试题

王明和哥哥一起制作了一个牵引装置用来锻炼身体，如图1所示．圆柱体的质量为3kg，底面积为1dm²，王明测得哥哥用40N的力3s将圆柱体匀速举高0.3m．（g取10N/kg）

（1）作图：
①在图1中画出圆柱体所受力的示意图．
②人的小腿可看作是一根杠杆，支点在膝关节，在图1中标出支点并画出绳对腿的拉力的力臂．
（2）圆柱体上升运动过程可用（填“a”、“b”、“c”）段表示，图2中c段说明哥哥在（填“静止”或“运动”）．
（3）此牵引装置使用的滑轮是一个滑轮，使用它的优点是．
（4）计算：①将圆柱体平放在地面上，圆柱体对地面的压强是多大？
②此装置的机械效率是多大？
（5）哥哥在提升圆柱体的过程中做额外功可能是因为造成的．现在给你一个弹簧测力计、一瓶机油，请你设计一个简单实验方案，来验证你的观点．．

解：（1）①在圆柱体上画出竖直向上绳子的拉力和竖直向下本身的重力；
②标出支点O，过支点做到水平方向拉力作用线的距离，如下图所示：

（2）哥哥3s内将圆柱体匀速举高0.3m结合图象可知b可表示圆柱体上升运动过程；由图象c段可知哥哥在静止．
（3）由图可知，滑轮不随圆柱体一块运动，故为定滑轮；定滑轮的使用优点是：可以改变用力方向．
（4）①圆柱体对地面的压强：
p=

F

S

=

G

S

=

mg

S

=

3kg×10N/kg

1×10-2m2

=3×10³Pa．
②此装置的机械效率：
η=

W有用

W总

=

Gh

Fs

=

G

F

=

3kg×10N/kg

40N

=75%．
（5）根据实验装置可知，提升圆柱体的过程中做额外功可能是绳子与定滑轮之间的摩擦造成的；
实验方案：根据控制变量法可知，在其它不变的情况下可以通过用机油点滑轮润滑减小摩擦力，再用弹簧秤测拉力F，再测几个进行比较．
故答案为：
（1）如上图所示；（2）b，静止；（3）定，改变用力方向；
（4）①圆柱体对地面的压强3×10³Pa；②此装置的机械效率为75%；
（5）定滑轮与绳子摩擦；用机油点滑轮润滑，再用弹簧秤测拉力F，再测几个进行比较．