最新中考物理特色重点专题(讲义) 专题14 与斜面模型有关的中考问题
展开1. 如图所示,斜面长10m,高4m。用平行于斜面F=50N的拉力,将重100N的物体,从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中,下列说法正确的是( )
A. 利用此装置既可以省力,也可以省功B. 物体受到的摩擦力为50N
C. 对物体所做的有用功为500JD. 该斜面的机械效率为
【答案】D
【解析】A.使用任何机械都不省功,所以利用此装置不能省功,故A错误;
BC.由题意知,将物体从斜面底端匀速拉到顶端所做的有用功
W有=Gh=100N×4m=400J
所做的总功
W总=Fs=50N×10m=500J
额外功
W额=W总-W有=500J-400J=100J
物体所受的摩擦力
故BC错误;
D.该斜面的机械效率
故D正确。故选D。
2.如图所示,一物体在40N的拉力作用下,沿粗糙的斜面匀速上升,物体重为60N,斜面长为2m,高为1m,下列说法正确的是( )
A.物体上升过程中机械能保持不变
B.物体所受拉力与摩擦力是一对平衡力
C.将物体从低端拉到顶端时,物体的重力势能增大60J
D.其他条件均不变,若θ角增大,物体受到的摩擦力增大
【答案】C
【解析】(1)影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度,影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度,其中动能和势能统称为机械能。在分析各个能量的变化时,根据各自的影响因素进行分析。
(2)平衡力的条件:大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上。
(3)将物体从低端拉到顶端时,物体的重力势能增大量等于重力做功;
(4)摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关。
A.物体上升过程中,质量不变,速度不变,高度升高,故动能不变,重力势能变大,因为动能和势能统称为机械能,所以机械能增加。故A错误;
B.物体沿斜面匀速上升时,物体所受拉力与摩擦力大小不等,不是一对平衡力。故B错误;
C.将物体从低端拉到顶端时,物体的重力势能增大Ep=W有用=Gh=60N×1m=60J.故C正确;
D.其他条件均不变,若θ角增大,物体对斜面的压力减小,故物体受到的摩擦力减小。故D错误。
3. 如图所示,工人往车上装重物时,用长木板搭个斜面,工人用平行于斜面向上的力,把重物沿斜面从底端匀速推到顶端。下列说法正确的是( )
A. 用斜面可以省力也可以省功
B. 匀速推动重物的速度越大,推力越大
C. 匀速推动重物的速度越大,推力做功越多
D. 匀速推动重物的速度越大,推力的功率越大
【答案】D
【解析】A.根据斜面的工作特点和功的原理可知,用斜面提高物体可以省力,但不能省功,故A错误;B.沿斜面匀速推动物体时,物体在竖直向的重力、垂直于斜面向上的支持力、沿着斜向下的摩擦力和沿着斜面向上的推力作用下于平衡状态,因此推力大小只与物体的重力斜面的支持力和摩擦力有关,与物体速度无关,故B错误;
C.由W=Fs可知,推力做的功与物体在推力方向上移动的距离有关,与物体的速度关,故C错误;
D.由P=Fv可知,推力功率与物体的移动速度有关,在推力一定时速度越大,推力的功率越大,故D正确。故选D。
4. 如图所示,斜面底端的挡板上固定一轻质弹簧,物块从A点由静止开始沿斜面自由下滑,最终在斜面上的B点保持静止。请比较这一过程物块重力做功W1和克服摩擦力做功W2的大小关系,并从能量转化的角度说明理由。(不计空气阻力)
【答案】见解析
【解析】不计空气阻力,说明机械能守恒,W1>W2,物块通过重力做功(W1),将物体的重力势能最终转化为克服摩擦力做功(W2)产生的内能和克服弹簧弹力做功产生的弹性势能,所以W1>W2。
5. 如图所示,斜面与水平地面夹角为30°,某快递员用500N的力,将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢,不考虑斜面形变,货物所受摩擦力方向沿斜面向 _____;斜面的机械效率为 _____。不改变斜面与地面夹角和货物质量,采用 _____的方法可以提高斜面的机械效率。
【答案】 下 80% 减小木板粗糙程度
【解析】货物相对斜面向上运动,所受的斜面的摩擦力沿斜面向下。
如图所示,斜面的长度为l,其高度
斜面的机械效率
斜面与地面夹角和货物质量不变,即有用功保持不变,可通过减少额外功来提高斜面的机械效率。为了减少额外功,可减小摩擦力,压力不变时,可通过改变接触面的粗糙程度来改变摩擦,所以可通过减小木板表面的粗糙程度来提高机械效率。
6.如图所示,有一斜面长L=4m,高h=2.5m。刘利同学用平行于斜面向上F=150N的拉力,将200N重的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么刘利同学对物体做的总功为 J;物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为 N。
【答案】600;25。
【解析】(1)已知F=150N,s=L=4m,物体从斜面底端拉动顶端时,所做的总功:W总=Fs=150N×4m=600J;
(2)G=200N,h=2.5m,物体从斜面底端拉动顶端时,所做的有用功:W有用=Gh=200N×2.5m=500J;
由W总=W有用+W额外可得,W额外=W总﹣W有用=600J﹣500J=100J,
摩擦力:f====25N。
7. 如图所示是“测量小车的平均速度”的实验装置。实验时让小车从斜面的A点由静止滑下,分别测出小车到达B点和C点的时间,即可求出不同路段的平均速度。
(1)实验原理是____________;
(2)实验时,为了使小车在斜面上运动时间长些,便于测量时间,应___________(选填“增大”或“减小”)斜面的倾斜角度;
(3)小车从A点运动到B点所用时间tAB=___________s;从A点到C点的路程sAC=___________cm;小车在AC段的平均速度vAC=____________m/s。【答案】 (1) (2)减小 (3)3 80.0 0.16
【解析】(1)测量平均速度的原理就是利用,利用刻度尺测量路程,利用秒表测量时间,最后利用公式计算。
(2)倾斜角度越小,小车运动时间越长,便于测量小车的时间,故可以减小斜面的倾斜的角度从而延长时间,便于测量小车的运动时间。
(3)从9:25:15秒从A点出发,到达B点时,时间为9:25:18,一共所用的时间为3s。
如图所示,分度值为1cm,刻度尺需要估读,故从A点到C点的路程为80.0cm。
小车在AC段的时间为5s,故小车在AC段的平均速度
8. 为探究“力与运动的关系”,设计了如图所示的斜面实验,让小车从斜面滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上,观察小车在水平面上滑行的距离。
(1)实验中,让同一小车从同一斜面的相同位置由静止滑下,是为了使小车到达水平面时的______相同;小车到达水平面的初始动能是由______势能转化而来的;
(2)比较甲、乙、丙三次实验,发现:水平面阻力越小,小车滑行的距离就越______(选填“远”或“近”);进一步推理得出:如果水平面绝对光滑,物体受到的阻力为零,则物体将在水平面上做______(选填“匀速”或“变速”)直线运动。
【答案】 (1)速度 重力 (2)远 匀速
【解析】(1)高度不同,小车的起始的速度不同,到达水平面时速度不同,故让同一小车从同一斜面的相同位置由静止滑下,是为了使小车到达水平面时的速度相同;小车到达水平面时,高度降低,重力势能减小,动能增大,故重力势能转化为小车的动能。(2)如图所示,接触面越来越光滑,阻力越来越小,小车滑行的距离也越来越远;如果水平面绝对光滑,物体受到的阻力为零,小车的速度将不变减小,将保持原来的速度一直做匀速直线运动。
9.某同学用如图所示的实验装置探究阻力对物体运动的影响。
(1)两次实验中让同一辆小车从同一斜面______滑下,目的是使小车进入水平面的初速度相同;
(2)由实验可以看出,运动的小车所受的阻力______,向前滑行的距离变大。伽利略对类似的实验进行了分析,并进一步推测:如果物体受到的阻力______,速度就不会减小,物体将以恒定不变的速度永远运动下去;
(3)两次实验中,小车在水平面上最终都会静止下来,说明力可以改变物体的______。
【答案】(1)顶端由静止 (2)越小 为零 (3)运动状态
【解析】(1)两次实验中让同一辆小车从同一斜面顶端(或同一高度)静止滑下,控制小车开始时的重力势能相同,目的是使小车进入水平面的初速度相同。
(2)根据实验现象分析可知,运动的小车所受的阻力越小,速度减小的越慢,向前滑行的距离变大。
如果物体受到的阻力为零,直线运动的物体速度不再变化,运动状态就不会改变,小车将做匀速直线运动。
(3)两次实验中,小车在水平面上最终都会因为受摩擦力的作用而停下来,说明力可以改变物体的运动状态。
10. 许多实验器材在物理实验中能被重复利用,斜面就是其中之一。请完成下列利用斜面进行实验的有关内容:
(1)图甲所示实验中,为便于测量小车在斜面上的运动时间,应使斜面保持__________(选填“很大”或“很小”)的坡度;
(2)图乙所示实验中,对于同一个球A,要改变A撞击木块前的动能大小,可进行的操作是_________;
(3)图丙所示实验中,斜面倾斜角为,物体B重为。用弹簧测力计沿斜面拉动B时,应使B做___运动,实验中弹簧测力计示数如图所示,则所测斜面的机械效率为__________。【答案】(1)很小 (2) 改变在斜面上静止释放的高度 (3)匀速直线 80%
【解析】(1)图甲所示实验中,斜面很大的坡度,小车运动速度将会很大,运动时间很小,测量运动时间不方便。为便于测量小车在斜面上的运动时间,应使斜面保持很小的坡度。
(2)图乙所示实验中,球A的动能是由重力势能转化而来的。对于同一个球A,要改变A撞击木块前的动能大小,可进行的操作是改变在斜面上静止释放的高度。
(3)图丙所示实验中,斜面倾斜角为,物体B重为。为了便于读出弹簧测力计的示数,用弹簧测力计沿斜面拉动B时,应使B做匀速直线运动。
实验中弹簧测力计示数如图所示,弹簧测力计的分度值为0.1N,其示数为2.5N。设斜面高为h,由数学知识知,斜面长
则所测斜面的机械效率为
11. 车速过快是造成交通事故的重要原因之一,为限制车速,常常在下坡路段设置减速带。如图所示是有减速带的斜坡示意图,在倾角为的斜坡上有7个减速带,相邻两个减速带间的距离均为50m。现有一辆质量为1.2t的小汽车,从斜坡上离减速带有一定距离的某处开始下滑,由于减速带、小汽车制动等因素的影响,使得小汽车通过相邻减速带间的平均速度均为10m/s。(小汽车的长度不计,减速带的宽度不计,g=10N/kg)则:
(1)小汽车从第1个减速带行驶到第7个减速带所用的时间是多少?
(2)小汽车从第1个减速带行驶到第7个减速带的过程中,重力做的功为多少?
【答案】(1);(2)
【解析】(1)小汽车通过相邻减速带的时间
由题意,小汽车通过全部减速带的时间
(2)小汽车下降的高度
小汽车重力
重力做功
12.为了发展文化旅游事业,荆州市正在兴建华强方特文化主题园,建成后将通过最新的VR技术展示包括楚文化和三国文化在内的五千年华夏文明。园区建设中需把重1200N的木箱A搬到高h=2m,长L=10m的斜面顶端。如图所示,工人站在斜面顶端,沿斜面向上用时50s将木箱A匀速直线从斜面底端拉到斜面顶端,已知拉力F的功率为80W.求:
(1)拉力F的大小;
(2)该斜面的机械效率是多少;
(3)木箱A在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力是多大。
【答案】(1)400N;(2)60%;(3)160N。
【解析】(1)由P=得,拉力所做的功:
W 总=Pt=80W×50s=4×103J,
由W=FL得,拉力F的大小:
F===400N。
(2)克服物重做功:
W 有=Gh=1200N×2m=2.4×103J,
则斜面的机械效率:
η=×100%=×100%=60%。
(3)木箱 A 在斜面上匀速运动时克服摩擦做功:
W额=W总﹣W有=4×103J﹣2.4×103J=1.6×103J,
由W额=fL得,木箱 A 在斜面上匀速运动时受到的摩擦力:f===160N。
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