卷子答案网-一个不只有答案的网站第十二章 简单机械
邵阳五年真题
杠杆力臂的画法
1.(2018·邵阳中考)如图所示的杠杆,动力F的力臂是 ( )
A.OD B.OF C.OA D.OC
杠杆的分类
2.(2020·邵阳中考)在物理实验室我们常使用托盘天平测量物体的质量。请你根据学过的杠杆知识判断托盘天平属于 ( )
A.省力杠杆 B.费力杠杆
C.等臂杠杆 D.不确定
3.(2022·邵阳中考)某天,“生物”和“物理”两位大师在一起进行体育锻炼。“生物”大师伸出健硕的手臂对“物理”大师说:“看,我能提起很重的物体哦(如图)!”“物理”大师竖起大拇指说:“真厉害!其实,你的前臂就是物理学中的一根杠杆。”以下对于这根杠杆在提起重物的过程中,分析合理的是 ( )
A.前臂杠杆的支点O在肘关节处
B.肱二头肌给桡骨的力F1是阻力
C.重物给前臂的力F2是动力
D.前臂是一根省力杠杆
4.(2019·邵阳中考)小斌同学在做物理实验时,使用镊子夹取砝码,镊子是 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
滑轮的识别
5.(2018·邵阳中考)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
探究杠杆的平衡条件
6.(2021·邵阳中考)在“探究杠杆平衡条件”的实验时:
(1)先要调节好杠杆在水平位置平衡,目的是:
①消除杠杆自重对平衡的影响;
②方便直接读出 的长度。
(2)如图甲所示,小刘同学在调节前发现杠杆静止时,左端下沉,可将杠杆右端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调,直至杠杆在水平位置静止平衡。
(3)如图乙所示,小刘同学在杠杆左侧挂了3个钩码,为了使杠杆在水平位置平衡,在右侧A点处应挂 个同样规格的钩码。
7.(2018·邵阳中考)某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 (选填“左”或“右”)移动。
(2)实验中测得的数据如表所示:
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 1 15
通过探究,由实验数据可以得出杠杆的平衡条件是 。
(3)如图乙所示,将杠杆两端同时减去一个钩码,杠杆左端会 (选填“下沉”或“上升”)。
测量滑轮组的机械效率
8.(2019·邵阳中考)某物理兴趣小组在测量滑轮组的机械效率,实验过程如下:
次数 沙和袋所 受的总重 力G/N 提升高度 h/m 有用功 W有/J 拉力 F/N 绳端移动 的距离 s/m 总功 W总/J 机械效率 η
1 0.6 0.2 0.12 0.3 0.18 66.7%
2 0.9 0.2 0.18 0.4 0.6 0.24
3 1.2 0.2 0.24 0.5 0.6 0.30 80%
①用弹簧测力计测量沙和袋所受总重力G并填入表格。
②按图安装滑轮组,分别记下沙袋和绳端的位置。
③匀速拉动弹簧测力计,使沙袋升高,读出拉力F的值,用刻度尺测出沙袋上升的高度h和绳端移动的距离s,将这三个量填入表格。
④算出有用功W有,总功W总,机械效率η。
⑤改变沙袋中沙子的重量,重复上面的实验。
请根据实验过程和实验记录,思考并回答:
(1)在第一次实验中,粗心的小冬同学忘记在表格中填写绳端移动的距离s,你认为s应该为 m。
(2)根据表中数据,可计算得出第二次实验的机械效率为 。
(3)根据表中数据,分析得出所用动滑轮的重为 N。(绳重和摩擦忽略不计)
(4)分析三次实验中的数据,可以发现用同一个滑轮组提升重物,物重越大,滑轮组的机械效率 (选填“越大”“越小”或“不变”)。
功、功率与机械效率的综合计算
9.(2022·邵阳中考)如图所示,滑轮组下面悬挂一重为12 N的物体,在竖直向上的拉力F的作用下,该物体在10 s 内被匀速提升了0.5 m,拉力F的大小为5 N。关于该滑轮组,下列计算结果正确的是 ( )
A.绳子自由端移动的距离是1 m
B.有用功为0.6 J
C.总功为5 J
D.该装置的机械效率为80%
10.(2018·邵阳中考)如图所示,某同学使用动滑轮把600 N 的重物匀速提升了3 m,所用的拉力是400 N。下列说法正确的是 ( )
A.机械效率是80% B.有用功是1 800 J
C.额外功是300 J D.总功是2 100 J
11.(2021·邵阳中考)利用斜面把重60 N的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端,已知斜面长1.5 m,高0.4 m,机械效率为80%,则拉力的大小为 N。
12.(2020·邵阳中考)如图所示,用一个滑轮组匀速提升重0.9 N的物体,在物体匀速上升5 cm的过程中,弹簧测力计的示数为0.4 N。(不计摩擦及绳重)求:
(1)在此过程中拉力做的功。
(2)该滑轮组的机械效率。
(3)动滑轮的重力。
培优拔尖题
13.(2022·邵东一中高一入学考试)
如图为建筑工地上常用的吊装工具,物体M为重5 000 N的配重,杠杆AB的支点为O,已知OA∶OB=1∶2,滑轮下面挂有建筑材料P,每个滑轮重100 N,工人体重为700 N,杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计,当工人用300 N的力竖直向下以1 m/s的速度匀速拉动绳子时 ( )
A.A点受到700 N的拉力
B.建筑材料P重600 N
C.建筑材料P上升的速度为3 m/s
D.物体M对地面的压力为4 500 N
14.(2020·邵东一中拔尖题)如图甲所示,重为15 N的物体A置于水平地面上,在拉力F的作用下,物体A以0.1 m/s的速度做匀速直线运动,运动过程中物体A受到摩擦力f为自重G的0.2倍,如图乙所示是物体A运动过程中拉力F做的功随时间t变化的图象。下列说法正确的是 ( )
A.最下面的滑轮是动滑轮
B.绳端拉力F移动的速度为0.3 m/s
C.拉力F做功的功率为1 W
D.滑轮组的机械效率为60%
15.(2019·洞口一中拔尖题)如图所示,工人用3 m长的斜面,把120 kg的木箱推上1 m高的卡车,假设斜面光滑,则需要施加的推力为 N;若实际用力为500 N,斜面的机械效率为 ,木箱受到的摩擦力为 N。(g取10 N/kg)
16.(2022·邵东一中高一入学考试)如图甲、乙所示,物体M先后浸没在水和盐水中(ρ盐水>ρ水),用同一滑轮组从两种液体中将物体M匀速提出液面,拉力F和F'随时间t变化的图象如图丙所示。不计绳重、摩擦及水的阻力,物体M不吸水、不沾水,g取10 N/kg。图丙中 (选填“A”或“B”)线表示拉力F随时间t变化的图象;如果物体M浸没在水中滑轮组的机械效率为η1,完全拉出水面滑轮组的机械效率为η0,浸没在盐水中滑轮组的机械效率为η2,已知η0∶η1=25∶24,η0∶η2=20∶19,则物体M浸没在盐水中的浮力为 N。
17.一名体重为600 N、双脚与地面的接触面积为0.04 m2的学生站在水平地面上,用如图所示的滑轮组,在20 s内将400 N的重物匀速提升2 m。(不计绳重及绳与滑轮之间的摩擦)求:
(1)当这名学生未提重物时,他站在地面上对地面的压强;
(2)若在匀速提升重物的过程中,滑轮组的机械效率是80%,计算拉力的功率;
(3)若用该滑轮组将900 N的重物匀速提升2 m,计算此时滑轮组的机械效率。
18.(21年邵阳市高中自主招生)如图是工人将重160 N的物体匀速放下的过程,已知物体下降的距离为2 m,用时4 s,工人的拉力为50 N,工人质量为60 kg。(物体未浸入水中,且不计绳重及摩擦)求:
(1)滑轮组的效率η1;
(2)如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2,已知η1∶η2=4∶3(物体在水中仍匀速下降,动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦,g取10 N/kg),求当物体完全浸没水中后,工人对地面的压力。
19.(2022·邵东一中高一入学考试)如图是一个水位监测仪的简化模型。杠杆AB质量不计,A端悬挂着物体M,B端悬挂着物体N,支点为O,BO=4AO。物体M下面是一个压力传感器,物体N是一个质量分布均匀的实心圆柱体,放在水槽中,当水槽中无水时,物体N下端与水槽的底部恰好接触且压力为零,此时压力传感器的示数也为零。已知物体N的质量m2=4 kg,高度H=1 m,横截面积S=20 cm2(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)。求:
(1)物体N的密度ρ;
(2)物体M的质量m1;
(3)当压力传感器的示数F=40 N时,求水槽内水对容器底的压强。
湖南五年真题
题组1 杠杆的分类
1.(2021·怀化中考)下列情境中的杠杆属于费力杠杆的是 ( )
题组2 杠杆的相关作图
2.(2021·常德中考)在图中画出力F的力臂。
3.(2020·娄底中考)如图所示,质地均匀的圆柱形细木棒放在地面上,另一端与支点O连接,在图中画出木棒所受重力的示意图、重力的力臂。
4.(2019·岳阳中考)请画出图中杠杆动力F的力臂l。
题组3 杠杆平衡条件的应用
5.(2022·常德中考)如图所示是一种活塞式抽水机的示意图,其中手柄AOB是一个杠杆,在使用过程中可以 (选填“省力”或“省距离”)。不停地摇动手柄,水在 作用下从管口连续不断地流出。
6.(2022·衡阳中考)晚饭后,妈妈带着小涛和他两岁的妹妹到文化活动中心玩跷跷板,如图所示,图中的转轴相当于杠杆的 ,妈妈和妹妹的总重力比小涛的重力大,跷跷板水平平衡时,小涛比妈妈离转轴 (选填“远”或“近”);若妈妈放下怀抱中的妹妹(妈妈的位置不变),为了保持跷跷板水平平衡,小涛应适当 转轴(选填“远离”或“靠近”)。
7.(2022·怀化中考)体积相同的实心物块甲和乙,它们分别挂在一根轻质不等臂杠杆AOB的左右两端,保持水平位置平衡,已知甲和乙的密度之比为1∶2,则AO∶OB= ;若将甲、乙如图所示同时浸没在水中,则杠杆 (选填“A”或“B”)端将下降。
题组4 滑轮和滑轮组
8.2019·郴州中考)利用如图所示的滑轮组匀速提升200 N的重物,动滑轮重为10 N(不计绳重与摩擦),则拉力F的大小为 ( )
A.70 N B.100 N
C.105 N D.110 N
9.(2022·娄底中考)生活中要用到各种各样的机械,其中天平是一种 杠杆;能改变力的方向的是 (选填“定滑轮”或“动滑轮”)。
题组5 机械效率及相关计算
10.(2022·常德中考)如图所示,用两滑轮采用不同的绕绳方法,将同一重物匀速提升相同的高度(不计绳重和摩擦),下列说法中正确的是 ( )
A.F1>F2,F1移动距离多
B.F1
D.两装置的机械效率相同
11.(2022·长沙中考)用如图所示的电动起重机将3 000 N的货物提高4 m,起重机对货物做的有用功是 J;它的电动机功率为3 000 W,此过程用时10 s,起重机的机械效率为 %;若减小动滑轮的重力,起重机的机械效率将变 。
12.(2022·张家界中考)天门山盘山公路是网红打卡地,公路共计99道弯,似玉带环绕,层层叠起,直冲云霄,公路全长大约10 km,公路的海拔落差高度约1 000 m。现有一辆满载的新能源客车,总质量为6 000 kg,以80 kW的恒定功率,4 m/s的速度沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶。(行驶过程中客车所受重力和阻力大小恒定不变,g取10 N/kg)请完成下列问题:
(1)整个过程中,电动机对客车和游客所做的有用功为多少
(2)盘山公路的机械效率为多少
(3)整个过程中,电动机的牵引力为多少 客车受到的阻力为多少
探 杠杆的平衡条件
13.(2022·长沙中考)为了探究杠杆的平衡条件,小庆将安装好的器材放到水平桌面上,调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。
(1)某次实验时,小庆在已调好的杠杆两侧挂上钩码后,出现如图所示的情形。为了使杠杆在水平位置平衡,下列操作正确的是 。(单选)
A.将左侧钩码向左移动
B.将右侧钩码向右移动
C.将平衡螺母向左调节
(2)正确完成实验后,获得的三组数据如表所示。
次数 动力 F1/N 动力臂 l1/cm 阻力 F2/N 阻力臂 l2/cm
1 1.0 10.0 0.5 20.0
2 1.0 20.0 2.0 10.0
3 2.0 15.0 1.5 20.0
分析数据可得杠杆的平衡条件: 。
14.(2022·岳阳中考)在“探究杠杆的平衡条件”实验中:
(1)杠杆静止在图甲所示位置,为了使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。
(2)调节平衡后,如图乙,在A点挂3个钩码,则应在B点挂 个钩码才能使杠杆重新在水平位置平衡(所用钩码的规格都相同)。
(3)改变钩码的位置和个数,使杠杆平衡,收集多组数据,其目的是 (填序号)。
A.取平均值,减小误差
B.避免偶然性,寻找普遍规律
(4)看图丙的漫画,根据杠杆的平衡条件分析,小兔分得的萝卜质量 (选填“大于”“等于”或“小于”)小猴的。 第十二章 简单机械
邵阳五年真题
杠杆力臂的画法
1.(2018·邵阳中考)如图所示的杠杆,动力F的力臂是 (D)
A.OD B.OF C.OA D.OC
杠杆的分类
2.(2020·邵阳中考)在物理实验室我们常使用托盘天平测量物体的质量。请你根据学过的杠杆知识判断托盘天平属于 (C)
A.省力杠杆 B.费力杠杆
C.等臂杠杆 D.不确定
3.(2022·邵阳中考)某天,“生物”和“物理”两位大师在一起进行体育锻炼。“生物”大师伸出健硕的手臂对“物理”大师说:“看,我能提起很重的物体哦(如图)!”“物理”大师竖起大拇指说:“真厉害!其实,你的前臂就是物理学中的一根杠杆。”以下对于这根杠杆在提起重物的过程中,分析合理的是 (A)
A.前臂杠杆的支点O在肘关节处
B.肱二头肌给桡骨的力F1是阻力
C.重物给前臂的力F2是动力
D.前臂是一根省力杠杆
4.(2019·邵阳中考)小斌同学在做物理实验时,使用镊子夹取砝码,镊子是 费力 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
滑轮的识别
5.(2018·邵阳中考)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 (D)
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
探究杠杆的平衡条件
6.(2021·邵阳中考)在“探究杠杆平衡条件”的实验时:
(1)先要调节好杠杆在水平位置平衡,目的是:
①消除杠杆自重对平衡的影响;
②方便直接读出 力臂 的长度。
(2)如图甲所示,小刘同学在调节前发现杠杆静止时,左端下沉,可将杠杆右端的平衡螺母向 右 (选填“左”或“右”)调,直至杠杆在水平位置静止平衡。
(3)如图乙所示,小刘同学在杠杆左侧挂了3个钩码,为了使杠杆在水平位置平衡,在右侧A点处应挂 4 个同样规格的钩码。
7.(2018·邵阳中考)某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。
(2)实验中测得的数据如表所示:
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 1 15
通过探究,由实验数据可以得出杠杆的平衡条件是 动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1l1=F2l2) 。
(3)如图乙所示,将杠杆两端同时减去一个钩码,杠杆左端会 下沉 (选填“下沉”或“上升”)。
测量滑轮组的机械效率
8.(2019·邵阳中考)某物理兴趣小组在测量滑轮组的机械效率,实验过程如下:
次数 沙和袋所 受的总重 力G/N 提升高度 h/m 有用功 W有/J 拉力 F/N 绳端移动 的距离 s/m 总功 W总/J 机械效率 η
1 0.6 0.2 0.12 0.3 0.18 66.7%
2 0.9 0.2 0.18 0.4 0.6 0.24
3 1.2 0.2 0.24 0.5 0.6 0.30 80%
①用弹簧测力计测量沙和袋所受总重力G并填入表格。
②按图安装滑轮组,分别记下沙袋和绳端的位置。
③匀速拉动弹簧测力计,使沙袋升高,读出拉力F的值,用刻度尺测出沙袋上升的高度h和绳端移动的距离s,将这三个量填入表格。
④算出有用功W有,总功W总,机械效率η。
⑤改变沙袋中沙子的重量,重复上面的实验。
请根据实验过程和实验记录,思考并回答:
(1)在第一次实验中,粗心的小冬同学忘记在表格中填写绳端移动的距离s,你认为s应该为 0.6 m。
(2)根据表中数据,可计算得出第二次实验的机械效率为 75% 。
(3)根据表中数据,分析得出所用动滑轮的重为 0.3 N。(绳重和摩擦忽略不计)
(4)分析三次实验中的数据,可以发现用同一个滑轮组提升重物,物重越大,滑轮组的机械效率 越大 (选填“越大”“越小”或“不变”)。
功、功率与机械效率的综合计算
9.(2022·邵阳中考)如图所示,滑轮组下面悬挂一重为12 N的物体,在竖直向上的拉力F的作用下,该物体在10 s 内被匀速提升了0.5 m,拉力F的大小为5 N。关于该滑轮组,下列计算结果正确的是 (D)
A.绳子自由端移动的距离是1 m
B.有用功为0.6 J
C.总功为5 J
D.该装置的机械效率为80%
10.(2018·邵阳中考)如图所示,某同学使用动滑轮把600 N 的重物匀速提升了3 m,所用的拉力是400 N。下列说法正确的是 (B)
A.机械效率是80% B.有用功是1 800 J
C.额外功是300 J D.总功是2 100 J
11.(2021·邵阳中考)利用斜面把重60 N的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端,已知斜面长1.5 m,高0.4 m,机械效率为80%,则拉力的大小为 20 N。
12.(2020·邵阳中考)如图所示,用一个滑轮组匀速提升重0.9 N的物体,在物体匀速上升5 cm的过程中,弹簧测力计的示数为0.4 N。(不计摩擦及绳重)求:
(1)在此过程中拉力做的功。
(2)该滑轮组的机械效率。
(3)动滑轮的重力。
解:(1)有三股绳子承担动滑轮和物重,则n=3
绳子自由端移动的距离
s=nh=3×5 cm=15 cm=0.15 m
拉力做的功W总=Fs=0.4 N×0.15 m=0.06 J
(2)有用功W有=Gh=0.9 N×0.05 m=0.045 J
滑轮组的机械效率η===75%
(3)根据F=,则动滑轮重力
G动=nF-G=3×0.4 N-0.9 N=0.3 N
培优拔尖题
13.(2022·邵东一中高一入学考试)
如图为建筑工地上常用的吊装工具,物体M为重5 000 N的配重,杠杆AB的支点为O,已知OA∶OB=1∶2,滑轮下面挂有建筑材料P,每个滑轮重100 N,工人体重为700 N,杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计,当工人用300 N的力竖直向下以1 m/s的速度匀速拉动绳子时 (D)
A.A点受到700 N的拉力
B.建筑材料P重600 N
C.建筑材料P上升的速度为3 m/s
D.物体M对地面的压力为4 500 N
14.(2020·邵东一中拔尖题)如图甲所示,重为15 N的物体A置于水平地面上,在拉力F的作用下,物体A以0.1 m/s的速度做匀速直线运动,运动过程中物体A受到摩擦力f为自重G的0.2倍,如图乙所示是物体A运动过程中拉力F做的功随时间t变化的图象。下列说法正确的是 (D)
A.最下面的滑轮是动滑轮
B.绳端拉力F移动的速度为0.3 m/s
C.拉力F做功的功率为1 W
D.滑轮组的机械效率为60%
15.(2019·洞口一中拔尖题)如图所示,工人用3 m长的斜面,把120 kg的木箱推上1 m高的卡车,假设斜面光滑,则需要施加的推力为 400 N;若实际用力为500 N,斜面的机械效率为 80% ,木箱受到的摩擦力为 100 N。(g取10 N/kg)
16.(2022·邵东一中高一入学考试)如图甲、乙所示,物体M先后浸没在水和盐水中(ρ盐水>ρ水),用同一滑轮组从两种液体中将物体M匀速提出液面,拉力F和F'随时间t变化的图象如图丙所示。不计绳重、摩擦及水的阻力,物体M不吸水、不沾水,g取10 N/kg。图丙中 A (选填“A”或“B”)线表示拉力F随时间t变化的图象;如果物体M浸没在水中滑轮组的机械效率为η1,完全拉出水面滑轮组的机械效率为η0,浸没在盐水中滑轮组的机械效率为η2,已知η0∶η1=25∶24,η0∶η2=20∶19,则物体M浸没在盐水中的浮力为 72 N。
17.一名体重为600 N、双脚与地面的接触面积为0.04 m2的学生站在水平地面上,用如图所示的滑轮组,在20 s内将400 N的重物匀速提升2 m。(不计绳重及绳与滑轮之间的摩擦)求:
(1)当这名学生未提重物时,他站在地面上对地面的压强;
(2)若在匀速提升重物的过程中,滑轮组的机械效率是80%,计算拉力的功率;
(3)若用该滑轮组将900 N的重物匀速提升2 m,计算此时滑轮组的机械效率。
解:(1)因为学生的体重为:G=600 N,双脚与地面的接触面积为S=0.04 m2,所以当这名学生未提重物站在地面上时,他对地面的压力为:F压=G=600 N,故他对地面的压强为:p===1.5×104 Pa;
(2)根据题意可知,滑轮组提升重物时做的有用功为:W有=Gh=400 N×2 m=800 J,由η=可知,拉力做的总功为:W总===1 000 J,所以拉力的功率为:P===50 W;
(3)由图可知,绳的股数n=2,绳端移动的距离为:s=2h=2×2 m=4 m。在匀速提升400 N的重物的过程中,拉力的大小为:F===250 N。在不计绳重及绳与滑轮之间的摩擦时,动滑轮的重力为:G动=nF-G=2×250 N-400 N=100 N,因为克服重物重力做的功为有用功,克服动滑轮重力和重物重力做的功为总功,所以将900 N的重物匀速提起时,滑轮组的机械效率为:η'====90%。
18.(21年邵阳市高中自主招生)如图是工人将重160 N的物体匀速放下的过程,已知物体下降的距离为2 m,用时4 s,工人的拉力为50 N,工人质量为60 kg。(物体未浸入水中,且不计绳重及摩擦)求:
(1)滑轮组的效率η1;
(2)如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2,已知η1∶η2=4∶3(物体在水中仍匀速下降,动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦,g取10 N/kg),求当物体完全浸没水中后,工人对地面的压力。
解:(1)滑轮组的效率:
η1====80%
(2)物体未浸入水中时,不计绳重及摩擦,动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力,由F=(G动+G)可得,动滑轮重力:G动=4F-G=4×50 N-160 N=40 N;
已知η1∶η2=4∶3,则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为:η2=η1=×80%=60%
物体完全浸没水中后,滑轮组对物体的拉力做的功为有用功,不计绳重及摩擦,克服动滑轮重力做的功为额外功,则此时滑轮组的机械效率:η2====60%
解得滑轮组对物体的拉力:F拉=60 N;
完全入水后,动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力,由力的平衡条件可得:4F=F拉+G动,
则工人对绳子的拉力:F=(F拉+G动)=(60 N+40 N)=25 N,
因为物体间力的作用是相互的,所以绳子对工人的拉力也为25 N;
工人的重力为:G人=m人g=60 kg×10 N/kg=600 N,
对工人进行受力分析可知,工人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力,则工人受到竖直向上的支持力:F支=G人+F=600 N+25 N=625 N。
因为物体间力的作用是相互的,则工人对地面的压力为625 N。
19.(2022·邵东一中高一入学考试)如图是一个水位监测仪的简化模型。杠杆AB质量不计,A端悬挂着物体M,B端悬挂着物体N,支点为O,BO=4AO。物体M下面是一个压力传感器,物体N是一个质量分布均匀的实心圆柱体,放在水槽中,当水槽中无水时,物体N下端与水槽的底部恰好接触且压力为零,此时压力传感器的示数也为零。已知物体N的质量m2=4 kg,高度H=1 m,横截面积S=20 cm2(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)。求:
(1)物体N的密度ρ;
(2)物体M的质量m1;
(3)当压力传感器的示数F=40 N时,求水槽内水对容器底的压强。
解:(1)S=20 cm2=0.002 m2;物体N的密度为ρ====2×103 kg/m3;
(2)水槽中无水时,物体N下端与水槽的底部恰好接触且压力为零,此时压力传感器的示数也为零,此时杠杆处于平衡状态,根据杠杆的平衡条件可知:m1g×AO=m2g×BO,则m1=m2×=4 kg×4=16 kg;
(3)M的重力为G1=m1g=16 kg×10 N/kg=160 N;
则A端受到的拉力为FA=G1-F=160 N-40 N=120 N;
根据杠杆的平衡条件可知:FA×AO=FB×BO,则B端受到的拉力为FB==120 N×=30 N;N的重力为G2=m2g=4 kg×10 N/kg=40 N;N浸入水中,受到竖直向上的拉力、浮力和竖直向下的重力,则浮力为F浮=G2-FB=40 N-30 N=10 N;
根据阿基米德原理可知,N排开的水的体积为V排===
1×10-3 m3; 则N浸入水中的深度,即水的深度为h===0.5 m;
水槽内水对容器底的压强为p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.5 m=5×103 Pa。
湖南五年真题
题组1 杠杆的分类
1.(2021·怀化中考)下列情境中的杠杆属于费力杠杆的是 (C)
题组2 杠杆的相关作图
2.(2021·常德中考)在图中画出力F的力臂。
答:
3.(2020·娄底中考)如图所示,质地均匀的圆柱形细木棒放在地面上,另一端与支点O连接,在图中画出木棒所受重力的示意图、重力的力臂。
答:
4.(2019·岳阳中考)请画出图中杠杆动力F的力臂l。
答:
题组3 杠杆平衡条件的应用
5.(2022·常德中考)如图所示是一种活塞式抽水机的示意图,其中手柄AOB是一个杠杆,在使用过程中可以 省力 (选填“省力”或“省距离”)。不停地摇动手柄,水在 大气压 作用下从管口连续不断地流出。
6.(2022·衡阳中考)晚饭后,妈妈带着小涛和他两岁的妹妹到文化活动中心玩跷跷板,如图所示,图中的转轴相当于杠杆的 支点 ,妈妈和妹妹的总重力比小涛的重力大,跷跷板水平平衡时,小涛比妈妈离转轴 远 (选填“远”或“近”);若妈妈放下怀抱中的妹妹(妈妈的位置不变),为了保持跷跷板水平平衡,小涛应适当 靠近 转轴(选填“远离”或“靠近”)。
7.(2022·怀化中考)体积相同的实心物块甲和乙,它们分别挂在一根轻质不等臂杠杆AOB的左右两端,保持水平位置平衡,已知甲和乙的密度之比为1∶2,则AO∶OB= 2∶1 ;若将甲、乙如图所示同时浸没在水中,则杠杆 B (选填“A”或“B”)端将下降。
题组4 滑轮和滑轮组
8.2019·郴州中考)利用如图所示的滑轮组匀速提升200 N的重物,动滑轮重为10 N(不计绳重与摩擦),则拉力F的大小为 (C)
A.70 N B.100 N
C.105 N D.110 N
9.(2022·娄底中考)生活中要用到各种各样的机械,其中天平是一种 等臂 杠杆;能改变力的方向的是 定滑轮 (选填“定滑轮”或“动滑轮”)。
题组5 机械效率及相关计算
10.(2022·常德中考)如图所示,用两滑轮采用不同的绕绳方法,将同一重物匀速提升相同的高度(不计绳重和摩擦),下列说法中正确的是 (D)
A.F1>F2,F1移动距离多
B.F1
D.两装置的机械效率相同
11.(2022·长沙中考)用如图所示的电动起重机将3 000 N的货物提高4 m,起重机对货物做的有用功是 1.2×104 J;它的电动机功率为3 000 W,此过程用时10 s,起重机的机械效率为 40 %;若减小动滑轮的重力,起重机的机械效率将变 大 。
12.(2022·张家界中考)天门山盘山公路是网红打卡地,公路共计99道弯,似玉带环绕,层层叠起,直冲云霄,公路全长大约10 km,公路的海拔落差高度约1 000 m。现有一辆满载的新能源客车,总质量为6 000 kg,以80 kW的恒定功率,4 m/s的速度沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶。(行驶过程中客车所受重力和阻力大小恒定不变,g取10 N/kg)请完成下列问题:
(1)整个过程中,电动机对客车和游客所做的有用功为多少
(2)盘山公路的机械效率为多少
(3)整个过程中,电动机的牵引力为多少 客车受到的阻力为多少
解:(1)客车和游客总重力:
G=mg=6 000 kg×10 N/kg=6×104 N
电动机对客车和游客所做的有用功:
W有用=Gh=6×104 N×1 000 m=6×107 J
(2)整个过程所用时间:
t===2.5×103 s
由P=可得总功:
W总=Pt=80×103 W×2.5×103 s=2×108 J
盘山公路的机械效率:η===30%
(3)由P===Fv可得电动机的牵引力:F===2×104 N
额外功:W额=W总-W有用=2×108 J-6×107 J=1.4×108 J
由W额=fs可得,客车受到的阻力:
f===1.4×104 N
题组6 探究杠杆的平衡条件
13.(2022·长沙中考)为了探究杠杆的平衡条件,小庆将安装好的器材放到水平桌面上,调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。
(1)某次实验时,小庆在已调好的杠杆两侧挂上钩码后,出现如图所示的情形。为了使杠杆在水平位置平衡,下列操作正确的是 A 。(单选)
A.将左侧钩码向左移动
B.将右侧钩码向右移动
C.将平衡螺母向左调节
(2)正确完成实验后,获得的三组数据如表所示。
次数 动力 F1/N 动力臂 l1/cm 阻力 F2/N 阻力臂 l2/cm
1 1.0 10.0 0.5 20.0
2 1.0 20.0 2.0 10.0
3 2.0 15.0 1.5 20.0
分析数据可得杠杆的平衡条件: 动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1l1=F2l2) 。
14.(2022·岳阳中考)在“探究杠杆的平衡条件”实验中:
(1)杠杆静止在图甲所示位置,为了使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 左 (选填“左”或“右”)调节。
(2)调节平衡后,如图乙,在A点挂3个钩码,则应在B点挂 2 个钩码才能使杠杆重新在水平位置平衡(所用钩码的规格都相同)。
(3)改变钩码的位置和个数,使杠杆平衡,收集多组数据,其目的是 B (填序号)。
A.取平均值,减小误差
B.避免偶然性,寻找普遍规律
(4)看图丙的漫画,根据杠杆的平衡条件分析,小兔分得的萝卜质量 小于 (选填“大于”“等于”或“小于”)小猴的。
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