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填空题

如右图所示,质量为$5\text{0Kg}$的人站在重为$450\text{0N}$,距岸边$\text{40m}$的船上,通过滑轮组匀速把船拉向岸边用了$1$分$20$秒,人拉绳的力为$5\text{00N}$,人和船相对静止,若不计绳重和滑轮摩擦,则人拉动绳子的速度是  $\text{m/s}$,船受到水的阻力为  $\text{N}$.

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题目答案

$1.5$$1500$

答案解析

因为船做匀速直线运动,所以船在水平方向受到平衡力的作用,设船水平向右受到水的阻力$f$,左侧的拉力之和也是$f$,而左侧由$3$段绳子承担拉力,所以人对绳子的拉力为$F=\frac{1}{3}f=\text{500N}$,所以$f=15\text{00N}$;由于船从如图所示的位置到岸边共走了$\text{40m}$,用时$\text{1min20s}$,即$\text{80s}$,所以船行驶的速度为$v=\frac{s}{t}=\frac{\text{40m}}{\text{80s}}=0.\text{5m/s}$,又有三段绳与系统连接,所以绳子自由端移动速度相对于船而言是船的三倍,因此人拉绳的速度为$0.\text{5m/s}$.

举一反三
填空题

小丽同学用水平力 F 拉动如图所示装置,使重为 100 N 的物体 A 于 4 s 内在水平地面上匀速运动了 80 cm,物体 B 重为 50 N (物体 B 与 A 始终接触),此过程中地面受到的摩擦力为 10 N,弹簧测力计的示数为 8 N。若不计滑轮重力、弹簧测力计重力、绳重和绳与滑轮间摩擦力,则滑轮移动的速度为m/s,物体 A 受到 B 施加的摩擦力(填“水平向左"”“水平向右”或“为零”),水平拉力 F 为N,水平拉力 F 的功率为W。

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题目答案

0.1水平向右363.6

答案解析

物体 A 于 4 s 内在水平地面上匀速运动了 80 cm,可求出物体 A 运动的速度为$v _ {\text {物}} = \frac {s _ {\text {物}}} {t} = \frac {0.8 m} {4 s} = 0.2 m /s$,滑轮移动的速度$v _ {\text {滑}}= \frac {1} {2} v _ {\text {物}} = 0.1 m /s$;由物体 B 与物体 A 始终接触且弹簧测力计的示数为 8 N 可知,物体 B 受到物体 A 施加的摩擦力为 8 N,方向水平向左,根据物体间力的作用是相互的,可知物体 A 受到 B 施加的摩擦力为 8 N,方向水平向右;物体 A 受到地面和 B 施加的摩擦力为 18 N,故$F = 2 F _ {\text {摩}} = 36 N$,拉力 F 的功率为$P =\frac {W} {t} = F v _ {\text {滑}} = 36 N \times 0.1 m / s = 3.6 W$。

填空题

图21是利用电子秤监控水库水位的模拟装置,由长方体A和B、滑轮组、轻质杠杠CD、电子秤等组成.杠杠始终在水平位置平衡.已知OC:OD=1:2,A的体积为0.02m_,A重为400N,B重为150N,动滑轮重100N,不计绳重与摩擦(ρ_水=1.0×10_kg/m_).求:



(1)A的密度是kg/m_;

(2)单独使用该滑轮组在空气中匀速提升A时的机械效率是%;

(3)水位上涨到A的上表面时,A受到的浮力是N;

(4)水位上涨过程中,电子秤所受的最大压力为N.

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题目答案

200080200100

答案解析

解答:

本题考查了重力的计算、密度的计算、滑轮组绳子拉力的相关计算.

(1)长方体A的质量,根据G=mg可得:

    m=G/g

     =400N/10N/kg=40kg

  所以长方体A的密度,根据ρ=m/V可得:

     ρ=40kg/0.02m_=2×10_kg/m_=2000kg/m_

(2)单独使用该滑轮组在空气中匀速提升A时,n=3,根据η=W_有/W_总×100%可得:

机械效率η=Gh/(G_动+G_物)h×100%

     =400N/(100N+400N)×100%=80%

(3)当水位上涨到A的上表面时,因为A浸没水中,所以V_排=V_A,根据F=ρgV_排可得:

  A受到的浮力:F_浮=ρgV_排=1.0×10_kg/m_×10N/kg×0.02m_=200N

(4)水位上涨过程中,因要求电子秤所受的最大压力,即A浸没水中,受到的浮力最大F_浮=200N

  n=3,根据力的平衡有:F_C=(G_动+G_物-F_A浮)/n

  F_C=(100N+400N-200N)/3=100N

  根据相互作用力大小相等可知,A对C端拉力与C对A物体拉力大小相等,所以作用在杠杆C端的力,因杠杆始终在水平位置平衡,O为支点,根据F$_1$L$_1$= F$_2$L$_2$可得:

  F_C L$_1$=F_DL$_2$

  100N×OC=OD×F_D解得:

  F_D=100N×OC/OD=100N/2=50N

  对B物体受力平衡,所以电子秤受到B物体对它的最大压力:

  F_压=F_N=G_B-F_D=150N-50N=100N

答:(1)A的密度为2000kg/m_;(2)单独使用该滑轮组在空气中匀速提升A时的,机械效率为80%

(3)当水位上涨到A的上表面时,A物体浸没在水后所受浮力的大小为200N;(4)水库中的水刚好浸没物体A时,B物体对电子秤最大的压力是100N.

填空题

如图所示,质量为$50\text{kg}$的人,站在质量为$30\text{kg}$的吊篮内,他至少用  $\text{N}$的拉力拉住绳子,才能使自己和吊篮在空中保持静止.($g$取$1\text{0N/kg}$,不计轮重和摩擦)

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题目答案

$200$

答案解析

如图所示:

人和吊篮的总质量:

$m=50\text{kg}+30\text{kg}=80\text{kg}$,

人和吊篮受到的重力:

$G=mg=8\text{0kg}\times 1\text{0N/kg}=800\text{N}$,

∵$2F+{{F}_{1}}=G$,${{F}_{1}}=2F$,

∴$4F=G$,

∴$F=\frac{1}{4}G=\frac{1}{4}\times 800\text{N}=200\text{N}$.

故答案为:$200$.

填空题

如图,动滑轮重及摩擦均不计,重$600\text{N}$的人站在重$60\text{N}$的吊篮内拉绕过滑轮的绳使吊篮匀速上升,则人拉绳的力是  $\text{N}$,人对吊篮的压力  $\text{N}$.

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题目答案

$220$$380$

答案解析

对人和吊篮一起做受力分析的$3F=G_{1}+G_{2}=660\text{N}$,则$F=220\text{N}$.把人受力分析知,支持力$N=G_{人}-F_{}$.则$N=600\text{N}-220\text{N}=380\text{N}$.

故答案为:$220$;$380$.

填空题

如图所示,三个滑轮的质量相同,小明用此滑轮组以 1 m/s的速度匀速吊起重 470 N的物体,物体上升 5 m,不计绳的重力及一切摩擦,若绳的拉力 $F = 125 N$,则每个滑轮的重为N,滑轮组的机械效率为

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题目答案

1094%

答案解析

图中最上面的滑轮为定滑轮,下面两个滑轮为动滑轮,对两个动滑轮受力分析如下:

不计绳的重力及一切摩擦,根据图 1 和二力平衡条件可得:$2 F ^ {\prime} = G + G _ {\text {动}}$①,因为定滑轮不省力,所以根据图 2 和二力平衡条件可得 $2 F = F ^ {\prime} + G _ {\text {动}}$②,联立①②可得 $2 F =\frac {1} {2} ( G + G _ {\text {动}} ) + G _ {\text {动}}$,则动滑轮重力 $G _ {\text {动}} = \frac {1} {3} ( 4 F - G ) = \frac {1} {3} \times( 4 \times$$ 125 N - 470 N ) = 10 N$。在图 1 中,因为动滑轮省一半力,所以当物体上升 5 m 时;右端 $F ^ {\prime}$ 处移动的距离为 $2 \times 5 m = 10 m$;在图 2 中,因为动滑轮省一半力,所以 $F ^ {\prime}$ 处移动 10 m 时,F 处移动的距离 $s = 2 \times 10 m = 20 m$;滑轮组的机械效率 $\eta =$$ \frac {W _ {\text {有}}} {W _ {\text {总}}} \times 100 \%= \frac {G h} {F s} \times 100 \% =\frac {470 N \times 5 m} {125 N \times 20 m} \times 100 \% = 94 \%$。

填空题

一光滑斜面高$h=1\text{m}$,长$L=4\text{m}$,重$200\text{N}$的物体在沿斜面向上的拉力$F$的作用下,匀速运动到斜面顶端,由功的原理可知:$F=$  $\text{N}$.若斜面高度不变,使斜面的长度变长,则拉该物体沿斜面匀速向上运动过程中拉力  (选填“变大”、“不变”、“变小”).

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题目答案

$50$变小

答案解析

由功的原理可得,使用任何机械都不省功,在不计机械重与摩擦的情况下,则:$Gh=FL$,所以$F=50\text{N}$;若斜面高度不变,使斜面的长度变长,由功的原理可得,拉该物体沿斜面匀速向上运动过程中拉力变小.

故答案为:$50$;变小.

填空题

如图所示,沿斜面匀速向上拉一个重为$450{\text{N}}$的物体到斜面顶端,斜面长$2{\text{m}}$,高$1{\text{m}}$,拉力做功为$600{\text{J}}$,则物体所受拉力是  ${\text{N}}$,物体受到的摩擦力是  ${\text{N}}$.

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题目答案

$300$$75$

答案解析

($1$)根据$W = Fs$可知,拉力的大小为$F = \frac{{{W_总}}}{s} = \frac{{600{\rm{J}}}}{{2{\rm{m}}}} = 300{\rm{N}}$;

(2)有用功:${W_{有用}} = Gh = 450{\rm{N}} \times 1{\rm{m}} = 450{\rm{J}}$;

额外功:${W_额} = {W_总} - {W_有} = 600{\rm{J}} - 450{\rm{J}} = 150{\rm{J}}$,

根据${W_额} = fs$可知摩擦力大小:$f = \frac{{{W_额}}}{s} = \frac{{150{\rm{J}}}}{{2{\rm{m}}}} = 75{\rm{N}}$.

故答案为:$300$;$75$.

填空题

轮轴的实质是变形的  .

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题目答案

杠杆

答案解析

轮轴实质是可绕固定轴传动的杠杆;其支点在轴心,阻力作用在轴上,动力作用在轮上.轮半径大于轴半径,所以实质是省力杠杆.

填空题

若螺丝刀的轮半径是$1.5\text{cm}$,轴半径是$0.3\text{cm}$,则正常使用螺丝刀是  (选填“省力”或“费力”)的,且动力是阻力的  .

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题目答案

省力$\frac{1}{5}$

答案解析

螺丝刀的轮半径是$1.5\text{cm}$,轴半径是$0.3\text{cm}$,即$R=5r$,根据杠杆的平衡条件${{F}_{1}}\cdot R={{F}_{2}}\cdot r$知${{F}_{1}}=\frac{1}{5}{{F}_{2}}$,故正常使用螺丝刀是省力的,且动力是阻力的$\frac{1}{5}$.

填空题

请你再举出一个生活中轮轴的实例  .

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题目答案

辘轳

答案解析

生活中轮轴的应用非常广泛,比如扳手、螺丝刀、辘轳、门把手、自行车龙头、方向盘等都属于轮轴.