2023-2024学年陕西省渭南市临渭区九年级(上)段考物理试卷(一)
展开1.(2分)下列估测数值最合理的是( )
A.人步行时的功率约为1kW
B.汽车发动机的功率约为500W
C.国产C919飞机发动机的总功率约为5000W
D.将一个鸡蛋捡起时的功率约为0.5W
2.(2分)中华民族五千年传统文化源远流长!我国古代聪慧的劳动人民就能巧妙地应用简单机械。如图所示,安装在护城河旁城墙顶端的滑轮( )
A.既不省力,也不能改变施力方向
B.虽不省力,但能改变施力方向
C.既省力,又能改变施力方向
D.虽省力,但不能改变施力方向
3.(2分)汽车以恒定功率上坡时必须使用低速挡,这样做是为了( )
A.省力B.增大机械效率
C.增大汽车牵引力D.减小汽车牵引力
4.(2分)下列常见器具中属于省力杠杆的是( )
A.开瓶扳手B.钓鱼竿
C.筷子D.火钳
5.(2分)下列现象中,人没有对物体做功的是( )
A.用力将铅球掷出
B.将箱子从地面搬起来
C.推着购物车匀速前进
D.提着水桶在水平地面上匀速前进
6.(2分)建筑工地上,起重机几分钟就能把所需的砖运送到楼顶,如果人使用滑轮组来提升则需要几个小时。下列说法正确的是( )
A.起重机做的有用功一定多
B.起重机相同时间内做功多,功率大
C.起重机功率越大,机械效率一定越高
D.做功时间越长,起重机的功率越大
7.(2分)如图所示为我国第一部物理学著作《远西奇器图说》所记载的一机械装置,书中对小球A、B的质量大小关系作出了正确的推测。若小球A的质量为10克,不考虑摩擦和绳重,小球B的质量可能为( )
A.14克B.12克C.10克D.8克
8.(2分)如图所示的是单塔双索面斜拉桥,索塔两侧对称的拉索承受了桥梁的重力。以索塔与桥面的交点为支点,一辆载重汽车从桥面索塔处按设计时速匀速驶向桥的右端,右侧拉索的拉力大小将( )
A.一直增大B.一直减小
C.保持不变D.先增大后减小
9.(2分)车间工人们用如图所示的滑轮组把重物提起2m的高度,下列关于这个滑轮组的说法中,正确的是( )
A.绳子自由端被拉下了4m
B.这个滑轮组能省距离
C.这个滑轮组能省力
D.这个滑轮组不仅能省力,还能省距离
10.(2分)一辆汽车行驶在盘山公路上,汽车在100s内从山脚行驶到了高200m的山腰处,汽车发动机的功率为100kW,g取10N/kg,下列说法正确的是( )
A.盘山公路相当于斜面,可以省功
B.汽车牵引力在100s内做的有用功为1×107J
C.盘山公路的机械效率为40%
D.汽车发动机在100s内所做的总功为4×106J
二、填空与作图题(共8小题,计22分)
11.(3分)著名作家冯骥才在《挑山工》中描述了挑山工用扁担将货物运送上山的情景,如图所示。在这个过程中,挑山工做的有用功是对 做的功,挑山工做的总功是对 做的功。挑扁担时,左右两边都放上货物,这是利用了 的原理。
12.(2分)露营受到年轻一代家长的欢迎。如图所示是一种露营折叠小推车,装满物品后车总重200N,小明用50N的水平拉力拉着小推车在水平路面上匀速直线前进了50m,小明对小推车做功 J,重力对小推车做功 J。
13.(2分)人体某些部位也具有杠杆的功能,如图是肱二头肌收缩将前臂收回的动作,此时支点是 (选填“A”或“B”),前臂属于 杠杆。
14.(4分)小兵在家里的工具箱中翻出了下列工具。如图﹣1所示,螺丝刀是轮轴的一种应用,手柄 (选填“粗”或“细”)一些的螺丝刀使用起来更省力;螺丝钉的螺纹相当于 ,螺纹越 (选填“密”或“稀”)拧起来越省力。如图﹣2所示的两种剪刀,要剪开铁皮应该选用 (选填“甲”或“乙”)。
15.(3分)如图所示,旗杆顶端的装置属于 (选填“定”或“动”)滑轮,使用该滑轮可以 (选填“省力”或“改变力的方向”)。若国旗质量为1.2kg,不计摩擦和绳重,人在下方拉动绳子 N。(g取10N/kg)
16.(4分)如图所示,小敏在运动会上竖直举着班牌匀速前进,前进时班牌遇到大小为30N、水平向后风的阻力等效作用在A点上。班牌上A、B两点距离为1.2m,若将班牌视为杠杆,选 (选填“B”或“C”)点作为支点,人的另一只手对班牌的水平作用力较小,这个力的方向是 (选填“水平向前”或“水平向后”),大小为 N。为了用更小的力保持班牌平衡,可以将握住B点的手向 移。
17.(2分)建筑工人在A处,使用如图所示的滑轮组提升物体,试在图中画出最省力的绕线方法。
18.(2分)如图所示,工人用撬棒撬起石块的情景,O是支点
三、实验与探究题(共4小题,计22分)
19.(4分)请完成下列填空。
(1)如图﹣1所示,探究定滑轮工作时的特点可得出的结论是:使用定滑轮可以改变 ,但不可以 。
(2)如图﹣2所示,要让杠杆在水平位置保持平衡,需要在A点用弹簧测力计向 拉,结果发现测出的拉力大小与杠杆的平衡条件不相符,原因是杠杆 对实验有影响。
20.(4分)小刚想粗略地测算自己在单杠上做引体向上运动时的功率,如图所示。
(1)需要的测量工具:电子秤、刻度尺、 。
(2)请帮他设计实验步骤:
①用 测出小刚的质量m;
②小刚吊在单杠上,用刻度尺测量人的下巴到单杠的高度h,也就是人体上升的高度;
③连续完成n次引体向上,记录需要的 。
④计算做功的功率。
(3)小刚采用表格记录数据,请帮他把表中空格补充完整,不填写数据。
21.(7分)在“测量滑轮组的机械效率”实验中,小刚用如图所示滑轮组进行了三次实验,实验数据如表所示。
(1)本实验中用到的测量工具有 和 。
(2)在第②次实验中,做的有用功是 J,额外功是 J。
(3)第③次实验中滑轮组的机械效率是 (结果保留至0.1%)。
(4)通过分析实验数据可以得出:同一滑轮组提升的物重增大,机械效率将 (均选填“增大”、“减小”或“不变”)。
22.(7分)小明在“探究杠杆的平衡条件”实验中:
(1)安装好杠杆后,发现其左端下沉,如图﹣1所示,应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。
(2)如图﹣2所示,在A处悬挂3个钩码,每个钩码重为0.5N。在B处先施加一个竖直向下的拉力使杠杆在水平位置再次平衡 ,拉力的大小为 N,若沿着图示的方向斜拉,拉力将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
(3)多次改变挂在支点O两边钩码的质量和悬挂位置,收集杠杆平衡时多组动力、动力臂、阻力和阻力臂的数据并进行计算分析,得出杠杆的平衡条件是:动力×动力臂 阻力×阻力臂。多次实验的目的是 (选填“使结论更具有普遍性”或“减小误差”)。
(4)小明制作了一个简易杠杆,调节杠杆在水平位置平衡,然后在它两边恰当位置分别放上不同数量的同种硬币,且l1=2l2,如图﹣3所示,若两边同时各取走一枚硬币,则杠杆的 (选填“左”或“右”)端将下沉。
四、综合题(共2小题,计16分)
23.(8分)如图所示,小明用100N的力沿斜面向上匀速推动箱子,已知箱子重200N,斜面高1.2m。
(1)箱子受到的摩擦力是多少?
(2)斜面的机械效率是多少?
(3)请写出一条使用斜面推箱子时更省力的方法: 。
24.(8分)如图所示是某处地铁施工时的起重机及其滑轮组的示意图。钢丝绳拉力F由电动机提供,拉力做功的功率为3000W,利用该滑轮组在30s内将质量为0.3t的沙土匀速吊出15m深的竖井。(g取10N/kg)
(1)上述过程中滑轮组做的有用功是多少?
(2)拉力的大小是多少?
(3)该滑轮组的机械效率是多少?
参考答案与试题解析
一、选择题(共10小题,每小题2分,计20分.每小题只有一个选项是符合题意的)
1.【分析】首先对题目中涉及的物理量有个初步的了解,对于选项中的单位,可根据需要进行相应的换算或转换,排除与生活实际相差较远的选项,找出符合生活实际的答案。根据生活中常见物体的功率进行估测。
【解答】解:A、人步行时的功率约为20W=0.02kW;
B、汽车发动机的功率约为25kW=25000W;
C、国产C919飞机发动机的总功率约为2×105W,故C错误;
D、一只鸡蛋受到的重力为G=mg=0.05kg×10N/kg=0.7N,通过的距离大约1m,时间大约是1s=8.5W。
故选:D。
【点评】不同物理量的估测,有的需要生活经验、有的需要换算单位、有的需要简单计算,最后判断哪个选项符合实际。
2.【分析】使用滑轮时,轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮。定滑轮不省力,但是可以改变力的方向,实质上是动力臂等于阻力臂的杠杆(等臂杠杆)。
【解答】解:安装在护城河旁城墙顶端的滑轮使用时,轴的位置固定不动,它可以改变力的方向,同时也不能省距离,B正确。
故选:B。
【点评】本题考查滑轮的识别及工作特点,是一道基础题,比较简单。
3.【分析】功率的公式P==Fv,功率一定时,减小行驶速度可增大牵引力。
【解答】解:汽车爬坡时要采用低挡上坡,速度会减小,由功率的变形公式P=,可以增大牵引力。
故选:C。
【点评】本题考查了功率公式的应用,在功率一定时,分析力的问题时常用到功率的变形公式P=Fv。
4.【分析】结合生活经验,先判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆。
【解答】解:A、开瓶起子在使用过程中,是省力杠杆;
B、在钓鱼时的鱼竿使用过程中,是费力杠杆;
C、用筷子夹物体,动力臂小于阻力臂;
D、用火钳在使用过程中,是费力杠杆;
故选:A。
【点评】杠杆根据其省力情况可以分为三类:动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆;动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆;动力臂等于阻力臂的杠杆为等臂杠杆。
5.【分析】做功的两个必要因素:(1)作用在物体上的力;(2)物体在力的方向上通过的距离;二者缺一不可。
【解答】解:A、用力将铅球掷出,手给铅球一个向前的力,手对铅球做功;
B、将箱子从地面搬起来,箱子在力的方向上通过一定的距离,故B不符合题意;
C、推着购物车匀速前进,购物车在力的方向上通过一定的距离,故C不符合题意;
D、人提着水桶在水平路面上行走,虽然水桶水平移动距离。人对水桶没有做功。
故选:D。
【点评】本题考查了力是否做功的判断方法,属于基础题。
6.【分析】(1)功率等于单位时间内所做的功;
(2)机械效率是有用功与总功的比值;
(3)功率是描述物体做功快慢的物理量,功率大则做功快;
(4)机械效率越高说明有用功在总功中占的比例越大,也就是额外功在总功中占的比例越小。
【解答】解:A、起重机和人对砖做功相同,故A错误;
B、起重机和人把相同的砖运到楼顶,起重机用时少,功率大,故B正确;
C、机械效率是指有用功与总功的比值,功率大的机器机械效率不一定高;
D、功率是做功与所用时间的比;不知道总功,故D错误。
故选:B。
【点评】(1)功率是表示物体做功快慢的物理量,比较物体做功快慢有两种方法:完成相同的功用时越少做功越快;用时相同时完成的功越多做功越快。
(2)功率表示物体做功快慢,物体做功快功率大;机械效率是有用功和总功的比值,有用功在总功中占的比值越大,机械效率越高。功率大小和机械效率高低没有关系。
7.【分析】不考虑摩擦和绳子重力,根据定滑轮的特点和功的原理分析解答。
【解答】解:不考虑摩擦和绳重,定滑轮即不省力又不省距离,当B下降时B等于A沿斜面上升的距离LA大于A竖直上升的高度hA,根据功的原理可知,重力对B做的功等于绳子的拉力对A做的功,即mAghA=mBghB,因为hA<hB,所以mA>mB,因此B的质量肯定小于10g。
故选:D。
【点评】此题主要考查了定滑轮、斜面特点,以及功的原理的运用。属于基本内容,难度适中。
8.【分析】以索塔与桥面的交点为支点,左侧拉索的拉力为动力,汽车对桥的压力为阻力,根据杠杆的平衡条件分析可知右侧拉索拉力的变化。
【解答】解:以索塔与桥面的交点为支点,右侧拉索的拉力为动力,一辆载重汽车从桥面索塔处按设计时速匀速驶向桥的右端,在阻力和动力臂不变时。
故选:A。
【点评】将图示的钢索斜拉桥抽象成杠杆模型是解决此题的突破口;将所学的物理知识与生活实际相联系。
9.【分析】由图可知,提起动滑轮绳子的股数为n=2;
(1)(2)根据s=2h求出绳子自由端向下移动的距离,据此可知滑轮组是否省距离;
(3)由于不知道动滑轮的重力以及摩擦情况,无法确定是否省力;既省力又省距离的机械是不存在的。
【解答】解:由图可知,提起动滑轮绳子的股数为n=2;
A、绳子自由端向下移动的距离:s=nh=2×3m=4m;
B,绳子移动的距离大于物体移动的距离,故B错误;
C、由于不知道动滑轮的重力以及摩擦情况,故C错误;
D、根据功的原理可知,所以既省力又省距离的机械是不存在的。
故选:A。
【点评】本题考查滑轮组中的相关计算以及滑轮组的工作特点,能确定提起动滑轮绳子的股数是解题的关键。
10.【分析】(1)使用任何机械都不省功;
(2)根据W有用=Gh计算有用功,根据W总=Pt计算总功,根据η=×100%计算机械效率。
【解答】解:A、使用任何机械不能省功;
B、汽车牵引力在100s内做的有用功W有用=Gh=mgh=2000kg×10N/kg×200m=4×106J;故B错误;
CD、汽车发动机的总功W总=Pt=100×106W×100s=1×107J;
斜面的机械效率η=×100%=;故C正确。
故选:C。
【点评】本题考查了功、机械效率公式的应用,关键是公式及其变形式的灵活运用,计算过程要注意单位的换算。
二、填空与作图题(共8小题,计22分)
11.【分析】根据做功的目的确定有用功和总功,根据杠杆的平衡条件分析扁担工作原理。
【解答】解:挑山工用扁担将货物运送上山时。在这个过程中,挑山工做的总功是对人。挑扁担时,即使货物不等重也能平衡。
故答案为:货物;人、扁担;杠杆平衡。
【点评】本题考查有用功和总功与杠杆平衡条件,属于中档题。
12.【分析】(1)做功的两个必要因素:一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上移动的距离。
(2)利用做功的两个必要因素判断重力是否做功;利用功的公式W=Fs求拉力做功大小。
【解答】解:在这个过程中,小明对小推车做功:W=Fs=50N×50m=2500J;
车子在水平路面上运动,车子在重力的方向没有移动距离,即重力做功为0J。
拉力所做的功:W=Fs=50N×10m=500J。
故答案为:2500;0。
【点评】本题考查了力是否做功的判断和功的计算,掌握做功的两个必要因素是解答此题的关键。
13.【分析】杠杆绕着转动的点叫支点;根据动力臂与阻力臂的大小关系确定手臂属于哪类杠杆。
【解答】解:如图,肱二头肌收缩将前臂收回时,A为支点,即动力作用点;
肱二头肌收缩将前臂收回时,动力臂小于阻力臂。
故答案为:A;费力。
【点评】本题考查了杠杆的五要素、杠杆分类,属于基础题目。
14.【分析】(1)轮轴是一种简单机械,轮半径是轴半径的几倍,作用在轮上的力就是轴上力的几分之一;根据杠杆的平衡条件F1R=F2r分析螺丝刀的省力情况;
(2)螺丝钉上的一圈圈螺纹的长相当于斜面的长度,斜面是一种变形的杠杆;
(3)杠杆在使用时有时为了省力,有时为了省距离,要剪开较硬的物体时,需要克服更大的阻力,因此是为了省力。根据杠杆的平衡条件可知,只有动力臂大于阻力臂的杠杆才更省力。
【解答】解:(1)螺丝刀相当于轮轴,根据杠杆的平衡条件F1R=F2r可知,手柄粗一些的螺丝刀用起来更省力;
(2)螺丝钉上的一圈圈螺纹相当于斜面,斜面是一种变形的杠杆;螺丝钉螺纹密,相当于斜面较长,斜面越长;
(3)图中甲剪刀在使用过程中,动力臂大于阻力臂,能省力。
故答案为:粗;斜面;密;甲。
【点评】本题考查了轮轴、斜面、杠杆的的应用,轮轴、斜面是我们日常生活中常用的简单机械,而螺旋作为斜面的一类在现实生活中也有很广泛的应用,例如电钻钻头。
15.【分析】定滑轮不省力,可以改变力的方向;根据G=mg计算。
【解答】解:旗杆顶部有一个定滑轮,它能改变力的方向,F=G=mg=1.2kg×10N/kg=12N。
故答案为:定;改变力的方向。
【点评】本题考查了定滑轮的特点,是基础题。
16.【分析】以C为支点时,B处垂直于杠杆向右的力为动力,A处垂直杠杆向左的力为阻力,BC为动力臂,AC为阻力臂;以B点为支点时,在C处用力,且动力的方向垂直于杠杆水平向后,BC为动力臂,AB为阻力臂,据此分析即可;
C点受到的力为动力,要使杠杆处于平衡状态,C点的受力方向向后;
根据杠杆平衡条件计算C点受力的大小;
根据杠杆平衡条件可知减小阻力臂,增大动力臂可用更小的力保持班牌平衡,据此判断B点的移动方向。
【解答】解:小敏在运动会上竖直举着班牌匀速前进,若以C为支点时,A处垂直杠杆向左的力为阻力,AC为阻力臂,在C处用力,BC为动力臂;两种情况的动力臂均为BC,阻力臂较小,此时的动力最小;
由于杠杆受到的阻力的方向是水平向后的,所以动力的方向也是水平向后;
根据杠杆平衡条件可得FA×AB=FC×BC,代入数据可得30N×1.2m=FC×3.4m,解方程可得FC=90N;
根据杠杆平衡条件可知减小阻力臂,增大动力臂可用更小的力保持班牌平衡。
故答案为:B;水平向后;上。
【点评】本题考查杠杆平衡条件的灵活运用,属于基础题。
17.【分析】滑轮组绕绳时既要考虑到省力情况,也要注意到人所处的位置。
【解答】解:由图可知,绳子端拉力方向向上,则绳子首先系在动滑轮的上挂钩上、动滑轮,如右图所示:
【点评】此题考查滑轮组的设计与组装,属于常考题目,难度不大,作图时应注意拉力的方向。
18.【分析】动力臂是支点O到力的作用线的距离。
【解答】解:从支点O向动力F的作用线作垂线段,即为动力力的力臂l
【点评】本题考查了力臂的画法。画力臂关键是要画出支点到力的作用线的垂线段。
三、实验与探究题(共4小题,计22分)
19.【分析】(1)观察图1三次弹簧测力计示数与物重,可得出拉力与物重相等,但改变了用力的方向,给做功带来了方便;
(2)为了排除杠杆自身重力对实验的影响,应使支点经过杠杆的重心。
【解答】解:(1)从图1中可看出,三次拉力的方向都不相同,等于物重,但不能省力;
(2)如图2所示,使弹簧测力计竖直向上拉,其原因是:杠杆自身重力对实验有影响。
故答案为:(1)改变力的方向;省力;自身重力。
【点评】此题考查了定滑轮的特点和理解杠杆平衡的含义,会调节杠杆平衡,深入理解和运用杠杆的平衡条件,理解影响实验结论的诸多因素,是解答此题的关键。
20.【分析】(1)根据P===分析;
(2)使用电子秤测量小刚的质量m;用刻度尺测量每次引体向上上升的高度h;用秒表测量连续n次引体向上动作需要的时间t;计算出小刚做引体向上运动时的功率;
(3)根据G=mg得出小刚的重力,根据W=Gh得出做一次引体向上小刚做的功,根据做一次引体向上小刚做的功和n次计算出W总,根据P=求出小刚做引体向上的功率。
【解答】解:
(1)小刚做引体向上运动时,需要克服自身重力做功==,则除使用电子秤,还需要测量时间的器材﹣﹣秒表;
(2)实验步骤分别为:使用电子秤测量小刚的质量m;用刻度尺测量每次引体向上上升的高度h;再计算小刚做引体向上运动时的功率;
(3)根据题意知,表格中缺少的内容分别是:人的质量m/kg、时间t/s。
故答案为:(1)秒表;(2)电子秤;(3)人的质量m/kg;时间t/s。
【点评】本题是测量做引体向上运动时功率的实验,考查了所用的测量工具、测量步骤等,关键是明确实验原理。
21.【分析】(1)实验中需要测量物体的重力、拉力以及物体上升的高度,据此判断实验中需要的测量工具;
(2)根据W有用=Gh可求有用功,根据W额=W总﹣W有用可求额外功;
(3)根据图示可知,动滑轮上绳子的股数为3,根据η==求出第③次实验时滑轮组的机械效率;
(4)分析表中数据,可以得到同一个滑轮组提升不同物体时,物体越重,额外功变大,滑轮组机械效率的变化。
【解答】解:(1)实验中需要测量物体的重力、拉力以及物体上升的高度;
(2)根据图示可知,动滑轮上绳子的股数为3,第②次实验中滑轮组的有用功:
W有用=Gh=6N×6.30m=1.8J;
总功:W总=Fs=3.6N×0.2m=2.34J,
额外功:W额=W总﹣W有用=2.34J﹣4.8J=0.54J;
(3)第③次实验中滑轮组的机械效率:
η===×100%≈80.8%;
(4)根据表中数据可知:W额外1=W总5﹣W有1=1.5N×0.9m﹣2N×0.3m=8.42J;
W额外2=W总2﹣W有7=2.6N×2.9m﹣6N×7.3m=0.54J;
W额外8=W总3﹣W有3=4.3N×0.2m﹣8N×0.7m=0.57J;
显然滑轮组的额外功变大,因此克服滑轮转轴处摩擦所做的额外功变大,有用功增大。
故答案为:(1)弹簧测力计;刻度尺 ;0.54; (4)增大。
【点评】本题探究影响滑轮组机械效率的因素,考查实验注意事项、效率公式、控制变量法的运用及数据分析。
22.【分析】(1)调节杠杆在水平位置平衡时,平衡螺母向上翘的一端移动;
(2)杠杆的平衡条件可表达为:F1L1=F2L2;根据平衡条件可分析测力计示数变化;
杠杆在水平位置保持平衡,这样做的目的是便于直接在杠杆上读取力臂;
(3)初中物理用实验探究物理问题时要进行多次实验,有的是为了多次测量求平均值来减小误差;有的是多次测量发现变化规律;有的是为了使实验结论具有普遍性;
(4)根据杠杆的平衡条件求出两力臂之比以及若两边同时各取走—枚硬币,杠杆会向哪端下沉。
【解答】解:(1)如图甲所示,杠杆左端下沉,应将平衡螺母向上翘的右端移动;
(2)根据杠杆的平衡条件,F1l1=F3l2知,在A点悬挂3个钩码B×6l,
解得:FB=4G=4×4.5N=2N;
杠杆在水平位置保持平衡,这样做的目的是便于直接在杠杆上读取力臂;
若沿着图示的方向拉,力臂变小;
(3)探究杠杆平衡的条件时进行多次实验,多次改变挂在支点O两边钩码的质量和悬挂位置,动力臂,得出杠杆的平衡条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂,使实验结论具有普遍性;
(4)根据杠杆的平衡条件,F6l1=F2l3,设每个硬币的重力为G,由l1=2l2;
若两边同时各取走—枚硬币,则左边为2Gl2,右边为8Gl2,
由于2Gl6<3Gl2,所以杠杆的右端将下沉。
故答案为:(1)右;(2)便于读取力臂;7;(3)=;(4)右。
【点评】本题考查了杠杆平衡的条件,杠杆在水平位置平衡后,支点到力的作用点的距离就是力臂,因此在此实验中我们应调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,以便直接读出力臂。探究杠杆平衡的条件就是动力×动力臂=阻力×阻力臂。
四、综合题(共2小题,计16分)
23.【分析】(1)知道物体重力和斜面高,利用W=Gh求拉力做的有用功;
知道拉力和斜面长,利用W=Fs求拉力F对物体做的总功,根据总功与有用功的差得出额外功,再根据W额=fs,变形后可求摩擦力f。
(2)斜面的机械效率等于有用功与总功之比。
(3)使用斜面时,在斜面高一定时,斜面越长越省力;减小斜面的粗糙程度可以省力。
【解答】解:(1)拉力做的有用功:
W有用=Gh=200N×1.2m=240J;
拉力F对物体做的总功:
W总=Fs=100N×2m=300J,
额外功为:W额=W总﹣W有=300J﹣240J=60J;
由W额=fs得,摩擦力为f==。
(2)斜面的机械效率:η=×100%=。
(3)减小斜面的坡度或减小斜面的粗糙程度,都可以省力。
答:(1)箱子受到的摩擦力为20N;
(2)斜面的机械效率为80%;
(3)减小斜面的坡度。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功、总功、额外功、摩擦力、机械效率的计算,其中计算斜面对箱子的摩擦力时,要通过额外功来计算,特别要注意斜面对箱子的摩擦力与推力不是一对平衡力。
24.【分析】(1)根据G=mg求沙土的重力,利用W有=Gh求有用功;
(2)由图可知n=3,绳子自由端移动的距离s=nh,利用P=求拉力做总功,利用W=Fs求拉力的大小;
(3)利用η=×100%求滑轮组的机械效率。
【解答】解:(1)沙土的重力:G=mg=0.3×104kg×10N/kg=3×103N,
滑轮组做的有用功:W有=Gh=2×103N×15m=4.6×104J;
(2)由图可知n=3,绳子自由端移动的距离:s=nh=2×15m=45m,
由P=可知总=Pt=3000W×30s=9×104J,
由W=Fs可知,拉力的大小:F==;
(3)滑轮组的机械效率:η=×100%=。
答:(1)上述过程中滑轮组做的有用功是4.5×103J;
(2)拉力的大小是2000N;
(3)该滑轮组的机械效率是50%。
【点评】本题考查了使用滑轮组时功、功率和机械效率公式的应用,关键是从图中得出滑轮组绳子的有效股数。①
②
拉一次克服重力
所做的功W/J
拉上去
的次数
③
④
/
/
/
/
/
/
实验序号
物重G/N
物体上升的高度h/m
拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
①
4
0.3
1.8
0.9
74.1%
②
6
0.3
2.6
0.9
76.9%
③
8
0.3
3.3
0.9
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