【正文】 (4)由圖甲可知 ,n=2, 滑輪組提升重物的總功 W總 =Fs=F 2h物 ,
。 (2)由于物體未露出水面 ,完全浸在水中 ,所以 V排 =V物 F浮 =ρ水 gV排 =ρ水 gV物 =1 103 kg/m3 10 N/kg 6 103 m3=60 N, 當(dāng)物體 M在水中勻速上升時(shí)受物體的重力、浮力和動(dòng)滑輪下端繩子的拉力三個(gè)力的作用 ,處 于平衡 , F繩 =G物 F浮 =800 N60 N=740 N。 (4)動(dòng)滑輪的重力。 (2)動(dòng)滑輪下端掛鉤上的繩子拉力 。 WW有 用總 500 J 000 J10.(2022湖南婁底二模 ,23)用如圖甲所示的滑輪組從水中提升物體 M,已知被提升的物體 M質(zhì) 量為 80 kg,M的體積為 6 103 cm3,在物體 M未露出水面的過(guò)程中 ,繩子自由端的拉力 F將物體 M 以 m/s的速度勻速提升了 10 m的高度 ,此過(guò)程中 ,拉力 F做的功 W隨時(shí)間 t的變化圖像如圖乙 所示 ,不計(jì)繩重和摩擦力大小。 (2)工人推力做的總功 W總 =Fs=300 N 10 m=3 000 J。 g取 10 N/kg,求 : ? (1)工人把貨物推到斜面頂端做的有用功是多少 ? (2)此過(guò)程推力做了多少功 ? (3)斜面的機(jī)械效率是多少 ? 答案 (1)2 500 J (2)3 000 J (3)% 解析 (1)貨物受到的重力 G=mg=50 kg 10 N/kg=500 N。 WW有 用總FhFs拉4 Fh拉F F拉 700N250N?39。拉 =GAF39。浮 =ρ水 gV39。 Wt 5 4 J0 .7 5 s8.(2022湖南邵陽(yáng)模擬 ,22)如圖所示 ,現(xiàn)在用一個(gè)滑輪組來(lái)提升水中的物體 A,若物體的重力為 1 200 N,體積為 50 dm3,物體 A在水中被勻速提升時(shí) ,拉力 F是 250 N,取 g=10 N/kg,求 : ? (1)滑輪組的機(jī)械效率是多大 ? (2)如果當(dāng)物體 A露出水面的體積為 24 dm3時(shí) ,滑輪組所繞繩子剛好斷裂 ,則其能承受的最大拉 力是多少 ?(假設(shè)滑輪組機(jī)械效率不變 ) 答案 (1)70% (2)336 N 解析 (1)物體 A浸沒(méi)在水中 ,則物體 A受到的浮力 : F浮 =ρ水 gV排 = 103 kg/m3 10 N/kg 50 103 m3=500 N 動(dòng)滑輪掛鉤受到向下的拉力為 : F拉 =GAF浮 =1 200 N500 N=700 N 由圖知 ,n=4,則滑輪組所繞繩子的自由端移動(dòng)距離 s=4h, 滑輪組的機(jī)械效率為 : η=? =? =? =? =? 100%=70%。 ? 答案 54 72 解析 (1)重力對(duì)實(shí)心球做功 :W=Gh=20 N m=54 J。 1313WtFst7.(2022湖南永州祁陽(yáng)二模 ,15)在體育考試中 ,小明投出的實(shí)心球在空中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所 示。 從圖可知 ,此滑輪組有三股繩子承擔(dān)對(duì)物體的拉力 ,不考慮繩的重力和摩擦 ,繩子自由端的水平 拉力為 : F=? F拉 =? 60 N=20 N。 WtFst6.(2022湖南常德澧縣一模 ,19)在水平桌面上放一個(gè)重 300 N的物體 ,物體與桌面間的摩擦力為 60 N,如圖所示 ,若不考慮繩的重力和繩的摩擦 ,使物體以 m/s勻速移動(dòng)時(shí) ,水平拉力 F為 ,其功率的大小為 。用彈簧 測(cè)力計(jì)拉木塊沿水平木板勻速滑動(dòng) ,木塊做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) ,不論其速度大小如何 ,都受到平衡力 的作用 ,在水平方向上 ,摩擦力和拉力是一對(duì)平衡力 ,故兩次實(shí)驗(yàn)的拉力大小相等 ,木塊兩次運(yùn) 動(dòng)的距離相同 ,由 W=Fs可知 ,木塊兩次所做的功一樣多 ,故 C正確 。故 A錯(cuò)誤 。 Wt125.(2022湖南株洲二模 ,11)如甲圖所示 ,小明用彈簧測(cè)力計(jì)拉木塊 ,使它先后兩次沿水平木板勻 速滑動(dòng)相同的距離 ,乙圖是他兩次拉動(dòng)同一木塊得到的距離隨時(shí)間變化的圖像。 W1=F1s=400 N 10 m=4 000 J W2=F2s=? (400 N+20 N) 20 m=4 200 J 所以 W1W2,P1P2。 ht3m1 5 sWt3 600 J15s4.(2022湖南永州祁陽(yáng)一模 ,4)兩個(gè)滑輪完全相同 ,其重力均為 20 N。 人對(duì)繩子拉力所做功 W=Fs=400 N 3 3 m=3 600 J,功率 P=? =? =240 W,故 C錯(cuò)誤。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ? ( ) 200 N m/s 80 W ,機(jī)械效率不同 答案 C G動(dòng) =nFG物 =3 400 N1 000 N=200 N,故 A正確。 2.(2022湖南長(zhǎng)沙四模 ,11)下列關(guān)于功的說(shuō)法中 ,正確的是 ? ( ) ,這個(gè)力就一定對(duì)物體做了功 ,就一定有力對(duì)物體做了功 ,就一定有力對(duì)物體做功 ,沒(méi)有對(duì)物體做功 答案 D 判斷一個(gè)力是否對(duì)物體做功的依據(jù)是功的兩個(gè)必要因素 ,即作用在物體上的力和 物體在力的方向上移動(dòng)的距離 ,故 D正確。 若改變彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向 ,使之斜向左上方 ,拉力的力臂變小 ,所以彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變大 , 才能使杠桿仍然水平平衡。 ? 答案 3 變大 解析 一個(gè)鉤碼重 N,設(shè)杠桿一個(gè)小格長(zhǎng) L,根據(jù)杠桿平衡條件 F1L1=F2L2得 , 1 N 3L=FB 2L, 所以 FB= N, 即在 B處掛 3個(gè)鉤碼。只取走懸掛在 B點(diǎn)的鉤碼 ,改用彈簧測(cè)力計(jì)在 C點(diǎn)豎直向 上拉 ,使杠桿在水平位置平衡 ,測(cè)得的拉力為 N。圖 中每個(gè)鉤碼重 N。 從 b圖中可以看出 ,當(dāng)力的方向沿虛線(xiàn)方向時(shí) ,力臂將減小 ,因此拉力將變大 ,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù) 變大。當(dāng)動(dòng)力和阻力不 垂直作用在杠桿上時(shí) ,動(dòng)力臂和阻力臂小于力的作用點(diǎn)到支點(diǎn)之間的距離 ,“動(dòng)力 動(dòng)力作用 點(diǎn)到支點(diǎn)的距離 =阻力 阻力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離”不成立 。 (2)該同學(xué)的結(jié)論不可靠 。 答案 (1)右 便于測(cè)量力臂 (2)不可靠 理由見(jiàn)解析 (3) 變大 解析 (1)杠桿左端下沉 ,為了使它的水平位置平衡 ,應(yīng)將杠桿兩端的螺母向右調(diào)節(jié) 。 (3)利用如圖 b所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn) ,每個(gè)鉤碼重 N,杠桿平衡時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)應(yīng)為 N。 (2)某同學(xué)通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)分析 ,得出杠桿平衡的條件是 :動(dòng)力 動(dòng)力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的 距離 =阻力 阻力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離。OB? ④ 且 F拉 =? GB? ⑤ F浮 =ρ水 gV排 =ρ水 g? =? ? ⑥ 聯(lián)立③④⑤⑥四式可得 ρ石 =3 103 kg/m3。? ③ 當(dāng)石塊 B浸沒(méi)在水中時(shí) , (GAF拉 )OA=GB若將石塊浸沒(méi)在水中 ,為使杠 桿在水平位置平衡 ,需在杠桿 A端施加一個(gè)豎直向上的拉力 F,其大小為石塊所受重力的 ? ,已知 ? =? ,則石塊的密度為 kg/m3。綜上所述 ,屬于費(fèi)力杠桿的有①③ ,故選 A。③筷子在使用過(guò)程中 ,動(dòng)力臂小于阻力臂 ,是費(fèi)力杠桿 。 1212 132.(2022湖南邵陽(yáng)一模 ,7)圖中正在使用的機(jī)械 ,屬于費(fèi)力杠桿的有 ? ( ) ? A.①③ B.②③ C.①④ D.②④ 答案 A ①釣魚(yú)竿在使用過(guò)程中 ,動(dòng)力臂小于阻力臂 ,是費(fèi)力杠桿 。D裝置是滑輪組 ,吊起動(dòng)滑輪的繩子有 3股 ,則 F4=? G。B裝置是動(dòng)滑輪 ,由動(dòng)滑輪的特點(diǎn)可知 ,省一半的力 ,即 F2=? G。W總 =90% 6 000 J=5 400 J。 W 有總5 400 J6 000 J一題多解 先求機(jī)械效率 η=? =? =90% W總 =F (3)動(dòng)滑輪的總重力是多少。 14 148.(2022湖南張家界 ,28,5分 )新農(nóng)村建設(shè)中 ,某工人利用如圖所示的滑輪組提升重 2 700 N的物 體 ,物體上升了 2 m,繩子末端的拉力為 750 N,不計(jì)繩重和摩擦力 ,求 : (1)工人做的有用功是多少。 人的重力為 G人 =m人 g=50 kg 10 N/kg=500 N 對(duì)人進(jìn)行受力分析可知 ,人受到豎直向上的支持力 F支 =G人 +F39。+G動(dòng) )=? (60 N+40 N)=25 N 因?yàn)槲矬w間力的作用是相互的 ,所以繩子對(duì)人的拉力 F39。 40NF?物體完全浸入水中后 ,對(duì)動(dòng)滑輪受力分析 ,可得 4F繩 =F39。 FhF h G h?動(dòng)39。W?有 用總39。 ht3m3sWW有 用總4 8 0 J6 0 0 J14 343439。 (3)物體未浸入水中時(shí) 由 F=? (G動(dòng) +G)可得 ,動(dòng)滑輪重力 G動(dòng) =4FG=4 50 N160 N=40 N 已知 η1∶ η2=4∶ 3 則物體完全浸入水中后滑輪組的機(jī)械效率為 η2=? η1=? 80%=60% 物體完全浸入水中后 ,滑輪組的機(jī)械效率 η2=? =? =? =60% 解得 F39。求當(dāng)物體完全浸入水中后 ,工人對(duì)地面 的壓力。 (2)求滑輪組的效率 η1。 8715 1515 8715WW有 用總()()G F hF h G h???浮浮 輪GFF G? 浮浮 輪7 600N 1 000N7 600N 1 000N 400N???7.(2022四川南充 ,26,8分 )如圖是工人將重 160 N的物體勻速放下的過(guò)程 ,已知物體下降的距離 為 3 m,用時(shí) 3 s,工人的拉力為 50 N,工人質(zhì)量為 50 kg。 設(shè)物體離開(kāi)水面后電動(dòng)機(jī)的功率為 P2,鋼絲繩自由端的拉力為 F2,繩自由端的速度 v2= m/s, 155則 P2=F2v2=F2 m/s。 (3)物體在海底時(shí)受到海水的壓強(qiáng) p=ρ海水 gh= 103 kg/m3 10 N/kg 30 m=3 105 Pa。 ? 答案 (1)1000 N (2)30 m (3)3 105 Pa (4)% 解析 (1)物體浸沒(méi)在海水中時(shí) ,排開(kāi)海水的體積 V排 =V= m3, 則物體浸沒(méi)在海水中受到的浮力 F浮 =ρ海水 gV排 = 103 kg/m3 10 N/kg m3=1 000 N。 (3)物體在海底時(shí)受到海水的壓強(qiáng) 。求 : (1)物體浸沒(méi)在海水中受到的浮力 。 6.(2022廣西玉林 ,28,10分 )如圖所示是打撈物體的模擬裝置。若滑輪組的機(jī)械效率為 75%,滑輪組上繩子自由端的拉力及拉力的功率各是多少 ? 答案 (1)壓強(qiáng) (2) 105 N 105 W 解析 (2)解法一 提升重物時(shí)做的有用功 W有 =G物 h= 105 N 15 m= 106 J(1分 ) 由 η=? 100%得 ,拉力做的總功 W總 =? =? = 106 J(1分 ) 由 W=Fs得 ,拉力 F=? =? =? = 105 N(2分 ) 拉力做功的功率 P=? =? = 105 W(2分 ) 解法二 由 η=? 100%=? 100%=? 100%得 ,拉力 F=? =? = 105 N(3分 ) 繩子自由端移動(dòng)的速度 WW 有總Wη有 10 J75%?s總2 h總 10 J2 15m??t總 10 J40s?W 有總GhFs物2G F物2G η物 10 N75%??v=? =? =? = m/s(1分 ) 則拉力做功的功率 P=? =Fv= 105 N m/s= 105 W(2分 ) st2 ht2 15m40s?Wt總評(píng)析 解法一為傳統(tǒng)做法 ,思路清晰、規(guī)范 ,適于大多數(shù)同學(xué)的解題思路 。 ? (1)起重機(jī)安裝寬大履帶的目的是減小起重機(jī)對(duì)地面的 。根據(jù)機(jī)械效率 η=? = 30%,則 W總 =? =1 000 J。若借助滑輪 組把 B勻速提升相同高度 ,滑輪組機(jī)械效率是 30%,則 F2做功為 J。 WW 有總GhFs??物1 ( ) 22GhG G h???物動(dòng)物GGG?物 動(dòng)物()mgm m g???物動(dòng)物mmm?物動(dòng)物1mm? 動(dòng)物解題關(guān)鍵 本題雖以較簡(jiǎn)單的動(dòng)滑輪為研究對(duì)象 ,但考查的知識(shí)點(diǎn)包括了機(jī)械工作特點(diǎn)和機(jī) 械效率 ,學(xué)生理解機(jī)械效率的本質(zhì)是解題的關(guān)鍵。圖中是一動(dòng)滑輪 ,動(dòng)滑輪會(huì)費(fèi) 距離 ,B項(xiàng)錯(cuò)。由于運(yùn)動(dòng)時(shí)間 tabtcd,根據(jù) P=? 可知 ,cd段做功的功率大 ,所以選 B。球被拋出后 ,在空中繼續(xù)運(yùn)動(dòng)是由于球具有慣性 ,但人對(duì)球不再有力的作用 ,所以 人沒(méi)有對(duì)球做功 ,D項(xiàng)錯(cuò)。 B項(xiàng)中 ,人對(duì)球的力 的方向豎直向上 ,而球在水平方向運(yùn)動(dòng) ,球沒(méi)有在力的方向上通過(guò)距離 ,所以手沒(méi)有對(duì)球做功 ,B 項(xiàng)錯(cuò)。以下情境中 ,他對(duì)球做功的是 ? ( ) 答案 C 對(duì)物體做功的兩個(gè)必要條件 :有力作用在物體上 ,物體在力的方向上通過(guò)了一段距 離。根據(jù)杠桿 平衡條件得 GALA=GBLB,因?yàn)?LALB,所以 GAGB,小猴沒(méi)有吃虧。 (2)從圖乙可看出