《杠杆的机械效率》典型例题 - 人教版初二下学期物理 - 读趣百科

《杠杆的机械效率》典型例题

1单选题

图是小明利用器械提升重物的示意图.当小明站在水平地面上时,对地面的压强${{P}_{0}}=2\times {{10}^{4}}\text{Pa}$;当在动滑轮下挂一个与小明重力相同的(边长为${{40}_{{}}}\text{cm}$的正立方体)物体甲时,他用力匀速举起杠杆的$\text{A}$端,使杠杆在水平位置平衡时,小明对地面的压强${{P}_{1}}=4.5\times {{10}^{4}}_{{}}\text{Pa}$,此时滑轮组的机械效率为${{\eta}_{1}}$;当在动滑轮下挂${{1200}_{{}}}\text{N}$的重物乙时,他用力匀速举起杠杆的$\text{A}$端,当杠杆又在水平位置平衡时,小明对地面的压强${{P}_{2}}=5.5\times {{10}^{4}}_{{}}\text{Pa}$,此时滑轮组的机械效率为${{\eta}_{2}}$;已知杠杆$\text{OA}:\text{OB}=1:2$(杠杆、绳重和机械间摩擦忽略不计,g取10N/kg),则下列计算结果错误的是(    )

A

小明的质量为${{80}_{{}}}\text{kg}$

B

动滑轮所受的重力为${{20}_{{}}}\text{N}$

C

物体甲的密度为$1.25\times {{10}^{3}}\text{kg}/{{\text{m}}^{3}}$

D

${{\eta}_{2}}:{{\eta}_{1}}=15:14$

题目答案

B

答案解析

小明自由站在水平地面上,对小明受力分析如图$1$所示.

提重物甲时,对小明、杠杆、动滑轮和甲物体受力分析如图$2$、$3$、$4$所示.

提重物乙时,对小明、杠杆、动滑轮和乙物体受力分析如图$5$、$6$、$7$所示.

        

    

(1)由图$1$可知${{p}_{0}}=\frac{F}{S}=\frac{{{N}_{0}}}{S}=\frac{{{G}_{人}}}{S}=2\times {{10}^{4}}\text{Pa}$﹣﹣﹣﹣①

由图$4$可知 $2{{{F}’}_{B1}}={{G}_{动}}+{{G}_{甲}}$

由图$3$可知 ${{F}_{A1}}\times OA={{F}_{B1}}\times OB$

${{F}_{A1}}=2{{F}_{B1}}=2{{{F}’}_{B1}}$

由图$2$可知${{N}_{1}}={{F}_{A1}}+{{G}_{人}}={{G}_{动}}+{{G}_{甲}}+{{G}_{人}}$

${{p}_{1}}=\frac{{{N}_{1}}}{S}=\frac{{{G}_{动}}+{{G}_{甲}}+{{G}_{人}}}{S}=4.5\times {{10}^{4}}\text{Pa}$﹣﹣﹣﹣②

由图$7$可知 $2{{{F}’}_{B2}}={{G}_{动}}+{{G}_{乙}}$

由图$6$可知${{F}_{A2}}\times OA={{F}_{B2}}\times OB$

$\because \frac{OA}{OB}=\frac{1}{2}$

$\therefore {{F}_{A2}}\times 1={{F}_{B2}}\times 2$

${{{F}’}_{A2}}={{F}_{A2}}=2{{F}_{B2}}=2{{{F}’}_{B2}}$

由图$5$可知${{N}_{2}}={{{F}’}_{A2}}+{{G}_{人}}={{G}_{动}}+{{G}_{乙}}+{{G}_{人}}$

${{p}_{2}}=\frac{{{N}_{2}}}{S}=\frac{{{G}_{动}}+{{G}_{乙}}+{{G}_{人}}}{S}=\frac{{{G}_{动}}+1200\text{N}+{{G}_{人}}}{S}=5.5\times {{10}^{4}}\text{Pa}$﹣﹣﹣﹣﹣③

由方程①②③解得

${{G}_{人}}={{G}_{甲}}=800\text{N}$,

${{G}_{动}}=200\text{N}$,故B错、符合题意;

${{m}_{人}}=\frac{{{G}_{人}}}{g}=\frac{800\text{N}}{10\text{N/kg}}=80\text{kg}$;故A正确、不符合题意;

(2)$a=40\text{cm}=0.4\text{m}$,${{m}_{甲}}={{m}_{人}}=80\text{kg}$,

${{V}_{甲}}={{a}^{3}}={{\left( 0.4\text{m} \right)}^{3}}=0.064{{\text{m}}^{3}}$,

${{\rho}_{甲}}=\frac{{{m}_{甲}}}{{{V}_{甲}}}=\frac{80\text{kg}}{0.064{{\text{m}}^{3}}}=1.25\times {{10}^{3}}\text{kg}/{{\text{m}}^{3}}$;故C正确、不符合题意;

(3)${{\eta}_{1}}:{{\eta}_{2}}=\frac{{{G}_{甲}}}{{{G}_{动}}+{{G}_{甲}}}:\frac{{{G}_{乙}}}{{{G}_{动}}+{{G}_{乙}}}=\frac{800\text{N}}{800\text{N}+200\text{N}}:\frac{1200\text{N}}{1200\text{N}+200\text{N}}=14:15$;

即${{\eta}_{2}}:{{\eta}_{1}}=15:14$,故D正确、不符合题意.

故选B.