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2024年物理中考专题复习12——简单机械
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(2023北京)用如图所示的装置提升重为800N的物体A,动滑轮重为200N。在卷扬机对绳子的拉力F作用下,物体A在10s内竖直匀速上升了2m。在此过程中,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A.物体A上升的速度为0.4m/s
B.滑轮组的有用功为2000J
C.拉力F的功率为100W
D.滑轮组的机械效率为80%
(2023北京)如图是小强利用器械进行锻炼的示意图,其中横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动,OA∶OB=3∶2,在杆A端用细绳悬挂重为300N的配重,他在B端施加竖直方向的力F1,杆AB在水平位置平衡,此时他对水平地面的压力为F2。为了锻炼不同位置的肌肉力量,他将固定点移动到A端,杆AB可绕端点A在竖直平面内转动,配重悬挂在O点,在B端施加竖直方向的力使杆AB在水平位置再次平衡,此时,他对水平地面的压力为F3,压强为p。已知小强重为650N,两只脚与地面接触的总面积为400cm²,不计杆重与绳重,下列判断正确的是( )
A.F1为200N B.F2为1100N C.F3为830N D.p为11750Pa
(2023江苏无锡)如图所示,是《天工开物》中记载的我国传统提水工具“桔槔”,用绳子系住一根直的硬棒的O点作为支点,A端挂有重为40N的石块,B端挂有重为20N的空桶,OA长为1.2m,OB长为0.6m。使用时,人向下拉绳放下空桶,装满重为100N的水后向上拉绳缓慢将桶提起,硬棒质量忽略不计。下列说法中正确的是( )
A.向下拉绳放下空桶时桔槔为省力杠杆
B.向下拉绳放下空桶时拉力为20N
C.向上拉绳提起装满水的桶时桔槔为费力杠杆
D.向上拉绳提起装满水的桶时拉力为40N
(2023山东烟台)筷子发源于中国,是华夏饮食文化的标志之一。如图所示,使用筷子时虽然费力但省距离,下列工具在使用中也能省距离的是( )
A.用托盘天平称质量 B.用核桃夹夹核桃 C.用食品夹夹食物 D.用撬棒撬物体
(2023广东广州)用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动,如图,水瓶匀速直线下降10m,使人匀速升高0.5m,水瓶对绳a的拉力为F1=30N,绳b对人的拉力为F2=480N。此过程( )
A.有用功为300J
B.F1做的功等于F2做的功
C.F1做的功小于F2做的功
D.滑轮组的机械效率为80%
(广东深圳)下列属于费力杠杆的是( )
A.汽车方向盘 B.门把手 C.小白同学家的水龙头 D.雨刮器
(2023湖南益阳)下列设施设备中,在使用过程中属于费力杠杆的是( )
A.喷水壶的压缩手柄 B.船桨 C.水龙头旋柄 D.碾磨的推杆
(2023青海)如图所示的工具中,属于费力杠杆的是( )
A.扳手 B.手钳 C.核桃夹 D.镊子
(2023黑龙江齐齐哈尔)下列工具在正常使用时,属于费力杠杆的是( )
A.筷子 B.园艺剪 C.活塞式抽水机的手柄 D.水龙头的扭柄
(2023山东临沂)2023年2月10日,航天员费俊龙、张陆在机械臂的辅助下完成了中国空间站全面建成后航天员的首次出舱活动,机械臂类似人的手臂,具有抓住、拉回、锁死等功能。如图所示工具,正常使用时与机械臂属于同一类杠杆的是( )
A.瓶起子 B.钢丝钳 C.核桃夹 D.食品夹
(2023山东日照)“劳则思,思则善心生”,劳动的过程就是一种学习。某学校劳动教育课堂上,以下劳动场景中,利用了费力杠杆的是( )
A.利用撬棒撬大石块 B.用手拿石块 C.用钢丝钳剪铁丝 D.用羊角锤拔钉子
(2023四川自贡)图所示的工具在正常使用过程中,属于省力杠杆的是( )
A.食品夹 B.筷子 C.核桃夹 D.镊子
(2023四川遂宁)用如图所示的四种简单机械,将同一重物从低处匀速提升到高处,在不计机械自重及摩擦的情况下,最省力的是( )
A. B. C. D.
(2023江苏连云港)如图所示,每个钩码的质量为50g,在均匀杠杆的A处挂2个钩码,B处挂1个钩码,杠杆恰好水平平衡。在A、B两处再各加1个钩码,那么( )
A.杠杆仍水平平衡
B.杠杆的左边向下倾斜
C.杠杆的右边向下倾斜
D.将A处的钩码向左移动一格,杠杆仍能水平平衡
(2023四川乐山)李青同学在实验操作考试中进行“探究杠杆平衡条件”的操作,完成杠杆调平后,给杠杆两侧挂上不同数量的钩码。已知每个钩码的重力都相同,其中能让杠杆在水平方向平衡的是( )
A.B.C.D.
(2023四川自贡)如图所示,用一根绳子绕过定滑轮,一端拴在钩码上,手执另一端,分别用力F1、F2、F3匀速拉起钩码。忽略绳子与滑轮的摩擦,下列说法正确的是( )
A.F1、F2、F3的大小相等
B.F1最大
C.F2最大
D.F3最大
(2023内蒙古包头)在小区改造工程中,工人师傅用滑轮组提升建筑材料,如图所示。滑轮组挂在固定的钢架上,每个滑轮重为150N。绳子自由端受到的拉力F为500N,材料在30s内匀速上升了3m,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A.绳子自由端的速度为0.1m/s
B.拉力F的功率为50W
C.滑轮组的机械效率为90%
D.钢架受到的拉力为1500N
(2023四川雅安)“争创全国文明城市,建设活力魅力雅安”。雅安市启动了对部分老旧小区改造升级工程。工人利用滑轮组提升重480N的建筑材料,如图所示。已知工人对绳子的拉力F为200N,建筑材料在10s内匀速上升了5m,不计绳重及摩擦。下列说法正确的是( )
A.动滑轮所受重力为280N
B.滑轮组所做的有用功为3000J
C.拉力F的功率为300W
D.滑轮组的机械效率为75%
(2023河南)如图所示,在200N的拉力F作用下,用滑轮组将重为300N的货物匀速提升,在20s内货物竖直上升了2m。不计绳重及滑轮上的摩擦。下列说法正确的是( )
A.滑轮组做的有用功为400J
B.拉力F做功的功率为30W
C.滑轮组的机械效率为75%
D.此滑轮组提升的货物越轻、机械效率越大
(2023湖北鄂州)小刚用如图所示的滑轮组,将重为10N的物体匀速提升0.5m,已知动滑轮重2N,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A.拉力F为5N
B.有用功为10J
C.绳子自由端移动的距离为1.5m
D.该滑轮组的机械效率为83.3%
(2023湖北恩施)我们用扫把扫地,左手握住柄的未端,右手向前推扫柄时,扫把是( )
A.省力杠杆 B.费力杠杆 C.等臂杠杆 D.都不正确
(2023湖南岳阳)小明学习了滑轮知识后,利用滑轮设计了一个升降装置,如图所示。在爸爸的帮助下,通过它把一个重为100N的物体从地面提升到9m高的阳台上,所用拉力F为60N,用时10s,关于提升过程描述正确的是( )
A.做的有用功为900J
B.拉力F做功的功率为54W
C.机械效率为60%
D.用升降装置可以省功
(2023内蒙古通辽)如图所示,用滑轮组帮助汽车脱困,汽车被水平匀速拉动1.2m时,作用在绳子自由端的拉力F为1000N,绳子自由端移动的速度为0.6m/s,滑轮组的机械效率为80%,则下列说法正确的是( )
A.汽车移动的速度为0.4m/s
B.拉力F做的功为1200J
C.汽车受到的摩擦力大小为2000N
D.拉力F所做的有用功的功率为480W
(2023四川广安)学习了简单机械知识后,某同学自制了如图所示的晾衣架。他将50N的衣物挂在横杆上,拉绳使其匀速上升1.6m,用时5s(上升过程中,横杆保持水平),此过程该装置的机械效率为80%(不计绳重及摩擦)。下列分析正确的是( )
A.拉力做功80J
B.拉力的功率为20W
C.动滑轮重12.5N
D.若增大衣物的质量,机械效率将减小
(2023辽宁丹东)如图所示,小潘用动滑轮将重为8N的物体匀速提升,绳子自由端移动的速度为0.2m/s,动滑轮的重力为2N,忽略绳重和摩擦。下列说法正确的是( )
A.经过5s,物体被提升1m
B.经过5s,小潘做的有用功为5J
C.小潘对绳子的拉力F大小为4N
D.此过程中该动滑轮的机械效率为80%
(2023辽宁抚顺)用如图所示的滑轮组,把重1200N的货物在4s内匀速提高2m,每个滑轮重为300N,不计摩擦及绳重。下列说法正确的是( )
A.所做的有用功为7200J
B.拉力F大小为750N
C.拉力F的功率为250W
D.滑轮组的机械效率为80%
(2023辽宁本溪)工人师傅使用如图所示的滑轮组,将重为450N的建筑材料在10s内匀速提升4m,此次滑轮组的机械效率为75%,忽略绳重和摩擦。下列有关这次提升过程说法正确的是( )
A.所做的有用功为1800J
B.在绳端的拉力F为150N
C.动滑轮所受的重力为75N
D.拉力F的功率为180W
(2023新疆)使用如图所示的滑轮组匀速提升重力不同的物体时,除了动滑轮的重力导致的额外功外,其他因素导致的额外功与总功之比为一定值。已知动滑轮的重力为1.0N,绳子能够承受的最大拉力为50N。当匀速提升重为9.0N的物体时,滑轮组的机械效率为81%,则使用该滑轮组匀速提升物体时的机械效率的最大值为( )
A.90%
B.89%
C.88%
D.87%
(2023云南)如图甲所示,用拉力F竖直向上匀速提升重720N的货物,货物移动的距离与时间的关系如图乙所示。动滑轮重80N,不计绳重和摩擦,则( )
A.绳子自由端移动的速度为0.5m/s
B.拉力F为800N
C.拉力F的功率为360W
D.动滑轮的机械效率为90%
(2023重庆A卷)在美丽乡村建设的工地上,如图所示,工人借助动滑轮用250N的拉力,将450N的重物匀速提升2m,用时10s。则( )
A.重物上升的速度为0.4m/s
B.动滑轮做的有用功为1000J
C.工人的拉力的功率为90W
D.动滑轮的机械效率为90%
(2023湖北荆州)一位同学用如图所示的滑轮组拉着重500N的物体,使物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10s,已知物体与地面间的滑动摩擦力为150N,滑轮组的机械效率为60%,在此过程中下列选项正确的是( )
A.绳子自由端移动的距离为3m
B.拉力做的有用功为500J
C.拉力做的额外功为150J
D.拉力做功的功率为25W
(2023湖南常德)如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮,用来提升同一物体,G物=200N(不计绳重、轮重和摩擦),要使物体竖直匀速提升2m。下列说法中正确的是( )
A.F甲=200N,并向上移动4m
B.F甲=100N,并向上移动2m
C.F乙=200N,并向上移动1m
D.F乙=400N,并向上移动lm
(2023湖北宜昌)如图为我国古人运送巨木的劳动情境示意图,他们通过横杆、支架、石块等,将巨木的一端抬起。当巨木太重无法抬起时,下列改进方法可行的是( )
A.减少横杆右端的人数
B.将支架向右移动
C.横杆右端的人向支架靠近
D.减小横杆上悬绳与支架间的距离
(2023湖北黄冈)如图是我国古代劳动人民运送巨木的情景。他们通过横杆、支架、悬绳、石块等,将巨木的一端抬起,垫上圆木,将其移到其他地方。下列说法正确的是( )
A.横杆相当于一个动力臂大于阻力臂的杠杆,可以省距离
B.缩短横杆上悬绳与支架之间的距离,更有利于将巨木抬起
C.支架下端垫有底面积较大的石块是为了增大对地面的压力
D.巨木下垫上圆木是通过改变接触面的粗糙程度来增大摩擦
(2023湖北十堰)下列生产生活实例中,主要应用压强知识的是( )
A.公交车上的破窗锤 B.铅垂线 C.滚动轴承 D.撬石头
(2023湖北随州)劳动教育越来越重要,许多同学在劳动中获得了愉悦的体验也掌握了许多劳动技能。小芳周末回到乡下姥姥家接过姥姥肩膀上的担子学习挑担技巧。假如一个筐子重一个筐子轻(一头重一头轻),在不考虑手臂帮扶的情况下挑起担子让扁担处于水平平衡。请你根据劳动体验结合杠杆平衡知识,判断下列说法中正确的是( )
A.肩膀应该靠近“轻的一头”
B.肩膀应该靠近“重的一头”
C.肩膀应该居于扁担正中间
D.挑着担子走路,扁担一般会上下“闪动”,“闪动”时一定是一个筐子向上运动同时另一个筐子向下运动
(2023湖南衡阳)用如图所示的电动起重机将6000N的重物匀速提升了4m,电动机的功率为5000W,此过程用时10s。下列说法正确的是( )
A.起重机对重物做的有用功是2×104J
B.起重机的电动机做的总功是6×104J
C.起重机的机械效率是48%
D.若减小动滑轮的重力,起重机的机械效率将变小
(2023湖南邵阳)劳动课上,同学们在老师的带领下挖坑植苗、挥锹培土、脚踩夯实、提桶浇水……校园农场里一片热火朝天的忙碌景象。关于劳动中所涉及的物理知识,下列说法正确的是( )
A.挥锹培土时,铁锹是省力杠杆 B.人提着水桶水平前进,人对水桶做了功
C.脚踩夯实,用力踩土是采用减小压力的方法减小压强
D.锄头的刀口很锋利,是采用减小受力面积的方法增大压强
(2023吉林长春)如图所示是我国《农书》中记录的槽碓(duì)。大木勺积水较多会下沉,使石锤上升;当大木勺内的水流出变轻后,石锤落下击打石臼内的谷物。该槽碓( )
A.机械效率可达100%
B.是杠杆
C.机械效率可超过100%
D.是热机
(2023江苏苏州)《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具——“高转筒车”(如图)。使用时下方转轮安装在河道中,流水驱动轮子转动,系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中。下列说法正确的是( )
A.这是一台“永动机”
B.水在输送过程中重力势能不变
C.转轮转速越快输水做功功率越大
D.上、下两个转轮可分别看作定滑轮和动滑轮
(2023江苏宿迁)在以“自行车中的物理知识”为主题的小论坛上,小明列举的以下观点中错误的是( )
A.轮胎上有花纹——增大摩擦力 B.用铝合金做车架——可减轻车身质量
C.刹车把手是杠杆——可以省力 D.停止蹬车,车仍运动——车受到惯性作用
(2023江苏泰州)如图所示,是仿照人的手臂设计的我国天宫空间站的机械臂。下列工具使用时与机械臂属于同类型杠杆的是( )
A.夹起食物的筷子
B.拔钉子的羊角锤
C.剪铁丝的钢丝钳
D.起瓶盖的开瓶扳手
(2023四川达州)搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢,常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀速推上顶端,已知斜面长5m,高2m,物体重1000N,沿斜面向上的推力为500N,则下列判定不正确的是( )
A.物体在斜面上运动的过程中受3个力的作用,合力为0
B.推力所做的功是2500J
C.斜面的机械效率为80%
D.物体受到斜面的摩擦力为100N
(2023四川自贡)杆秤是一种中国传统的称量工具,凝聚着中国人民的智慧。如图所示,O为杆秤提纽,OA=8cm,秤砣质量m=0.2kg,不挂重物和秤砣时,手提提纽,杆秤可水平平衡。用它称鱼,当秤砣置于B点时,杆秤再次水平平衡,此时测得OB=32cm,则鱼的质量为( )
A.1.0kg B.0.8kg
C.0.6kg D.0.4kg
(2023江苏连云港)下列关于机械效率的说法正确的是( )
A.越省力的机械,机械效率越高 B.做功越快的机械,机械效率越高
C.所做有用功越多的机械,机械效率越高 D.有用功与总功的比值越大的机械,机械效率越高
【多选题】
(2023黑龙江龙东)人用如图所示的滑轮组将重为800N的物体在5秒内匀速提升2m,其中动滑轮重100N(不计绳重和摩擦),下列判断正确的是( )
A.绳端移动的距离为8m
B.此滑轮组的机械效率为80%
C.拉力做功的功率为360W
D.若工人对绳子最大拉力为500N,则他最多可提起重为1400N的物体
(2023辽宁朝阳)如图所示,用40N的拉力F沿水平方向拉绳子的一端,使重500N的物体A以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s。已知滑轮组的机械效率为80%,则此过程中,下列说法正确的是( )
A.绳子自由端移动的距离为6m
B.物体A受到的摩擦力为90N
C.拉力F做的功为240J
D.拉力F的功率为19.2W
(2023辽宁营口)如图所示,重100N的物体A在F=10N的拉力作用下,3s内沿水平地面匀速直线运动了1.5m,不计绳和滑轮自重,滑轮组的机械效率为90%。下列说法正确的是( )
A.绳自由端移动的速度为1m/s
B.在此过程中所做的额外功为15J
C.物体与地面间的滑动摩擦力为18N
D.拉力F增大时,物体A受到地面的摩擦力一定变大
(2023四川成都)如图甲所示装置,小欢用力F向下拉绳子,使物体M在水平地面匀速移动,地面ab、bc粗糙程度不同。物体M重为400N,动滑轮重为5N,ab=2m,bc=3m。物体M从a点到c点过程中,拉力F与M移动距离的关系如图乙,不考虑物体大小对运动的影响,忽略绳子重力及滑轮转轴摩擦,对此过程的分析,下列结论正确的是( )
A.绳子自由端移动的距离15m B.拉力F做的功为840J
C.拉力F在ab段做的额外功等于在bc段做的额外功
D.物体从ab段到bc段,滑轮组的机械效率变大
(2023天津)在测量滑轮组机械效率的实验中,用如图所示的滑轮组先匀速提升重为是G1的物体,额外功与有用功之比为1:3;再匀速提升重为G2的物体。先后两次绳子自由端的拉力之比为2:5。若不计绳重和摩擦,则( )
A.G1:G2=2:5
B.G1:G2=1:3
C.先后两次滑轮组的机械效率之比为3:4
(2023山东滨州)用如图所示的装置匀速提升浸没在容器底部的正方体物块A,物块A的质量为5kg,棱长为10cm,水的深度为60cm。物块A露出水面前滑轮组的机械效率为80%,在水中上升的时间为5s。物块A与容器底部未紧密接触,水对物块A的阻力、绳子的重力、绳子与滑轮间摩擦都忽略不计,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。下列分析正确的是( )
A.物块A的重力为50N
B.物块A上升的速度为0.12m/s
C.物块A露出水面前,拉力所做的有用功为20J
D.物块A完全露出水面后,滑轮组的机械效率约为83.3%
D.先后两次滑轮组的机械效率之比为5:6
二、填空题
(2023黑龙江绥化)如图,斜面长L=5m,高h=2m。小华用平行于斜面向上的拉力F,用10s将重为150N的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端,物体沿斜面匀速向上运动时所受摩擦阻力恒为20N。则拉力所做的功为_____________J,拉力的功率为_____________W。
(2023江苏泰州)图所示,供轮椅上下的斜坡长L=4m,高h=2m。小明用120N的拉力平行于斜坡向上将重为200N的木箱从底端匀速拉到顶端。他所做的有用功为______________J,斜坡的机械效率为______________(精确到0.1%),木箱所受摩擦力的大小为______________N。
(2023四川泸州)小聪探究斜面的机械效率时,将粗糙程度均匀的长木板用支架支撑构成斜面,如图所示。用刻度尺量出斜面底端A点到斜面上B点的距离L为80cm,B点距水平地面高度h为20cm。沿斜面向上用0.8N的拉力F将重为2N的木块匀速拉到B点,用时2s,则这段过程中拉力F做功的功率P=_________W,斜面的机械效率η=__________%,木块在该斜面上受到的滑动摩擦力f=__________N。
(2023四川内江)如图所示,将重力为10N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端。若斜面长L为1m,斜面高h为0.3m,拉力F为4N,拉力的功率为2W,则此过程中,斜面的机械效率是___________%,物体从斜面底端运动到斜面顶端所用的时间是___________s。
(2023四川宜宾)在长为1000m,高为100m的爬坡路段,一辆质量为1800kg的电动汽车在3000N的牵引力作用下匀速上坡,电动汽车受到的重力方向是___________,斜面的机械效率为___________,g取10N/kg。
(2023湖南郴州)如图所示,物体重10N,每个滑轮重1N,在F=2.5N的拉力作用下,物体上升了1m,则拉力做的有用功是__________J,克服绳重及滑轮与绳子之间的摩擦所做的额外功为__________J。
(2023黑龙江齐齐哈尔)用如图所示的滑轮组提升重物,将质量为36kg的重物5s内匀速提升1m,作用在绳端上的拉力为200N。不计绳重和摩擦,则动滑轮受到的重力为____________N,该滑轮组的机械效率为____________。
(2023江苏无锡)如图所示,是安装在某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组,某次匀速起吊600kg的物体时,上升5m,用时15s,滑轮组的机械效率是80%,则所做有用功是___________J,总功是___________J,拉力F的功率是___________W。(g取10N/kg)
(2023江苏连云港)重450N的箱子,在20N水平推力的作用下,沿水平路面做匀速直线运动,地面对箱子的支持力大小为__________N,箱子受到的阻力大小为__________N。如果用如图所示的滑轮组匀速提升该箱子,拉力F=250N,滑轮组的机械效率为__________。箱子以0.1m/s的速度匀速上升的过程中,拉力的功率为__________W。
(2023四川凉山)如图所示,工人用A、B两个相同的滑轮组成的滑轮组提升重540N的物体,所用的拉力F为200N,物体以0.2m/s的速度匀速上升了10s。不计绳重及摩擦,拉力F所做的功为________J,C处天花板受到的拉力为________N;若匀速提升重240N的物体,滑轮组的机械效率为________________。
(2023重庆B卷)如图所示,是小智同学在劳动实践基地体验的场景。他用160N的拉力将重240N的重物匀速提升20N,用时10g,此过程中重物上升的速度为__________m/s,滑轮组的机械效率为__________。
(2023湖北十堰)如图是某电梯的工作原理图,A、B为滑轮,F为电动机对滑轮组施加的拉力。其中滑轮____________(选填“A”或“B”)能省力。某次电梯以1m/s速度将60kg的人匀速提升,电
动机输出功率为1960W,则人所受重力与____________力是一对平衡力,此次电梯的机械效率为____________。
(2023湖南邵阳)如图所示,用动滑轮将物体匀速提升0.2m,绳子自由端的拉力F为6N,则拉力F所做的功为___________J。如果使用该滑轮提升更重的物体,机械效率会___________(选填“增大”或“减小”)。
答案:2.4;增大。
(2023江苏镇江)如图所示,工人师傅利用滑轮将沙发运上楼,该滑轮是_________滑轮,若工人师傅用1000N的拉力,将重为800N的沙发匀速提升5m,则工人师傅做的有用功为_________J,该滑轮的机械效率为_________%。
(2023陕西A卷)某重物的质量为80kg,体积为0.05m3,则该重物的密度为_________kg/m3,该重物放在水平地面上时,与地面的接触面积为0.025m2,则它对地面的压强为_________Pa。工人用如图所示的滑轮组将该重物竖直向上匀速提升5m,用时50s,此过程中重物上升的速度是_________m/s。若增大提升重物的质量,该滑轮组的机械效率将变_________。(g取10N/kg)
(2023辽宁本溪)如图是元代王祯《农书》中描绘的农民使用扇车清选谷物的情景。农民快速摇动摇柄,扇轮转动产生气流,当把谷物倒入扇车时,谷物在___________力的作用下落入扇车,气流使枯瘪谷物从出风口飞出,说明力可以改变物体的___________。扇车的摇柄是___________(填简单机械名称)。
(2023山东枣庄)壮丽辉煌的咸阳宫曾巍然矗立于八百里秦川,司马迁在《史记》中有关于这座宫殿的描述。如图是我们的祖先在建造宫殿时搬动巨大木料的劳动情境示意图,他们通过横杆、支架、石块等,将巨木的一端抬起,垫上圆木,以便将其移到其他地方,请分析:
(1)支架下端垫有底面积较大的石块,其目的是为了___________压强;
(2)支架上的横杆其实是___________杠杆(选填“省力”、“费力”或“等臂”);
(3)如果他们无法将巨木抬起,请你提出一个抬起巨木的改进方案:
(2023四川广安)如图所示为我国古人运送巨木的劳动情景示意图,他们通过横杆、支架、石块等将其移到其他地方。移动过程中支架下端垫有底面积较大的石块是为了____________(选填“增大”或“减小”)支架对地面的压强;若他们无法将巨木抬起,则有可能抬起巨木的改进方案有____________(填写番号)。①再增加几个人在横杆右端往下压 ②用另一根硬棒绑在横杆上加长横杆 ③增大横杆上悬绳与支架之间的距离
(2023天津)如图甲是我国古代汲水装置——桔槔,图乙是它水平静止时的简化模型,该装置是_________(填简单机械名称);此时配重物重力为G1,水桶重力为G2,L1:L2=2:1,若不计杆重,则G1:G2=______。
(2023湖南娄底)如图所示,重6N的物体在F=2N的水平拉力作用下,以10cm/s的速度向左匀速运动了5s,已知物体所受的摩擦力为3N,则拉力做的功为_________J,动滑轮的机械效率为_________。
(2023山东济宁)两个滑轮按如图所示的方式组合,用5N的拉力F拉动绳端,使物体在5s内水平向左匀速滑动1m,物体与地面间的摩擦力为9N,则拉力F的功率为_________W,滑轮组的机械效率为_________。
(2023四川达州)将物体A、B置于如图所示的装置中,物体B恰好匀速下降,已知A重30N,B重5N,则A所受地面的摩擦力为________N;若对A施加一个水平向左的拉力F,刚好使A匀速向左运动,则拉力F=________N。(不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)
(2023吉林省)如图所示,物体的重力是1600N,图中拉力F是1000N,物体在10s内上升了5m,物体的运动速度是___________m/s,该滑轮组的机械效率是___________。
(2023辽宁锦州)如图所示,重100N的物体A在水平拉力F的作用下以0.1m/s的速度匀速运动10s,弹簧测力计的示数为20N,滑轮组的机械效率为80%。则拉力F所做的功是___________J,拉力F的功率是___________W,物体A受到的摩擦力是___________N。(不计绳重和滑轮重)
(2023辽宁盘锦)如图所示滑轮组中定滑轮的作用是______________________________。小铭用该滑轮组将重80N的物体匀速提高,动滑轮重为20N,不计绳重和摩擦,则小铭所用拉力F=__________N;若物重增大,该滑轮组机械效率将__________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2023辽宁鞍山)某工人用竖直方向的滑轮组,把重600N的物体沿竖直方向以0.2m/s的速度匀速提升,所用拉力为250N,滑轮组的机械效率为80%(忽略摩擦及绳重),则该滑轮组与动滑轮相连的绳子段数为_________段,拉力的功率为 _________W;当匀速提升重750N的物体时,拉力大小为_________N。
(2023四川达州)某校科技小组设计了如图所示的装置来探究浮力和机械效率的相关问题,B是放置在水平桌面上的盛水玻璃杯,总重力为30N,与桌面的接触面积为25cm2,A物体重力为50N,体积为1.25×10-3m3,当物体A浸没在水中匀速上升时,该装置的机械效率为75%,则物体完全拉出水面后(物体不吸水、不沾水),B容器对水平桌面的压强变化了__________Pa,该装置的机械效率变为__________。(不计绳重、摩擦和水的阻力,g取10 N/kg,ρ水=1×103kg/m3)
(2023辽宁抚顺)如图甲是一台石材运输车,提起石材时,钢杆AB可看成一个杠杆。它能通过移动套管在AB上的位置来调节支点,其简化图如图乙所示,F1是作用在A点的动力。
(2023安徽)如图1,爸爸和小红坐在跷跷板的两侧,在水平位置保持平衡。将其简化成图2所示的杠杆,不计杠杆自重的影响,若小红的质量为15kg,则爸爸的质量为_______kg。
(2023辽宁朝阳)如图所示,一轻质杠杆在水平位置平衡,其中OB=4OA,物体C重为100N,则动力F=__________N,这是__________杠杆。
(2023辽宁大连)如图所示。放置花盆的支架只在A、D两点用螺钉固定在墙壁上,BC保持水平。已知AC长为l1,CD长为l2,BC长为l3,花盆的重力为G,重力作用线恰好过BC中点。若不计支架的重力,则D点螺钉对支架的水平拉力F=__________________(用已知量表示)。为了减小拉力F,花盆位置应离墙壁__________一些。
(2023甘肃)如图所示是三种类型的剪刀,请为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀,你会选择________(选填“A”“B”或“C”)剪刀,这样选择的目的是为了________(选填“省力”“省距离”或“省功”)。
(2023江苏苏州)托盘天平相当于__________杠杆。调节天平平衡时,指针如图甲,此时应将平衡螺母向__________调节。测量物体质量时,右盘砝码及游码示数如图乙,物体质量为__________g。
(2023山东东营)《天工开物》中描述了古人应用桔水的情景。桔槔的结构相当于一个普通的杠杆,如图所示,水桶悬挂点到支点的距离和重物悬挂点到支点的距离之比为1:2,当水和水桶的总质量为20kg时,杠杆恰好在水平位置平衡,则重物质量为 kg。(不计杠杆自重)
(2023四川宜宾)我国古代科技著作《天工开物》记载了脚踏碓(碓:duì,是一种给稻谷去壳的工具,用脚连续踏木杠的一端,另一端的碓头就会连续起落)。如图所示,脚向下踏时,脚踏碓属于___________杠杆;碓头部较细,是为了减小___________,增大压强。
(2023甘肃兰州)建筑工地上,工人利用杠杆提起重物。如图所示,杠杆AOB在竖直拉力的作用下恰好在水平位置平衡。已知OA:OB=3:1,物体的重力为1600N,与地面的接触面积为400cm2,此时物体对水平地面的压强为2.5×104Pa。若工人的重力为700N,则工人对地面的压力为___________N,工人最多能拉起___________N的重物(杠杆与绳的自重、转轴上的摩擦均不计)。
(2023贵州)工具的发明制造为生产、生活提供便利,如图所示的工具在使用中都是为了___________(选填“省力”或“省距离”)。
答案:省力
(2023河北)在均匀直尺的中央挖一小凹槽,把一个薄金属片一端插入橡皮中,另一端支在直尺的凹槽内制成一个简易“天平”。静止时直尺水平平衡。在直尺的两侧各放一个相同的小盘,在小盘中倒入质量不等的大米和小米,调整小盘在直尺上的位置,使直尺再次水平平衡。如图所示。由图可知,大米的质量__________(选填“大于”或“小于”)小米的质量。F是左盘对直尺施加的力,请在图中画出F的力臂。现向左盘中再加入少量大米,写出一种能够使直尺恢复平衡的方法:______________。
(2023黑龙江龙东)如图所示,在某轻质杠杆B点,用弹簧测力计沿竖直方向提升一重物,当杠杆水平静止时,弹簧测力计示数为10N,若OA=10cm,AB=40cm,则物体的重力大小为____________N,此杠杆属于____________杠杆。
(2023湖北宜昌)如图为某景区的盘山公路,汽车行驶过程中遇到陡坡时司机常常要换用低速挡,这样做是因为在发动机的输出功率一定时可以增大___________。一辆总重为1×105N的汽车经过某一长为200m的路段时,竖直高度上升了20m,如果汽车的牵引力恒为2.5×104N,此过程中盘山公路斜面的机械效率为___________。
(2023湖南怀化)生活中常用到各种各样杠杆。有借助撬棒来撬动石头(如图甲),撬棒属于_________杠杆;有称量物体质量的天平(如图乙),天平属于_________杠杆。(选填“省力”、“费力”或“等臂”)
(2023江西省)某校组织学生去赣州福寿沟博物馆研学,参观了世界上先进的古代排水系统。如图所示,是福寿沟的工作原理简化示意图,其中有一个独特的设计——“水窗”。当江水水位低于水窗时,城内水通过福寿沟将水窗冲开流入江中,该水窗类似于___________(填写简单机械名称);当江水水位高于水窗位置时,随着水位的上升,水窗受到江水的压强___________,水窗处于关闭状态,阻止江水倒灌。
(2023青海)某兴趣小组为“探究同一滑轮组的机械效率与什么因素有关”,设计了如图所示的实验装置,其中动滑轮的重力为20N,实验数据如表(不考虑绳重和摩擦):
根据表中记录的实验数据计算第4次实验中滑轮组的机械效率是____________%,同一滑轮组的机械效率与____________有关。
三、作图题
(2023甘肃)如图所示,小亮用滑轮组将装修材料运到楼上,请用笔画线帮他组装最省力的滑轮组。
(2023江苏泰州)工人站在地面上用如图的滑轮组提升重物,画出滑轮组的绕绳方式。
(2023广东广州)图1中工人用工具搬运石头,该工具可简化成图2中杠杆AB,移动支架,可使支点O在AB间移动。杆水平静止,忽略杆重;
(1)人对杆的压力为F1,绳对杆的拉力为F2,F1、F2竖直向下;①在图2中画出F1的力臂l1;②F2的力臂l2___________(用F1、F2、l1表示);
(2)同一石头仍悬挂在杆B端,人对杆A端的压力方向不变,只通过移动支点O使该压力变小,杆仍保持水平静止,支点O应向___________(选填“A”“B”)端移动。
(2023湖南郴州)如图所示,O为支点,杠杆AB平衡时,画出施加在杠杆上最小动力F1的示意图。
(2023山东泰安)画出图中动力F的力臂,并用字母L表示。
(2023吉林省)如图为用手写字时的示意图,笔可以看做是杠杆,O为支点,F为阻力,请画出F的力臂l。
(2023辽宁锦州)如图所示是中医用切刀切药材的示意图,请你在图中画出施加在手柄上A点的最小力F及其力臂L。
(2023辽宁营口)如图所示,O点是撬棒的支点,F2是阻力。请在图中画出:
(1)作用在A点的最小动力F1及其力臂l1;(2)阻力F2的力臂l2。
(2023新疆)请在图中根据静止的杠杆的动力臂l1,画出动力F1的示意图。
(2023四川成都)植树节当天,学校初二年级开展植树活动。同学们分工合作,如图甲,小高正在用铁锹铲土。将铁锹视为杠杆,O为支点,请在图乙中画出:
(1)手在A处施加的最小动力F的示意图;(2)F的力臂L。
(2023陕西A卷)如图(a),用铁锹铲土时,铁锹可视为杠杆,图(b)是其简化图,O为支点,请在图(b)中画出作用力F的力臂L。
(2023辽宁鞍山)图甲是一种常用的移动指示牌,图乙是它的模型,图丙是被风刮倒的指示牌,请在图丙中画出:将指示牌扶起的最小力及其力臂。
(2023湖南岳阳)如图是锅炉上的安全阀门示意图。请画出物体A的重力示意图及F的力臂L。
(2023湖南衡阳)桔槔是中国古代用于灌溉或汲水的一种器具,是杠杆的一种应用,如图甲所示。图乙是桔槔的简化示意图,请在图乙中作出水桶所受重力示意图,并画出动力的力臂l1。
(2023贵州)如图所示是在水平地板上推动拖把向左移动的情景。请分析并画出地板对拖把头的作用力的示意图(O点为拖把头重心)。
(2023湖南湘潭)(1)如图,轻质杠杆保持平衡,O为支点。请在图中,画出力F的力臂L;
(2)这是一个__________(选填“省力”或“费力”)杠杆。
(2023辽宁丹东)如图所示,用轻质撬棒撬动地面上的石头,O是撬棒的支点,F2是阻力。请在图中画出作用在D点的最小动力F1、动力臂l1和阻力臂l2。
(2023四川凉山)如图甲是自行车的手闸,其中ABO部分可视为一个杠杆,其简化示意图如图乙,O为支点,F2为阻力,请在图乙中画出:(1)作用在A点的最小动力F1及其力臂l1;(2)阻力F2的力臂l2。
(2023四川南充)如图甲是小菁自行车的手闸,其中ABO可视为一种杠杆,简化示意图如图乙,O为支点,F2为阻力。请在图乙中画出作用在A点的最小动力F1的示意图及其力臂L1。
(2023四川雅安)如图所示,开启瓶盖时开瓶器以O为支点,手在A点施加竖直向上的力F打开瓶盖,请在图中画出力F的力臂l。
(2023辽宁本溪)如图甲晾晒架,挂衣服时可以把它看成杠杆,图乙为其简化示意图。请在乙图中作出:
(1)当挂较重的衣物时,为了使晾晒架A点受到的支持力最小,请在B、C、D三点中选择一点,作出该点所受到的拉力F2;
(2)晾晒架A点受到的支持力F1及其力臂l1。
(2023四川眉山)学校组织学生参加劳动实践活动,在基地发现了一台活塞式抽水机,在杠杆C处用力便可取水。请在图中画出:(1)阻力F2的力臂L2;(2)在C处所用最小力F1的示意图。
四、实验题
(2023湖北武汉)在探究杠杆平衡条件的实验中:
(1)调节平衡螺母,使杠杆在不挂钩码时,保持水平并静止。选取若干个质量均为50g的钩码,在杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码,移动钩码,使杠杆重新在水平位置平衡,分别记下F1、F2、l1、l2的数值。重做几次实验,部分实验数据如表所示。
由表中数据可得,F1、F2、l1、l2之间的关系式是____________________________。
(2)①在第(1)问的某次实验中,杠杆右侧挂了4个钩码,左侧用弹簧测力计竖直向下拉,当杠杆在如图甲所示位置静止时,弹簧测力计的示数是______________N。
②保持杠杆右侧所挂4个钩码的位置不变,取下弹簧测力计,在杠杆右侧用弹簧测力计沿竖直方向拉杠杆,当杠杆再次水平并静止时,弹簧测力计对杠杆的拉力为F=1.5N,请在图乙中画出弹簧测力计对杠杆的拉力F的示意图及其力臂l。
(2023山东济宁)利用铁架台、杠杆、质量相等的钩码等器材,探究杠杆的平衡条件。
(1)调节螺母,将没挂钩码的杠杆调节至水平位置平衡,如图甲所示,其目的是方便测量_______;
(2)为探究杠杆的平衡条件,小明设计了以下两种收集实验数据的方案,其中合理的是_________;
(3)如图乙所示,在A处挂3个钩码,则应在B处挂_______个钩码,才能使杠杆在水平位置保持平衡;
(4)杆秤就是杠杆平衡条件的一个应用,是中国最古老也是现今人们仍然在使用的一种称质量的简易工具,由带有秤星的秤杆、秤砣、提纽等组成。如图丁所示,此杆秤有两个提纽,使用它称较重的物体时,常用离秤钩较__________(选填“近”或“远”)的提纽。
(2023湖南永州)小明利用铁架台、杠杆、钩码和弹簧测力计等器材探究杠杆的平衡条件,实验使用的钩码质量均相等,杠杆上每格长度均相等。
(1)当杠杆静止时如图甲所示,为了方便测量力臂,需要调节杠杆在水平位置平衡,应当将杠杆的平衡螺母向____________(选填“右”或“左”)调节;
(2)在杠杆两侧挂上钩码,设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1,左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2;测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2;多次换用不同数量的钩码,并改变钩码在杠杆上的位置,使杠杆在水平位置平衡,得到实验数据如表;
分析表中的数据,得到杠杆的平衡条件是:________________________;
(3)本次探究经过多次实验的目的是____________;
A.减小实验误差 B.寻找普遍规律
(4)如图乙所示,将A、B位置的钩码个数都减少一个,杠杆将会____________________(选填“仍然平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”);
(5)如图丙所示,用弹簧测力计先后在a、b位置拉杠杆上同一点C,杠杆都在水平位置平衡,弹簧测力计在a位置竖直向上的拉力为Fa,在b位置斜向上的拉力为Fb,则Fa____________Fb(选填“大于”、“等于”,“小于”)。
(2023湖北仙桃)在探究“杠杆的平衡条件”实验中:
(1)实验前,杠杆左端下沉,如图甲,则应将平衡螺母向__________(选填“左”或“右”)调节,直至杠杆在水平位置平衡;
(2)调节钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡,读出实验数据并记录在表格中。如图乙所示,阻力臂l2为__________cm;
(3)分析表中实验数据,得出杠杆的平衡条件为__________(用F1、F2、l1、l2表示);第3次实验的杠杆类型属于__________(选填“省力”、“费力”或“等臂”)杠杆,教室里的劳动工具中有这类杠杆,请举一例:____________________;并简要说明你的判断理由____________________。
(4)如图丙,F始终与杠杆垂直,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B的过程中,F的大小将__________。(填选项代码) A.不变 B.变小 C.变大 D.先变大后变小
(2023内蒙古通辽)如图所示是某实验小组探究“杠杆平衡条件”的实验装置(杠杆刻度均匀,每个钩码重0.5N)。
(1)挂钩码前,杠杆如图甲所示。此时正确的操作是向_________(选填“左”或“右”)调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。
(2)接下来,在A、B两处挂上如图乙所示的钩码后,杠杆重新在水平位置平衡,若将A处的钩码拿掉一个,要使杠杆在水平位置再次平衡,则应将B处所挂钩码向_________(选填“左”或“右”)移动_________个格。
(3)某同学用弹簧测力计替代钩码,在B点竖直向下拉,然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一定角度至如图丙所示位置。在旋转过程中,要使杠杆始终在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将逐渐_________(选填“变大”或“变小”),原因是____________________________________。
(2023湖北黄冈)(5分)(1)利用图甲装置测量“滑轮组的机械效率”,需要的测量工具有刻度尺和__________;实验中,要想提高滑轮组的机械效率,可采取的措施有__________(写出一种方法即可)。
(2)如图乙,用装满水的玻璃瓶、橡皮塞和细玻璃管可制成多功能演示器。用力挤压瓶身,玻璃管内液面上升,说明力可以改变物体的__________;此装置分别放入热水和冷水中,由于液体的__________,玻璃管内液面会随之升降,这就是一个简易温度计;将装置内的水倒掉小部分,又可制作成简易的气压计,如图丙所示。将它从山脚移到山顶,细玻璃管内液柱将__________(选填“上升”或“下降”)。
(2023湖南湘潭)用图所示装置测量滑轮组的机械效率,部分实验数据如下表:
(1)实验过程中,缓慢竖直拉动弹簧测力计,使钩码向上做__________运动。第1次实验时,钩码上升的时间为3s,此过程中,绳子自由端上升的速度为__________m/s。
(2)第4次实验时所做的有用功为__________J,滑轮组的机械效率是__________%。
(3)分析1、2、4次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物重力越__________(选填“大”或“小”),滑轮组的机械效率越高;分析2、3次实验的数据可知,滑轮组的机械效率与钩码上升的高度__________(选填“有关”或“无关”)。
(4)用滑轮组提升重物时,下列选项中也可提高机械效率的是__________。
A.换用更轻的动滑轮 B.加快提升物体的速度
(2023黑龙江绥化)(6分)如图所示,在“测量滑轮组机械效率”的实验中,利用图2甲、乙、丙三个实验装置进行实验,测得的实验数据如表。(钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大)
(1)在实验中,应沿竖直方向_____________拉动弹簧测力计。
(2)第一次实验中,如图1所示,弹簧测力计的示数是_____________N,机械效率是_____________(精确到0.1%)。
(3)由1、2两次实验数据可得出结论:____________________________________________________。
(4)由_____________两次实验数据可得出结论:使用不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重,机械效率越低。
(5)在第三次实验操作的基础上,如图2丁所示改变绳端拉力方向,测得的滑轮组机械效率将_____________。(选填“偏高”、“偏低”或“不变”)
(2023湖南怀化)提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用,一组同学在“测量滑轮组的机械效率”实验中,实验测得的数据如表所示。
(1)实验中应尽量竖直向上_________(选填“匀速”或“加速”)拉动弹簧测力计。
(2)计算出第3组实验的有用功_________J,机械效率是_________(结果精确到0.1%)。
(3)分析比较第1、2、3次实验数据可以判定,使用同一个滑轮组提升物体时,被提升的物体越重,滑轮组的机械效率_________(选填“越高”或“越低”或“不变”);分析比较第3、4次实验数据可得,机械效率与物体上升的高度_________(选填“有关”或“无关”)。
(2023江苏扬州)在学习了机械效率的相关知识后,课外研究小组有同学猜想:同一个机械的机械效率是不变的。为了验证猜想,他们用如图所示的滑轮组进行实验,改变钩码个数,用弹簧测力计沿竖直方向拉着细绳,使钩码匀速向上运动,测得的数据如表1。 表1
(1)分析表中的数据,他的猜想是_________(选填“正确”或“错误”)的。
(2)实验小组又进行了如下的探究:改变滑轮的个数组成不同的滑轮组,仍用弹簧测力计沿竖直方向向上匀速拉动细绳,测得的数据如表2。
表2
分析数据可知:物重相同,动滑轮个数越多越省力,但机械效率越_________。进一步分析还发现,当滑轮组越来越省力时,它的额外功越来越大,甚至会出现额外功_________有用功的情况,所以设计一个机械模型时,既要考虑省力,还要考虑__________________。
(3)根据表2中的数据,如果增加动滑轮个数继续实验,将会出现的困难是__________________,你的改进方法是____________________________________。
(2023江苏扬州)同学们在体育课上做仰卧起坐,前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲,后半段是上半身完全离开地面。
(1)仰卧起坐时,人体可看成杠杆模型,O为支点,肌肉的拉力F为动力。如图所示,请画出杠杆模型的阻力臂l。
(2)先将头向前抬起,可以减小_________力臂。在平躺至坐起的过程中,运动员肌肉所施加的动力变化情况是____________________。
(3)同学们可以改变仰卧起坐的快慢,来控制体育锻炼的效果,从物理学角度分析,其实质是改变_________的大小。
(2023四川泸州)小明有一件重约15N的工艺品,用细线悬挂两端点A、B处于静止状态,如图甲所示。他想用平衡的知识,通过计算在A、B连线上找出O点的位置,以便用一根细线系在O点将工艺品悬挂起来,静止时如图乙所示,并计算出工艺品的重力。小明身边只有一把弹簧测力计(0~10N)、一把刻度尺和若干细线,他设计了如下实验,请完成以下实验步骤:
(1)取下工艺品,用刻度尺测出工艺品长度LAB=____________cm,如图丙所示。
(2)用弹簧测力计拉住A端,B端用细线悬挂,平衡时如图丁所示,此时弹簧测力计读数F1=8.0N。
(3)交换弹簧测力计和细线的位置,平衡时工艺品的位置也如图丁所示,弹簧测力计读数F2=6.0N。
(4)由此可以计算出该工艺品的重力G=____________N。
(5)计算出O点到端点A间的距离LOA=____________cm。
(6)反思:要准确找出O点的具体位置,除准确测量外,关键实验条件是________________________(只须写出一个条件即可)。
五、计算题
(2023江苏徐州)工人用一个定滑轮匀速提升质量为18kg的物体,所用的拉力为200N,物体升高2m,g取10N/kg。求:(1)物体受到的重力;(2)定滑轮的机械效率。
(2023湖北十堰)如图甲是中国海军十堰舰停泊在港湾时的情景,相关参数如下表。执行任务过程中,该舰以恒定最大推进功率航行。(g取10N/kg)求:
(1)十堰舰满载停泊在港湾时所受浮力大小;
(2)若十堰舰从静止出发,加速航行0.96km时达到最大航速,图乙是本次航行的v﹣t图像,求加速阶段的平均速度;
(3)十堰舰以最大航速水平匀速直线航行时,十堰舰所受阻力大小。
(2023安徽)如图,一固定斜面顶端装有定滑轮,为测量该装置提升物体时的机械效率,用弹簧测力计连接细绳,跨过定滑轮将重为6N的物体沿斜面向上匀速拉动0.6m,物体上升的高度为0.3m,弹簧测力计的示数为4N。求此过程中。
(1)做的有用功;
(2)该装置的机械效率。
(黑龙江绥化)(7分)水平桌面上有一个底面积为200cm2的圆柱形容器,容器中水的深度为15cm。如图所示,用细线将一质量忽略不计的杠杆悬挂起来,把质量为0.3kg的物体A用细线悬挂在杠杆C处,再把体积为400cm3的物体B(不吸水)用细线悬挂在杠杆D处,当物体B浸没在水中静止时,杠杆恰好在水平位置平衡,此时C、D两点到支点O的距离分别为10cm、15cm。求:
(1)物体B受到的浮力。
(2)物体B浸没在水中静止时,水对容器底部的压强。
(3)细线对物体B的拉力及物体B的密度。
(2023湖北荆州)以“‘荆歌’铁马,奔向未来”为主题的2023荆州马拉松3月26日在荆州体育中心鸣枪起跑。在开赛场地建设过程中,工人利用长度L=3m的斜面把质量为240kg的重物匀速推到h=1m高处,如图所示,工人所用推力F=1000N。g取10N/kg。求:
(1)推力做的有用功;
(2)斜面的机械效率;
(3)工人将另一质量为300kg的重物匀速推到同一高度,为了省力,换用长度为5m的斜面,此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6:5,共用时20s,工人推力做功的功率。
(2023湖南郴州)如图所示,在斜面上将一个重10N的物体匀速拉到顶端所用的时间为4s。沿斜面向上的拉力F=9N,斜面中AB=5m,AC=4m,物体与斜面的接触面积为100cm2,斜面对物体的支持力为8N。求:
(1)物体在斜面上的速度;
(2)物体对斜面的压强;
(3)斜面的机械效率。(计算结果保留一位小数)
(2023江西省)如图所示,利用斜面将箱子推进车厢,通常要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了。某同学用100N的力沿斜面向上匀速推动箱子,已知箱子质量为20kg,斜面长3m,斜面高1.2m,g=10N/kg。求:
(1)箱子受到的重力;
(2)箱子受到的摩擦力;
(3)斜面的机械效率;
(4)使用斜面推箱子时有哪些更省力的方法。
(2023湖南怀化)“秋收冬藏”是自古以来劳动人民智慧的结晶。又到一年收获粮食的季节,刚初中毕业的小明帮爸爸设计了一个提玉米上楼的装置,如图。已知每袋玉米质量为50kg,一楼和二楼之间的高度为3.2m,使用功率恒定的电动机将一袋玉米从一楼匀速提升到二楼需要8s,小明家使用的绳子最大承受拉力为800N,要把20袋玉米提到二楼。(g=10N/kg)
(1)该装置提升一袋玉米上升时的速度为多大?
(2)求20袋玉米的总重力?
(3)该装置把20袋玉米全部提上楼,总共对玉米做多少功?
(4)如果该电动机的机械效率为80%,要把20袋玉米提上楼,电动机的电功率为多少?
(2023辽宁大连)重力为1680N的建筑材料,放在工地的水平地面上,与地面的接触面积为0.4m2。用如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升了3m,滑轮组的机械效率是84%。试求:
(1)建筑材料放在地面上时,对地面的压强是多少?
(2)滑轮组做的有用功是多少?
(3)电动机对钢丝绳的拉力F是多少?
(2023辽宁丹东)某小汽车的质量为1500kg,轮胎与水平地面总接触面积为0.05m2。小汽车在平直的公路上匀速行驶6.9km,消耗汽油0.5kg,已知小汽车匀速直线行驶时受到的阻力为1000N。(汽油的热值q=4.6×107J/kg)求:
(1)该小汽车在水平地面上静止时对地面的压强;
(2)在此过程中该小汽车牵引力所做的功;
(3)该小汽车发动机的效率。
(2023湖南益阳)早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳,通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳,由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10kg的水缓慢上升了4m,水桶的质量为1kg,在这一过程中,人做的总功为500J。g取10N/kg。求此次取水的过程中:
(1)人做的有用功为多少?
(2)辘轳的机械效率多大?
(3)人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少?
(2023湖南株洲)图甲为多人赛艇。划桨时,桨可绕侧舷上的固定轴转动,从而使赛艇运动。图乙为划桨时桨的简化平面图,其中O为固定轴,AB为赛艇的运动方向,桨上OC长为0.8m,OD长为2m,F1为人划桨的力,F2为水对桨的作用力。
(1)划桨时,桨对水的作用力大小___________(填“大于”、“等于”或“小于”)水对桨的作用力大小。
(2)桨为___________(填“省力”或“费力”)杠杆。请写出一种与桨类型相同的杠杆:_________________________________。
(3)已知图乙中F2为200N,F1与CD的夹角θ=30°,F1、F2均与AB平行。要划动桨,F1至少多大?(sin30°=0.5,不考虑桨的重力)
(2023江苏镇江)图1是我国古代劳动人民搬运巨木时的场景,简化装置如图2所示:O为轻质杠杆AB的转轴,OA:OB=1:3,物块用轻质细绳系在A端,工人在B端施加竖直向下的拉力F,此时杠杆水平平衡、物块重1200N,底面积为0.25m2,不计转轴摩擦。
(1)图1中,横杆属于_________杠杆,垫上石块的目的是为了减小_________。
(2)为将图2中物块恰好拉离地面,求工人所用的拉力。
(3)剪断图2中A端细绳,求物块静止时对水平地面的压强
(2023山东烟台)在宜居宜业和美乡村建设中,某施工队正在进行农村基础设施改建,建筑工人利用小型的升降机来搬运水泥。如图甲所示,某次搬运过程中,工人在30s的时间内,将8袋水泥匀速提起6m,电动机牵引绳子的拉力F为2400N,每袋水泥质量为50kg。g取10N/kg,求:
(1)拉力F做功的功率;
(2)滑轮组的机械效率(小数点后保留1位小数);
(3)为了一次能提升更多的水泥,物理实践小组利用学过的知识对升降机的滑轮组进行重新设计,如图乙所示。假设升降机足够稳定,电动机输出功率足够大,电动机牵引绳子的拉力仍为2400N,吊篮及动滑轮的总重力为200N,不计绳重和摩擦,则这种设计的装置一次能提起多少袋水泥?
(2023四川乐山)中国目前已成为世界基建强国,如图1所示的塔吊是基建的常用设备,其结构可简化为如图2所示的滑轮组模型。已知物体质量为120kg,动滑轮的重为300N,在绳子自由端施加拉力F后物体在10s内匀速上升5m。不计绳重和一切阻力,g取10N/kg。求:
(1)物体上升的速度;
(2)10s内拉力F的功率;
(3)滑轮组的机械效率η。
(2023四川凉山)邛海湿地公园湖边的一个圆台形花岗石墩(形状如图甲)不慎落入1.9m深的湖底,该石墩的上表面积为0.9m2,下表面积为0.4m2,高为0.9m,质量为1.482t。工人师傅用起重机将其匀速吊出水面,起重机的功率为440W。石墩从刚好脱离湖底上升到上表面与水面相平共耗时50s(如图乙)。花岗石密度ρ石=2.6×103kg/m3,不考虑石墩在水中运动受到的阻力。求:
(1)石墩的体积;
(2)石墩上升过程中,起重机的效率;
(3)若起吊前石墩与平整的湖底紧密接触(如图丙),湖底对石墩的支持力。
(2023四川眉山)如图所示,工人用滑轮组提升重物,已知重物重力G物=1000N,动滑轮重力G动=200N。在工人用力F作用下,重物匀速上升,30s达到规定高度6m处。不计绳重和机械之间的摩擦。求:
(1)拉力做功的功率;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)若用该装置提升另一重物时,机械效率达到90%,则该重物的重力是多少?
(2023四川南充)某人始终双脚站在地上,用滑轮组从水池底匀速提起实心圆柱体A,如示意图甲。A从离开池底到刚要离开水面的过程中,其底面受到水的压强与时间关系pA﹣t如图乙。A从刚离开池底到拉出水面并继续向上运动的过程中,人对地面的压强与时间关系p人﹣t如图丙。A未露出水面之前装置的机械效率为η1,A离开水面后装置的机械效率为η2。已知人的质量为60kg,人双脚站地时,与地面的接触面积为500cm2,A的底面积为200cm2,η1:η2=15:16,ρ水=1.0×103kg/m3。不计摩擦和绳重及水的阻力,g=10N/kg,A不吸且不溶于水,A底部与池底不密合,忽略液面高度变化,图甲中①②③④段绳均竖直。
(1)求池水深度和A的上升速度;
(2)求A的高度和未露出水面受到的浮力;
(3)求A未露出水面前人对绳的拉力和A全部露出水面后人对绳的拉力;
(4)求动滑轮的重力。
(2023重庆A卷)桔槔是《天工开物》中记载的一种原始的汲水工具。如图所示,硬杆用细绳悬挂在树上,杆可绕O点自由旋转且与树之间无作用力,用细绳将重力为20N、容积为2.8×10-2m3的桶悬挂在B端,在A端重120N的拗石辅助下,人可轻松将一桶水从井中提起,OA:OB=3:2;悬挂桶的绳子始终保持在竖直方向上,忽略杆和绳的重力。
(1)桶装满水时,求水的质量;
(2)空桶在井中漂浮时,求桶排开水的体积;
(3)一重力为480N的人用桔槔将装满水的桶提出水面后(忽略桶外壁沾水),桔槔处于平衡状态时,人与地面的受力面积为500cm2,求人对地面的压强。
(2023重庆B卷)甲是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂,“横木插碓头,硬嘴为铁,促踏其末而舂之”。若碓头质量为20kg,不计横木的重力和转动摩擦,捣谷人双手与扶手之间的作用力为0。
(1)求碓头的重力:
(2)碓头竖直下落0.5m,用时0.4s,求重力做功的功率;
(3)质量为72kg的捣谷人,左脚与地面的接触面积为200cm2,当他右脚在B点用最小力踩横木使其刚好转动时,示意图如图乙,已知OA:OB=3:2,求人左脚对地面的压强。
实验次数
拉力F/N
物体的重力G/N
机械效率η
1
40
60
75%
2
60
100
83.3%
3
80
140
87.5%
4
100
180
次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
3.0
5.0
1.5
10.0
2
2.0
15.0
2.0
15.0
3
1.0
25.0
2.5
10.0
……
……
……
……
……
实验次数
方案一
方案二
F1/N
l1/cm
F2/N
l2/cm
F1/N
l1/cm
F2/N
l2/cm
1
3
3
3
5
2
2
2
4
3
3
1
1
2
5
次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
0.5
20.0
1.0
10.0
2
1.0
15.0
1.5
10.0
3
1.5
10.0
0.5
30.0
…
次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
0.5
16.0
1.0
2
1.0
15.0
1.0
15.0
3
2.0
15.0
1.5
20.0
实验次数
钩码重力G/N
钩码上升高度h/cm
拉力F/N
绳子自由端移动距离s/cm
机械效率η
1
2.0
5
1.0
15
66.7%
2
4.0
5
1.8
15
74.1%
3
4.0
10
1.8
30
74.1%
4
6.0
5
2.5
15
实验次数
钩码重力G/N
提升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
4
0.1
0.3
2
8
0.1
3.2
0.3
83.3%
3
8
0.1
2.0
0.5
80.0%
次数
物体的重力G/N
提升的高度h/m
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
1
0.3
66.7%
2
3
0.1
1.4
0.3
71.4%
3
4
0.1
1.8
0.3
4
4
0.2
1.8
0.6
74.1%
实验
次数
钩码重G/N
钩码上升的高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
有用功W有用/J
总功W总/J
机械效率η/%
1
2
0.1
1.0
0.3
0.2
0.30
66.7
2
3
0.1
1.4
0.3
0.3
0.42
71.4
3
5
0.1
2.2
0.3
0.5
0.66
75.8
实验次数
动滑轮个数
钩码重G/N
绳端拉力F/N
钩码上升的高度h/m
绳端移动距离s/m
有用功W有用/J
总功W总/J
机械效率η/%
4
1
6
3.6
0.2
0.4
1.2
1.44
83.3
5
2
6
2.4
0.2
0.8
1.2
1.92
62.5
6
3
6
2.2
0.2
1.2
1.2
2.64
45.5
排水量
1220t
吃水深度
4m
最大航速
12.5m/s
最大推动功率
1250kW
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