2023年中考物理二轮复习之简单机械
一.选择题(共12小题)
1.(2022 平桂区 二模)物理与生活息息相关,下列说法正确的是( )
A.学校的升旗杆顶端是定滑轮,能改变拉力的方向
B.贺江的灵峰大桥的桥墩浸在水中,受的水的浮力很大
C.很多学生近视眼需要佩戴眼镜,近视眼镜是凸透镜
D.贺街是三华李之乡,红彤彤的李子挂满枝头,说明成熟的三华李最喜欢红光
2.(2022 惠城区二模)我国第一部介绍西方物理学的著作《远西奇器图说》里记载了一种机械装置,如图所示。小球B拉着小球A匀速移动,若小球B的质量是20克,不考虑摩擦和绳重,小球A的质量可能为( )
A.30克 B.20克 C.16克 D.10克
3.(2022 临沂模拟)下列关于功、功率,机械效率的说法正确的是( )
A.机械做的额外功与总功之比越小,机械效率一定越大
B.机械的功率越大,机械效率一定越大
C.功率不同的机械,做的功一定 不相等
D.机械做功越多,机械效率一定越大
4.(2022 湘潭县校级模拟)下列数据最符合实际的是( )
A.湘潭市北二环环路限速950km/h
B.PM2.5是指空气中直径为2.5cm的固体颗粒
C.起重机的效率可以达到100%
D.把1个鸡蛋举高2m,做的功约为1J
5.(2022 宜城市校级模拟)下列工具在正常使用中,属于费力杠杆的是( )
A.瓶盖起子 B.钳子
C.镊子 D.推独轮车
6.(2022 黑龙江模拟)如图所示是一种指甲刀的结构示意图,下列说法正确的是( )
A.ABC是一个费力杠杆
B.D处刀刃较薄,可以增大压力
C.杠杆ABC上有粗糙的花纹,可以减小摩擦
D.指甲刀有三个杠杆,一个省力杠杆,两个费力杠杆
7.(2022 安徽模拟)如图所示,重力为G的物体在不同的简单机械的作用下均处于平衡状态。若不计机械的自重和摩擦,则图中所标记的拉力的大小错误的是( )
A.
B.
C.
D.
8.(2022 中山市三模)如图所示,在大小为4N的水平拉力F作用下,重为30N的木块A和轻质动滑轮一起水平匀速移动了0.2m,所用的时间是2s,若不计滑轮的摩擦,下列说法正确的是( )
A.绳子自由端移动的距离为0.4m
B.木块A与地面的摩擦力为8N
C.木块所受重力做的功为6J
D.拉力做功的功率大小为1.2W
9.(2022 寿光市校级模拟)如图所示,用同一滑轮组分别将两个物体(G1>G2)匀速提升相同的高度,所用时间相同。若不计摩擦,则下列说法正确的是( )
A.拉力F1和F2所做额外功相等
B.两次滑轮组的机械效率相等
C.拉力F1和F2做功的功率相等
D.两次绳子自由端移动速度不相等
10.(2022 牡丹江一模)关于生产生活中简单机械的使用,下列说法正确的是( )
A.用瓶起子起瓶盖可以省力
B.用滑轮组提升重物一定省功,但会费距离
C.钳子的手柄有条纹,是通过增大压力的方法来增大摩擦力
D.传送带将货物由高处匀速传到低处,货物的重力势能减小,动能增大
11.(2022 柘城县校级模拟)如图甲,用滑轮组将重为120N的物体匀速提起,在5s内绳子自由端移动的距离为3m,如图乙是拉力F与绳自由端移动距离s的关系图象,不计绳重和摩擦。则下列说法正确的是( )
A.物体上升的速度是0.6m/s
B.拉力的功率为40W
C.动滑轮重是20N
D.该滑轮组的机械效率为80%
12.(2022 华宁县校级模拟)质量相同的铜块和铝块,挂在杠杆AB两端,杠杆在水平位置平衡,如图所示。现把铜块和铝块同时浸没于水中,已知ρ铜>ρ铝,则有( )
A.杠杆AB仍保持平衡 B.杠杆A端会上升
C.杠杆B端会上升 D.无法判断杠杆是否平衡
二.填空题(共8小题)
13.(2022 鹤岗模拟)为了帮助山区人民发展经济,近年来各地政府修了很多条通往山区的致富路。如图所示是山区常见的盘山公路,可以看成一个 。当高度一定,增大坡的长度时,可以 。
14.(2022 碑林区校级四模)临潼最美环山路相当于斜面,能够使汽车以较小的牵引力驶上山顶。若其中一段从山底到山顶的盘山公路长4km,山高300m,一辆2t的小型汽车从山底开上山顶,牵引力保持5×103N不变,行驶过程中牵引力所做的功为 J,盘山公路的机械效率为 ,汽车行驶过程中受到的阻力为 N。(g取10N/kg)
15.(2022 安徽模拟)如图所示,用大小为F的拉力将重为G的物体沿倾角为30°的斜面由底端匀速拉至顶端(不考虑物体的大小)。已知物体与斜面间的摩擦力大小f为物重G的0.5倍,该过程中斜面的机械效率为 。
16.(2022 淮北二模)如图所示,滑轮的重力为100N,用该滑轮把重力为300N的物体匀速向上提起。若不计绳重和摩擦,则手对绳子自由端的拉力为 N。
17.(2022 城中区校级二模)分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组,在5s内将重为100N的物体G匀速提升2m,每个滑轮的重均为10N。不计绳重及摩擦,此过程中F甲 F乙,甲的机械效率 乙的机械效率,F甲做功的功率 F乙做功的功率。(填“>”或“<”或“=”)
18.(2022 淮安模拟)如图所示,将钉子敲入木板,敲击钉子的力有时会偏离钉子的轴线方向,导致钉子被敲弯。图中敲击钉子的方向偏离,敲击过程中,L较 时钉子更容易弯曲,原因是 。
19.(2022 达州模拟)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 ,若将 A、B同时浸没在水中后,则杠杆的 (选填“M”或“N”)端会上升。
20.(2022 开江县模拟)俯卧撑是一项常见的健身项目,如图所示是某同学做俯卧撑时的情景。此同学的身体可视为杠杆,身高1.80m,体重为80kg,脚与地的接触点为A点,人的重心O点距A点1.2m,两手位置B点距A点1.5m。人在做俯卧撑时,地面对两手的支持力为 N。若50s内做俯卧撑40次,每次人重心上升高度为0.2m,则人做功功率为 W。(g=10N/kg)
三.作图题(共2小题)
21.(2022 碑林区校级四模)疫情线上教学期间,体育老师为了同学们制定了详细的锻炼计划,其中一项是俯卧高抬腿如图所示,将人看做杠杆,支点在手上,请在简图中画出地面对脚作用力F的力臂L和人手对地面的压力F'。
22.(2022 黄石模拟)用如图所示的动滑轮和定滑轮提升重物,请画出最省力的绳子绕行方式。
四.实验探究题(共2小题)
23.(2022 寻乌县三模)某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如表所示;第1、2、3次实验装置分别如图中的甲、乙、丙所示。
次 数 钩码重 G/N 钩码上升 高度h/m 有用功 W有/J 测力计拉 力F/N 测力计移动 距离s/m 总功 W总/J 机械效 率η
1 2 0.1 0.2 0.9 0.3 0.27 74.1%
2 4 0.1 0.4 1.6 0.3 0.48 83.3%
3 4 0.1 1.1 0.5 0.55
(1)比较第1次实验和第2次实验,可得结论:滑轮组的机械效率与 有关。
(2)第3次实验中所做的有用功是 J,机械效率是 %。
(3)第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多,动滑轮自重增大,对动滑轮所做的额外功 (填“增大”或“减小”),因而由第2、3次实验可知:滑轮组的机械效率与 大小有关。
(4)综上结论,提高机械效率的方法是 有用功, 额外功(填“增大”或“减小”)。
24.(2022 利通区校级三模)小明利用刻度均匀的轻质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”实验,已知每个钩码重0.5N.
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,这时应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡。你认为实验中让杠杆在水平位置平衡的好处是 。
(2)在图甲中的A点悬挂4个钩码,要使杠杆仍保持水平位置平衡,需在B点悬挂 个钩码。
(3)如图乙所示,取走悬挂在B点的钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉,若在C点改变弹簧测力计拉力的方向,杠杆仍然在水平位置平衡,则测力计的读数与原来相比将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
五.计算题(共2小题)
25.(2022 蕲春县校级模拟)我国将于2035年全面禁售燃油汽车,用电动汽车替代传统燃油汽车成为趋势。表格中是某公司最新型水陆两用电动汽车(如图)的部分参数,假设车上只有司机一人,质量为60kg,请回答下列问题:(g=10N/kg)
(1)电动汽车在地面上时对水平地面的压强是多大?
(2)若电动汽车在水面上匀速行驶,其排开水的体积多大?
(3)若电动汽车的电能转化为机械能的效率为η,汽车在水上与陆地上匀速行驶时速度为v,电动汽车在时间t消耗的电能为W时,求电动汽车匀速行驶所受阻力为多少?(用已知量的字母表示)
空车质量 轮胎与地面总接触面积 电池容量 最高时速 最大功率
940kg 400cm2 40kW h 130km/h 100kW
26.(2022 邹城市校级模拟)在一次施工中,体重为600N的搬运工人用如图所示的滑轮组在10s内将一个重150N的物体匀速提升4m,所用的拉力为60N,不计绳重及摩擦.求:
(1)工人用滑轮组提升重物时的机械效率;
(2)工人做功的功率;
(3)工人能提起的最大物重是多少?
2023年中考物理二轮复习之简单机械
参考答案与试题解析
一.选择题(共12小题)
1.(2022 平桂区 二模)物理与生活息息相关,下列说法正确的是( )
A.学校的升旗杆顶端是定滑轮,能改变拉力的方向
B.贺江的灵峰大桥的桥墩浸在水中,受的水的浮力很大
C.很多学生近视眼需要佩戴眼镜,近视眼镜是凸透镜
D.贺街是三华李之乡,红彤彤的李子挂满枝头,说明成熟的三华李最喜欢红光
【考点】定滑轮及其工作特点;物体的颜色;近视眼的成因与矫正办法;浮力与浮力产生的原因.
【分析】(1)定滑轮实质是个等臂杠杆,动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径;特点:不能省力但可以改变力的方向,给人们带来方便;
(2)浸在液体或气体里的物体受到液体或气体向上托的力叫做浮力,浮力的产生原因是因为物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力;
(3)近视眼:晶状体凸度过大或眼球前后径过长,外界物体的像成在视网膜前方。矫正方法是配戴凹透镜,使进入眼睛的光线发散一些后再通过晶状体,使像成在视网膜上;
(4)不透明物体的颜色由物体反射的色光决定的,白色反射所有的色光,黑色吸收所有的色光,彩色物体只反射和物体相同的色光。
【解答】解:(1)学校升旗杆顶端是定滑轮,其实质是一个等臂杠杆,可以改变力的方向,故A说法正确;
(2)浮力的产生原因是因为物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力,灵峰大桥的桥墩浸在水中,物体下表面没有受到水对它向上的压力,故不受浮力,B说法错误;
(3)学生近视眼的矫正方法是配戴凹透镜,使进入眼睛的光线发散一些后再通过晶状体,使像成在视网膜上,故C说法错误;
(4)不透明物体的颜色由物体反射的色光决定的,彩色物体只反射和物体相同的色光。三华李是红色的,所以它反射红色的光,故D说法错误。
故选:A。
【点评】本题考查了一些与生活息息相关的物理知识,要求学生能够将知识融会贯通,有一定的综合性。
2.(2022 惠城区二模)我国第一部介绍西方物理学的著作《远西奇器图说》里记载了一种机械装置,如图所示。小球B拉着小球A匀速移动,若小球B的质量是20克,不考虑摩擦和绳重,小球A的质量可能为( )
A.30克 B.20克 C.16克 D.10克
【考点】定滑轮及其工作特点.
【专题】应用题;简单机械;分析、综合能力.
【分析】不考虑摩擦和绳子重力,根据定滑轮的特点和功的原理分析解答。
【解答】解:不考虑摩擦和绳重,定滑轮即不省力又不省距离,则绳子对A的拉力等于B的重力,当B下降时,B下降的高度hB等于A沿斜面上升的距离LA,大于A竖直上升的高度hA,根据功的原理可知,重力对B做的功等于绳子的拉力对A做的功,也等于克服A的重力做的功,即mAghA=mBghB,因为hA<hB,所以mA>mB,因此A的质量肯定大于20g,可能是A。
故选:A。
【点评】此题主要考查了定滑轮、斜面特点,以及功的原理的运用。属于基本内容,难度适中。
3.(2022 临沂模拟)下列关于功、功率,机械效率的说法正确的是( )
A.机械做的额外功与总功之比越小,机械效率一定越大
B.机械的功率越大,机械效率一定越大
C.功率不同的机械,做的功一定 不相等
D.机械做功越多,机械效率一定越大
【考点】机械效率的概念;功的概念与单位;功率的概念与单位.
【专题】功、功率、机械效率;应用能力.
【分析】(1)功率是表示物体做功快慢的物理量;功率是物体在单位时间内做功的多少,由功和时间共同决定。
(2)机械效率是有用功跟总功的比值,它反映了机械性能的好坏;机械效率与做功多少没有直接关系。
【解答】解:A、机械做的额外功与总功之比越小,则有用功与总功之比越大,机械效率一定越大,故A正确;
B、功率越大,表示机械做功越快,单位时间内做的功越多,但机械效率不一定就高,故B错误;
C、功率不同的机械,做的功有可能相等,故C错误;
D、有用功与总功的比值叫做机械效率,与做功的多少没有直接关系,故B错误。
故选:A。
【点评】本题考查学生对功率和机械效率概念的理解,深刻理解功率和机械效率的概念是解决此题的关键,属于基本概念的考查。
4.(2022 湘潭县校级模拟)下列数据最符合实际的是( )
A.湘潭市北二环环路限速950km/h
B.PM2.5是指空气中直径为2.5cm的固体颗粒
C.起重机的效率可以达到100%
D.把1个鸡蛋举高2m,做的功约为1J
【考点】机械效率的概念;长度的估测;速度与物体运动;功的计算和公式的应用.
【专题】估算综合应用题;应用能力.
【分析】首先要对选项中涉及的几种物理量有个初步的了解,对于选项中的单位,可根据需要进行相应的换算或转换,排除与生活实际相差较远的选项,找出符合生活实际的答案。
【解答】解:A.湘潭市北二环限速约为60km/h,远达不到950km/h,故A不符合实际;
B.PM2.5是指空气中直径为2.5μm的固体颗粒,故B不符合实际;
C.任何机械都不可能达到机械效率100%,起重机的效率不可能达到100%,故C不符合实际;
D.一个鸡蛋的质量约为50g=0.05kg,把一个鸡蛋居高2m做的功约为W=mgh=0.05kg×10N/kg×2m=1J,故D符合实际;
故选:D。
【点评】物理学中,对各种物理量的估算能力,是我们应该加强锻炼的重要能力之一,这种能力的提高,对我们的生活同样具有很大的现实意义。
5.(2022 宜城市校级模拟)下列工具在正常使用中,属于费力杠杆的是( )
A.瓶盖起子 B.钳子
C.镊子 D.推独轮车
【考点】杠杆的分类.
【专题】简单机械;应用能力.
【分析】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。
【解答】解:A、瓶盖起子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故A不符合题意;
B、钳子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故B不符合题意;
C、镊子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故C符合题意;
D、独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故D不符合题意。
故选:C。
【点评】此题考查了杠杆的分类,包括以下几种:①省力杠杆,动力臂大于阻力臂;②费力杠杆,动力臂小于阻力臂;③等臂杠杆,动力臂等于阻力臂。
6.(2022 黑龙江模拟)如图所示是一种指甲刀的结构示意图,下列说法正确的是( )
A.ABC是一个费力杠杆
B.D处刀刃较薄,可以增大压力
C.杠杆ABC上有粗糙的花纹,可以减小摩擦
D.指甲刀有三个杠杆,一个省力杠杆,两个费力杠杆
【考点】杠杆的分类;增大或减小摩擦的方法;增大和减小压强的方法和应用.
【专题】应用能力.
【分析】(1)对于杠杆类型的判断可从动力臂与阻力臂的大小关系上入手;
(2)压强的大小与压力的大小和受力面积的大小有关;
(3)滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关。
【解答】解:A、对于ABC,在使用时,它的动力臂大于阻力臂,所以它是省力杠杆,故A错误;
B、在相同的压力下,D处刀刃较薄,受力面积小,产生的压强大,压力的作用效果明显,并不是压力增大了,故B错误;
C、杠杆ABC上有粗糙的花纹,增大接触面的粗糙程度,可以增大摩擦,故C错误;
D、指甲刀中有三个杠杆:ABC、OBD、0ED,其中ABC是省力杠杆,其它两个都是费力杠杆,故D正确。
故选:D。
【点评】本题利用生活中某一实例,较全面地考查了物理知识的应用,揭示了物理来源于生活又应用于生活的物理意识,是中考的常见题型。
7.(2022 安徽模拟)如图所示,重力为G的物体在不同的简单机械的作用下均处于平衡状态。若不计机械的自重和摩擦,则图中所标记的拉力的大小错误的是( )
A.
B.
C.
D.
【考点】滑轮组中的相关计算;杠杆的平衡条件;定滑轮及其工作特点;动滑轮拉力的计算.
【专题】简单机械;理解能力.
【分析】不计机械自重和摩擦:
(1)先判断出动力臂和阻力臂关系,再根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得出力F1和重力G的关系;
(2)使用动滑轮,动力作用在轴上,则有F2=2G;
(3)使用定滑轮,可以改变力的方向,不能省力;
(4)使用滑轮组时,先判断出承担总重绳子的段数n,再根据F4=G得出力F4和重力G的关系。
【解答】解:不计机械自重和摩擦时:
A、第一个图是等臂杠杆,L1=L2,由杠杆平衡条件可得F1=G,故A正确;
B、第二个图是动滑轮,动力作用在轴上,F2=2G,故B错误;
C、使用定滑轮,可以改变力的方向,不能省力,F3=G,故C正确;
D、第四个图是滑轮组,承担总重绳子的段数n=3,F4=G,故D正确。
故选:B。
【点评】本题考查了使用杠杆、滑轮组、动滑轮时的拉力的计算,要细心,明确各种装置的省力特点是关键。
8.(2022 中山市三模)如图所示,在大小为4N的水平拉力F作用下,重为30N的木块A和轻质动滑轮一起水平匀速移动了0.2m,所用的时间是2s,若不计滑轮的摩擦,下列说法正确的是( )
A.绳子自由端移动的距离为0.4m
B.木块A与地面的摩擦力为8N
C.木块所受重力做的功为6J
D.拉力做功的功率大小为1.2W
【考点】滑轮组中的相关计算;功的计算和公式的应用;功率的计算及公式的应用;滑轮组及其工作特点.
【专题】简单机械;功、功率、机械效率;应用能力.
【分析】(1)有几段绳子在拉物体,绳子自由端移动的距离就是木块A和轻质动滑轮一起水平匀速移动距离的几倍;
(2)当滑轮被水平使用时,此时滑轮克服的就不是物体的重力,而是物体受到的摩擦力。即有几段绳子在拉物体,拉力就是摩擦力的几分之一;
(3)物体水平运动,在重力的方向(竖直向下)上没有移动距离,据此判断重力是否做功;
(4)直接根据W=Fs即可求出拉力做的功,根据P=可求出拉力的功率。
【解答】解:图中作用在动滑轮上绳子的股数为3。
A、绳子自由端移动的距离为:s=ns物=3×0.2m=0.6m,故A错误;
B、不计滑轮的摩擦,所以物体与地面之间的摩擦力f=3F=3×4N=12N,故B错误;
C、木块水平运动,在重力的方向上没有移动距离,重力不做功,即重力做功为0,故C错误;
D、拉力F做的功:W=Fs=4N×0.6m=2.4J,则拉力F的功率:P===1.2W,故D正确。
故选:D。
【点评】本题涉及两个考点:一是动滑轮的水平使用,此时克服的是物体受到的摩擦力;二是功和功率公式的应用。
9.(2022 寿光市校级模拟)如图所示,用同一滑轮组分别将两个物体(G1>G2)匀速提升相同的高度,所用时间相同。若不计摩擦,则下列说法正确的是( )
A.拉力F1和F2所做额外功相等
B.两次滑轮组的机械效率相等
C.拉力F1和F2做功的功率相等
D.两次绳子自由端移动速度不相等
【考点】机械效率的大小比较;滑轮组及其工作特点;有用功和额外功;比较功率的大小.
【专题】功、功率、机械效率;应用能力.
【分析】(1)在提升重物的过程中,若不计绳重及摩擦,那么,克服动滑轮重做的功为额外功,因为动滑轮重相同,提升高度相同,所以额外功相同;
(2)根据公式η=可以分析出其机械效率的大小;
(3)用两个相同的滑轮组,从图中可以看出绳子的股数相同n=2,则拉力F=(G物+G动),其中Gl>G2,若不计绳重及摩擦,可以分析出拉力的大小;
用相同的滑轮组在相同时间内匀速提高到相同高度,拉力移动的速度相同,根据公式P===Fv可以分析出其功率的大小。
【解答】解:A.在提升重物的过程中,若不计绳重及摩擦,那么,克服动滑轮重做的功为额外功,因为动滑轮重相同,提升高度相同,根据公式W额=G动h可以知道,拉力F1和F2所做额外功相等,故A正确;
B.因为动滑轮重相同,G1>G2,根据公式η=可以知道η1>η2,故B错误;
CD.两幅图中的绳子股数都是n=2,所以拉力F1=(G1+G动),F2=(G2+G动),又因为G动相同,Gl>G2,所以F1>F2,
用相同的滑轮组在相同时间内匀速提高到相同高度,由可知,重物上升的速度相同,又两幅图中的绳子股数都是2,所以拉力移动的速度相同,又F1>F2,根据公式P===Fv可以知道P1>P2,故CD错误。
故选:A。
【点评】本题考查了使用滑轮组时拉力大小的计算,有用功、总功、额外功、功率的计算方法,以及滑轮组机械效率大小的比较,有一定难度。
10.(2022 牡丹江一模)关于生产生活中简单机械的使用,下列说法正确的是( )
A.用瓶起子起瓶盖可以省力
B.用滑轮组提升重物一定省功,但会费距离
C.钳子的手柄有条纹,是通过增大压力的方法来增大摩擦力
D.传送带将货物由高处匀速传到低处,货物的重力势能减小,动能增大
【考点】滑轮组及其工作特点;动能和势能的转化;增大或减小摩擦的方法;杠杆的分类.
【专题】重力、弹力、摩擦力;简单机械;机械能及其转化;应用能力.
【分析】(1)省力杠杆:动力臂大于阻力臂,省力费距离;
(2)使用任何机械都不能省功;
(3)增大摩擦力的方法:在接触面粗糙程度一定时,增大压力;在压力一定时,增大接触面的粗糙程度;
(4)动能的影响因素是物体的质量和速度,质量越大,速度越大,物体的动能越大;重力势能的影响因素是物体的质量和高度,质量越大,高度越高,物体的重力势能越大。
【解答】解:A.瓶起子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故A正确;
B.用滑轮组提升重物一定不会省功,可以省力但会费距离,故B错误;
C.钳子的手柄有条纹,是通过增大接触面的粗糙程度的方法来增大摩擦力,故C错误;
D.传送带将货物由高处匀速传到低处,货物的质量不变,速度不变,动能不变,高度降低,货物的重力势能减小,故D错误。
故选:A。
【点评】本题考查了杠杆、滑轮组、摩擦力和机械能等知识点,综合性较强。
11.(2022 柘城县校级模拟)如图甲,用滑轮组将重为120N的物体匀速提起,在5s内绳子自由端移动的距离为3m,如图乙是拉力F与绳自由端移动距离s的关系图象,不计绳重和摩擦。则下列说法正确的是( )
A.物体上升的速度是0.6m/s
B.拉力的功率为40W
C.动滑轮重是20N
D.该滑轮组的机械效率为80%
【考点】滑轮(组)的机械效率;滑轮组中的相关计算;功率的计算及公式的应用.
【专题】计算题;长度、时间、速度;简单机械;功、功率、机械效率;应用能力.
【分析】(1)由图甲可知n=3,根据绳子自由端移动的距离s=nh求物体上升的高度,根据v=求出物体上升的速度;
(2)由图乙可知拉力F,利用W总=Fs求拉力做的总功,利用P=求拉力做功的功率;
(3)利用不计绳重和摩擦时F=(G+G动)求动滑轮的重力;
(4)利用W有=Gh求有用功,利用η=×100%求滑轮组的机械效率。
【解答】解:A、由图甲可知n=3,物体上升的高度:h===1m,
则物体上升的速度:v===0.2m/s,故A错误;
B、由图乙可知拉力F=50N,
拉力做的总功:W总=Fs=50N×3m=150J,
拉力做功的功率:P===30W,故B错误;
C、因为不计绳重和摩擦时F=(G+G动),所以动滑轮的重力:G动=nF﹣G=3×50N﹣120N=30N,故C错误;
D、拉力做的有用功:W有=Gh=120N×1m=120J,
滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=80%,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了使用滑轮组时动滑轮的重力、有用功、总功、功率和机械效率的计算,关键是从图中得出滑轮组绳子的有效股数。
12.(2022 华宁县校级模拟)质量相同的铜块和铝块,挂在杠杆AB两端,杠杆在水平位置平衡,如图所示。现把铜块和铝块同时浸没于水中,已知ρ铜>ρ铝,则有( )
A.杠杆AB仍保持平衡 B.杠杆A端会上升
C.杠杆B端会上升 D.无法判断杠杆是否平衡
【考点】杠杆的平衡分析法及其应用;阿基米德原理的应用.
【专题】定性思想;简单机械;应用能力.
【分析】根据铝块和铜块质量相同,并结合杠杆的平衡条件确定杠杆的类型,即为等臂杠杆;因此当铜块、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、铜块的质量相同(重力相同),由杠杆平衡条件可知,两侧力与力臂的乘积相同,并且杠杆为等臂杠杆;
又因为两者的质量相同,且ρ铜>ρ铝,所以由V=可知V铜<V铝;当同时浸没于水中后,铝块排开水的体积较大,则铝块受到的浮力较大(即托起铝块的力较大),所以铝块一侧上升,铜块一侧将下降,即A端将下降,B端将上升。
故选:C。
【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。
二.填空题(共8小题)
13.(2022 鹤岗模拟)为了帮助山区人民发展经济,近年来各地政府修了很多条通往山区的致富路。如图所示是山区常见的盘山公路,可以看成一个 斜面 。当高度一定,增大坡的长度时,可以 省力 。
【考点】轮轴及其他常见简单机械.
【专题】简单机械;应用能力.
【分析】加长斜面的距离,所以可以省力。
【解答】解:车经过盘山公路时要向高处运动,根据斜面模型可知,使用斜面可以省力,斜面越平缓,越省力,但不能省功,同时费距离。山区常见的盘山公路,可以看成一个斜面,高度一定时,增加坡度的长度,相当于增大斜面的长度,所以可以省力。
故答案为:斜面;省力。
【点评】本题考查了斜面及其特点,是一道基础题。
14.(2022 碑林区校级四模)临潼最美环山路相当于斜面,能够使汽车以较小的牵引力驶上山顶。若其中一段从山底到山顶的盘山公路长4km,山高300m,一辆2t的小型汽车从山底开上山顶,牵引力保持5×103N不变,行驶过程中牵引力所做的功为 2×107 J,盘山公路的机械效率为 30% ,汽车行驶过程中受到的阻力为 3500 N。(g取10N/kg)
【考点】斜面的机械效率;功的计算和公式的应用.
【专题】计算题;功、功率、机械效率;应用能力.
【分析】(1)知道盘山公路长、牵引力大小,利用W=Fs求汽车行驶过程中牵引力所做的功;
(2)知道山高、汽车的质量,利用G=mg求汽车重力,再利用W=Gh求牵引力做的有用功;该盘山公路的机械效率等于有用功与总功之比;
(3)额外功等于总功减去有用功,汽车克服阻力做的功为额外功,利用W额=fs求阻力。
【解答】解:(1)汽车行驶过程中牵引力所做的功:
W总=Fs=5×103N×4×103m=2×107J;
(2)汽车质量m=2t=2000kg,
汽车重力:
G=mg=2000kg×10N/kg=2×104N,
牵引力做的有用功:
W有用=Gh=2×104N×300m=6×106J,
该盘山公路的机械效率:
η==×100%=30%;
(3)额外功W额=W总﹣W有用=2×107J﹣6×106J=1.4×107J,
由W额=fs可得阻力:
f===3500N。
故答案为:2×107;30%;3500。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功、总功、机械效率、阻力的计算,明确有用功、总功、额外功的含义是关键。
15.(2022 安徽模拟)如图所示,用大小为F的拉力将重为G的物体沿倾角为30°的斜面由底端匀速拉至顶端(不考虑物体的大小)。已知物体与斜面间的摩擦力大小f为物重G的0.5倍,该过程中斜面的机械效率为 50% 。
【考点】斜面的机械效率.
【专题】应用题;功、功率、机械效率;应用能力.
【分析】利用W有=Gh求出有用功,根据W额=fs求出额外功,拉力做的总功等于拉力做的有用功和额外功之和,斜面的效率等于有用功与总功之比。注意:在直角三角形中30°角所对的直角边等于斜边的一半,物体与斜面间的摩擦力大小f为物重G的0.5倍。
【解答】解:设斜面长为s,斜面高为h,因为在直角三角形中30°角所对的直角边等于斜边的一半,所以s=2h,
拉力做的有用功:W有=Gh,
物体与斜面间的摩擦力大小f=0.5G,
拉力做的额外功:W额=fs=0.5G×2h=Gh,
拉力所做总功:W总=W有+W额=Gh+Gh=2Gh,
斜面的机械效率:η==×100%=50%。
故答案为:50%。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功、额外功、总功、机械效率的计算,明确额外功是克服摩擦力做的功是关键。
16.(2022 淮北二模)如图所示,滑轮的重力为100N,用该滑轮把重力为300N的物体匀速向上提起。若不计绳重和摩擦,则手对绳子自由端的拉力为 200 N。
【考点】动滑轮拉力的计算.
【专题】应用题;简单机械;应用能力.
【分析】不计摩擦及绳重,由F=(G+G动)计算手对绳子自由端的拉力。
【解答】解:不计摩擦及绳重,手对绳子自由端的拉力:
F=(G+G动)=×(100N+300N)=200N。
故答案为:200。
【点评】本题考查了拉力的计算,知道动滑轮的特点是解题的关键。
17.(2022 城中区校级二模)分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组,在5s内将重为100N的物体G匀速提升2m,每个滑轮的重均为10N。不计绳重及摩擦,此过程中F甲 > F乙,甲的机械效率 = 乙的机械效率,F甲做功的功率 = F乙做功的功率。(填“>”或“<”或“=”)
【考点】机械效率的大小比较;滑轮组中的相关计算;比较功率的大小.
【专题】功、功率、机械效率;应用能力.
【分析】(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数,n甲=2,n乙=3。由题知,两次提起的物重相同,且动滑轮重也相同;不计绳重及摩擦,根据拉力F=(G物+G动)分析比较拉力大小;
(2)根据s=nh得出绳端移动距离的关系;利用W总=Fs分析比较拉力所做总功的关系;利用P=比较做功的功率关系;
(3)利用η=×100%==得出机械效率的关系。
【解答】解:甲的拉力为:F=(G物+G动),
乙的拉力为:F=(G物+G动),
所以F甲>F乙。
机械效率为:η=×100%==,据此可知甲的机械效率等于乙的机械效率。
不计绳重及摩擦,拉力做的总功:
W总=W有+W额=Gh+G动h,
因提起的物体和动滑轮的重力都相同,且物体提升的高度相同,所以拉力做功相同,拉力做功相同,且做功时间相等,所以根P=可知,F甲做功的功率等于F乙做功的功率。
故答案为:>;=;=。
【点评】本题考查了做功公式、功率公式、机械效率公式以及滑轮组省力公式的应用,明确有用功和总功的含义是关键。
18.(2022 淮安模拟)如图所示,将钉子敲入木板,敲击钉子的力有时会偏离钉子的轴线方向,导致钉子被敲弯。图中敲击钉子的方向偏离,敲击过程中,L较 大 时钉子更容易弯曲,原因是 对应的力臂较大,使钉子弯曲的作用较大 。
【考点】杠杆的应用;力的三要素.
【专题】应用题;重力、弹力、摩擦力;简单机械;应用能力.
【分析】(1)力的三要素有:力的大小、方向、作用点,它们都影响力的作用效果。
(2)动力臂越大,动力较小,力的作用效果越明显。
【解答】解:若偏离的方向是如图中的箭头方向,那么在敲击过程中,L较大时钉子更容易弯曲,因为此时对应的力臂较大,使钉子弯曲的作用较大。
故答案为:大;对应的力臂较大,使钉子弯曲的作用较大。
【点评】理解力的作用效果、杠杆平衡条件,可解答此题。
19.(2022 达州模拟)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 2:3 ,若将 A、B同时浸没在水中后,则杠杆的 M (选填“M”或“N”)端会上升。
【考点】杠杆的平衡条件.
【专题】应用题;推理法;密度及其应用;浮力;简单机械;应用能力.
【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;根据ρ=得到两物体密度之比。
(2)甲、乙同时浸没在水中,根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排=ρ水gV物求出受到的浮力之比,结合杠杆平衡条件分析杠杆的平衡情况。
【解答】解:(1)根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可得:GA OM=GB ON,
即:mAg OM=mBg ON,
所以,==,
根据ρ=可得,A、B两物体物质的密度之比为:
==×=×=。
(2)若将 A、B同时浸没在水中后,排开水的体积之比为:VA排:VB排=VA:VB=2:1,
由阿基米德原理F浮=ρ水gV排=ρ水gV物,故此时作用在杠杆左、右两端的力分别为:
FA=GA﹣ρ水gVA排,
FB=GB﹣ρ水gVB排,
则杠杆左边:FA×OM=(GA﹣ρ水gVA排)×OM=GA×OM﹣ρ水gVA排×OM,
杠杆右边:FB×ON=(GB﹣ρ水gVB排)×ON=GB×ON﹣ρ水gVB排×ON,
因VA排:VB排=2:1,OM:ON=3:4,
则:VA排×OM=2×3=6>VB排×ON=1×4=4,
因GA OM=GB ON,
所以,FA×OM<FB×ON,
故杠杆不平衡。杠杆的M端会上升。
故答案为:2:3;M。
【点评】本题考查杠杆的平衡条件的和重力公式及阿基米德原理的运用,要掌握。
20.(2022 开江县模拟)俯卧撑是一项常见的健身项目,如图所示是某同学做俯卧撑时的情景。此同学的身体可视为杠杆,身高1.80m,体重为80kg,脚与地的接触点为A点,人的重心O点距A点1.2m,两手位置B点距A点1.5m。人在做俯卧撑时,地面对两手的支持力为 640 N。若50s内做俯卧撑40次,每次人重心上升高度为0.2m,则人做功功率为 128 W。(g=10N/kg)
【考点】杠杆的平衡条件;功率的计算及公式的应用.
【专题】计算题;定性思想;简单机械;功、功率、机械效率;分析、综合能力.
【分析】(1)根据题意找出支点、动力臂、动力、阻力臂、阻力,根据杠杆平衡条件求出地面对双手的支持力。
(2)做俯卧撑时,支持力对人做的功与克服重力所做的功相等,据此可求出每次人做的功和做40次俯卧撑所做的总功,然后求出功率大小。
【解答】解:(1)人在做俯卧撑时,人的身体相当于杠杆,脚与地的接触点是支点,人的重力是阻力,地面对双手的支持力是动力,则:A为支点,L1=AB=1.5m,L2=AO=1.2m,G=mg=80kg×10N/kg=800N,
根据杠杆平衡条件得:G×L2=F×L1,
则F===640N;
(2)做俯卧撑时,支持力对人做的功与克服重力所做的功相等,
则每次人做的功:W=Gh=800N×0.2m=160J,
做40次俯卧撑所做的总功:W'=160J×40=6400J,
做俯卧撑的功率:P===128W。
故答案为:640;128。
【点评】本题通过做俯卧撑考查了杠杆平衡条件的应用、重力、功、功率的计算,综合性较强,有一定的难度。
三.作图题(共2小题)
21.(2022 碑林区校级四模)疫情线上教学期间,体育老师为了同学们制定了详细的锻炼计划,其中一项是俯卧高抬腿如图所示,将人看做杠杆,支点在手上,请在简图中画出地面对脚作用力F的力臂L和人手对地面的压力F'。
【考点】力臂的画法;压力.
【专题】作图题;简单机械;应用能力.
【分析】已知支点和动力的方向,过支点作动力作用线的垂线段即可;
根据压力的作用点在接触面上确定压力的作用点,然后根据压力的方向与接触面垂直,再过作用点表示出压力的方向。
【解答】解:延长力F的作用线,过支点O向力F的作用线作垂线,就是力F的力臂L:
压力的作用点在接触面上,过作用点作垂直于水平地面向下的力即为人手对地面的压力F';如图所示:
【点评】本题考查了力臂作图、力的示意图,明确压力的方向与接触面垂直是关键。
22.(2022 黄石模拟)用如图所示的动滑轮和定滑轮提升重物,请画出最省力的绳子绕行方式。
【考点】滑轮组的设计与组装.
【专题】作图题;简单机械;应用能力.
【分析】滑轮组的省力情况取决于承担物重的绳子的段数,也就是看有几段绳子连着动滑轮,段数越多越省力。
【解答】解:从动滑轮的挂钩开始依次绕绳子,最后有三段绳子承担物重,这就是最省力的绕法。如图所示:
【点评】本题画最省力的绕绳方法:绳子先系在动滑轮的固定挂钩上,绕过上面的定滑轮,再绕过动滑轮。
四.实验探究题(共2小题)
23.(2022 寻乌县三模)某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如表所示;第1、2、3次实验装置分别如图中的甲、乙、丙所示。
次 数 钩码重 G/N 钩码上升 高度h/m 有用功 W有/J 测力计拉 力F/N 测力计移动 距离s/m 总功 W总/J 机械效 率η
1 2 0.1 0.2 0.9 0.3 0.27 74.1%
2 4 0.1 0.4 1.6 0.3 0.48 83.3%
3 4 0.1 1.1 0.5 0.55
(1)比较第1次实验和第2次实验,可得结论:滑轮组的机械效率与 钩码重 有关。
(2)第3次实验中所做的有用功是 0.4 J,机械效率是 72.7 %。
(3)第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多,动滑轮自重增大,对动滑轮所做的额外功 增大 (填“增大”或“减小”),因而由第2、3次实验可知:滑轮组的机械效率与 动滑轮重 大小有关。
(4)综上结论,提高机械效率的方法是 增大 有用功, 减小 额外功(填“增大”或“减小”)。
【考点】实验 测量滑轮组的机械效率.
【专题】实验题;压轴题;应用能力.
【分析】(1)使用同样的滑轮组,做的额外功相同;提起的物体越重,做的有用功越多,有用功占总功的比值越大,机械效率越大;
(2)知道钩码重和升高的距离,利用W=Gh求有用功;知道拉力大小和测力计移动的距离,求总功,再利用效率公式求机械效率;
(3)提升相同的重物,所做的有用功相同,动滑轮的个数越多,做的额外功越多,机械效率越低。
(4)分析(1)(3)所得结论可以得出提高机械效率的方法。
【解答】解:(1)比较1、2两次实验,使用同样的滑轮组,做的额外功相同,提起的钩码越重,做的有用功越多,有用功占总功的比值越大,机械效率越大;
(2)第3次实验中:
W有用=Gh=4N×0.1m=0.4J,
η==≈72.7%;
(3)第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多,动滑轮自重增大,对动滑轮所做的额外功增大、总功增多,有用功占总功的比值减小,机械效率降低。由此可知:滑轮组的机械效率与动滑轮重有关;
(4)分析(1)(3)所得结论可以得出提高机械效率的方法:一是在额外功相同时,增大有用功;二是在有用功相同时减小额外功。
故答案为:(1)钩码重;(2)0.4、72.7;(3)增大,动滑轮重;(4)增大;减小。
【点评】本题考查了机械效率的计算、影响机械效率的因素(增大提升重物的重、减少摩擦机械重),理解会用机械效率的公式是本题的关键。
24.(2022 利通区校级三模)小明利用刻度均匀的轻质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”实验,已知每个钩码重0.5N.
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,这时应将平衡螺母向 右 (选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡。你认为实验中让杠杆在水平位置平衡的好处是 便于测力臂 。
(2)在图甲中的A点悬挂4个钩码,要使杠杆仍保持水平位置平衡,需在B点悬挂 2 个钩码。
(3)如图乙所示,取走悬挂在B点的钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉,若在C点改变弹簧测力计拉力的方向,杠杆仍然在水平位置平衡,则测力计的读数与原来相比将 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【考点】探究杠杆的平衡条件.
【专题】实验题;定性思想;运动和力;科学探究能力.
【分析】(1)杠杆的调节也跟天平类似,应向高的一侧移动平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡最大的好处就是测量力臂时非常方便;
(2)根据杠杆的平衡条件计算出在B点挂的钩码个数;
(3)当拉力F向右倾斜时,分析出力臂的变化结合杠杆的平衡条件判断力的变化。
【解答】解:(1)杠杆在使用前左端下沉,说明左侧力与力臂的乘积大,应将平衡螺母向右调节,因为重力的方向是竖直向下的,杠杆只有在水平位置平衡时,支点到力的作用线的距离才正好在杠杆上,也就是正好等于相应杠杆的长,这样测量起来会比较方便。
(2)设杠杆每个格的长度为L,每个钩码的重力为G,根据杠杆的平衡条件:
FALA=FBLB
4G×2L=FB×4L
解得FB=2G
即需在B点处挂2个钩码;
(3)如改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向左上方,阻力和阻力臂不变,动力臂减小,动力要增大,所以弹簧测力计示数变大,才能使杠杆仍然水平平衡。
故答案为:(1)右;便于测力臂;(2)2;(3)变大。
【点评】本题考查了杠杆平衡的调节和平衡条件的应用;要明确探究杠杆平衡条件时,使杠杆在水平位置平衡,便于测量力臂大小,杠杆的重心通过支点,消除杠杆重对杠杆平衡的影响,使实验简单化,便于探究。
五.计算题(共2小题)
25.(2022 蕲春县校级模拟)我国将于2035年全面禁售燃油汽车,用电动汽车替代传统燃油汽车成为趋势。表格中是某公司最新型水陆两用电动汽车(如图)的部分参数,假设车上只有司机一人,质量为60kg,请回答下列问题:(g=10N/kg)
(1)电动汽车在地面上时对水平地面的压强是多大?
(2)若电动汽车在水面上匀速行驶,其排开水的体积多大?
(3)若电动汽车的电能转化为机械能的效率为η,汽车在水上与陆地上匀速行驶时速度为v,电动汽车在时间t消耗的电能为W时,求电动汽车匀速行驶所受阻力为多少?(用已知量的字母表示)
空车质量 轮胎与地面总接触面积 电池容量 最高时速 最大功率
940kg 400cm2 40kW h 130km/h 100kW
【考点】机械效率的计算;压强的计算;阿基米德原理的应用.
【专题】压强、液体的压强;功、功率、机械效率;理解能力.
【分析】(1)已知电动汽车本身和司机的质量,根据G=mg得出整车的总重力,电动车对地面的压力等于总重力,根据p=求出电动汽车在地面上时对水平地面的压强;
(2)在水面匀速行驶时,该车处于漂浮状态,根据浮力等于重力和阿基米德原理得出排开水的体积;
(3)电动汽车消耗W的电能时,根据电动汽车的电能转化为机械能的效率为η得出电能转化为的机械能,根据二力平衡条件结合P=Fv计算出电动汽车匀速行驶所受阻力。
【解答】解:(1)电动汽车载司机一人时,则整车的总重力:
G总=m总g=(940kg+60kg)×10N/kg=104N;
电动车对地面的压强:
p====2.5×105Pa;
(2)在水面匀速行驶时,该车处于漂浮状态,浮力等于重力,即F浮=G总=104N,
由F浮=ρgV排可得,其排开水的体积:
V排===1m3;
(3)电动汽车消耗的电能为W时,电动汽车的电能转化为机械能的效率为η,
则电能转化为的机械能:W机=ηW,
因为汽车匀速行驶,所以汽车受到的阻力等于牵引力等于,即f=F,由P=Fv可得,电动汽车匀速行驶所受阻力:F==。
答:(1)电动汽车在地面上时对水平地面的压强是2.5×105Pa;
(2)电动汽车在水面上匀速行驶,其排开水的体积是1m3;
(3)电动汽车匀速行驶所受阻力为。
【点评】本题考查了重力公式、阿基米德原理、压强公式、漂浮条件、功的公式、功率公式和二力平衡条件的运用,涉及的知识点较多。
26.(2022 邹城市校级模拟)在一次施工中,体重为600N的搬运工人用如图所示的滑轮组在10s内将一个重150N的物体匀速提升4m,所用的拉力为60N,不计绳重及摩擦.求:
(1)工人用滑轮组提升重物时的机械效率;
(2)工人做功的功率;
(3)工人能提起的最大物重是多少?
【考点】滑轮(组)的机械效率;滑轮组中的相关计算;功率的计算及公式的应用.
【专题】计算题;简单机械;功、功率、机械效率;应用能力.
【分析】(1)由图可知n=3,绳子自由端移动的距离s=nh,利用W总=Fs求工人做功的总功,利用W有=Gh求工人做功的有用功,利用η=×100%求滑轮组的机械效率;
(2)利用P=求工人做功的功率;
(3)由图可知n=3,利用不计绳重和摩擦时F=(G+G动)求动滑轮的重力,工人通过滑轮组向下拉绳子时的最大拉力等于工人的重力,再利用不计绳重和摩擦时F=(G+G动)求工人能提起的最大物重。
【解答】解:(1)由图可知n=3,绳子自由端移动的距离:s=nh=3×4m=12m,
工人做功的总功:W总=Fs=60N×12m=720J,
工人做功的有用功:W有=Gh=150N×4m=600J,
滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%≈83.3%;
(2)工人做功的功率:P===72W;
(3)由图可知n=3,因为不计绳重和摩擦时F=(G+G动),
所以动滑轮的重力:G动=nF﹣G=3×60N﹣150N=30N,
工人通过滑轮组向下拉绳子时的最大拉力:F最大=G人=600N,
因为不计绳重和摩擦,所以工人能提起的最大物重:
G最大=nF最大﹣G动=3×600N﹣30N=1770N。
答:(1)工人用滑轮组提升重物时的机械效率为83.3%;
(2)工人做功的功率为72W;
(3)工人能提起的最大物重是1770N。
【点评】本题考查了使用滑轮组时动滑轮的重力、有用功、总功、功率和机械效率的计算,关键是从图中得出滑轮组绳子的有效股数。
考点卡片
1.长度的估测
【知识点的认识】
(1)估测法是利用物理概念、规律、物理常数和常识对物理量的数值、数量级进行快速计算以及对取值范围合理估测的方法,运用估测法计算的问题称为估测题必须要注意对一些物理量的单位及单位换算要有正确的认识1m、1dm、1cm有多长.
(2)常见的物体长度有:
①手臂长74cm
②某同学身高160cm
③手指宽1.5cm
④教室课桌高78cm
⑤乒乓球的直径约是40mm
⑥教室门的宽度是95cm
⑦一本物理书长26.7cm
⑧一元硬币的直径18.0 mm
【命题方向】
近几年全国中考和竞赛试题“估测题”出现的比例一直在持续上升.该类题型的出现,在一定程度上适应了新课程标准下初中物理教学的一个客观原则:“物理源于生活,物理用于生活”,而“估测题”就是这种要求下的一个体现.
例1:下列对一些常见物体的估测最恰当的是( )
A.中学生课桌高度约80cm B.物理课本长度约50cm
C.学校教室的长度约20cm D.学生用笔直径约4cm
分析:首先要对选项中涉及的几种物理量有个初步的了解,对于选项中的单位,可根据需要进行相应的换算或转换,排除与生活实际相差较远的选项,找出符合生活实际的答案.
解:A、中学生课桌高度小于1m;与80cm接近;故A正确;
B、物理课本的长度在25cm左右;达不到50cm;故B错误;
C、学校教室的长度在10m左右,远远大于20cm;故C错误;
D、学生用笔的直径接近1cm;达不到4cm;故D错误;
故选A.
点评:此题考查对生活中常见物理量的估测,结合对生活的了解和对物理单位的认识,找出符合实际的选项即可.
例2:12岁的李明一年内明显长高了,他增长的高度可能是( )
A.8cm B.8mm C.8dm D.8μm
分析:本题考查对长度的估测及长度数据、数量级的认识.要求学生具有一定的生活常识并了解长度单位之间的换算进率.
解:A、对于12岁的学生来说,一年内身体增长大约10cm左右,符合题意;
B、8mm等于0.8cm不到1厘米,是不明显的,不符合题意;
C、8dm等于80cm,一年内身高增长80cm超出人类增长的速度,不符合题意;
D、8μm等于0.008mm,还不到1mm,不符合题意.
故选A.
点评:估测法是利用物理概念、规律、物理常数和常识对物理量的数值、数量级进行快速计算以及对取值范围合理估测的方法,这就要求同学们要学会从生活体验中理解物理知识和物理规律,并且能将物理知识和物理规律用于对生活现象和生活常识的简单解释.
【解题方法点拨】
要学会从生活体验中理解物理知识和物理规律,并且能将物理知识和物理规律用于对生活现象和生活常识的简单解释,估测是一种科学的近似计算,它不仅是一种常用的解题方法和思维方法,而且是一种重要的科学研究方法,在生产和生活中也有着重要作用,笔者就最近几年各地试卷中出现的“估测题”进行简单的分析和研究后发现,要想做好“估测题”,要日常经验粗略估测长度.
2.速度与物体运动
【知识点的认识】
(1)速度表示物体运动的快慢程度.速度是矢量,有大小和方向,速度的大小也称为“速率”.物理学中提到的“速度”一般指瞬时速度,而通常所说的火车、飞机的速度都是指平均速度.在实际生活中,各种交通工具运动的快慢经常发生变化.
(2)初中所指的运动一般是机械运动:
①直线运动(匀速直线运动、变速直线运动匀加速、匀减速、非匀变速);
②曲线运动(匀变速曲线运动、非匀变速曲线运动【抛体运动、曲线运动、圆周运动、振动】)
【命题方向】
速度表述方法,机械运动的分类,初中主要在匀速直线运动中命题.
例1:下列描述物体运动快慢的成语中,与物理学描述运动快慢的方法相近的是( )
A.一日千里 B.大步流星 C.风驰电掣 D.迅雷不及掩耳
分析:速度是描述物体运动快慢的物理量.运动物体在单位时间通过的路程叫速度.明确每个成语的含义,然后确定符合题意的选项.
解:
A、“一日千里”指马跑得很快,一天能跑一千里,符合“单位时间通过的路程”的条件.此选项符合题意;
B、“大步流星”形容步子跨得大,走得快.不符合“单位时间通过的路程”的条件.此选项不符合题意;
C、“风驰电掣”形容非常迅速,像风吹电闪一样.不符合“单位时间通过的路程”的条件.此选项不符合题意;
D、“迅雷不及掩耳”雷声来得非常快,连捂耳朵都来不及.比喻来势凶猛,使人来不及防备.不符合“单位时间通过的路程”的条件.此选项不符合题意.
故选A.
点评:此题考查的是对速度物理意义的认识,属于基础知识,难度不大,但要准确理解成语的含义.
例2:甲、乙两人同时从同一起跑线出发,同向做匀速直线运动,某时刻他们的位置如图所示,图中能正确反映两人运动距离与时间关系的是( )
A. B.
C. D.
分析:物体做匀速直线运动时,路程和时间的图象就是一条过原点的直线,由此可知A和B都是错误的;
由题干中的图可知:甲和乙同时同向运动,相同的时间内,乙运动的路程长,乙的运动速度就大;我们可以在C和D的图象中,找出相同的时间,看谁运动的路程长,从而得出甲和乙的正确图象.
解:由题干中的图象可知:乙比甲运动的速度大.
A、图象表示,随着时间的增长,运动的路程是不变的,表示甲乙是静止的,故A选项不符合题意;
B、图象表示,随着时间的增长,运动的路程是不变的,表示甲乙是静止的,故B选项不符合题意;
C、在横轴上找一点,表示时间相等;做纵轴的平行线,可以发现甲的运动路程长,说明了甲运动快,故C选项不符合题意;
D、运用上面的方法,可以发现:在相同的时间内,乙的运动路程长,速度大,故D选项符合题意.
故选:D.
点评:此题考查的是我们对于图象的分析能力,尤其是路程与时间图象中物体速度的判断,这是一个难点,需要突破.
【解题方法点拨】
多了解物理学方法:例如速度、温度、压强、功率、电流、电功率等表述法.
3.力的三要素
【知识点的认识】
物理学中把力的大小、方向、作用点叫做力的三要素;力对物体的作用效果取决于力的三要素(当其中一个因素改变时,力的作用效果就会改变).
【命题方向】
(1)力的作用效果的变化是那个要素造成的,(2)与力的示意图或力的图示结合作图,(3)与二力平衡结合例如:一个力的三要素相同它们是一对平衡力吗?
例1:下课时,有同学用力推课桌的下部,课桌会沿地面滑动;而推课桌的上部,课桌可能会翻到,这说明力的作用效果( )
A.与力的大小有关 B.与力的作用点有关 C.与力的方向有关 D.与受力面积有关
分析:力的三要素分别是大小、方向和作用点;三要素都可以影响力的作用效果,需要根据题目条件进行分析.
解:推课桌下部和上部,是力的作用点不同,使课桌发生了不同的运动情况,说明力的作用效果与力的作用点有关.
故选B.
点评:本题要求学生理解力的三要素会对力的作用效果产生影响.
例2;如图所示,A、B为门上的两点.
(1)用较大的力在A点推门与用较小的力在A点推门相比,用 较大 的力容易推开门,说明力的作用效果跟力的 大小 有关.
(2)用适当的力在A点推门与用相等的力在A点拉门,力的大小没变,但力的 方向 改变了,力的作用效果改变了.
(3)用适当的力在A点推门,与用相等的力在B点推门,力的大小、方向均相同,但力的 作用点 不同,所以力的作用效果不同.
(4)以上事实说明:力的作用效果跟 力的三要素 都有关系.
分析:(1)根据生活经验判断推门和拉门的情况.
(2)力的大小、方向、作用点是力的三要素,力的三要素都影响力的作用效果.
解:(1)用较大的力在A点推门与用较小的力在A点推门相比,用较大的力容易推开门,说明力的作用效果跟力的大小有关.
(2)用适当的力在A点推门与用相等的力在A点拉门,力的大小没变,但力的方向改变了,力的作用效果改变了.
(3)用适当的力在A点推门,与用相等的力在B点推门,力的大小、方向均相同,但力的作用点不同,所以力的作用效果不同.
(4)以上事实说明:力的作用效果跟力的三要素都有关系.
故答案为:(1)较大;大小;(2)方向;(3)作用点;(4)力的三要素.
点评:力的三要素任何一者的变化都影响力的作用效果.
【解题方法点拨】
注意和生活中联系力的作用效果的改变是那个要素造成的,注意归纳知识点的连接.
4.增大或减小摩擦的方法
【知识点的认识】
增大有益摩擦的方法:
(1)增大接触面的粗糙程度,如汽车轮胎做上花纹;
(2)增大压力,如骑自行车捏闸的力越大,摩擦力越大;
(3)变滚动为滑动,如汽车急刹车时车只滑不滚;
(4)变湿摩擦为干摩擦.
减小有害摩擦的方法:
(1)使接触面变光滑;
(2)减小压力;
(3)用滚动代替滑动;
(4)使接触面分离;
(5)变干摩擦为湿摩擦.
【知识拓展】
①加润滑油,可以在摩擦面间形成一层油膜,使摩擦面不接触,运动部件只在油膜上滑过,大大减小了摩擦;
②利用压缩气体在摩擦面间形成一层气垫,使摩擦面脱离接触,可以使摩擦变得更小,如气垫船;
③利用磁悬浮使摩擦面脱离,可以大大减小摩擦,如磁悬浮列车.
【命题方向】
怎样增大摩擦力或减小摩擦力,生活中的现象使用的是增大还是减少摩擦都是命题方向.
例1:下列做法属于减小摩擦的是( )
A.冬天,在结冰的马路上撒一些细沙以方便路人的行走
B.在生锈的自行车轴上滴一些油,骑车就会感觉轻松一些
C.当汽车后轮陷入泥坑打滑时,司机会就近寻找石块等物垫在车轮下
D.体操运动员进行双杠表演前,在手上涂抹滑石粉以防止人从杠上滑落
分析:(1)摩擦力大小的影响因素:压力和接触面粗糙程度.压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大;接触面粗糙程度一定时,压力越大,摩擦力越大.
(2)增大摩擦力的方法:增大压力,增大接触面的粗糙程度.
(3)减小摩擦力的方法:减小压力,减小接触面的粗糙程度,使接触面脱离,用滚动代替滑动.
解:A、冬天,在结冰的马路上撒一些细沙以方便路人的行走,是在压力一定时,增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力.不符合题意.
B、在生锈的自行车轴上滴一些油,使接触面脱离,减小摩擦力,骑车就会感觉轻松一些.符合题意.
C、当汽车后轮陷入泥坑打滑时,司机会就近寻找石块等物垫在车轮下,是在压力一定时,增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力.不符合题意.
D、体操运动员进行双杠表演前,在手上涂抹滑石粉以防止人从杠上滑落,是在压力一定时,增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力.不符合题意.
故选B.
点评:(1)掌握摩擦力大小的影响因素,增大和减小摩擦力的方法.
(2)能用摩擦力的知识解释生活中的问题.
例2:如图所示的四个实例中,目的是为了增大摩擦的是( )
A. B. C. D.
旅行箱下装有小轮在轴承中加滚珠 给车轮的轴中加润滑油 轮胎上制有花纹
分析:影响摩擦力大小的因素有压力和接触面的粗糙程度两个因素,
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、加润滑油、使两接触面分开.
增大摩擦的方法有:增大压力、增大接触面的粗糙程度.
据此分析判断.
解:A、轮胎上制有花纹,增大了接触面的粗糙程度,从而增大了摩擦,符合题意;
B、轴承中装有滚珠,是将滑动摩擦变为滚动摩擦,是减小摩擦的一种方法,不符合题意;
C、给车轮的轴中加润滑油,使两接触面分开,减小摩擦,不符合题意;
D、旅行箱下面的小轮可以变滑动为滚动,即减小了摩擦力,不符合题意.
故选A.
点评:增大、减小摩擦的现象在我们的日常生活中随处可见,学习中要注意理论联系实际,用所学物理知识对生活中的物理现象作出解释,这样才能做到举一反三,活学活用.
【解题方法点拨】
解答此类题目时,分析操作前后的摩擦力变化即可.例如,锁生锈不好开时,将少量食用油注入锁孔就易开了,起初开锁难说明摩擦力大;操作后,开锁容易说明摩擦力减小.前后对比说明注入食油使摩擦力减小了,或者,直接分析操作符合增大或减小摩擦的哪一项,这需要我们熟练应用增大或减小摩擦的方法与途径.
5.压力
【知识点的认识】
(1)压力:垂直作用在物体表面上的力叫做压力.
(2)产生的条件:压力是相互接触的物体因相互挤压使物体发生形变时在接触面之间产生的力.
(3)方向:压力的方向与受力物体的表面垂直且指向受压物体.例如按图钉,其方向可以与墙面垂直,与天花板垂直,也可以与水平桌面垂直,无论这个面如何放置,压力的方向总是要与接触面垂直的.
(4)作用点:压力的作用点在受压物体的表面上.
(5)辨析:重力和压力的区别
重力 压力
定义 由于地球的吸引而使物体受到的力 垂直作用在物体表面上的力
产生原因 由于地球的吸引而产生 由于物体对物体的挤压而产生
方向 总是竖直向下 垂直于受压面且指向被压物体
作用点 物体的重心 在受压物体的表面上
施力物体 地球 对受力物体产生挤压作用的物体
联系 在通常情况下,静止在水平地面上的物体,其重力等于物体对地面的压力
注意点 压力不一定是由于物体受到重力而引起的 物体由于受到重力的作用,可以产生压力,但压力的大小不一定等于物体的重力
(6)影响压力作用效果的因素:压力和受力面积.受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显.
【命题方向】
主要从这几个方面命题:(1)压力与重力的区别方面出选择题;(2)利用压力的作用效果方面来体现控制变量法;(3)作图题:重力、压力的示意图
例1:放在水平桌面上的茶杯,对桌面有压力,下列有关“茶杯对桌面压力”的说法中,正确的是( )
A.茶杯对桌面的压力就是重力
B.茶杯对桌面的压力是作用在茶杯上的
C.茶杯对桌面的压力是由于茶杯发生形变而产生的
D.茶杯对桌面的压力是由于桌面发生形变而产生的
分析:物体静止在水平桌面上,物体对水平桌面的压力大小等于物体的重力,但不能说就是重力.压力是由于物体的形变而产生的.
解:A、茶杯对桌面的压力,施力物体是茶杯,受力物体是桌面;茶杯受到的重力的施力物体是地球,受力物体是茶杯.两个力的施力物体和受力物体都不相同,所以这两个力不是同一个力,但两者大小相等;故A错误;
B、茶杯对桌面的压力,是茶杯对桌面施加了一个作用,故施力物体是茶杯,受力物体是桌面.故B错误.
CD、当茶杯放在水平桌面上时,由于桌面对茶杯施加了一个向上的支持力,使茶杯底部发生微小的弹性形变,从而使茶杯对桌面产生了向下的弹力,即茶杯对桌面的压力.故C正确.D错误.
故选C.
点评:(1)此题考查了弹力的产生、压力与重力的区别、力的定义等知识点.
(2)放在水平面上的物体对水平面的压力等于物体的重力,但压力永远不会是重力.
(3)哪个物体对别的物体施加了压力,该物体就发生了弹性形变.
例2:如图所示,水平桌面上放着甲、乙、丙三个底面积相同的容器,若在三个容器中装入质量相等的水,三个容器底部所受水的压力( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
分析:由图可知,知道装入水的质量相等,可知各容器内水的深度关系,然后根据液体压强的公式分析容器底部受到水的压强的大小关系;然后利用p=分析三个容器底部所受水的压力关系.
解:如图三容器装入相同质量的水,
∵容器的底面积相同,
∴三容器内水的深度:h甲>h乙>h丙,
又∵p=ρgh,
∴容器底部受到水的压强p甲>p乙>p丙;
∴由p=得F=pS可知,三个容器底部所受水的压力甲最大.
故选A.
点评:本题考查了学生对压强公式和液体压强公式的掌握和运用,对液体压强大小变化分析关键是确定深度大小,对固体压强的大小情况分析关键是确定压力和受力面积的大小.
【解题方法点拨】
注意压力的概念,理解压力与重力的区别于联系,学会控制变量法分析问题,控制变量法:物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题.每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法.它是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中.
6.增大和减小压强的方法和应用
【知识点的认识】
利用公式:p=来分析增大压强方法:
(1)压力一定,减小受力面积;
(2)受力面积一定,增大压力;
(3)同时增大压力,减小受力面积.
应用:①速滑运动员的冰鞋装有冰刀;②投向靶盘的飞镖;③用力刹车.
【命题方向】
生活中那些是增大压强的现象,是命题方向.
例1:如图所示的事例中,属于增大压强的是( )
A. B. C. D.
书包背带做得较宽 切苹果器的刀片做得较薄 铁轨铺在枕木上“好奇”号火星车模型轮子大而宽
分析:(1)压强大小的影响因素:压力大小和受力面积大小.
(2)增大压强的方法:在受力面积一定时,增大压力;在压力一定时,减小受力面积.
(3)减小压强的方法:在受力面积一定时,减小压力;在压力一定时,增大受力面积.
解答:解:A、书包带子做的宽一些,是在压力一定的情况下,通过增大受力面积,减小压强,不符合题意;
B、切苹果器的刀片做得较薄,是在压力一定的情况下,通过减小受力面积,增大压强,符合题意;
C、轨道铺在枕木上,是在压力一定的情况下,通过增大受力面积,减小压强,不符合题意;
D、“好奇”号火星车模型轮子大而宽,是在压力一定的情况下,通过增大受力面积,减小压强,不符合题意.
故选B.
点评:这是一道与生活联系非常密切的物理题,在我们日常生活中经常需要根据实际情况来增大或减小压强,要学会学以致用,活学活用,这才是学习物理的真正意义.解答时,要注意使用控制变量法.
例2:在一些公共汽车上配备逃生锤,遇到紧急情况时,乘客可以用逃生锤打破玻璃逃生,为了更容易打破玻璃,逃生锤外形应选择图中的( )
A. B. C. D.
分析:(1)压强大小跟压力大小和受力面积大小有关;
(2)增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积来增大压强;在受力面积一定时,增大压力来增大压强.
解:在压力一定时,减小逃生锤和玻璃的受力面积,可以增大逃生锤对玻璃的压强,以便打破玻璃顺利逃生.
故选C.
点评:掌握压强大小的影响因素,利用控制变量法解释生活中有关增大和减小压强的问题.
【解题方法点拨】
利用公式:p=采用控制变量法(控制变量法﹣﹣物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题.每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法.它是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中)来分析增大压强方法.【知识点的认识】
利用公式:p=来分析减小压强方法:
(1)压力一定,增大受力面积;
(2)受力面积一定,减小压力;
(3)同时减小压力,增大受力面积.
应用:①载重卡车装有许多的车轮;②房屋建在较大的地基上;③书包带做得较宽.
【命题方向】
生活中那些是减少压强的现象,是命题方向.
例1:如图所示的事例中,属于减小压强的是( )
A. B.
刀切芒果 线切鸡蛋
C. D.
用针绣花 厚纸片垫提手处
分析:(1)压强大小的影响因素:压力大小和受力面积大小.
(2)增大压强的方法:在受力面积一定时,增大压力;在压力一定时,减小受力面积.
(3)减小压强的方法:在受力面积一定时,减小压力;在压力一定时,增大受力面积.
解:A、B、C都是在压力一定时,减小受力面积来增大压强.不符合题意.
D、提塑料袋时,用厚纸片垫在提手处,是在压力一定时,增大受力面积来减小压强.符合题意.
故选D.
点评:掌握压强大小的影响因素,掌握增大和减小压强的方法.能在生活中应用压强知识.
例2:细心的小玲同学发现,较重的衣服挂在图中甲衣架上时更不容易变形,这是因为压力一定时,甲衣架能增大与衣服的 受力面积 ,从而减小了对衣服的 压强 .
分析:压强大小跟压力大小和受力面积大小有关.减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积来减小压强;在受力面积一定时,减小压力来减小压强.
解:由图知,甲衣架比乙衣架宽、受力面积大,在压力一定时,减小了对衣服的压强,从而使衣服更不容易变形.
故答案为:受力面积;压强.
点评:本题考查了减小压强的方法以及在生活中的应用,学习压强时要知道压强大小的影响因素,会解释生活中有关增大和减小压强的现象.
【解题方法点拨】
利用公式:p=采用控制变量法(控制变量法﹣﹣物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题.每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法.它是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中)来分析增大压强方法.
7.压强的计算
【知识点的认识】
(1)压强定义或解释
①垂直作用于物体单位面积上的力叫做压力.
②物体的单位面积上受到的压力的大小叫做压强.
(2)单位
在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕,即牛顿/平方米.压强的常用单位有千帕、标准大气压、托、千克力/厘米2、毫米水银柱等等.(之所以叫帕斯卡是为了纪念法国科学家帕斯卡)
(3)公式:p=F/S
p表示压强,单位帕斯卡(简称帕,符号Pa) F表示压力,单位牛顿(N) S表示受力面积,单位平方米
(4)补充说明:
对于(3)所写的为定义式,任何压强都可以用.但是对于液体和气体压强,还有推导公式:
【命题方向】
压强的计算,主要是运用公式及其变形解决有关问题.题型常见的有填空、选择、计算及探究题.压强的定义式p=F/S,经验表明,不少学生在学习了这一部分内容后,一般会记住公式,但理解往往是片面的,有时甚至是错误的.因此,学习中要注意对压强公式的理解,除明确各物理量间的数学关系(学生往往重视这一点),明确各量的单位,最重要的是要明确公式所表达的物理意义(学生往往忽略这一点).进行计算时,要能正确地确定压力、确定受力面积.除此以外,还要明确,由于固体不具有流动性,而液体具有流动性,造成了计算固体对水平支持面的压力压强的方法,与计算液体对容器底部的压力压强的方法一般不同.另外,压强的计算常常与密度公式,重力公式相联系,体现了知识的综合性,所以常成为中考的热点.
例1:如图为站在沙地上的一名初三同学要搬走木箱,已知他一只鞋底的面积为200cm2,请你估计木箱对地面的压强约为( )
A.1000Pa B.7000Pa C.10000Pa D.20000Pa
分析:求木箱对地面的压强,而没有告知木箱对地面的压力和受力面积的大小,因此只有通过比较人和木箱在沙地上的凹陷程度来间接判断.那么就必须先求出人对地面的压强,首先估算人的重力,然后算出两个鞋底的面积,再由压强公式可得出人对沙地的压强,至此题目的未知量就已求出.
解:人的质量大约为60kg,那么其重力约为:G=mg=60kg×10N/kg=600N;
人和地面的接触面积为:S=2×200cm2=400cm2=400×10﹣4m2;
那么人对地面的压强约为:p人===12500Pa;
由图片知:木箱在沙地中的凹陷程度要大于人在沙地中的凹陷程度,因此木箱对地面的压强要远大于人对地面的压强,即:p木箱>p人;
在给出的四个选项中,只有D选项符合这个条件,故选D.
点评:在此题中,与所求内容相关的物理量没有直接给出,所以能够从人和木箱在沙地中的不同凹陷程度入手来得出两个压强的大小关系,是解答此题的突破口,也是难点所在.
例2:一长方体木块平放和侧放在水平地面上时,其受力面积之比为3:1,则平放和侧放时,对地面的压强之比是 1:3 ,压力之比是 1:1 .
分析:木块平放和侧放时对水平地面的压力和自身的重力相等,重力不变,压力不变;根据压强公式求出两者对地面的压强之比.
解:∵木块平放和侧放时,对水平地面的压力和自身的重力相等,
∴木块的重力G不变时,压力F不变,即两种情况下对地面的压力之比为1:1;
∵p=,且S平:S侧=3:1,
∴====.
故答案为:1:3;1:1.
【解题方法点拨】
压强的计算,需要确定压力、面积.要注意面积的计算与单位,其中压力的确定是难点.正确判断物体间的压力,进行受力分析是关键;物体间接触部分的面积,一般与较小的物体面积相同.
8.浮力与浮力产生的原因
【知识点的认识】
浸在液体或气体里的物体受到液体或气体向上托的力叫做浮力浮力的产生原因是因为物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力.
【命题方向】
浮力产生的原因,作浮力的示意图.
例:浮力产生的原因是由于( )
A.液体(或气体)对物体有压力
B.液体(或气体)对物体有压力差
C.液体(或气体)有质量
D.物体对液体(或气体)有压力
分析:解答此题的关键是求浸在液体(或气体)中的物体受到的液体(或气体)对它产生的压力的合力,从而找出浮力产生的原因,
解:假设物体为一正方体,浸没在液体(或气体)中,正方体的上表面与液体(或气体)表面相平,
这时正方体的六个表面都受到液体(或气体)的压力作用如右图:
正方体的前面和后面、左面和右面,处在液体(或气体)中的同一深度处.则h前=h后,h左=h右,
所以由F=Ps=ρ液ghs可得:F前=F后,F左=F右.
即正方体的前面和后面受到的压力、左面和右面受到的压力是平衡力,合力为零.
而上、下表面都受到液体(或气体)的压力,由于上下表面所处的深度不同,即:h下>h上.
∵F下=Ps=ρ液gh下s,F上=Ps=ρ液gh上s.
∴F下>F上
∴下表面受到液体(或气体)的压力比上表面大,其合力F合=F下﹣F上.
由此可知物体受到液体(或气体)对它的上、下表面的压力的合力,这个合力就叫浮力.
这就是浮力产生的原因,所以选项A、C、D错误.
故选B.
点评:此题综合考查学生对浮力产生的原因,但同时主要考查二力平衡的条件,即大小相等,方向相反,二力作用在同一物体上,且在同一条直线上;辨别时四个条件缺一不可.
【解题方法点拨】
理解上下表面的压力差利用总结的公式解题:F浮=F下表面﹣F上表面.
9.阿基米德原理的应用
【知识点的认识】阿基米德定律是物理学中力学的一条基本原理。浸在液体(或气体)里的物体受到向上的浮力作用,浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力。其公式可记为F浮=G排=ρ液 g V排液。
【命题方向】
直接用阿基米德原理来解题,用阿基米德原理分析解决与浮力有关的问题。
例:将一铁块第一次浸没于水中,第二次浸没于煤油中,比较铁块在两种液体中所受到的浮力,正确的是( )
A.铁块浸没于水中受到的浮力大
B.铁块浸没于煤油中受到的浮力大
C.两次铁块受到的浮力一样大
D.无法比较两次铁块所受到的浮力大小
分析:同一铁块浸没于水中和煤油中,排开液体的体积相同,根据阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排判断铁块所受浮力大小关系。
解:∵铁块浸没于水和煤油中,
∴铁块排开水和煤油的体积相同,
∵F浮=ρgV排,水的密度大于煤油的密度,
∴浸没在水中的铁块受到的浮力大。
故选A。
点评:本题关键是知道影响浮力大小的因素是液体的密度和物体排开液体的体积,本题的影响因素是液体的密度,本题隐含的条件是铁块排开液体的体积相同。
【解题方法点拨】
解题时注意找物理量,分析问题时要注意控制变量法:物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中)来分析增大压强方法。
10.力臂的画法
【知识点的认识】
力臂的画法:(1)首先在杠杆的示意图上,确定支点O.
(2)画好动力作用线及阻力作用线,画的时候要用虚线将力的作用线适当延长.
(3)在从支点O向力的作用线作垂线,在垂足处画出直角,从支点到垂足的距离就是力臂.用三角板的一条直角边与力的作用线重合,让另一条直角边通过交点,从支点向力的作用线画垂线,作出动力臂和阻力臂,在旁边标上字母,l1和l2分别表示动力臂和阻力臂.
【命题方向】
力臂的画法,判断是什么力臂都是命题方向.
例1:如图是列车上售食品的手推车,当前轮遇到障碍物时,售货员向下按扶把,使手推车前轮向上翘起,请画出售货员所用的最小动力及其力臂.
分析:首先应找到本题的支点在后轮的着地点;其次知道使手推车前轮向上翘起,阻力为手推车的重力,阻力臂为支点到重力作用线的距离,阻力与阻力臂的乘积是定值;最后能根据杠杆平衡条件,会用数学方法分析出动力臂最长时动力最小,能突破:支点到动力的作用点的距离为动力臂时力臂最长.
解:支点在后轮的着地点如图,动力的作用点在手握车把的地方,连接支点与动力的作用点,为最长的动力臂,用大括号标出,标上字母符号L;
在动力作用点处垂直动力臂斜向下画出动力,标上字母符号F,如图所示:
点评:本题常见的错误是将动力画得竖直向下,没有细致分析此时的动力臂并不是最大,解决此类问题的关键点是:支点与动力作用点的距离为最长的动力臂.
例2:如图所示的杠杆中,动力的力臂用l表示,图中所标力臂l正确的是( )
A. B. C. D.
分析:根据力臂的画法进行分析,即过支点作动力作用线的垂线段.
解:因为动力的力臂的做法是过支点作动力作用线的垂线段,而A B选项中线段与动力作用线不垂直,所以A、B选项错误;
又因为C选项中,表示力臂的不是支点到动力作用线的垂线段,故C选项错误,D选项正确.
故选D.
点评:考查学生对力臂的画法掌握情况.
【解题方法点拨】
画杠杆示意图时应注意:
(1)阻力作用点应画在杠杆上.有部分同学认为阻力由石头的重力产生,所以阻力作用点应画在石头重心上,这是错误的.
(2)确定阻力方向.当动力使杠杆绕支点顺时针转动时,阻力一定使杠杆逆时针转动.
(3)力臂不一定在杠杆上.力臂可用虚线画出并用大括号标明,也可用实线画出.
11.杠杆的平衡条件
【知识点的认识】
(1)杠杆平衡:杠杆静止不动或匀速转动都叫做杠杆平衡,注意:我们在实验室所做的杠杆平衡条件的实验是在杠杆水平位置平衡进行的,但在实际生产和生活中,这样的平衡是不多的。在许多情况下,杠杆是倾斜静止,这是因为杠杆受到平衡力作用。所以说杠杆不论处于怎样的静止,都可以理解成平衡状态,
(2)杠杆平衡条件的表达式:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即=
(3)公式的表达式为:F1l1=F2l2,即:=。
【命题方向】
谁最早提出了杠杆原理,什么状态下是杠杆平衡,以及杠杆平衡条件的含义(动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一)都是命题方向。
例1:园艺师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝时,常把树枝尽量往剪刀轴O处靠近,这样做的目的是为了( )
A.增大阻力臂,减小动力移动的距离
B.减小动力臂,减小动力移动的距离
C.增大动力臂,省力
D.减小阻力臂,省力
分析:把树枝尽量往剪刀轴处靠近,减小了阻力臂,在阻力、动力臂一定的情况下,由杠杆的平衡条件可知,减小了动力,将更省力。
解:把树枝尽量往剪刀轴处靠近,减小了阻力臂L2,而动力臂L1和阻力F2不变,
由F1L1=F2L2,
得F1= 将变小,即省力。
故选D。
点评:灵活运用杠杆的平衡条件分析有关杠杆的实际做法,多积累,能恰当的使用好杠杆(省力或省距离)。
例2:俗话说“小小秤砣压千斤”,这可以根据 杠杆平衡条件(或“杠杆原理”) 来解释。只要秤砣对秤杆作用的力臂比所挂物对秤杆作用的力臂 大得多 (选填“大得多”或“小得多”),那么“小小秤砣压千斤”是完全可以实现的。
分析:杠杆平衡的条件是,动力×动力臂=阻力×阻力臂,若动力臂与阻力臂的比足够大,则动力与阻力的比也较大。
解,根据杠杆平衡的条件动力×动力臂=阻力×阻力臂,秤砣对秤杆作用的力臂比所挂物对秤杆作用的力臂大的多,则用较小的秤砣可以使挂较重物体的杠杆平衡。
故答案:杠杆平衡条件(或“杠杆原理”);大得多。
点评:杠杆平衡的条件:动力与阻力的比等于阻力臂与动力臂的比。
【解题方法点拨】
理解杠杆平衡条件的含义是解决好此知识点的关键:动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。
12.探究杠杆的平衡条件
【知识点的认识】
提出问题:
当杠杆受力平衡时将保持静止或匀速转动状态.那么杠杆平衡应满足什么条件呢.
实验步骤:
(l)实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置平衡,其目的是使杠杆的重心落在支点上,从而消除杠杆的重力对平衡的影响.在实验过程中,不允许再旋动两端的螺母
(2)在已调节平衡的杠杆两端挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆平衡.支点两边的钩码重力分别是动力FI和阻力F2,用刻度尺量出杠杆平衡时的动力臂L1和阻力臂L2.改变力和力臂的数值,多次实验,并将实验数据填入表格
说明:实验中使杠杆在水平位置平衡是为了方便测力臂.使杠杆在倾斜位置平衡也可得出杠杆的平衡条件,只是实验操作比较麻烦.
实验数据:
序号 F1/N L1/cm F2/N L2/cm
1 1 5 0.5 10
2 1 10 0.5 20
3 1.5 10 1 15
得出结论:
通过分析实验数据,可知杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂,可写作F1L1=F2L2,用比例式表示为=
【命题方向】
根据杠杆平衡条件进行实验是主要的命题方式,主要以解答题为主
例:物理实验小组的同学,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)如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将右端的平衡螺母向 右 (选填“左”或“右”)移动,将杠杆调在水平位置的目的是为了方便测量 力臂 .
(2)实验中测得的数据如表所示,表格中漏填的数据为 1 N.
测量序号 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
① 1 20 2 10
② 2 15 1.5 20
③ 3 5 15
(3)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,原因是实验过程中 B (填字母).
A.没有改变力的大小 B.没有改变力的方向
C.没有改变力的作用点 D.实验次数较少,结论具有偶然性.
分析:(1)由图知,杠杆左端下倾,说明杠杆的重心在支点左侧,调节平衡螺母应使杠杆重心右移,这一调节过程的目的是为了直接从杠杆上读出力臂;
(2)由前两组可以得到杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂.第三组已知动力和动力臂、阻力臂,所以可以得到阻力;
(3)从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂;从支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂.
解:
(1)杠杆重心左移应将平衡螺母向右调节,直至重心移到支点处;由于力臂是支点到力的作用线的垂直距离,调节杠杆在水平位置平衡时,可以方便的读出力臂;
(2)第三组的阻力为F2===1N;
(3)“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”是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的,也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向.故选项A、C、D错误,选项B正确.
故答案为:
(1)右;力臂;(2)1;(3)B.
点评:探究杠杆平衡条件时,使杠杆在水平位置平衡,此时力与杠杆垂直,力臂的长度可以直接从杠杆上读出来.
【解题方法点拨】
利用科学探究的要素(提出问题;猜想与假设;制定计划与设计实验;进行实验与收集证据;分析与论证;评估;交流与合作.)去探究.
13.杠杆的平衡分析法及其应用
【知识点的认识】
当杠杆静止或做快慢均匀的转动时;就说杠杆处于平衡状态,利用杠杆的平衡条件(杠杆原理):动力×动力臂=阻力×阻力臂或写作:F1×l1=F2×l2
分析法──通过对事物原因或结果的周密分析,从而证明论点的正确性、合理性的论证方法.也称为因果分析;从求证的不等式出发,“由果索因”,逆向逐步找这个不等式成立需要具备的充分条件,事物都有自己的原因和结果.从结果来找原因,或从原因推导结果,就是找出事物产生、发展的来龙去脉和规律,这就起到了证明论点的合理性和正确性的作用.
此类题综合性很强,且难度很大,解答时,从分析受力分析入手,利用杠杆平衡条件可解答此题.
【命题方向】
利用杠杆的平衡条件(杠杆原理):动力×动力臂=阻力×阻力臂或写作:F1×l1=F2×l2进行分析计算动力、阻力或力臂的大小.
例1:如图所示,一根木棒AB在O点被悬挂起来,AO=OC,在A、C两点分别挂有两个和三个相同的钩码,木棒处于水平平衡.如在木棒的A、C两点各增加一个同样的钩码,则木棒( )
A.绕O点顺时针方向转动
B.绕O点逆时针方向转动
C.仍保持平衡
D.平衡被破坏,转动方向不定
分析:杠杆原来平衡,力臂相同,现两边各增加一个相同的钩码,两边增加的力和力臂的乘积相同,根据杠杆平衡条件分析判断.
解:
由题意:杠杆原来平衡,则F左AO=F右CO,
再各加一个钩码后,力臂相同,两边增加的力和力臂的乘积相同,根据杠杆平衡条件可知增加钩码后两边力和力臂的乘积相等,所以杠杆平衡.
故选C.
点评:木棒原来平衡,根据两边增加的力和力臂的乘积相同,由杠杠平衡条件判断各挂一个相同的钩码后木棒就能保持平衡.
例2:有一根扁担长2m,前后分别挂质量为30kg和10kg的箱子,欲使扁担在水平位置平衡,则肩膀应在扁担的什么位置.(g取10N/kg)
分析:扁担是一个杠杆,肩膀位置是支点,根据杠杆平衡条件可以求出支点位置.
解:设肩膀O离前端的距离是L,则距后端的距离为2m﹣L,
前端重物重力可以看做是动力,则后端重物