墙体主要是为了防止漏电
【答案】C
【解析】空调架被固定在墙上,对墙有力的作用,A说法错误;以O为支点,因为动力臂(OC)小于阻力臂(OB),所以是费力杠杆,B说法错误;根据杠杆平衡条件可知,若室外机向外移动,阻力臂变大,阻力不变,动力臂不变,则动力变大,即AC对OB的支撑力变大,C说法正确;室外机不能紧靠墙体,紧靠墙体不利于机器散热,故D说法错误.故选C.
34. (江苏连云港,3,2分)如图所示,O为杠杆的支点,杠杆右端挂有重为G的物体,杠杆在力F1的作用下在水平位置平衡。如果用力F2代替力F1使杠杆仍在平衡位置平衡,下列关系中正确的是( )
A. F1F2
C. F2G,所以是费力杠杆。
8. (浙江杭州,9,6) 如图所示,将长为1.2米的轻质木棒平放在水平方形台面上,左右两端点分别为A、B,它们距台面边缘处的距离均为0.3米。在A端挂一个重为30牛的物体,在B端挂一个重为G的物体。
(1)若G=30牛,台面受到木棒的压力为 牛。
(2)若要使木棒右端下沉,B端挂的物体至少要大于 牛。
(3)若B端挂物体后,木棒仍在水平台面上静止,则G的取值范围为 牛。
【答案】(1)60;(2)90;(3)l0~90
【思路分析】本题考查了学生对杠杆平衡条件的掌握和运用,根据动力臂最长时最省力找出动力臂是本题的关键。
(1)对物体进行受力分析,算出台面受到的支持力进一步判断出台面受到木棒的压力;
(2)若要使木棒右端下沉,以右边缘为支点,分析得出动力臂和阻力臂,根据杠杆的平衡条件算出B端挂的物体的重力;
(3)若B端挂物体后,木棒仍在水平台面上静止,分别乙左边缘和右边缘为支点判断出动力臂和阻力臂,据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析分析出最大力和最小力。
【解题过程】解:(1)放在水平方形台面上轻质木棒受左右两物体的竖直向下的拉力和台面竖直向上的支持力,即F支持=F拉力=2G=2×30N=60N;
因为木板对台面的压力和台面对木棒的支持力是一道相互作用力,大小相等,即F压力=F支持=60N;
(2)此时L左=1.2m﹣0.3m=0.9m,L右=0.3m,
根据杠杆的平衡条件:GA×L左=GB×L右得。
B端挂的物体的重力:GB===90N;
(3)若以右边缘为支点,右边力臂最小,力最大为90N;
若以左边缘为支点,右边力臂最大,力最小,此时L左′=0.3m,L右′=1.2m﹣0.3m=0.9m,
最小为:
F小===10N。
故答案为:(1)60;(2)90;(3)l0~90。
9.(广西玉林,20,2)如图所示,长为40cm、重为10N的匀质杠杆可绕着O点转动,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由与水平方向夹角为30°的位置拉至水平位置(忽略摩擦阻力),在这个过程中,力F的大小将 (选填“增大”、“不变”或“减小”),力F所做的功为 J。
【答案】增大;1
【思路分析】(1)根据杠杆平衡条件来做出分析;
(2)根据h=Lsin30°求出物体重心上升的高度,再根据W=Gh求出克服重力做的功,即为拉力做的功。
【解题过程】解:
(1)在杠杆缓慢地由与水平方向夹角为30°的位置拉至水平位置的过程中,动力臂L的长度没有变化,阻力G的大小没有变化,而阻力臂L却逐渐增大;
由杠杆的平衡条件知:F•L=G•L′,当L、G不变时,L′越大,那么F越大,因此拉力F在这个过程中逐渐增大;
(2)物体重心上升的高度h=Lsin30°=×40cm×=10cm=0.1m,
拉力做的功W=Gh=10N×0.1m=1J。
故答案为:增大;1。
10. (哈尔滨市,46,2分)
【思路分析】要使杠杆平衡,在B点施加的力的方向向上,要想在B点施加的力最小,力臂应该最大,所以在B点施加力的方向竖直向上,根据杠杆平衡条件,求出最小的力,然后作出最小力的示意图,画出力臂.
【解题过程】要使杠杆平衡,在B点施加的力的方向向上,要想在B点施加的力最小,力臂应该最大,所以在B点施加力的方向竖直向上,
由图可知,,弹簧测力计的示数为2N,即,
根据杠杆的平衡条件得:,
∴;
力的示意图及其力臂L图如下:
.
11. (湖北省江汉油田、潜江市、天门市、仙桃市,题号41,分值2)
【答案】300;200。
【解析】当用力在A端抬起长杆时,动力臂为AB,阻力臂为OB,所以动力臂:阻力臂=3:1,所以动力:阻力=1:3,所以F1:G=1:3,G=300N;同理可求,F2=200N。
12. (江苏省苏州市,题号20,分值2)
【答案】F1;>。
【解析】木块向右匀速运动,摩擦力与拉力是一对平衡力,大小相等,所以这个过程中木块受到的摩擦力大小为F1;将拉力改为水平向右,此时有两股绳子承担摩擦力;由于此时木块对水平面的压力大于拉力竖直向上时的压力,所以此时木块受到的摩擦力变大,因而。
13. (辽宁省鞍山市,第18题,3分)
【答案】250 500 减小
【解析】均匀铁管的重心在中点,重力即阻力,大小为F2=G=500N,阻力臂L2=1m,人抬起一端,最大的力臂为L1=2m,根据杠杆的平衡条件,;要把它直立起来,重心上移的高度h=1m,则至少需做功;如果保持用力的方向与铁管垂直,则在扶起铁管的过程中,铁管的重力不变,动力臂不变,而阻力臂减小,所以所需动力逐渐减小。
14. (辽宁省辽阳市,第19题,4分)
【答案】连通器 省力 15 3000
【解析】由图可知,左右两个容器上端开口,底部连通,相当于一个连通器;将B端所受的力看成动力,则动力臂为OB,阻力臂为OA,由图可知,OB>0A,所以杠杆AOB是省力杠杆;根据阿基米德原理,浮漂所受浮力:;饮水槽底部受到水的压强:。
15. (四川遂宁,13,8)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.
【答案】0.1;水平向右;36;3.6
【思路分析】本题考查简单机械、摩擦力和功率.因为物体A4s内在水平地面上匀速运动了80cm,根据速度的计算公式v=可求出物体运动的速度,进而求出滑轮移动的速度v滑=v物;由物体B与A始终接触,且弹簧测力计的示数为8N可知:物体B受到A施加的摩擦力为8N,方向水平向左,根据物体间力的作用相互的,可知物体A受到B施加的摩擦力也为8N,方向水平向右,则物体A受到地面和B施加的摩擦力为18N,故F=2F摩=36N,根据功率的计算公式P==Fv可求出水平拉力F的功率.
【解题过程】物体A运动的速度为:
v物===0.2m/s
滑轮移动的速度
v滑=v物=0.1m/s
由物体B与A始终接触,且弹簧测力计的示数为8N可知:物体B受到A施加的摩擦力为8N,方向水平向左,
故物体A受到地面和B施加的摩擦力为18N,即F=2F摩=36N,
拉力F的功率为:
P==Fv=36×0.1m/s=3.6W
16.(山东东营,15,2) 如图所示,杠杆AOB能绕O点转动。在A点挂一重物G,为使杠杆保持平衡且用力最小,在B点施加一个力,这个力应该是图中的 。
【答案】F2
【思路分析】由图可见为保持杠杆平衡,动力方向必须向下。
根据杠杆平衡的条件,F1×L1=F2×L2,在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下,要使所用的动力最小,必须使动力臂最长,已知点B是动力作用点,那么只需找出最长动力臂即可。
【解题过程】解:在B点施力F,阻力的方向向下,为使杠杆平衡,动力的方向应向下,F4方向向上,不符合要求;
当F的方向与杠杆垂直时动力臂最大,此时最省力,即F2的方向与OB垂直,故F2最小。
故答案为:F2。
17. (江苏省盐城市,题号13,分值3)年5月20 日,中华龙舟大赛在盐城洋湾生态旅游景区开幕,一时间鼓声雷动、挠桨飞舞,鼓声是由于鼓面 ▲ 发声,通过 ▲ 传播到观众耳朵,运动员使用的船桨是 ▲ (省力/费力)杠杆。
【答案】振动;空气;费力。
【解析】鼓声是由于鼓面的振动而产生的,通过空气传到观众耳朵,运动员使用的船桨的阻力臂比动力臂长,是费力杠杆。
18. (四川省广安市,题号18,分值2)如图,AB是能绕B点转动的轻质杠杆,在中点C处用绳子悬挂重为100N的物体(不计绳重),在A端施加竖直向上的拉力使杠杆在水平位置平衡,则拉力F= N。若保持拉力方向始终垂直于杠杆,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 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】50;减小。
【解析】根据杠杆的平衡条件有:;图中的动力臂是阻力臂的两倍,所以有:;若保持拉力方向始终垂直于杠杆,将A端缓慢向上提升一小段距离,在提升的过程中,动力臂和阻力不变,但是阻力臂会减小,根据可以知道:所以动力也会减小。
19. (山东省威海市,02题,2分)图9为吊装工具示意图,物体M为重5000N的配重,杠杆AB的支点为O,OA:OB=1:2,每个滑轮重100N.当重为700N的工人用300N的力竖直向下匀速拉动绳子时,工人对地面的压力为 N,物体M对地面的压力为 N. (杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计)
【答案】400 4500
【解析】工人对地面的压力F压=G人-F=700N-300N=400N;杠杆A端受到的拉力FA=3F+G动=3×300N+100N=1000N,根据杠杆平衡条件可得FA×OA=FB×OB,所以杠杆B端受到的拉力FB==500N,因而物体M对地面的压力FM= GM-FB=5000N-500N=4500N
4. (四川省泸州市,题号29,分值3)
【答案】省力;减小;75。
【解析】图中的轮式垃圾桶的动力臂比阻力臂长,所以是一个省力杠杆,底部的小轮子是变滑动为滚动,可以大大减小摩擦力;根据杠杆的平衡条件,此时的拉力为:。
三、解答题
1. 如图19甲所示,滑轮组通过轻质弹簧悬挂于0点,下端悬挂一柱形物体并浸没于装有水的柱形容器中,物体上表面恰好与水面相平,绳子A端固定,忽略滑轮重、绳重及摩擦。已知容器底面积为200cm2,水深20 cm,物体的底面积为100 cm2,高为12cm,重为24N,
ρ水=1.0x103 kg/m3, g取10N/kg.
(1)求水对容器底的压强;
(2)求水对物体的浮力大小;
(3)求弹簧所受拉力的大小;
(4)若要使柱形物体有的长度露出水面,需打开阀门K放出多少kg的水?
(题中弹簧所受拉力F与其伸长量的关系如图19乙所示)
【思路分析】1、依据液体压强公式求出水对容器底的压强。2、利用体积公式算出物体体积,再用阿基米德原理求出水对物体的浮力。3、通过对动滑轮受力分析可求出绳端拉力,再对定滑轮受力分析可求出弹簧测力计的示数。4、求出当柱形物体有的长度露出水面时,受到的浮力,对动滑轮受力分析可求出现在绳端拉力,再对定滑轮受力分析可求出弹簧测力计后来的示数,借助19图从而算出弹簧的伸长量,再算出物体下降的距离,然后算出需放出水的体积,再依据密度公式算出放出水的质量。
【解题过程】
(1)水对容器底的压强
(2)物体的体积
水对物体的浮力
(3)动滑轮和物体受向上3段绳的拉力、向上的浮力、向下的物体重力,依据二力平衡可得,绳端拉力,测力计的示数为
(4)当柱形物体有的长度露出水面时,受到的浮力,此时绳端拉力,弹簧此时拉力为,弹簧拉力变化了,由图可知弹簧伸长了,动滑轮向下移动的距离,则需放水的体积,放出水的质量。
2. (贵州省遵义市,35题,4分)
【答案】汤匙在手指上的左侧部分的质量小于右侧部分的质量.
原因:因为汤匙在手指上平衡时两部分的重力与力臂的乘积大小相等。由图可知汤匙左侧部分的力臂大于右侧部分的力臂,所以根据杠杆平衡条件可知汤匙在手指上的左侧部分的重力小于右侧部分的重力,即汤匙在手指上的左侧部分的质量小于右侧部分的质量.
【解析】结合图中情景,利用杠杆平衡条件进行分析,分别比较左侧和右侧部分的力臂关系,从而得出结论.
3. (江苏省扬州市,题号29,分值5)
【答案】(1) (2)1:4 2 (3)不能。
【解析】(1)由题知,永久磁体受重力及弹簧的弹力作用而落下,则使触点分开时B点受到的力是竖直向下的,由此画出B点受到的力,再由支点O作这个力作用线的垂线段,即为其力臂L;(2)若用4N的力按下开关,即动力FA=4N,B端受到的阻力FB=1N,由杠杆的平衡条件有:FALA=FBLB,所以动力臂和阻力臂之比:;由题意和图示可知,手按下开关时,B端上升的升高应等于永久磁体和感温磁体之间的距离,由功的原理有:FAhA=FBhB,所以永久磁体和感温磁体之间的距离:L=hB==2cm;(3)由题知,当温度达到103℃时,感温磁体失去磁性,永久磁体受重力及弹簧的弹力作用而落下,通过传动杆使触点分开,发热板停止发热,在标准大气压下水的沸点为100℃,则水沸腾时感温磁体不会失去磁性,故不能将触点分开而自动断电。
4. (山东聊城,25,11) 考古工作者在河底发现了古代的石像,经潜水者测量它的体积约为2m3.如图所示,在打捞石像的过程中,考古工作者用动滑轮将石像匀速提升,需要竖直向上的拉力F=1.6×104N.在没有将石像提出水面前,若不计摩擦和滑轮重力,(ρ水=1.0×103kg/m,g=10N/kg)求:
(1)石像受到的浮力。
(2)石像的重力。
(3)石像的密度。
(4)若将石像提升了3m,石像受到水的压强减少了多少?
【思路分析】(1)利用阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排求出石块受到的浮力;
(2)若不计摩擦和滑轮重力,根据F=(G﹣F浮)可求石像的重力;
(3)根据m=可求石像的质量,利用密度公式求出石像的密度;
(4)已知△h=3m,根据△P=ρg△h可求石像减少的水的压强。
【解题过程】解:(1)石像受到的浮力:
F浮=G排=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×2m3=2×104N;
(2)不计摩擦和滑轮重力,根据F=(G﹣F浮)可得石像的重力:
G=2F+F浮=2×1.6×104N+2×104N=5.2×104N;
(3)石像的质量:
m===5.2×103kg;
石像的密度:
ρ===2.6×103kg/m3;
(4)石像减少的水的压强
△p=ρ水g△h=1×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa;
答:(1)石像受到的浮力是2×104N;
(2)石像的重力5.2×104N;
(3)石像的密度是2.6×103kg/m3;
(4)若将石像提升了3m,石像受到水的压强减少了3×104Pa。
5. (山东淄博,第24题,7分) 骨骼、肌肉和关节构成了人体的运动系统,最基本的运动都是肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的,其模型就是杠杆。如图Z8-15所示是垫脚时的示意图,人体的重力为阻力,小腿肌肉施加的拉力为动力。重600N的小明在1min内完成50个双脚同时垫起动作,每次垫脚过程中脚跟离开地面的高度是9cm。求:
(1)小腿肌肉对每只脚的拉力。
(2)小明垫脚过程中克服重力做功的功率。
图Z8-15
【思路分析】(1)已知重力即总阻力G=600N,可得每只脚受到的阻力F2=300N;从图上读出两个力的力臂,根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2,可计算出拉力;(2)根据每次垫脚过程中脚跟离开地面的高度,利用相似三角形知识可计算出重力即阻力上升的高度h;根据W=Gh可计算出功,根据P=W/t可计算出功率。
【解题过程】(1)小明重600N,则每只脚分担的力为300N,即F2=300N,
l1=8cm+4cm=12cm,l2=8cm,根据F1l1=F2l2,可知小腿肌肉对每只脚的拉力
。
(2)垫脚过程中阻力作用点上升的高度为h2,由得h2=6cm=0.06m,
垫脚一次做的功W1=Gh1=600N×0.06m=36J,
50个垫脚动作做功W=nW1=50×36J=1800J,
垫脚过程中克服重力做功的功率。
6.(天津,25,6) 某同学在研究滑动摩擦力时,先后做了如下两次实验:
实验一:将重为G的物块A放在一水平溥木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动物块,使它在木板上匀速运动,如图甲所示。读出弹簧测力计示数为F0;
实验二:再将上述木板一端垫起,构成一个长为s、高为h的斜面;然后用弹簧测力计沿斜面拉动物块A,使它在斜面上匀速向上运动,如图乙所示。读出弹簧测力计的示数为F1,请你结合实验过程,运用所学知识解答如下问题(阅读图丙)
(1)画出物块A在斜面上运动时对斜面的压力FN的示意图;
(2)求出物块A对斜面的压力FN。
【思路分析】(1)物体对斜面的压力的作用点在斜面上,方向垂直于斜面向下。据此画出压力的示意图;
(2)设物块在平面和斜面上受到的滑动摩擦力分别为f0和f,然后根据W总=W有+W额列出等式求得f,再根据f=μFN求得压力大小。
【解题过程】解:(1)物块A在斜面上运动时对斜面的压力FN的作用点在斜面上,方向垂直于斜面竖直向下,过压力的作用点,沿压力的方向画一条有向线段,即为其压力示意图。如下图所示:
(2)设物块在平面和斜面上受到的滑动摩擦力分别为f0和f,
由W总=W有+W额得,F1s=Gh+fs,
所以,f=,
由题意可知,f=μFN,f0=F0=μG,
综上可得FN=。
答:(1)见解答图;
(2)物块A对斜面的压力FN为。
7. (浙江湖州,13,7) 在拓展课上,小泉同学模拟某建筑工地上拉动工件的情景,设置了如图所示的滑轮组。他用该滑轮组在4秒内将一个重为100牛的物体,沿着水平地面匀速拉动了2米。人的拉力为18牛,物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍,不计绳重及机械的摩擦。求:
(1)人的拉力所做的功。
(2)人的拉力做功的功率。
(3)动滑轮受到的重力。
【思路分析】(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数,根据s绳=ns物求出绳端移动的距离,根据W=Fs求出人的拉力所做的功;
(2)知道拉力F做的功和做功时间,根据P=求出拉力F做功的功率;
(3)根据摩擦力为物重的0.35倍,算出摩擦力;物体匀速移动时处于平衡状态,受到的拉力F拉和摩擦力是一对平衡力,二力大小相等,
不计绳重及机械的摩擦,根据F=(G动+F拉)求出动滑轮的重力。
【解题思路】解:
(1)由图知,n=2,则绳端移动的距离:s绳=ns物=2×2m=4m,
人的拉力所做的功:W=Fs绳=18N×4m=72J;
(2)拉力F做功的功率:
P===18W;
(3)因为物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍,
所以物体受到的摩擦力:f=0.35G=0.35×100N=35N;
因物体匀速移动时处于平衡状态,物体受到的拉力F拉和摩擦力是一对平衡力,
所以,滑轮组对物体的拉力:F拉=f=35N,
不计绳重及机械的摩擦,由F=(G动+F拉)可得,动滑轮的重力:
G动=nF﹣F拉=2×18N﹣35N=1N。
答:(1)人的拉力所做的功为72J。
(2)人的拉力做功的功率18W。
(3)动滑轮受到的重力为1N。
8. (浙江省台州市,题号36,分值10)图甲是一种壶口处配有自动开合小壶盖的电水壶。
(1)如图乙,电水壶底部的导线连接装置有铜环①、铜环②和铜柱③.经测试发现:①、②之间是绝缘的,②、③之间常温下有十几欧姆的电阻。则与水壶金属外壳相连的装置是 。
(2)图丙是自动开合小壶盖简化侧视图。OA是小壶盖,C是其重力作用点。B是小壶盖的配重。OB是配重柄。AOB能绕固定点O自由转动。请在答题纸图丙中作出小壶盖的重力G及其力臂L。
(3)已知:小壶盖质量为4克,OA=3厘米,OC=1.4厘米,OB=1厘米,∠AOB=135°.要求倒水时,壶身最多倾斜45°,小壶盖便自动打开;壶身竖直时,小壶盖在水平位置自动闭合。求配重B的质量取值范围。(配重柄质量和O点的摩擦均忽略不计,取1.4)
【答案】(1)①;(2)如图所示:
(3)4g~4.78g。
【解析】(1)铜是导体,由题意,铜环①、铜环②之间是绝缘的,说明之间有底盘的绝缘体,②、③之间常温下有十几欧姆的电阻,为加热电阻,故与水壶金属外壳相连的装置只能是铜环①,否则与②或③相连则有触电的危险。
(2)小壶盖的重力G方向竖直向下,根据力臂的定义做出重力的力臂,如下图l所示:
(3)当配重柄水平时,可求出配重的最小质量,杠杆示意图如图2:,根据杠杆的平衡条件:
G1l1=G2l2,m1gl1=m2gl2,;
当小壶盖水平时,可求出配重的最大质量,杠杆示意图如图3:;
根据杠杆的平衡条件:
G1l1′=G2l2′,m1gl1′=m2gl2′,。
9.(四川省泸州市,题号39,分值10)
【答案】(1)160W;(2)1m/s;(3)40N。
【解析】(1)根据滑轮组的装配可以知道:由丙图可以知道,在4-6s内,装置匀速上升,速度为2m/s,此时的拉力为50N,所以得到动滑轮的重力为:;做的有用功的功率为:;
(2)此时重物做加速直线运动,平均速度为:;
(3)0-2s内,装置静止,此时滑轮组的绳子的自由端的拉力为30N,即:,物体上方的绳子对物体的拉力为:;以物体为研究对象有:G=F绳+F支持力;地面对物体的支持力为:;重物对地面的压力和地面对物体的支持力是相互作用力,所以压力也是40N。
10.(安徽,21,4分)图a所示为前臂平伸用手掌拖住铅球时的情形。我们可将图a简化成如图b所示的杠杆。不计自重。若铅球质量m=3kg,OA=0.03m,OB=0.30m,求此时肱二头肌对前臂产生的拉力F1大小(g取10N/kg)。
【思路分析】肱二头肌对前臂产生的拉力F1为动力,3kg铅球的重力即为阻力F2,利用杠杆的平衡条件求肱二头肌的收缩力。
【解题过程】由图可知,支点是O点,
肱二头肌对前臂产生的拉力F1为动力,3kg铅球的重力即为阻力F2,
则阻力:F2=G=mg=3kg×10N/kg=30N,
由图知,L1=OA=0.03m,L2=OB=0.30m,
根据杠杆的平衡条件:F1L1=F2L2,
即:F1×0.03m=30N×0.30m,
解得F1=300N。
【答案】 解:由杠杆平衡原理可知,
又因为,联立解得
四、实验探究题
1. (北京,25,4)小华探究杠杆平衡条件时,使用的每个钩码的质量均相等,杠杆上相邻刻线间的距离相等。如图15甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将右端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)端调节。杠杆水平后,在杠杆上的A点悬挂了2个钩码,如图15乙所示,为杠杆保水平平衡,应在B点悬挂 个钩码。
【思路分析】杠杆使用前调平调的是平衡螺母,“左高左调,右高右调”。依据杠杆平衡原理可以解答第二个空。
【解题过程】从图上可以看出杠杆右端高,所以应将平衡螺母向右调。由可知应在B点悬挂3个钩码。
2. (安顺市,15,6分)
【答案】(1)便于测量力臂;左;(2)实验次数太少,结论具有偶然性;(3)一;<;(4)远离支点(或向右移动)
【解析】(1)实验过程中应将杠杆调节到水平位置平衡,这样做的目的是为了消除杠杆自身对实验的影响和便于测量力臂;若杠杆右端低左端高,为使杠杆在水平位置静止,即平衡,应将左端的平衡螺母向左端调节;(2)甲同学做法的不足是实验次数太少,结论具有偶然性;(3)第一种实验方案更方便,可以直接从杠杆上读出拉力的力臂;∵左端阻力与阻力臂的乘积相同,而第一次实验的力臂大于第二次实验的力臂,∴第一次弹簧测力计示数小于第二次弹簧测力计示数,即;(4)要使静止的跷跷板发生转动,小女孩乙可以远离支点(或向右移动)增大力臂,从而增大右端力与力臂的乘积,使跷跷板右端力与力臂的乘积大于跷跷板左端力与力臂的乘积.
3. (龙东市,29,6分)
【答案】(1)右;(2)便于直接从杠杆上读出力臂;(3);(4)6;左侧下降;(5)变大
【解析】(1)由甲图可知,杠杆的左端下降,应将杠杆两端的平衡螺母向右调节,使杠杆在水平位置平衡;(2)在实验过程中,调节杠杆在水平位置平衡的目的是便于从杠杆上直接读出力臂;(3)从实验数据可以得出杠杆的平衡条件是;(4)设一个钩码重为G,杠杆上一个小格长度为L,根据杠杆平衡条件得:,即,∴,即为使杠杆平衡,应在B点挂6个钩码;当杠杆平衡后,将A、B点下方的钩码同时向支点移近一格时,,,∵左端大于右端,∴杠杆会左侧下降;(5)当弹簧测力计由竖直位置逐渐向左倾斜时,动力臂减小,根据杠杆平衡条件可知,阻力与阻力臂的乘积一定时,动力臂变小,动力将变大,即弹簧测力计示数将变大.
4. (年黑龙江省齐齐哈尔市,25,8分)
【思路分析】(1)①根据图甲读出AB间的距离和BC间的距离,以及BC段运动的时间;
②图甲读出AB段运动的时间,分别计算出两段内的平均速度来比较即可;
(2)根据题意分析出牛顿每一定律的得出过程的方法;
(3)根据影响动能大小的因素和牛顿第一定律的相关知识来分析解答;
(4)根据题意分析出实验中使用的同一种简单机械,再举出一个应用实例即可.
【解题过程】
(1)①由图甲可知,sAB=10.0cm-6.0cm=4.0cm;tBC=35min23s-35min22s=1s;
②由图甲可知,tAB=35min22-35min20=2,sBC=60cm-1.0cm=4.0cm,,
,所以;
(2)由题意可知,牛顿第一定律是在实验的基础上加推理的方法得出的,故选B;
(3)由图丙可知,由于物体的动能不容易直接由实验现象表现出来,所以实验中通过观察木块被小球撞击后移动的距离来比较小球的动能的;
如果水平面是光滑的,则小球将以到达平面时的速度一直匀速直线运动下去,不能比较出小球的动能的大小;
(4)由题意可知,三题的三个实验中都用到了同一种简单机械斜面;斜面是一种省力的简单机械,在现实生活中,盘山公路利用了这种机械.
故答案为:(1)①4.00;1;②