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文档介绍
2018-2020近三年中考物理真题分类汇编专题13--18(附解析共300页)
1 考点 13 功、功率、机械能 ★考点列表 序号 考点 考点释义 备注 1 功 功的初步概念、功的原理、功的计算 2 功率 功率的概念和计算 重点 3 动能和势能 (1)影响几种机械能大小的因素以及机械能 的相互转化。 (2)用控制变量法研究动能大小与哪些因素 有关的实验。 重点 4 机械能及其 转化 动能和势能的相互转化、机械能守恒 ★三年真题 一、选择题 1.(2020·北京)如图所示的情境中,人对物体做功的是( )。 A. 用力搬石头没有搬动; B. 人将重物从地面拉到高处; C. 人推一块大石头没推动; D. 人使箱子沿水平方向做匀速直线运动 【答案】B。 【解析】A.人用力搬石头但没有搬动,有力,但物体没有在力的方向上通过距离,没 有做功,不符合题意; B.人将重物从地面拉到高处,对物体有向上的拉力,物体在拉力的方向上通过了距离, 所以拉力对物体做了功,符合题意; C.人推一块大石头没推动,有力,但物体没有在力的方向上通过距离,没有做功,不 符合题意; D.人使箱子沿水平方向做匀速直线运动,人给箱子一个向上的力,箱子向上没有移动 距离,人对箱子没有做功,不符合题意。 故选 B。 2 2.(2020·衡阳)近期我国长江中下游许多省份因连续大雨发生洪涝灾害。抗洪抢险小 分队成员李军在一次行动中需要帮老百姓把一个质量为 240kg 的重物搬到 2m 高的车上。为 了省力采用 5m 的长木板搭了一个斜面(如图所示)。用 1200N 的力用了 5min 将重物匀速推 到车上。关于此简易斜面装置,下列说法中正确的是( )。 A.他对重物做了 4800J 的功; B.他做功的功率为 16W; C.此次简易斜面装置的机械效率为 50%; D.斜面是一种省力杠杆 【答案】AD。 【解析】A、重物的重力:G=mg=240kg×10N/kg=2400N, 李军对重物做的有用功:W 有用=Gh=2400N×2m=4800J,故 A正确; B、做的总功:W 总=Fs=1200N×5m=6000J 做功的功率为:P= = =20W,故 B错误; C、简易斜面装置的机械效率:η= = ×100%=80%,故 C 错误; D、据课本知识可知,斜面本质上是一种省力杠杆,故 D 正确。故选:AD。 3.(2020·南充)如图所示,重为 2N 的物体 A 放在水平桌面上,重为 5N 的物体 B挂在 动滑轮下,每个滑轮重为 1N(不计绳重和摩擦),B 恰好可以匀速下降。现对 A 施加水平向 左的拉力使 B 上升,当 B 以 0.3m/s 的速度匀速上升时,拉力大小为 F.下列说法正确的是 ( )。 A.B 匀速下降时,物体 A受到 3N 的摩檫力; B.拉力 F 的大小为 4N ; 3 C.拉力 F 的功率为 3.6W; D.B 匀速上升 0.6m 的过程中,拉力 F做功 2.4J 【答案】BC。 【解析】A、由图可知动滑轮上绳子的段数 n=3,不计绳重及摩擦时, 则绳子自由端的拉力(即滑轮组对物体 A 的拉力):FA= (GB+G 动)= ×(5N+1N) =2N, B匀速下降,物体 A匀速向右运动时,受到向右的拉力 FA和向左的摩擦力作用, 则由二力平衡条件可得,物体 A 受到的摩檫力:f=FA=2N,故 A 错误; B、当使物体 B 以 0.2m/s 的速度上升时,物体 A匀速向左运动,此时 A受到向右的拉力 FA、摩擦力和向左的拉力 F 作用, 由于物体 A对桌面的压力大小和接触面的粗糙程度都不变,则摩擦力大小不变, 所以,由力的平衡条件可得 F=FA+f=2N+2N=4N;故 B 正确; C、绳子自由端移动的速度(即物体 A 运动的速度):vA=3vB=3×0.3m/s=0.9m/s, 则拉力 F 的功率为:P=FvA=4N×0.9m/s=3.6W;故 C 正确; D、B 匀速上升 0.6m,则绳子自由端移动的距离: sA=3sB=3×0.6m=1.8m, 该过程中拉力 F做功:W=FsA=4N×1.8m=7.2J,故 D 错误;故选:BC。 4.(2020·山东滨州)如图所示,重800N 的物体在100N水平拉力F的作用下,以0.1m / s 的速度沿水平地面向左匀速直线运动了 20s ,滑轮组的机械效率为 60%。在此过程中,下列 说法正确的是( )。 A. 拉力 F 做的功为 400J ; B. 物体与地面间的滑动摩擦力为180N ; C. 额外功的功率为12W ; D. 若物体的重力和运动速度不变,只增大水平地面的粗糙程度,则滑轮组的机械效率 会降低 【答案】BC。 【解析】A.物体移动距离:s 物=v 物t=0.1m/s×20s=2m 4 由图知,n=3,则绳子自由端移动的距离:s=3s 物=3×2m=6m 拉力 F做的功:W 总=Fs=100N×6m=600J,故 A 错误; B.有用功:W 有= =600J 60%=360JW 总 物体与地面间的滑动摩擦力:f= 360J= 2m W s 有 物 =180N,故 B 正确; C.额外功:W 额=W 总-W 有=600J-360J=240J 额外功的功率:P= 240J 20s W t 额 =12W;故 C 正确; D.若物体的重力和运动速度不变,只增大水平地面的粗糙程度,故增大了有用功,所 以在额外功不变的情况下,滑轮组的机械效率变大,故 D错误。 故选 BC。 5.(2020·绥化)人造地球卫星绕地球从近地点向远地点运动时,下列说法正确的是 ( )。 A.势能变小 B.动能不变 C.动能转化为重力势能 D.机械能变小 【答案】C。 【解析】在从近地点向远地点运动的过程中,卫星的质量不变,速度减小,动能减小; 卫星的质量不变、相对高度增加,势能增大,动能转化为重力势能;此时的机械能是守恒的, 保持不变,故 C正确、ABD 错误。 故选:C。 6.(2020·天津)2020 年 6 月 23 日,我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫 星发射成功。若某卫星沿椭圆轨道从远地点向近地点运动时速度增大了,由此可知其动能 ( )。 A. 减小 B. 增大 C. 不变 D. 消失 【答案】B。 5 【解析】卫星沿椭圆轨道从远地点向近地点运动时,高度减小重力势能减小,速度增大, 动能增大,总的机械能不变。故选 B。 7.(2020·衡阳)2020 年 6 月 23 日,最后一颗北斗卫星在西昌顺利发射升空,标志我 国自主研发、组建的北斗卫星定位系统成功组网。下列说法中错误的是( )。 A.其中的地球“同步”卫星相对于地球是静止的; B.其中沿椭圆轨道绕地球运行的卫星在远地点时,重力势能最大,动能为 0; C.卫星与地面设备之间是利用电磁波传递信息; D.卫星的太阳能电池板工作时将太阳能转化成电能 【答案】B。 【解析】A、因为同步卫星的转动和地球的转动是同步的,它相对地球的位置没有发生 变化,所以地球同步通讯卫星相对于地球是静止的,故 A正确; B、卫星运行到远地点时,速度最小,距离地球的高度最大,此时卫星的重力势能最大, 动能最小,故 B错误; C、电磁波传播不需要介质,卫星与地面设备之间是利用电磁波传递信息,故 C 正确; D、卫星上的太阳能电池板工作时,将太阳能转化成电能,故 D 正确。 故选:B。 8.(2020·北京)如图所示为游乐园的过山车运行的情境,下列说法正确的是( )。 A. 过山车从高处加速滑下的过程中,动能增加; B. 过山车从高处加速滑下是由于受到惯性的作用; C. 过山车从低处上升的过程中,重力势能增加; D. 过山车从低处上升的过程中,重力势能转化为动能 【答案】AC。 【解析】A.过山车从高处加速滑下的过程中,质量不变,速度增大,所以动能增加, 故 A 正确; B.过山车从高处加速滑下是因为受重力的作用,故 B 错误; C.过山车从低处上升的过程中,质量不变,高度升高,所以重力势能增加,故 C 正确; 6 D.过山车从低处上升的过程中,动能减小,重力势能增大,且克服阻力做功,将动能 转化为重力势能和内能,故 D错误。 故选 AC。 9.(2020·衡阳)将不同质量的钢球从如图所示光滑轨道 ABCD 上的 A 点释放,通过水 平面 BC,运动到斜面 CD 上的过程中,下列相关解释中正确的有( )。 A.从 A 运动到 B 的过程中重力势能转化为动能; B.钢球在水平面 BC 上由于受到惯性,所以能继续向前运动; C.钢球在斜面 CD 上受到的重力和支持力不是一对平衡力; D.钢球的质量越大,到达 B 点时的速度越大 【答案】AC。 【解析】A、从 A 运动到 B的过程中,高度减小,速度变大,重力势能减小,动能变大, 重力势能转化为动能,故 A 正确; B、钢球在水平面 BC 上由于具有惯性,所以能继续向前运动,惯性是一种性质,不能说 受到惯性,故 B错误; C、钢球在斜面 CD 上受到的重力和支持力没有在同一条直线上,不是一对平衡力,故 C 正确; D、从 A 点滑下,到达 B点时,由于下降的高度相同,则速度相同,速度大小与质量无 关,故 D 错误。 故选:AC。 10.(2020·武汉)滑跃式起飞是一种航母舰载机的起飞方式。飞机跑道的前一部分是 水平的,跑道尾段向上翘起。如图所示,飞行员驾驶舰载机从图示位置由静止开始一直加速 直至离舰的过程中,下列说法正确的是( )。 A. 飞行员的动能先增加后减少 B. 飞行员的机械能一直减少 7 C. 飞行员的机械能一直增加 D. 飞行员的机械能先不变后增加 【答案】C。 【解析】飞行员一直加速直至离舰的过程中,飞机跑道的前一部分是水平的,飞行员重 力势能不变,速度增大,质量不变,动能增大,机械能增大。跑道尾段向上翘起,质量不变, 速度增大,高度增高,所以飞行员的动能增大,重力势能增大,机械能增大。 故选 C。 11.(2020·江苏泰州)在水平地面上铺一张纸,将一只皮球表面涂黑,使其先后从高 处下落,在纸上留下黑色圆斑 A、B。如图所示。关于皮球两次下落形成圆斑的过程,下列 说法正确的是( )。 A. 皮球对纸的最大压力相等; B. 皮球刚到达纸面时的速度相等; C. 皮球刚到达纸面时的动能相等;D. 皮球获得的最大弹性势能不等 【答案】D。 【解析】A.由图可知,黑色圆斑 B 比较大,而力的大小影响力的作用效果,力越大作 用效果越明显形变量越大,可知从 B 处落下的皮球对纸的最大压力较大,故 A 错误; BCD.皮球从不同的高度落下时,高度减小,速度变大,重力势能转化为动能;在纸上 留下黑色圆斑 A、B,留下圆斑说明皮球下落到纸面上时发生了弹性形变,此过程是动能转 化为弹性势能,由图中两个圆斑大小可看出,圆斑大的(B)皮球转化的弹性势能较大,说 明它原来所具有的重力势能大,即 B所处的高度较高;可知从 B 处落下的皮球刚到达纸面时 的速度较大,此时动能也较大,故 BC 错误;D 正确。 故选 D。 12.(2020·四川乐山)2020 年 6 月 17 日 15 时 19 分,我国在酒泉卫星发射中心用长 征二号丁运载火箭,成功将高分九号 03 星送入预定轨道,发射获得圆满成功。在运载火箭 加速升空的过程中,下列说法正确的是( )。 8 A. 动能增大,势能减小 B. 动能不变,势能增大 C. 动能增大,势能增大 D. 动能减小,势能增大 【答案】C。 【解析】火箭加速升空时,质量不变,速度增大,动能增大;高度增大,重力势能增大。 故选 C。 13.(2020·四川南充)2020 年 6 月 23 日 9 时 43 分,北斗 3 号最后一颗全球组网卫星 在西昌卫星发射中心发射成功(如图),它是北斗 3号系列的第三颗地球同步卫星,主要用于 无线电导航、无线电测定等。关于卫星下列说法正确的是( )。 A. 该卫星在加速升空的过程中,机械能不变; B. 该卫星进入同步轨道后,相对地表静止; C. 该卫星运行一周的时间约为 365 天; D. 该卫星与地面基站可通过超声波传递信息 【答案】B。 【解析】A.在卫星加速升空的过程中,卫星的质量不变,速度变大,动能变大;同时 质量不变、高度增加,重力势能增大,所以机械能增大,故 A错误; B.卫星进入同步轨道后,地球同步卫星和地球之间的位置没有发生改变,卫星相对于 地表是静止的,故 B正确; C.地球同步卫星和地球的自转周期相同,即每隔 24 小时绕地球一周,故 C错误; D.卫星与地面站之间是真空,真空不能传声,所以只能利用电磁波传递信息,故 D 错 误。 故选 B。 14.(2020·新疆)羽毛球比赛中,空中飞行的羽毛球先后经过 A、B 两点时的动能相等, 9 相比 A点,羽毛球在 B 点时( )。 A. 机械能较小,重力势能较大 B. 机械能较大,重力势能较大 C. 机械能较小,重力势能较小 D. 机械能较大,重力势能较小 【答案】C。 【解析】羽毛球在空中从 A到 B飞行的过程中,由于空气阻力的存在,机械能不守恒, 故机械能减小。又因为羽毛球先后经过 A、B 两点时的动能相等,故重力势能减小,故 ABD 不符合题意;C符合题意。 故选 C。 15. (2020·安徽)一人造地球卫星沿椭圆轨道运行,我们把卫星运行过程中离地球最 近的 一点叫近地点,最远的一点叫远地点(如图所示)。已知卫星在运行过程中机械能保持 不变,那么( )。 A. 卫星在远地点的势能最大,动能为零; B. 卫星在近地点的动能最大,势能为零; C. 卫星从近地点向远地点运动过程中,势能增大,动能减小; D. 卫星从近地点向远地点运动过程中,动能增大,势能减小 【答案】C。 【解析】卫星在太空运行过程中,机械能守恒: A.卫星在远地点的势能最大,动能最 小,但是速度不为零,所以动能不为零,故 A 选项错误; B.卫星在近地点的动能最大,势能最小,但是势能不为零,故 B 选项错误; C、D.根据上述分析可知,卫星从远地点向近地点运动的过程中,势能减小、动能增大; 卫星从近地点向远地点运动的过程中,势能增大、动能减小,故 C 正确、D 错误。 综上所 述,选 C。 16.(2020·山东滨州)以下四图节选自我国古代科技著作《天工开物》,其中说法正确 的是( )。 10 A. 图甲“没水采珠”中,水面下采珠人下潜的越深受到水的压力越小; B. 图乙“竹笆沉底”中,船上装载的竹笆越多,船受到的浮力保持不变; C. 图丙“河池山锡”中,水由高处流下,水的重力势能转化为动能; D. 图丁“六桨客船”中,划水的船桨属于省力杠杆 【答案】C。 【解析】A.同种液体,深度越深,压强越大,水面下采珠人下潜的越深受到水的压强 越大,由 F=pS 可知受到水的压力越大,故 A 错误; B.船上装载的竹笆越多,船的总重力越大,船处于漂浮状态,受到的浮力等于重力, 所以船受到的浮力变大,故 B错误; C.水由高处流下,水的高度降低,速度增大,重力势能减小,动能增大,水的重力势 能转化为动能,故 C正确; D.划水船桨的动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故 D 错误。 故选 C。 17.(2020·河南)频闪照相机是研究物体运动的重要手段之一,图 6所示的频闪照片记 录了竖直下落的小球每隔相等时间的位置,不计空气阻力,在小球下落的过程中,下列说法 正确的是( )。 A.小球的重力势能逐渐增大; B.小球的机械能逐渐减小; 11 C.小球的重力在 ab 段做功比在 cd 段多; D.小球的重力在 ab 段做功比在 cd 段多慢 【答案】D。 【解析】A 选项小球下落重力势能减小,故错误; B 选项忽略空气阻力时,小球重力势能与动能互相转化,机械能守恒,大小不变,故错 误; C 选项 ab 段长度小于 cd 段,重力相同,作用大小与下落距离成正比,ab 段做功小 于 cd 段,故错误; D 选项,ab 段做功小于 cd 段做功,而用时相当,所以 ab 段功率小于 cd 段做功,D 正确。 18.(2019·海南)用大小相同的力 F,作用在质量不同的物体上,使它们分别在同一水 平面上沿力的方向移动相同的距离 s(如图所示),F所做的功分别为 W1和 W2,则( )。 A. B. C. D. 【答案】B。 【解析】根据功的计算公式 ,得 , 。可见 ,故应选 B。 19.(2019·邵阳)一物体在水平拉力 F 的作用下,沿力的方向以 0.2m/s 的速度匀速运 动了 4s,拉力 F大小为 5N,4s 内拉力 F 做的功为( )。 A.1J B.3J C.2J D.4J 【答案】D。 【解析】由 v 可得,物体移动的距离 s=vt=0.2m/s×4s=0.8m, 拉力 F做的功 W=Fs=5N×0.8m=4J。故选 D。 20.(2019·邵阳)参加今年邵阳市初中毕业学业考试的王小鹏同学听到考试预备铃响 了,考室还在四楼呀!一口气从一楼跑到四楼考室,所用时间为 30 秒。他上楼过程克服自身 重力做功的功率最接近( )。 12 A.1.5W B.15W C.150W D.1500W 【答案】C。 【解析】王小鹏同学的体重约为 500N,一层楼高约为 3m,从一楼跑到四楼上升了三层 楼的高度约 9m,所用时间为 30s;则克服自己重力做功的功率约为:P=150W。故选 C。 21.(2019·潍坊)无人机已被应用于诸多领域,如图所示是一款四翼无人机。在无人 机匀速上升过程中,对其分析正确的是( )。 A.质量增加 B.动能增加 C.重力势能增加 D.机械能不变 【答案】C。 【解析】无人机匀速上升过程中,无人机的质量不变,高度增大,重力势能增大;速度 不变,质量不变,其动能不变;无人机上升过程中,没有发生弹性形变,不具有弹性势能, 所以机械能等于重力势能与动能的总和,重力势能增大,动能不变,其机械能增大。 故选 C。 22.(2018•淄博)如图所示,AC>BC,在相同时间内把同一物体分别沿斜面 AC、BC 匀 速推上顶端,推力分别为 F1、F2,功率分别为 P1、P2,在不考虑摩擦的情况下( )。 A.F1<F2,P1=P2 B.F1>F2,P1>P2 C.F1=F2,P1=P2 D.F1<F2,P1<P2 【答案】A。 【解析】(1)不计摩擦,斜面 AC 倾斜角度小于 BC,则 AC>BC,所以物体沿 AB 运动时 拉力较小,即 F1<F2; (2)不计摩擦,使用光滑的斜面没有额外功,拉力在两斜面上做功相同(等于克服物 体重力所做的功),即 W1=W2;拉力做功相同,所用时间相同,根据 P= 可知,拉力做功的功 率相同,即 P1=P2。 故选:A。 23.(2018·贵阳)如图所示,粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面,一小球由 A 点以速 13 度ν沿轨道滚下,经另一侧等高点 B 后到达最高点 C.下列关于小球滚动过程的分析正确的 是( )。 A.整个过程只有重力在对小球做功; B.小球在 A、B两点具有的动能相同; C.小球在 A、B、C 三点的速度大小关系是νA>νB>νC; D.小球在 A 点具有的机械能等于它在 C 点具有的重力势能 【答案】C。 【解答】解:A、小球受到竖直向下的重力的作用,下落中,移动了距离,小球的重力 是做功的,因为是粗糙的弧形轨道,所以受摩擦力,要克服摩擦力做功,故 A 错误; B、在粗糙的弧形轨道上受摩擦力,要克服摩擦力做功,所以小球下落过程中,机械能 减小,故在 A、B 两点具有的动能不同,故 B 错误; C、小球运动过程中,要克服摩擦力做功,机械能减小,小球质量不变,故小球在 A、B、 C三点的速度大小关系是νA>νB>νC,故 C 正确; D、要克服摩擦力做功,机械能减小,故在 A 点具有的机械能大于它在 C 点具有的重力 势能,故 D错误。 故选:C。 24.(2018•烟台)如图所描述的情景中,没有发生动能转化为势能的是( )。 【答案】A。 【解答】解: A、滑滑梯时,人的高度降低,速度变大,是重力势能转化为动能,没有发生动能转化 为势能,故 A 符合题意; B、荡秋千时,在从低处向高处运动时,人与秋千的速度减小,高度增加,是动能转化 为重力势能,故 B 不合题意; C、在跳水比赛中,人向上弹起的过程中,高度增大,速度减小,是动能转化为重力势 14 能,故 C 不合题意; D、在单杠上翻转时,若人由下向上运动,人的速度减小,高度增加,是动能转化为重 力势能,故 D 不合题意。 故选:A。 25.(2018·临沂)如图所示,单摆中的小球在 ABC 间不停地往复运动,如果不考虑阻 力的影响,以下说法错误的是( )。 A.小球在 A、C处的势能最大; B.小球在 B 处只受重力作用; C.小球由 A 到 B 过程中,重力势能转化为动能; D.小球运动到 C 处时,如果受到的外力全部消失,将保持静止 【答案】B。 【解析】A、小球的质量不变,在 A、C处的高度最高,重力势能最大,故 A正确; B、小球在 B 处受到重力和绳子的拉力的共同作用,故 B 错误; C、小球由 A 到 B 过程中,不计阻力,机械能守恒,高度减小,速度增加,重力势能减 小,动能变大,重力势能转化为动能,故 C正确; D、小球运动到 C 处时,处于静止状态,如果受到的外力全部消失,小球仍然会静止, 故 D 正确。 故选:B。 26.(2018•玉林)2018 年世界杯正在俄罗斯举行,如图所示,是正在加速下降的足球, 在此过程中,对其机械能的变化情况,下列分析正确的是( )。 A.动能增大,重力势能减小 B.动能减小,重力势能增大 C.动能增大,重力势能增大 D.动能减小,重力势能减小 【答案】A。 15 【解析】正在加速下降的足球,质量不变,速度变大,动能增大,同时高度下降,重力 势能减小。 故选:A。 二、填空题 27. (2020·安徽)如图所示,工人沿斜面用一定大小的力 F 把一重为 600N 的物体 从斜面底部匀速推到顶端(不考虑物体的大小)。已知斜面长 L=3m,高 h =1.5m.若该过程 中斜面的效率为 60%,则力 F 所做的功为________J。 【答案】1500。 【解析】有用功:W 有=Gh=600N×1.5m=900J; 根据: %100 总 有 UW W 得 JJ W W W 1500900 有 总 。 28.(2020·天津)小明在超市购物时,用 10N 的力沿水平方向推着购物车在水平地面 上前进 10m,用时 10s,则推力做的功等于______J,推力的功率等于______W。 【答案】(1)100;(2)10。 【解析】推力做的功:W=Fs=10N×10m=100J; 推力的功率: 100J 10W 10s WP t 。 29.(2020·贵州黔南)2020 年 5 月 5 日 18 时 00 分,长征五号 B 运载火箭,搭载新一 代载人飞船试验船,在我国文昌航天发射场点火升空,然后进入预定轨道。5 月 8 日 13 时 49 分,载人飞船试验船的返回舱成功着陆在东风着陆场预定区域。新飞船试验船飞行试验 任务取得圆满成功。在火箭加速升空过程中,对于火箭搭载的载人飞船试验船的动能_______ ( 选填“不变”“增大”“减少”)。在返回舱返回地面的过程中会与大气摩擦,返回舱的部 分机械能转化为______能。 【答案】(1)增大;(2)内。 16 【解析】在火箭加速升空过程中,载人飞船试验船质量不变,速度增大,因此动能增大。 在返回舱返回地面的过程中会与大气摩擦,克服摩擦做功,机械能转化为内能。 30.(2020·湖南常德)抗疫防控期间,常德市防疫部门利用雾炮车对城区街道喷洒消 毒剂进行消毒和除尘,雾炮车在水平路面匀速前进喷洒消毒液的过程中,雾炮车的动能 ________(选填“变大”、“不变”或“变小”),喷洒时离得较远的环卫工人也能闻到消毒液 的气味,这是_______现象。 【答案】(1)变小;(2)扩散。 【解析】雾炮车在匀速喷洒消毒液的过程中,车的速度不变,但随着消毒液的减小,车 的总质量减小,所以车的动能变小。 喷洒消毒液时,能闻到其气味,是其分子在不停地作无规则的运动,即为扩散现象。 31.(2020·黑龙江龙东)炎热的夏天,一辆正在喷洒消毒液的汽车匀速行驶在水平公 路上,汽车的动能;惯性(变大、变小或不变)。 【答案】变小;变小。 【解析】物体动能大小与物体的质量和速度有关;惯性的大小只与物体的质量有关;正 在喷洒消毒液匀速行驶的汽车质量不断减小,惯性减小,速度不变,故动能减小。 32.(2020·江苏连云港)在水平地面上铺一张纸将两个弹性相同。质量分别为 mA和 mB 的皮球 A 和 B 表面涂黑,让它们从相同高度由静止下落,在纸上留下黑色圆斑如图所示,分 析图中两个圆斑大小,可推断 mA______mB(选填“大于”、“小于”或“等于”)。皮球落地后 反弹高度比原来下落时高度低,由此判断,皮球的机械能总量______(选填“不变”、“减少” 或“增大”)。 【答案】(1)小于;(2)减少。 【解析】从图中 A、B 的印迹看出,B 球的形变大,说明它原有的重力势能大,由于高 17 度相同,所以质量为 mB的皮球的质量较大,即 mA<mB 皮球落地后反弹高度比原来下落时高度低,皮球的一部分机械能转化为了内能,所以在 整个运动过程中的机械能减少。 33.(2020·自贡)如图所示,小朋友在玩荡秋千时,当从最高位置向下荡的过程中, 小朋友的______能转化为______能。 【答案】(1)重力势;(2)动。 【解析】当从最高位置向下荡的过程中,高度减小,质量不变,重力势能减少;质量不 变、速度增大,动能增大,重力势能转化为动能。 34.(2019·遂宁)如图是老师设计的探究机械能转化的实验装置,将一弹簧下端固定 于带槽的斜面底端,弹簧上端处于斜面 A 点处;将一小球从斜面顶端释放,小球经过斜面 A 点后压缩弹簧,在斜面 C点停止;然后在弹力的作用下小球再向上运动到斜面的 D 点,接看 再向下运动;如此往复几次后小球在斜面的 B 点静止,那么小球第一次下降经过斜面的 ______(选填“A““B““C”“D”“O”)点时动能最大;小球上升时不能再回到 O 点的 原因主要是小球克服摩擦做功,将部分机械能转化成了______。 【答案】B;内能。 【解析】(1)从 O 到 A的过程中,小球沿斜面向下重力的分力大于沿斜面向上的摩擦 力,合力沿斜面向下,小球做匀加速直线运动; 由题意可知,小球最后在斜面的 B 点静止,小球在该点受到的合力为零,则从 A 到 B 的过程中,小球沿斜面向下重力的分力大于沿斜面向上的摩擦力与弹力之和,合力沿斜面向 下,小球做变加速直线运动; 从 B 到 C 的过程中,小球沿斜面向下重力的分力小于沿斜面向上的摩擦力与弹力之和, 合力沿斜面向上,小球做变减速直线运动,直至在 C点瞬时静止,综上可知,小球第一次下 18 降经过斜面的 B点时速度最大,动能最大; (2)小球上升时不能再回到 O 点的原因主要是小球克服摩擦做功,将部分机械能转化 成内能。 故答案为:B;内能。 35.(2019·绵阳)2019 年 1 月 3 日,嫦娥四号实现了人类探测器首次成功在月球背面 软着陆。嫦娥四号探测器在距离月球表面 100 米高处悬停,对月球表面识别,并自主避障, 选定相对平坦的区域后,开始缓慢地竖直下降,最后成功软着陆。从距离月球表面 100 米到 软着陆在月球表面的过程中,嫦娥四号探测器的重力势能________,机械能________。(选 填“增加”或“不变”或“减少”) 【答案】减少;减少。 【解析】嫦娥四号从距离月球表面 100 米到软着陆在月球表面的过程中,质量不变,高 度减小,重力势能减少;该过程中其速度减小,动能减少;探测器没有发生弹性形变,不具 有弹性势能,则机械能等于重力势能与动能的总和,所以其机械能减少。 故答案为:减少;减少。 36.(2019·湖州)打网球已成为我国青少年喜欢的体育运动项目,如图甲为快速飞行 的网球遇到迎面而来的球拍时的三个瞬间,图乙为用频闪相机拍摄的网球离开球拍后在空中 飞行过程的照片。 (1)网球遇到球拍时,球和球拍都变形了,这说明______(写两点)。 (2)球遇到球拍后的某一瞬间,网球的速度刚好变为零,则该瞬间网球所受的力是否 平衡?______ (3)网球表面比较粗糙,在空中飞行时所受空气阻力不可忽略。图乙中,网球从 A点 经过最高点 B 飞行到 C 点的过程中,下列说法正确的是______(选填序号)。 ①在 A、B、C 三点,网球在 A点机械能最大 ②位于最高点 B时,网球的动能为零 ③在该飞行过程中,网球的势能先增大后减小 19 【答案】力使物体发生形变;力的作用是相互的;否;①③。 【解析】(1)球撞到球拍上,球拍发生了形变;说明:力能改变物体的运动状态;同 时球的运动方向也发生了变化,说明球也受到了球拍的力;说明:力的作用是相互的; (2)物体受力平衡时运动状态不发生改变;物体速度某个瞬间为零并能说明物体就受 力平衡,小球速度为零下一瞬间将反向运动,说明小球不是出于平衡状态。所以该瞬间小球 受力不平衡。 (3)网球飞行过程中高度先增大再减少,所以小球的重力势能先增大再减小,而过小 球离开球拍后它的弹性势能是不变的,所以势能先增大后减小。 故答案是:(1)力使物体发生形变,力的作用是相互的;(2)否;(3)①③。 37.(2018·贵阳)如图所示,原长为 L 的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上,另一端与 水平面上的木块相连。推动木块压缩弹簧,其左端至 A点时,弹簧具有的弹性势能为 25J; 松手后,木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止,此时弹簧具有的弹性势能为 1J,则 木块运动过程中克服阻力做的功是 J。整个运动过程中木块速度最大时其左端可能位于 (选填:“B“、“C”或“D”)点。 【答案】24;B。 【解析】弹簧具有的弹性势能为 25J;松手后,木块在弹簧的作用下往复运动若干次后 静止,此时弹簧具有的弹性势能为 1J,木块在运动过程中,克服摩擦力做功,根据能量守 恒定律可知,总的能量不变,故克服阻力所做的功为 25J﹣1J=24J; 弹簧被压缩时具有弹力,弹力的方向是向右的,木块向右运动时,阻力是向左的;开始 运动时,弹力大于阻力,木块向右运动的过程中,弹力慢慢减小,阻力不变,木块做加速运 动,当木块受到的弹力等于阻力时速度最大,此时弹簧未恢复值原长;木块由于惯性仍然会 向右运动,此时弹力小于阻力,做的是减速运动,当弹簧恢复原长时阻力为 0;由图可知, 整个运动过程中木块速度最大时其左端可能位于 B 点。 故答案为:24;B。 38.(2018•南京)2018 年 5 月 21 日凌晨,“鹊桥”号中继星在我国西昌卫星发射中心 成功发射升空(如图所示)。“鹊桥”号中继星在随火箭加速上升过程中,重力势能 (选 填“变大”、“变小”或“不变”,下同),动能 。 20 【答案】变大;变大。 【解析】卫星加速上升过程中,质量不变、速度增大,动能变大;同时,质量不变、高 度增加,所以重力势能变大;由于火箭对卫星做功,故使得其机械能不断增加。 故答案为:变大;变大。 39. (2018·德阳)如图所示的铁块重力 G=4N,被吸附在竖直放置且足够长的磁性平 板上,当他在竖直方向上拉力 F=6N 的作用下向上运动, 则铁块受到的摩擦力为___N.铁块此 时速度 v 与时间 t 的关系图象如图乙所示, 4s 内拉力 F 做的功是___J。 【答案】2;4.8。 【解析】(1)由乙图可见,铁块在竖直方向上运动时,速度保持不变,因此铁块做匀 速直线运动,铁块受到平衡力的作用。 在竖直方向上受到竖直向下的重力 G、竖直向下的摩擦力 f 和竖直向上的拉力 F,根据 平衡力的特点,故铁块受到摩擦力大小 f=F-G=6N-4N=2N。 (2)铁块在 4s 内升高的距离 s=vt=0.2m/s×4s=0.8m, (3)因此拉力 F 做的功 W=Fs=6N×0.8m=4.8J。故答案为:2;4.8。 40.(2018•广安)小明站在匀速上升的观光电梯里,此时他的重力势能增大,动能 (选填“增大”、“减小”或“不变”);用吸尘器“吸”灰尘时,灰尘是由于空气流速越大, 压强 的缘故被“吸”入吸尘器的。 【答案】不变;越小。 【解析】小明站在匀速上升的观光电梯里,他的速度和质量都不变,故动能不变; 用吸尘器“吸”灰尘时,吸尘器内空气流速越大、压强越小,吸尘器外的空气流速小、 压强大,在压强差的作用下灰尘被“吸”入吸尘器中。 故答案为为:不变;越小。 21 三、计算题 41.(2020·四川雅安)一辆汽车以恒定的功率.....在平直的公路上做直线运动,其 v-t 图 像如图所示,在第 10s 时速度达到 15m/s,通过的路程为 80m。求∶ (1)在 0~10s 内汽车的平均速度; (2)设汽车在匀速行驶过程中所受阻力不变,大小为 f=4000N,则汽车匀速行驶时的功 率; (3)在 0~10s 内汽车发动机产生的牵引力所做的功。 【答案】(1)8m/s;(2) 46 10 W ;(3) 56 10 J 。 【解析】(1)由题知,在 0~10s 内汽车通过的路程,利用速度公式求在 0~10s 内汽车的 平均速度; (2)由图可知,10s 后汽车做匀速直线运动,速度 v=15m/s,此时汽车受到的牵引力和阻 力是一对平衡力,大小相等,牵引力大小等于阻力大小,利用 P=Fv 求汽车行驶时的功率; (3)由于汽车的功率不变,利用 W=Pt 求在 0~10s 内汽车发动机产生的牵引力所做的功。 【详解】(1)由题知,在 0~10s 内汽车通过的路程 s=80m,则在 0~10s 内汽车的平均速 度: 80m 8m/s 10s sv t (2)由图可知,10s 后汽车做匀速直线运动,速度 v=15m/s,此时汽车受到的牵引力和阻 力是一对平衡力,大小相等,则牵引力:F=f=4000N 汽车行驶时的功率为: 44000N 15m/s 6 10 WWP Fv t (3)因为汽车的功率不变,所以在 0~10s 内汽车发动机产生的牵引力所做的功 4 56 10 W 10s 6 10 J W Pt 答:(1)在 0~10s 内汽车的平均速度为 8m/s;(2)汽车行驶时的功率为 46 10 W ;(3) 在 0~10s 内汽车发动机产生的牵引力所做的功是 56 10 J 。 42.(2020·广东)某轿车在平直公路上行驶的 45s 内,其速度 v 与时间 t、动力 F 与 时间 t的关系图像分别如图甲、乙所示。已知前 10s 轿车运动的路程为 100m。求: 22 (1)前 10s 轿车运动的平均速度; (2)轿车在匀速直线运动阶段通过的路程; (3)动力 F 做的总功。 【答案】(1)10m/s;(2)700m;(3)1.1×106J。 【解析】(1)前 10s 轿车运动的平均速度: 1 1 1 100m 10m/s 10s s t v (2)根据 sv t 可知,轿车在匀速直线运动阶段通过的路程: 2 2 2 20m/s 45s 10s 700ms v t (3)动力 F 做的总功: 1 2 1 1 2 2 64000N 1 J00m 100 0 1.N 7 0 1 10 0mW W W Fs F s 答:(1)前 10s 轿车运动的平均速度是 10m/s;(2)轿车在匀速直线运动阶段通过的路程 是 700m;(3)动力 F做的总功为 1.1×106J。 43.(2020·贵州黔东南)为减少新型冠状病毒的滋生蔓延,武汉市城管部门在夜间对 城区道路集中开展了雾炮车喷洒消毒作业(如图所示)。某型号雾炮车空载时的质量为 10t, 它配备了一个体积为 10m3的水箱。为了方便清洗,水箱底部有一个排水孔,排水孔盖子面 积约为 100cm2: (1)雾炮车匀速前进喷洒过程中,在 2.4km 的路段上用时 20min,则雾炮车的速度是多 少? (2)消毒液喷洒完后空载匀速返回时,若雾炮车在水平地面上匀速行驶时受到的阻力为 23 车重的 0.05 倍,则行驶 2.4km 的水平路面上,牵引力所做的功为多大?(g取 10N/kg) (3)当水箱中消毒液的深度为 1m 时,排水孔盖子受到消毒液的压力约为多大?(消毒液 的密度为 0.8×103kg/m3) 【答案】(1)2m/s;(2) 71.2 10 J ;(3)80N。 【解析】(1)在 2.4km 的路段上用时 20min,则雾炮车的速度: 32.4 10 m 2m/s 20 60s sv t (2)雾炮车空载时在水平地面上匀速行驶时受到的阻力与牵引力是一对大小相等的平衡 力,且受到的阻力为车重的 0.05 倍,则牵引力: 10 1000kg 10N/k0.05 0 g 500.05 0.05 0NF f G mg 则牵引力所做的功: 3 75000N 2.4 10 m 1.2 10 JW Fs (3)当水箱中消毒液的深度为 1m 时,排水孔盖子受到消毒液的压强: 3 30.8 10 kg/m 10N/kg 1m 8000Pap gh 排水孔盖子面积约为 100cm 2 ,根据 Fp S 可得排水孔盖子受到消毒液的压力: 4 28000Pa 100 1 10 m 80NF pS 答:(1)雾炮车的速度是 2m/s;(2)牵引力所做的功是 71.2 10 J ;(3)当水箱中消毒液 的深度为 1m 时,排水孔盖子受到消毒液的压力是 80N。 44.(2020·贵州黔南)小聪的体重是 500N,家住 19 楼(楼的层高为 3m),家里用燃气 灶烧水、做饭。如果他从 1 楼步行上楼到家里(走了 18 层楼),用时 3 min。已知天然气的 热值 3.0×107J/m3,水的比热容是 4.2×103J/(kg·℃)。问: (1)他上楼克服重力做的功是多少?做功的功率是多少? (2)完全燃烧多少立方米天然气放出的热量与小聪做的功相等?如果这些热量有 35%被 水吸收,能使 0.5 kg 水的温度升高多少? 【答案】(1)2.7×104J;150W;(2)0.0009m3;4.5℃。 【解析】(1)上楼的高度为: 3m 18=54mh 上楼克服重力做的功是: 4J500N 54 .7 10m=2W Gh 24 做功的功率是: 4 =150W s 2. J 3 0 7 10 6 WP t 。 (2)由题可知,Q 放=W=2.7×104J 根据 Q 放=Vq, 4 3 7 3 2.7 10 J 0.0009m 3. = 0 10 J/m Q WV q q 放 水吸收热量: 42.7 10 J=9450J=35% =35%Q Q 吸 放 根据Q cm t 吸 , 3 =4.5 0 9450J 4.2 10 J/ kg .5kg Q t cm 吸 ℃ ( ℃) 。 答:(1)他上楼克服重力做的功是 2.7×104J。做功的功率是 150W。(2)完全燃烧 0.0009m3 天然气放出的热量与小聪做的功相等。如果这些热量有 35%被水吸收,能使 0.5 kg 水的温 度升高 4.5℃。 45.(2020·四川成都)据光明日报客户端报道,“东方电机有限公司研制的世界首台百 万千瓦水电机组核心部件完工交付”入选 2019 年中国十大科技进展新闻。首台百万千瓦转 轮由多个叶片组成,每个叶片重达 11 吨。叶片由钢质材料制成,一个叶片的质量为 11 吨, 钢的密度为ρ=7.90×103kg/m3,常数 g取 10N/kg。求: (1)一个叶片的体积; (2)将一个叶片整体匀速提升 4m 需要做的功。 【答案】(1)1.39m3;(2)4.4×105J。 【解析】(1)一个叶片的体积: 3 3 3 3 1.39m 7.90 / 11 10 kg 10 kg m mV (2)将一个叶片整体匀速提升 4m 需要做的功: 3 510N/kg 4m=4.4 10 J11 10 kgW Gh mgh 答:(1)一个叶片的体积为 1.39m3。(2)将一个叶片整体匀速提升 4m 需要做的功为 4.4 ×105J。 46.(2020·四川乐山)如图所示,一款新型无人驾驶电动汽车,总质量为 1.5×103kg, 在性能测试中,沿平直的公路匀速行驶,行驶过程中汽车受到的阻力为总重力的 0.1 倍,(g 取 10N/kg)求: 25 (1)汽车匀速行驶的速度; (2)汽车受到的牵引力; (3)此过程中汽车牵引力所做的功和做功功率。 【答案】(1)10m/s (2)1.5×103N (3)2.7×106J,1.5×104W。 【解析】(1)汽车行驶的路程: 31.8 10 ms 汽车行驶的时间: 3min 180st 汽车匀速行驶的速度: 31.8 10 m 10m / s 180s sv t (2)由于汽车匀速行驶,所以汽车受到的牵引力等于阻力: 3 3= =0.1 0.1 1.5 10 kg 10N / kg 1.5 10 NF F mg 阻牵引 (3)此过程中汽车牵引力做功: 3 3 61.5 10 N 1.8 10 m 2.7 10 JW FS 汽车牵引力做功的功率: 6 42.7 10 J 1.5 10 180s WWp t 。 答:(1)汽车匀速行驶的速度为 10m/s;(2)汽车受到的牵引力为 1.5×103N;(3)此过程 中汽车牵引力所做的功为 2.7×106J,做功的功率为 1.5×104W。 67.(2020·安徽)在车站广场上,常常看见人们将旅行包 B 平放在拉杆箱 A 上,如 图甲所示。假设作用在箱子上的水平推力 F 推=20N,A、B 一起做匀速直线运动。 (1)将旅行包 B 看成一个有质量的点,如图乙所示。请在图乙中画出运动过程中 B 的 受力示意图; (2)若 10s 内箱子运动的距离为 8m,求力 F 推做功的功率。 【解析】(1)如下图所示 26 (2)W=F 推 s=20N×8m=160J; W S J T WP 16 10 160 。 48.(2020·黑龙江龙东)根据《电动自行车安全技术规范》,交管部门规定自 2019 年 5 月 1日起未申领临时标识的“非标”电动自行车不得上路行驶。如图是小明家新购买的电 动自行车,整车质量为 40kg。小明爸爸以 18km/h 的速度匀速骑行 9km 的过程中,电动机两 端的电压恒为 48V,通过的电流是 6.25A,车轮与地面的总接触面积为 200cm2,小明爸爸的质 量是 60kg。求本次骑车过程中: (1)骑车所用的时间; (2)骑车时车对地面的压强; (3)电动机的功率。 【答案】(1) 0.5h (2) 5X104Pa (3) 300W 【解析】(1)骑车所用的时间:t= s v = 9km 18km/h =0.5h (2) 骑车时对地面的压力: F=G 总=(m 车+m 人)g=(40 kg +60 kg)× 10 N/kg =1000 N 电动车对水平地面的压强:p= F S = 1000 N 0.02 m2 =5×104 Pa (3)电动机的功率:P=UI=48V×6.25A=300W。 49.(2020·山东济宁)塔吊是一种常见的起重设备,如图是塔吊的示意图。电动起重 机在 2min 内将质量为 3t 的物体匀速提升 30m 高,又用 1min 使物体在水平方向平移 15m。(g 取 10N/kg)求: (1)吊物体的钢丝绳 3min 内对物体所做的功; (2)吊物体的钢丝绳 3min 内对物体所做功的功率; 27 (3)若电动机提升物体时的效率为 90%,平移物体时的功率为 2kW,求电动机 3min 内消 耗的电能。 【答案】(1) 59 10 J ;(2) 35 10 W ;(3) 61.12 10 J 。 【解析】(1)由题意可知,吊物体的钢丝绳 3min 内对物体所做的功 3 53 10 kg 10N/kg 30m 9 10 JW Gh (2)根据 W P t 可知,吊物体的钢丝绳 3min 内对物体所做功的功率: 5 39 10 J 5 10 W 3 60s WP t (3)电动机提升物体时消耗的电能: 5 69 10 J 1 10 J 90% 90% WW 电能 平移物体时消耗的电能: ' ' ' 3 52 10 W 60s 1.2 10 JW Pt 电能 电动机 3min 内消耗的电能: ' 61.12 10 JW W W 总 电能 电能 。 答:(1)吊物体的钢丝绳 3min 内对物体所做的功是 59 10 J ;(2)吊物体的钢丝绳 3min 内对物体所做功的功率是 35 10 W ;(3)若电动机提升物体时的效率为 90%,平移物体时的 功率为 2kW,电动机 3min 内消耗的电能是 61.12 10 J 。 50.(2020·江苏连云港)随着科技的发展,无人驾驶汽车已进入人们的生活。无人驾 驶汽车通过车载激光雷达摄像头等传感器实现自动驾驶。一质量为 1.2t 的无人驾驶汽车, 静止时四个轮子与地面的总接触面积为 0.12m2,在平直道路上以 36km/h 的速度匀速行驶, 受到的牵引力大小为 4×103N。某时刻车头上的激光雷达向正前方的固定障碍物发射一束激 光信号,经 3×10-7s 激光雷达接收到障碍物反射回的信号(该时间内汽车行驶的距离忽略不 计)。已知光速为 3×108m/s,g 取 10N/kg。求该汽车。 (1)静止时对水平地面的压强大小; 28 (2)此刻车头到障碍物的距离; (3)以 36km/h 的速度匀速行驶时牵引力的功率。 【答案】(1) 51.0 10 Pa ;(2)45m;(3) 44 10 W 。 【解析】(1)汽车对水平地面的压力:F=G=mg=1.2×104N 静止时对水平地面的压强大小: 4 5 2 1.2 10 N 1.0 10 Pa 0.12m Fp S (2)此刻车头到障碍物的距离: 8 73 10 m/ s 3 10 s 45m 2 2 vts (3)汽车的速度:v=36km/h=10m/s 以 36km/h 的速度匀速行驶时牵引力的功率: 3 44 10 N 10m / s 4 10 WW FsP Fv t t 答:(1)静止时对水平地面的压强大小是 1.0×105Pa;(2)此刻车头到障碍物的距离是 45m;(3)以 36km/h 的速度匀速行驶时牵引力的功率是 4×104W。 51.(2020•岳阳)某型号汽车整车与驾驶员的总重量是 2060kg,驾驶员驾驶该汽车在 平直公路上匀速进行车型测试,测试过程中消耗汽油的体积为 1.5×10-3m3 。(g=10N/kg,ρ汽 油=0.7×103kg/m3,q 汽油=4.5×107J/kg)求: (1)汽车与驾驶员的总重力; (2)测试过程中消耗汽油的质量; (3)假设汽油完全燃烧,汽油机的效率为 40%,汽车在测试过程中做的有用功是多少。 【解析】已知:汽车和驾驶员的质量 m1=2060kg,消耗汽油的体积为 1.5×10-3m3 。 g=10N/kg,ρ汽油=0.7×103kg/m3,q 汽油=4.5×107J/kg,η=40%。 求:(1)汽车与驾驶员的重力 G=?;(2)消耗汽油的质量 m=?(3)有用功 W 有=? 解:(1)汽车和驾驶员的重力:G=mg=2060kg×10N/kg=2.06×104N; (2)消耗汽油的质量 m=ρV=0.7×103kg/m3×1.5×10-3m3 =90g/50cm3=1.05kg。 (3)测试过程中汽油完全燃烧放出的热量 Q 放=mq=1.05kg×4.5×107J/kg=4.725×107J。 所做有用功 W 有=ηW 总=40%×4.725×107J=1.89×107J。 答:(1)汽车和驾驶员总重力为 2.06×104N;(2)消耗汽油的质量为 1.05kg;(3)所 做有用功为 1.89×107J。 52.(2019·武威)“节能减排,低碳生活”旨在倡导节约能源和减少二氧化碳排放。 29 李明同学坚持骑自行车上下学,他的质量为 50kg,所骑自行车质量为 15kg。(g=10N/kg) 求: (1)若他在平直公路上 5min 内匀速行驶了 1500m,则这段时间他骑行的速度是多大? (2)若他骑行时的牵引力恒为 60N,则他骑行这 5min 内克服阻力做了多少功? (3)若他骑行时自行车两轮与地面总的接触面积为 25cm2,则他骑行时自行车对地面的 压强为多少? 【解析】(1)他骑行的速度是:v= = =5m/s。 (2)他在平直公路上 5min 内匀速行驶,受力平衡,则阻力 f=F=60N, 所以他骑行这 5min 内克服阻力做的功:W=fs=60N×1500m=9×104J。 (3)骑行过程中地面受到的压力为:F 压=G 总=(m 人+m 车)g=(50kg+15kg)×10N/kg=650N, 则他骑行时自行车对地面的压强为:p= =2.6×10 5Pa。 答:(1)这段时间他骑行的速度是 5m/s;(2)若他骑行时的牵引力恒为 60N,则他骑 行这 5min 内克服阻力做了 9×104J 功;(3)若他骑行时自行车两轮与地面总的接触面积为 25cm2,则他骑行时自行车对地面的压强为 2.6×105Pa。 53.(2019·海南)如图所示是正在航拍的无人机。起飞前,放在地面上要确保四脚着 地;启动后,利用遥控器可控制它运动和工作。无人机的参数如下表,求:(g 取 10N/kg) (1)无人机从地面飞到离地 20m 高处,至少要多长时间? (2)无人机从 20m 高处降落到地面,重力做功是多少? (3)无人机停放在水平地面上时对地面的压强是多少? (4)无人机的突出问题是飞行时间短,请提出一个解决问题的合理建议。 【解析】(1)由 得至少要用的时间为: (2)重力做功为: (3)无人机对地面的压强为: 30 (4)无人机飞行过程需要消耗电能来克服重力做功,所以为了减少电能的消耗,延长 飞行时间,可以减小无人机的质量。或者增加电池储存的电能也可以延长飞行时间。 54.(2019·湘潭)为解决某偏远山区的用电困难,利用当地水力资源丰富的特点,扶 贫工作队筹措资金为当地建设了一座小型水力发电站,让水坝的水下泄时冲动水轮发电机发 电,供当地居民生活所需。若水从 10m 高处下泄,每小时下泄量为 7.2×10 6 kg,取 g=10N/kg。 (1)每小时水的重力做的功 W 为多少? (2)若水的重力做的功有 80%转化为电能,发电机的发电功率 P 是多少? 【解析】(1)每小时下泄量为 7.2×10 6 kg,则这些水的重力:G=mg=7.2×10 6 kg× 10N/kg=7.2×107N, 每小时水的重力做的功:W=Gh=7.2×107N×10m=7.2×108J; (2)由 可得,产生的电能:W 电=80%×W=80%×7.2×10 8 J=5.76×10 8 J, 则发电机的发电功率: 答:(1)每小时水的重力做的功 W 为 7.2×108J;(2)若水的重力做的功有 80%转化为 电能,发电机的发电功率 P 是 1.6×10 5 W。 55.(2019·潍坊)一辆质量为 1.5×10 3 kg 的汽车陷入一泥泞路段,司机师傅利用滑轮 组和周围条件,组装成了如图所示的拖车装置。已知汽车通过泥泞路段需移动 8m 距离,汽 车在泥泞路段受到的阻力为车重的 0.1 倍,滑轮组的机械效率为 80%,g 取 10N/kg。 在将车匀速拖离泥泞路段过程中,求: (1)做的有用功; (2)作用在绳子自由端的拉力。 【解析】(1)汽车在泥泞路段受到的阻力:f=0.1mg=0.1×1.5×10 3 kg×10N/kg=1.5× 10 3 N; 将车匀速拖离,由二力平衡条件可得,滑轮组对车的拉力:F 拉=f=1.5×10 3 N; 31 所做有用功:W 有=F 拉s 车=1.5×103N×8m=1.2×104J, (2)由图可知 n=3,则绳子移动的距离:s 绳=3s 车=3×8m=24m, 由 ; 由 W 总=Fs 绳可得,作用在绳子自由端的拉力: 。 答:(1)做的有用功为 1.2×10 4 J;(2)作用在绳子自由端的拉力为 625N。 56.(2018•岳阳)“沙场点兵,扬我军威”,2017 年 8 月 1日,习近平总书记在朱日和 军事基地乘坐检阅车对三军将士进行检阅。某检阅车质量为 2400kg,在 600s 内沿水平方向 匀速前进了 3000m,牵引力为 2000N。求: (1)检阅车的重力; (2)检阅车的速度; (3)检阅车的功率。 【解析】已知:检阅车的质量 m=2400kg,时间 t=600s,路程 s=3000m,牵引力 F=2000N。 求:(1)检阅车的重力 G=?;(2)检阅车速度 V=?;(3)检阅车的功率 P=? 解:(1)检阅车的重力:G=mg=2400kg×10N/kg=24000N; (2)检阅车的速度 3000 600 5 /S m t s v m s 。 (3)检阅车所做功 W=Fs=2000N×3000m=6×10 6 J;检阅车做功的功率 6 4W 6 10 600 P 10 W t s 。 答:(1)检阅车的重力为 24000N;(2)检阅车行驶速度 5m/s;(3)检阅车做功功率为 10 4 W。 考点 14 简单机械 ★考点列表 序号 考点 考点释义 备注 32 1 杠杆 概念、杠杆平衡条件的探究及应用、杠杆的分 类和用途、杠杆的示意图。 易错点是杠杆力臂的画 法 2 滑轮 滑轮组应用及相关计算 重点、难点 3 机械效率 什么是有用功、额外功和总功,及其机械效率 ★三年真题 一、选择题 1.(2020·河南)在图 5 所示的工具中,使用时属于费力杠杆的是( )。 A.瓶盖起子 B.食品夹 C起钉锤 D.核桃夹 【答案】B。 【解析】A.支点在瓶盖边缘,动力臂长,是省力杠杆; B.支点在夹子两壁连接处,动力臂短,是费力杠杆; C.支点是锤子与地面的接触点,动力臂长,是省力杠杆; D. 支点在夹子两壁连接处,动力臂长,是省力杠杆。 2.(2020·黑龙江龙东)下图是杠杆原理在生活中的应用,能省距离的是( )。 【答案】D。 【解析】能省距离的杠杆即为费力杠杆。 A、 用羊角锤起钉子,是省力杠杆,费距离,故 A 错; B、 用撬棒撬石头,是省力杠杆,费距离,故 B错; C、 用启子起瓶盖,是省力杠杆,费距离,故 C错; D、 用钓鱼竿钓鱼,是费力杠杆,省距离,故 D正确。故选 D。 3.(2020·北京)如图所示,正在使用的四种工具,属于费力杠杆的是( )。 33 A. 羊角锤;B. 核桃夹; C. 园艺剪;D. 食品夹 【答案】D。 【解析】A.羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,不符合题意; B.核桃夹在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,不符合题意; C.园艺剪在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,不符合题意; D.食品夹在使用的过程中,阻力臂大于动力臂,属于费力杠杆,符合题意。 故选 D。 4.(2020·绥化)小明用独轮车搬运砖头,车箱和砖头的总质量是 120kg,独轮车的有 关尺寸如图所示。推车时,下列说法正确的是( )。 A.独轮车是省力杠杆;B.动力臂是 0.7m ; C.阻力臂是 0.3m ; D.人手竖直向上的力 F的大小是 1500N 【答案】AC。 【解析】A、由图可知:独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;故 A 正确; BC、支点在车轮的轴上,力 F 为动力,所以动力臂的长度为 1m,阻力是 G,阻力臂的长 度为 0.3m,故 B错误,C正确; D、砖头及车厢的总重:G=mg=120kg×10N/kg=1200N; 由杠杆平衡条件 F1L1=F2L2可知,人手竖直向上的力 F= = =360N; 故 D 错误。故选:AC。 34 5.(2020·四川遂宁)小华发现一只虫子在长 50cm、质量 10g 的刻度尺上向右爬行, 她将刻度尺右端伸出水平课桌边缘 23cm,如图所示,当虫子爬行到距刻度尺右端 3cm 处时, 刻度尺刚好翻转,由此计算出虫子的质量约为( )(g=10N/kg。刻度尺质量分布均匀, 不考虑虫子的长度)。 A.1g B.3g C.7g D.10g 【答案】A。 【解析】由题意可知,刻度尺的重心在 25cm 处,刻度尺刚好翻转时与桌沿的接触点为 支点,则刻度尺重力的力臂为:L1=25cm﹣23cm=2cm; 虫子重力的力臂为:L2=23cm﹣3cm=20cm; 由杠杆平衡条件 F1×L1=F2×L2,重力公式 G=mg 得: G 尺×L1=G 虫×L2, m 尺g×L1=m 虫g×L2, 10g×2cm=m 虫×20cm, m 虫=1g。故选:A。 6.(2020·衡阳)如图所示为探究杠杆平衡条件的实验装置,若每个钩码的质量为 50g, 为了让杠杆在水平位置平衡,下列判断正确的是( )。 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要省力; 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 【答案】D。 【解析】每个钩码重力为 F=0.05kg×10N/kg=0.5N,设每个小格长度为 L,则 O 点左 35 侧力与力臂的乘积为:1N×3L=3N×L; A、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; B、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; C、用弹簧测力计在 B 点拉,根据杠杆平衡条件知,当改变用力方向使力臂小于 0.1L 时,根据杠杆平衡条件知,拉力要大于 1N,杠杆才能平衡,要费力,故 C 错误; D、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。故选:D。 7.(2020·湖南常德)如图所示,用 F1的力将物体 B 匀速提升 h, F1做功 600J,若借 助滑轮组用 F2的力把物体 B匀速提升相同高度,F2 做功为 1000J。下列说法正确的是( )。 A. 两个过程中的拉力 F1= 3F2 B. F1 做功的功率比 F2做功的功率小 C. 滑轮组机械效率为 40% D. F2 做功的距离为 3h 【答案】D。 【解析】A.F1做功 600J,由W Fs 可知: 1 1 1 600JWF s h 由图可知,滑轮组的绳子股数 n=3,所以绳子自由端移动的距离 s2=3h,F2做功 1000J, 由W Fs 可知: 2 2 2 1000J 3 WF s h 所以 1 2F F<3 ,故 A 错误; B.题中没有给出两次运动的时间,所以无法比较两个力做功的功率,故 B 错误; C.因为用 F1的力将物体 B 匀速提升,所以物体 B 的重力 G 等于拉力 F1,所以滑轮组的 有用功为: 1 600JW Gh Fh 有用 36 滑轮组的总功等于拉力 F2做的功,即: 2 1000JW W 总 所以滑轮组的机械效率: 600J100% 100% 60% 1000J W η W 有用 总 故 C 错误; D.由图可知,滑轮组的绳子股数 n=3,所以绳子自由端移动的距离 s2=3h,即 F2 做功 的距离为 3h,故 D 正确。故选 D。 8.(2020·山东聊城)如图所示,用相同的滑轮安装成甲。乙两种装置,分别将 A、B 两物体匀速向上提升,若所用拉力大小相等,绳端在相同时间内移动了相同的距离。不计绳 重和摩擦,下列说法正确的是( )。 A. 两物体上升的速度相同; B. 两种装置的机械效率相等; C. 两次提升物体所做的有用功相等;D. 两种装置中拉力做功的功率相等 【答案】D。 【解析】A.由图可知,甲是定滑轮,乙是动滑轮,绳端在相同时间内移动了相同的距 离,由 v= s t 可知绳端移动的速度相同,A 物体上升的速度等于绳端移动的速度,B物体上升 的速度是绳端移动的速度的一半,故 A错误; BCD.所用拉力大小相等,绳端在相同时间内移动了相同的距离,由 W 总=Fs 可知总功相 等,不计绳重和摩擦,甲图中物体的重力:GA=F 乙图中物体的重力:GB=2F-G 动 A 物体上升的高度:hA=s B 物体上升的高度:hB= 1 2 s A 图中有用功:W 有甲=GAhA=Fs 乙图中有用功:W 有乙=GBhB=(2F-G 动) 1 2 s=Fs- 1 2 G 动s W 有甲>W 有乙 37 甲图中机械效率:η甲= = 100% W Fs W Fs 有甲 总 乙图中机械效率:η乙= 1- 2= (1 ) 100% 2 Fs G sW G W Fs F 动 有乙 动 总 η甲>η乙 由 P= W t 可知两种装置中拉力做功的功率相等,故 D正确,BC 错误。故选 D。 9.(2020·新疆)小红用滑轮组将重力为 1.5 N 的物体匀速提升 10 cm 的过程中,绳子 拉力为 1.0 N,绳子自由端移动的距离为 30 cm,则滑轮组的机械效率为( )。 A. 50 % B. 60 % C. 70 % D. 80 % 【答案】A。 【解析】物体克服重力做的功为有用功: 1.5N 0.1m 0.15JW Gh 有 绳子拉力做的功为总功: 1.0N 0.3m 0.30JW Fs 总 则滑轮组的机械效率: 0.15J= 100% 100% 50% 0.30J W W 有 总 故 A 正确,BCD 错误。故选 A。 10.(2020·北京)如图所示,滑轮组悬挂在水平支架上,某工人站在水平地面上,竖 直向下拉动绳子自由端,使物体 A以 0.2m/s 的速度匀速上升,提升过支架过程中滑轮组的 机械效率为 90%。已知物体 A重 540N,该工人重 500N,两个滑轮质量相等,不计滑轮组的 绳重和摩擦,关于该过程,下列说法正确的是( )。 A. 绳子自由端受到竖直向下的拉力为 200N; B. 绳子自由端拉力的功率为 120W; C. 该工人对地面的压力为 200N; D. 支架受到滑轮组的拉力为 960N 38 【答案】BCD。 【解析】A.滑轮组的动滑轮绕2段绳,滑轮组的机械效率:η= = 2 2 W Gh Gh G W Fs F h F 有 总 F= 540N 2 2 90% G =300N 故 A 错误; B.绳子自由端的速度:v 绳=2v 物=2×0.2m/s=0.4m/s 绳子自由端拉力的功率为:P= 300N 0.4m/s=120WW Fs Fv t t ; 故 B 正确; C.地面对工人的支持力:F 支=G-F=500N-300N=200N 由力的作用相互性可知工人对地面的压力等于地面对工人的支持力,即:F 压=F 支=200N; 故 C 正确; D.不计滑轮组的绳重和摩擦,拉力:F 拉= 1 2 (G+G 动), G 动=2F 拉-G=2×300N-540N=60N 支架受到滑轮组的拉力为:F 支架=3F+G 动=3×300N+60N=960N; 故 D 正确。故选 BCD。 11.(2020·江西)如图所示,将重 6N 的物体匀速拉高 20cm,在此过程中,不计滑轮 装置自重、绳重和摩擦,以下说法正确的是( )。 A. 绳子自由端被拉下 1.2m B. 绳子对地面的拉力为 1N C. 对物体所做的功为 1.2J D. 横梁受到的拉力为 9N 【答案】CD。 【解析】A.滑轮组的动滑轮绕 4 段绳,绳子自由端移动的距离:s=4h=4×0.2m=0.8m; 故 A 错误; 39 B.不计滑轮装置自重、绳重和摩擦,地面对绳子的拉力:F= 1 1 6N=1.5N 4 4 G ; 绳子对地面的拉力和地面对绳子的拉力是相互作用力,所以绳子对地面的拉力是 1.5N, 故 B 错误; C.对物体所做的功为:W=Gh=6N×0.2m=1.2J;故 C 正确; D.横梁受到 6 段绳子的拉力,所以:F 横梁=6F=6×1.5N=9N;故 D 正确。 故选 CD。 12.(2020·四川甘孜)某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮等 重),在相同时间内把重物 G提升相同高度。若 F1和 F2大小相等,不计绳重及摩擦,下列说 法正确的是( )。 A. 力 F1和 F2做功的功率相同; B. 力 F1和 F2做的总功相同; C. 两个滑轮组机械效率一样大; D. 甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高 【答案】D。 【解析】因不计绳重及摩擦,故克服动动滑轮重力所做的功为额外功,由 100% 100% 100% W Gh G W Gh G h G G 有 总 动 动 可知,在相同时间内把重力 G 提升高度,甲乙两组滑轮组所做有用功相同,F1做的总功 比 F2做的总功少,甲做的额外功比乙做的额外功少,故两者的机械效率甲比乙高。 故选 D。 13.(2020·德州)如图所示,甲、乙两套装置所用的滑轮质量相等,用它们分别将相 同质量的钩码匀速竖直提升,在相等时间内绳端 A、B 移动相同的距离(忽略绳重和摩擦), 在此过程中,下列选项正确的是( )。 40 A. 两钩码上升的速度相等 B. 两滑轮组绳端的拉力相等 C. 甲滑轮组的总功比乙少 D. 两滑轮组的机械效率相等 【答案】D。 【解析】A.由图知,通过甲乙两图中通过动滑轮绳子段数:n1=2,n2=3 在相等时间内绳端 A、B 移动相同的距离,由 v= s t 可知绳端移动的速度相同,两个钩码 上升的速度:v 物甲= 1 2 v绳 ;v 物乙= 1 3 v绳;所以两钩码上升的速度不相等,故 A 错误; B.忽略绳重和摩擦,绳子受到的拉力分别为: 1= ( ) 2 F G G甲 动 1= ( ) 3 F G G乙 动 F 甲>F 乙 两滑轮组绳端的拉力不相等,故 B错误; C.两个滑轮做的总功:W 甲总=F 甲s= 1 2 (G+G 动)s W 乙总=F 乙s= 1 3 (G+G 动)s W 甲总>W 乙总 故 C 错误; D.有用功:W 甲有=Gh 甲=G 1 2 s;W 乙有=Gh 乙=G 1 3 s 两滑轮组的机械效率:η甲= 1 2= 1 ( ) 2 GsW G W G GG G s 甲有 甲总 动 动 41 η乙= 1 3= 1 ( ) 3 GsW G W G GG G s 乙有 乙总 动 动 η甲=η乙 两滑轮组的机械效率相等,故 D 正确。故选 D。 14.(2020·重庆 B)如图所示,是某建筑工地使用的一种起重机的滑轮组。一次提升 货物 A的质量为 2.7×103kg,30s 内货物 A 被匀速提升了 3m,动滑轮的重力 3×103N(不计起 重机钢绳重和一切摩擦)。下列分析中正确的是( )。 A. 钢绳自由端的移动速度为 0.1m/s; B. 拉力 F 的功率为 1.5×103W; C. 滑轮组的机械效率为 90%; D. 钢绳的拉力 F 的大小为 1.0×104N 【答案】C。 【解析】A.由图可知,承担物重的绳子段数 2n ,绳子移动距离 2 3m 6ms 绳子自由端移动速度: 6m 0.2m / s 30s sv t ,故 A错误; BD.货物 A的重力为: 2700kg 10N/kg=27000NG mg 钢绳的拉力 F 的大小是: 31 1 1 15000 2 N 3 10 N N 2 F G G G G n 动 动( ) ( ) (27000 ) 拉力 F做功: Ns 15000 6m 90000JW F 拉力 F的功率为: 90000J 3000W 30s W t P ;故 BD 错误; C.滑轮组做的有用功是: 27000N 3m 81000JW Gh 有 42 滑轮组的机械效率为: 81000J 100% 90% 90000JsW F W Gh 有 总 ,故 C 正确。 故选 C。 15.(2020·四川成都)如图甲所示的装置,A 是重 15N 的空吊篮,绳子 B 和 C 能承受 的最大拉力分别为 100N 和 50N。质量为 50kg 的小张同学将 A 提升到高处,施加的拉力 F 随 时间变化关系如图乙所示,A上升的速度 v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦, 常数 g取 10N/kg。下列结论正确的是( )。 A. 动滑轮的重力为 9N B. 第 2s 内拉力 F 的功率为 40W C. 此装置最多能匀速运载 80N 的货物 D. 此装置提升重物的最大机械效率为 85% 【答案】BC。 【解析】A.由图丙可知,在 1~2s 内物体匀速运动,图乙可知,拉力为 10N,由图甲知 绳子股数 n=2,则根据 AG GG F n n 动总 即, 15N 10N 2 G 动 解得:G 动=5N;故 A错误; B.第 2s 内绳子自由端的速度为: A 2 2m/s=4m/sv nv 绳 第 2s 内拉力 F 的功率为: =10N 4m/s=40WP Fv 绳 ;故 B 正确; C.当拉力最大为 50N 时,可以拉动物重为: A- - 2 50N-5N-15N=80NG nF G G 物 动 绳子 B不断,故 C 正确; D.由 C 可得,重物最重为 80N,则最大的机械效率为: 43 80N= 100% 80% 250N G h G h G Fs Fnh nF 物 物 物 故 D 错误。故选 BC。 16.(2020·四川乐山)如图所示,利用滑轮组在 4s 内将一重为 9N 的物体匀速向上提 升了 10cm,拉力为 4N,不计一切摩擦和绳重,(g 取 10N/kg)。下列说法正确的是( )。 A. 动滑轮重力为 5N;B. 滑轮组的机械效率为 75%; C. 拉力所做的功为 0.4J;D. 拉力的功率为 0.4W 【答案】B。 【解析】A.三股绳子与动滑轮接触,作用在绳子自由端的拉力为 4N,则对动滑轮和物 体的总拉力为:4N×3=12N 物体重 9N,则动滑轮重:12N-9N=3N;A 选项错误,不符合题意 B.滑轮组的机械效率为: ' ' 9N 75% 3 3 4N W F s Gh Gh W Fs Fs F h 有 总 B 选项正确,符合题意 C.物体向上移动了 10cm,拉力做的功为: 3 4N 3 10cm 4N 3 0.1m=1.2JW Fs F h C 选项错误,不符合题意 D.拉力的功率为: 1.2J 0.3W 4s WP t ;D选项错误,不符合题意 故选 B。 17.(2020·四川南充)(多选)如图所示,重为 2N 的物体 A 放在水平桌面上,重为 5N 的物体 B 挂在动滑轮下,每个滑轮重为 1N(不计绳重和摩擦),B 恰好可以匀速下降。现对 A 施加水平向左的拉力使 B上升,当 B 以 0.3m/s 的速度匀速上升时,拉力大小为 F。下列说 法正确的是( )。 44 A. B 匀速下降时,物体 A受到 3N 的摩檫力; B. 拉力 F 的大小为 4N; C. 拉力 F 的功率为 3.6W; D. B 匀速上升 0.6m 的过程中,拉力 F做功 2.4J 【答案】BC。 【解析】A.由图通过动滑轮绳子段数 n=3,不计绳重及摩擦时,B拉 A的力 FA= 1 3 ( GB+G 动)= 1 3 ×(5N+1N)=2N B 匀速下降,物体 A匀速向右运动时,受向右的拉力 FA和向左的摩擦力作用,则 f=FA=2N 故 A 错误; B.当使物体 B 以 0.3m/s 的速度上升时,物体 A 匀速向左运动,受向右的拉力 FA、摩擦 力和向左的拉力 F 作用,由于物体 A 的压力和接触面没有改变,则摩擦力大小不变,所以 F=FA+f=2N+2N=4N 故 B 正确; C.绳子自由端移动的速度为:vA=3vB=3×0.3m/s=0.9m/s 所以拉力 F的功率:P= W Fs t t =FvA=4N×0.9m/s=3.6W;故 C 正确; D.B 匀速上升 0.6m 的过程中,拉力 F做功: WF=Fs=F×3h=4N×3×0.6m=7.2J 故 D 错误。故选 BC。 18.(2020·自贡)如图,重为 G 的物体在沿斜面向上的拉力作用下,从斜面的底部移 到顶部,设沿斜面移动的距离为 s,高为 h,拉力为 F,物体受到的摩擦力为 f。则斜面的机 械效率为( )。 45 A. Gh fs B. Gh Fs C. ( ) Gh F f s D. ( ) Gh F f s 【答案】B。 【解析】有用功为:W 有=Gh 总功为:W 总=Fs 斜面的机械效率为:η= = W Gh W Fs 有 总 ;故选 B。 19.(2020·宁夏)用如图所示滑轮组,将一质量为 50kg 的物体,在 10s 内匀速向上提 升 2m,已知拉力 300N。在此过程中,下列说法正确的是( )。 A. 绳子自由端移动的距离为 6m B. 拉力 F 的功率为 60W C. 人所做的额外功为 300J D. 该滑轮组的机械效率约为 83.3% 【答案】D。 【解析】A.由图可知绳子的股数为 2,绳子自由端移动的距离为: s=nh=2×2m=4m 故 A 错误; B.拉力 F 的功率为: 300N 2 2m =120W 10s W Fs FnhP t t t 故 B 错误; C.人所做的额外功为: = - = - =120W 10s-500N 2m=200JW W W Pt Gh 额外 总 有用 故 C 错误; D.该滑轮组的机械效率约为: 500N= 100%= 100%= 100%= 100% 83.3% 300N×2 W Gh G W Fnh Fn 有用 总 46 故 D 正确。故选 D。 20.(2020·重庆 A)滑轮是提升重物时经常用到的一种机械,工人师傅用 500N 的拉力 F, 利用图 5 所示的滑轮将重 800N 的重物在 30S 内匀速提高了 6m 下列判断正确的是( )。 A.绳端移动的速度为 0.2 m/s;B.该滑轮的机械效率为 62.5%; C.工人师傅拉绳子的功率为 200W;D.提升重物所做的有用功为 3600J 【答案】C。 【解析】 mmhS 1262n , sm s m t Sv /4.0 30 12 绳 ,A 错误; %80 5002 800 N N nF G ,B错误; WsmNFvP 200/4.0500 ,C正确; JmNGhW 48006800 有 ,D错误 21.(2019·泸州)如图所示,在“探究杠杆平衡条件”的实验中,轻质杠杆上每个小 格长度均为 2cm,在 B 点竖直悬挂 4 个重均为 0.5N 的钩码,当在 A点用与水平方向成 30° 角的动力 F拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡。对该杠杆此状态的判断,下列说法中正确的是 ( )。 A.杠杆的动力臂为 8cm; B. 该杠杆为费力杠杆; 47 C.该杠杆的阻力大小为 ;D. 动力 F的大小为 【答案】B。 【解析】A、当动力在 A点斜向下拉(与水平方向成 30°角)动力臂是: OA= ×4× 2cm=4cm,故 A 错误; B、阻力臂 OB,3×2cm=6cm> OA,即阻力臂大于动力臂,该杠杆为费力杠杆,故 B正 确; C、该杠杆的阻力大小为:G=4×0.5N=2N,故 C 错误; D、根据杠杆的平衡条件,F1l1=F2l2,G×OB=F× OA,代入数据,2N×8cm=F×4cm, 解得,F=4N,故 D 错误。故选 B。 22.(2019·衢州)如图是起重机用四种方案将地面上的一棵大树扶起的瞬间,其中拉 力最小的是( )。 A. B. C. D. 【答案】C。 【解析】如图是起重机用四种方案将地面上的一棵大树扶起的瞬间,以树根为支点,树 的重力不变、重心一定,则阻力和阻力臂一定,支点与动力作用点的连线是最长的动力臂, 根据杠杆的平衡条件,动力臂越大,动力越小;图 C 中动力作用点离支点最远,F3与树干垂 直,则可知 F3最小,故 C 正确。故选 C。 23.(2019·河南)如图开瓶器开启瓶盖时可抽象为一杠杆,不计自重。下图能正确表 示它工作示意图的是( )。 48 A . B. C . D . 【答案】B。 【解析】用开瓶器开启瓶盖时,支点是开瓶器与瓶盖上方的接触点,即图中杠杆的左端 O,阻力为瓶盖对开瓶器竖直向下的作用力 F2,动力为手对开瓶器右侧竖直向上的作用力 F1, 因为动力臂大于阻力臂,所以开瓶器为省力杠杆,即 F1<F2,故 ACD 错误,B正确。故选 B。 24.(2019·遂宁)如图甲所示是建筑工地常用的塔式起重机示意图,水平吊臂是可绕 点 O 转动的杠杆,为了左右两边吊臂在未起吊物体时平衡,在左边吊臂安装了重力合适的配 重物体 C,假设这时起重机装置在水平位置平衡(相当于杠杆平衡实验中调节平衡螺母使杠 杆水平平衡),由于起吊物体时配重物体 C 不能移动,且被起吊物体重力各不相同,起重机 装置将会失去平衡容易倾倒,造成安全事故,某科技小组受杠杆平衡实验的启发,为起重机 装置增设了一个可移动的配重物体 D,如图乙所示。不起吊物体时,配重物体 D 靠近支点 O; 起吊物体时,将配重物体 D向左移动适当距离,使起重机装置重新平衡,现用该装置起吊重 为 5×103N,底面积为 0.01m2的物体 A,已知 D 的质量为 900kg,OB 长 18m;当配重物体 D 移动到距支点 6m 的 E 点时,B 端绳子对 A 的拉力为 T,A 对地面的压强为 p;若再让配重 D 以速度 V 向左运动,25 秒后,甲对地面的压力恰好为零;起吊过程中,物体 A 在 10s 内匀 速上升了 10m,B 端绳子的拉力 T′做功功率为 P。(g=10N/kg)下列相关计算错误的是( )。 49 A.P 等于 5kW;B.V 等于 ;C.p 等于 ;D.T 等于 【答案】A。 【解析】由重力公式 G=mg 可求,配重 D 的重力为 GD=mg=900kg×10N/kg=9×103N。 第一个状态当配重物体移动到 E 点时,D 选项,根据杠杆的平衡条件 F1l1=F2l2可得,GD •OE=T•OB,求得 T= = =3×10 3 N.故 D 选项错误。 C选项,由于物体在水平地面上静止,所以由受力分析可知,GA=N+T, 代数求得 N=5×103N-3×103N=2×103N, 因为 A对地面的压力 F 与地面对 A的支持力 N 是一对相互作用力,所以 F=N=2×103N, 由压强定义式 p= 求得,p= = =2×10 5 Pa.故 C 选项错误。 第二个状态为配重物体移动到甲对地面的压力恰好为零的位置 E'点时,B选项,由于甲 对地面的压力恰好为零,所以拉力 T'=GA=5×103N, 根据杠杆的平衡条件 F1l1=F2l2可得,GD•OE'=T'′OB,代数求得 OE'= = =10m, 则配重移动的距离 s=OE'-OE=10m-6m=4m,则由速度公式 V= 可求,V= = =0.16m/s。 故 B 选项错误。 第三个状态为匀速起吊过程,A 选项,由功率公式 P= 和功的定义式 W=Fs 可得,功 率 P= ,代数得 P= = =5×10 3 W=5kW.故 A 选项正确。故选 A。 25.(2019·海南)图甲是海南网上扶贫超市给百香果配的多功能小勺子。把 A 点压在 百香果上固定、B 处的“刺刀”刺进果壳,用力使勺子绕 A 点转动一周,“刺刀”就把果壳 切开(如图乙)。关于勺子的构造和使用说法正确的是( )。 A.勺子转动切果时可作省力杠杆用 B.勺柄表面有花纹是为了减小摩擦 C.“刺刀”很尖利是为了增大压力 D.勺子绕着果转动时运动状态不变 50 【答案】A。 【解析】A.勺子转动切果时动力臂可以大于阻力臂,所以可作省力杠杆用,故 A 正确; B.勺柄表面有花纹是为增大摩擦,故 B 错误; C.“刺刀”很尖利是通过减小受力面积来增大压力的作用效果即压强的,故 C 错误; D.勺子绕着果转动时,运动方向不断改变,则其运动状态发生改变,故 D 错误。故应 选 A。 26.(2019·天津)如图是用撬棒撬石头的情景,下图中关于该撬棒使用时的杠杆示意 图正确的是( )。 A. B. C. D. 【答案】A。 【解析】用撬棒撬石头时,动力为人对撬棒施加的竖直向下的作用力 F1,从支点 O向动 力 F1的作用线作垂线段,即为动力臂 l1; 阻力是石头对撬棒的作用力 F2,方向竖直向下,反向延长 F2,从支点 O 向阻力 F2的作 用线作垂线段,即为阻力臂 l2;故 A 正确,BCD 错误。故选 A。 27.(2019·泸州)用如图所示的滑轮组匀速竖直提升物体,不计一切摩擦和绳重。下 列判断正确的是( )。 51 A.该滑轮组绳自由端拉力 F 的大小一定等于所提物体重力的三分之一; B.用该滑轮组提升不同的物体,物体越重,其机械效率越大; C.用该滑轮组分别提升水面下和水面上的同一物体,其机械效率相等; D.其他条件不变,仅将滑轮组中的动滑轮重力变大,其机械效率变大 【答案】B。 【解析】A、由图知,n=3,不计一切摩擦和绳重,拉力 F= (G+G 轮)> G,所以拉力 F的大小大于所提物体重力的三分之一,故 A 错误; B 、 不 计 一 切 摩 擦 和 绳 重 , 用 该 滑 轮 组 提 升 不 同 的 物 体 , 则 η = = = = ,可见提升的物体越重,其机械效率越大,故 B 正 确; C、用该滑轮组分别提升水面下和水面上的同一物体,由于物体在水中受到浮力,就好 比用滑轮组提升的物体重力变小,所以其机械效率不相等,故 C 错误; D、仅将滑轮组中的动滑轮重力变大,将同一物体提升相同的高度(其他条件相同), 有用功相同,由 W 额=G 动h 可知额外功增大,则总功增大,有用功与总功的比值减小,机械 效率减小,故 D错误。故选 B。 28.(2019·海南)工人用如图所示的滑轮组,在时间 t 内,将重为 G 的货物匀速提升 了 h,人对绳子竖直向下的拉力恒为 F。以下说法正确的是( )。 A.拉力 F 的功率为 t Fh2 ; B.额外功为(2F-G)h 52 C.滑轮组的机械效率为 F G 3 ;D.滑轮组的机械效率随 h 的增大而增大 【答案】AB。 【解析】A、由图可知,连接动滑轮绳子的股数 n=2,绳端移动的距离 s=nh=2h, 拉力 F做的功:W 总=Fs=2Fh,则拉力 F的功率: ,故 A正确; B、拉力做的有用功:W 有=Gh,则额外功:W 额=W 总-W 有=2Fh-Gh=(2F-G)h,故 B 正确; C、滑轮组的机械效率: ,故 C 错误; D、根据 可知,滑轮组的机械效率与提升的高度 h 无关,故 D 错误。故选 AB。 29.(2019·河北)如图所示,重为 G 的物体在拉力 F 的作用下,以 v 的速度匀速运动 了 s,已知物体在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重的 n 分之一,不计绳重、轮与轴 间的摩擦,下列说法正确的是( )。 A.使用该滑轮组一定省力;B.拉力的功率为 2Fv; C.额外功为 (2nF﹣G)s;D.滑轮组的机械效率为 【答案】BC。 【解析】A、由图可知,连接动滑轮绳子的股数 n′=2,由于不计绳重、轮与轴间的摩 擦, 所以,绳端的拉力 F= (f+G 动), 由于 f 与 G 动的大小关系未知,所以无法比较 F 与 f的大小关系,则使用该滑轮组不一 定省力,故 A 错误; B、绳端移动的速度 v 绳=n′v=2v,则拉力的功率:P=Fv 绳=2Fv,故 B 正确; C、由题意可知,物体运动时受到的摩擦阻力 f= G, 克服摩擦阻力做的功为有用功,则:W 有=fs= Gs, 绳端移动的距离:s 绳=n′s=2s, 拉力 F做的总功:W 总=Fs 绳=2Fs, 53 则额外功:W 额=W 总﹣W 有=2Fs﹣ Gs= (2nF﹣G)s,故 C 正确; D、滑轮组的机械效率:η= = = ,故 D 错误。故选 BC。 30.(2018•烟台)如图所示的杠杆,属于费力杠杆的是( )。 【答案】C。 【解析】A、羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,不符合题意。 B、起子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,不符合题意。 C、镊子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,符合题意。 D、钳子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,不符合题意。 故选:C。 32.(2018·滨州)如图所示,重 400N 的物体在 30N 的水平拉力 F 的作用下,以 0.1m/s 的速度沿水平地面向左匀速直线运动了 10s,滑轮组的机械效率为 80%,则在此过程中,下 列说法正确的是( )。 A.绳子自由端移动的距离为 3m B.有用功为 400J C.拉力 F 的功率为 9W D.物体与地面间的滑动摩擦力为 72N 【答案】ACD。 【解析】A、由图知,n=3,则绳子自由端移动的距离:s 绳=3s 物=3v 物t=3×0.1m/s×10s=3m, 故 A 正确; B、拉力做功为:W 总=Fs 绳=30N×3m=90J,有用功:W 有=ηW 总=80%×90J=72J,故 B 错误; C、拉力做功的功率:P= = =9W,故 C 正确; D、有用功 W 有=fs 物,拉力做的总功 W 总=Fs 绳,由η= = = = 得,物体 与地面间的滑动摩擦力:f=η×3F=80%×3×30N=72N,故 D 正确。故选 ACD。 33.(2018·龙东)(多选题)如图所示,用滑轮组提升重物时,重 600N 的物体在 10s 54 内匀速上升 1m。已知绳子的拉力为 400N,则提升重物的过程中( )。 A.绳子自由端被拉下 3m B.做的有用功是 600J C.滑轮组的机械效率为 80% D.拉力 F 的功率为 80W 【答案】BD。 【解析】A、由图可知,n=2,绳子自由端移动的距离 s=2h=2×1m=2m,故 A错; B、做的有用功:W 有用=Gh=600N×1m=600J,故 B正确; C、拉力做的总功:W 总=Fs=400N×2m=800J, 滑轮组的机械效率:η= = ×100%=75%,故 C 错; D、拉力做功的功率:P= = =80W,故 D 正确。 故选:BD。 34.(2018•攀枝花)某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮等重), 在相同时间内把重物 G提升相同高度,F1和 F2大小相等,不计绳重及摩擦,下列说法正确的 是( )。 A.力 F1和 F2做功的功率相同; B.力 F1和 F2做的总功相同; C.乙滑轮组更省力,两个滑轮组机械效率一样大; D.甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高 【答案】D。 【解析】由图知,甲滑轮组中承担物重的绳子段数 n=3,乙滑轮组中承担物重的绳子段 数 n=4。 AB、若重物上升高度为 h,则两滑轮组中绳端移动的距离分别为:s 甲=3h,s 乙=4h; 55 甲滑轮组中拉力做的总功为 W 甲总=F1•3h,乙滑轮组中拉力做的总功为 W 乙总=F2•4h, 已知 F1=F2,所以 W 甲总<W 乙总,故 B错误; 已知时间相同,由公式 P= 知,P 甲总<P 乙总.故 A 错误; CD、已知 F1=F2,所以省力情况相同,故 C 错误; 甲、乙两滑轮组提升的物重 G相同,设一个动滑轮的重为 G 动, 不 计 绳 重 及 摩 擦 , 则 甲 滑 轮 组 的 机 械 效 率 为 : η 甲 = = = = , 乙滑轮组中有 2个动滑轮,同理可得,乙滑轮组的机械效率为:η乙= , 所以η甲>η乙,故 C错误,D正确。 故选:D。 35.(2018·深圳)下图为“测滑轮组机械效率”的实验.在弹簧测力计拉力作用下, 重 6N 的物体 2s 内匀速上升 0.1m,弹簧测力计示数如图示(不计绳重与摩擦)。下列说法错 误的是( )。 A.弹簧测力计的拉力是 2.4N; B.物体上升的速度为 0.05ms; C.弹簧测力计拉力的功率为 0.12W; D.滑轮组的机械效率约 83.3% 【答案】C。 【解析】由图可知,弹簧测力计的拉力是 2.4N ,故 A 正确; 物体 2s 内匀速上升 0.1m,物体上升的速度为 ,故 B 正确; n=3,拉力端端移动距离 ,拉力做的总功为: 56 ;拉力的功率为: ,故 C 错误; 拉力做的有用功为: ; 滑轮组机械效率为: 。故 D正确;故答案为 C。 二、填空题 36.(2020·湖南常德)农忙时节小明帮爷爷挑谷子,初次干农活的他在左筐中装了 20kg, 右筐中装了 25kg, 如果扁担的长度为 1. 8m,则他在距扁担左端_____m 处将谷子挑起来才 能使挑担水平(扁担和筐的重力均不考虑);为了方便行走,小明将两筐谷子同时向内移动 了 0. lm,则需要______筐(选填“左”或“右”)增加约_____kg (保留 1 位小数)谷子, 才能基本保持挑担水平。 【答案】(1)1;(2)右;(3)0.7。 【解析】根据杠杆平衡条件有:G L G L 右 右左 左 则, 25 5 20 4 L G m g L G m g 右 右左 右 左 左 扁担的长度为 1. 8m,则他在距扁担左端: 51.8m 1m 9 L 左 处将谷子挑起来才能使挑担水平,右筐距离 0.8m。 将两筐谷子同时向内移动了 0. lm,则左端距离变为 0.9m,右端距离变为 0.7m,此时, ' 200N 0.9m 180N/mG L 左 左 ' 250N 0.7m 105N/mG L 右 右 左边力与力臂乘积大于右边力与力臂乘积;要使挑担基本保持水平,根据杠杆平衡条件 应该在右边增加谷子; 20kg 0.9m 25kg 0.7kg 0.7m m L m m L 左 左 右 右 。 37.(2020·宁夏)如图是同学们常用的燕尾夹,AB=BC,当用力摁住 C 点打开该夹子 时,可把______点看作支点,此时夹子可近似看作________杠杆(选填“省力”“费力”或 “等臂”)。 57 【答案】(1)B ;(2)等臂。 【解析】当用力摁住 C 点打开该夹子时,AC 是围绕 B 点转动的,故 B 为支点;由于 AB=BC, 故动力臂等于阻力臂,为等臂杠杆。 38.(2020·安徽)停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出,如图甲所示。我们可以 把该装置简化成如图乙所示的杠杆。如横杆 AB 粗细相同、质量分布均匀,重 G=120N, AB=2.8m,AO =0.3m.要使横杆 AB 保持水平平衡,需在 A 端施加竖直向下的力 F=________N。 【答案】440。 【解析】该题考查杠杆平衡条件的应用,画出杠杆五要素如下。动力臂 L1 = LOA =0.3m, LAC = 2 8.2 m =1.4m , 所以阻力臂 L2 = LOC =LAC – LOA =1.4m-0.3m=1.1m,由 FL1=GL2 得:F =440N。 39.(2020·四川甘孜州)如图所示,某同学用完全相同的钩码验证杠杆的平衡条件。 杠杆调节平衡后,在杠杆上 A点处挂 4个钩码,为使杠杆重新平衡,应在 B 点处挂__________ 个钩码; 如果 A、B两处再各挂一个钩码,杠杆的__________(选填 “左”或“右”)端会 下沉。 58 【答案】(1)6;(2)左。 【解析】设每个钩码所受重力为 G,杠杆上每一小格代表的长度为 L,由杠杆平衡条件 1 1 2 2Fl F l 可得: 4 3 2G L nG L 解得, 6n 如果 A、B 两处再各挂一个钩码,则杠杆的左边力与力臂的乘积为:5 3 15G L GL 杠杆右边力与力臂的乘积为:7 2 14G L GL 因,15 14GL GL 故杠杆的左端会下沉。 40.(2020·山东济宁)杠杆两端螺母的作用是图中的杠杆在水平位置平衡,若在两侧 各减掉一个等重的钩码,杠杆______(选填“能”或“不能”)保持水平平衡。 【答案】不能。 【解析】从图中可以看到,杠杆在水平位置平衡,根据杠杆的平衡原理可知 3 2 2 3G l G l 若在两侧各减掉一个等重的钩码,那么 2 2 3G l G l 可知杠杆不能保持水平平衡。 41.(2020·四川雅安)如图所示,杆秤秤砣的质量为 0.2kg,杆秤自身质量忽略不计, 若杆秤水平静止时,被测物体和秤砣到秤纽的距离分别为 0.05m 和 0.2m,则被测物体的质 量为__kg,若秤砣上粘有油污,则测量值比被测物体的真实质量要____(选填 “偏大”或 “偏小”) 59 【答案】(1)0.8;(2)偏小。 【解析】如图所示: 因为杠杆平衡,则有: 1 2OA OBG l G l 1 2OA OBm gl m gl 则有: 2 1 0.2kg 0.2m 0.8kg 0.05m OB OA m lm l 若秤砣上粘有油污,m2增大,而 G1lOA不变,所以 lOB要变小,杆秤所示的质量值要偏小。 42.(2020·哈尔滨)在”探究杠杆平衡条件”的实验前,如图甲,杠杆不在水平位置 平衡,为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 移动。实验中,如图乙,在 A点 用弹簧测力计施加一个竖直向上的力,在 B 点施加一个最小为 N 的力,才能使杠杆 在水平位置重新平衡。 【答案】左;1。 【解析】(1)杠杆不在水平位置,右端向下倾斜,则重心应向左移动,故应向左调节左 端或右端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡; (2)由图可知弹簧拉力计的示数为 3.0N,设杠杆的一个刻度为 L,则拉力的力臂为 2L; 60 B 点施加力的力臂为 6L,根据杠杆平衡的条件可得,在 B 点施加一个最小为 F2= = =1N。 故答案为:左;1。 43.(2020·江苏连云港)用如图所示滑轮组在 10s 内将重为 300N 的物体匀速提升 1m, 拉力大小为 120N,拉力做功的功率为______W,有用功为______J,滑轮组的机械效率为 ______。 【答案】(1)36;(2)300;(3)83.3%。 【解析】由图可知,承担重物的绳子段数 n=3,所以绳子自由端通过距离 s=3×1m=3m 总功:W 总=Fs=120N×3m=360J 拉力做功的功率:P= 360J 10s W t 总 =36W 有用功为:W 有=Gh=300N×1m=300J 滑轮组的机械效率为:η= 300J= 360J W W 有 总 =83.3% 44.(2020·广东)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,人所做的有用功为______J。 61 【答案】(1)230;(2)1;(3)200。 【解析】由图知,n=2,不计绳重及摩擦,人需用的拉力:F= 2 G G 动 = 400N 60N 2 =230N; 人需用的拉力为 230N。 绳子自由端移动的距离:s=2h=2 0.5m=1m;绳子自由端移动的距离为 1m。 人所做的有用功为:W 有=Gh=400N 0.5m=200J;人所做的有用功为 200J。 45.(2020·四川南充)如图所示,用沿斜面向上大小为 4N 的拉力,将一个重 5N 的物 体从斜面底端匀速拉至顶端。已知物体沿斜面上滑的距离为 5m,上升的高度为 3m,则物体 受到的摩擦力为________N,斜面的机械效率为________。 【答案】(1)1;(2)75%。 【解析】有用功:W 有=Gh=5N×3m=15J 总功:W 总=Fs=4N×5m=20J 额外功:W 额=W 总-W 有=20J-15J=5J 摩擦力:f= 5J 5m W s 额 =1N 斜面的机械效率:η= 15J= 20J W W 有 总 =75% 46.(2020·贵州黔西南)如图所示,工人们用同一滑轮组,根据需要有两种方式来提 起等重的建筑材料,若不计摩擦和绳重,则 F1______F2,机械效率ηA______ηB。(填“>”“=” 或“<”) 62 【答案】(1) <;(2)=。 【解析】由图可知,不计摩擦及绳重,绳子自由端拉力分别为 1 1 3 F G G 物 动 , 2 1 2 F G G 物 动 所以, 1F F2< 不计摩擦和绳重,两种方式来提起等重的建筑材料到相同高度,则对物体做的有功相同, 动滑轮相同,则所做额外功相同。所以机械效率相同,即 A B 。 47.(2019·海南)如图,小谦想把被台风刮倒的树拉正。他把绳子的一端系在乙树上, 然后绕过甲树用力拉绳子,这样做有_______段绳子拉甲树。如果不计绳重和摩擦,甲树受 300N 拉力,则小谦对绳子的拉力至少为_______N。 【答案】2;150。 【解析】小谦的做法相当于借助一个动滑轮来拉甲树,因此,这样做有 2 段绳子拉甲树; 根据动滑轮省一半力的特点,小谦对绳子的拉力至少为 150N。 48.(2019·益阳)如图所示是吊车吊起货物的示意图,已知 AB=4m,BC=6m。吊臂是一 个杠杆,当吊臂吊着 2t 的货物处于静止状态时,杠杆的支点是______点(选填“A”、“B” 或“C”),伸缩撑杆对吊臂的支持力大小为______N。g=10N/kg。 63 【答案】A;50000。 【解析】吊臂在升起过程中,围绕着 A转动,故 A 为支点; 货物重:G=mg=2000kg×10N/kg=20000N, AC=AB+BC=4m+6m=10m,伸缩撑杆对吊臂的支持力竖直向上,其力臂为 ABcosθ, 由杠杆的平衡条件得 F×ABcosθ=G×ACcosθ。 。 故答案为:A;50000。 49.(2019·岳阳)如图,动滑轮实质上是一个______(填“省力”或“费力”)杠杆, 用 60N 的拉力将沙桶从地面提到 9m 高的楼上,拉力做的功是______J。 【答案】省力;1080。 【解析】(1)动滑轮实质上是一个动力臂等于 2倍阻力臂的省力杠杆; (2)使用动滑轮,n=2,拉力端移动距离 s=2h=2×9m=18m, 拉力做的功: W=Fs=60N ×18m=1080j。 故答案为:省力;1080。 50.(2019·达州)救援车工作原理如图所示,当车载电机对钢绳施加的拉力 F 大小为 2.5×103N 时,小车 A恰能匀速缓慢地沿斜面上升。已知小车 A的质量为 1t,斜面高为 2m, 斜面长为 5m(不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦,g =10Nkg)在小车 A 由水平路面被拖上救援车的过程中,钢绳所做的有用功为 J,整个装置 的机械效率为,小车 A 与斜面间的摩擦力大小为 N。 64 【答案】2×104;80%;1×103。 【解析】(1)小车质量 m=1t=1000kg, 其重力 G=mg=1000kg×10N/kg=1×104N, 钢绳做的有用功:W 有用=Gh=1×104N×2m=2×104J, (2)不计车长、拉力端移动距离 s=2L=2×5m=10m, 拉力做的总功:W 总=Fs=2.5×103N×10m=2.5×104J, 整个装置的机械效率:η= = ×100%=80%; (3)不计钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦,克服小车 A 与斜面间的摩擦做的功为额外功,W 额=W 总﹣W 有用=2.5×104J﹣2×104J=5×103J, 由 W 额=fL 可得摩擦力:f= = =1×10 3 N。 故答案为:2×104;80%;1×103。 51.(2018•玉林)如图所示,长为 40cm、重为 10N 的匀质杠杆可绕着 O 点转动,作用 在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力 F,将杠杆缓慢地由与水平方向夹角为 30°的位置拉至水 平位置(忽略摩擦阻力),在这个过程中,力 F 的大小将 (选填“增大”、“不变”或“减 小”),力 F所做的功为 J。 【答案】增大;1。 【解析】(1)在杠杆缓慢地由与水平方向夹角为 30°的位置拉至水平位置的过程中, 动力臂 L 的长度没有变化,阻力 G的大小没有变化,而阻力臂 L 却逐渐增大; 由杠杆的平衡条件知:F•L=G•L′,当 L、G 不变时,L′越大,那么 F越大,因此拉力 F在这个过程中逐渐增大; (2)物体重心上升的高度 h= Lsin30°= ×40cm× =10cm=0.1m, 拉力做的功 W=Gh=10N×0.1m=1J。 65 故答案为:增大;1。 52.(2018•广安)如图,AB 是能绕 B 点转动的轻质杠杆,在中点 C 处用绳子悬挂重为 100N 的物体(不计绳重)在 A 端施加竖直向上的拉力使杠杆在水平位置平衡,则拉力 F= N.若保持拉力方向始终垂直于杠杆,将 A 端缓慢向上提升一小段距离,在提升的过程中, 拉力 F将 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。 【答案】50;减小。 【解析】杠杆在水平位置保持平衡,由 F1l1=F2l2可得,拉力的大小: F1= G= G= ×100N=50N。 若将 A端缓慢向上提升一小段距离,则阻力臂 l2将变小,阻力 G 不变,即 F2l2变小, 因为拉力方向始终垂直于杠杆,所以动力臂不变,l1始终等于 BA,根据 F1l1=F2l2可知 F1变小,即拉力 F 减小; 故答案为:50;减小。 53.(2018•枣庄)如图所示,用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置,分别用 FA、FB匀速 提升重力为 GA、GB的 A、B 两物体,不计绳重和摩擦。若 GA>GB,则η甲 η乙;若 FA=FB, 则 GA GB。(选填“>”、“<”或“=”) 【答案】>;<。 【解析】(1)不计绳重和摩擦,克服物体重力做的功为有用功,克服物体重力和动滑轮 重力做的功为总功, 则滑轮组的机械效率: η= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%, 66 因物体的重力 G越大,1+ 越小, 越大,且动滑轮的重力相等, 所以,GA>GB时,η甲>η乙; (2)由图可知,n 甲=2,n 乙=3, 由 F= (G+G 动)可得,提升物体的重力:G=nF﹣G 动, 则 FA=FB时,提升物体的重力关系为 GA<GB。 故答案为:>;<。 54.(2018•岳阳)用不计绳重和摩擦的滑轮组把重为 720N 的货物匀速提高 10m,所做 的总功为 12000J,此时滑轮组的机械效率为________,用该滑轮组提升更重的物体,机械 效率会__________。(选填“变小”、“不变”或“变大”) 【答案】60%、变大。 【解析】所做有用功 W 有=Gh=720N ×10m=7200J ; 机械效率 有 总 W 7200J W 12000J 100% 100% 60% 。提高机械效率的措施,有用功一 定时,减小额外功;额外功一定时,增大有用功,对于同一滑轮组可增大提升 物体重力 提高机械效率。 故答案为:60%、变大。 55.(2018•南京)用如图所示的滑轮组将重 85N 的物体匀速提升 2m,拉力 F 为 50N.此 过程中有用功为 J,总功为 J,滑轮组机械效率为 ,根据已知条件,以下四 个物理量:①动滑轮上升的高度、②动滑轮的重力、③额外功、④拉力的功率,还能求出的 有 和 (选填序号)。 【答案】170;200;85%;①;③。 【解析】(1)拉力做的有用功:W 有=Gh=85N×2m=170J; (2)由图可知,n=2,拉力端移动的距离:s=2h=2×2m=4m, 拉力做的总功:W 总=Fs=50N×4m=200J; (3)滑轮组的机械效率:η= = ×100%=75%; 67 (4)①因为动滑轮和物体一起运动,动滑轮上升的高度等于物体上升的高度,大小为 2m; ②不计摩擦和绳重,拉力 F= (G+G 轮),据此可求动滑轮重力,但题目没有提高“不计 摩擦和绳重”这个条件,无法计算动滑轮的重力; ③额外功等于总功减去有用功,W 额=W 总﹣W 有用=200J﹣170J=30J; ④因为不知道做功时间,所以无法计算拉力的功率。 可见,还能求出的有①、③。 故答案为:170;200;85%;①;③。 三、作图题 56.(2020·贵州黔东南)如图所示,用一根细绳将杠杆 AOB 在 O 点悬挂起来,B处挂 一重物 G,请你在杠杆上画出最小的动力 F1及动力臂 l1,使杠杆在图中位置平衡。 【答案】如图。 【解析】B 点离支点最远,故最长的力臂为 OB 即为力臂 l1,过 B 点作垂直于 OB 的作用 力 F1,为使杠杆平衡,力 F1的方向向上;如图所示: 57.(2020·贵州黔南)在“探究杠杆的平衡条件”实验中,在 B点用弹簧测力计沿 CD 方向拉杠杆,使杠杆水平平衡,如图所示。画出∶①弹簧测力计对杠杆拉力 F的示意图;② F的力臂。 68 【答案】如图。 【解析】用弹簧测力计沿 CD 方向拉杠杆,拉力的作用点在 B 点,方向沿 BD 向下,过拉 力的作用点,沿拉力的方向画一条有向线段,用 F 表示,过支点 O 做 F 的垂线即为 F 的力臂, 如图所示: 58.(2020·江苏泰州)如图乙所示,画出拉力 F 的力臂 l 和物体 B 所受重力 G 的示意 图__________; 【解析】物体 B所受重力方向竖直向下,重心在物体的几何中心,从支点 O 向力的作用 线作垂线,支点到垂足的距离就是拉力 F 的力臂 l。如图: 59.(2020·山东聊城)如图是起重机将货物吊起的情景。O为支点。F1为动力,F2为阻 力。请画出阻力 F2的力臂 l2。 【答案】如图。 69 【解析】从支点 O 向阻力 F2的作用线做垂线段,即可作出阻力的力臂 l2,如图所示: 60.(2020·四川成都)深蹲运动是靠腿部肌肉收缩产生动力,克服人体上部的重力 G, 从而达到锻炼目的(如图甲)。图乙是将人体抽象为杠杆的示意图,O为支点,请在图乙中画 出 G 的示意图及其力臂 L(A 点为人体上部的重心)________。 【答案】 如图。 【解析】重力方向竖直向下,支点 O 到重力方向的作用线的垂线为力臂,如图所示: 61.(2020·新疆)请在图中画出动力 F 的力臂。 【答案】如图。 【解析】过支点 O 做力 F作用线的垂线段,即为力 F的力臂 L,如图所示 62.(2020·重庆 B)如图所示,硬棒 OB 能绕支点 O转动,A 处用绳子拉住固定在墙壁 70 上。画出拉力 F的力臂(用 l 表示)________。 【解析】由图可知,O 点是支点,通过支点做 F作用线的垂线,如图: 63.(2020·德州)阿基米德在发现了杠杆原理之后,发出了“给我一个支点,我能够 撬动地球”的感慨,请在设想示意图中,画出作用在 A 点的最小动力 1F 及其动力臂 1l (图 中 O 为支点)。 【答案】如图。 【解析】根据杠杆平衡条件,动力臂越长越省力,力的作用点确定,从支点到动力作用 点的距离便为最长的力臂;图中 O 为支点,要使杠杆平衡且动力最小,就应该让力 F1作用 在 A 点,OA 是最长的力臂 l1,则力 F1应与 OA 垂直且向下;如图所示: 64.(2019·武威)如图所示是羊角锤的示意图,请画出用羊角锤撬铁钉时最小动力 F1的 示意图。 71 【解析】由杠杆的平衡条件可知,在阻力和阻力臂一定时,动力臂越长越省力;由图知, O为支点,A 点离支点最远,则连接支点 O 和羊角锤的末端 A 即是最长的动力臂,过 A 点作 垂直于动力臂向右的力 F1.如下图所示。 65.(2019·达州)轻质杠杆 OABC 能够绕 O 点转动,已知 OA=BC=20cm,AB=30cm, 在 B 点用细线悬挂重为 100N 的物体 G,为了使杠杆在如图所示的位置平衡,请在杠杆上作 出所施加最小动力的图示(不要求写出计算过程)。 【解析】根据杠杆的平衡条件,要使力最小,则动力臂应最长,即连接 OC 为最长的力 臂,力的方向与 OC 垂直且向上,根据勾股定理和全等三角形定理可得,动力臂 OC=50cm, 故根据杠杆平衡条件可得:F1×OC=G×OA, 代入数值可得:F1×50cm=100N×20cm, 解得 F1=40N, 选取标度为 20N,过 C 点作出最小动力,使线段长度为标度的 2 倍,如图所示: 66.(2019·岳阳)请画出图中杠杆动力 F 的力臂 L。 【解析】反向延长 F 得到动力作用线,从支点 O 向动力作用线作垂线段,即为动力 F 的力臂 L。如图所示。 72 四、计算题 67.(2020·贵州黔南)如图所示,某建筑工地用起重机将质量为 3.6 t 的货箱以 0.5 m/s 的速度匀速提升,吊臂上的滑轮组如图所示,若忽略绳重和摩擦,该滑轮组的机械效率为 80%。(g=10N/kg)求: (1)在 10s 内货箱上升的高度; (2)货箱的重力; (3)吊臂上电动机拉力 F 的大小; (4)依然利用此机械提升质量为 4.1 t 的货箱,求此时滑轮组的机械效率。 【答案】(1) 5m;(2) 3.6×104N;(3) 1.5×104N;(4) 82%。 【解析】(1)在 10s 内货箱上升的高度为: =0.5m/s 10s=5mh v t 物 (2)货箱的重力为: 3 43.6 10 kg 10N / kg=3.6 10 NG= mg = (3)由图像可知绳子股数 n=3,由 W W 有 总 可得: W Gh Gh G W Fs Fnh Fn 有 总 即 43.6 18 % 3 0 N0 = F ;可解得 F=1.5×10 4 N。 (4)动滑轮的重力为: 4 4 41.5 10 N - 3.6 13 - 3 0 N = 0.9 10 NG F G 动 提升质量为 4.1 t 的货箱,此时滑轮组的机械效率: 3 3 4 4.1 10 kg 10N/kg 100%=82% 4.1 10 kg 10N/kg+0.9 10 N W W G h G m g W W W G h G h G G m g G 有 有 总 有 额 动 动 动 73 答:(1)在 10s 内货箱上升的高度为 5m; (2)货箱的重力为 3.6×104N;(3)吊臂上电动 机拉力 F 为 1.5×104N;(4)此时滑轮组的机械效率为 82%。 68.(2020·江苏泰州)小明利用如图所示的滑轮组,将质量为 90kg 的物体在 1min 内 匀速提升 5m,竖直向上的拉力为 360N。求: (1)物体的重力(g 取 10N/kg); (2)小明拉力的功率? (3)滑轮组的机械效率(结果保留一位小数)。 【答案】(1) 900N;(2) 90W;(3)83.3%。 【解析】(1)物体的重力是: 90kg 10N/kg=900NG mg (2)由图可知,承担物重的绳子段数 3n ,物体匀速提升 5m 时,绳端移动的距离是 3 3 5m 15ms h 小明拉力做功: s 360N 15m 5400JW F 小明拉力的功率: 5400J 90W 60s P W t (3)有用功: 900N 5m 4500JW Gh 有 滑轮组的机械效率: 4500J 100% 83.3% 5400J W W Gh Fs 有 总 。 答:(1) 物体的重力是900N;(2) 小明拉力的功率90W;(3) 滑轮组的机械效率是83.3%。 69.(2020·四川遂宁)小雨同学家装修新房,看到工人师傅使用如图所示的种自制的 简易起重装置向楼上吊装笨重的装修材料,感觉该装置简单易制、方便快捷,大大减少了工 人搬运材料的劳动强度。小雨观察到电动机的输出功率 800W,将两袋(每袋质量 50kg)水 泥匀速提升到 10m 高的 4楼需要用时 15s。假设电动机的输出功率恒定不变。请帮小雨完成 下列问题:(g=10N/kg) (1)此次吊装过程中绳子自由端移动的速度是多大? (2)电动机对绳子的拉力多大? 74 (3)该滑轮组的机械效率多大? 【分析】(1)已知水泥匀速提升到 10m 高的 4 楼需要用时 15s,可求得物体上升的速度, 由图可知,水泥由 3 段绳子承担,利用 v 绳=3v 可求得此次吊装过程中绳子自由端移动的速 度; (2)由 P= 可求电动机做功,由 W 总=Fs 可求得电动机对绳子的拉力; (3)由 W 有=Gh 可求得有用功,利用η= 可求得滑轮组的机械效率。 【解答】解:(1)物体上升的速度 v= = = m/s, 由图可知,水泥由 3 段绳子承担,则此次吊装过程中绳子自由端移动的速度 v 绳=3v=3 × m/s=2m/s, (2)由 P= 可得电动机做功: W 总=Pt=800W×15s=1.2×104J, 由 W 总=Fs 可得电动机对绳子的拉力: F= = =400N, (3)有用功: W 有=Gh=2×50kg×10N/kg×10m=1.0×104J。 该滑轮组的机械效率: η= = ×100%≈83.3%。 答:(1)此次吊装过程中绳子自由端移动的速度是 2m/s,(2)电动机对绳子的拉力为 400N,(3)该滑轮组的机械效率为 83.3%。 75 【点评】本题考查了使用滑轮组拉力的计算、功的计算、功率的计算、机械效率的计算 等多个知识点,是一道综合性较强的题目。 70.(2020·衡阳)如图所示,用一个动滑轮使重 10N 的物体在 5s 内匀速升高 0.2m, 绳子自由端所用的拉力 F为 6N.求: (1)绳子自由端移动的速度。 (2)拉力 F 做的功。 【解析】(1)由图知,n=2,当物体升高 0.2m 时,绳子的自由端移动距离 s=2h=2× 0.2m=0.4m, 绳子自由端移动的速度:v= = =0.08m/s; (2)拉力 F 做的功:W=Fs=6N×0.4m=2.4J。 答:(1)绳子自由端移动的速度为 0.08m/s;(2)拉力 F做的功为 2.4J。 71.(2020·黑龙江龙东)如图所示,人用滑轮组拉着重 810N 的物体使其沿竖直方向以 0.1m/s 的速度匀速向上运动了 5s,人对绳子向下的拉力为 300N。求: (1)物体上升的高度; (2)滑轮组的机械效率; (3)拉力的功率。 【答案】(1)0.5m;(2)90%;(3)90W。 76 【解析】(1)物体上升的高度:h=vt=0.1m/s×5s =0.5m (2)因为 W 有=Gh=810N×0.5m=405J; 绳子的末端通过的距离:s=3h=3×0.5m=1.5m,W 总=Fs=300N×1.5m=450J 所以滑轮组的机械效率:η= W 有 W 总 ×100%= 405 J 450 J ×100%=90% (3)拉力的功率:P= W t = 450 J 5 s =90W 72.(2020·南充)图甲为某自动注水装置的部分结构简图,杠杆 AOB 始终在水平位置 保持平衡,O 为杠杆的支点,OA=3OB,竖直细杆 a 的一端连接在杠杆的 A 点,另一端与高 为 0.2m 的长方体物块 C 固定;竖直细杆 b 的下端通过力传感器固定,上端连接在杠杆的 B 点(不计杠杆、细杆及连接处的重力和细杆的体积)。圆柱形水箱中有质量为 3kg 的水,打 开水龙头,将水箱中的水缓慢放出,通过力传感器能显示出细杆 b对力传感器的压力或拉力 的大小;图乙是力传感器示数 F 的大小随放出水质量 m 变化的图象。当放出水的质量达到 2kg 时,物体 C 刚好全部露出水面,此时装置由传感器控制开关开始注水。(g=10Nkg)求: (1)物块 C 的重力。 (2)物块 C 受到的最大浮力。 (3)从开始放水到物块 C 上表面刚好与液面相平时,水对水箱底部的压强变化了多少? 【解析】(1)当放出水的质量达到 2kg 时,物体 C 刚好全部露出水面,此时杠杆 A端受 到的拉力等于 C的重力,由图乙知,此时 B端受到的拉力为 6N, 根据杠杆的平衡条件知:GC×OA=FB×OB, 由 OA=3OB 可得,物块 C的重力:GC= ×FB= ×6N=2N; (2)分析图乙可知,当放出水的质量≤1kg 时,物体浸没在水中,物块 C 受到的浮力 最大,此时力传感器受到的力最大为 24N(即杠杆 B端受到的作用力最大为 24N); 由杠杆的平衡条件可得:FA×OA=FB′×OB, 则此时杠杆 A 端受到的作用力:FA= ×FB′= ×24N=8N, 77 由图乙可知,放水的质量在 1kg 到 2kg 之间时力传感器的示数可以为零,说明 C可以漂 浮, 则物体 C 受到的浮力最大时,杠杆 A 端受到的作用力是向上的, 因力的作用是相互的,则物体 C 浸没时,C受到细杆 a 向下的压力 F 压=FA=8N, 物体 C受力平衡,则物体 C 受到的最大浮力:F 浮=F 压+GC=8N+2N=10N; (3)由 F 浮=ρgV 排可得,物体 C浸没时排开水的体积: V 排= = =1×10﹣3m3, 长方体 C 的底面积:SC= = =5×10 ﹣3 m 2 , 由图乙可知,从开始放水到物块 C上表面刚好与液面相平时,放出水的质量 m1=1kg, 从物块 C上表面刚好与液面相平到物体 C刚好全部露出水面时,放出水的质量 m2=2kg ﹣1kg=1kg, 由ρ= 可得,两种情况下放出水的体积:V2=V1= = =1×10 ﹣3m3, 由 V2=(S 水箱﹣SC)hC可得,水箱的底面积:S 水箱= +SC= +5×10 ﹣3 m 2 =1 ×10﹣2m2, 从开始放水到物块 C上表面刚好与液面相平时,水面下降的高度: △h= = =0.1m, 则该过程中水对水箱底部的压强变化量: △p=ρ水g△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa。 答:(1)物块 C 的重力为 2N。(2)物块 C 受到的最大浮力为 10N。(3)从开始放水到物 块 C 上表面刚好与液面相平时,水对水箱底部的压强变化了 1000Pa。 73.(2019·河北)如图所示,一轻质杠杆 AB.长 1m,支点在它中点 O.将重分别为 10N 和 2N 的正方体 M、N用细绳系于杆杆的 B点和 C点,已知 OC:OB=1:2,M的边长 l=0.1m。 78 (1)在图中画出 N 受力的示意图。 (2)求此时 M 对地面的压强。 (3)若沿竖直方向将 M 左右两边各切去厚度为 h 的部分,然后将 C 点处系着 N 的细 绳向右移动 h 时,M对地面的压强减小了 60Pa,求 h为多少。 【解析】(1)对 N 进行受力分析,由于 N在空中处于静止状态,则 N受到的重力和细绳 对它的拉力是一对平衡力,所以二力的大小相等(F=G=2N),方向相反;过 N 的重心分别 沿力的方向各画一条有向线段,并标上力的符号及大小,注意两线段要一样长,图所示: (2)设 B 端受到细绳的拉力为 FB, 由杠杆平衡条件得,GN×OC=FB×OB,已知 OC:OB=1:2, 则有:FB=GN× =2N× =1N; 根据力的作用是相互的可知,细绳对 M的拉力:F=FB=1N, 此时 M对地面的压力:F 压=F 支=GM﹣F=10N﹣1N=9N, M与地面的接触面积:S=l2=(0.1m)2=0.01m2, 则此时 M 对地面的压强:p= = =900Pa。 (2)若沿竖直方向将 M 两边各切去厚度为 h后, 剩余 M的底面积:S′=l(l﹣ h﹣ h)=l×(l﹣h), 剩余 M的体积:V′=S′l=l2×(l﹣h), 剩余 M的密度不变,则剩余部分的重力与原来重力的比值: = = , 所以剩余 M的重力:GM′= ×GM= ×10N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 79 剩余的物体 M 对地面的压强:p′=p﹣△p=900Pa﹣60Pa=840Pa, 剩余 M的底面积:S′=l×(l﹣h)=0.1m×(0.1m﹣h), 地面对剩余的物体 M的支持力: F 支′=F 压′=p′S′=840Pa×0.1m×(0.1m﹣h)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② 沿竖直方向将 M两边各切去厚度为 h后,将 C点处系着 N 的细绳向右移动 h, 设此时 B 端受到细绳的拉力为 FB′, 由杠杆平衡条件得,GN×(OC﹣h)=FB′×OB, 则有:FB′= = , 即细绳对剩余 M的拉力:F′=FB′= ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③ 对剩余 M 进行受力分析,由力的平衡条件得,F 支′+F′=GM′﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④ 将①②③式代入④式得: 840Pa×0.1m×(0.1m﹣h)+ = ×10N, 解得:h=0.05m。 答:(1)如上图所示;(2)此时 M对地面的压强为 900Pa;(3)h 为 0.05m。 74.(2019·达州)如图所示,工人准备用一根最多能承受 400N 力的绳子(若超过绳子 将断裂)绕成的滑轮组先后打捞水中材料相同、体积不同的实心物体 A和 B.完全露出水面 的物体 A 被此装置匀速提起时绳子达到最大拉力。已知动滑轮的质量为 20kg(绳的质量、 绳与滑轮的摩擦、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计,连接动滑轮与物体间的钢绳不会断 裂,g=10N/kg)。求: (1)物体 A 完全露出水面后以 0.5m/s 的速度匀速上升时,物体 A 的重力和工人拉力的 功率分别是多少。 (2)在物体 A 浸没在水中匀速上升的过程中,滑轮组的机械效率为 75%,物体 A 的密 度是多少。 (3)若用该滑轮组打捞体积为 50dm 3 的物体 B 时,物体 B 最多露出多少体积时绳子将 断裂。 80 【解析】(1)G 动=m 动g=20kg×10Nkg=200N, 物体有三段绳子承担,n=3,F= (GA+G 动),400N= (GA+200N),GA=1000N; 绳子自由端移动的速度:v=nv'=3×=0.5m/s=1.5m/s,P=Fv=400N×1.5m/s=600W。 (2)物体 A 浸没在水中匀速上升的过程中,滑轮组提起的力: F'=GA﹣F 浮=1000N﹣ρ水gVA η= = , 75%= 解得,VA=4×10﹣2m3 GA=ρAgVA,1000N=ρA×10N/kg×4×10﹣2m3,ρA=2.5×103kg/m3 (3)GB=ρBgVB=2.5×103kg/m3×10N/kg×50×10﹣3m3=1250N, F= (GB﹣F'浮+G 动),400N= (1250N﹣F'浮+200N) F'浮=250N,V 排= = =2.5×10 ﹣2 m 3 =25dm 3 。 V 露=VB﹣V 排=50dm3﹣25dm3=25dm3。 答:(1)物体 A 的重力是 1000N,工人拉力的功率是 600W。(2)物体 A的密度是 2.5× 103kg/m3。(3)物体 B 最多露出 25dm3时绳子将断裂。 75.(2019·菏泽)如图所示,一个质量 600kg、体积 0.2m3的箱子沉入 5m 深的水底, 水面距离地面 2m,若利用滑轮组和电动机组成打捞机械,以 0.5m/s 的速度将箱子从水底匀 速提到地面,每个滑轮重 100N(不计绳重、摩擦和水的阻力,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)。 求: 81 (1)箱子在水底时,箱子下表面受到的水的压强; (2)箱子全部浸没在水中时,箱子受到的浮力; (3)物体完全露出水面后,继续上升到地面的过程中,滑轮组的机械效率; (4)整个打捞过程中请你分析哪个阶段电动机的输出功率最大,并计算出这个最大值。 【解析】(1)箱子在水底时下表面的深度 h=5m, 此处水产生的压强:p=ρ水 gh=1× 103kg/m3×10N/Kg×5m=5×104Pa。 (2)箱子沉入水底,则 V 排=V=0.2m3, 则浮力 F 浮=ρ水 gV 排=1×103Kg/m3×10N/Kg ×0.2m3=2×103N。 (3)物体完全露出水面后,在提升箱子过程中,不计绳重、摩擦和水的阻力,有用功 是动滑轮对箱子的拉力所做的功,额外功是克服动滑轮重所做的功; 箱子的重力: G=mg=600Kg×10N/Kg=6×103N; 出水后,根据 可得: 机械效率: (4)由于箱子从水底匀速提到地面,根据 P=Fv 即可判断出拉力最大时,功率最大; 箱 子离开水面在空中时,对滑轮组的拉力最大,故此时电动机对滑轮组的拉力最大; 由于不 计 绳 重 、 摩 擦 和 水 的 阻 力 , 则 ; 电动机上绳子的提升速度为 v′=2v=2×0.5m/s=1m/s, 则 p 最大=f 最大 v′=3.05×103N×1m/s=3.05×103W。 答:(1)箱子在水底时,箱子下表面受到的水的压强为 5×104Pa;(2)箱子全部浸没在 水中时,箱子受到的浮力为 2×103N;(3)物体完全露出水面后,继续上升到地面的过程中, 滑轮组的机械效率为 98.4%;(4)整个打捞过程中箱子离开水面在空中时电动机的输出功率 82 最大,为 3.05×103W。 76.(2019·湘潭)如图所示利用汽车液压起重机从矿井中提升重物。起重机起动时滑 轮组将重物竖直向上匀速提起,其中 N 是柱塞,可向上支撑起起重臂 ODC.重物和动滑轮总 重为 15000N,不计摩擦和滑轮组上钢丝绳重。问: (1)钢丝绳自由端上作用力 F 的大小为 N。 (2)当柱塞向上支撑起起重管绕固定端 O 转动时,起重臂 ODC 是力杠杆。 (3)当重物以 0.4m/s 的速度匀速上升时,钢丝绳自由端上作用力 F 的功率是多少? 【解析】(1)由图知,承担物重的绳子股数 n=3,不计摩擦和滑轮组上钢丝绳重,则 钢丝绳自由端上作用力:F= (G+G 动)= ×15000N=5000N; (2)起重臂的支点在 O 点,滑轮组和重物对 C 端的拉力为阻力, 由图知,柱塞施加动力的力臂明显小于阻力的力臂,所以此设备是费力杠杆; (3)钢丝绳自由端移动速度为 v=3×0.4m/s=1.2m/s, 绳自由端上作用力 F的功率:P= = =Fv=5000N×1.2m/s=6000W。 答:(1)5000;(2)费;(3)钢丝绳自由端上作用力 F 的功率是 6000W。 77.(2018·潍坊)如图所示,工人用滑轮组提升重为 400N 的货物所用拉力恒为 240N, 货物被匀速提升 10m。求:(1)工人做的功 (2)滑轮组的机械效率。 【解析】(1)由图知,n=2,则绳子自由端移动的距离:s=2h=2×10m=20m, 工人做的功:W 总=Fs=240N×20m=4800J; 83 (2)提升物体做的有用功:W 有=Gh=400N×10m=4000J, 则滑轮组的机械效率:η= ×100%= ×100%≈83.3%。 答:(1)工人做的功为 4800J;(2)滑轮组的机械效率 83.3%。 考点 15 力学实验探究题 ★考点列表 序号 考点 考点释义 备注 1 物质密度测量 测量固体、液体密度 重点 2 影响摩擦力大小因素实验 探究影响摩擦力大小的因素 重点 3 力与运动关系 阻力对物体运动的影响 4 影响浮力大小的因素 探究影响浮力大小的因素 重点 5 影响动能大小的因素 探究影响动能大小的因素 6 杠杆平衡条件 验证杠杆平衡条件 重点 7 机械效率测定 测定机械效率 ★三年真题 一、物质密度测量 1.(2020·贵州黔南)小强同学在家中自主学习,他利用家庭实验室的器材欲测一小石 块的密度,他可用的器材有:托盘天平(含砝码)、烧杯、细线、水和小石块: (1)将托盘天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端零刻线处,发现天平静止时横梁 右端高,则应将横梁右端的平衡螺母向_______(选填 “左”或“右”)调节,使横梁平衡; (2)在烧杯中放入适量的水,用细线拴住小石块,将小石块浸没水中,在水面到达的位 置上作标记,用天平测出水和烧杯总质量 m1; (3)将小石块从水中取出,用天平测出剩余水和烧杯的总质量 m2; (4)向烧杯中加水到标记处,再用天平测出此时水和烧杯的总质量 m3; (5)上述实验过程可简化为图,小石块的质量 m 石=_______; 84 (6)设水的密度为ρ水,则小石块体积的表达式:V 石=_______(用所测物理量的字母表 示),小石块密度的表达式:ρ石=_______(用所测物理量的字母表示); (7)如步骤(3)中取出小石块时带走了一些水,小强所测的小石块质量_______(选填“大 于”“小于”“等于”)小石块的真实质量。 【答案】(1)右;(2) m1-m2 ;(3) 3 2m m 水 ;(4) 1 2 3 2 m m m m 水 ;(5)大于。 【解析】(1)由题可知,横梁静止时,横梁右端高,所以为使横梁在水平位置平衡,应 将横梁右端的平衡螺母向右调。 (5)由题知,水和烧杯和石子总质量为 m1,剩余水和烧杯的总质量 m2, 则小石子的质量:m 石= m1- m2 (6)向烧杯中加水到标记处,所加的水的体积等于小石子体积, 则所加水的质量为: 3 2-m m m 加水 所加水的体积为: 3 2-= = m m mV 加水 加水 水 水 则小石子的体积为: 3 2-= = m mV V 石 加水 水 小石子的密度为: 3 2 3 2 1 2 1 2= = - =-m m m m m m m V m m 石 石 水 石 水 (7)取出小石块时带走了一些水,即 m2偏小,则通过计算,m 石= m1- m2 计算得出 m 石偏大。 2.(2020·贵州黔西南)用天平(含砝码)、量筒、水和细线,测量矿石的密度,实验 过程如下图所示。 85 (1)在测量矿石质量前,将游码移到 0 刻线,天平指针指在分度盘的位置如图甲所示, 此时应该向_______(填“左”或“右”)旋动横梁右端的螺母,直到指针指在分度盘的_______。 (2)接下来的实验操作顺序应该是:______、_____、_______(填写图乙中的标号)。 (3)测量质量时,矿石放在天平左盘,右盘中所放砝码如图 A 所示,再将游码移动到图 示位置时,天平平衡。则矿石的质量为_______g。 (4)实验测得该矿石的密度为_______kg/m3。 【答案】(1)右;(2)中央;(3) A;(4)B;(5)C;(6)142;(7)7.1×103。 【解析】(1)由图可知,天平指针指偏向分度盘的左侧,说明天平左边较重,所以应将 平衡螺母向右调,直到指针在分度盘的中央。 (2)测量矿石的密度时,应当先测量矿石的质量,再在量筒中倒入适量的水,用细线将 矿石系住,放入量筒测量水和矿石的总体积,所以接下的操作步骤依次是:A、B、C。 (3)由图可知,测得矿石的质量为: =100g+20g+20g+2g=142gm矿 (4)由图可知矿石的体积为: 3 3 3=70cm 50cm =20cmV V V 矿 总 水 所以矿石的密度为: 3 3 3 3 142g= = =7.1g cm =7.1 10 kg m 20cm m V 矿 矿 矿 。 3.(2020·江苏泰州)为做好消毒防疫,学校给各班准备了一些瓶装的 75%消毒酒精。 小明所在的物理兴趣小组围绕这些消毒酒精开展下列活动。 (1)把天平放在水平台面上,先将________,再调节平衡螺母,使指针对准分度盘中央 的刻度线;接着小明用天平测出瓶酒精的总质量为 96.2g,再将部分酒精倒入量筒中,液面 如图甲所示:最后用天平测出剩余酒精和瓶的总质量,测量结果如图乙所示,天平的读数为 ________g,75%消毒酒精的密度为________g/cm3; (2)如图丙所示是小明用粗细均匀吸管制成的简易密度计,竖直漂浮在水中时,水面位 于图中 A 处,图中 AB 间距离为 10.5cm,则 A 处应标为________g/cm3。再将该密度计漂浮在 75%消毒酒精中,此时所受的浮力的________(选填“大于”、“等于”或“小于”)在水中所 86 受的浮力,它浸入酒精中的深度 h为________cm; (3)如图丁所示是三位同学用不同的粗细均匀吸管制成的密度计,竖直漂浮在水中时的 情形,其中密度计________(选填“①”、“②”或“③”)在测量其他液体密度时结果更精 确。 【答案】(1)游码归零;(2) 61.2;(3)0.875;(4) 1;(5)等于;(6)12;(7)②。 【解析】(1)使用天平时,应该把天平放在水平台面上,接着将游码归零,再调节平衡 螺母使天平平衡。 剩余酒精和瓶的总质量等于砝码的质量加游码在标尺上所对的刻度值,即 50g 10g 1.2g 61.2gm 剩余 酒精的质量: 96.2 61.2g 35gm g 酒精 由图甲读出酒精的体积是 40mL=40cm3,酒精的密度为: 3 3 3335g 0.875g/c 10 kgm 0.875 40cm /m m V 酒精 酒精 酒精 (2)密度计竖直漂浮在水中时,水面位于图中 A 处,说明此时密度计在 A 处显示的密度 值应该为该液体的密度,所以则 A处应标为 1g/cm3。 由题意可知,密度计在酒精消毒液中处于漂浮状态,所受的浮力等于密度计的重力;由 于密度计在水中也处于漂浮状态,所以密度计在水中受到的浮力也等于密度计的重力,所以 密度计漂浮在 75%消毒酒精中,此时所受的浮力的等于在水中所受的浮力。 由于密度计在水中和酒精中受到的浮力相等,所以 F F浮水 酒精 则: gV gV 水 排水 酒精 酒精 , gS h gS h 水 水吸管 酒精 吸管 酒精 解得: 3 3 g/cm 10.5cm 0.785g/cm 1 12cm h h 水 水 酒精 酒精 ,故它浸入酒精中的深度 h 为 12cm。 (3)密度计的特点是刻度不均匀,上梳下密,上小下大,而且分度值越小越准确;深度 深,刻度间隔越大;由题图可知密度计②所处的深度最深,刻度间隔最大,测量值最准确。 4.(2020·山东聊城)小明在实验室测量一块不规则石块的密度。 87 (1)小明把天平放在水平桌面上,调节平衡螺母,使指针指在分度盘的中线处,如图甲 所示,其做法错误之处是没有把______放到正确位置; (2)小明纠正上述错误后,应向______(选填“左”或“右”)端调节平衡螺母,才能使 天平横梁重新平衡; (3)用调好的天平测石块的质量,当有盘中所加砝码和游码位置如图乙所示时,天平横 梁平衡,则石块质量为______g。在量筒内倒入适量水。该石块放入前、后的情况如图丙所 示,则石块的体积是______ cm3,此石块的密度是______kg/m3。 【答案】(1)游码;(2)右;(3)38.4;(4)15.0;(5)2.56×103。 【解析】(1)使用天平测量质量时,先将天平放在水平桌面上,其次将天平标尺上的游 码归零,最后调节平衡螺母使指针指在分度盘的中线处,再进行测量。 (2)天平没有称量物体,游码没有归零时,天平平衡;将游码归零后,说明左盘下沉, 右盘上翘,此时应向右端调节平衡螺母,才能使天平横梁重新平衡。 (3)如图乙所示,天平标尺分度值为 0.2g,游码左端在 3.4g 处,则石块质量 m=20g+10g+5g+3.4g=38.4g 如图丙所示,量筒中水的体积为 30.0mL,放入石块后,水和石块的总体积为 45.0mL, 则石块的体积:V=45.0mL-30.0mL=15.0mL=15.0cm3 石块的密度: 3 3 3 32.56g/c38.4g m 15.0cm 2.56 10 kg/mm V 。 5.(2020·安徽)实验室用的托盘天平,砝码盒中常配备的砝码规格有:100g、50g、 20g、10g、5g. 现要测量一物体的质量(约为 70g)。 (1)调节横梁平衡:将天平放在水平桌面上,取下两侧的垫圈,指针就开始摆动。稳 定后,指针指在分度盘的位置如图甲所示。则接下来的调节过程为______________________ ____________________。 88 (2)调节天平横梁平衡后,将物体放在左盘中,用镊子由大到小在右盘中加减砝 码......,当放入 5g 的砝 码时,指针偏向分度盘的右侧,如图乙所示。则接下来的操作 是:___________________________, 直到横梁恢复平衡。 【答案】(1)用镊子将游码移动到左端零刻度线处,再调节平衡螺母,直至天平平衡; (2)用镊子取下 5g 砝码,再用镊子向右移动游码。 【解析】(1)调节天平平衡前,需要先用镊子将游码移动到左端零刻度线处,再调节平 衡螺母,直至天平平衡; (2)测量过程中,当按顺序最后加入 5g 砝码后,指针右偏,应当用镊子将 5g 砝码 取下,再用镊子向右移动游码直至天平平衡。 6.(2020·黑龙江龙东)姜老师在带领学生进行物理综合实践活动中,利用天平(砝码)、 量筒、烧杯、细线、水、弹簧测力计等器材,对某种合金和液体的密度进行测量。(计算结 果保留一位小数) (1)首先对该合金材料制成的实心合金块密度进行测量。 ①将天平放在水平桌面上并将游码归零后,若指针静止时位置如图 1所示,则应将平衡 螺母向(左或右)端调节,使指针指在分度盘。 ②图 2是正确测量合金块质量时使用砝码情况和游码的位置,该金属块质量为 g。 ③图 3是他用量筒测量②中的合金块体积的情景,则该合金块的体积是 cm 3 。 ④求出合金块的密度为 g/cm 3 。 (2)然后用弹簧测力计测质量为 200 克的④的材料制成的实心球,完全浸没在某种液体中示 数为 1.6N,此球受到的浮力 N,求出液体的密度为 g/cm 3 。 甲第 19 题图乙 89 【答案】(1)左、中心、34、6;(2)0.4N 7.(2020·重庆)小张发现外婆家的盐蛋咸适中恰到好处,猜想可能和盐水的密度有关, 他和小华共同测量外婆家用来腌制盐蛋的盐水密度。 (1)将天平放在水平工作台上,游码移到标尺的刻度处,砚察到指针偏向分度盘的左侧 (图 16 甲),应将平衡螺母向 调节,使天平平衡, (2)调节天平平衡后,进行以下实验操作: ①测量空烧杯的质量 mo,天平平衡时,砝码及游码位置如图 16 乙,mo= g; ②向烧杯中倒人适量盐水,测出烧杯和盐水的总质量 m1 为 55.0g:然后将盐水全部倒入 量筒(图 16 丙),读数时视线与凹液面底部,读出体积 V= ml; ③算出盐水的密度ρ= g/cm3 (3)小华指出:以上测量过程中.烧杯中会残留部分盐水导致测得盐水的密度偏大,于是 他与小张利用电子秤再次测量该盐水密度。 进行了以下实验操作: ①取密度为 8 g/cm'的合金块,用电子秤测得其质为为 80.0g(图 17 甲):②将合金块放 入溢水杯中后向溢水杯中注满盐水,得杯、盐水,水,合金块的总质量为 100.0g(图 17 乙); ③取出合金块向溢水杯中补满盐水,测得杯和盐水的总质量为 31.00g(图 17 丙)。 根据以上数据,计算出盐水的密度ρ= g/cm3 若测量后发现此电子秤的每次测量值均比 真实值大 1g 左右,则以上测得的盐水密度与真实值相比(选填“偏大”“不变”或”偏小”)。 【答案】(1)零、右;(2)①32、②相平、20;③1.15;(3)①1.1;②偏大。 90 【解析】(1)考察实验操作; (2)①先算砝码,再加游码,为 32g; ②量筒读数时视线与凹液面相平;读数为 20ml; ③由密度计算公式: 3 3 1.15g/cm= 20cm 32-55 == g V m ρ )( 盐水 盐水 (3)由甲可知: gm 80.0合金 ① 由乙可知: gmmm 100 合金烧杯盐水 ② 由图丙可知: gmmm 31.0 加入烧杯盐水 ③ ②-①: gggmm 0.200.800.100 烧杯盐水 ④ ③-④: gggm 0.110.200.31 加入 3 3 10 /8 0.80 cm cmg gm VV 合金 合金 合金加入 3 3 /g1.1 10 0.11 cm cm g V m 加入 加入 盐水 由上述密度求法可知:由于测量后发现每次测量值均比真实值大 1g,所以①、②、③ 中真实数据则为 79g、99g、30g,通过同样的算法: gggmm 0.200.790.99 烧杯盐水 gggm 0.100.200.30 加入真 3 3 875.9 /8 0.79 cm cmg gm VV 合金 合金 合金加入真 3 3 /g013.1 875.9 0.10 cm cm g V m 加入 加入 盐水真 。 故测量密度偏大。 8.(2020·江苏连云港)密度是物质的重要属性,生产、生活中常常需要测量各种液体 的密度。某同学在综合实践活动中自制了测量液体密度的杠杆密度计,可以从杠杆上的刻度 直接读出液体密度的数值,受到了老师的肯定和表扬,结构如图所示。 所用器材:轻质杠杆(自身重力忽略不计)、两种规格的空桶(100mL 和 200mL)、质量 为 m 的物体 A、细线。 91 设计过程如下: (1)将杠杆在 O 点悬挂起来,空桶悬挂在 B 点,质量为 m 的物体 A 悬挂在 C 点时,杠杆 水平平衡。测出 B 点到 O点的距离为 l,C 点到 O 点的距离为 l0,此时 C 点的密度刻度线应 标注为______; (2)在 B 点的空桶内注满液体,空桶容积为 V,移动物体 A至 C1位置,使杠杆在水平位 置平衡。C1点到 O 点的距离为 l1,此时 C1点的密度值为______(用题中所给的字母表示); (3)已知密度为 1.0×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为 4cm,则密度为 0.8× 103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为______cm; (4)要使制作的杠杆密度计测量精度更高一些,应选择______规格的空桶(选填“100mL” 或“200mL”)。 【答案】(1)0;(2) 1 0m l l Vl ;(3)3.2;(4)200mL。 【解析】(1)空桶悬挂在 B 点,质量为 m 的物体 A 悬挂在 C点时,杠杆水平平衡,桶中 没有液体,液体的密度为零,此时 C 点的密度刻度线应标注为 0。 (2)设空桶的质量为 m 桶,由杠杆的平衡条件可知:m 桶gl=mgl0 桶的质量:m 桶= 0ml l 在 B 点的空桶内注满液体,根据杠杆的平衡条件可得: (m 桶+m)gl=mgl1 (m 桶+ρV)gl=mgl1 ( 0ml l +ρV)gl=mgl1 ρ= 1 0m l l Vl (3)由(2)中的公式可知ρ与(l1-l0)成正比,密度为 1.0×103kg/m3刻度线与零刻度线之 间的距离为 4cm,则密度为 0.8×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为 l2 92 3 3 3 3 2 1.0 10 kg/m 4cm= 0.8 10 kg/m l l2=3.2cm (4)要使制作的杠杆密度计测量精度更高一些,分度值小一些,由ρ= 1 0m l l Vl 可知增 大液体的体积可以使密度小一些,分度值小一些,所以选择 200mL 规格的空桶,精度更高一 些。 9.(2020·河南)郑州市积极响应"国家黄河生态文明"战略,在沿黄地区大力发展石榴 种植。小明发现他家的石榴比其他品种的石榴甜,汁更浓,想测一下石榴汁的密度。 (1)实验步骤如下: ①将空烧杯放在调好的天平上,测出其质量为 40g; ②在烧杯中倒入适量的石榴汁,将其放在天平左盘上,在右盘内添加砝码。 当放入最小的5g砝码时,天平右端下沉,接下来应进行的操作是: ,直到天平平 衡。此时砝码质 量及游码位置如图12甲所示.则烧杯和石榴汁的总质量为 g ; ③将烧杯中的石榴汁倒入量简中,液面位置如图12乙所示, 则量筒中石榴汁的体积为cm3; ④用上述测得的数据计算出石榴汁的密度为 kg/m3 (2)分折实验过程,小丽认为,在步骤③中,由于烧桥中的石榴计有残留,会使密度的 测量结果(选项“偏大"或"“偏小)。 她提出只要将(1)中实验步骤的顺序稍作调整就能使 测量结果更准确,合理的顺序 (填写步骤序号)) 。 【答案】(1)将 5g 砝码拿下来,向右移动游码,62.4,3.12×103;(2)偏大,②③ ①④。 93 【解析】(1)右侧下沉,证明砝码过重,需要将 5g 砝码拿下来,向右移动砝码; (2)如果液体有残余,会使得测得的体积偏小,最终密度偏大;只需要调成②③①④, 这样测的空烧杯的质量就将残留的液体质量包含在内了,最终结果会更加准确。 10.(2020·重庆 B)小铭在学校期间,使用一种医用免洗洗手液对手部进行消毒过程 中,闻到了浓浓的酒精味,看到该液体的流动性较差。查看了瓶身上的说明后,确定,这种 洗手液的主要成分为 75%的酒精。于是小铭所在的兴趣小组对这种洗手液的密度进行了测 量。 (1)实验前,将托盘天平放在_________工作台上,游码移到标尺的零刻度线处,指针静 止在如图甲所示的位置,此时应将右端的平衡螺母向_______________(选填“左”或“右”) 调节,使天平平衡; (2)将盛有适量洗手液的烧杯放在天平的左盘,天平重新平衡时,右盘所加砝码及游码 位置如图乙所示,烧杯和洗手液的总质量为_______g;将烧杯中的部分洗手液倒入量筒,测 得烧杯和剩余洗手液的总质量为 42.4g;经过一段时间后,观察到量筒内的液面如图丙所示, 则量筒内洗手液的体积为_______ml,这种洗手液的密度为_______g/cm3; (3)小铭对洗手液的密度测量结果有疑惑,回到家后利用电子秤、烧杯、细线和一个实 心铝块等器材,再次对这种洗手液的密度进行测量。具体做法如下: ①在烧杯中倒入适量洗手液放置在电子秤上(如图丁); ②将系好细线的铝块缓缓浸没到洗手液中保持静止(如图戊),洗手液未溢出; ③将铝块缓慢沉底后松开细线(如图己)。则这次测得洗手液的密度为_____g/cm3,对前 94 后两次实验进行分析,发现在______(选填“学校”或“家”)所测洗手液密度的结果更接近 真实值,造成另一次密度测量结果与真实值的差异较大的原因可能是(已知铝块的密度为 2.7g/cm3,不计细线质量,细线和正方体均不吸收洗手液)。 【答案】(1)水平;(2)右;(3)72.4;(4)30;(5) 1;(6)0.9;(7)家;(8)洗 手液较为粘稠,粘在量筒内壁上,导致所测体积偏小,密度偏大。 【解析】(1)用天平测量物体的质量之前,应该将天平放在水平工作台上,将游码拨到 标尺左端的零刻度线处。 指针偏向分度盘中央刻度线的左侧时,应将平衡螺母向右调节。 (2)烧杯和洗手液的总质量等于砝码的质量加游码在标尺上所对的刻度值,即: 50g 20g 2.4g 72.4gm 总 如图丙所示,量筒内洗手液的体积为 330cm ,倒入量筒洗手液的质量是: 72.4g 42.4g 30gm 液 这种洗手液的密度为: 3 3 3 3 30g 1g/cm 1 10 kg/m 30cm m V 液 液 液 (3)③对比丁图和己图可知,铝块的质量是: 271g 190g 81gm 铝 由 m V 得,铝块的体积是: 3 -5 3 3 81g 30cm 3 10 m 2.7g/cm m V 铝块 铝块 铝块 对比戊己两图可知,铝块的受到的浮力: = (0.217kg 0.190kg) 10N/kg 0.27NF G mg 浮 铝块完全浸没在洗手液中时, =F G gV gV 浮 液 液排 排 铝块 所以这次测得洗手液的密度为: 3 3 -5 3 0.27N 0.9 10 kg/m 10N/kg 3 10 m F gV 浮 液 铝块 由题意可知,这种洗手液的主要成分为 75%的酒精,而酒精的密度小于 3 31 10 kg/m , 可以判断在家所测洗手液密度的结果更接近真实值。 造成两次所测量的密度值存在差异较大的原因可能是洗手液较为粘稠,粘在量筒内壁上, 导致所测体积偏小,密度偏大。 11.(2020·宁夏)75%的医用酒精可以有效灭活新型冠状病毒,小刚从网上购置了两瓶 95 某品牌 75%的医用酒精,说明书如图甲所示,小刚查到 75%的医用酒精密度为 0.87g/cm3,于 是想通过测量该酒精的密度来鉴定其产品是否合格∶ (1)小刚取适量该酒精进行实验∶ ①为使测量结果更准确,以下实验操作步骤合理顺序是____(用字母表示)。 A.计算酒精的密度 B.用天平测出烧杯的质量 52.4g C.在烧杯中盛适量的酒精,用天平测出酒精和烧杯的总质量 D.调节天平平衡 E.将烧杯中的酒精倒入量筒中,读出其体积,如图乙所示 ②测量酒精和烧杯总质量时,砝码和游码的位置如图丙所示,则总质量为____ g,该酒精的密度是______。 ③根据测量结果,小刚能否鉴定该产品是否合格?并说明理由。______ (2)在学完浮力的知识后,小刚又想到可以利用弹簧测力计,水、烧杯、细线和小石块来 测量该酒精的密度,实验操作步骤如下∶ a.用细线将小石块绑好,挂在弹簧测力计下,读出测力计示数 F1 b.在烧杯中倒入适量的水,将小石块挂在弹簧测力计下使其浸没在水中,读出测力计示 数 F2 c.算出小石块的体积 V 石 d.在擦干水的烧杯中倒入适量的酒精,将已擦干的小石块挂在弹簧测力计下,使其浸没 在酒精中,读出测力计示数 F3 根据上述操作步骤,请你帮助小刚推导出该酒精密度 的表达式______(表达式用测 量量的字母表示,水的密度用 水 表示,推导过程要有必要的文字说明)。 【答案】(1)DCEBA;(2)105.2;(3)0.88g/cm3 ;(4)根据测量结果,小刚能鉴定该 产品是合格的,理由是:在实验误差允许范围内,该酒精密度的测量值 0.88g/cm3与 75%的 96 医用酒精密度为 0.87g/cm 3 的标准相符合;(5) 1 3 1 2 F F F F ρ水。 【解析】(1)为使测量结果更准确,实验操作步骤合理顺序是:DCEBA;测量酒精和烧杯 总质量时,砝码和游码的位置如图丙所示,则总质量为 105.2g,所以酒精的质量为: m=105.2g-52.4g=52.8g 由图乙知酒精的体积为 60cm 3 ,所以酒精的密度为: = m V = 3 52.8g 60cm =0.88g/cm 3 根据测量结果,小刚能鉴定该产品是合格的,理由是:在实验误差允许范围内,该酒精 密度的测量值 0.88g/cm3与 75%的医用酒精密度为 0.87g/cm3的标准相符合。 (2)小石块在水中的浮力为:F 水=F1-F2=ρ水gV 排=ρ水gV 石 小石块的体积为:V 石= 1 2F F g 水 小石块在酒精中的浮力为:F 酒=F1-F3=ρgV 排=ρgV 石=ρg 1 2F F g 水 所以酒精的密度为:ρ= 1 3 1 2 F F F F ρ水。 12.(2019·邵阳)全国著名的“油茶之都邵阳县盛产茶油,小华同学为了测量家中茶 油的密度,课后在老师的指导下进行如下实验: (1)把天平放在水平台上,将游码移到标尺的零刻度线处,发现指针静止时如图甲所 示,此时应将平街螺母向(选填“左”或“右”)调节,使天平平衡。 (2)取适量茶油倒入烧杯,用天平测量烧杯和茶汕的总质量,当天平平衡时,放在右 盘中的砝码和游码的位置如图乙所示。然后将烧杯中部分茶油倒入量筒中,再次测出烧杯和 剩余茶油的总质量为 27g,则量筒中茶油的质量是 g。 (3)量筒中茶油的体积如图丙所示,请你计算出茶油的密度是 kg/m3。 【答案】(1)右;(2)36;(3)0.9×103。 【解析】(1)天平静止时指针偏在分度盘中央刻度线左边,根据“左偏右调,右偏左调” 97 的调节规则,此时应将平衡螺母向右调节。 (2)根据图乙,用砝码总质量加上游码示数,可读出烧杯和茶油的总质量为 63g,减 去烧杯和剩余茶油的总质量 27g,解得倒入量筒中茶油的质量为 36g。 (3)由图丙可读出,量筒中茶油的体积为 40cm3,使用公式ρ0.9g/cm3=0.9×103kg/m3, 所以茶油密度为 0.9×103kg/m3。 故答案为:(1)右;(2)36;(3)0.9×103。 13.(2019·苏州)用不同的方法测量小石块和小瓷杯的密度。 (1)测小石块的密度 ①天平放置于______工作台上,将游码移到标尺______处,调节平衡螺母使横梁平衡; ②用此天平测量小石块的质量,右盘所加砝码和游码位置如图甲所示,则小石块的质量 为______g。在量筒内放入适量的水,用细线绑好小石块,缓慢放入水中,如图乙所示,则 小石块的密度为______kg/m3; (2)测小瓷杯的密度 如图丙所示,先在量筒内放入适量的水,液面刻度为 V1;再将小瓷杯浸没于水中,液面 刻度为 V2;最后捞起小瓷杯并将杯中的水倒回量筒,使其浮于水面(水未损失),液面刻度 为 V3,小瓷杯密度的表达式ρ杯=______(用 V1、V2、V3和ρ水表示)。实验完毕后发现小瓷 杯内的水未倒干净,则所测结果______(选填“偏大”、偏小”或“不变”)。 【答案】水平;零刻线;17.4;3.48×10 3 ;不变。 【解析】(1)天平调平之前,应先放在水平面上,并将游码归零,然后根据指针偏转 方向,调节平衡螺母,左偏右旋、右偏左旋。天平分度值是 0.2g,右盘砝码质量是 20g,游 98 码左侧指在标尺上 2g 后面第 2 个小格上,所以小石块的质量为 m=10g+5g+2.4g=17.4g; 量筒中原有 30mL 水,放入石块后,量筒液面上升到 35mL,因此石块体积 V=35ml-30ml=5ml=5cm 3 ;小石块的密度为ρ= = =3.48g/cm 3 =3.48×10 3 kg/m 3 ; (2)先在量筒内放入适量的水,液面刻度为 V1;再将小瓷杯浸没于水中,液面刻度为 V2;则陶瓷的体积 V=V2-V1,瓷杯处于漂浮时,则 G=F 浮,根据阿基米德原理可知:F 浮=G 排; 所以,G=G 排,则瓷杯质量 m=m 排=ρ水(V3-V1);所以小瓷杯密度:ρ瓷= = 。 由小瓷杯密度表达式:ρ瓷= = 可知,小瓷杯内的水未倒干净,对所测结 果没有影响。 故答案为:(1)①水平;零刻线;②17.4;3.48×10 3 ;(2) ;不变。 14.(2019·盐城)小刚做测量蜡块密度的实验: (1)将天平放在水平桌面,移动游码至标尺的_________处。若此时指针的位置如图甲 所示,应将平衡螺母向________移动,使天平平衡。 (2)将蜡块放在天平__________盘中,另一盘所加砝码和游码位置如图乙所示时,天 平平衡。蜡块的质量为_______g。 (3)将蜡块放入盛有 50.0mL 水的量筒中,用铁丝将其压入水中,读得量筒的示数为 60.0mL,则该蜡块的体积为______。 (4)计算得出蜡块的密度为___________kg/m3。 【答案】(1)左端“0”刻度线;(2)左;(3)左;(4)8.4;(5)10.0mL;(6)0.84 ×103。 【解析】(1)天平使用步骤:先将天平放在水平桌面上,然后将游码移至标尺的零刻度 线处,再调节平衡螺母使天平平衡;图甲中,游码归零后指针右偏,说明天平右侧重、左侧 轻,应将平衡螺母向左移动,直到天平平衡。 (2)根据“左物右码”,应将蜡块放在天平左盘中,在右盘中加减砝码。图乙中,砝码 质量为 5g,游码标尺分度值为 0.2g,则蜡块的质量为 m=5g+3.4g=8.4g。 99 (3)将蜡块压入盛有 50.0mL 水的量筒中,量筒的示数为 60.0mL,则该蜡块的体积为 V=60.0mL-50.0mL=10mL=10cm3。 (4)计算得出蜡块的密度为ρ= m V = 3 8.4g 10cm =0.84g/cm 3 =0.84×10 3 kg/m 3 。 15.(2019·广东)学校创新实验小组欲测量某矿石的密度,而该矿石形状不规则,无 法放入量筒,故选用水、烧杯、天平(带砝码和镊子)、细线、铁架台等器材进行实验,主 要过程如下: (1)将天平放置在水平桌面上,把游码拨至标尺的________处,并调节平衡螺母,使 天平平衡。 (2)将装有适量水的烧杯放入天平的左盘,先估计烧杯和水的质量,然后用________ 往天平的右盘________(选填“从小到大”或“从大到小”)试加砝码,并移动游码,直至 天平平衡,这时右盘中的砝码和游码所在的位置如图甲所示,则烧杯和水的总质量为 ________g。 (3)如图乙所示,用细线系住矿石,悬挂在铁架台上,让矿石浸没在水中,细线和矿 石都没有与烧杯接触,天平重新平衡时,右盘砝码的总质量及游码指示的质量值总和为 144g, 则矿石的体积为________m3。(ρ水=1.0×103kg/m3) (4)如图丙所示,矿石下沉到烧杯底部,天平再次平衡时,右盘中砝码的总质量及游 码指示的质量值总和为 174g,则矿石的密度为________kg/m3。 【答案】 (1)零刻度线;(2)镊子;从大到小;124;(3)2×10-5;(4)2.5×103 。 【解析】(1)将天平放置在水平桌面上,把游码拨至标尺的零刻度线处,并调节平衡螺 母,使天平平衡。 (2)将装有适量水的烧杯放入天平的左盘,先估计烧杯和水的质量,然后用镊子往天 平的右盘从大到小试加砝码,并移动游码,直至天平平衡。如图甲所示,砝码的质量为 120g, 100 游码的质量为 4g,那么烧杯和水的总质量为 124g; (3)矿石排开水的质量:m 水=144g-124g=20g=0.02kg; 矿石的体积为: ; (4)矿石的质量为:m=174g-124g=50g=0.05kg; 矿石的密度为: 。 16.(2018•烟台)在用天平,量筒“测量盐水密度”的实验中,甲、乙、丙三位同学设 计了如下三种实验方案: 方案一: 1.调节天平平衡 2.用天平测出空烧杯的质量 m1 3.在烧杯中倒入适量的被测液体,测出总质量 m2 4.将烧杯中的液体倒入量筒中,读出液体的体积 V 5.算出液体的密度ρ液 方案二: 1.调节天平平衡 2.在烧杯中盛被测液体,测出它们的质量 m1 3.将烧杯中的适量液体倒入量筒中,读出液体的体积 V 4.测出烧杯和杯中剩余液体的质量 m2 5.算出液体的密度ρ液 方案三: 1.调节天平平衡 2.将适量的液体例入量筒中,读出液体的体积 V 3.用天平测出空烧杯的质量 m1; 4.将量筒中液体倒入烧杯,测出总质量 m2 5.算出液体的密度ρ液 (1)请观察图,简要说明调节天平平衡的步骤 (2)写出以上三种实验方案密度的表达式 (3)分析评估以上三种实验方案,指出哪种方案最合理 101 【解析】(1)调节天平平衡的步骤:把天平放在水平台上,游码移到标尺左端的零刻度 处,调节平衡螺母使指针指到分度盘的中央; (2)液体的密度,基本原理是ρ= ; 方案一:液体的密度ρ液= = ; 方案二:液体的密度ρ液= = ; 方案三:液体的密度ρ液= ═ ; (3)方案一:当把液体由烧杯倒入量筒时,烧杯上会沾有少量液体,导致称量的液体 体积偏小,根据ρ= 知测量的液体密度偏大,误差较大; 方案三:当把液体由量筒倒入烧杯时,量筒上会沾有少量液体,导致称量的液体质量偏 小,根据ρ= 知测量的液体密度偏小,误差较大; 方案二避免了一和三中的这些问题,实验误差较小,故方案二较合理。 17.(2018·潍坊)用天平和量筒等器材测量食用油的密度,实验步骤如下: (1)天平调好后,将盛有食用油的烧杯放在天平的左盘,在右盘中添加砝码并拨动游 码,天平平衡时,游码位置和所加砝码如图甲所示,则烧杯和食用油的总质量是 g; (2)将烧杯中食用油倒入量筒中一部分,液面位置如图乙所示,倒出的食用油体积为 mL; (3)用天平测出烧杯和剩余食用油的质量为 41.0g,则该食用油的密度ρ= k g/m3 (4)若将食用油倒入量筒时,量筒壁上沾上了少量食用油,则食用油密度的测量值比 真实值 (选填“大”、“小”或“不变”)。 102 【答案】(1)73.4;(2)40;(3)0.81×103 ;(4)大。 【解析】(1)天平平衡时物体的质量等于砝码的质量加游码在标尺上所对的刻度值;烧 杯和食用油的总质量:m1=50g+20g+3.4g=73.4g; (2)如图乙所示,量筒中食用油的体积为 V=40ml=40cm3; (3)烧杯中食用油的质量 m=m1﹣m2=73.4g﹣41.0g=32.4g;该食用油的密度ρ = = =0.81g/cm 3 =0.81×10 3 kg/m 3 ; (4)由实验步骤可知,所测量的油的质量 m 是真实的;若将食用油倒入量筒时,量筒 壁上沾上了少量食用油,导致所测食用油体积 V偏小;由ρ= 可知所测油的密度偏大。 答案:(1)73.4;(2)40;(3)0.81×103 ;(4)大。 18.(2018·眉山)如图所示,小陈同学为测量某液体的密度,准备了天平、玻璃杯等器 材,在实验时发现没有准备量筒,于是从身边找来了一个体积为 20cm3的金属块和一些纸张。 (1)将天平放在水平台上,将游码移到标尺左端的 刻度线上。 (2)此时,如果天平指针偏左,小陈同学应向 (填“左”或“右”)调节 使 天平横梁平衡。 (3)在玻璃杯中倒入适量的该液体,用天平称量液体和玻璃杯的总质量 m 总时,向盘中 加减砝码要用 ,不能用手接触砝码,称得 m 总=123.2g (4)将金属块浸没在液体中且不接触玻璃杯,液体无溢出,如图所示,天平平衡后, 砝码的总质量加上的游码在标尺上对应的刻度值为 m= g,则液体的密度ρ= g/cm3。 【答案】(1)零;(2)右;平衡螺母;(3)镊子;(4)150.6;1.37 103 【解析】(1)将天平放在水平台上,将游码放到标尺左端的零刻度线上,调节横梁使天 平平衡; (2)调节天平平衡时,若发现指针偏向分度盘的左端,则平衡螺母要向右调; (3)向盘中加减砝码要用镊子,不能用手接触砝码; (4)由图知,标尺的分度值为0.2g,液体和玻璃杯的总质量m 总=100g+50g+0.6g=150.6g, 金属块排开的液体的质量为:m=150.6g﹣123.2g=27.4g=0.0274kg; 排开的液体的重力,即金属块受到的浮力为:F 浮=G=mg=0.0274g×10N/kg=0.274N; 根据阿基米德原理可知,液体的密度为: ρ= = =1.37×10 3 kg/m 3 =1.37g/cm 3 ; 故答案为:(1)零;(2)右;平衡螺母;(3)镊子;(4)150.6;1.37 19.(2018·德阳)小华随意选取其中一块石子,准备在实验室测定它的密度。 (1)他先将天平放在水平桌面上,移动游码至标尺处,再调节平衡螺母直至天平平衡。 (2)用调好的天平测石子的质量,当盘中所加砝码和游码位置如图(甲)所示时,天平平衡, 则此石子的质量为______g。在量筒内装有一定量的水,该石子放入前、后的情况如图(乙) 所示,则石子的密度是______kg/m3。 【答案】(1)零刻度线;(2)38.4; 2.56×103。 【解析】(1)在调节天平平衡时,先将天平放在水平桌面上,移动游码至标尺左端零 刻度线处; (2)由图甲知,标尺的分度值为 0.2g,所以石子的质量 m=20g+10g+5g+3.4g=38.4g; 由图乙知,量筒的分度值为 1ml,水的体积为 30ml,水和石子的体积为 45ml,所以石 子的体积为 V=45ml-30ml=15ml=15cm3; 石子的密度ρ=m/V=38.4g/15cm3=2.56g/cm3=2.56×103kg/m3。 故答案为:(1)零刻度线;(2)38.4; 2.56×103。 二、影响摩擦力大小的因素 104 1.(2020·江苏连云港)学习过摩擦力以后,小明同学想探究“滑动摩擦力的大小与物 体运动速度大小”之间的关系,为了提高实验的精准度,小明选用了如图甲所示的装置,该 装置通过驱动装置带动传送带运动,木块保持不动,其中力传感器可以代替弹簧测力计精确 显示拉力的大小。驱动装置的电路如图乙所示。 (1)在实验过程中,要增大传送带运动的速度,可以将滑动变阻器滑片向______(选填 “ 左”或“右”)移动实现; (2)在实验过程中让同一木块在同一传送带上进行实验是为了______; (3)图丙是不同速度下滑动摩擦力与时间的关系图,观察该图可知,滑动摩擦力的大小 与物体运动速度大小______( 选填“有关”或“无关”),理由是______。 【答案】(1)左;(2)控制压力和接触面的粗糙程度相同;(3)无关;(4)当速度变化 时,滑动摩擦力的大小不变。 【解析】(1)由图乙可知,要增大传送带运动的速度,需要增大电动机的速度,可以增 大电路中的电流,变阻器连入电路的电阻变小时,由 I= U R 可知通过电路的电流变大,所以 将滑动变阻器滑片向左移动,变阻器连入电路的电阻变小。 (2)让同一木块在同一传送带上进行实验,这样可以控制压力和接触面的粗糙程度相同。 (3)由图丙可知,当速度变化时,滑动摩擦力的大小不变,说明滑动摩擦力的大小与物 体运动速度大小无关。 2.(2020·新疆)如图所示,小丽在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,用 质量相等、表面粗糙程度不同的两个物块 A、B 放在水平木板上进行实验: (1)用 A 做实验,水平向左拉动木板时,弹簧测力计的示数如图所示,则木板对物块的 摩擦力大小为__________N。再用 A、B 叠放在一起做实验(A 在下、B在上),弹簧测力计的 示数较大,说明在接触面的粗糙程度相同时,__________越大,滑动摩擦力越大; 105 (2)将 B 放在水平木板上进行实验,再与用 A 做的实验进行对比,目的是为了研究滑动 摩擦力的大小与接触面的__________(填“面积大小”或“粗糙程度”)的关系;用 A、B 分别做实验时,地面对水平木板的滑动摩擦力大小__________(填“相等”或“不相等”)。 【答案】(1)1.4;(2)压力;(3)粗糙程度;(4)相等。 【解析】(1)用 A 做实验,水平向左拉动木板时,弹簧测力计的示数如图所示,每大格 表示 1N,每小格表示 0.2N,指针位置在 1N 刻度线以下第二小格,故则木板对物块的摩擦力 大小为 1.4N。 再用 A、B 叠放在一起做实验(A 在下、B 在上),弹簧测力计的示数较大,说明在接触 面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。 (2)将 B 放在水平木板上进行实验,再与用 A 做的实验进行对比,两物体质量相同,即 对接触面的压力相同,故目的是为了研究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系。 用 A、B 分别做实验时,水平木板对地面的压力不变,与地面的接触面不变,故地面对 水平木板的滑动摩擦力大小相等。 3.(2020·四川遂宁)在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验话动中,同 学们提出了以下情想: A.滑动摩擦力的大小可能与物体间接触面积大小有关 B.滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关 C.滑动摩擦力的大小可能与压力大小有关 他们选择的器材有长方体木块,弹簧测力计,两个相同砝码、木板、毛巾等,实验中用 弹簧测力计水平拉着木块在水平面做 运动,使摩擦力大小与弹簧测力计示数相等, 收集实验数据如表: 接触面 种类 木板 毛巾 实验次 数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 压力 木块 木块+1 个砝码 木块+2 个 砝码 木块 木块+1 个 砝码 木块+2 砝码 接触面 积 平放 平放 侧放 竖放 平放 平放 平放 平放 侧放 竖放 106 测力计 示数/N 1.2 1.8 1.8 1.8 2.2 2.0 2.8 3.2 3.2 3.2 ①分析表中 组实验数据,可以验证猜想 B。 ②分析 2、3、4 或 8、9、10 组实验数据,可得到的结论是:在压力和接触面粗糙程度 相同时,滑动摩擦力大小与接触面积大小 (选填“有关”或“无关”)。 ③综合分析表中数据可得出:滑动摩擦力大小只与 有关。 【答案】匀速直线;①1、6(或 2、7,或 5、8);②无关;③压力大小和接触面的粗糙 程度。 【解析】实验中要用弹簧测力计水平匀速拉动木块,木块处于平衡状态,由二力平衡知 识可知,此时木块所受的滑动摩擦力等于弹簧测力计的示数。 ①要探究滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关,需要控制压力大小和接触面 的大小相同,改变接触面的粗糙程度,由表格数据知 1、6(或 2、7,或 5、8)符合题意; ②分析 2、3、4 或 8、9、10 组实验数据知压力和接触面的粗糙程度相同,接触面积不 同,弹簧测力计的示数相同,说明滑动摩擦力相同,故可得到的结论是:在压力和接触面粗 糙程度相同时,滑动摩擦力大小与接触面积大小无关; ③由表中 1、6(或 2、7,或 5、8)知:当压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越 大; 由表中 1、2、5(或 6、7、8)知:当接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦 力越大; 由表中 2、3、4(或 8、9、10)知:滑动摩擦力与接触面积大小无关; 综合分析滑动摩擦力大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关。 故答案为:匀速直线;①1、6(或 2、7,或 5、8);②无关;③压力大小和接触面的粗 糙程度。 4.(2020·四川甘孜州)在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,有同学认为滑 动摩擦力大小除了跟压力大小和接触面粗糙程度有关外,还与接触面大小有关。 (1)为了探究这个问题,需要选择合适的木块,你认为他应该选择________ A.各面粗糙程度相同的正方体木块 B.各面粗糙程度不相同的正方体木块 C.各面粗糙程度相同、长宽高各不相等的长方体木块 107 D.各面粗糙程度不相同、长宽高各不相等的长方体木块 (2)在测量摩擦力前,除了观察弹簧测力计的量程和分度值外,还应将弹簧测力计在 ________(选填“水平”或“竖直")方向调零。实验时应该沿水平方向拉动木块做匀速直 线运动,此时,滑动摩擦力的大小_________(选填“大于” “等于”或“小于”)弹簧测 力计示数。 (3)该同学正确选择木块后,将木块分别平放、竖放、侧放在同一水平面上,沿水平方 向匀速拉动木块,发现三次弹簧测力计的示数均相等,由此得到的结论是∶滑动摩擦力的大 小与接触面大小_________( 选填“有关”或“无关”)。 【答案】(1)C;(2)水平;(3)等于;(4)无关。 【解析】(1)在探究摩擦力大小与接触面积大小的关系,必须要保证压力与接触面的粗 糙程度不变,只改变接触面积的大小,因此,只有选项 C符合题意。 (2)因为实验中弹簧测力计是在水平方向使用的,所以实验前除了要观察弹簧测力计的 量程和分度值外,还应将弹簧测力计在水平方向调零。 实验时应该沿水平方向拉动木块做匀速直线运动,此时木块处于平衡状态,滑动摩擦力 的大小等于弹簧测力计示数。 (3)实验中改变了接触面大小,但是弹簧测力计的示数均相等,即说明滑动摩擦力的大 小与接触面大小无关。 5.(2020·武汉)在探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验中,某同学所用器材如图甲 所示其中长木板 B 的表面比 A的表面更粗糙,物块各表面的粗糙程度均相同,它的长、宽和 高分别是 10cm、8cm 和 6cm。 将物块放在水平放置的长木板上,再把砝码放在物块上,用弹簧测力计水平拉动物块, 沿长木板做匀速直线运动,实验记录如下表: 实验次数 物块放置情况 接触面 压力情况 弹簧测力计示数/N 1 平放 A一物块 100g 的砝码放在物块上 108 2 平放 B一物块 100g 的砝码放在物块上 2.2 3 平放 B一物块 200g 的砝码放在物块上 2.4 4 侧放 B-物块 100g 的砝码放在物块上 (1)第 1 次实验中,弹簧测力计示数如图乙所示,该示数是_____________N; (2)由 1、2两次实验可知:压力相同时,物块与长木板的接触面越粗糙,物块受到的滑 动摩擦力______(填“越小”或“越大” ); 由 2、3 两次实验可知:增加物块上砝码的质量,从而增大______(填“砝码对物块” “砝码对长木板”或“物块对长木板”)的压力,这样就可以探究接触面粗糙程度相同时, 滑动摩擦力大小跟压力的关系; (3)第 4 次实验中,弹簧测力计示数是___________N。 【答案】(1)1.8;(2)越大;(3)物块对长木板;(4)2.2。 【解析】(1)由图乙知,弹簧测力计的分度值为 0.2N,示数为 1.8N。 (2)由 1、2两次实验数据分析知,当压力相同时,物块与长木板的接触面越粗糙,物块 受到的滑动摩擦力越大。 由 2、3 两次实验可知:增加物块上砝码的质量,从而增大物块对长木板的压力。 (3)[4]由 2、4 两次实验可知,物块对长木板的压力相同,接触面的粗糙程度相同,故 木块两受到摩擦力相同,故弹簧测力计示数是 2.2N。 6.(2019·扬州)在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中。 (1)如图所示,为测出滑动摩擦力大小,三次实验中均用弹簧测力计沿水平方向 _________拉动木块 A,弹簧测力计的示数 F1