初三物理杠杆,滑轮及功,机械效率经典例题(附答案)
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初中物理功、功率、机械效率例题及详细解析【典型例题】类型一、基础知识1、下面情况中,人对物体做功的是()A. 举重运动员举着杠铃不动B. 人用力却没有把重物提起C. 某同学提着水桶在水平路面匀速行走D. 旅客提着行李走上楼梯【思路点拨】本题要抓住做功的两个必要因素:1.作用在物体上的力;2.物体在力的方向上通过的距离;二者缺一不可。
【答案】D【解析】A、B均属于“不动无功”型,有力作用但没通过距离;C属于“劳而无功”型,桶运动方向与施力方向垂直;D具备做功的两个必要因素,人对行李施力,行李沿拉力方向有移动距离,D选项中人对行李箱用向上的力,并且在力的方向上移动了距离,所以人对物体做了功。
【总结升华】做功要满足的两个要素是:作用在物体上的力;在力的方向上通过的距离。
举一反三:【变式】(多选)小车重200N,人用30N的水平力推小车沿水平路面匀速前进50m的过程中,下列判断正确的是()A.重力没做功B.人对车做功10000JC.人对车做功1500J D.小车受到的阻力是230N【答案】AC2、某人用50N的力,将重30N的铅球抛到7m远处,这个人对铅球做的功为()A、350JB、210JC、0D、无法计算【思路点拨】人推铅球,对铅球施加了力,并且铅球在该力的方向上移动了距离,根据功的公式W=Fs分析判断。
【答案】D【解析】铅球的运动可以分为两个阶段:第一个阶段是人推铅球,第二个阶段是铅球在空中飞行。
在第一个阶段人用力推动铅球,对铅球做功;在第二个阶段,铅球离开了人,人不再对铅球做功。
注意:在第一个阶段,在人推力的作用下,铅球移动了一段距离,但这个距离不是7m;具体是多少,题中未给出,无法判断。
【总结升华】本题考查了学生对功的公式的掌握和运用,关键是掌握做功的两个必要条件(一是力,二是在力的方向上移动的距离)。
举一反三:【变式】(2015•无锡)现有30包大米,总质量为150kg,小明想尽快将它们搬上10m高处的库房,如图为小明可以提供的用于搬动物体的功率与被搬运物体质量之间的关系图象,由图可知他可以提供的最大功率为_____W;为尽可能快地将大米搬上库房,他每次应搬_____包,若每次下楼时间是上楼时间的一半,则他最快完成搬运任务并返回原地所用的时间是_____s。
九年级杠杆和滑轮专项训练题〔含精细剖析讲解〕一.选择题〔共小题〕.〔•枣庄〕如下图,杠杆处于平衡状态,假如将物体和同时向靠近支点的方向挪动一样的间隔,以下推断正确的选项是〔〕.杠杆仍能平衡.杠杆不能平衡,右端下沉.杠杆不能平衡,左端下沉.无法推断.〔•厦门〕用细绳系住厚度不匀称的木板的处,木板恰好处于静止状态,且上外表保持程度.如下图,两玩具车同时从点旁边分别向木板的两端匀速运动,要使木板在此过程始终保持平衡,必需满意的条件是〔〕.两车的质量相等.两车的速度大小相等.质量较小的车速度较大.两车同时到达木板两端.〔•常州〕如下图,为轻质杠杆,可绕支点自由转动,在端施加一个动力使杠杆在程度位置平衡,该杠杆〔〕.肯定是省力杠杆.肯定是费劲杠杆.肯定是等臂杠杆.以上状况都有可能.〔•孝感〕如下图是汽车起重机的示意图,当用它从水中吊起重物时,以下说法正确的选项是〔〕.汽车轮胎有花纹是为了削减行驶过程中的摩擦力.此吊车运用了杠杆原理,此杠杆为费劲杠杆.汽车固定后,吊起重物后及没有吊起重物相比,对地面的压强变小.将货物从水中匀速吊起时,出水过程中,拉力渐渐变小.〔•滨州〕依据工作须要选择相宜的工具是劳动者的根本技能.要剪断铁丝等较硬的物体,以下图中的种剪刀应选择〔〕.〔•丽水〕汽车刹车原理图如下图,连着刹车踏板的金属杆是一根能绕点转动的杠杆,当驾驶员踩下刹车踏板时,刹车油受到挤压从而推动活塞向左移,活塞挤压刹车卡钳夹紧刹车盘产生摩擦力使车辆减速,当行驶中的汽车刹车时,以下分析正确的选项是〔〕.刹车盘的温度不会上升.连着刹车踏板的金属杆是费劲杠杆.刹车卡钳把刹车盘夹得越紧,摩擦力越大.脚踩刹车踏板时,刹车踏板对脚没有力的作用.〔•玉林〕如下图,重力为的匀称木棒竖直悬于点,在其下端施一始终垂直于棒的拉力,让棒缓慢转到图中虚线所示位置,在转动的过程中〔〕.动力臂渐渐变大.阻力臂渐渐变大.动力保持不变.动力渐渐减小.〔•济南〕为了探究杠杆的平衡条件,物理老师带来了一个自制杠,从其上找一点用支架支起来,如下图.当小强依次在杠杆上的、、等各点施加一个向下的力时,发觉越来越简洁提起水桶.依据这一试验现象大家提出的以下四个问题中,其中最有探究价值且易于探究的科学问题是〔〕.水桶重和位置不变,杠杆平衡时,为什么施力点离支点越远就越省力?.水桶重和位置不变,杠杆平衡时,动力和动力臂之间存在着怎样的关系?.阻力和阻力臂不变,杠杆平衡时,动力和动力臂之间存在着怎样的关系?.杠杆平衡时,动力和动力臂、阻力和阻力臂之间存在着怎样的关系?.〔•深圳模拟〕中国语言丰富多彩,其中蕴含着很多物理学问,以下对应的物理学问不正确的选项是〔〕.四两拨千斤﹣﹣杠杆原理.落叶归根﹣﹣地球旁边的物体总是受到重力作用.磨刀不误砍柴功﹣﹣减小受力面积可以增大压强.站着不如躺着﹣﹣躺着对地面的压力比站立时小.〔•杭州模拟〕在一次校运动会,小明骑一质量为的独轮车,以速度匀速通过一重为、长为的程度独木桥,独木桥的两端由两根竖直支柱、支撑着,如下图.设独轮车骑上端支柱处为初始时刻〔〕,下面哪一个图正确地表示了端支柱所受压力刚好间的函数关系?〔不考虑独木桥的形变〕〔〕.〔•黑河〕用两个一样的滑轮组成的滑轮组固定在天花板上,如下图,当匀速提升物体时,绳子自由端的拉力,物体挪动的速度为,每个滑轮重,忽视绳重和摩擦,以下说法正确的选项是〔〕.绳子自由端挪动的速度为.物体的重力为.该滑轮组的机械效率为.拉力的功率为.〔•常德〕如下图,用滑轮组把重为的货物提到高的楼上,所用拉力为,那么总功和滑轮组的机械效率分别是〔〕.〔•泉州模拟〕不计摩擦和绳重,用图所示的甲、乙两个一样的滑轮组,提升不同数量的同种钩码,那么它们的机械效率〔〕.η甲>η乙.η甲<η乙.η甲η乙.无法比较.〔•槐荫区三模〕如下图,用质量一样的滑轮分别将质量一样的甲、乙两物体匀速提升一样的高度,所用的拉力分别为甲、乙,两装置的机械效率分别为η甲、η乙.不计绳重及摩擦,且动滑轮重力动小于物体重力物,那么以下关系正确的选项是〔〕.甲装置的机械效率大于乙装置的机械效率.甲装置的机械效率等于乙装置的机械效率.甲图中的拉力等于乙图中的拉力.甲图中的拉力小于乙图中的拉力.〔•淄博二模〕如下图,用一个重为的动滑轮来提升物体,在实际工作中匀速竖直向上的拉力为,那么动滑轮的机械效率〔〕.肯定等于.肯定等于.肯定小于.可能大于.〔•沛县校级模拟〕如下图,用动滑轮把一个物体匀速拉起,不计摩擦,那么以下说法中正确的选项是〔〕.拉起的物体质量越大,机械效率越髙.动滑轮的质量越大,机械效率越高.拉起物体的速度越大,机械效率越髙.物体被拉起的越高,机械效率越高.〔•建邺区一模〕如下图,重为的物体在竖直向上且大小为的拉力作用下,内匀速上升.以下说法中正确的选项是〔〕.绳子自由端挪动的速度是.不计绳重和摩擦,那么动滑轮重.该动滑轮的机械效率为.假设提升物体的速度增大,那么机械效率也会增大.〔•郑州二模〕如下图,某同学用的平行于斜面的拉力将重为的物体匀速拉上长、高的斜面,对此,以下说法中正确的选项是〔〕.运用斜面可以省力、削减做功.拉物体的速度越快,斜面的机械效率越高.物体沿斜面匀速上升时动能转化为重力势能.该斜面的机械效率是.〔•孝南区校级模拟〕如下图,斜面长为,高为,现将重为的物体沿斜面对上从底端匀速拉到顶端,假设拉力为,拉力的功率为,那么有关计算错误的选项是〔〕.斜面的机械效率为.拉力做的总功为.提升物体所做的有用功为.物体由斜面底端运动到顶端时间.〔•武汉模拟〕如图,在程度拉力的作用下,使物体沿程度面以速度向右匀速运动了间隔,假设物重为,平面对物体的摩擦力为.以下说法不正确的选项是〔〕.有用功的功率为.拉力做功的功率为.装置的机械效率为.额外功为〔﹣〕二.选择题〔共小题〕.〔•云南〕如下图,小刚用的拉力在内把重的物体匀速提升了,滑轮的机械效率是,拉力的功率是..〔•河北〕假期,小明坐客车去旅游.当客车行驶到高速马路保持车距标识牌处时,恰好后面一辆小汽车行驶到客车旁.此时客车上速度计显示为.当客车匀速行驶到标识牌处时,小汽车匀速行驶到了标识牌处,小汽车〔选填“已经〞或“没有〞〕超速;假设此时小汽车的功率为,它的牵引力为.以小汽车为参照物,客车是向〔选填“前〞或“后〞〕运动的.〔此时高速路段限定小汽车最高速度为〕..〔•广州〕小球在没有空气阻力的状况下,沿无摩擦轨道运动.〔〕如下图,小球从点静止释放,小球到达点时速度是否为零?.〔〕将轨道段改为程度,如下图,小球仍从点静止释放,小球经过点时的机械能大于、小于还是等于其在点的机械能?.以小球经过点时为计时起点,大致画出小球在段运动的速度﹣时间图线..〔•黄冈校级自主招生〕如图、所示,安静的湖面上有两艘小船,绳的一端拴在甲船上,绕过乙船上的滑轮,站在船上或岸上的人用的力拉绳子的自由端.假如、图中甲船在内向右匀速挪动了,同时乙船向左挪动了,那么、图中人拉绳子的功率分别为及..〔•南开区一模〕在探究滑轮组的机械效率试验中赵亮同学连成了如下图的滑轮组,并分别测出了试验数据.钩码重力钩码上升的高度拉力绳端挪动的间隔〔〕依据以上表格中数据,试验过程中,此滑轮组的机械效率为.〔〕赵亮用此滑轮组匀速提起重为的物体上升,所用时间为,拉力的大小为,那么的功率.〔用本小题中字母表示〕.〔•绩溪县模拟〕如下图,斜面长,高,用大小为沿斜面对上的拉力,将重的铁块从底端匀速拉到顶端,斜面的机械效率为;假设仅使倾角θ渐渐增大,沿斜面对上的拉力将渐渐〔选填“增大〞、“不变〞或“减小〞〕.四.解答题〔共小题〕.〔•遂宁〕某爱好小组用如图甲所示的滑轮组〔物体及动滑轮用绳子连接〕匀速拉动放在同一程度面上的不同物体,物体受到的摩擦力从开始渐渐增加,直到组装滑轮组的绳子被拉断,每次物体拉动的间隔均为.通过试验绘出了该滑轮组机械效率随物体受到摩擦力大小变更的关系图象如图乙.〔不计绳重和绳及滑轮间的摩擦〕求:〔〕动滑轮重力;〔〕当滑轮组的机械效率为,物体以的速度匀速运动时,该滑轮组的有用功率;〔〕一个重的同学利用该滑轮组,想单独用竖直向下的力拉断绳子,请你通过计算分析他能否实现..〔•乳源县校级模拟〕现有重的木箱,小李同学想把它搬到高为、长为的斜面上,如下图,他站在斜面上,沿斜面对上用的拉力使木箱以的速度匀速从斜面底端到达斜面顶端.求:〔〕小李同学拉木箱的做的功和功率是多大?〔〕该斜面的机械效率是多少?年月日赵明的初中物理组卷参考答案及试题解析一.选择题〔共小题〕.〔•枣庄〕如下图,杠杆处于平衡状态,假如将物体和同时向靠近支点的方向挪动一样的间隔,以下推断正确的选项是〔〕.杠杆仍能平衡.杠杆不能平衡,右端下沉.杠杆不能平衡,左端下沉.无法推断【考点】杠杆的平衡条件.【专题】简洁机械.【分析】依据杠杆原来处于平衡状态,利用图示杠杆的力臂关系,依据杠杆平衡条件得到物体的质量大小关系;依据条件的变更,分别表示出杠杆作用两边的力矩:力和力臂的乘积.比较力矩的大小,即可确定杠杆是否平衡.【解答】解:原来杠杆在程度位置处于平衡状态,此时作用在杠杆上的力分别为物体、的重力,其对应的力臂分别为、,依据杠杆的平衡条件可得:,由图示可知,>.所以<,当向支点挪动一样的间隔△时,两边的力臂都减小△,此时左边为:〔﹣△〕﹣△,右边为:〔﹣△〕﹣△,由于<,所以△<△;所以:﹣△>﹣△.因此杠杆将向悬挂物体的一端即左端倾斜.应选.【点评】依据杠杆第一次处于平衡状态,利用杠杆的平衡条件,得到物体、的质量大小关系,然后依据如今的条件表示两者力矩,利用推导出物体的质量关系,结合力臂的变更,得出两个力矩的大小关系,从而确定杠杆的偏转方向.这是此题的解题思路..〔•厦门〕用细绳系住厚度不匀称的木板的处,木板恰好处于静止状态,且上外表保持程度.如下图,两玩具车同时从点旁边分别向木板的两端匀速运动,要使木板在此过程始终保持平衡,必需满意的条件是〔〕.两车的质量相等.两车的速度大小相等.质量较小的车速度较大.两车同时到达木板两端【考点】杠杆的平衡条件.【专题】简洁机械.【分析】依据杠杆的平衡条件分析解答即可.【解答】解:木板原来是平衡的,两玩具车同时从点旁边分别向木板的两端匀速运动,假设保持木板平衡依据杠杆的平衡条件:即:,、两车的质量相等,速度不同那么不能平衡,故错误;、车的速度大小相等,质量不同不能平衡,故错误;、质量较小的车速度较大,故正确;、须满意及两端距支点间隔相等才能平衡,故错误.应选.【点评】此题考察了速度、重力和杠杆平衡条件的应用,正确分析出杠杆上的五个要素是解题的关键所在..〔•常州〕如下图,为轻质杠杆,可绕支点自由转动,在端施加一个动力使杠杆在程度位置平衡,该杠杆〔〕.肯定是省力杠杆.肯定是费劲杠杆.肯定是等臂杠杆.以上状况都有可能【考点】杠杆的分类.【专题】简洁机械.【分析】运用杠杆时,假如动力臂大于阻力臂,为省力杠杆;假如动力臂等于阻力臂,为等臂杠杆;假如动力臂小于阻力臂,为费劲杠杆;因为在点用力的方向不确定,所以其省费劲状况要依据用力的方向确定.据此分析.【解答】解:点力的方向不同,力臂的大小那么不同,不能确定动力臂及阻力臂的大小关系,所以此时杠杆可能省力,可能费劲,可能既不省力也不费劲.故不符合题意,符合题意.应选.【点评】此题考察了学生对杠杆平衡条件、杠杆的分类的理解及驾驭,会画力臂扶植分析是此题的关键..〔•孝感〕如下图是汽车起重机的示意图,当用它从水中吊起重物时,以下说法正确的选项是〔〕.汽车轮胎有花纹是为了削减行驶过程中的摩擦力.此吊车运用了杠杆原理,此杠杆为费劲杠杆.汽车固定后,吊起重物后及没有吊起重物相比,对地面的压强变小.将货物从水中匀速吊起时,出水过程中,拉力渐渐变小【考点】杠杆的分类;增大或减小摩擦的方法;压强大小比较.【专题】重力、弹力、摩擦力;压强、液体的压强;简洁机械.【分析】〔〕影响摩擦力大小的因素有:压力和接触面的粗糙程度.增大摩擦的方法有:增大压力、增大接触面的粗糙程度;减小摩擦的方法有:减小压力、使接触面变光滑即减小接触面的粗糙程度、变滑动为滚动、加光滑油、使两接触面分开.〔〕依据动力臂和阻力臂的关系分析是省力杠杆、等臂杠杆、费劲杠杆;〔〕接触面积不变,货物增多,相当于增加了对地面的压力,依据公式可知对地面压强的变更;〔〕分析货物在出水过程中的受力,依据受力推断拉力的变更状况.【解答】解:、汽车轮胎上做有凹凸不平的花纹是通过增大接触面的粗糙程度的方法增大摩擦力,故错误;、吊臂在运用过程中动力臂小于阻力臂,是费劲杠杆,费劲但可以省间隔,故正确;、当这辆汽车装载一些货物时,对地面的压力增大,接触面积不变,依据公式可知对地面压强变大,故错误;、货物在出水过程中受到竖直向下的重力和直向拉力、浮力,满意浮,出水过程中浮力减小,重力不变,所以拉力变大,故错误.应选.【点评】此题考察了减小摩擦力的方法、增大摩擦力的方法、杠杠的分类、压强大小的推断、受力分析、浮力,是一道综合题.生活到处有物理,我们要仔细视察、思索我们生活中的物理现象..〔•滨州〕依据工作须要选择相宜的工具是劳动者的根本技能.要剪断铁丝等较硬的物体,以下图中的种剪刀应选择〔〕【考点】杠杆的分类.【专题】简洁机械.【分析】要剪开较硬的东西,应当选择省力杠杆,而省力杠杆的动力臂大于阻力臂.【解答】解:、、图中剪刀的动力臂小于阻力臂,是费劲杠杆,故都不符合题意;、此剪刀的动力臂远大于阻力臂,是省力杠杆,符合题意;应选.【点评】解决此类题目的关键是熟识常用工具的运用特点,并结合杠杆的分类方法选择相宜的杠杆..〔•丽水〕汽车刹车原理图如下图,连着刹车踏板的金属杆是一根能绕点转动的杠杆,当驾驶员踩下刹车踏板时,刹车油受到挤压从而推动活塞向左移,活塞挤压刹车卡钳夹紧刹车盘产生摩擦力使车辆减速,当行驶中的汽车刹车时,以下分析正确的选项是〔〕.刹车盘的温度不会上升.连着刹车踏板的金属杆是费劲杠杆.刹车卡钳把刹车盘夹得越紧,摩擦力越大.脚踩刹车踏板时,刹车踏板对脚没有力的作用【考点】杠杆的分类;力作用的互相性;摩擦力大小的影响因素.【专题】运动和力;重力、弹力、摩擦力;简洁机械.【分析】抑制摩擦做功时,机械能转化为内能;动力臂大于阻力臂的杠杆是省力杠杆,动力臂小于阻力臂的杠杆是费劲杠杆,动力臂等于阻力臂的杠杆是等臂杠杆;摩擦力的大小及压力和接触面的粗糙程度有关,压力越大,接触面越粗糙,摩擦力越大;力的作用是互相的,施力物体在施力的同时也会受到受力物体的相反作用力.【解答】解:、刹车时,刹车卡钳夹紧刹车盘产生摩擦力使车辆减速,此过程中抑制摩擦做功将机械能转化为内能,所以刹车盘的温度会上升,故错误;、由图,点为支点,活塞对金属杆的力是阻力,脚对刹车踏板的力是动力,且动力臂大于阻力臂,所以这是一个省力杠杆,故错误;、刹车卡钳把刹车盘夹得越紧,压力越大,摩擦力越大,故正确;、力的作用是互相的,脚踩刹车踏板时,刹车踏板对脚也有力的作用,故错误.应选.【点评】此题考察了能量转化、杠杆类型的识别、摩擦力的影响因素和力的作用是互相的相识和理解,驾驭这些根底学问是关键..〔•玉林〕如下图,重力为的匀称木棒竖直悬于点,在其下端施一始终垂直于棒的拉力,让棒缓慢转到图中虚线所示位置,在转动的过程中〔〕.动力臂渐渐变大.阻力臂渐渐变大.动力保持不变.动力渐渐减小【考点】杠杆的动态平衡分析.【专题】简洁机械.【分析】先确定阻力臂、动力臂的变更,然后依据杠杆平衡的条件〔动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂〕分析动力的变更.【解答】解:、由图示可知,木棒是一个杠杆,力是动力,力始终垂直及木棒,那么木棒的长度是动力臂,木棒长度保持不变,动力臂保持不变,故错误;、木棒的重力是阻力,阻力大小不变,木棒在竖直位置时,重力的力臂为,转过θ角后,重力力臂〔阻力臂〕渐渐增大,故正确;、:、保持不变,渐渐变大,由杠杆平衡条件:可知,动力渐渐增大,故错误;应选.【点评】此题考察了杠杆平衡条件的应用,知道杠杆平衡的条件,会娴熟应用杠杆平衡的条件分析问题解决问题是关键..〔•济南〕为了探究杠杆的平衡条件,物理老师带来了一个自制杠,从其上找一点用支架支起来,如下图.当小强依次在杠杆上的、、等各点施加一个向下的力时,发觉越来越简洁提起水桶.依据这一试验现象大家提出的以下四个问题中,其中最有探究价值且易于探究的科学问题是〔〕.水桶重和位置不变,杠杆平衡时,为什么施力点离支点越远就越省力?.水桶重和位置不变,杠杆平衡时,动力和动力臂之间存在着怎样的关系?.阻力和阻力臂不变,杠杆平衡时,动力和动力臂之间存在着怎样的关系?.杠杆平衡时,动力和动力臂、阻力和阻力臂之间存在着怎样的关系?【考点】探究杠杆的平衡条件试验.【专题】探究型试验综合题.【分析】依据杠杆平衡条件动力×动力臂阻力×阻力臂分析即可.【解答】解:水桶重和位置不变,即阻力和阻力臂不变,当小强依次在杠杆上的、、等各点施加一个向下的力时,力臂不断增大,发觉越来越简洁提起水桶,说明力越来越小,故此试验最有探究价值且易于探究的科学问题是阻力和阻力臂不变,杠杆平衡时,动力和动力臂之间存在着怎样的关系?.应选.【点评】此类问题是考察对试验探究中的提出问题环节的理解及驾驭状况,提出问题是科学探究过程的首个重要环节,也是物理科学探讨中重要的一个环节..〔•深圳模拟〕中国语言丰富多彩,其中蕴含着很多物理学问,以下对应的物理学问不正确的选项是〔〕.四两拨千斤﹣﹣杠杆原理.落叶归根﹣﹣地球旁边的物体总是受到重力作用.磨刀不误砍柴功﹣﹣减小受力面积可以增大压强.站着不如躺着﹣﹣躺着对地面的压力比站立时小【考点】杠杆及其五要素;重力;增大压强的方法及其应用.【专题】应用题.【分析】解答此题须要先仔细分析俗语中用到的物理学问,然后及所给的物理学问相比照.【解答】解:、当动力臂大于阻力臂时,杠杆是省力的,“四两拨千斤〞正是应用了省力杠杆的原理,故正确,不符合题意;、“落叶〞由于受到竖直向下的重力作用,最终会落到地面上,故正确,不符合题意;、刀磨后变得锐利,是应用减小受力面积来增大压强的原理,故正确,不符合题意;、人无论站着还是躺着,对地面的压力都等于自身的重力,是不变的,但受力面积增大了,对地面的压强减小,所以人感觉舒适,故错误,符合题意.应选.【点评】该题考察了杠杆、重力、压强等多个学问点,要求学生可以从现象的形成来确定对应的物理学问..〔•杭州模拟〕在一次校运动会,小明骑一质量为的独轮车,以速度匀速通过一重为、长为的程度独木桥,独木桥的两端由两根竖直支柱、支撑着,如下图.设独轮车骑上端支柱处为初始时刻〔〕,下面哪一个图正确地表示了端支柱所受压力刚好间的函数关系?〔不考虑独木桥的形变〕〔〕【考点】杠杆的平衡分析法及其应用.【专题】应用题;压轴题.【分析】对独木桥进展受力分析:支柱对程度独木桥的支持力为、,程度独木桥受到重力为,独轮车对独木桥的压力〔大小等于独轮车重加上人重〕,假设以为支点,的力臂为、的力臂为、压力的力臂为,依据杠杆平衡条件可得及的关系式,而压力及支持力是一对互相作用力,大小相等,也就得出端支柱所受压力′刚好间的关系式,由此推断选择.【解答】解:重为、长为的程度独木桥的两端由两根竖直支柱、支撑着,分别对程度独木桥的支持力为、,程度独木桥受到重力为,独轮车对独木桥的压力为〔人〕.以为支点,依据杠杆平衡条件:〔人〕,∴〔人〕,∵压力及支持力是一对互相作用力,∴′〔人〕,由此可知端支柱所受压力′刚好间是一条一次函数的图象〔不经过原点〕.应选.【点评】此题考察了杠杆平衡条件的应用,要学会及数学图象相结合来解决物理问题..〔•黑河〕用两个一样的滑轮组成的滑轮组固定在天花板上,如下图,当匀速提升物体时,绳子自由端的拉力,物体挪动的速度为,每个滑轮重,忽视绳重和摩擦,以下说法正确的选项是〔〕.绳子自由端挪动的速度为.物体的重力为.该滑轮组的机械效率为.拉力的功率为【考点】滑轮〔组〕的机械效率;功率的计算.【专题】应用题;功、功率、机械效率.【分析】〔〕由图可知,运用滑轮组承担物重的绳子股数,那么,绳子自由端挪动间隔为物体上升速度的倍;〔〕忽视绳重和摩擦,知道拉力和动滑轮重,利用〔物轮〕求物重大小;〔〕利用η计算滑轮组的机械效率;〔〕利用计算拉力的功率.【解答】解:由图可知,.、绳子自由端挪动的速度′×,故正确;、忽视绳重和轴摩擦,〔物动滑轮〕,即〔物〕,所以物,故错误;、滑轮组的机械效率:η≈,故错误;、拉力的功率:′×,故错误.应选.【点评】此题考察了学生对滑轮组特点的驾驭和运用,此题关键:一是的确定〔干脆从动滑轮上引出的绳子股数〕,二是忽视绳重和轴摩擦,拉力〔物动滑轮〕三是正确利用计算功率..〔•常德〕如下图,用滑轮组把重为的货物提到高的楼上,所用拉力为,那么总功和滑轮组的机械效率分别是〔〕【考点】滑轮〔组〕的机械效率.【专题】功、功率、机械效率.【分析】物体重和上升的高度,依据公式可求有用功,拉力和动滑轮上绳子的段数,依据公式可求总功,有用功及总功的比值就等于机械效率.【解答】解:有用功有用×,动滑轮上有三段绳子,所以拉力挪动的间隔是物体上升高度的倍,×总功总×.机械效率η××≈,错误,正确.应选.【点评】此题考察有用功、总功、机械效率的计算,关键是公式的应用,难点是动滑轮上绳子的段数的分析..〔•泉州模拟〕不计摩擦和绳重,用图所示的甲、乙两个一样的滑轮组,提升不同数量的同种钩码,那么它们的机械效率〔〕.η甲>η乙.η甲<η乙.η甲η乙.无法比较。
杠杆、滑轮实验专题一、杠杆实验1.小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中.(1)实验前他应先调节杠杆在水平位置平衡,其目的是________.(2)杠杆平衡后,小明在图甲所示的A位置挂上两个钩码,可在B位置挂上________个钩码,使杠杆在水平位置平衡.(3)他改用弹簧测力计在图乙所示的C位置斜向下拉,若每个钩码重1N,当杠杆在水平位置平衡时,测力计的示数将________(选填“大于”“等于”或“小于”)1N.2.在探究杠杆的平衡条件的活动中:(1)调节平衡螺母时,若发现杠杆的左端向下倾斜,则应将平衡螺母向________调;(2)实验时要求杠杆在水平位置平衡静止,目的是________;(3)某小组同学用弹簧测力计和钩码做该实验,当他们按照实验要求使杠杆平衡时,在杠杆上某处挂了一个重1N 的钩码,弹簧测力计的指针位置如图所示,则弹簧测力计的示数为________N,钩码应挂在________处(选填“A”“B”“C”或“D”);若弹簧测力计倾斜一些保持拉力不变,则所挂钩码应向________移动才能使杠杆仍然在水平位置平衡.3.在探究“杠杆平衡条件”的实验中(上右图):(1)某同学将杠杆悬挂起来,发现杠杆的右端低,左端高,他应该将杠杆两端的平衡螺母向________调节,使杠杆在________位置平衡。
(2)如图甲所示,在杠杆右边B处挂两个相同的钩码,要使杠杆仍在水平位置平衡,应在杠杆左边A处挂____个相同的钩码。
(3)如图乙所示,用弹簧测力计在C处竖直向上拉,当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,杠杆仍然在水平位置平衡,弹簧测力计的拉力F_____(选填“变大”、“不变”或“变小”),原因是______。
4.(6分)在探究“杠杆的平衡条件”实验中,所用的实验器材有杠杆尺、支架、细线、质量相同的钩码若干.(1)将杠杆装在支架上,发现杠杆右端下沉,此时应将杠杆两侧的平衡螺母同时向____调;(2)某同学进行正确的实验操作后,能不能根据图(甲)这一组数据得出探究结论?____(填“能”或“不能”).理由是;或“右”)端将下沉;(4)如图(乙)所示,用弹簧测力计在C 处竖直向上拉.当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,若使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将 (选填:“变大”、“变小”或“不变”),其原因是: 。
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,物体重G =200N ,滑轮重G′=100 N ,若用力F 竖直向上匀速拉动滑轮,则此时该滑轮的机械效率为____(不计绳重和滑轮转轴处的摩擦)。
【答案】80% 【解析】 【分析】 【详解】不计绳重和滑轮转轴处的摩擦,竖直向上匀速拉动滑轮,由力的平衡条件可得拉力F =2G +G′=2×200N +100N=500N由图知,动力作用在动滑轮的轴上,此时动滑轮费力、但省一半的距离,即12s h = 所以物体上升的高度h =2s该滑轮的机械效率22200N100%100%100%0%500NW Gh G W Fs F η⨯=⨯=⨯=⨯=⨯有用总100%=82.如图所示,重300N 的物体在10s 内水平均速移动了1.5m ,若物体受到地面的摩擦力为60N ,绳端所用的拉力F 的功率为12W ,则绳端所用的拉力为_____N ,滑轮组的机械效率为_____。
【答案】40 75% 【解析】 【分析】 【详解】[1]由图可知,滑轮组有两段绳子与动滑轮相连,所以23m s s ==绳物绳端运动的速度为3m =0.3m/s 10ss v t ==绳绳 根据公式P Fv =可得,拉力大小为12W ==40N 0.3m/sP F v =绳 [2]由题可知,滑轮组所做的有用功为物体克服摩擦力所做的功60N?1.5m=90J W fs ==物有总功为40N?3m=120J W Fs ==总绳所以,滑轮组机械效率为90J=100%=100%75%120JW W η⨯⨯=有总3.如图所示,工人用沿斜面大小为750N 的拉力把一箱重为1800N 货物从底端匀速拉进车厢.此斜面的长为4m ,高为1.5m.则该斜面的机械效率是_________,货物与斜面间的摩擦力是_____________N.在这个过程中,货物的机械能___________(选填“增大”、“不变”或“减小”).【答案】90% 75 增大 【解析】 【分析】 【详解】工人做的有用功W 有用=Gh=1800N×1.5m=2700J , 工人做的总功W 总=Fs=750N×4m=3000J , 斜面的机械效率2700=90%3000W JW Jη==有总, 克服摩擦做的额外功W 额=W 总-W 有用=3000J-2700J=300J , 由W 额=fs 可得货物与斜面间的摩擦力300754W Jf N sm===额, 货物从底端匀速拉进车厢,货物质量不变,所以货物的动能不变,重力势能增大,故货物的机械能增大.4.如图所示,用一动滑轮拉一物体A 以0.5m/s 的速度在水平面上作匀速直线运动,物体A 重为20N ,受到的摩擦阻力是物重的0.2倍,水平拉力为2.5N ,则在2s 内拉力做的功是________J ,滑轮的机械效率是________(不计滑轮重力).【答案】5 80% 【解析】 【分析】 【详解】物体2s 移动的距离:s=vt=0.5m/s×2s=1m , ∵使用的是动滑轮,∴拉力移动的距离:s′=2s=2×1m=2m , 拉力做功:W=Fs′=2.5N×2m=5J ; ∵物体受到的摩擦阻力是物重的0.2倍, ∴f=0.2G=0.2×20N=4N , 滑轮的机械效率: η====80%.故答案为5,80%.5.在如图所示的滑轮组中,用大小为5N 的拉力F 拉动绳端,使物体水平向左匀速滑动1m ,不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮之间的摩擦,此时滑轮组的机械效率为90%,则物体与地面之间的摩擦力为_______N 。
初三物理杠杆滑轮练习题在初三物理学习中,杠杆和滑轮是非常重要的两个概念。
它们在解决物理问题中起到了至关重要的作用。
下面将提供一些物理杠杆和滑轮的练习题,以帮助学生深入理解这两个概念并提高解决问题的能力。
练习题1:杠杆问题1. 在一个平衡杠杆上,两个物体分别位于杠杆的两端。
左端的质量为2kg,距离支点的距离为4m。
右端的质量为5kg,距离支点的距离为x米。
求x的值。
解析:根据杠杆的平衡条件,左端的力矩等于右端的力矩,即2kg* 4m = 5kg * x。
解得x = 1.6m。
练习题2:滑轮问题2. 在一个滑轮系统中,两个物体分别悬挂在两个滑轮的两端。
左侧滑轮的半径为0.5m,右侧滑轮的半径为1m。
左侧物体的质量为4kg,左右两侧绳子不可伸长或收缩。
求右侧物体的质量。
解析:根据滑轮的性质,相连的物体悬挂在不可伸长或收缩的绳子上,左右两侧的拉力相等。
由于左侧滑轮的半径是右侧滑轮的二倍,根据力矩平衡条件,可得4kg * g * 0.5m = M * g * 1m,解得右侧物体的质量M为2kg。
练习题3:杠杆和滑轮混合问题3. 在一个杠杆和滑轮组成的复杂系统中,左端悬挂着一个重锤,右端悬挂着一个物体。
左端重锤的质量为8kg,右端物体的质量为4kg。
左杠杆臂的长度为2m,右杠杆臂的长度为4m。
右侧滑轮的半径为0.5m。
系统处于平衡状态,求右侧滑轮的拉力。
解析:首先根据杠杆的平衡条件,左边的力矩等于右边的力矩。
即8kg * g * 2m = 4kg * g * 4m + T * 0.5m,其中T表示右侧滑轮的拉力。
解得T = 48N。
通过以上这些练习题,我们可以看到杠杆和滑轮在物理学习中的重要性。
掌握了杠杆和滑轮的原理和运用,不仅能够很好地解决物理问题,还可以通过它们来解释和理解自然界中的现象。
然而,这些习题只是一部分,初三物理杠杆和滑轮的知识还远远不止于此。
在未来的学习中,同学们还需要进一步学习相关的公式和定律,并进行更加复杂的问题解析和应用。
功功率机械效率经典计算题1.质量是6kg的物体A放在水平桌面上,利用图所示的装置使物体以0.2m/s的速度做匀速直线运动,弹簧测力计始终保持水平,其示数为2N,不计绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦,则(g取10N/kg)在1s内拉力F做的功及功率。
(答案:1.2J 1.2W)2.小明用如图所示的装置将总重为90N的重物匀速提升了3m,此时他测得滑轮组的效率为75%。
若小明组装滑轮所用绳能承受的最大拉力为50N,这个滑轮组能达到的最大效率是多少?(不计绳重和滑轮的摩擦阻力)(答案:G地动=30N 80%)3.工人用如图所示滑轮组将矿井中的物体A和物体B先后匀速提升上来。
动滑轮的重力为50N,物体A和物体B所受重力之比为2∶1,提升物体A时,滑轮组的机械效率为75%。
若用此滑轮组提升物体B时,在10s内物体B上升5m,则提升物体B时,拉力的功率为多少?(不计绳重和摩擦) (答案:G A=150N G B=75N F B=62.5N P=62.5W)4.如图所示,小民利用滑轮组先后竖直向上匀速提升物体A和物体B。
当提升物体A时,滑轮组的机械效率为75%,小民对地面的压力为F1;当提升物体B时,小民对地面的压力为F2。
已知小民的质量为65kg,物体A的质量为90kg,物体B的质量为50kg。
假设在拉绳子的过程中,小民对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上,不计绳重和摩擦。
则F2∶F1是多少? (答案:G动=300N F拉1=600N F拉2=400N F2∶F1=5∶1)5.一质量为6kg的石块,沉在装水的容器底部,某同学用一动滑轮将石块从水中匀速提起1m,但石块没有露出水面,如图所示,已知绳的自由端拉力为25N,求石块在上升过程中:(1)石块受到的浮力为多少?(2)绳的自由端拉力做功为多少?(3)动滑轮的机械效率为多少?(ρ石=3×103kg/m3,g=10N/kg)答案:(1)20N(2)50J(3)80%6、如图所示,重为500N的建筑工人用滑轮组把重720N的钢材运送到离地5m高的工作台,动滑轮重80N,绳重和摩擦不计.在拉力F的作用下,钢材匀速上升.求:(1)拉力F的大小?(2)滑轮组的机械效率?(3)人对地面的压力?答案(1)拉力为400N.(2)机械效率为90%.(3)人对地的压力100N7.如图所示,物重G为2000N,斜面长5m,高3m,斜面和滑轮组装置的总机械效率为80%,若将重物沿斜面以0.2m/s的速度拉上来,求:(1)所需拉力F是多少?(2)机械的总功率是多少?(1)拉力500N (2) P=300W8.为了将放置在水平地面上、重G=100N的重物提升到高处,小明同学设计了如图(甲)所示的滑轮组装置。
杠杆滑轮机械效率习题21.如图所示,在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、F丁,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乙=F丙C.F丙<F丁D.一样大2.如图所示,将物块甲和乙分别挂在轻质杠杆的两端,O是杠杆的支点,杠杆在水平位置平衡时发现OA:OB=1:2;再将物块甲浸没到水中,如图所示,杠杆平衡时发现OA:OC=1:1.则下列说法正确的是()A.甲乙的质量之比是1:2 B.甲乙的质量之比是3:1C.甲的密度是1.5ρ水D.甲的密度是2ρ水3.如图所示,小明用一可绕O点转动的轻质杠杆,将挂在杠杆下的重物提高,他用一个始终与杠杆垂直的力F,使杠杆由竖直位置缓慢转到水平位置,在这个过程中此杠杆()A.一直是省力的B.先是省力的,后是费力的C.一直是费力的D.先是费力的,后是省力的4.如图所示,某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体,不计摩擦,则该同学所用拉力F的可能值是()A.20N B.25N C.30N D.35N5.如图所示,用相同的轮滑不同的绕法提起相同的重物,绳重、摩擦忽略不计,在物体匀速上升的过程中()A.甲图省力,机械效率甲图大B.甲图省力,机械效率一样大C.乙图省力,机械效率乙图大D.乙图省力,机械效率一样大6.F的方向始终竖直向上,在匀速提升重物G的过程中()A.F大小不变B.F逐渐变大C.F逐渐变小D.F先逐渐变小后逐渐变大7.如图所示,一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动,在木杆的右端施加一个始终垂直于杆的作用力F,使杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中,力F 的大小将()A.一直是变大的B.一直是变小的C.先变大,后变小D.先变小,后变大8.如图所示,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()A.仍平衡B.左端下沉C.右端下沉D.无法判定9.如图,用同一滑轮匀速提升同一重物(不计摩擦),图中F1、F2、F3、F4之间的大小关系正确的是()A.F1=F2B.F3=F4C.F1=F3D.F2=F410.小明利用如图所示装置沿水平方向匀速拉动一个重300N的物体,物体受到的摩擦力是15ON,如果该装置的效率为80%,则作用在绳端的拉力F的大小是()A.100N B.62.5N C.150N D.125N11.如图所示,用F=50N的水平拉力,通过一个动滑轮,使重为200N的物体A水平向右匀速移动了3m,在这个过程中()A.拉力F做了150J的功B.拉力F做了300J的功C.重力做了600J的功D.重力做了1200J的功12.如图,AB为一杠杆,O为支点,已知OA=OB,当B端挂3.4千克物体,而A端挂的铁块全部浸没在水中时,杠杆平衡,则铁块重是()(ρ铁=7.8×103kg/m3)A.76.44N B.36.32N C.66.64N D.86.44N13.如图所示,O为杠杆MN的支点,OM:ON=3:4,物块A和B分别挂在M、N两端,杠杆恰好平衡,已知物块A、B的体积之比为2:1,则A、B两物体物质的密度之比是()A.3:2 B.4:3 C.2:3 D.3:414.身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900N的重物.已知扁担长为1.8m,重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离OA=0.8m,如图所示.则()A.以哥哥的肩A为支点,可计算出弟弟承担的压力为400NB.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为4:9C.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为9:5D.以弟弟的肩B为支点,可计算处哥哥承担的压力为600N15.如图所示,斜面长6m,高3m,用沿斜面向上、大小为100N的拉力F使物体在5s内沿斜面移动了2m,下列说法正确的是()A.滑轮组的机械效率是40% B.物体重300NC.拉力F做的功是600J D.拉力F的功率是40W16.分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组,在100s内将重为400N 的物体G 匀速提升10m,每个滑轮的重均为20N.不计绳重及摩擦,此过程中()A.拉力F甲小于拉力F乙B.F甲做的功小于F乙做的功C.滑轮组甲的机械效率小于滑轮组乙的机械效率D.F甲做功的功率等于F乙做功的功率17.如图甲、乙所示是由相同的滑轮组装的滑轮组,甲乙两人分别用两装置在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度,空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计,下列说法正确的是()A.甲的拉力是乙的拉力的3倍B.甲拉力的功率大于乙拉力的功率C.乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的2倍D.如果考虑滑轮质量,图甲装置的机械效率比图乙的小18.如图所示,小明站在斜面顶端,用平行于斜面向上的40N的拉力F将重为100N的物体从底端匀速拉到4m高的斜面顶端,所用时间为20s,克服摩擦所做的额外功为100J.下列说法中正确的是()A.机械所做的有用功为160J B.拉力F的功率为20WC.斜面的机械效率为80% D.拉力F做的总功为400J19.如图所示的滑轮组,每个滑轮重50N,用这个滑轮组把质量为45kg的重物在2s内匀速提升2m,不计绳重和摩擦,下列说法中正确的是(g=10N/kg)()A.作用在绳自由端的拉力F为125N B.在2s内做的有用功为1800J C.该套装置的机械效率为90%D.若所挂物体越重,该滑轮组机械效率越小20.如图所示,有一斜面长为L,高为h,现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端.已知物体受到斜面的摩擦力为f,则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是()A.η=×100% B.η=×100%C.η=×100% D.η=×100%21.如图,用甲、乙两个滑轮将同样的钩码缓慢提升相同的高度,(不计绳重和摩擦)则下列说法中正确的是()A.拉力F1和F2大小相等B.甲中绳的自由端移动的距离比乙大C.F1做的总功比F2多D.甲的机械效率比乙高22.如图所示,在竖直向上的力F的作用下,重物A沿竖直方向匀速上升.已知A的重力G=100N,重物A上升速度为0.2m/s,不计绳与滑轮摩擦以及滑轮重和绳重,则拉力F的大小和滑轮上升的速度分别为()A.50N 0.4m/s B.50N 0.1m/s C.200N 0.4m/s D.200N 0.1m/s23.如图所示,在水平拉力F作用下,使重40N的物体A匀速移动5m,物体A受到地面的摩擦力为5N,不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦,拉力F做的功为()A.50J B.25J C.100J D.200J24.用如图所示的滑轮组拉物体A在水平桌面上做匀速直线运动.如果拉力F=3N,物体A的速度v=0.2m/s,忽略滑轮重、绳重和轴摩擦.下列说法中正确的是()A.物体A受到合力不为零B.物体A受到的摩擦力为9NC.竖直墙受到的拉力为9N D.拉力F的速度为0.4m/s25.如图所示的轻质杠杆AB,OA=20cm,OB=40cm.物体M的密度为3×103kg/m3.体积为8×10﹣3m3.叶子姐姐在B端施加100N的力使杠杆水平平衡,则此时物体M受到水平面的支持力F M=N,请画出物体M的受力示意图.26.如图所示,物体A在力F的作用下,以0.5m/s的速度在水平桌面上做匀速直线运动,弹簧测力计示数为2N,不计滑轮和绳重以及它们之间的摩擦,则物体A受到的摩擦力是N,5s内拉力做的功是J,拉力的功率是W.27.如图所示,小明用50N的力F将重为80N的物体在5s时间内匀速提升1m,在此过程中,小明做的有用功为J,滑轮的机械效率,拉力做功的功率为W.28.如图所示,一根不可伸长的轻绳,一端与置于水平桌面上重100牛的物体A相连,另一端跨过滑轮固定于O点.当悬挂在滑轮下的物体B重40牛时,它恰能匀速下降.B重不变,若要使物体B匀速上升,需要在物体A上施加一个大小为牛的力F.如果不计动滑轮重,当物体B上升1米,那么拉力F做功为焦.(不计动滑轮和绳重及绳子与滑轮的摩擦)29.如图,图中的滑轮是滑轮,如果重物重100N滑轮重不计,滑轮上升速度5cm/s,则拉力F=N,重物上升速度为cm/s,分析一下,这样使用滑轮组的好处在哪里?.30.如图所示,物体A所受重力为200N,绳重和摩擦力不计,当分别沿力F1和F2的方向匀速提起物体A时,则F1F2(选填“大于”、“小于”或“等于”),若10s内A物体被匀速提升4m,则拉力F1所做的功为J,功率为W,如果把这个滑轮改成动滑轮匀速竖直提升同样的重物,则机械效率将(选填“增大”、“减小”或“不变”).31.如图所示,在水平拉力F作用下,使重40N的物体A匀速移动1m,物体A受到地面的摩擦力为15N,不计滑轮、绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦,则拉力F的大小为N,拉力F前进的距离为m.32.如图所示,司机师傅利用滑轮组把汽车从泥坑里拖出来(泥坑可近似看成水平面),在此过程中汽车匀速移动了1m,共用时5s,已知汽车所受阻力为1200N,司机师傅的拉力功率为300W,在考虑滑轮组摩擦阻力影响因素条件下,求:(1)司机师傅的拉力为多大?(2)滑轮组的机械效率是多少?33.如图所示,重力不计的一木板可绕O点无摩擦转动,在A端挂一个边长为10cm的物体P,一个体重为500N的中学生站在B点时,P对地面的压力刚好为零,且OA=1m,OB=4m,则物体P的重力为N,然后他向左匀速移动,4秒后他与O点还相距1m时,则他移动的速度是米/秒,此时P对地面的压强为帕.34.随着人们生活水平的不断提高,各种小汽车已经走进我们的家庭.有一款混合(汽油和蓄电池提供动力)动力车经济、实用、污染小,外形设计成流线型很受消费者的喜爱,如图所示人和车总重4600N,在平直的公路上匀速行驶20km,车受到的平均阻力是空车和人总重的0.1倍.若在此行驶过程中需要汽油0.5dm3,效率是50%(q=4.6×107J/kg).(1)求汽车行驶过程中做的有用功?(2)求行驶过程中所需要汽油的质量?(3)汽油的密度是多少?(4)当小汽车在水平路面上高速行驶时对路面的压力比静止时(选填“增大”、“减小”或“不变”),其原因是.35.小明做俯卧撑时(如图所示),可将其视为一个杠杆,重心在O点,他将身体撑起时,地面对两脚尖的支持力为250N,两脚尖与地面的接触面积为60cm2,双手与地面的接触面积为300cm2.(1)画出以B为支点时重力的力臂L;(2)如果小明的两脚尖对地面的压强与双手对地面的压强之比为5:2,地面对双手的支持力为多少?(3)小明在1min内做了30个俯卧撑,每次肩部上升的高度为0.36m,则他1min内克服重力所做的功为多少?36.小明用质量忽略不计的杆秤测量物体M的质量,如图.当秤砣位于位置B时,杆秤在水平位置平衡.将物体浸没在纯水中,秤砣移至位置C时,杆秤在水平位置重新平衡.已知秤砣的质量为2kg,OB=5OA,OC=3OA,g=10N/kg,求:(1)物体M的质量;(2)物体浸没水中时受到的浮力;(3)物体的密度.37.某人在5s内,用如图所示的滑轮组,用400N的力将物体匀速提升1m.已知动滑轮的总重为100N.不计绳重和摩擦.求:(1)物体的质量;(2)绳子自由端移动速度;(3)若用此滑轮组匀速提升1000牛顿物体,所用拉力是多少?38.在农村常有家庭挖井取水.小明同学用如图(甲)所示的滑轮组提土,他用20s的时间把重为120N的土从井中匀速提升5m,拉力做的功W随时间t 的变化图象如图(乙)所示.求:(1)有用功;(2)滑轮组的机械效率;(3)拉力的大小;(4)拉力的功率.39.如图所示是用滑轮组从水中匀速提升物体的情景(注:物体一直浸没在水中).已知物体重G1=400N,动滑轮重G2=50N,忽略绳重和摩擦,人对绳子拉力F=100N.求:(1)物体浸没在水中受到浮力的大小;(2)物体的密度大小;(3)滑轮组的机械效率.40.如图所示,质量为70kg,边长为20cm的正方体物块A置于水平地面上,通过绳系于轻质杠杆BOC的B端,杠杆可绕O点转动,且BC=3BO.在C端用F=150N的力竖直向下拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,且绳被拉直:(绳重不计,g取10N/kg)求:(1)物体A的重力G;(2)绳对杠杆B端的拉力F拉;(3)此时物体A对地面的压强p.参考答案与试题解析1.如图所示,在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、F丁,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乙=F丙C.F丙<F丁D.一样大【分析】定滑轮的轮轴是固定的,使用定滑轮不能省力,但可以改变力的方向;动滑轮的轮轴与物体一起运动,使用动滑轮可以省力.【解答】解:由图可知,第一个和第四个滑轮随物体一起运动,是动滑轮,当水平拉动时可以省一半的力,而第四个滑轮因为拉力方向不水平,所以力会稍大.第二个和第三个滑轮是定滑轮,使用该滑轮不能省力,但可以改变力的方向;所以F乙=F丙>F丁>F甲,故选B.【点评】解决此类问题要会判断定滑轮和动滑轮,并且能够找到它们之间的区别.2.如图所示,将物块甲和乙分别挂在轻质杠杆的两端,O是杠杆的支点,杠杆在水平位置平衡时发现OA:OB=1:2;再将物块甲浸没到水中,如图所示,杠杆平衡时发现OA:OC=1:1.则下列说法正确的是()A.甲乙的质量之比是1:2 B.甲乙的质量之比是3:1C.甲的密度是1.5ρ水D.甲的密度是2ρ水【分析】(1)甲乙分别挂在杠杆的两端,杠杆平衡,根据杠杆平衡条件列出等式,求出甲乙重力关系.(2)甲浸没在水中,杠杆处于平衡状态,根据杠杆平衡条件列出等式,和上面的甲乙重力关系联立解答.【解答】解:(1)如图1杠杆平衡,根据杠杆平衡条件得,G甲×OA=G乙×OB,又因为:OA:OB=1:2,所以G甲:G乙=2:1,所以m甲:m乙=2:1.(2)如图2甲浸没在水中,杠杆平衡,根据杠杆平衡条件得,(G甲﹣F浮)×OA=G乙×OC,(G甲﹣ρ水gV甲)×OA=G甲×OC,又因为:OA:OC=1:1,ρ甲=2ρ水.故选D.【点评】本题两次利用杠杆平衡条件列出两个等式,联立方程求解即可,对于杠杆平衡问题,一般要根据杠杆平衡条件列等式求解.3.如图所示,小明用一可绕O点转动的轻质杠杆,将挂在杠杆下的重物提高,他用一个始终与杠杆垂直的力F,使杠杆由竖直位置缓慢转到水平位置,在这个过程中此杠杆()A.一直是省力的B.先是省力的,后是费力的C.一直是费力的D.先是费力的,后是省力的【分析】(1)力臂的概念:从支点到力的作用线的距离叫做力臂.(2)运用杠杆的平衡条件F1l1=F2l2分析动力的大小变化.【解答】解;由图可知动力F1的力臂始终保持不变,物体的重力G始终大小不变,在杠杆从竖直位置向水平位置转动的过程中,重力的力臂逐渐增大,在L2<L1之前杠杆是省力杠杆,在L2>L1之后,杠杆变为费力杠杆.故选B.【点评】能否正确分析重力的阻力臂与动力臂的大小关系是本题的解题关键.4.如图所示,某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体,不计摩擦,则该同学所用拉力F的可能值是()A.20N B.25N C.30N D.35N【分析】动滑轮有几段绳子承担,拉力就是物体和动滑轮总重的几分之一.【解答】解:动滑轮之所以省一半的力,是因为其相当于杠杆的变形,轮的直径相当于动力臂,轮的半径相当于阻力臂,这样动力臂是阻力臂的二倍,自然就省一半的力了.而这一关系成立的前提是:必须竖直向上拉绳子.如果像本题中这样拉绳子动力臂会减小,自然动力就会增大了.重物和动滑轮的总重由2段绳子承担,则有2F=G物+G轮,故当沿竖直方向拉动时F=30N,此题拉力方向不沿竖直方向,因此所用拉力变大.故选D.【点评】根据二力平衡平衡的知识,动滑轮以及物体的重力与拉力沿竖直方向的分力平衡,因此拉力大于此分力.5.如图所示,用相同的轮滑不同的绕法提起相同的重物,绳重、摩擦忽略不计,在物体匀速上升的过程中()A.甲图省力,机械效率甲图大 B.甲图省力,机械效率一样大C.乙图省力,机械效率乙图大D.乙图省力,机械效率一样大【分析】由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n,则绳子自由端移动的距离s=nh;把相同的重物匀速提升相同的高度,做的有用功相同;不计绳重及摩擦,利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度,做额外功相同;而总功等于有用功加上额外功,可知利用滑轮组做的总功相同,再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系.【解答】解:不计绳重及摩擦,绳子自由端拉力F=(G物+G轮),由图可知:n甲=2,n乙=3,所以绳子自由端拉力:F甲=(G物+G轮),F乙=(G物+G轮),所以F甲>F乙,乙图省力;动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,W额=G轮h,W有用=G物h,由此可知:利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同,因为η=×100%,所以滑轮组的机械效率相同.故选D.【点评】本题考查了使用滑轮组时n的确定方法,有用功、额外功、总功的计算方法,不计摩擦和绳重时拉力的求法.本题关键在于确定额外功相等.6.F的方向始终竖直向上,在匀速提升重物G的过程中()A.F大小不变B.F逐渐变大C.F逐渐变小D.F先逐渐变小后逐渐变大【分析】画出动力臂和阻力臂,根据三角形的相似关系找出它们之间的关系,利用杠杆平衡原理分析得出答案.【解答】解:如图,动力臂为L OB,阻力臂为L OD,∵△OCD∽△OAB,∴L OB:L OD=L OA:L OC=2:1,∵匀速提升重物,杠杆匀速转动,杠杆平衡,∴FL OB=GL OD,∴,即:拉力F 为物重的,大小不变.故选A.【点评】本题考查了学生对杠杆平衡条件的掌握和运用,能找出动力臂和阻力臂的大小关系是本题的突破点.7.如图所示,一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动,在木杆的右端施加一个始终垂直于杆的作用力F,使杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中,力F 的大小将()A.一直是变大的B.一直是变小的C.先变大,后变小D.先变小,后变大【分析】从支点向力的作用线作垂线,垂线段的长度即力臂.根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析,力F作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直,即动力臂不变,然后分析阻力与阻力臂的关系,并得出正确结果.【解答】解:根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析,将杠杆缓慢地由最初位置拉到水平位置时,动力臂不变,阻力为杠杆的重力,也不变,阻力力臂变大,所以动力变大.当杠杆从水平位置拉到最终位置时,动力臂不变,阻力不变,阻力臂变小,所以动力变小.故F先变大后变小.故选:C.【点评】本题是动态平衡问题,考查了学生对杠杆平衡条件的理解和灵活运用.能否正确分析重力的阻力臂与动力臂的大小关系是本题的解题关键.8.如图所示,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()A.仍平衡B.左端下沉C.右端下沉D.无法判定【分析】根据铝块和铁块质量相同,并结合杠杆的平衡条件确定杠杆的类型,即为等臂杠杆;因此当铁块、铝块都浸没水中后,受到浮力较小的一侧,杠杆下沉.【解答】解:因铝块、铁块质量相同,由杠杆平衡条件,两侧力与力臂的乘积相同,并且杠杆为等臂杠杆;又因为ρ铁>ρ铝,所以由V=知:V铁<V铝,当浸没水中后,由F浮=ρ水gV排知:铝块受到的浮力大,铁块受到的浮力较小,因此铁块一侧将下降,即左端下降.故选B.【点评】此题主要通过判断杠杆的平衡情况,考查了对杠杆平衡条件的应用和阿基米德原理的应用,首先要掌握杠杆的平衡条件,注意当杠杆为等臂杠杆时,直接根据浮力大小即可判断出杠杆的状态.9.如图,用同一滑轮匀速提升同一重物(不计摩擦),图中F1、F2、F3、F4之间的大小关系正确的是()A.F1=F2 B.F3=F4 C.F1=F3D.F2=F4【分析】根据定滑轮不省力,动滑轮省一半力的特点进行分析即可.【解答】解:甲图是一个动滑轮,能够省一半的力,故F1=(G物+G动);当拉力与竖直方向有夹角,由于夹角越大,拉力越大,所以F2>F1;乙图是定滑轮,只能改变力的方向,不省力也不费力,故F3=F4=G物.故选:B.【点评】本题主要考查了定滑轮和动滑轮的特点;定滑轮只能改变力的方向,不省力;而动滑轮省一半的力,但是,会费距离.10.小明利用如图所示装置沿水平方向匀速拉动一个重300N的物体,物体受到的摩擦力是15ON,如果该装置的效率为80%,则作用在绳端的拉力F的大小是()A.100N B.62.5N C.150N D.125N【分析】当滑轮组水平使用时,克服摩擦力做的功为有用功,拉力做的功为总功;已知装置的机械效率、摩擦力和作用在动滑轮上绳子的条数,根据η===的变形公式即可求出作用在绳端的拉力【解答】解:根据图示可知,作用在动滑轮上绳子的条数为3;由η===可得:F===62.5N.故选B【点评】本题考查拉力的计算,关键知道克服摩擦力做的功为有用功,拉力做的功为总功,同时会对滑轮组机械效率的公式进行灵活变形.11.如图所示,用F=50N的水平拉力,通过一个动滑轮,使重为200N的物体A水平向右匀速移动了3m,在这个过程中()A.拉力F做了150J的功B.拉力F做了300J的功C.重力做了600J的功D.重力做了1200J的功【分析】已知拉力的大小和动滑轮上绳子的段数,根据公式W=Fs可求拉力做的功;物体在重力的方向上没有移动距离,重力做功为0.【解答】解:AB、拉力F=50N,绳子自由端运动的距离s=2×3m=6m,拉力做功W=Fs=50N ×6m=300J.故A错误、B正确;CD、在重力的方向上没有移动距离,重力做功为0,故C、D错误.故选B.【点评】本题考查做功的计算,关键是知道做功的条件,一是有力作用在物体上,二是物体在力的方向上移动距离,还要学会对动滑轮上绳子段数的分析,本题给出物体的重力是一个陷阱,重力不做功,因为物体在重力的方向上没有移动距离.12.如图,AB为一杠杆,O为支点,已知OA=OB,当B端挂3.4千克物体,而A端挂的铁块全部浸没在水中时,杠杆平衡,则铁块重是()(ρ铁=7.8×103kg/m3)A.76.44N B.36.32N C.66.64N D.86.44N【分析】先对物体进行受力分析,然后根据G=mg和F浮=ρ液gV排表示出作用在A的力,再根据杠杆的平衡条件表示力与力臂的关系,从而求出铁块的体积,最后根据密度公式和重力公式求出铁块的重力.【解答】解:由F1L1=F2L2和F浮=ρ液gV排可得:(G A﹣F浮)×OA=G B×OBρ铁gV铁﹣ρ水gV铁=2×3.4kg×gV铁=m3=0.001m3;则铁块的重力:G=m铁g=ρ铁gV铁=7.8×103kg/m3×9.8N/kg×0.001m3=76.44N.故选A.【点评】此题主要通过判断杠杆的平衡情况,考查了对杠杆平衡条件的应用、受力分析、重力计算公式、密度计算公式和阿基米德原理的应用,重点是能对物体进行正确受力分析,并求出作用在杠杆A端的力.13.如图所示,O为杠杆MN的支点,OM:ON=3:4,物块A和B分别挂在M、N两端,杠杆恰好平衡,已知物块A、B的体积之比为2:1,则A、B两物体物质的密度之比是()A.3:2 B.4:3 C.2:3 D.3:4【分析】①已知力臂比例关系,根据杠杆平衡条件可以得到两物体对杠杆的拉力之比,也就是两物体的重力之比,进一步得到质量关系;②已知两物体质量之比和体积之比,利用公式ρ=得到两物体密度之比.【解答】解:∵F1L1=F2L2,∴G A•OM=G B•ON,m A g•OM=m B g•ON,m A•OM=m B•O N,∴==,∵ρ=,∴==×=×=.故选C.【点评】比值的计算是物理中常见的题型,解题时的方法是,明确需求量和已知量之间的关系,找出相应的关系式,然后条理清楚地进行运算,切不可凭想象心算.14.身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900N的重物.已知扁担长为1.8m,重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离OA=0.8m,如图所示.则()A.以哥哥的肩A为支点,可计算出弟弟承担的压力为400NB.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为4:9C.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为9:5D.以弟弟的肩B为支点,可计算处哥哥承担的压力为600N【分析】(1)根据杠杆平衡的条件(F1L1=F2L2)计算出弟弟对杠杆的支持力,然后根据相互作用力的关系求出压力的大小;(2)以O为支点,利用杠杆平衡条件的变形公式即可求出兄弟二人对杠杆支持力之比,然后根据相互作用力的关系可知兄弟二人承担的压力之比;(3)根据杠杆平衡的条件(F1L1=F2L2)计算出哥哥对杠杆的支持力,然后根据相互作用力的关系求出压力的大小.【解答】解:A、以哥哥的肩A为支点,由F1L1=F2L2可知,弟弟对杠杆的支持力:F1===400N;由于压力和支持力是一对相互作用力,因此弟弟承担的压力为400N,故A正确;BC、以O为支点,由F1L1=F2L2可知,兄弟二人对杠杆支持力之比为====,由于压力和支持力是一对相互作用力,因此兄弟二人承担的压力之比为4:5或5:4;故BC错误;D、以弟弟的肩B为支点,由F1L1=F2L2可知,哥哥对杠杆的支持力:F1′===500N;由于压力和支持力是一对相互作用力,因此哥哥承担的压力为500N,故D错误.故选A.【点评】本题考查了学生对杠杆平衡条件的理解和灵活运用,根据图示得出不同情况下已知力和力臂的大小是本题的解题关键.15.如图所示,斜面长6m,高3m,用沿斜面向上、大小为100N的拉力F使物体在5s内沿斜面移动了2m,下列说法正确的是()A.滑轮组的机械效率是40% B.物体重300NC.拉力F做的功是600J D.拉力F的功率是40W【分析】由滑轮组的结构可以看出,承担物重的绳子股数n=3,则拉力F移动的距离s=3h.知道物体沿斜面移动的距离s′,利用s=3s′求拉力移动的距离,知道拉力的大小,利用W=Fs求拉力做的功,又知道做功时间,利用P=求拉力做功功率;因条件不足,例如斜面的倾角、是否有摩擦(额外功的大小),无法计算物体。
杠杆、滑轮、机械效率习题一、填空题1、一台起重机将重3000N 的货物提高3m。
如果额外功是3000J,起重机做的有用功是________J,机械效率是______。
2、小明利用如图所示的装置沿水平方向将一个重2 000 N的物体A向左匀速拉动2m,物体A受到的摩擦力为600 N,作用在绳端的拉力为250 N,则拉力所做的功为_______J;物体重力所做功为_______ J;该装置的机械效率是_______.3、在某工地的施工中,工人师傅用右图所示的装置拉起45kg的重物,所用拉力是200N,则该装置的机械效率为,若想进一步提高效率,可以对装置采取的措施是(答一项即可):。
4、在电视剧《三国》中,有这样一个情景:一群士兵用力拉动一个杠杆,会将石块抛向敌方阵营。
它是一个杠杆。
要把石块抛出去,图中作用在A点的力沿方向最小(填a、b或c)。
5、如图所示,秤砣的质量为100 g,秤杆的质量忽略不计,秤杆水平静止时,OA=5 cm,OB=25 cm.则被测物的质量为_______kg.若秤砣有缺损时,则杆秤所示的质量值_______(填“大于”、“等于”或“小于”)被测物的真实质量值.6、如图所示,杠杆AC(刻度均匀,不计杠杆重)可绕支点O自由转动,在B点挂一重为G的物体。
为使杠杆平衡,应在杠杆上的________点施加一个作用力,才能使作用力最小,该最小作用力与物重G的比值是________。
7、如图7所示,物体A和B所受重力均为30N(滑轮重、绳重和摩擦均不计),当用力F1和F2分别匀速提升A和B时,力F1的大小为 N,力F2的大小为 N。
8、如图所示,水平台上的物体A重50N,在水平向右的拉力F的作用下以5cm/s的速度做匀速直线运动,此时弹簧测力计的示数为10N,若滑轮重及绳与滑轮之间的摩擦忽略不计,则拉力F为______牛,物体A受到的摩擦力为______牛,拉力的功率为______W。
9、如图所示,物体重为100N,在水平拉力F的作用下,1秒钟内匀速前进2米,此时弹簧测力计的示数为10N(不计滑轮重及滑轮间的摩擦),则拉力F为N,绳子自由端移动的速度为m/s,物体所受摩擦阻为N。
中考物理功、功率及机械效率计算专题(附答案)1.建筑工地用如图所示的简易滑轮组提升砖块,某工人将重500N 的砖块一次性匀速提升到离地面4m高的砌墙处,所用拉力为200N,时间为20s,这次提升砖块过程中:(1)工人做的有用功;(2)工人做功的功率;(3)滑轮组的机械效率;(4)不计绳重及摩擦,使用该滑轮组匀速提升重800N的砖块时所用的拉力.2.在农村常有家庭挖井取水,小明同学某次用如图甲所示的滑轮组提土时,将重为100N的土以0.25m/s的速度从井中匀速提升,此时拉力做的功W随时间t的变化图象如图乙所示.求:(1)拉力的功率;(2)滑轮组的机械效率;(3)拉力的大小.3.用如图所示的滑轮组去拉物体A,已知A物质的密度是2×103kg/m3,底面积是0.3m2,重力为600N.物体A在F=100N 的拉力作用下,沿水平方向匀速前进了2m.(g取10N/kg)求:(1)物体A对水平地面的压强是多少?(2)物体A的体积是多大?(3)若该装置的机械效率为80%,物体A在水平方向上受到的阻力是多少4.如图所示,斜面长S=10m ,高h=4m .用沿斜面方向的推力F ,将一个重为100N 的物体由斜面底端A 匀速推到顶端B .运动过程中物体克服摩擦力做了100J 的功.求:(1)运动过程中克服物体的重力做的功;(2)斜面的机械效率;(3)推力F 的大小.5. 如图所示,小车在水平面上通过滑轮组提升重物.动滑轮重400N.与小车连接的绳子能承受的最大拉力为6000N,小车的最大输出功率为15KW,水平地面上一物体A重1600N,与地面的接触面积为4m2.(不计小车所受摩擦阻力、绳重及滑轮组的摩擦).请求(1)提升前,物体A对水平地面的压强.(2)滑轮组提升重物A时的机械效率.(3)若要使被提升重物以1m/s的速度匀速上升,整个装置工作过程中能提升重物的最大重力.6.工人用如图甲所示的滑轮组利用箱子运送建材上楼,每次运送量不定.滑轮组的机械效率随建材重量变化的图象如图乙所示,滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计,g 取10N/kg.(1)若某次运送建材的质量为40kg,求此时的拉力是多少?(2)若工人在1min 内将建材匀速竖直向上提升了12m,作用在钢绳上的拉力为200N,求拉力的功率;(3)当滑轮组的机械效率为60% 时,运送建材的重力是多大?7.如图所示,是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图.己知井深12m,物体重G=6×103N,汽车重G车=3×104N,汽车匀速拉绳子时的拉力F=2.2×103N,汽车受到的阻力为车重的0.1倍.求:(1)若汽车运动的速度为3m/s,将物体由井底拉至井口需要的时间;(2)将物体从井底拉至井口的过程中,汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功;(3)滑轮组的机械效率(保留一位小数);(4)汽车牵引力的功率.1.:(1)W有用=Gh=500N×4m=2000J.(2)s=3×4m=12m,t=20s,W总=Fs=200N×12m=2400J,P===120W.(3)W有用=2000J,W总=2400J,η=×100%=×100%=83.3%,(4)由(3)知:W额外=W总-W有用=2400J-2000J=400J,由W额外=G动滑轮h得G动滑轮===100N.所以提升500N的重物时,G总=G动滑轮+800N=100N+800N=900N,因动滑轮上有3根绳子,所以F=G总=×900N=300N.2.40 62.5 803.(1)2×103.(2)0.03m3.(3)160N.4.(1)400J (2)80% (3)50N5.(1)400Pa;(2)80%.(3)14600N.6.(1)400N;(2)80W;(3)600N.7.(1)12s;(2)7.92×104J;(3)90.9%;(4)1.56×104W.。
功杠杆滑轮练习题一、选择题1、用三种方法来提升同一个重物:a.用不计摩擦的定滑轮将重物提高h ;b.沿光滑斜面将重物提高h;c.用手直接将重物提高h.其中做功大小是:( )A.a方式做功最少B.b方式做功最少C.c方式做功最少D.三种方式做功一样多2、汽车在平直道路上做匀速直线运动,下列说法中正确的是()A.汽车的牵引力为零 B.汽车所受的摩擦力为零C.汽车牵引力所做的功为零D.汽车所受的合力为零3、在2005年中考体能测试中,某同学选择跳绳。
他在1min内跳了120次,每次跳离地面的高度为5cm。
设他每跳一次所用的时间相等,则他跳绳时的功率最接近( )A.5WB.50WC.500WD.5000W4、一吊车在2s内将1500N的货物提高2m后,在空中停留了3s,又在5s内沿水平方向将货物移送了10m,则10s内吊车的功率为()A.300W B.18000W C.1800W D.1500W5、甲、乙两台机器的功率相等,在相同的时间内通过的路程之比为3∶1,则甲、乙两台机器的( )A. 做功之比为1∶1,受到的牵引力之比为3∶1B. 做功之比为1∶1,受到的牵引力之比为1∶1C. 做功之比为1∶1,受到的牵引力之比为1∶3D. 做功之比为1∶3,受到的牵引力之比为3∶16、分别用定滑轮、动滑轮、滑轮组把同一物体匀速提升到同一高度,其中机械效率最高的是( )A.定滑轮B.动滑轮C.滑轮组D.无法确定7、用同一个滑轮组来测挂不同钩码时的机械效率,下述结论正确的是( )A.钩码较重的一次机械效率较高B.钩码较轻的一次机械效率较高C.两次机械效率是一样的D.机械效率与提升高度有关8、同学们在探究"影响滑轮组机械效率高低的因素"时提出了下列假设(1)滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关(2)滑轮组机械效率高低可能与被物重有关(3)滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关(4)滑轮组机械效率高低可能与与承重绳子段数有关然后一位同学设计了如图所示的两个滑轮组,进行对比实验来验证提出的假设,则该实验验证的假设是()A.(1)B.(2)C.(3)D.(4)9、如图(不计绳重与摩擦,且动滑轮重G动小于物重G),用它们分别将重相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度,所用的拉力分别为F甲、F乙,它们的机械效率分别为η甲、η乙。
杠杆与滑轮教学目的: 1、巩固杠杆五要素,掌握杠杆平衡条件2、定滑轮、动滑轮的特点教学难点:1、运用杠杆平衡条件进行相关的计算2、理解吊起动滑轮的绳n的物理意义知识点总结:1、杠杆五要素:①支点:杠杆绕着转动的点②动力:使杠杆转动的力③阻力:阻碍杠杆转动的力④动力臂:从支点到动力作用线的垂直距离⑤阻力臂:从支点到阻力作用线的垂直距离2、杠杆平衡条件(杠杆平衡原理):动力×动力臂=阻力×阻力臂,用代数式表示为F1·L1=F2·L2。
式中,F1表示动力,L1表示动力臂,F2表示阻力,L2表示阻力臂。
3、定滑轮:工作时,中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。
(实质是等臂杠杆)特点:不能省力,但能改变力方向动滑轮:工作时,轴随中午一起移动的滑轮叫动滑轮。
(实质是个动力臂为阻力臂二倍的杠杆)特点:可以省力,但不改变力的方向滑轮组:由若干个定滑轮和动滑轮组合在一起典型例题解析杠杆与滑轮:例1:如图1—6—1(a )所示的杠杆重;不计,O 为支点,AO =0.2m ,当在A 点悬吊一重6N 的物体,绳子的拉力F =3N 时,杠杆在水平位置平衡,在图中画出拉力矿的力臂l 2,力臂l 2为________m .(a ) ` (b )图1—6—1如图1—6—1(b ),画出杠杆OAB 示意图,找到支点O ,BC 为力的作用线,画出力臂l 2.根据杠杆的平衡条件:G ·OA =Fl 2 代入数值:6N ×0.2m =3N ×l 2 l 2=2×0.2 m =0.4 m答案 力臂l 2如图1—6—1(b ),l 2为0.4m例2:杠杆OA 在力F A 、FB 的作用下保持水平静止状态,如图1—6—5(a ).杠杆的自重不计,O 为杠杆的支点,FB 的方向与OA 垂直,则下列关系式中一定正确的是 ( )A .F A ·OA =FB ·OB B .F A ·OA <F B ·OBC .BA F F =OB OAD .F A >OA OB F B(a ) (b )图1—6—2如图1—6—2(b ),画出力F A 的力臂为l A ,F A 和OA 的夹角为θ。
根据杠杆的平衡条件:F A ·l A =F B ·OB F A ·OA s i n θ=F B ·OB .从图中看出:0°<θ<90° ∴ s i n θ<1要保持杠杆平衡:F A ·OA >F B ·OB ,推得F A >OAOBF B 答案 D例3:如图所示,用三个滑轮分别拉同一个物体,沿同一水平面做匀速直线运动,所用的拉力分别是F 1、F 2、F 3,比较它们的大小应是( )A 、F 1>F 2>F 3B 、F 1<F 2<F 3C 、F 2>F 1>F 3D 、 F 2 < F 1 < F 3例4:如图1—6—9所示,物体M 放在水平桌面上,现通过一动滑轮(质量和摩擦不计)拉着M 向左匀速运动,此时弹簧测力计(质量可忽略)示数为10N .若在M 上加放一物块m 可保持M 向左匀速运动,需在绕过动滑轮的绳子的自由端施加一拉力,则F ′ ( )图1—6—9A .M 运动时受到向左的摩擦力B .加放m 前,M 受到10N 的摩擦力C .加放m 前,M 受到20N 的摩擦力D .加放m 后,力F ′,保持10N 不变未加m 之前,拉力F 与弹簧测力计的示数相同,也为10 N .F 1F 2F 3用动滑轮匀速拉重物,F =2f,f =2F =20N .f 方向向右.C 选项是正确的. 加放m 后,F ′=2f,由于M 对地面压力增大,所以摩擦力增大,F ′也增大,F ′>10N .答案 C功与功率教学目的:1.理解功、功率的定义; 2.理解机械效率的定义;3.掌握增加有用功、提高机械效率的方法;教学难点:掌握对一个过程做功的计算,做功过程中的机械效率计算知识点总结:1、功的定义:力与物体在力的方向上通过的距离,公式:w=f*l ,单位J2、功率:单位时间内所做的功,公式:P=w/t ,单位:瓦特,符号w3、功:①有用功:有目的而做的功 ②无用功:并非我们的目的但是不得不做的功4、机械效率:有用功与总功的比值例5:在下述情况中,若物体重100N ,则力对物体做了多功? (1)物体沿着光滑的水平面匀速前进了1 m ,求推力对物体做的功. (2)物体沿水平面匀速前进了10m ,摩擦力是20N ,求拉力做的功.(3)物体沿光滑斜面滑下,斜面高1 m ,长2m ,如图l —6—10所示,求重力对物体做的功.(4)如图1—6—10,物体从斜面上滑下,求支持力对物体做的功.图1—6—10精析 初中阶段研究力做功,主要指下列几种情况: 第一种:力和物体运动方向一致,称为力对物体做功.第二种:力和物体运动方向相反,可以称为克服某个力做功.如向上抛出某个物体,重力方向向下,物体运动方向向上,可以称为克服重力做了功. 第三种:当某个力和运动方向垂直,则这个力对物体做的功为零.解 (1)水平面光滑,认为摩擦力为零.物体匀速前进,推力也为零.这时W =0. (2)物体匀速直线运动,推力F =f (摩擦力)=20N ,s =10m ,所以:W =20N ×10m =200J .(3)物体沿重力方向移动的距离为h ,重力做的功W =Gh =100N ×1m =100J . (4)如图1—4—10,物体沿斜面运动,支持力方向与运动方向垂直,物体沿支持力方向没有移动,W =0.答案 (1)W =0 (2)W =200 J (3)W =100 J (4)W =0例6:利用图1—6—3中的滑轮组提升重物A (物体A 重1600 N ),滑轮组的机械效率为80%,当物体匀速提升时,作用在绳端的拉力F 为________N ,如果增大物重,此滑轮组的机械效率.(选填“变大”、“变小”或“不变”)图1—6—3精析 考查力、功和机械效率之间的关系. 解 已知:G =1600N ,机械效率η=80% 设提升时,物体上升h . 根据图,拉力上升高度为S =4h η=总有W W =hF Gh4 F =η4G =8.041600⨯N =500N分析物重对机械效率的影响η=总有W W =额有有W W W +=有额W W +11=GhW 额+11若h 、W 额不变,G 增大,η提高.答案 500N ,变大例7:图1—6—4所示滑轮组匀速提升物体.已知物重G =240N ,拉力F =100N ,该滑轮组的机械效率是________.图1—6—4精析 此题主要考查是否会计算滑轮组的有用功、总功和机械效率. 解 有用功:W 有=Gh =240N ·h h 为物体被提升的高度.总功:W 总=F ·s =F ·3h =100N ·3h s 为拉力移动的距离.注意:有3根绳子连在动滑轮上,则s =3h 机械效率:η=总有W W =h N h N 3100240⋅⋅=300240=80%错解 有的学生忽略了距离关系,认为总功:W 总=F ·h =100N ·h .按照这个分析,求得η>100%,结果与实际情况不符.∵ W 总=W 有+W 额,由于额处功的存在,W 有一定小于W 总,η一定<100%.答案 80%例8:用动滑轮将400N 的货物以0.5m /s 的速度匀速提高了2m ,绳端的作用力是250N ,则有用功的功率是________W .解 有用功率的概念:P 有=tW 有=tGh=G ·v 其中G 为物体重,v 为物体上升速度. P 有=Gv =400N ×0.5m /s =200W 扩展:如果求总功率,则有: P 总=tW 总=tFs=F ·v ′ v ′为拉力F 提升速度.在此题中,一个动滑轮:s =2h ,所以v ′=2v =1m /s ∴ P 总=Fv ′=250N ×1m /s =250W通过P 有和P 总,还可以求出这个动滑轮的机械效率.答案 200W例9:如图1—6—5,均匀杠杆下面分别挂有若干个相同的铁块,每小格距离相等,支点在O ,此时杠杆已处于平衡状态.问:当下面几种情况发生后,杠杆能否再次平衡? (1)两边各减去一个铁块;(2)将两侧铁块向支点方向移一个格; (3)将两边各一个铁块浸没于水中; (4)将两侧所有铁块分别浸没于水中;(5)左侧有两个铁块浸没于煤油中,右侧有一个铁块浸没于水中.(煤油密度 油=0.8×103kg /m 3)图1—6—5精析 对于一个已经平衡的杠杆来说,当某个力或力臂发生变化时,若变化的力×变化的力臂仍相等,则杠杆仍保持平否则,就失去平衡.解 (1)设一个铁块重G ,一个格长度为l ,当两侧各减去一个..铁块时,对于左端,力×力臂的变化=G ×3l ,对于右端,力×力臂的变化=G ×4l ,可见右端“力×力臂”减少的多,因而杠杆右端上升,左端下沉,杠杆不再平衡.(2)所设与(1)相同,左侧:力×力臂的变化=4G×l右侧:力×力臂的变化=3G×l左端力×力臂的变化大,减少的力×力臂大,因此杠杆左端上升,右端下沉,杠杆不再平衡.(3)当两边各有一个铁块浸没于水中时,设一个铁块受的浮力为F浮,两侧的铁块受的浮力是相同的.对于左端:“力×力臂”的变化=F浮×3l对于右端:“力×力臂”的变化=F浮×4l比较两端变化,右端变化大,因为所受浮力方向是向上的,因而杠杆右端上升,左端下沉.(4)题目所设与(3)相同,对于左端:“力×力臂”的变化=4F浮×3l=12F浮·l对于右端:“力×力臂”的变化=3F浮×4l=12F浮·l比较两端变化是一样的,因而杠杆仍保持平衡.(5)左侧两个铁块浸没于煤油中,设一个铁块体积为V,则两个铁块受的浮力为:F1=ρ油g·2V=2ρ油gV,右侧一个铁块浸没于水中,铁块受的浮力F2=ρ水g V 左侧:“力×力臂”的变化=F l·3l=6ρ油gV·l右侧:“力×力臂”的变化=F2·4l=4ρ油gV·l将ρ油、ρ水代入比较得:左侧“力×力臂”的变化大,因为所受浮力方向是向上的,因而杠杆左端上升,右端下沉.答案(1)杠杆失去平衡,左端下沉;(2)杠杆失去平衡,右端下沉;(3)杠杆失去平衡,左端下沉;(4)杠杆仍保持平衡(5)杠杆失去平衡,右端下沉.例10:如图1—6—6,在一轻杆AB 的B 处挂一重为89N 的物体,把物体浸没在水中,在A 点作用19.75N 的向下的力,杠杆可以平衡,已知:OA ∶OB =4∶1,求物体的密度.(g 取10N /kg )精析 在杠杆知识和浮力知识结合,仍以杠杆平衡条件列出方程,只是在分析B 端受力时,考虑到浮力就可以了. 解 已知重力G =89N以O 为支点,杠杆平衡时有: F A ·OA =FB ·OB F B =OB OA ·F A =14×19.75N =79N 物体所受浮力F 浮=G -F B =89N -79N =10N V 排=gF 水浮ρ=kg/N 10m /kg 100.1N 1033⨯⨯=1×10—3m 3V 物=V 排 m =g G =kg/N 10N 89=8.9kg 物体密度:ρ=物V m =33m101kg 9.8-⨯=8.9×103kg /m 3答案 8.9×103kg /m3图1—6—6例11:一根轻质杠杆可绕O 点转动,在杠杆的中点挂一重物G ,在杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力F ,如图l —6—7(a )所示,力F 使杆从所示位置慢慢抬起到水平位置的过程中,力F 和它的力臂L F 、重力G 和它的力臂L G 的变化情况是 ( ) A .F 增大,L F 减小 B .F 减小,L F 增大C .G 不变,L G 减小D .G 不变,L G 增大(a ) (b )图1—6—7精析 以O 为支点,杠杆慢慢抬起过程中,重力大小为G ,始终不变,重力的力臂为L G ,从图中看出,L G 增大了.拉力大小为F ,从图中看出,拉力的力臂L F 变小了.解 设杆OB 与水平线夹角为θ,如图1—6—15(b ).列出杠杆平衡方程: F ·l F =G ·l G F ·OB · s i n θ=G ·2OBco s θ F =21G ·co t θ 杠杆抬起过程中,θ减小,co t θ增大,F 增大答案 A 、D例12:如图1—6—8,金属块M 静止置于水平地面上时,对地面的压强为5.4×105Pa ,轻质杠杆AB 的支点为O ,OA ∶OB =5∶3,在杠杆的B 端,用轻绳将金属块吊起,若在杠杆的A 端悬挂质量为m =4kg 的物体时,杠杆在水平位置平衡,此时金属块对地面的压强为1.8×105Pa .若要使金属块离开地面,那么杠杆A 端所挂物体的质量应为多少?解 当M 单独静置于地面时,M 对地面的压强为: p 1=S F 1=SMg① 当A 端挂m 后,B 端的绳子也对M 产生力F ,M 对地面的压强: p 2=S F 2=SF Mg ②①÷②得Pa 108.1Pa 104.555⨯⨯=F Mg Mg - 得3(M g -F )=M g2M g =3FF =32M g 此时杠杆平衡:m g ·OA =F ·OB ③代入OA ∶OB =5∶3 4kg ×g ×5=F ×3代简并代入③式得:F =3g kg 20⨯=32M g ∴ M =10kg当金属块离开地面时:M 受的拉力F ′=M g ,杠杆平衡时,m ′g · OA =M g ·OB m ′=OAOB · M =53×10kg =6kg 答案 6kg图1—6—8例13:一人利用如图1—6—9所示的滑轮组匀速提升重为450N 的物体,若每个滑轮重50N ,人重600N ,则人对地面的压力是________N .(不计摩擦力)图1—6—9精析 人对地面的压力大小,取决于人受的力,而人受的力,又与滑轮组绳子上的拉力F 有关.解 滑轮组上承担物重的绳子根数为2.所以滑轮组绳子上的拉力:F =21(G +G 动)(G :物重,G 动:动滑轮重) =21(450N +50N ) =250N人受力为:重力G ′,绳子的拉力F 和地面的支持力N .F +N =G ′支持力:N =G ′-F =600N -250N =350N根据相互作用力大小相等,人对地面的压力:F ′=N =350N答案 人对地面压力350N例14:如图1—6—10,滑轮及绳子的质量和摩擦不计,物体A 重G 1,木板重G 2,要使木板处于平衡状态,求:(1)绳子对A 的拉力多大?(2)A 对木板压力多大?精析 分析绳子上的拉力(且同根绳子上的拉力,大小不变),然后以某物为研究对象,列出受力平衡式.解 (1)研究绳子1、2、3、4上拉力,如图1—4—10,设与A 相连的绳子2的拉力为F ,则绳子3的拉力也为F ,绳子4的拉力为2和3的拉力之和为2F ,绳子1的拉力也为2F .图1—6—10以物体A 和板为研究对象:向下受重力为:G l +G 2向上受绳子1、2、3的拉力,大小为:4F .A 和木板处于静止状态:4F =G 1+G 2(2)以A 为研究对象:A 受重力G 1,拉力F = 421G G + 和持力N . A 静止时,G l =F +NN =G 1-F =G 1-41G 1-41G 2=43G 1-41G 2 根据相互作用力大小相等,A 对木板的压力:N ′=43G 1-41G 2 答案 (1)421G G + (2)43G 1-41G 2例15:如图1—6—11,把重250N 的物体沿着长5m ,高1 m 的斜面匀速拉到斜面顶端,(1)若不计摩擦,求拉力;(2)若所用拉力为100N ,求斜面的机械效率.图1—6—11精析 根据功的原理,动力做的功为W 1=F ·L ,克服重力做的功为W 2=Gh . 解 (1)不计摩擦时:W 1=W 2 FL =GhF =L hG =m5m 1×250N =50N (2)若所用拉力为F ′=100N 时.克服重力做的功为:W 2=Gh =250N ×1m =250J 动力做的功为:W 1=FL =100 N ×5 m =500J斜面的机械效率:η=12W W =J500J 250=50% 答案 (1)50N (2)50%例:16:如图1—6—12所示,物体A 的质量为50kg .当力F 为100N 时,物体A 恰能匀速前进.若物体A 前进0.5m 所用时间为10s ,(不计绳和滑轮重)求:图1—6—12(1)物体A 的重力.(2)物体A 受到的摩擦力.(3)力F 做的功.(4)力F 做的功率?解 (1)A 的重力:G =m g =50kg ×9.8N /kg =490N(2)A 匀速前进:f =2F =200N(3)10s ,物体A 前进:s 1=0.5m拉力F 向前移动距离:s 2=2×0.5m =1m力F 做功:W =Fs 2=100N ×1m =100J(4)力F 功率:P =t W =s10J 100=10W 答案 (1)490N (2)200N (3)100N (4)10W例17:一架起重机在60s 内能将密度为2×103kg /m 3,体积为5m 3的物体匀速提高12m ,求这架起重机的功率?已知:ρ=2×103kg /m 3,t =60s V =5m 3 h =12m求:功率P解 物体重:G =m g =ρVg =2×103kg /m 3×5m 3×9.8N /kg =9.8×104N克服物重做的功:W =Gh =9.8×104N ×12m =1.76×106J 功率:P =tW =60s J 10176.16⨯ =1.96×104W答案 1.96×104W例18:如图1—4—13所示,用滑轮匀速提起1200N 的重物,拉力做功的功率为1000W ,绳子自由端的上升速度为2m /s ,(不计绳重和摩擦)求:(1)作用在绳自由端的拉力多大?(2)滑轮组的机械效率为多大?(3)若用此滑轮组匀速提起2400N 的重物,作用在绳子自由端的拉力为多少?1—4—13精析 求滑轮组的机械效率关键是搞清有用功和总功.涉及功率时,也同样要区别有用功率和总功率.解 已知G =1200N ,P 总=100W ,v F =2m /s在分析已知条件时,应注意此时拉力的功率为总功率,速度为拉力F 移动的速度(1)∵ P 总=t W 总=F ·vF∴ F =F v P 总=sm W /21000=500N (2)η=总有W W =Fs Gh =h F Gh 3⋅=F G 3=N5003N 1200⨯=80% (3)当物体重力为G ′=2400N 时,机械效率也要变化,但不计绳重和摩擦时,由前面给的已知条件,可先求出动滑轮重,由F =31(G 动+G ) G 动=3F -G =1500N -1200N =300N当G ′=2400N 时F 拉′=31(G 动+G ′)=31(300N +2400N )=900N。