全国通用备战2020中考物理专题2.9探究杠杆平衡条件测量机械效率
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国乙2020年中考物理复习实验专题十六《探究杠杆的平衡条件》1•如图所示是小明探究杠杆的平衡条件”的装置,每只钩码重为0.5N (钩码个数若干),弹簧测力计量程为0〜5N。
(1)图甲中,杠杆静止时处于 _______ (平衡/不平衡)状态•为使杠杆在水平位置平衡,小明应将杠杆两端的平衡螺母向________ (左/右)移。
(2)如图乙,小明保持弹簧秤竖直放置,然后认真调零后,用弹簧测力计竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡。
此时弹簧测力计的示数为F i,杠杆受到钩码的拉力为F2,小明发现F i8D #29C,其原因是 _______ 。
(3)接着,小明准备做图丙所示实验,实验前小明首先再取一只弹簧秤与已调零的弹簧秤进行对拉,如图丁,他这样做的目的是__________ 。
在做了10多次图丙所示实验后,他还做了几次图戊所示的实验,他这样做的目的是:__________ 。
除偶然结论总结发现普遍规律2•物理实验复习时,小美和小丽再探有关杠杆平衡的问题.【答案】平衡左杠杆自身受到的重力不能忽略对第二个倒置使用的弹簧秤进行调零(1)小美先将杠杆调节至水平位置平衡,在左右两侧各挂如图甲所示的钩码后,杠杆的________ 端下降•要使杠杆重新在水平位置平衡,如果不改变钩码总数和悬挂点位置,只需___________ 即可.(2 )小丽还想探究当动力和阻力在杠杆同侧时杠杆的平衡情况,于是她将杠杆左侧的所有钩码拿掉, 结果杠杆转至竖直位置,如图乙所示•小丽在A 点施加一个始终水平向右的拉力F ,却发现无论用多大的力都不能将杠杆拉至水平位置平衡•你认为原因是 ________________ . (3)他们认为(2)问中拉力是做功的•如果水平向右的拉力F 大小不变,0A 长L ,将杠杆从竖直位置拉着转过30°的过程中,拉力 F 做功为 _______________ •(在直角三角形中,30°角的对边长是斜边长的一半)-FL3•我班物理兴趣小组的同学,利用如图所示的装置,在杠杆支点的两边分别挂上钩码来探究杠杆的平衡 条件.(1) 吗?_________ (选填平衡”或不平衡”)(2) ______________________________ 为尽量减小杠杆自身的 对实验结果的影响,应使杠杆在水平位置平衡,如图甲中,应将右端的平衡螺母向 ___________ (选填左”或右”)调节;将杠杆调在水平位置平衡还可以方便的测量(3) ________________________________________________________ 实验中测得的数据如表所示,表格中漏填的数据为 __________________________________________________________ N . (4)有的同学按现有方案得出如下结论: 动力 >支点到动力作用点的距离=阻力 >支点到阻力作用点的距 离”这个结论与杠杆平衡条件不符,为解决本实验方案的这一不足, 小刚同学用弹簧测力计替换了一组钩码,并使测力计的拉力方向 _______________ ,使杠杆平衡,再做几组实验,即可得到验证。
一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1.如图杠杆AOB 用细线悬挂起来,分别在A 、B 两端分别挂上质量为1m 、2m 的重物时,杠杆平衡,此时AO 恰好处于水平位置,AO BO =,不计杠杆重力,则1m 、2m 的关系为A .12m m >B .12m m =C .12m m <D .无法判断【答案】C【解析】【详解】 杠杆示意图如下:根据杠杆的平衡条件:1122F L F L =可知,1122G L G L =1122m gL m gL =即1122m L m L =因为力与相应的力臂成反比关系,从图中可以看出力臂12L L >,所以物体的重力12G G <,即12m m <,故选C 。
2.如图所示,轻质杠杆OA 的B 点挂着一个重物,A 端用细绳吊在圆环M 下,此时OA 恰成水平且A 点与圆弧形架PQ 的圆心重合,那么当环M 从P 点逐渐滑至Q 点的过程中,绳对A 端的拉力大小将( )A.保持不变B.逐渐增大C.逐渐减小D.先变小再变大【答案】D【解析】【详解】作出当环M位于P点、圆弧中点、Q点时拉力的力臂l1、l2、l3如下由图可知,动力臂先增大,再减小,阻力与阻力臂不变,则由杠杆平衡公式F1l1=F2l2可知,拉力先变小后变大,故选D。
3.工人师傅利用如图所示的两种方式,将重均为 400N 的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离.F1、F2始终沿竖直方向;图甲中BO=2AO,图乙中动滑轮重为 50N,重物上升速度为 0.02m/s.不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法正确的是( )A.甲方式F1由 150N 逐渐变大B.乙方式F2的功率为 3WC.甲乙两种方式都省一半的力D.乙方式中滑轮组的机械效率约为 88.9%【答案】D【解析】【详解】A.由图知道,重力即阻力的方向是竖直向下的,动力F1的方向也是竖直向下的,在提升重物的过程中,动力臂和阻力臂的比值是:1 22 1L OBL OA==所以,动力F1的大小始终不变,故A错误;BC.由于在甲图中,OB=2OA,即动力臂为阻力臂的2倍,由于不计摩擦及杠杆自重,所以,由杠杆平衡条件知道,动力为阻力的一半,即111400N200N 22F G==⨯=由图乙知道,承担物重是绳子的段数是n =3,不计绳重和摩擦,则 ()()211500N+50N 150N 22F G G =+=⨯=动, 即乙中不是省力一半;所以,绳子的自由端的速度是:v 绳 =0.02m/s×3=0.06m/s ,故乙方式F 2 的功率是:P=F 2 v 绳 =150N×0.06m/s=9W ,故BC 错误;D .不计绳重和摩擦,乙方式中滑轮组的机械效率是: 400N 100%=100%=100%88.9%400N 50NW Gh W Gh G h η=⨯⨯⨯≈++有用总轮 故D 正确.4.如图所示,杠杆挂上钩码后刚好平衡,每个钩码的质量相同,在下列情况中,杠杆还能平衡的是A .左右钩码各向支点移一格B .左右各减少一个钩码C .左右各减少一半钩码D .左右各增加两个钩码【答案】C【解析】 设杠杆的分度值为 L ,一个钩码的重为G .原来4G ×2L =2G ×4L ;左、右钩码各向支点移动一格,左边=4G ×L =4GL ,右边=2G ×3L =6GL ,左边<右边,杠杆向右端下沉,A 不符合题意;左右各减少一个钩码,左边=3G ×2L =6GL ,右边=G ×4L =4GL ,左边>右边,杠杆向左下沉,B 不符合题意;左、右钩码各减少一半法码,左边=2G ×2L =4GL ,右边=G ×4L =4GL ,左边=右边,杠杆平衡;C 符合题意;左右各增加两个钩码,左边=6G ×2L =12GL ,右边=4G×4L =16GL ,左边<右边,杠杆右边下沉,D 不符合题意,故选C .5.如图所示的轻质杠杆OA 上悬挂着一重物G ,O 为支点,在A 端用力使杠杆平衡。
实验十六、测定滑轮组的机械效率实验【实验目的】:会测量滑轮组的机械效率。
【实验原理】:【待测数据】:物重G、拉力F、重物上升的距离h、弹簧测力计移动的距离S【实验器材】:钩码、滑轮组、铁架台、细线、弹簧测力计、刻度尺。
【实验步骤】:①用所给器材组装如图1所示滑轮组。
②将钩码挂在滑轮组下方,记录下所挂钩码的重力,用弹簧测力计竖直拉住绳子自由端。
③将刻度尺放在如图所示的位置,分别记录下钩码和绳子自由端的起始位置。
④用弹簧测力计匀速拉动绳子自由端,使物体匀速上升一段距离,记录弹簧测力计的读数,并记录物体上升后所达到的末位置以及绳子自由端上升到的末位置。
⑤根据测量数据,分别计算出钩码上升的距离h和绳子自由端移动的距离s,然后根据W=Gh和W总=Fs计算出有用功和总功,按η有用计算该滑轮组的机械效率。
⑥改变所挂钩码的重力,重复以上实验步骤。
⑦钩码重力不变,改变动滑轮个数重复上述实验步骤。
次数钩码重/N 钩码上升高度/cm滑轮组有用功/J弹簧测力计示数/N弹簧测力计移动距离/cm滑轮组总功/J机械效率%1410 1.630单滑轮组2610 2.6301410 1.150双滑轮组2610 1.450【实验结论】:①滑轮组机械效率与物体重力和动滑轮的个数有关;②同一滑轮组,提起的物重越重,滑轮组的机械效率越高;③不同的滑轮组机械效率不同,且在物重相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低【考点方向】:1、步骤:必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高,目的:保证测力计示数大小不变。
2、结论:影响滑轮组机械效率高低的主要因素有:A动滑轮越重,个数越多则额外功相对就多。
B提升重物越重,做的有用功相对就多。
C 摩擦,若各种摩擦越大做的额外功就多。
3、同一滑轮组:绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
4、测量机械效率时为什么不能使弹簧测力计静止?机械效率会怎样?答:当弹簧测力计静止时,绳子和滑轮之间没有摩擦力,拉力示数会变小,用功在总功中占的比例增大,滑轮组的机械效率偏大。
OB 2F l 甲1l 21F F 1A2F 甲F 1F A1O1l 2F 乙1l B2丙1F 2F 2F l 乙2F丙l 12F F 22F l 丁2l O1丁OF 1F 1中考物理杠杆与机械效率专题一、复习目标:理解杠杆原理,学会利用杠杆平衡原理解决问题;理解机械效率的意义,学会正确计算机械效率。
二、知识储备:1.杠杆是指:驱使杠杆转动的力叫做_________,阻碍杠杆转动的力叫做_________;支点到动力作用线的距离叫_________,支点到阻力作用线的距离叫_________。
2.在研究杠杆平衡条件试验中,得出的结论是____________________________________。
3.动力臂小于阻力臂的杠杆是_________杠杆;动力臂大于阻力臂的杠杆是_________杠杆;动力臂等于阻力臂的杠杆是_________杠杆。
(填“省力”“费力”或“等臂”)4.定滑轮不省力是因为:动滑轮省力是因为: . 5、在力学中,功的定义是:做功包含两个必要的因素分别是和,计算功的公式W= 。
克服重力做功的公式为W= ,克服阻力做功的公式为W= 。
5.在运动学中,速度定义为:,公式:,速度描述物体运动的快慢;与此类似,功率定义为:,公式:,功率描述。
6.对于简单机械来说,提升重物时,克服___________所做的功为有用功,实际拉力做的功为________.那么机械效率的计算公式可写作η=_____________.7.影响机械效率的因素有:①,②,③。
8.使用滑轮组提重物时,若忽略滑轮和轴之间的摩擦以及绳重,则重物和动滑轮由几段绳子承担,提起重物的力就等于总重量的几分之一,即F=nG G )(轮物。
因此判断用力情况的关键是弄清几段绳子承担动滑轮和重物的总重。
三、典例解析:例1、画出下列图中所示的杠杆(支点为O )的力臂。
2.如图13-4-3所示,O 是杠杆的支点,为了提高重物,用一个跟杠杆始终保持垂直的力F ,使杠杆由竖直位置缓慢转动到水平位置,在这个过程中,则()A.杠杆始终是省力的B.杠杆始终是费力的C.杠杆始终是等力的D.以上说法都不对图13-4-33.如图13-4-4所示,等臂杠杆两端各挂一个质量相等的实心铁块和铝块(已知ρ铁>ρ铝),杠杆平衡,若将它们同时浸没在水中,杠杆将()图13-4-4A..仍平衡B.左端下沉C.右端下沉D.无法判定4.某工人将木头一头抬起,另一头支在地上,在匀速上抬的过程中,该人所用的力的方向始终竖直向上,那么力的大小将()A.逐渐减小B.逐渐增大C.保持不变D.先减小后增大5.二个体积相等的实心铜球和铝球,挂于轻质杠杆两端,当支点O位于某处时,杠杆平衡,如图12-4-5所示。
2020年中考物理复习专题测试《机械效率》一、单选题1.下列关于机械效率的说法正确的是()A. 越省力的机械,机械效率越高B. 做功越少的机械,机械效率越低C. 做功越慢的机械,机械效率越低D. 总功相同,有用功越大的机械,机械效率越高2.利用相应规格型号的胶质滑轮,如图所示的甲、乙两种方式,把质量相等的重物G提升了相同的高度,所用的拉力分别为F甲、F乙,机械效率分别是η甲、η乙(忽略绳重与摩擦,且动滑轮G动小于物重G),下列关系式正确的是()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3.如图所示,把同一物体沿粗糙程度相同的斜面BA和CA分别拉到顶端A,关于斜面的机械效率为ηB、ηC的大小关系是( )A. ηB>ηCB. ηB=ηCC. ηB<ηCD. 无法确定4.现要利用斜面将木箱拉上汽车,下列做法中可以提高斜面机械效率的是()A. 以较快的速度拉木箱B. 以较慢的速度拉木箱C. 减小斜面的倾斜程度D. 增大斜面的倾斜程度5.关于功、功率、机械效率的说法正确的是()A. 物体受到的力越大,力所做的功越多B. 做功多的机械,功率一定大C. 效率高的机械,做的有用功一定多D. 功率大的机械,做功越快6.如图所示。
利用动滑轮提升一个重为G的物块。
不计绳重和摩擦,其机械效率为60%,要使此滑轮的机械效率达到75%,则需要提升重力为G的个数为()A. 2个B. 3个C. 4个D. 5个7.如图所示,斜面长20m、高10m,固定在水平地面上。
一位同学用平行于斜面向上40N的拉力,在20s内把重60N的物体沿斜面向上匀速拉动了10m。
在此过程中()A. 斜面的机械效率是66.7%B. 斜面的机械效率是75%C. 该同学对物体做功的功率是10WD. 该同学对物体做功的功率是30W8.下列关于简单机械和能的说法中正确的是()A. 镊子和定滑轮都是等臂杠杆B. 使用滑轮组的优点是既可以省力又可以省距离C. 洒水车在水平路面上匀速洒水的过程中,水和车的整体动能和机械能都在减小D. 同一滑轮组匀速提升不同的重物,机械效率是相同的9.如图所示的滑轮组中,动滑轮重1N,小强用6N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10N的物体,物体沿竖直方向上升0.4m。
一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1.如图所示,杠杆在水平位置平衡.下列操作仍能让杠杆在水平位置保持平衡的是()A.两侧钩码同时向外移一格B.两侧钩码同时向内移一格C.在两侧钩码下方,同时加挂一个相同的钩码D.左侧增加一个钩码,右侧钩码向外移一格【答案】D【解析】【分析】【详解】设一个钩码的重力为G,横梁上一个格的长度为l,原来杠杆处于平衡状态,则有2332⨯=⨯G l G lA.两侧钩码同时向外移一格,左边为⨯=G l Gl248右边为⨯=339G l GlGl Gl<89杠杆右端下沉,故A项不符合题意;B.两侧钩码同时向内移一格,左边为⨯=G l Gl224右边为313⨯=G l Gl<34Gl Gl杠杆左端下沉,故B项不符合题意;C.同时加挂一个相同的钩码,左边为⨯=G l Gl339右边为⨯=G l Gl428<Gl Gl89杠杆左端下沉,故C项不符合题意;D.左侧增加一个钩码,右侧钩码向外移一格,左边为339G l Gl ⨯=右边为339G l Gl ⨯=99Gl Gl =杠杆平衡,故D 项符合题意。
故选D 。
2.AC 硬棒质量忽略不计,在棒的B 、C 两点施加力F 1、F 2,F 2的方向沿OO'线,棒在图所示位置处于静止状态,则( )A .F 1<F 2B .F 1=221s F s C .F 1力臂等于s 1 D .F 2方向沿OO '线向上 【答案】D 【解析】 【详解】AC .由图知,F 2的方向沿OO ′线,其力臂最长,为s 2;而F 1的方向竖直向下,所以其力臂L 1是从A 点到F 1的垂线段,小于s 1,更小于s 2, 由F 1L 1=F 2L 2知,L 1<s 2,所以F 1一定大于F 2,故AC 不符合题意; B .由F 1L 1=F 2L 2知,F 1L 1=F 2s 2,即2211F s F L =故B 不符合题意;D .已知F 1的方向是竖直向下的,为保持杠杆平衡,F 2的方向应该沿OO′向上,故D 符合题意。
实验13 探究杠杆平衡条件及测量机械效率BY LEX杠杆平衡条件的实验探究01、如图01所示,在“研究杠杆平衡条件”实验中:图 01(1)实验前出现图甲所示情况,为了使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端的螺母向调(选填“左”或“右”)(2)实验过程中出现图乙所示情况,为了使杠杆在水平位置平衡,这时应将右边的钩码向(选填“左”或“右”)移动格。
(3)图乙中杠杆水平平衡后,在杠杆左右两边钩码下同时加一个相同的钩码,这时杠杆将。
(选填“保持水平平衡”、“顺时针转动”或“逆时针转动”)(4)图丙所示的案秤是个不等臂杠杆,请你根据杠杆的平衡条件,说明用几个不重的砝码就能平衡盘中重得多的货物的道理。
02、如图02所示,小森在“探究杠杆平衡条件”的实验中:(1)把杠杆挂在支架上,观察到枉杆左端下沉,当他去调节螺母时,发现两侧螺母已丢失,聪明的小森在(选填“左,或“右”)侧末端缠些透明胶就使杠杆在水平位置平衡了。
(2)某次测量中杠杆已处于平衡状态。
若小森在两边钩码下方各拿走两个钩码,杠杆 (选填“左”或“右’)端将下沉。
为使杠杆恢复水平平衡,小森应将左侧剩余的两个钩码移至处。
图 02 图 0303、如图03所示是小华同学探究杠杆平衡条件的实验装置。
(1)请你在图中画出钩码受到重力G的示意图和此时杠杆受到动力F1的力臂L1;(2)现在小华同学想使杠杆在水平位置平衡,以便测量力臂,她可以采取的做法是:(写出一条即可);(3)下表是小华得到的一组实验数据:正确,造成错误的原因是什么? 。
04、如图04所示,实验台上有如下实验器材:一个带支架的杠杆、一个量程为0-5N的弹簧测力计、六个质量均为100g的钩码和两段细绳。
请利用上述实验器材设计一个实验。
证明“在杠杆平衡时,如果动力臂和阻力臂保持不变,则动力跟阻力成正比”。
(1)在你所设计的实验中,如果用点A表示钩码作用在杠杆上的位置,用点B表示弹簧测力计作用在杠杆上的位置,请在图中的杠杆上标出A点和B点;(2)请写出主要实验步骤。
专题9 简单机械及其效率一、选择题1.【2017•泰安卷】如图所示的四种用具中,正常使用时属于省力杠杆的是()A.天平 B.裁纸刀C.筷子D.钓鱼竿【答案】B【考点定位】杠杆的应用;杠杆的分类2、【2017•自贡卷】如图所示的杠杆正处于水平平衡,若在标杆两边的钩码下再一个钩码(钩码的质量都相同),杠杆将()A、还继续处于水平平衡B、右端上升,左端下降C、右端下降,左端上升D、无法确定杠杆的运动状态【答案】C【解析】原来杠杆处于平衡状态,加上相同的钩码,应由增加的力和力臂的乘积来判定.设每个钩码的质量为m,左侧力臂为L,由杠杆的平衡条件可得:3mgL=2mgL右,解得:32L L=右;两端增加一个钩码后,左侧力和力臂的乘积为4mgL,右侧力和力臂的乘积为33 4.52mg L mgL⨯=,则右端力和力臂的乘积大,所以杠杆右端下降,左端上升,故ABD错误、C正确.故选C.考点:杠杆的动态平衡分析.3. 【2017•菏泽卷】下列工具中,在使用时属于费力杠杆的是( )A. B.C.D.【答案】B考点:杠杆的种类4. 【2017•广州卷】图11中力1F 水平拉动重为G 的物体A 在水平路面匀速移动了s 。
改用滑轮组拉动A 在同一路面匀速移动了s ,拉力为2F (如图12)。
此过程滑轮组( )A.总功为2F sB. 额外功为1F sC. 机械效率为()23GsF s ⨯ D. 额外功为213F s F s -【答案】D【解析】滑轮组中,有三段绳子承担,因此拉力移动的距离为3S ,则总功为3F 2S ,A 错误;拉力的有用功为F 1S ,则额外功是3F 2S-F 1S ,B 错误,D 正确;机械效率为12==3W F SW F Sη有总,C 错误; 考点:有用功,总功和额外功,滑轮组的机械效率。
5. 【2017•安徽卷】如图所示,当水平拉力F=50N时,恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动。
已知物体重为200N,所受地面的摩擦力约为80N,假如在5s时间内,物体水平移动了0.6m,不计绳和滑轮的自重,则在此过程中A.拉力F做功为30JB.物体重力做功为120JC.拉力F做功的功率为12WD.该装置的机械效率约为60%【答案】C【解析】考点:功的计算机械效率功率的计算6、【2017•舟山卷】如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。
一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题1.如图所示,甲乙两个滑轮组,其中每个大小相同的滑轮质量相同,用它们分别将相同的重物提高到相同的高度,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是( )A .两滑轮组绳自由端拉力相等B .两滑轮组机械效率相等C .乙滑轮组的额外功多D .甲滑轮组绳自由端移动的距离多【答案】C 【解析】 【详解】A .由图可知,3n =甲,n 乙 =4,不计绳重和摩擦,则()113F G G =+动, ()2124F G G =+动 两滑轮组绳自由端拉力不相等,故A 错误; B .不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率G G G η=+甲动, 2GG G η=+乙动两滑轮组机械效率不相等,故B 错误; C .两滑轮组的额外功W G h =甲额动;2W G h =乙额动故乙滑轮组的额外功多,故C 正确; D .两滑轮组绳自由端移动的距离3s h =甲 ,4s h =乙则乙滑轮组绳自由端移动的距离多,故D 错误; 故选C 。
2.如图所示的滑轮组(不计滑轮重、绳与滑轮的摩擦),在拉力 F 的作用下,物体水平向左做匀速直线运动,弹簧测力计的示数为 6N , 则物体受到地面的摩擦力大小为_________N 。
一段时间内物体沿水平方 向移动了 5m ,拉力 F 做功_____J 。
【答案】1260【解析】【分析】【详解】[1]由图可知,n=2,弹簧测力计的示数为6N,则拉力为6N,摩擦力f=2×6N=12N摩擦力为12N。
[2]拉力移动的距离s′=2s=2 5m=10m拉力做的功W=Fs=6N×10m=60J拉力做的功为60J。
3.如图所示,用F=50N的力通过滑轮组水平拉重为80N的物体使其向左匀速运动0.4m,在这个过程中拉力F做功为_____J,已知物体受到水平地面的摩擦力为60N,该滑轮组的机械效率为_____(忽略绳子和动滑轮的重力)【答案】40 60%【解析】【分析】首先判断滑轮组有几段绳子受力,计算出拉力移动的距离,利用拉力做的总功;滑轮组所做的有用功为克服物体A受到摩擦力所做的功,根据求出其大小,再根据效率公式求出滑轮组的机械效率。
一、初中物理杠杆平衡条件的应用问题1.如图所示,小凯用拉力F 提着重为G 的物体匀速缓慢上升h ,下列关于杠杆的有关说法正确的是( )A .拉力F 所做的总功为FhB .杠杆的机械效率是Gh /Fh ×100%C .若把悬挂点从A 点移至B 点,把同一物体匀速缓慢提升相同的高度,拉力的大小与原来相同D .若把悬挂点从A 点移至B 点,把同一物体匀速缓慢提升相同的高度,拉力所做的总功与原来相同【答案】D【解析】【分析】【详解】A .重为G 的物体匀速缓慢上升h ,总功应为拉力F 与力的方向上的位移s 的乘积,由图可知s>h则总功W Fs Fh =>故A 项错误;B .物体重力做的功为有用功是W Gh =有而拉力做的功大于Fh ,故B 项错误;C .悬挂点从A 点移至B 点,阻力臂增大,根据公式1122Fl F l =,阻力不变,阻力臂增大,动力臂不变则动力增大即拉力F 变大,故C 项错误;D .把悬挂点从A 点移至B 点,把同一物体匀速缓慢提升相同的高度,理想状态下,没有额外功,所以拉力所做的总功与原来相同,故D 项正确。
故选D 。
2.如图所示,杠杆在水平状态保持静止,要使弹簧测力计的示数变为原来的12,下列措施中可行的是A.去掉三个钩码B.把钩码向左移动2小格C.把钩码向右移动2小格D.把弹簧秤测力计向左移动2小格【答案】B【解析】【分析】【详解】根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得,4G×4L=F2×8L,解得F2=2G,要使弹簧测力计的示数变为原来的12,即F2=G。
A.去掉三个钩码,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得,G×4L=F'2×8L,所以F'2=12G,不符合题意;B.把钩码向左移动2小格,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得,4G×2L=F'2×8L,所以F'2=G,故B符合题意;C.把钩码向右移动2小格,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得,4G×6L=F'2×8L,所以F'2=3G,故C不符合题意;D.把弹簧秤测力计向左移动2小格,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得,4G×4L=F'2×6L,所以F'2=83G,故D不符合题意。
2.9探究杠杆平衡条件、测量机械效率1.(2019·宿迁)以下为“探究杠杆平衡条件”实验:(1)如图甲,把杠杆放在支架上并置于水平桌面,静止时发现杠杆左低右高,为了使杠杆在水平位置平衡,应将右端的平衡螺母向______调节。
(2)如图乙,在已经调节好的杠杆左A 处挂4个钩码,要使杠杆仍在水平位置平衡,应在杠杆右边离支点4格的B 处挂______个相同的砝码。
(3)如图丙,在杠杆左边离支点4格的C 处,用弹簧测力计与水平方向成30°角斜向上拉,也可使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计示数为______N (每个钩码重0.5N )。
【答案】右 2 2 【解析】(1)把杠杆放在支架上并置于水平桌面后,发现杠杆左低右高,为了使杠杆在水平位置平衡,应将右端平衡螺母向右调节;(2)设杠杆的一个小格为L ,一个钩码的重为G ,乙图,设在B 处悬挂钩码的个数为n ,由杠杆平衡条件得:4G×2L =n G×4L , 解得:n =2,即应在杠杆右边B 处挂2个钩码;(3)当弹簧测力计在C 点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆, 此时动力臂等于12 OC =12×4L =2L ;根据杠杆的平衡条件F 1L 1=F 2L 2可得,测力计的示数:F 1=F 2L 22L 1 =4×0.5N×2L2L=2N 。
2.(2019·德阳)如图所示是探究杠杆平衡条件的几个实验情景:O甲 O乙B丙AOACB30°(1)挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆________(选填“达到”或“没有达到”)平衡状态,接下来调节杠杆两端的螺母,使杠杆处于________。
(2)如图乙所示,A点挂有2个质量均为50g的钩码、为了让杠杆在水平位置平衡,应在B点挂________个质量均为50g的钩码。
(3)如图丙所示,现给你一个量程为0~2N的弹簧测力计,若干个50g的钩码,钩码挂在C点处,现使用弹簧测力计和钩码使杠杆在水平位置平衡,则在C点处所挂钩码的最多个数为________个。
【答案】达到水平位置平衡 3 6【解析】(1)杠杆保持静止,此时杠杆处于静止状态,达到平衡;由图中,杠杆的右端较高,平衡螺母应向右端移动使杠杆在水平位置平衡;(2)设杠杆的一个小格为L,一个钩码重为G,因为,F1l1=F2l2,所以,2G×3L=nG×2L,所以,n=3,所以在B处挂3个钩码。
(3)为使拉力最小,动力臂要最长,拉力F的方向应该垂直杠杆向上,即竖直向上,动力臂为最长,F作用点在最左端,根据杠杆的平衡条件,在C点处所挂钩码的最多个数:nG×4L=F×6L,nmg×4L=F×6L,代入数据:n×0.05kg×10N/kg×4L=2N×6L,解得,n=6。
3.(2019·安顺)小军同学为了探究“使用动滑轮的省力情况及滑轮组的机械效率”,使用了如图所示的实验装置。
实验前,小军用轻质弹簧测力计测得动滑轮的重力为1.0N,每个钩码的重力为0.5N,实验过程中,小军多次改变动滑轮所挂钩码的数量,分别记下了每次所挂钩码的重力及对应的轻质弹簧测力计示数(见下表)序号 1 2 3 4 5 6 7 8动滑轮重G0/N 1.0 1.0 1.3 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0所挂钩码的重力G/N 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0弹簧测力计示数F/N 0.8 1.2 1.3 1.6 1.8 2.2 2.3 2.7(1)分析实验数据可以得到:在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下,使用该滑轮组(选填“省力”或“不省力”)(2)在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下,弹簧测力计的示数F 与被提升钩码重力G 以及动滑轮重力G 0的关系为(3)小军同学又研究了滑轮组水平拉动物体的情况,用另一组滑轮组将重为50N 的物块从位置A 匀速直线拉到位置B ,请在图中画出最省力的绕线方法:物块移动的距离为 cm ;若此时绳自由端所用拉力为10N ,物块受到的摩擦力为18N ,该滑轮组的机械效率为 。
【答案】(1)不省力;(2)F =G+G 02;(3)如图所示;3.10;60%【解析】(1)分析表中序号为1、2的两组数据可以得到:在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下,测力计示数大于所挂钩码的重力G ,故此时使用该滑轮组不省力;(2)由图1可知n =2,在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下,弹簧测力计的示数F 与被提升钩码重力G 以及动滑轮重力G 0的关系为:F =G+G 02;(3)用另一组滑轮组将重为50N 的物块从位置A 匀速直线拉到位置B ,当绳子的有效段数最多为3时,最省力,如下图所示:由图知,物块移动的距离为44.10cm -41.00cm =3.10cm ;若此时绳自由端所用拉力为10N ,物块受到的摩擦力为18N ,该滑轮组的机械效率为:η=W 有用W 总=fs F ×3s =18N 3×10N×100%=60%。
4.(2019·绥化)如图是智慧小组“测滑轮组的机械效率”的实验装置。
测得的实验数据如表。
(1)实验过程中,应竖直向上 拉动弹簧测力计。
(2)第三次实验中滑轮组的机械效率是 。
(3)分析表中实验数据可知,同一滑轮组,物重 ,滑轮组的机械效率越高。
(4)若在第三次实验中,物体上升的速度为0.1m/s ,则拉力F 的功率为 W(5)创新小组也利用重为1N 、2N 、4N 的物体进行了三次实验,每次测得的机械效率均大于智慧小组的测量值,则创新小组测量值偏大的原因可能是 。
(填字母) A .测拉力时,弹簧测力计未调零,指针指在零刻度线下方 B .弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升 C .所使用的动滑轮的重力小于智慧小组【答案】(1)匀速缓慢;(2)74.1%;(3)越大;(4)0.54;(5)C【解析】(1)实验过程中,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计,系统处于平衡状态,拉力等于测力计示数; (2)第三次实验中滑轮组的机械效率是:η=W 有W 总 =Gh Fs =4N×0.1m1.8N×0.3m≈74.1%; (3)纵向分析表中实验数据可知,同一滑轮组,物重越大,滑轮组的机械效率越高; (4)若在第三次实验中,F =1.8N ,物体上升的速度为0.1m/s ,则绳子自由端的速度:v =3×0.1m/s=0.3m/s ,则拉力F 的功率为:P =W t =Fst=Fv =1.8N×0.3m/s=0.54W ;(5)A 、测拉力时,弹簧测力计未调零,指针指在零刻度线下方,拉力测量大了,机械效率变小,不符合题意;B 、弹簧测力计每次拉动钩码时均加速上升,拉力变大,机械效率变小,不符合题意;C 、使用的动滑轮的重力小于智慧小组,克服动滑轮做的功减小,额外功减小,机械效率变大,符合题意,故选C 。
5.(2019·淄博)在日常生活和工农业生产中,提高机械效率有着重要的意义。
提高机械效率,要从研究影响机械效率的因素出发,寻求办法。
(1)为了探究影响机械效率的因素,小明选取了大小相同的滑轮,利用图甲和图乙装置进行实验,并把数据整理记录在下表中。
实验 滑轮 钩码重提升的高 有用功 拉力绳端移动总功 机械效次数 材质 G /N度h /m W 有用/JF /N 的距离s/m W 总/J 率η1 铝 1 0.1 0.1 0.6 0.3 0.18 56%2 铝 2 0.1 0.2 1.0 0.3 0.3 67% 3 铝 2 0.2 0.4 1.0 0.6 0.6 67% 4 塑料 2 0.2 0.4 0.8 0.6 0.48 83% 5塑料20.20.42.10.20.4295%①比较1和2两次实验发现:在所用滑轮组一定时,提升的钩码 ,机械效率越高。
②比较3和4两次实验发现:滑轮组的机械效率还与 有关。
③比较 两次实验发现:在所用滑轮组一定时,机械效率与提升钩码的高度无关。
④第5次实验室利用了图 的装置完成的,判断依据是 。
⑤利用图甲的装置,把重4N 的物体用2.5N 的拉力迅速拉起,滑轮组的机械效率为 。
可见如果没有刻度尺,只有测力计,也可以测量出滑轮组的机械效率。
(2)小明利用图丙装置实验发现:斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关,与物重无关。
保持斜面倾斜程度不变,可以采用 的方法减小摩擦,从而提高斜面的机械效率。
(3)实验表明:额外功越小,总功越接近有用功:进一步推理得出:假设没有额外功,总功等于有用功;可见使用任何机械都 。
下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是 。
A 、焦耳定律 B 、牛顿第一定律 C 、阿基米德原理 D 、欧姆定律【答案】(1)①重力越大;②动滑轮的重力;③2、3;④1、绳子的效段数为1;⑤80%;(2)减小接触面粗糙程度;(3)不省功;B【解析】(1)①比较1和2两次实验找出相同的量和不同的量,分析得出机械效率与变化量的关系; ②根据G =mg =ρVg ,比较3和4两次实验找出相同的量和不同的量,分析得出机械效率与变化量的关系; ③比较 2、3两次实验找出相同的量和不同的量,分析得出机械效率与变化量的关系; ④根据n =sh确定绳子的效段数分析; ⑤根据η=W 有用W 总=Gh Fs =Gh 2Fh =G2F求出滑轮组的机械效率; (2)通过减小接触面粗糙程度的方法可减小摩擦;(3)物理学中,常常有难以达到条件的时候,这时,我们常常需要借助将实验想象为理想情况下来达到我们的目的,在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律,这种研究问题的方法就叫科学推理法。
(1)①比较1和2两次实验发现:在所用滑轮组相同,提升物体的重力越大,机械效率越高,即所用滑轮组一定时,提升的钩码重力越大,机械效率越高;②比较3和4两次实验知,提升物体的重力相同,两滑轮的材质不同,而体积相同,根据G =mg =ρVg ,两滑轮的重力不同,发现:滑轮组的机械效率还与动滑轮的重力有关;③比较 2、3两次实验发现:在所用滑轮组一定时,机械效率与提升钩码的高度无关。
④第5次实验室利用了图乙的装置完成的,判断依据是n =s h =0.2m0.2m=1,绳子的效段数为1;⑤利用图甲的装置,把重4N 的物体用2.5N 的拉力迅速拉起,滑轮组的机械效率为: ηη=W 有用W 总=Gh Fs =Gh 2Fh =G 2F =4N2×2.5N×100%=80%; 可见如果没有刻度尺,只有测力计,也可以测量出滑轮组的机械效率。