内容正文:
第十二章 简单机械
(培优卷)
一、杠杆及其五要素
1.超市里的手推车如图所示,某顾客推着空车前进时,当前轮遇障碍物A时,顾客向下按扶把,这时手推车可看成杠杆,支点是 点;当后轮遇到障碍物A时,顾客向上提扶把,这时支点是 点。
2.杠杆在我国古代就有许多巧妙应用,护城河上安装的吊桥就是一个杠杆,如图所示,它的支点是 点,动力作用点是 点,阻力是 。
3.如图所示,工人师傅对汽车发动机进行检修打开前引擎盖的过程中发现并不怎么费力,为什么呢?要解决她的疑问需抓住影响这个问题的主要因素是: ,忽略掉影响这个问题的次要因素是: ,构建杠杆模型进行研究。
4.关于杠杆的下列说法中正确的是( )
A.杠杆必须是一根直棒 B.杠杆不一定要有支点
C.杠杆可以是直的,也可以是弯的 D.作用在杠杆上的两个力总是使杠杆向相反的方向转动
5.关于力臂,下列说法中正确的是( )
A.力臂一定在杠杆上
B.从支点到动力的作用点的距离,叫做动力臂
C.从支点到力的作用线的垂直距离,叫做力臂
D.力的作用线通过支点,这个力的力臂为零
6.如图所示是人的前臂,可视为一个杠杆。请在图中适当
位置标出支点O,并作出动力F1的示意图。
二、杠杆的平衡条件及其应用
7.如图甲所示,一个平衡的杠杆,左端挂有充足气的篮球和套扎在气针尾端的气球,右端为钩码,此时恰好水平平衡。将气针头插入篮球中,气球膨胀,此时杠杆如图5乙所示说明 。
8.张老师用小车去超市购物(如图),如果把小车看作是一根杠杆,支点是 点,这是一根 杠杆,要使张老师用的力更小些,较重的货物尽可能放在箱子的 (填“下边”或“上边”)。
9.如图示,形状规则、密度均匀的木板AB放在水平桌面上,OA=2OB。当B端挂30N的重物G时,木板A端刚刚开始翘起,木板重为 N。
10.如图所示,秤砣的质量为400g,秤杆的质量忽略不计,秤杆水平静止时,OA=5cm,OB=25cm,则被测物的质量为 kg。若秤砣下吸附一小块吸铁石时,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。
11.如图甲所示,一根质量分布均匀、粗细不均匀的木材B,在其右端施加一个竖直向上的大小为500N的拉力F1时刚好可使其右端被抬起;如图乙所示,在其左端施加一个竖直向上的大小为400N的拉力F2时刚好可使其左端被抬起。木材B受到的重力为 N,若用力F将木材B沿竖直方向匀速抬升2m,求力F对木材B做的功为 J。
12.如图所示,两个等高的托盘秤甲、乙放在同一水平地面上,质量分布不均匀的木条AB重24N,A、B是木条两端,O、C是木条上的两个点,AO=BO,AC=OC。A端放在托盘秤甲上,B端放在托盘秤乙上,木条水平静止,托盘秤甲的示数是6N。现移动托盘秤甲,让C点放在托盘秤甲上。当木条再次水平静止盘秤乙的示数是 N。
13.一只石英钟挂在教室竖直的墙上,当石英钟的电池即将耗尽时,秒针最有可能停在图中的哪一个位置(图中只画出了秒针,时针分针未画出)( )
A. B.C.D.
14一轻质杠杆的两端分别挂有质量不同的实心铁球,此时杠杆恰好保持水平平衡。若将两铁球同时浸没水中后,则杠杆( )
A.质量大的铁球那端下沉 B.质量小的铁球那端下沉
C.仍然平衡 D.无法确定
15.如图所示为探究杠杆平衡条件的实验装置,若每个钩码重0.5N,
为了让杠杆在水平位置平衡,下列判断中正确的是( )
A.在A点挂4个钩码能使杠杆平衡
B.在B点用弹簧测力计竖直向下拉,当示数为0.5N时,能使杠杆平衡
C.用弹簧测力计在B点拉,无论如何改变用力方向都可省力
D.用弹簧测力计在A点拉,无论如何改变用力方向都要费力
16.一个同学用均匀的木棒做了一个简易天平,调好后,把待测物体放在左盘中时,右盘放置砝码后,天平在水平位置平衡;而将待测物体和砝码互换后,发现需要拿掉部分砝码后天平才能再次在水平位置平衡,这说明( )
A.天平左边力臂大于右边力臂 B.天平右边力臂大于左边力臂
C.天平右边托盘比左边重 D.天平不灵敏
17.如图所示,一轻质杠杆下悬挂一重物,在杠杆的中点施加一始终垂直
于杠杆的力,使杠杆由竖直位置缓慢拉至水平位置,在此过程中,F的大
小变化是( )
A.一直变大 B.一直变小
C.先变大后变小 D.先变小后变大
18.如图所示,唐师傅想用最省力的方法把一个油桶推上台阶,请你在图
中画出这个力的示意图。
19.如图所示,在课桌的C点用最小的力把桌腿B抬离地面,在抬起时桌
腿A没有滑动,请在C点画出这个力的示意图,并标出它的力臂l。
20.请你仔细观察如图所示的漫画,究竟小猴和小兔谁分的萝卜重?简要说明理由。
三、滑轮
21.如图所示,物重G=10N,绳的一端拴在地面,拉力F使滑轮匀速上升。不计绳重与摩擦,若滑轮重为2N,使物体上升10cm,则拉力F= N,滑轮向上移动 cm。
22.高速铁路的输电线,无论冬、夏都绷的直直的,以保障列车电极与输电线的良好接触。图为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣,每个坠砣质量为25kg,不计滑轮和钢绳自重和摩擦,输电线A端受到的拉力大小为 N。若某段时间内坠砣串下降了30cm,则输电线A端向左移动了 cm。(g取10N/kg,不考虑钢绳的热胀冷缩)
23.如图所示,小雪利用滑轮组拉动水平地面上的木箱,当她用大小为30N的力拉动木箱时,刚好使木箱在水平面上做匀速直线运动。若不计绳与滑轮间的摩擦,木箱受到的摩擦力的大小为 N。A、B两只滑轮中,属定滑轮的是 滑轮(填“A”或“B”),使用它的目的是 。
24.如图所示,物体A重20N,滑轮重2N,绳重不计,弹簧测力计示数为32N,
则物体B的重为 N,地面对物体A的支持力 N。
25.如图所示,吊篮的重力为400N,动滑轮总重力为50N,定滑轮总重力为40N,
人的重力为600N,不计绳重与摩擦,人在吊篮里拉着绳子不动时需用力( )
A.210N B.218N C.220N D.236N
26.小红学习了滑轮之后,用一根绳和一根滑轮,借助木桩设计出图甲装置,将
船拉上海滩,小明分析后,认为不太合理。小明认为不合理的理由是:
。你认为怎样设计才能发挥动滑轮的优势,请在图乙中画出你
的设计方法(把绳和滑轮画出来,并标出木桩的位置)
四、机械效率
27.为了省力,工人师傅常用图所示的斜面把物体
搬运到汽车上。设斜面长为s,高为h,把重为G
的物体沿斜面匀速推到车上所用力的大小为F,则
搬运物体所做的有用功为 ,该斜面的机械效
率为 ×100%(用题中代表各物理量的字母表示)。
28.利用图所示的甲、乙两个滑轮组,在5s内将重为100N的物体
匀速提升2m,所用拉力分别为F甲、F乙,若每个滑轮重均为10N。
不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦,此过程中( )
A.F甲小于F乙
B.F甲做的功大于F乙做的功
C.F甲做功的功率小于F乙做功的功率
D.甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率.
29.在斜面上匀速拉一个重4.5N的物体6s内到达高处,如图所
示。沿斜面向上的拉力为1.8N,斜面长s=1.2m、高h=0.3m。
把重物直接提升h所做的功为有用功。试问:
(1)利用斜面拉升物体主要是为了 (填“省功”、“省力”或“省距离”);
(2)拉力做功的功率为多少?
(3)这个斜面的机械效率为多少?
(4)请你猜想一下,斜面机械效率的大小跟哪些因素有关。(不答理由)
参考答案及解析点评
一、杠杆及其五要素
1.C;B
【考点】杠杆及其五要素
【解析】解决此题要知道杠杆的五要素是:支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂;其中支点是杠杆绕着转动的固定点,由图可知,当前轮遇障碍物A时,顾客向下按扶把,这时手推车可绕C点转动,故支点是C点;当后轮遇到障碍物A时,顾客向上提把,这时手推车可绕B点转动,故支点是B点。
【点评】解决此题的关键是要搞清楚杠杆是如何转动的,能理解支点的含义并看懂图片即可正确判断。
2.B;A;吊桥的重力
【考点】杠杆及其五要素
【解析】由图可知:吊桥绕着点B转动,所以B点为支点,则动力作用点为A点,阻力则为吊桥的重力。
【点评】阻力和动力的作用效果是杠杆的转动方向相反,及动力使杠杆顺时针转动,阻力则使杠杆逆时针转动;反之,动力使杠杆逆时针转动,阻力则使杠杆顺时针转动。
3.支点的位置、施力点的位置、用力方向;引擎盖的形状、厚薄
【考点】杠杆及其五要素
【解析】杠杆是可以绕固定点转动的硬棒,其省力情况取决于力与力臂的关系。据此进行分析。由生活经验可知,打开前引擎盖的过程中发现并不怎么费力,通过思考可知,影响问题的主要因素有支点的位置、施力点的位置、用力方向等,影响其省力的次要因素有引擎盖的形状、厚薄等,据此构建了杠杆的模型,可知引擎盖属于省力杠杆。
【点评】本题主要考查了杠杆这一物理模型的构建思路,给我们提供了很好的思考过程,值得借鉴。
4.C、D
【考点】杠杆及其五要素
【解析】杠杆可以是直棒,也可以是弯曲的,但杠杆一定是硬棒,故A错误,C正确;杠杆一定有支点,故B选项错误;杠杆受两个力的作用而处于平衡状态,这两个力使杠杆转动的方向相反,故D选项正确。
【点评】此题考查了对杠杆概念及五要素的理解和掌握,都是基础性问题。
5.C、D
【考点】杠杆及其五要素
【解析】力臂不一定是杠杆的长度,也不一定在杠杆上,故A错误;力臂是从支点到力的作用线的距离,简单地说,就是“点到线”的距离,而不是“点”到“点”的距离,故B错误、C正确;当力的作用线通过支点时,“点到线”的距离为零,则这个力的力臂为零,故D正确。
【点评】本题考查力臂是从支点到力的作用线的距离,是一道基础题,一定要记清楚,防止小河沟里翻船。
6.如图所示
【考点】杠杆及其五要素
【解析】人的前臂相当于一个杠杆,支点就是手臂转动时的固定点,也就是如图所示的位置O;动力就是肱二头肌收缩时产生的力,就是如图的F1。
【点评】本题是对杠杆五要素的灵活考查,我们要能够从生活中找出杠杆的原型,并能够分析其原理。
二、杠杆的平衡条件及其应用
7.气球所受浮力增大
【考点】杠杆的平衡条件;阿基米德原理的应用
【解析】物体对杠杆左端的拉力F左=G总-F浮,在总重不变时,气球所受浮力增大,杠杆左端受到的拉力变小,杠杆平衡条件是:F左×L左=F右×L右,此时杠杆左端受到的拉力变小,在右侧拉力、左右力臂不变时,F左×L左<F右×L右,则杠杆不能平衡,右端下沉,左端上翘。
【点评】本题综合考查杠杆平衡条件的应用,以及阿基米德原理、重力大小的应用,难度不大,但综合性较强。
8.C;省力;下边
【考点】杠杆及其五要素;杠杆的平衡条件及其应用
【解析】由图可知,如果把小车看作是一根杠杆,其绕着转动的固定点是车轮的轴的位置,即C点,所以支点是C点;动力作用在A点,阻力作用在B点,动力臂大于阻力臂,所以这是一根省力杠杆。
根据杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,要想用力更小些,较重的货物尽可能放在箱子的下边,这样可减小阻力臂,可以更省力。
【点评】本题主要考查了对杠杆的定义、相关要素以及杠杆平衡条件的认识,确定杠杆的支点是本题的易错点。
9.60
【考点】杠杆的平衡条件及其应用
【解析】解:由于形状规则、密度均匀的木板AB的中点为重心,O为支点,如图所示:
则木板重力G′的力臂为L1=(1/2)(OA+OB)-OB=(1/2)(2OB+OB)-OB=(1/2)OB,重物G对木板AB产生的拉力为FB,则:FB=G=30N,FB的力臂L2=OB,由杠杆的平衡条件得:G′•L1=FB•L2,所以:G′=FBL2/L1=30N×OB/[(1/2)OB]=60N。
【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用,找出重心位置及其重力力臂是解题的关键。
10.2;小于
【考点】杠杆的平衡条件及其应用
【解析】秤杆水平静止时,由杠杆的平衡条件可得G1LOA=G2LOB,即:m1gLOA=m2gLOB,则m1=m2LOB/LOA=400g×25cm/5cm=2000g=2kg。
若秤砣下吸附一小块吸铁石时,杠杆右侧作用力增大,为了让杠杆再次在水平位置平衡,需要缩短右侧力臂长度,即缩短OB的长度,根据杠杆平衡条件可知,此时杆秤所示的质量值小于被测物的真实质量值。
【点评】本题考查了学生对杠杆的平衡条件的掌握和运用,找出力臂大小是本题的关键。
11.900;1800
【考点】杠杆的平衡条件及其应用
【解析】设粗细不均匀的木材B的长度为L,其重心到左端的距离为L0,由杠杆的平衡条件可得:
在木材B右端施加竖直向上的拉力F1使其右端抬起时,有
F1×L=GB×L0……①
在木材B左端施加竖直向上的拉力F2使其左端抬起时,有
F2×L=GB×(L-L0)……②
由①+②可得:
GB=F1+F2=500N+400N=900N。
(2)若用力F将木材B沿竖直方向匀速抬升2m,力F对木材B做的功
W=Fs=GBh=900N×2m=1800J。
【点评】本题考查了杠杆平衡条件的应用和功的计算,正确得出木材重心力臂的大小是关键。
12.16
【考点】杠杆的平衡条件及其应用
【解析】设木条重心在D点,当A端放在托盘秤甲上,B端放在托盘秤乙上时,以B端为支点,托盘秤甲的示数是6N,根据力的相互性,所以托盘秤对木条A端的支持力为6N,如图所示:
由杠杆平衡条件有:FA×AB=G×BD,代入已知量:6N×AB=24N×BD,整理得:
AB=4BD……①
当C点放在托盘秤甲上时,则C为支点,设此时托盘秤乙对木条B处的支持力为FB,如图所示。由已知条件:
AO=BO……②
由①②得:
2AO=4BD………-③
因AC=OC………④
由③④得:
4CO=4BD,
即CO=BD
可得出AC=CO=BD=OD,由杠杆平衡条件有:
FB×BC=G×CD,
即:FB=(CD/BC)×G
=(2OC/3OC)×G
=(2/3)×24N=16N,
由力的相互性,托盘秤乙的示数为16N。
【点评】本题考查了杠杆平衡条件的应用,关键是将实际问题转化为杠杆的平衡问题。
13.D
【考点】杠杆的平衡条件;重力的方向
【解析】电池应该是在阻力(包括重力和摩擦力)最大时耗尽,在石英钟工作时,根据力臂的知识,指针在水平位置时重力的力臂最大,即在“3”点和“9”点时,重力的力臂最大,但是在“3”点时,指针的重力是动力让其自然下垂,在“9”点时是阻力,并且这时阻力的作用效果最大。
当秒针在“9”点时,重力(是阻力)的力臂最大,此时阻力的作用效果最大,当电能耗尽而停止走动时,一般停在“9”点。
【点评】本题杠杆平衡条件的应用,说明物理就在身边。
14.C
【考点】杠杆的平衡条件;阿基米德原理的应用
【解析】设杠杆左端铁球的重力为G1、力臂为L1,杠杆右端铁球的重力为G2、力臂为L2,此时杠杆恰好在水平位置平衡,由杠杆的平衡条件可得:G1L1=G2L2;
由G=mg=ρVg可得,重力为G的铁球的体积V=G/ρ铁g,
铁球浸没水中后,受到的浮力
F浮=ρgV排=ρ水gV
=ρ水g×(G/ρ铁g)
=(ρ水/ρ铁)×G,
此时铁球对杠杆的拉力
:F=G-F浮
=G-(ρ水/ρ铁)×G
=[1-(ρ水/ρ铁)]G,
此时杠杆左端:
F1L1=[1-(ρ水/ρ铁)]G1L1,
杠杆右端:
F2L2=[1-(ρ水/ρ铁)] G2L2,
由G1L1=G2L2可知,
[1-(ρ水/ρ铁)]G1L1
=[1-(ρ水/ρ铁)] G2L2,
则杠杆将仍然平衡。
【点评】本题考查了杠杆的平衡条件、重力公式、密度公式、阿基米德原理的应用等,要注意杠杆是否平衡取决于力和力臂的乘积。
15.D
【考点】杠杆的平衡条件
【解析】每个钩码重力为0.5N,设每个小格长度为L,则支点左侧力与力臂的乘积为:1N×3L=3N×L。
在A点挂4个钩码时,杠杆右侧力与力臂的积为:2N×2L=4N×L>3N×L,杠杆不能平衡,故A错误;在B点用弹簧测力计竖直向下拉,当示数为0.5N时,杠杆右侧力与力臂的积为:0.5N×5L=2.5N×L<3N×L,杠杆不能平衡,故B错误;用弹簧测力计在B点用弹簧测力计竖直向下拉,根据杠杆平衡条件知,1N×3L=F×5L,最小拉力为0.6N;当力的方向改变时,力臂减小,使力臂小于3L时,拉力要大于1N,杠杆费力,用弹簧测力计在B点拉,当力臂为3L时,拉力为1N.根据杠杆平衡条件知,当改变用力方向,使力臂小于3L时,拉力要大于1N,杠杆才能平衡,要费力,故C错误;用弹簧测力计在A点用弹簧测力计竖直向下拉,根据杠杆平衡条件知,1N×3L=F×2L,最小拉力为1.5N;当力的方向改变时,力臂减小,无论如何改变用力方向力都要大于1.5N,都要费力,故D正确。
【点评】本题考查了杠杆平衡的条件,当杠杆处于水平位置平衡时,竖直作用在杠杆上的力的力臂在杠杆上,倾斜作用在杠杆上力的力臂在杠杆以外的位置上,力臂变小。
16.A
【考点】杠杆的平衡条件
【解析】把待测物体放在左盘中时,右盘放置砝码后,天平在水平位置平衡,则:F物L物=F砝码L砝码;而将待测物体和砝码互换后,发现需要拿掉部分砝码后天平才能再次在水平位置平衡,根据杠杆平衡条件可知,
(F砝码-G)L物=F物L砝码。
两个式子相比可知:
F物/(F砝码−G)=F砝码/F物,
由于F物/(F砝码−G)<1,则
F砝码/F物<1,故L物>L砝码;
即天平左边力臂大于右边力臂。
【点评】本题考查了杠杆平衡条件的应用,明确动力和阻力的变化是解题的关键。
17.A
【考点】杠杆的动态平衡分析
【解析】由图可知,动力F的力臂LF始终保持不变,物体的重力G始终大小不变,则阻力F′=G大小不变,在杠杆从竖直位置向水平位置转动的过程中,阻力臂LG从零逐渐增大;由FLF=GLG可得,LF和G不变时,当LG增大时,动力F一直增大。
【点评】本题考查了学生对杠杆平衡条件的掌握和运用,能否正确分析重力的阻力臂的大小变化是关键。
18.如图所示
【考点】杠杆的平衡条件
【解析】由杠杆的平衡条件可知,在阻力乘阻力臂不变时,动力臂越长所用的动力越小;如图,支点为O,过支点O做直径OA,过A做OA的垂线,可得动力的作用线,按这个方向用力,动力臂最长,最省力,如图所示。
【点评】在处理此类杠杆中最小力的问题时,可按以下步骤进行:
①确定支点和动力作用点;
②过动力作用点做出与动力臂垂直的直线,即动力作用线。
19.如图所示
【考点】力臂的画法;杠杆中最小力的问题
【解析】由题知,以桌腿上A点为转轴,当力臂最大时所用的力最小,而最大的力臂等于AC间距离,则当力作用在C点且与AC连线垂直向上时,力最小。如图所示。
【点评】求最小的力就是找力臂最大时对应的力,以力的作用点到支点间距离作为力臂是最大力臂。
20.答:小猴分的萝卜重。因为萝卜处于平衡状态,由图可知,右侧部分重心离支点较远,故力臂较大,左侧部分重心离支点较近,故力臂较小;根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知,左侧萝卜重力G左大、右侧重力G右小,故小猴分的萝卜要重。
【考点】杠杆的平衡条件
【解析】萝卜处于平衡状态,由图可知,右侧部分重心离支点O较远,故力臂OB较大,左侧部分重心离支点O较近,故力臂OA较小;根据杠杆平衡条件GA×OA=GB×OB,左侧萝卜重力GA大、右侧重力GB小,故小猴分的萝卜要重。
【点评】用所学的杠杆的平衡条件解释分萝卜问题,并采用漫画的形式,比较新颖,好题。
三、滑轮
21.22;5
【考点】动滑轮及其工作特点
【解析】图中所示滑轮为动滑轮,使用时费力省距离,拉力
F=2G+G动
=10N×2+2N
=22N,
滑轮向上移动的距离
s=(1/2)h
=(1/2)×10cm
=5cm。
【点评】此题考查了动滑轮及其工作特点,但和我们学过的用法不同,拉力是作用在轴上。图中为动滑轮费力省距离的用法,拉力为物重的2倍和动滑轮重的和,滑轮向上移动的距离为物体上升距离的一半。
22.1×104;15
【考点】滑轮组中的相关计算;滑轮组及其工作特点
【解析】20个坠砣的总重力:
G=mg
=25kg×20×10N/kg
=5000N,
由图知,使用的滑轮组承担A端拉力的绳子股数n=2,图中坠砣挂在钢绳的自由端,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,可得G=(1/2)FA,则输电线A端受到的拉力大小:
FA=2G
=2×5000N
=1×104N;
图中坠砣挂在钢绳的自由端,则坠砣串下降高度h=2sA,则输电线A端向左移动的距离:
sA=(1/2)h
=(1/2)×30cm
=15cm。
【点评】本题考查了水平使用滑轮组时拉力与提升物重的关系以及拉力端移动距离与物体升高高度的关系,注意与竖直使用滑轮组的区别。
23.滑轮组中的相关计算;定滑轮及其工作特点
【考点】60;A;改变拉力的方向
【解析】由图可知,动滑轮上有2段绳子,因为用滑轮组拉动物体向左做匀速直线运动,所以F=(1/2)f,则摩擦力:
f=2F
=2×30N
=60N;
图中A滑轮的轴固定不动,为定滑轮;B滑轮的轴随物体一起运动,为动滑轮,使用它的目的是改变拉力的方向。
【点评】本题考查了使用滑轮组拉力的计算,注意水平使用滑轮组拉动物体前进,要克服物体与地面间的摩擦力。
24.15;5
【考点】定滑轮及其工作特点;力平衡与应用
【解析】B物体在重力和拉力的作用下处于静止状态,故F拉=GB;
对滑轮进行受力分析,滑轮受到了弹簧测力计向上的拉力、本身的重力、两边绳子的拉力,根据力的平衡,可知弹簧测力计示数:
F示=G轮+2F拉,
F拉=(1/2)(F示-G轮)
=(1/2)(32N-2N)
=15N,
故物体B的重力
F=GB=15N;
对A物体进行受力分析,受到了绳子对A向上的拉力、地面对A向上的支持力、本身的重力,因A处于静止状态,所以
F拉+F支=GA,
即15N+F支=20N,
所以F支=5N。
【点评】本题考查了使用定滑轮拉力的计算,能分别对物体B、动滑轮、物体A进行受力分析,利用好平衡条件是本题的关键。
25.A
【考点】滑轮组中的相关计算
【解析】将人、吊篮、动滑轮看做一个整体,整体处于静止状态,受力平衡,由图可知有5段绳子承担总重力,所以人的拉力
F=(1/5)×(400N+50N+600N)
=210N。
【点评】解答该题须采用整体思想,把动滑轮、人和吊篮作为一个整体进行分析,这是解答此题的关键。
26.费力;如图所示
【考点】动滑轮、定滑轮的实质与作用
【解析】从图甲中可以看出,该装置相对应直接拉船要费力,因此该装置的优点是省距离,缺点是费力;动滑轮的优点是:能省一半力,所以可以将滑轮安装在小船上滑轮当做动滑轮来使用,如图所示。
【点评】本题考查动滑轮的使用特点。知道发挥动滑轮的优势,就是利用动滑轮达到省力的目的。
四、机械效率
27.Gh;Gh/Fs
【考点】斜面的机械效率;有用功和额外功
【解析】搬运物体所做的有用功:W有用=Gh,推力做的总功:W总=Fs,则该斜面的机械效率:
η=W有用/W总×100%
=Gh/Fs×100%。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功、总功和机械效率的计算,明确有用功、总功的含义是关键。
28.C
【考点】比较功率的大小;机械效率的大小比较;滑轮组中的相关计算;比较功的大小
【解析】由图可知,n甲=2,n乙=3,不计绳重及摩擦,则绳端的拉力
F=(1/n)(G物+G动),
由题知,两次提起的物重相同,且动滑轮重也相同,则
F甲=(1/2)(G物+G动),
F乙=(1/3)(G物+G动),
所以F甲>F乙,故A错误;
不计绳重及摩擦,两次拉力做的总功分别为:
W甲=F甲s甲
=(1/2)(G物+G动)×2h
=(G物+G动)h,
W=Fs
=(1/3)(G物+G动)×3h
=(G物+G动)h,
所以W甲=W乙,故B错误;
因为两次拉力所做的功W甲=W乙,且所用时间相同,则由功率公式P=W/t可知两次拉力做功的功率相等,即P甲=P乙,故C正确;
有用功为克服物体重力做的功,因两次提起的物重以及上升的高度均相同,则由W有用=Gh可知,两滑轮组做的有用功相等,且两滑轮组拉力做的总功相等,由η=W有用/W总×100%可知,甲的机械效率等于乙的机械效率,故D错误。
【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。
29.(1)省力
(2)拉物体时所做的总功:
W总=Fs
=1.8N×1.2m
=2.16J,
拉力做功的功率:
P=W总/t
=2.16J/6s
=0.36W;
(3)拉物体时所做有用功:
W有用=Gh
=4.5N×0.3m
=1.35J,
斜面的效率:
η=W有/W总×100%
=1.35J/2.16J×100%
=62.5%;
(4)斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度。
【考点】斜面的机械效率;功率的计算及公式的应用
【解析】(1)使用任何机械都不省功,所以有W=Fs和W=Gh可知,斜面长s大于斜面高h,所以拉力F小于物体的重力G,即使用斜面这个机械能省力;
(2)(3)见答案
(4)根据斜面机械效率得出
η=W有用/W总
=Gh/Fs
=Gh/(Gh+fs)知,
η与G、s、h、有关,s、h与斜面的倾斜程度有关,f与斜面的粗糙程度。
【点评】本题考查了功、功率和机械效率的计算以及斜面省力不省功和决定机械效率的因素,明确有用功和总功、额外功之间的关系以及额外功为克服摩擦力所做的功是关键。
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