1. 如图为某款剪刀的示意图。握住手柄修剪树枝时,剪刀可视为杠杆,该杠杆的特点是()

A.省力
B.费力
C.省功
D.省距离
A.省力
B.费力
C.省功
D.省距离
答案
A
解析
该剪刀的支点为O,修剪树枝时,手柄处的动力臂大于剪刀刃处的阻力臂,属于省力杠杆。根据功的原理,任何机械都无法省功,该杠杆的特点是省力、费距离,因此只有A选项符合。
2. 如图所示,杠杆处于平衡状态,如果将物体甲和乙同时向靠近支点的方向移动相同的距离,下列判断中正确的是()

A.杠杆仍能平衡
B.杠杆不能平衡,右端下沉
C.杠杆不能平衡,左端下沉
D.无法判断
A.杠杆仍能平衡
B.杠杆不能平衡,右端下沉
C.杠杆不能平衡,左端下沉
D.无法判断
答案
C
解析
杠杆初始平衡,由杠杆平衡条件得:$G_甲 L_甲 = G_乙 L_乙$,由图可知$L_甲 > L_乙$,因此$G_甲 < G_乙$。
当甲、乙同时向靠近支点方向移动相同距离$\Delta L$后,左侧力与力臂的乘积为:$G_甲(L_甲-\Delta L)=G_甲 L_甲 - G_甲 \Delta L$,右侧力与力臂的乘积为:$G_乙(L_乙-\Delta L)=G_乙 L_乙 - G_乙 \Delta L$。
由于$G_甲 L_甲 = G_乙 L_乙$,且$G_甲 < G_乙$,可得$G_甲 \Delta L < G_乙 \Delta L$,因此$G_甲(L_甲-\Delta L) > G_乙(L_乙-\Delta L)$,杠杆不能平衡,左端下沉。
当甲、乙同时向靠近支点方向移动相同距离$\Delta L$后,左侧力与力臂的乘积为:$G_甲(L_甲-\Delta L)=G_甲 L_甲 - G_甲 \Delta L$,右侧力与力臂的乘积为:$G_乙(L_乙-\Delta L)=G_乙 L_乙 - G_乙 \Delta L$。
由于$G_甲 L_甲 = G_乙 L_乙$,且$G_甲 < G_乙$,可得$G_甲 \Delta L < G_乙 \Delta L$,因此$G_甲(L_甲-\Delta L) > G_乙(L_乙-\Delta L)$,杠杆不能平衡,左端下沉。
3. 一小球从水平台面上滚落地面的过程中,经历了A、B、C三个位置,它们的位置关系如图所示。设小球在AB段重力做功为$W_1$,重力的平均功率为$P_1$;在BC段重力做功为$W_2$,重力的平均功率为$P_2$。下列关系中正确的是()

答案
解:
1. 计算两段小球竖直方向下落的高度:
AB段下落高度:$h_1 = 0.8\ \mathrm{m} - 0.6\ \mathrm{m} = 0.2\ \mathrm{m}$
BC段下落高度:$h_2 = 0.6\ \mathrm{m} - 0.4\ \mathrm{m} = 0.2\ \mathrm{m}$
小球重力G恒定,根据重力做功公式$W = Gh$:
$W_1 = Gh_1$,$W_2 = Gh_2$,代入h的数值可得$W_1 = W_2$。
2. 比较两段的重力平均功率:
小球下落过程中速度不断增大,且AB段水平位移为0.4m,BC段水平位移仅为0.16m,因此小球通过AB段的运动时间$t_1 > t_2$(BC段运动时间)。
根据平均功率公式$P=\frac{W}{t}$,在W相等时,运动时间越长,功率越小,因此$P_1 < P_2$。
最终结论:正确关系为$\boldsymbol{W_1=W_2,P_1<P_2}$。
1. 计算两段小球竖直方向下落的高度:
AB段下落高度:$h_1 = 0.8\ \mathrm{m} - 0.6\ \mathrm{m} = 0.2\ \mathrm{m}$
BC段下落高度:$h_2 = 0.6\ \mathrm{m} - 0.4\ \mathrm{m} = 0.2\ \mathrm{m}$
小球重力G恒定,根据重力做功公式$W = Gh$:
$W_1 = Gh_1$,$W_2 = Gh_2$,代入h的数值可得$W_1 = W_2$。
2. 比较两段的重力平均功率:
小球下落过程中速度不断增大,且AB段水平位移为0.4m,BC段水平位移仅为0.16m,因此小球通过AB段的运动时间$t_1 > t_2$(BC段运动时间)。
根据平均功率公式$P=\frac{W}{t}$,在W相等时,运动时间越长,功率越小,因此$P_1 < P_2$。
最终结论:正确关系为$\boldsymbol{W_1=W_2,P_1<P_2}$。
4. 如图所示,摆球从a位置由静止释放,经过b摆到c处最高点,则此过程中机械能最小处为(选填“a”或“b”或“c”);从a到b过程中细线对摆球的力(选填“做功”或“没做功”)。

答案
c;没做功。
解析
解:
摆球摆动过程中,不断克服空气阻力做功,机械能持续转化为内能,机械能随运动过程逐渐减小,位置越靠后,机械能损失越多,因此此过程中机械能最小处为c。
做功的两个必要条件是:对物体施加力,且物体在力的方向上通过一段距离。从a到b的过程中,细线对摆球的拉力方向始终沿细线指向悬挂点,与摆球的运动方向始终垂直,摆球在拉力的方向上没有移动距离,因此细线对摆球的力没做功。
摆球摆动过程中,不断克服空气阻力做功,机械能持续转化为内能,机械能随运动过程逐渐减小,位置越靠后,机械能损失越多,因此此过程中机械能最小处为c。
做功的两个必要条件是:对物体施加力,且物体在力的方向上通过一段距离。从a到b的过程中,细线对摆球的拉力方向始终沿细线指向悬挂点,与摆球的运动方向始终垂直,摆球在拉力的方向上没有移动距离,因此细线对摆球的力没做功。
5. 如图所示,一个物体被水平力F压在竖直墙面时静止,水平力减为F的三分之一时刚好匀速下滑,则物体静止和匀速下滑时物体受到的摩擦力大小(选填“相等”或“不相等”),下滑时水平力对物体(选填“做了”或“不做”)功。

5题图

6题图
5题图
6题图
答案
相等;不做。
解析
解:
物体静止在竖直墙面时,处于平衡状态,竖直方向上重力与静摩擦力是一对平衡力,因此静摩擦力大小等于物体重力,即$f_{静}=G$。
物体匀速下滑时,仍处于平衡状态,竖直方向上重力与滑动摩擦力是一对平衡力,因此滑动摩擦力大小也等于物体重力,即$f_{滑}=G$,所以物体静止和匀速下滑时受到的摩擦力大小相等。
做功的必要条件是:物体受到力的作用,且物体在力的方向上通过一段距离。下滑时水平力沿水平方向,物体沿竖直方向运动,在水平力的方向上没有移动距离,因此水平力对物体不做功。
物体静止在竖直墙面时,处于平衡状态,竖直方向上重力与静摩擦力是一对平衡力,因此静摩擦力大小等于物体重力,即$f_{静}=G$。
物体匀速下滑时,仍处于平衡状态,竖直方向上重力与滑动摩擦力是一对平衡力,因此滑动摩擦力大小也等于物体重力,即$f_{滑}=G$,所以物体静止和匀速下滑时受到的摩擦力大小相等。
做功的必要条件是:物体受到力的作用,且物体在力的方向上通过一段距离。下滑时水平力沿水平方向,物体沿竖直方向运动,在水平力的方向上没有移动距离,因此水平力对物体不做功。
6. 测量滑轮组机械效率的装置如图所示,用5 N拉力将重为8 N的物体匀速提升0.5 m,用时4 s,拉力做的总功$ W_{总}= $ J,有用功$ W_{有用}= $ J,滑轮组的机械效率$ \eta= $,拉力的功率$ P= $ W。
答案
解:
由该测量滑轮组机械效率的经典装置可知,承担物重的绳子段数n=2,
绳子自由端移动的距离:$s=nh=2×0.5\ \mathrm{m}=1\ \mathrm{m}$
拉力做的总功:
$W_{\mathrm{总}}=Fs=5\ \mathrm{N}×1\ \mathrm{m}=5\ \mathrm{J}$
有用功:
$W_{\mathrm{有用}}=Gh=8\ \mathrm{N}×0.5\ \mathrm{m}=4\ \mathrm{J}$
滑轮组的机械效率:
$\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}}×100\%=\frac{4\ \mathrm{J}}{5\ \mathrm{J}}×100\%=80\%$
拉力的功率:
$P=\frac{W_{\mathrm{总}}}{t}=\frac{5\ \mathrm{J}}{4\ \mathrm{s}}=1.25\ \mathrm{W}$
答案依次为:$\boldsymbol{5}$;$\boldsymbol{4}$;$\boldsymbol{80\%}$;$\boldsymbol{1.25}$。
由该测量滑轮组机械效率的经典装置可知,承担物重的绳子段数n=2,
绳子自由端移动的距离:$s=nh=2×0.5\ \mathrm{m}=1\ \mathrm{m}$
拉力做的总功:
$W_{\mathrm{总}}=Fs=5\ \mathrm{N}×1\ \mathrm{m}=5\ \mathrm{J}$
有用功:
$W_{\mathrm{有用}}=Gh=8\ \mathrm{N}×0.5\ \mathrm{m}=4\ \mathrm{J}$
滑轮组的机械效率:
$\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}}×100\%=\frac{4\ \mathrm{J}}{5\ \mathrm{J}}×100\%=80\%$
拉力的功率:
$P=\frac{W_{\mathrm{总}}}{t}=\frac{5\ \mathrm{J}}{4\ \mathrm{s}}=1.25\ \mathrm{W}$
答案依次为:$\boldsymbol{5}$;$\boldsymbol{4}$;$\boldsymbol{80\%}$;$\boldsymbol{1.25}$。
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