内容正文:
第十一章 简单机械和功
一、单选题
1.一个足球运动员用100N的力踢一个重为5N的足球,球离脚后在水平草地上向前滚了20m,在球滚动过程中,运动员对足球做的功为( )
A.500J B.2000J C.0J D.无法计算
2.下列关于功率的说法,正确的是( )
A.做功所用时间越短,功率越大
B.单位时间内所做的功越多,功率越大
C.速度越大,功率越大
D.功率大的机器所做的功一定比功率小的机器多
3.一名体重600N的举重运动员,可举起1300N的物体,这个人站在地面上,用如图装置提升物体,滑轮重和摩擦均忽略不计,在下列四个不同重力的物体中,他能提起的最重的物重是( )
A.600N B.1300N C.1900N D.700N
4.如图所示用三个力沿不同的方向拉绳子,则( )
A.F1最大 B.F2最大 C.F3最大 D.一样大
5.如图所示,裁纸刀在使用的时候,首先放好被裁剪的纸张,然后通过裁纸刀的把手向下用力进行裁剪。下列说法正确的是( )
A.裁纸刀O点是动力的作用点
B.裁纸刀正常使用过程中,省力且省距离
C.在A点施加竖直向下的力时,力臂最大
D.在A点施加垂直OA向下的力裁剪时最省力
6.下列有关功的说法正确的是( )
A.人推车而车未动时,人对车的推力对该车没有做功
B.用相同的力拉着同一物体运动时,拉力做功相同
C.用相同的力对不同物体做功时,速度大的物体做功一定多
D.货物被提升的过程中绳子对货物的拉力没有做功
7.用10N的水平拉力拉着一物体,在比较粗糙的水平地面上移动一段距离,拉力做了100J的功。用另一水平拉力F拉着同一物体,在较为光滑的水平地面上移动相同一段距离,拉力也做了100J的功,则该拉力( )
A.等于10N
B.小于10N
C.大于10N
D.以上三个选项都有可能
8.小成在实验室组装下图所示的滑轮组进行实验探究,实验过程如下:先测得定滑轮的重力为0.2N,动滑轮的重力为0.25N,再使用组装好的滑轮组在10s内将质量为100g的钩码竖直匀速提升20cm,此过程中弹簧测力计的示数为0.5N。g取10N/kg,下列说法正确的是( )
A.弹簧测力计对细绳的拉力做功的功率为0.3W B.滑轮组的机械效率为80%
C.克服绳重和摩擦做的额外功为0.05J D.若增大提升钩码的质量,滑轮组的机械效率不变
二、填空题
9.如图所示,人向下拉绳提升重物。已知物体重400N,动滑轮重60N,不计绳重及摩擦,将重物匀速提升0.5m,人需用的拉力为 N,绳子自由端移动的距离为 m。
10.如图所示,人拉着重的车子沿着水平方向匀速前进,人对车做的功为,车受到的摩擦力为,那么车运动的距离为 m.人放手后,车子沿着斜坡又运动了,这个过程中人对车子做了 J的功.
11.力学中,功等于 与物体在力的方向上移动的 的乘积。功的单位是 ,简称 ,符号是 。
12. 功与 功之和,叫作总功,用 表示。
13.“兄弟齐心,其利断金”,在某次劳动课上,李陆同学用的力水平向左推小车,刘湾同学用的力作用在该小车上,要使两人作用在小车上的力的效果最大,两个力的方向须 ,在两人共同作用下,10s内小车加速前行了5m,则此10s内两人作用在小车上的力做的总功为 J。
三、实验题
14.在“测量滑轮组机械效率”的实验中,实验小组用如图所示的装置进行了实验。实验数据记录如表,第3次实验时的拉力如图所示。
实验
次数
钩码所受的
重力G/N
钩码上升的
高度h/cm
拉力F/N
绳自由端移动
的距离s/cm
机械效率
1
2
10
0.8
30
2
4
10
1.5
30
②
3
6
10
①
30
③
(1)实验中应竖直向上 拉动弹簧测力计使钩码上升。
(2)表格中编号①的数据应为 ;编号②的数据应为 ,编号③的数据应为 。(后两空结果均保留到0.1%)
(3)比较实验数据可得出:使用同一滑轮组,提升的物体越重,滑轮组的机械效率越 。
(4)若忽略绳重和摩擦,由第1次实验数据可得动滑轮的重力为 N。
15.在许多公共场所的楼梯旁建有供残疾人车辆上下的坡道,在物理中我们把它叫做斜面。某学习小组的同学在学习了杠杆和滑轮的知识后,想研究使用斜面的特点.他们用弹簧测力计将重为G的物体匀速提升h高度,测力计示数为F。然后他们利用光滑的木板(摩擦阻力忽略不计)做成高度为h的斜面,把物体先后放在斜面上,用弹簧测力计拉着物体沿斜面向上,记下弹簧测力计的示数.在保持斜面高度不变的情况下,多次改变斜面的长度进行实验(如图).他们将实验数据记录在表中,并计算出拉力做的功,如下表所示。
(G=8牛,h=0.12米)
实验序号
竖直提升(米)
拉力(牛)
拉力做功(焦)
1
0.12
8
0.96
实验序号
斜面长度(米)
拉力(牛)
拉力做功(焦)
2
0.16
6
0.96
3
0.20
4.8
0.96
4
0.24
4
0.96
5
______
2
______
(1)分析比较表中拉力和物体重力的大小关系,可得:使用斜面, ;
(2)分析比较表中拉力与斜面长度的变化关系及相关条件,可得: ;
(3)分析比较表中最后一列拉力做功,可发现: ;
(4)根据(3)中得出的结论,请填写第5次实验数据 。
四、计算题
16.氢燃料被公认为是21世纪最理想的能源之一。图所示是上汽大通汽车有限公司生产的氢燃料新能源汽车,假设其满载时的重力为4×104N,某次满载后匀速直线运行24km从A地到B地,用时20min。此过程中,该新能源汽车所受阻力是2100N。(氢的热值是1.4×108J/kg,g取10N/kg)请计算:
(1)该新能源汽车从A地到B地的速度是多少m/s?
(2)从A地到B地该新能源汽车牵引力的功率多少W?
(3)若此过程中,该新能源汽车消耗氢燃料0.75kg,求该新能源汽车发动机的效率。
17.如图为中国新一代通用型导弹驱逐舰169号(武汉舰),它是052B型导弹驱逐舰。其满载时的排水量约为,当驱逐舰以的速度匀速直线航行时,受到的阻力是自身总重力的0.01倍。(海水密度近似取)求:
(1)在水面下深处,船体受到的海水的压强是多少?
(2)驱逐舰满载时,受到的浮力是多少?
(3)驱逐舰满载时,排开海水的体积是多少?
(4)驱逐舰满载时以的速度匀速航行,受到的牵引力是多少?
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
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《第十一章 简单机械和功》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
C
B
A
C
D
A
A
C
1.C
【详解】在球滚动过程中,运动员对足球没有力的作用,根据做功的必要条件,运动员对足球做的功为0J。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
2.B
【详解】A.功率,功率大小与做功多少和所用的时间有关,做功所用时间越短,功率不一定越大,故A错误;
B.根据功率,单位时间内所做的功越多,功率越大,故B正确;
C.由公式P=Fv可知,因作用力大小未知,速度越大,功率不一定越大,故C错误;
D.由于做功时间未知,所以由W=Pt可知,功率大的机器所做的功不一定多,故D错误。
故选B。
3.A
【详解】由图可知该装置是定滑轮,定滑轮不省力,因为人的体重为600N,人能施加的最大拉力F=600N,滑轮重和摩擦均忽略不计,他能提起的最重的物重
G=F=600N
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
4.C
【详解】过支点做F1、F2、F3作用线的垂线段,即为力臂,然后比较力臂的大小,从而确定出力的大小;如图所示:从图中可得
l1>l 2>l 3
根据杠杆平衡条件可知,用动滑轮拉同一重物G,阻力和阻力臂乘积为定值,沿三个不同方向,用的拉力大小关系是
F1<F2<F3
故选C。
5.D
【详解】A.由图可知,用裁纸刀裁纸过程中,裁纸刀绕着O点转动,故O点为支点,故A错误;
B.裁纸刀正常使用过程中动力臂大于阻力臂是省力杠杆,省力但费距离,故B错误;
CD.在A点施加垂直OA向下的力裁剪时动力臂最大,最省力,故C错误,D正确。
故选D。
6.A
【详解】A.用力推车而未推动时,只有力没有距离,故推力对汽车没有做功,故A正确;
BC.根据公式W=Fs可知,拉力做功的大小与拉力的大小和沿力的方向移动的距离有关,做功的多少与速度无关,拉力F相同,做功不一定相同,故BC错误;
D.货物被提升的过程中,绳子对货物有力的作用,货物沿力的方向移动了距离,故拉力做了功,故D错误。
故选A。
7.A
【详解】由题意可知,物体分别在两个拉力的作用下运动的距离相等,做的功相同,根据可得,可知两个拉力相等,即另一水平拉力大小为10N,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
8.C
【详解】A.由图可知,,细绳的拉力等于弹簧测力计的示数,即,弹簧测力计对细绳的拉力做功的功率,故A错误。
B.滑轮组做的有用功,滑轮组做的总功,滑轮组的机械效率,故B错误。
C.滑轮组做的额外功,克服动滑轮重力做的功,则克服绳重和摩擦做的额外功,故C正确。
D.若增大提升钩码的质量,即提升重物的重力增加,做的有用功就变大,而额外功几乎不变,因此机械效率变大,故D错误。
故选C
9. 230 1
【详解】[1]由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=2,不计绳重及摩擦,人需用的拉力
[2]绳子自由端通过的距离
s=2h=2×0.5m=1m
10. 20 0
【详解】[1]车运动的距离为
[2]人放手后,对车没有力的作用,这个过程中人对车子做功为0。
【点睛】
11. 力 距离 焦耳 焦 J
【详解】[1][2]功的大小等于力与物体在力的方向上移动距离的乘积,公式为W=Fs。
[3][4][5]功的单位是焦耳,简称焦,符号为J。
12. 有用 额外 W总
【详解】[1][2][3]根据总功的定义可知,总功为有用功和额外功的总和,符号用W总表示,单位为J。
13. 相同 1500
【详解】[1]作用在同一直线上方向相同的两个力的合力,大小等于两力之和,方向与其中任一力的方向相同,要使两人作用在小车上的力的效果最大,两个力的方向须相同。
[2]两人的合力大小为
F=F1+F2=200N+100N=300N
在两人共同作用下,10s内小车加速前行了5m,则此10s内两人作用在小车上的力做的总功为
W=Fs=300N×5m=1500J
14. 匀速 2.2 高 0.4
【详解】(1)[1] 实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码上升,此时系统处于平衡状态,测力计示数大小才等于拉力大小。
(2)[2] [3][4]由图知,弹簧测力计的分度值为,拉力为;第2次实验的机械效率为
第3次实验的机械效率为
(3)[5]实验选用的同一滑轮组,动滑轮的重力不变,由表中实验数据分析可知,使用同一滑轮组,提升的物体越重,滑轮组的机械效率越高。
(4)[6]根据表中数据,在第一次实验做的总功
做的有用功
做的额外功
因忽略绳重和摩擦,故所做额外功是克服动滑轮重力所做的功,则动滑轮的重力为
15. 可以省力 在斜面高度和提升物体重力相同的条件下,斜面越长,拉力越小 使用斜面不能省功 0.48,0.96
【详解】(1)[1]他们用弹簧测力计将重为G的物体匀速提升h高度,测力计示数为F,由二力平衡知识,物体受到的拉力与物体的重力为一对平衡力,拉力与物体的重力大小相等,由表中数据知道
F=G=8N
分析比较表中序号2、3、4数据,利用斜面的拉力都小于物体的重力,故可得结论:使用斜面可以省力。
(2)[2]分析比较表中拉力与斜面长度的变化关系及相关条件知道,在斜面高度和提升物体重力相同的条件下,斜面越长,拉力越小。
(3)[3]分析比较表中序号2、3、4最后一列拉力做功知道,做的功都为0.96J,与序号1中直接提升物体做的功相等,故得出的结论是:使用斜面不能省功。
(4)[4]由(3)中得出的结论知道,使用斜面不能省功,故第5次实验拉力做的功为0.96J;由W=Fs知道,第5次实验斜面的长度
所以表中分别填0.48、0.96。
16.(1)20;(2)4.2×104;(3)48%
【详解】解:(1)汽车从A地到B地的速度
(2)由于汽车匀速直线运行,由二力平衡可知
牵引力所做的功
汽车牵引力的功率
(3)氢完全燃烧放出的热量
新能源汽车发动机的效率
答:(1)该新能源汽车从A地到B地的速度是20m/s;
(2)从A地到B地该新能源汽车牵引力的功率4.2×104W;
(3)该新能源汽车发动机的效率48%。
17.(1);(2);(3);(4)
【详解】解:(1)在水面下3m深处,船体受到的海水的压强是
(2)驱逐舰满载时,浮力与重力相等,受到的浮力是
(3)驱逐舰满载时,排开海水的体积是
(4)驱逐舰满载时以72km/h=20m/s的速度匀速航行,
因为匀速直线运动,受到的牵引力和阻力相等,为
答:(1)在水面下3m深处,船体受到的海水的压强是;
(2)驱逐舰满载时,受到的浮力是;
(3)驱逐舰满载时,排开海水的体积是;
(4)驱逐舰满载时以72km/h的速度匀速航行,受到的牵引力是。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页
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