8.如图是元代王祯《农书》中描绘的农民使用扇车清选谷物的情景。农民将谷物倒入扇车后,快速摇动摇柄,使扇轮匀速转动产生气流,气流使枯瘪谷物从远端出风口飞出。下列说法中正确的是()

A.从出风口飞出的枯瘪谷物没有惯性
B.气流使枯瘪谷物从出风口飞出,说明力可以改变物体的运动状态
C.农民摇动摇柄的力和摇柄对农民的力是一对平衡力
D.摇柄使用时相当于轮轴,可以省距离
A.从出风口飞出的枯瘪谷物没有惯性
B.气流使枯瘪谷物从出风口飞出,说明力可以改变物体的运动状态
C.农民摇动摇柄的力和摇柄对农民的力是一对平衡力
D.摇柄使用时相当于轮轴,可以省距离
答案
B
解析
逐一分析各选项:
1. 一切物体都具有惯性,从出风口飞出的枯瘪谷物同样有惯性,A错误。
2. 气流对枯瘪谷物施加作用力,使枯瘪谷物的运动状态发生改变、从出风口飞出,说明力可以改变物体的运动状态,B正确。
3. 农民摇动摇柄的力作用在摇柄上,摇柄对农民的力作用在农民身上,两个力作用在不同物体上,是一对相互作用力,不属于平衡力,C错误。
4. 摇柄使用时相当于轮轴,动力作用在轮上,轮半径大于轴半径,属于省力轮轴,省力但费距离,无法省距离,D错误。
综上,正确选项为B。
1. 一切物体都具有惯性,从出风口飞出的枯瘪谷物同样有惯性,A错误。
2. 气流对枯瘪谷物施加作用力,使枯瘪谷物的运动状态发生改变、从出风口飞出,说明力可以改变物体的运动状态,B正确。
3. 农民摇动摇柄的力作用在摇柄上,摇柄对农民的力作用在农民身上,两个力作用在不同物体上,是一对相互作用力,不属于平衡力,C错误。
4. 摇柄使用时相当于轮轴,动力作用在轮上,轮半径大于轴半径,属于省力轮轴,省力但费距离,无法省距离,D错误。
综上,正确选项为B。
9.(6分)如图是用螺丝刀拧螺丝和扳手拧螺丝的情景,使用时它相当于简单机械中的(选填“斜面”或“轮轴”),手柄(选填“粗”或“细”)一些的螺丝刀用起来更省力;用扳手拧螺丝时,手作用在(选填“A”或“B”)处更容易将螺丝拧紧。

答案
解:
螺丝刀拧螺丝时,由轮和轴组成、可绕共同轴线旋转,相当于简单机械中的轮轴;
轮轴的实质是省力杠杆,在轴半径固定时,轮的半径越大越省力,因此手柄粗一些的螺丝刀,轮半径更大,使用起来更省力;
用扳手拧螺丝时,以螺丝中心为支点,将扳手视为杠杆,手作用在B处时的动力臂比A处更长,根据杠杆平衡条件,阻力和阻力臂不变时,动力臂越长动力越小,因此手作用在B处更容易将螺丝拧紧。
最终答案依次为:轮轴;粗;B。
螺丝刀拧螺丝时,由轮和轴组成、可绕共同轴线旋转,相当于简单机械中的轮轴;
轮轴的实质是省力杠杆,在轴半径固定时,轮的半径越大越省力,因此手柄粗一些的螺丝刀,轮半径更大,使用起来更省力;
用扳手拧螺丝时,以螺丝中心为支点,将扳手视为杠杆,手作用在B处时的动力臂比A处更长,根据杠杆平衡条件,阻力和阻力臂不变时,动力臂越长动力越小,因此手作用在B处更容易将螺丝拧紧。
最终答案依次为:轮轴;粗;B。
10.(8分)在嘉兴市区快速路环线上,斜跨沪昆铁路的独塔斜拉桥成为嘉兴新地标(如图甲)。作为华东地区最大转体跨度和吨位的斜拉桥,要实现“华丽转身”并与两端的快速路精准对接,极具挑战性。大桥转体时,主要靠大吨位张拉千斤顶同步牵引缠绕在转盘上的两条钢绞线(图乙A、B),钢绞线带动转体系统像“石磨”般带动轴绕中心O转动。

(1)斜拉桥固定钢索的独塔高达71 m,塔的高度越高,钢索承受的桥面拉力越。
(2)转体过程中,两条钢绞线A、B对转盘的总拉力为F,转盘受到轴的阻力为f,将图乙简化就得到如图丙所示的轮轴(转盘和轴组成的简单机械)。该轮轴为(选填“省力”或“费力”)杠杆。
(3)(2分)已知转盘半径R为3.25 m,轴的半径r为0.65 m,转盘转体过程中产生的阻力f为$5.44×10^6$ N,则需要的总拉力F至少为多大?
(4)(2分)转体系统拉着质量达3.2万吨的独体桥只转了40.6度,却花了54 min。该过程,钢绞线移动了2.3 m,总拉力F所做的功至少为多少焦?(钢绞线作用力不变,计算精确到0.1)
(1)斜拉桥固定钢索的独塔高达71 m,塔的高度越高,钢索承受的桥面拉力越。
(2)转体过程中,两条钢绞线A、B对转盘的总拉力为F,转盘受到轴的阻力为f,将图乙简化就得到如图丙所示的轮轴(转盘和轴组成的简单机械)。该轮轴为(选填“省力”或“费力”)杠杆。
(3)(2分)已知转盘半径R为3.25 m,轴的半径r为0.65 m,转盘转体过程中产生的阻力f为$5.44×10^6$ N,则需要的总拉力F至少为多大?
(4)(2分)转体系统拉着质量达3.2万吨的独体桥只转了40.6度,却花了54 min。该过程,钢绞线移动了2.3 m,总拉力F所做的功至少为多少焦?(钢绞线作用力不变,计算精确到0.1)
答案
解:
(1) 小
(2) 省力
(3) 根据杠杆平衡条件 $F · R = f · r$,代入数据得:
$F = \frac{f r}{R} = \frac{5.44 × 10^6\ \mathrm{N} × 0.65\ \mathrm{m}}{3.25\ \mathrm{m}} = 1.088 × 10^6\ \mathrm{N}$
(4) 总拉力做的功至少为:
$W = F s = 1.088 × 10^6\ \mathrm{N} × 2.3\ \mathrm{m} \approx 2.5 × 10^6\ \mathrm{J}$
答:(3)需要的总拉力F至少为$1.088 × 10^6\ \mathrm{N}$;(4)总拉力F所做的功至少为$2.5 × 10^6\ \mathrm{J}$。
(1) 小
(2) 省力
(3) 根据杠杆平衡条件 $F · R = f · r$,代入数据得:
$F = \frac{f r}{R} = \frac{5.44 × 10^6\ \mathrm{N} × 0.65\ \mathrm{m}}{3.25\ \mathrm{m}} = 1.088 × 10^6\ \mathrm{N}$
(4) 总拉力做的功至少为:
$W = F s = 1.088 × 10^6\ \mathrm{N} × 2.3\ \mathrm{m} \approx 2.5 × 10^6\ \mathrm{J}$
答:(3)需要的总拉力F至少为$1.088 × 10^6\ \mathrm{N}$;(4)总拉力F所做的功至少为$2.5 × 10^6\ \mathrm{J}$。
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