初三物理教学第5讲机械和功

5机械和功知识互联网杠杆基础回顾【例1】 图所示的用具中，属于费力杠杆的是（ ）【答案】A（2013昌平一模）【例2】 如图所示的是汽车液压刹车装置的一部分，该装置中AOB是个杠杆，O是杠杆的支点，请在图中画出刹车时它所受阻力F2和动力臂L1 【例3】 如图所示, 当人曲臂将重物端起时, 人的前臂可以看作一个杠杆请在示意图上画出F1和F2的力臂【例4】 杠杆在我国古代就有了许多巧妙的应用, 护城河上安装使用的吊桥就是一个杠杆, 如图所示, 请画出动力F1与阻力F2的示意图, 并画出动力F1的力臂l1（设吊桥质地均匀） 【例5】 在图中作出最小的力使杠杆在图示的位置保持平衡 【例6】 画出图中杠杆平衡时，所用最小力F的方向和作用点 【例7】 小丽做“探究杠杆的平衡条件”的实验（1）当杠杆如图所示时，小丽应将平衡螺母向_移动，使杠杆在水平位置平衡 (选填“左”或“右”)（2）调节杠杆水平平衡后，小丽在杠杆的A点挂上2个钩码（每个钩码重1N，杠杆上相邻刻线距离相等），如图所示若使杠杆恢复水平平衡状态，可以在_点挂上1个钩码；或者使用最大测量值为1N的弹簧测力计在_点沿着竖直向上的方向拉住杠杆ABDEC【答案】（1）左（2）E（3）C（2013平谷一模）【例8】 小宁想探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系. 实验过程中, 小宁保持阻力为3N, 阻力臂为0.2m不变, 然后改变动力臂L1和动力F1, 并保持杠杆水平平衡, 分别测量出动力臂L1和动力F1的数据如下表所示. 请你根据实验条件和实验数据帮助小宁归纳出动力F1跟动力臂L1的关系: 在 的条件下, F1 = . L1/m0.30.250.20.150.10.05F1/N22.434612【答案】 杠杆平衡时, 当阻力与阻力臂的乘积保持不变时, （2012顺义二模）【例9】 小华想探究杠杆平衡时阻力和动力的关系实验过程中，小华保持动力臂为15cm，阻力臂为12cm不变，然后改变动力F1和阻力F2，并保持杠杆水平平衡，分别测量出动力F1和阻力F2的数据如下表所示请你根据实验条件和实验数据帮助小华归纳出阻力F2与动力F1的关系： F1/N0.81.21.6246F2/N11.522.557.5【答案】杠杆平衡，且动力臂为15cm，阻力臂为12cm不变时，F1=0.8F2（2011通州区一模）ABO图21【例10】 如图所示, 有一可绕中点O转动的轻质细杆, 杆上相邻刻度线之间的距离都是相等的. 小刚用这套实验器材探究杠杆平衡条件, 他使杆在水平位置平衡后, 在杆的A刻线处挂了2个钩码后, 在杆的B刻线处也挂了2个钩码, 杆在水平位置平衡. 当他在B刻线处改挂1个钩码后, 杆失去了平衡. 小刚由此得出结论: 只有施加在杆中点两侧的力大小相等时, 杆才能在水平位置平衡. 请你利用上述器材通过实验说明小刚的说法是错误的. 请你写出主要实验步骤和相应的实验现象. 【答案】 (2012顺义一模)主要实验步骤和现象: （1）使杆在水平位置平衡后, 在杆的中点O左侧距O点1格处挂2个钩码, 在杆的中点O右侧距O点1格处挂2个钩码, 杆在水平位置平衡; （2）在杆的中点O左侧距O点1格处挂2个钩码, 在杆的中点O右侧距O点2格处挂1个钩码, 杆在水平位置平衡. AO【例11】 实验台上有如下实验器材: 一个带支架的杠杆、一个量程为05N的弹簧测力计、七个质量均为100g的钩码和两段细绳. 请利用上述实验器材设计一个实验, 证明“在杠杆平衡时, 如果动力臂和阻力臂保持不变, 则动力的变化量跟阻力的变化量成正比”. （1）在如图所示的杠杆中, 点A表示钩码悬挂在杠杆上的位置, 请在合适的位置标出弹簧测力计施加拉力的作用点, 用B表示. （2）写出主要实验步骤, 画出记录实验数据的表格. ABO【答案】 （2011海淀一模）（1）如图所示 （2）实验步骤: 用细绳做一个绳套, 拴牢在杠杆的B位置处, 调节杠杆使其水平平衡, 把动力臂L动、阻力臂L阻记录在表格中. 将弹簧测力计的指针调节到零刻度线位置. 在A位置处挂1个钩码, 在B位置处竖直向上拉弹簧测力计, 使杠杆水平平衡, 将所挂钩码的质量m0、弹簧测力计示数F动0记录在表格中. 在A点处加挂1个钩码, 在B点处竖直向上拉弹簧测力计, 使杠杆水平平衡, 将所挂钩码的总质量m1、弹簧测力计示数F动1记录在表格中. 仿照步骤, 重复5次, 每次在A点处加挂1个钩码, 在B位置处竖直向上拉弹簧测力计, 使杠杆水平平衡; 将各次所挂钩码的总质量m2m6、弹簧测力计示数F动2F动6记录在表格中. 根据F阻=G砝码=m砝码g, 分别算出每次施加在A位置的阻力大小F阻0F阻6; 分别算出实验中动力变化量F动1（F动1F动0）F动6（F动6F动0）; 分别算出与动力变化量对应的阻力变化量F阻1（F阻1F阻0）F动6（F阻6F阻0）; 将以上数据记录在表格中. 实验数据记录表格: 实验次数1234567动力臂L动/cm阻力臂L阻/cm钩码质量m/g动力F动/N阻力F阻/N动力变化量F动/N阻力变化量F阻/N旋转问题和杠杆变化量【例12】 如图所示，轻质直杆OA可绕O点转动，直杆下端挂一重物G现用一个始终跟直杆垂直的力F将直杆由竖直位置缓慢转动到图示虚线位置，在转动过程中这个直杆（）A始终是省力杠杆 B始终是费力杠杆C先是省力杠杆，后是费力杠杆 D先是费力杠杆，后是省力杠杆【答案】A（2013顺义区一模）【例13】 如图所示OAB是杠杆，OA与BA垂直，在OA的中点挂一个10N的重物，加在B点的动力F1始终使OA在水平位置保持静止（杠杆重力及摩擦均不计）（1）当F1竖直向上时，F1的大小为 N；（2）当F1由竖直向上的位置沿逆时针方向缓慢的转到水平向左的位置时，动力F1的大小变化是 （选填“变大”、“变小”、“先变大后变小”或“先变小后变大”）【答案】（1）5；（2）先变小后变大【例14】 如图所示，一根均匀直杆OA可绕过O点且垂直于纸面的轴转动，在A端用竖直向上的力F将它拉到与竖直方向成角的位置（90），现将力F的方向沿逆时针方向缓慢转过90，且在转动过程中，杆保持静止不动，力F和它的力矩M的变化情况是（）A都减小 BF先减小后增大，M不变CF不变，M先减小后增大 DF和M都先减小后增大【答案】B【例15】 如图所示，均匀光滑球夹在竖直墙和长木板之间静止，长木板的下端为固定转动轴将长木板从图示位置缓慢地转到水平位置的过程中，小球对竖直墙的压力F1大小和小球对长木板的压力F2大小的变化情况将是（）AF1、F2都逐渐减小 BF1、F2都逐渐增大CF1逐渐减小，F2都逐渐增大 DF1逐渐增大，F2都逐渐减小【答案】A【例16】 轻质杠杆每小格的长度相等，O为支点在杠杆左侧挂一物体甲，若在杠杆右侧挂一物体乙，并在物体乙的下方拴接一个弹簧，如图所示，当杠杆在水平位置时，整个装置处于平衡状态已知物体乙的重力为500N，弹簧对物体乙的作用力为300N下列说法正确的是（）A物体甲的重力可能为400NB物体甲的重力可能为100NC物体乙受到弹簧的作用力方向可能向下D物体乙受到绳子的拉力不可能为800N 【答案】ABC（2011西城区模拟）【例17】 把正方体甲放在水平地面上，对地面的压强是5.4105PaAB是重力可忽略不计的杠杆，支点为0，且OA：0B=1：2将正方体甲挂在杠杆的A端，在B端施40N竖直向下的拉力时，杠杆在水平位置平衡，如图所示，此时正方体甲对地面的压强变为1.8105Pa下列结果正确的是（）A当正方体甲对地面的压力刚好为零时，在杠杆B端应施加竖直向下的拉力是60NB当正方体甲对地面的压力刚好为零时，在杠杆B端应施加竖直向下的拉力是20NC正方体甲的重力是240ND正方体甲的体积约是9.310-6m3【答案】A（2012东阿县二模）【例18】 如图所示的装置，杠杆自重不计，甲、乙是两个圆柱体，2甲=3乙，3V甲=4V乙，物体M的质量是80kg只将圆柱体甲挂在杠杆B端时，杠杆在水平位置平衡，物体M对水平地面的压强为2000Pa；只将圆柱体乙挂在杠杆C点时，杠杆在水平位置平衡，物体M对水平地面的压强为3000Pa若乙的体积为310-3m3，OA：OB=2：3，OA：OC=2：1，g取10N/kg，则甲的密度是 kg/m3【答案】5103（2012门头沟区一模）滑轮组初步【例19】 如图所示的装置处于静止, 物重都是G, 不计滑轮和绳重及摩擦, 使物体匀速上升, 拉力F最小的是( )A B C D【答案】 B【例20】 如图所示，光滑的地面上有一足够长的木板，在木板的右端固定着一个滑轮（不计绳与滑轮间的摩擦），木板上面放置一个小木块，小木块一端连接着弹簧测力计当拉力F为5牛时，木板向右做匀速直线运动，然后把拉力增大到10牛时，下列分析正确的是（）A弹簧测力计的示数为20牛 B弹簧测力计的示数为0牛C木板仍向右做匀速直线运动 D小木块将保持静止【答案】 D（2012义乌市）【例21】 家用的手摇晾衣架如图所示，它实际是由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组假设衣服和晾衣架的总重为100N，则静止时绳子自由端的拉力为（不计动滑轮重及摩擦）（）A100N B50N C25N D20N 【答案】 C【例22】 如图所示，重500N的人站在重2500N的船上，用滑轮组把船匀速拉向岸边，人和船相对静止船受到水的阻力为900N不计绳重和滑轮轴摩擦，人拉绳的力为（ ）A300N B450N C1100N D2700N 【答案】 A【例23】 如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N若物体和地面之间的摩擦力大小为45N，则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为（ ） A.45N、50% B.45N、75% C.60N、50% D.60N、75%【答案】 B（2013武汉）【例24】 如图所示，货物G重280N，动滑轮重20N，为使杠杆平衡，则竖直向上的力F的大小为（杠杆重、绳重、摩擦都忽略不计）（ ）A100N B200N C300N D400N 【答案】 B（2010郴州）功率和机械效率【例25】 下列情景中，重力对木块做功的是（ ） A木块在地面上静止 B木块挂在天花板上不动 C木块沿水平轨道运动 D木块由高处自由下落 【答案】D（2013丰台一模）【例26】 沿光滑斜面把一个物体由地面匀速拉到h高处，沿斜面向上的拉力是F1，所做的功是W1利用定滑轮（不计摩擦）将同一物体由地面匀速提升到h高处，所用的拉力是F2，所做的功是W2，下述关于力和功的关系中，正确的是（ ）AF1F2 W1=W2 BF1F2 W1=W2CF1F2 W1W2 DF1F2 W1W2【答案】 A【例27】 如图所示，重为l20N的物体M，在F=40N的拉力作用下，以0.2m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，则不正确的是（）A弹簧测力计的示数为20NB物体M在匀速运动中重力做功为0JC拉力F的功率为4WD物体受到的摩擦力为0N 【答案】 D【例28】 一个质量为65kg的工人，用图所示的装置提升一堆水泥砖若动滑轮重50N，装水泥砖的托板重200N，每块水泥砖重100N不计摩擦和绳重，当工人匀速提升水泥砖时，此装置的机械效率最高可达到 %（g取10N/kg）【答案】80%【例29】 如图所示，在拉力F的作用下，重80N的物块A正以0.2m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数为20N，该装置的机械效率为80%，则（）A2s内，拉力F移动的距离为0.4mB拉力F的大小为40NC2s内，弹簧测力计的拉力对物块A所做的功6JD拉力F做功的功率为5W 【答案】 D【例30】 如图所示，用24N的水平拉力F拉滑轮，可以使重20N的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动物体B重10N，弹簧测力计的示数为5N且不变若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和轴摩擦，则下列说法中正确是（）A地面受到的摩擦力为12NB滑轮移动的速度为0.4m/sC水平拉力F的功率为4.8WD在2s内绳子对物体A所做的功为4.8J 【答案】 D【例31】 如图甲所示，重为80N的物体在大小为10N，水平向左的拉力F1作用下，沿水平地面以3m/s的速度做匀速直线运动如图乙所示，保持拉力F1不变，用水平向右的拉力F2，拉物体匀速向右运动1m若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦，则（）A物体向左运动时，拉力F1的功率P1=30W B物体与地面之间的摩擦力f=10NC物体向右运动时，拉力F2=10N D物体向右运动时，拉力F2所做的功W2=40J 【答案】 D【例32】 图是工人提升物体的装置示意图，其中AB是一个不计重力、可以绕O点转动的杠杆，且AO：OB=2：5，杠杆B端系有重为1056N物体D，杠杆A端固定着滑轮组质量为60kg的工人站在水平地面上，他对地面的压强p0=1.2104Pa当他利用该装置匀速提升重物M时，物体D受到的支持力为N1，工人对地面的压强p1=0.8104Pa，此时滑轮组的机械效率=90%；当工人利用该装置匀速提升重物N时，物体D受到的支持力为N2，工人竖直向下的拉力为F2；已知N1：N2=5：2，每个滑轮质量都相等，绳重及滑轮与轴的摩擦不计，g取10N/kg求：（1）提升重物M时工人竖直向下的拉力F1（2）提升重物N以0.5m/s的速度匀速上升时工人拉力的功率P【答案】（1）提升重物M时工人竖直向下的拉力F1为200N（2）提升重物N以0.5m/s的速度匀速上升时工人拉力的功率P为600W实战演练【练1】 如图所示，轻质杠杆OA可绕O点转动，请画出物体重力的示意图，并画出使轻质杠杆保持平衡的最小动力F的示意图及动力臂L 【练2】 小梅想探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系实验过程中，小梅保持阻力为2N，阻力臂为0.15m不变，然后改变动力臂L1和动力F1，并保持杠杆水平平衡，分别测量出动力臂L1和动力F1的数据如表所示请你根据实验条件和实验数据帮助小梅归纳出动力F1跟动力臂L1的关系：在杠杆平衡时，如果 保持不变，则F1= L1/m0.30.250.150.10.060.05F1/N11.22356【答案】阻力为2N，阻力臂为0.15m；F1=【练3】 如图所示的杠杆质量不计，每小格的长度相等物体A是边长为0.1m的正方体当杠杆右侧挂一个重4N的物体B时杠杆平衡此时物体A对水平桌面的压强为300Pa下列说法正确的是（）A物体A受到的支持力为2NB物体A受到的重力为3NC物体B向右移动1小格，物体A受到的拉力增大2ND物体B向右移动1小格，物体A受到桌面的支持力减小1N 【答案】D【练4】 如图所示，直杆OA可O绕点转动，直杆下端挂一重物G现用一个始终跟直杆垂直的力F将直杆由竖直位置缓慢转动到水平位置，在转动过程中这个直杆（ ） A始终是省力杠杆 B始终是费力杠杆C先是费力杠杆，后是省力杠杆 D先是省力杠杆，后是费力杠杆【答案】D（2013顺义一模）【练5】 如图所示，重500N的物体，在100N的水平拉力作用下，沿水平地面以0.5m/s的速度匀速运动10s（不计轮与绳之间的摩擦），则下列说法正确的是（ ）A物体与地面间摩擦力是300NB2S内拉力F对物体做功是300JC拉力F移动的速度是1.0m/sD拉力F做功的功率是50W 【答案】 AB【练6】 如图所示，重为100N的物体B，在足够深的水中匀速下沉，通过滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方向匀速运动，在4s内物体A移动了0.8米，已知B的密度是水的密度的5倍，动滑轮重12N，不计绳重及滑轮与绳之间的摩擦，g取10N/kg，则下列说法正确的是（ ）AB对绳的拉力是20NBB对绳的拉力的功率是16WCA物体受摩擦力为148ND滑轮组的机械效率为90%【答案】C【练7】 如图甲