优质枣庄市物理八年级简单机械单元训练
一、选择题 1.如图所示,AB 为一轻质杠杆,O 为支点,OB=60cm,OA=20cm 两端分别悬挂实心铝球和实心铜球,杠杆在水平位置平衡,若将两球同时浸没在水中,(铝的密度为2.7×10 3 kg/m 3 ,铜的密度为 8.9×10 3 kg/m 3 )则(
)
A.杠杆仍能保持平衡 B.铝球一端下降
C.铜球一端下降 D.条件不足,无法判断
2.用如图所示的滑轮牵引小车沿水平地面匀速前进,已知小车的重力 10N G ,拉力大小 15N F ,该装置的机械效率是 60%,则小车与地面之间摩擦力为(
)
A.27N B.36N C.18N D.270N
3.如图甲,轻质杠杆 AOB 可以绕支点 O 转动,A、B 两端分别用竖直细线连接体积均为1000cm 3 的正方体甲、乙,杠杆刚好水平平衡,已知 AO:OB=5:2;乙的重力为 50N,乙对地面的压强为 3000Pa.甲物体下方放置一足够高的圆柱形容器,内装有 6000cm 3 的水(甲并未与水面接触),现将甲上方的绳子剪断,甲落入容器中静止,整个过程不考虑水溅出,若已知圆柱形容器的底面积为 200cm 2 ,则下列说法中正确的是( )
A.杠杆平衡时,乙对地面的压力为 50N
B.甲的密度为 2×10 3 kg/m 3
C.甲落入水中静止时,水对容器底部的压强比未放入甲时增加了 400Pa
D.甲落入水中静止时,水对容器底部的压力为 14N
4.如图所示,物体 A 在拉力的作用下沿水平面匀速运动了一段距离 s,试比较拉力 F 1 、F 2及拉力所做的功 W 1 、W 2
的大小(滑轮重、绳重及绳与滑轮之间的摩擦不计)。下列判断正确的是
A.F 1 =2F 2
W 1 =W 2
B.F 1 =12F 2
W 1 =12W 2
C.F 1 =4F 2
W 1 = W 2
D.F 1 =14F 2
W 1 =14W 2
5.如图所示,轻质均匀杠杆分别挂有重物 G A 和 G B
(G A >G B ),杠杆水平位置平衡,当两端各再加重力相同的物体后,杠杆
A.仍能保持平衡
B.不能平衡,左端下沉
C.不能平衡,右端下沉
D.不能确定哪端下沉
6.如图所示,用 24N 的水平拉力 F 拉滑轮,可以使重 20N 的物体 A 以 0.2m/s 的速度在水平地面上匀速运动.物体 B 重 10N,弹簧测力计的示数为 5N 且不变.若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和轴摩擦,则下列说法中正确是
A.地面受到的摩擦力为 12N
B.滑轮移动的速度为 0.4m/s
C.水平拉力 F 的功率为 4.8W
D.在 2s 内绳子对物体 A 所做的功为 4.8J
7.如图所示是某建筑工地用升降机提升大理石的滑轮组示意图。滑轮组通过固定架被固定住,滑轮组中的两个定滑轮质量相等,绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为2000N.大理石的密度是 2.8×103 kg/m 3 ,每块大理石的体积是 1.0×10 ﹣2 m 3 ,升降机货箱和动滑轮的总重力是 300N.在某次提升 15 块大理石的过程中,升降机在 1min 内将货箱中的大理石沿竖直方向匀速提升了 15m,绳子末端的拉力为 F,拉力 F 的功率为 P,此时滑轮组的机械效率为 η.不计绳子的重力和轮与轴的摩擦,g 取 10N/kg.下列选项中正确的是
A.升降机一次最多能匀速提升 40 块大理石
B.拉力 F 的大小为 1300N
C.拉力 F 的功率 P 为 1125W
D.滑轮组的机械效率 η 为 85%
8.如图所示,不计滑轮自重及绳子与滑轮之间的摩擦,三个弹簧测力计拉力 F A 、F B 、F c 三者的关系正确的是
A.F A :F B :F c =3:2:1 B.F A :F B :F c =1:2:3
C.F A :F B :F c =6:3:2 D.F A :F B :F c =2:3:6
9.通过测量滑轮组机械效率的实验,可得出下列各措施中能提高机械效率的是(
)
A.增加动滑轮,减小拉力
B.改用质量小的定滑轮
C.减少提升高度,减少做功
D.增加提升重物重力,增大有用功
10.小华分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组,分别在相同时间内将同一重物匀速提升了不同的高度 h 1 和 h 2 (h 1 <h 2 ),每个滑轮的重均相等,不计绳重及摩擦.针对这一现象,小明得出了以下 4 个结论:①F 1 做的功等于 F 2 做的功;②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率;③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力;④F 1 做功的功率大于 F 2 做功的功率,其中正确的结论有
A.1 个 B.2 个 C.3 个 D.4 个
二、填空题 11.如图所示,一根均匀的细木棒 OC,OA= OC,B 为 OC 的中点,在 C 点施力将挂在 A点的重为 180N 的物体匀速提升 0.2m,木棒的机械效率为 90%,这里的木棒是一种简单机
械,称为______,提升该物体做的有用功是______J,木棒重为______N(不计摩擦).
12.用如图甲所示的装置将实心物体 A 从深井中吊出来,拉力的功率随时间的变化如图乙所示,已知动滑轮的重力为 60N,物体匀速上升的速度始终为 1m/s(不计绳重、摩擦及阻力,ρ 水 =1×10 3 kg/m 3 ,g=10N/kg),则物体浸没在水中时受到的浮力为_________N;物体浸没在水中时滑轮组的机械效率为___________。
13.如图所示,一块高 40cm,宽 30cm,厚 10cm,质量为 1.5kg 的砖,竖直立在水平地面上,若要照图示方向推倒它,推力至少要做___________J 的功;若把砖推倒,最小的推力为___________N。
14.如图所示,不计绳子、滑轮的重力及它们之间的摩擦,当用大小为 10N 的拉力 F 拉重50N 的物体时,物体恰好以 v=2m/s 的速度沿水平面做匀速直线运动,此时物体受到水平面的摩擦力为________N,拉力 F 的功率为________W;将拉力 F 增大为 20N 时,物体受到水平面的摩擦力将________(选填“增大”、“减小”或“保持不变”)。
15.如图所示,一长为 3m 的粗细不均匀的水泥电线杆,用竖直向上的力 F 1 =1200 N 可将 A端抬起(B 端仍在地面上),用竖直向上的力 F 2 =600 N 可将 B 端抬起.则该水泥杆重 G=_____N,重心与 A 端距离 x=_____m.
16.图中所示是自行车上两个典型的轮轴装置,从图中可知脚踏板与________组成了一个________轮轴,飞轮与________组成了一个________轮轴.
17.如图所示,一轻质杠杆可绕 O 点转动,在杠杆 A 端挂一重为 60 牛的物体甲,在 B 端施加一个与水平成 300 角的力F ,已知 OA∶AB=1∶2。为使杠杆水平平衡,作用在 B 端的力 F的大小为_________N.
18.如图是农村曾用的舂米工具的结构示意图.杆 AB 可绕 O 点转动,杆右端均匀柱形物体的长度与杆右侧的 OB 相等地,杆 AB 的重力不计,柱形物体较重.
(1)制作舂米工具时,为了使作用在 A 点的力 F 更小,在其它条件相同时,只改变支点 O点的位置,应将 O 点更靠近_____端.
(2)若作用在 A 点的动力 F 方向始终与杆垂直,则杆从水平位置缓慢转动 45°角的过程中,动力 F 大小的变化是_________.
19.杠杆 AB 可绕支点 O 自由转动,将金属块用细绳悬挂在杠杆 A 端,把石块用细绳悬挂在杠杆 B 端时,杠杆恰好在水平位置平衡,如图所示.若将石块浸没在水中,为使杠杆在水平位置平衡,需在杠杆 A 端施加一个竖直向上的拉力 F,其大小为石块所受重力的89.已知OAOB=38,则石块的密度为______kg/m 3 .
20.如图是一种拉杆式旅行箱的示意图,使用时它相当于一个___________杠杆(选填“省力”或“费力”)。若旅行箱内装满物体且质量分布均匀,其总重为 210N,轻质拉杆拉出的长度是箱体长度的二分之一,要使旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡,则竖直向上的拉力 F 为___________N;在拉起的过程中,拉力方向始终与拉杆垂直,则拉力的大小___________(选填“变小”、“变大”或“不变”)。
三、实验题 21.在“探究杠杆平衡条件”的实验中,杠杆刻度均匀,每个钩码的重力均为 0.5N 。
(1)实验开始时,杠杆如图甲所示处于静止状态。为使杠杆在水平位置平衡,应将两端的平衡螺母向______移动(选填“左”或“右”);
(2)调节杠杆水平平衡后,如图乙所示,在 M 点挂上 2 个钩码,在 N 点挂上 3 个钩码。此时,杠杆在水平位置______(选填“平衡”或“不平衡”);
(3)用弹簧测力计和钩码配合使用,也可以探究杠杆平衡条件。如图丙所示,用弹簧测力计在 A 处竖直向上拉杠杆,使其在水平位置平衡,此时弹簧测力计示数为______N。
22.小苗利用刻度均匀的轻质杠杆进行“探究杜杆的平衡条件”实验,已知纡个钩码重0.5N。
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,这时应将平衡螺母向__________(选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置半衡。
(2)在图甲中的 A 点悬挂 4 个钩码,要使杠杆仍保持水平位置平衡,需在 B 点悬挂_______个钩码。
(3)如图乙所示,取走悬挂在 B 点的钩码,改用弾簧测力计在 C 点竖直向上拉,仍使杠杆在水平位置平衡,测力计的拉力为__________N;若在 C 点改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向右上方,杠杆仍然在水平位置平衡,则测力计的读数将__________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
23.(1)如图是某街道路灯悬挂的情景。画出斜拉钢丝对横杆拉力 F 的示意图和对应的力臂 L(_______________)
(2)某同学在研究滑动摩擦力时,先后做了如下两次实验:
实验一:将重为 G 的物块 A 放在一水平薄木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动物块,使它在木板上匀速运动,如图甲所示。读出弹簧测力计示数为 F 0
。
实验二:再将上述木板一端垫起,构成一个长为 s、高为 h 的斜面;然后用弹簧测力计沿斜面拉动物块 A,使它在斜面上匀速向上运动,如图乙所示。读出弹簧测力计的示数为F 1
。请你结合实验过程,运用所学知识解答如下问题。(阅读图丙)
①画出物块 A 在斜面上运动时对斜面的压力 F N 的示意图____________。
②物块 A 与薄木板之间摩擦力的比例常数 μ=_________。(用实验中的数据表示)
24.在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时,同学们猜想可能与提升物体的重力、动滑轮的重力以及承重绳的段数有关,他们设计并利用如图所示的四个滑轮组分别进行实验。下表是他们记录的实验数据。
(1)从实验数据记录表中第_________组和第_________组数据可知,滑轮组机械效率高低与提升物体的重力有关。
(2)从实验数据记录表中第 2 组和第 3 组数据可知,滑轮组机械效率高低与_________有
关。
(3)若要研究滑轮组机械效率高低与承重绳段数的关系,应参考实验数据记录表中第_________组和第_________组数据。
25.探究杠杆的平衡条件
【提出问题】如图所示,是一种常见的杆秤.此时处于水平位置平衡.
发现一:小明在左侧挂钩上增加物体,可观察到提纽左侧下沉.他认为改变杠杆的水平平衡可以通过改变作用在杠杆上的
来实现;
发现二;接着小新移动秤砣使其恢复水平位置平衡。说明通过改变
的长短也可以改变杠杆的平衡.
那么,杠杆在满足什么条件时才平衡呢?
【制定计划与设计实验】
实验前,轻质杠杆处于如图所示的状态,使用时,首先应将杠杆的平衡螺母向
(选填“左”或“右”)调节,使杠杆处于水平位置平衡,这样做的好处是
【实验结论】
如图所示,他们进行了三次实验,对实验数据进行分析,得出杠杆的平衡条件是
,
【拓展应用】如图所示,是用手托起重物的示意图,图中前臂可以看作是一个
杠杆(选填“省力”、“费力”或“等臂”),此杠杆的支点是图中的
点,假如托起6N 的重物,请你根据图 21 所示,估算出手臂要用的动力大约是
N
四、计算题 26.某建筑工地上,甲、乙两位工人采用如图所示的装置提升一个重为 G 1 的货箱.当两人同时对绳索施加竖直向下的等大的拉力,使货箱以速度 υ 平稳上升时,甲、乙两人对地面的压力之比为 3∶4.之后两位工人用此装置提升另一个重为 G 2 的货箱,使货箱仍以速度 υ 平稳上升.用此装置先、后两次提升不同的货箱,两位工人拉力总共做的功随时间变化的图像如图中①、②所示.已知工人甲重 650N,工人乙重 700N; G 1 ∶ G 2 =3∶1,此装置中两个滑轮组的规格完全相同.不计绳重和轴摩擦.求:
(1)第一个货箱的重力;
(2)提升第二个货箱整个装置的机械效率.
27.如图所示,小明爷爷的质量为 m=70kg,撬棍长 BC=1.2m,其中 O 为支点,OB=AC=0.2m。当小明爷爷用力 F 1 作用于 A 点时,恰能撬动重为 G 1 =1000N 的物体。求∶
(1)作用力 F 1 的大小;
(2)保持支点位置不变,F 1 的方向保持不变,小明爷爷所能撬动的最大物体重 G m 。
28.用如图所示的滑轮组在 5s 内将静止在水平地面上质量为 40kg 的物体匀速竖直提升3m,所用拉力为 250N,若不计绳重和摩擦,问:(g 取 10N/kg)
(1)物体受到的重力是多少?
(2)滑轮组的机械效率是多少?
(3)拉力 F 的功率是多少?
(4)如果用该滑轮组提升 60kg 的物体时,滑轮组的机械效率是变大还是变小了?
29.如图所示为一吊运设备的简化模型图,图中虚线框里是滑轮组(未画出).滑轮组绳子自由端由电动机拉动,现用该设备先后搬运水平地面上的物体 A 和 B,已知物体重力G A =1.75G B ,当对 A 以竖直向上的拉力 T A =1500N 时,物体 A 静止,受到地面持力是 N A ,当对 B以竖直向上的拉力 T B =1000N 时,物体 B 也静止,受到地面支持力是 N B ;且 N A =2N B 求:
(1)物体 A 的重力 G A ,和地面支持力 N A 大小;
(2)当电动机对滑轮组绳子的自由端施以 F=625N 的拉力时,物体 B 恰以速度 v 被匀速提升,已知此时拉力 F 功率为 500W,滑轮组机械效率为 80%,不计各种摩擦和绳子质量,物体 B 的速度v 为多少.
30.用如图所示的滑轮组提升水中的物体 A,A 的体积为 0.03m 3 ,重为 720N.当物体 A 离开水面后,在匀速竖直提升物体 A 的过程中,滑轮组的机械效率为 90%;物体 A 上升的速度为 0.1m/s,卷扬机拉力的功率为 P.不计绳重和滑轮与轴的摩擦,g 取 10N/kg.求:
(1)物体 A 浸没在水中时受到的浮力 F 浮 ;
(2)动滑轮重 G 动 ;
(3)卷扬机拉力的功率 P.
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一、选择题
1.B 解析:B
【详解】
如图,杠杆处于平衡状态,根据杠杆平衡条件得
G OA G OB 铝 铜 即
gV OA gV OB 铝 铝 铜 铜 则
3 33 38.9 10 kg/m 60cm 892.7 10 kg/m 20cm 9OB VV OA 铜 铝铜 铝 当两球同时浸没在水中,杠杆两端力乘以力臂,左端
G F OA gV gV OA gV OA 铝 浮铝 铝 铝 水 铝 铝 水 铝( )
( )
( )
----①
右端
G F OB gV gV OB gV OB 铜 浮铜 铜 铜 水 铜 铜 水 铜( )
( )
( )
----②
由①②得
3 33 3(2.7g/cm -1g/cm ) 89 20cm= 0.7 1((8.9g/cm -1g/cm ) ( 9 6)0 ) cmV OAV OB 铝 水 铝铜 水 铜 即左端力与力臂的乘积小于右端力与力臂的乘积,所以杠杆的右端(铜球端)下沉。故ACD 不符合题意,B 不符合题意。
故选 B。
2.A 解析:A
【详解】
由于小车沿水平地面匀速前进,那么绳对小车的拉力等于小车受到地面的摩擦力,即"F f ,该装置的有用功是
" " "W F s fs 有 三段绳子托着动滑轮,那么绳端移动的距离是"3 s s ,该装置所做的总功是
"15N 3 W Fs s 总 可知
""100% 100% 60%15N 3W fsW s 有总 解得 27N f 。
故选 A。
3.C 解析:C
【详解】
A.乙的边长
L 乙 =3 33= 1000cm V 乙 =10cm=0.1m,
乙的底面积
S 乙 = L 乙2 =(0.1m)
2 =0.01m 2 ,
杠杆平衡时,乙对地面的压力
F 乙 =p 乙 S 乙 =3000Pa×0.01m 2 =30N,
故 A 错误;
B.地面对乙的支持力和乙对地面的压力是相互作用力,地面对乙的支持力
F 乙支持 = F 乙 =30N,
B 端受到的拉力
F B =G 乙 -F 乙支持 =50N-30N=20N,
由杠杆的平衡条件可知 G 甲 OA=F B OB,
G 甲 =B2= 20N5OB FOA =8N,
甲的密度
ρ 甲 =-6 38N= = 10N/kg 1000 10 mm GV gV 甲 甲甲 甲=0.8×10 3 kg/m 3
故 B 错误;
C.因为
ρ 甲 <ρ 水 ,
甲落入水中静止时,处于漂浮状态,
F 浮甲 = G 甲 =8N,
排开水的体积
V 排甲 =3 38N1 10 kg/m 10N/kgFg 浮甲水=8×10 -4 m 3 ,
甲落入水中静止时水面上升的高度
Δh=-4 3-4 28 10 m=200 10 mVS排容=0.04m,
水对容器底部的压强比未放入甲时增加了
Δp=ρgΔh=1×10 3 kg/m 3 ×10N/kg×0.04m=400Pa,
故 C 正确;
D.原来容器中水的深度
h=326000cm=200cmVS水容=30cm=0.3m,
甲落入水中静止时,水的深度
h 1 = h+Δh=0.3m+0.04m=0.34m,
甲落入水中静止时,水对容器底部的压强
p 1 =ρgh 1 =1×10 3 kg/m 3 ×10N/kg×0.34m=3400Pa,
甲落入水中静止时,水对容器底部的压力
F= p 1 S 容 = 3400Pa×200×10 -4 m 2 =68N,
故 D 错误.
4.C 解析:C
【详解】
物体 A 在两种情况下的摩擦力 f 相等,上图滑轮是动滑轮,下图滑轮的轴固定不动,可以看做是特殊使用的定滑轮。则:
F 1 =2f
F 2 =12f
故:
F 1 =4F 2
根据功的公式可知:
W 1 =F 1 ×12s=2f×12s=fs
W 2 =F 2 ×2s=12f×2s=fs
故:W 1 =W 2 ,故选 C。
5.C 解析:C
【详解】
杠杆原来在水平位置处于平衡状态,此时作用在杠杆上的力分别为 G A 和 G B ,其对应的力臂分别为 l A 和 l B ,如图所示:
根据杠杆平衡条件可得:G A l A =G B l B ;
已知 G A >G B 所以 l A <l B ,当两端各再加重力相同的物体后,设增加的物重为 G,此时左边力和力臂的乘积:
(G A +G)⋅ l A =G A l A +Gl A
右边力和力臂的乘积:
(G B +G)⋅ l B =G B l B +Gl B
由于 l A <l B ,所以 Gl A <Gl B ;
所以:
G A l A +Gl A <G B l B +Gl B
即右边力和力臂的乘积较大,所以杠杆不能平衡,向右端下沉。故选 C。
6.D 解析:D
【解析】
【分析】
A、物体 A 受到向左的拉力等于地面的摩擦力加上 B 的摩擦力,B 对 A的摩擦力等于弹簧测力计的示数,据此求地面受到的摩擦力;
B、滑轮为动滑轮,滑轮移动的速度等于物体移动速度的二分之一;
C、利用 P=Fv 求拉力做功功率;
D、利用速度公式求物体 A在 2s移动的距离,利用 W=F 左 s求做功大小。
【详解】
A、图中使用的是动滑轮,拉力 F=2F 左 ,物体 A受到向左的拉力:
1 124N 12N2 2F F 左,而 f B =F 示 =5N,
物体 A受到向左的拉力等于地面的摩擦力 f 地 加上 B 的摩擦力 f B ,即 F 左 =f 地 +f B ,
所以地面受到的摩擦力:f 地 =F 左 -f B =12N-5N=7N,故 A错;
B、滑轮移动的速度1 10.2m/s 0.1m/s2 2v V 轮 物,故 B 错;
C、拉力做功功率 P=Fv 轮 =24N×0.1m/s=2.4W,故 C错;
D、拉力 F移动距离 s=vt=0.2m/s×2s=0.4m,对 A做功:W=F 左 s=12N×0.4m=4.8J,故 D正确。
故选:D。
7.C 解析:C
【解析】
【分析】
(1)已知大理石的密度和体积,利用 m=ρV求质量,再利用公式 G=mg 得到重力;由图知,作用在动滑轮上的绳子有 3 段,已知钢丝绳能够承受的最大拉力、升降机货箱和动滑轮的总重力和作用在动滑轮上的绳子段数,可以得到动滑轮能够提升的最大重力;已知动滑轮提升的最大重力和货箱的重力,可以得到大理石的总重力;已知大理石的总重力和每块大理石的重力,两者之比就是大理石的数量;
(2)利用 F=13(G+G 0 )求拉力;
(3)利用 s=3h 求拉力端移动的距离,利用 W=Fs求拉力做的功;已知做功时间,利用公式 P=Wt求拉力的功率.
(4)求出有用功,再利用效率公式 η=WW有总×100%求滑轮组的机械效率.
【详解】
(1)由 ρ=mV得每块大理石的质量:m=ρV=2.8×10 3 kg/m 3 ×1.0×10 -2 m 3 =28kg
每块大理石重:G=mg=28kg×10N/kg=280N;
升降机一次能够提起的总重为 G 总 =3×F 最大 =3×2000N=6000N
升降机一次能提起的大理石的总重为 G 石 =G 总 -G 0 =6000N-300N=5700N
升降机一次能提起的大理石的块数为 n=GG石=5700280NN≈20(块),故 A错;
(2)提升 15 块大理石的过程中,钢丝绳端移动的距离:s=3h=3×15m=45m
F=13(G+G 0 )=13(15×280N+300N)=1500N,故 B 错;
(3)把货物提升 15m拉力做的功:W=Fs=1500N×45m=6.75×10 4 J
升降机的功率为 P=Wt=46.75 10 J60s=1125W;故 C正确;
(4)W 有用 =Gh=15×280N×15m=6.3×10 4 J,
η=WW有总×100%=446.3 10 J6.75 10 J×100%≈93.3%,故 D错.
故选 C.
8.B 解析:B
【分析】
根据动滑轮的使用特点,判断力的大小.
【详解】
根据每段绳子承担的力的情况,分析三个弹簧测力计拉力 F A 、F B 、F c 三者的关系,如下图:
设每段绳子承担 F 的力,F C 承担 3 段绳子的拉力,F C =3F;F B 承担 2 段绳子的拉力;
F B =2F;F A 承担一段绳子的拉力,F A =F.
故 F A :F B :F C =F:2F:3F=1:2:3,故 B 正确,ACD 错误.
故选 B.
【点睛】
本题考查动滑轮的使用情况,是一道基础题.
9.D 解析:D
【解析】A 选项,动滑轮越重,需要做的额外功越多,机械效率越低,故 A 错误。
B 选项,改用质量小的定滑轮,不会提高滑轮组的机械效率,故 B 错误。
C 选项,由公式 ηW Gh Gh GW FS Fnh nF 有总可知,机械效率的高低与物体被提升的高度无关,故 C 错误。
D 选项,提高物体的质量,可以提高有用功,在额外功不变的情况下,可以提高滑轮组的机械效率,故 D 正确。
故本题答案为 D。
10.B 解析:B
【解析】
(1)不计绳重及摩擦,拉力做的功分别为:1 1 1 1 1122W Fs G G h G G h 物 轮 物 轮( )
( )
,2 2 2 2 2133W F s G G h G G h物 轮 物 轮( )
( )
,
因为 h 1 < h 2 ,
所以 W 1 < W 2 ,故①错;
(2)动滑轮重相同,提升的物体重相同,
不计绳重及摩擦,由( )W Gh GW G G h G G 有用总 轮 轮可知滑轮组的机械效率相同,故②正确;
(3)不计绳重及摩擦,
拉力1F G Gn 物 轮( )
,n 1 =2,n 2 =3,
绳子受的拉力分别为:112F G G 物 轮( )
,213F G G 物 轮( )
,
所以 F 1 > F 2 ,使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力,故③正确;
(4)因为 W 1 < W 2 ,且做功时间相同,由WPt 可知, P 1 < P 2 ,故④错.
综上分析,②③说法都正确,正确的有两个.
故选 B.
二、填空题
11.杠杆
36
10
【详解】
根据图示可知,木棒可以绕 O 点转动,故该木棒相当于杠杆; 有用功:W 有=Gh=180N×0.2m=36J; 因为 OA=OC,B 为 OC 的中点,所以 OB=2 解析:杠杆
36
10
【详解】
根据图示可知,木棒可以绕 O 点转动,故该木棒相当于杠杆;
有用功:W 有 =Gh=180N×0.2m=36J;
因为 OA= OC,B 为 OC 的中点,所以 OB=2OA;故当物体上升 0.2m 时,B 点将上升0.4m;
不计摩擦,由 和 W 额 =G 木 h′可得:
,
解得 G 木 =10N.
12.80%
【分析】
由图甲可知,承担物重的绳子股数 n=2,则绳子自由端移动的速度等于物体升高速度的 2 倍;由图乙可知圆柱体 A 离开水面后拉力 F 的功率,利用求绳子自由端的拉力,而不计绳重、摩擦及阻力 解析:80%
【分析】
由图甲可知,承担物重的绳子股数 n=2,则绳子自由端移动的速度等于物体升高速度的 2倍;由图乙可知圆柱体 A 离开水面后拉力 F 的功率,利用 P Fv 求绳子自由端的拉力,而不计绳重、摩擦及阻力,拉力A( )12F G G 轮,据此求 A 的重力;由图乙可知圆柱体A 在水中拉力 F 的功率,由 P Fv 得绳子自由端的拉力,不计绳重、摩擦及阻力,拉力A)12( F G F G 浮 轮,据此求浮力大小;不计绳重、摩擦及阻力,利用AAW G FW G G F 有 浮浮 总 轮求物体浸没水中时的机械效率。
【详解】
[1]由图甲可知,n=2,则拉力 F 拉绳的速度
A2 2 1m/s 2m/s v v
由图乙可知,圆柱体 A 离开水面后拉力 F 的功率 420W,由 P Fv 得,绳子自由端的拉力
420W210N2m/sPFv
不计绳重、摩擦及阻力,拉力A( )12F G G 轮,A 的重力
A2 2 210N 60N 360N G F G 轮 由图乙可知,圆柱体 A 在水中拉力 F 的功率 300W,由 P Fv 得,绳子自由端的拉力
300W150N2m/sPFv
不计绳重、摩擦及阻力,拉力A)12( F G F G 浮 轮,物体浸没在水中时受到的浮力
A0 2 360N 6 N 150N 1 2 20N F G G F 浮 轮 [2]物体浸没在水中的机械效率
AA360N 120N100% 100% 100% 80%360N 120N 60NG F h WW G F G h 浮有总 浮 轮 13.75
4.5
【详解】
如图:
[1]砖的重力
在 B 端施加 F 方向的最小力能使长方块木块翻转,根据杠杆平衡条件得,
则
所以把此正方体翻转的最小推力为 F=4.5N。
[2]力 解析:75
4.5
【详解】
如图:
[1]砖的重力
1.5kg 10N/kg 15N G mg
在 B 端施加 F 方向的最小力能使长方块木块翻转,根据杠杆平衡条件得,
OC G OB F
1 130cm 15cm2 2OC AO
2 22 240cm + 30cm =50cm OB AB AO
则
15cm 15N 50cm F
所以把此正方体翻转的最小推力为 F=4.5N。
[2]力臂
2 22 215cm + 20cm =25cm OM OC CM
长方块升高
25cm-20cm=5cm h OM CM
用此种方法使木块竖起时,至少把正方体的重心从 M 点升高到 M′点,克服重力做功:
15N 0.05m 0.75J W Gh
答:推力最小为 4.5N;要使它翻转过来,至少要做 0.75J 的功。
【点睛】
本题主要考查了杠杆的最小力的问题和功的计算,本题确定最长力臂和升高的距离是关键。
14.40
不变
【分析】
使用动滑轮可以省一半力; 物体匀速运动,受平衡力,平衡力大小相等,判断出摩擦力根据绳子段数判断出绳子的速度; 根据算出拉力 F 的功率;影响摩擦力的因素:压力和接触面 解析:40
不变
【分析】
使用动滑轮可以省一半力; 物体匀速运动,受平衡力,平衡力大小相等,判断出摩擦力根
据绳子段数判断出绳子的速度; 根据W FsP Fvt t 算出拉力 F 的功率;影响摩擦力的因素:压力和接触面的粗糙程度。
【详解】
[1]因为使用动滑轮可以省一半力,所以拉物体的力为
2 2 10N 20N F F
物体做匀速直线运动,处于平衡状态,拉力和摩擦力一对平衡力,大小相等,则
20N f F [2]由图知有 2 段绳子拉着物体,则有
2 2 2m/s 4m/s v v 绳 物 则拉力 F 的功率为
10N 4m/s=40W p Fv 绳 [3]将拉力 F 增大为 20N 时,物体对水平面的压力和接触面的粗糙程度都不变,所以受到水平面的摩擦力不变。
【点睛】
本题考查了动滑轮的使用、平衡条件的应用、功率的计算、影响摩擦力的因素等知识,要牢记影响滑动摩擦力的两个因素,当两个因素都不变时,摩擦力的大小不变,与其它因素无关。
15.1
【解析】
分析:设杠杆的重心位置距杠杆一端的距离,然后根据杠杆平衡的条件列出两个关系式,联立方程组求解. 解答:如图所示,
电线杆的长 L=3m,设电线杆的重心与 A 端的距离为 x,结合图示 解析:1
【解析】
分析:设杠杆的重心位置距杠杆一端的距离,然后根据杠杆平衡的条件列出两个关系式,联立方程组求解.
解答:如图所示,
电线杆的长 L=3m,设电线杆的重心与 A 端的距离为 x,结合图示可知,重心到细端的距离为 L 1 =3m-x,离粗端的距离为 L 2 =x,将 A 端抬起(图 1),由杠杆平衡的条件可得:1 1FL GL ,代入数据得:
1200 3 3 N m G m x ( )
① ;将 B 端抬起(图
2),由杠杆平衡的条件可得:2 2F L GL ,代入数据得:600 3 N m Gx ② ;联立①②解得:
1800 1 G N x m ,
故答案为
(1). 1800
(2). 1
【点睛】本题考查了杠杆平衡条件的应用,确定两种情况下的力臂大小是关键.
16.齿轮盘
省力
后车轮
费力 【解析】由图知:脚踏板的半径要大于齿轮盘的半径,因此脚踏板与齿轮盘组成轮轴,脚踏板是轮,齿轮盘是轴,组成了一个省力轮轴; 飞轮和后车轮组成轮轴,飞轮是轴,后车轮 解析:
齿轮盘
省力
后车轮
费力
【解析】由图知:脚踏板的半径要大于齿轮盘的半径,因此脚踏板与齿轮盘组成轮轴,脚踏板是轮,齿轮盘是轴,组成了一个省力轮轴;
飞轮和后车轮组成轮轴,飞轮是轴,后车轮是轮,组成了一个费力轮轴。
故答案为:
齿轮盘;省力;后车轮;费力。
【点睛】首先分清两部分哪个是轮、哪个是轴,再判断力是作用在轮上、还是作用在轴上来进行解答。此题考查了常见的机械:轮轴.如果需要判断轮轴是省力还是费力,只需判断出力是作用在哪一部分:若力作用在轮上,则是省力轮轴;若作用在轴上,则是费力轮轴。
17.40N 【解析】在 B 端施加一个与水平成 300 角的力 F,则动力臂为 OB 的一半,O 为支点,F 为动力,物体的重力为阻力,12OB 为动力臂,OA 为阻力臂,根据杠杆的平衡条件:F×12OB=G×OA,为使杠杆 解析:40N
【解析】在 B 端施加一个与水平成 300 角的力F ,则动力臂为 OB 的一半,O 为支点, F 为动力,物体的重力为阻力, OB 为动力臂, OA 为阻力臂,根据杠杆的平衡条件:F × OB = G × OA ,为使杠杆水平平衡,作用在 B 端的力:.故答案为:40.
18.B(或右)
先增大后减小
【解析】
试题分析:
舂米工具的结构示意图 O 点是支点,制作舂米工具时,为了使作用在 A 点的力 F 更小,在其它条件相同时,只改变支点 O 的位置,应将 O 点更靠近右端,减
解析:B(或右)
先增大后减小
【解析】
试题分析:
舂米工具的结构示意图 O 点是支点,制作舂米工具时,为了使作用在 A 点的力F 更小,在其它条件相同时,只改变支点 O 的位置,应将 O 点更靠近右端,减小阻力臂增大动力臂来省力.
当杠杆在水平位置时,阻力臂为 L,杠杆从水平位置缓慢转动 45 度的过程中,当杠杆上升的高度为 时,阻力臂最大,而杠杆转动 45 度时,杠杆上升高度为 ,因此阻力臂先变大后变小,由杠杆平衡可知,动力 F 先增大后减小.
考点:
杠杆
19.0×103. 【解析】
试题分析:该题有两种情况,一是石块没有浸入水中的情况,一是石块浸入水中的情况. 当石块不浸入水中时,杠杆平衡,则 G 金×OA=G 石×OB,由于 OA/OB=3/8,故3G 金=8G 解析:0×10 3 .
【解析】
试题分析:该题有两种情况,一是石块没有浸入水中的情况,一是石块浸入水中的情况.
当石块不浸入水中时,杠杆平衡,则 G 金 ×OA=G 石 ×OB,由于 OA/OB=3/8,故 3G 金 =8G 石 ;
当石块浸入水中时,杠杆平衡,则(G 金 - G 石 )×OA=(G 石 -F 浮 )×OB,
再联立上式,解之得:F 浮 = G 石 ,即 ρ 水 gV= ρ 石 gV,故 ρ 石 =3ρ 水 =3.0×10 3 kg/m 3 .
考点:杠杆平衡条件,阿基米德原理.
20.省力
70
变小
【详解】
[1]竖直向上的力 F 为动力,箱体的重力为阻力,支点在轮子中心,即动力臂大于阻力臂,所以是省力杠杆。
[2]当旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡时,
由题 解析:省力
70
变小
【详解】
[1]竖直向上的力 F 为动力,箱体的重力为阻力,支点在轮子中心,即动力臂大于阻力臂,所以是省力杠杆。
[2]当旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡时,
由题意知道,L 1
=3L 2 ,又因为 F 1
L 1
=F 2
L 2 ,所以竖直向上的拉力为
211 1210N=70N3 3GLF GL [3]在拉起的过程中,拉力方向始终与拉杆垂直,动力臂 L 1
大小不变,在提升过程中,重力的力臂逐渐变小,根据杠杆的平衡条件知道,拉力 F 将变小。
三、实验题
21.左
不平衡
1.2
【分析】
(1)如果杠杆左端下沉,应向右调节平衡螺母,如果杠杆右端下沉,应向左调节平衡螺母,使杠杆在平衡位置平衡;
(2)杠杆是否平衡,取决于两边力和力臂的乘积是否相等,若1 1 2 2Fl Fl ,杠杆平衡;若1 1 2 2l F Fl ,杠杆就不平衡,会沿力和力臂乘积大的力的方向转动;
(3)左侧钩码对杠杆的作用力向下,使杠杆沿逆时针转动,则弹簧测力计施加的力使杠杆沿顺时针转动,保持杠杆平衡;杠杆平衡条件1 1 2 2Fl Fl 计算出弹簧秤的示数,判断弹簧测力计的位置。
【详解】
(1)[1]图甲中,杠杆右端下沉,为了使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆两端的螺母向左调。
(2)[2]图乙中,设一格长度为 L,一个钩码重 G,则有
2 4 3 3 G L G L
即右边的力和力臂的乘积大于左边的力和力臂的乘积,杠杆不能在水平位置平衡,会沿顺时针方向转动。
(3)[3]丙图中钩码的重力
04 4 0.5N 2N G G
由杠杆平衡条件1 1 2 2Fl Fl 可得
拉力在 A 处竖直向上拉杠杆,使其在水平位置平衡,则
212N 31.2N5G L LFL L 此时弹簧测力计示数为 1.2N 。
【点睛】
本题主要考查对“探究杠杆平衡条件”的实验内容的了解。杠杆的平衡条件:动力 动力臂 阻力 阻力臂,即1 1 2 2Fl Fl ;运用此条件进行杠杆平衡的计算。
22.右
3
1.5
变大
【详解】
(1)[1]杠杆在使用前左端下沉,说明左侧力与力臂的乘积大,应将平衡螺母向右调节。
(2)[2]设杠杆每个格的长度为 L,每个钩码的重力为 G,根据杠杆的平衡条件:F A L A =F B L B ,得
4G×3L=F B ×4L
解得
F B =3G
即需在 B 点处挂 3 个钩码。
(3)[3]取走悬挂在 B 点的钩码,改用弹簧测力计在 C 点竖直向上的拉力,根据杠杆的平衡条件:F A L A =F C L C ,得
4G×3L=F C ×4L
解得
F C =3G=3×0.5N=1.5N
[4]如改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向右上方,阻力和阻力臂不变,动力臂减小,动力要增大,所以弹簧测力计示数变大,才能使杠杆仍然水平平衡。
23.
0FG
【详解】
(1)[1]拉力的作用点在横杆上,从作用点开始,沿力的方向画一条带箭头的线段,标出 F,即为 F 的示意图;从支点 O 向 F 所在的直线作垂线,并标出 L,即为拉力 F 的力臂。如图所示:
(2)[2]物块 A 在斜面上运动时对斜面的压力 F N 的作用点在斜面上,方向垂直于斜面竖直向下,过压力的作用点,沿压力的方向画一条有向线段,即为其压力示意图。如下图所示:
[3]重为 G 的物块 A 在一水平薄木板上在拉力为 F 0 的作用下匀速直线运动,此时物块 A 受到的摩擦力
f=F 0
受到的支持力
F N =G
根据题意可知
0 Nf F F G 所以物块 A 与薄木板之间摩擦力的比例常数
0FG
24.2
动滑轮重力
2
4
【分析】
(1)探究滑轮组和物体的重力的关系,相同的滑轮组,不同的重力,分析选择哪两组数据;
(2)分析第 2 组和第 3 组数据,物体的重力相同,动滑轮的重力不同,可以得到滑轮组的机械效率与哪个因素有关;
(3)探究滑轮组机械效率和承重绳段数的关系,保持提升重物和使用的滑轮组相同,分析选择哪两组数据。
【详解】
(1)[1][2]研究滑轮组机械效率高低与提升物体的重力有关,要控制使用同样的滑轮组,只改变物体的重力,从实验数据记录表中第 1 组和第 2 组数据可知,滑轮组机械效率高低与提升物体的重力有关;
(2)[3]从实验数据记录表中第 2 组和第 3 组数据可知,提升物体的重力相同,第 3 组动滑轮重力大,机械效率低,故得出滑轮组机械效率高低与动滑轮的重力有关;
(3)[4][5]若要研究滑轮组机械效率高低与承重绳段数的关系,要控制提升重物和使用的滑轮组相同,选择实验数据记录表中第 2 组和第 4 组数据。
【点睛】
本题考查滑轮组的机械效率,需要知道使用同一滑轮组提升不同的重物时,重物越重,滑
轮组的机械效率越大。
25.【提出问题】力
力臂
【制定计划与设计实验】右
方便直接测出力臂
【实验结论】动力×动力臂 = 阻力×阻力臂
【拓展应用】费力
C
48 左右
【解析】
试题分析:【提出问题】杠杆的平衡条件是:F 1 L 1 =F 2 L 2 ,当阻力 F 2 与阻力臂 L 2 一定时,F 2 L 2为定值,要使杠杆在水平位置平衡,理论上可以采用改变动力 F 1 的大小或改变动力臂 L 1 的大小或同时改变 F 1 与 L 1 的大小的方法达到目的,由题中“作用在杠杆上”可知小明认为可通过改变动力 L 1 来实现;“移动秤砣使其恢复水平位置平衡”是通过改变动力臂 L 1 的长短使杠杆平衡。【制定计划与设计实验】观察图 19 可见杠杆左低右高,应将杠杆的平衡螺母向右调节,使杠杆处于水平位置平衡,这样做的好处是方便直接从杠杆上读取力臂的值,即方便直接测出力臂。【实验结论】观察图甲乙丙可知:当动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂时,杠杆平衡,所以杠杆的平衡条件是动力×动力臂 = 阻力×阻力臂。观察图 21可见 C 点为支点,AC 为阻力臂,BC 为动力臂,阻力臂约为动力臂的 8 倍,所以是费力杠杆,动力约为阻力的 8 倍,6N×8=48N。答案:【提出问题】力
力臂【制定计划与设计实验】右
方便直接测出力臂【实验结论】动力×动力臂 = 阻力×阻力臂【拓展应用】费力
C
48 左右
【考点定位】杠杆平衡条件应用;杠杆平衡的调节方法;实验方法评估;根据实验现象得出结论;杠杆类型辨别;支点确定;长度估测与杠杆平衡条件综合应用。
四、计算题
26.3600N;
【解析】
【详解】
解:两工人拉起货箱时,货箱和动滑轮受力如图 9 甲所示;
工人甲、乙受力如图 9 乙所示.
(受力分析图)…………………………1 分
(1)8F 1 =2G 动 +G 1 ①
N 甲 +F 1 =G 甲
②
N 乙 +F 1 =G 乙
③
……………1 分
= = ④
解得:F 1 =4G 甲 -3G 乙
=4×650N-3×700N
=500N
……………1 分
货箱 1 和 2 上升时,W=Pt,在相同的时间 t 内,由题中 W-t 图像可知:
,则:
P=F v,速度 v 相同,则:1 11 12 2 2 22 2 4 8 52 4 8 2 2G G P F v FP F v F G G 动 总总 动 2 G 1 =5 G 2 +6 G 动
⑤ …………………………1 分
将 G 1 =3G 2 代入⑤式得:
G 2 =6G动
;
将 G 2 =6G 动
代入①式得:
G 2 =125F 1 =125×500N=1200N …………………………1 分
解得:G 1 =3 G 2 =3×1200N=3600N; …………………………1 分
G 动 = G 2 =16×1200N=200N
(2)h =2 22 2120075%2 1200 400W G NW G G N N 有用总 动…………………………1 分
27.(1)250N;(2)3500N
【详解】
(1)OA 的长度为
- - 1.2m-0.2m-0.2m 0.8m OA BC AC OB
由杠杆平衡的条件可知,F 1 的大小为
1 21 110.2m1000N 250N0.4mG l OBF Gl OA (2)支点的位置不变,小明爷爷作用力的方向不变,要想撬动最大物重,应该让动力臂最长,故 F 1 作用在 C 点,最大动力等于爷爷的重力,则最大动力为
m70kg 10N/kg 700N F G mg
OC 的长度为
- 1.2m-0.2m 1m OC BC OB
根据杠杆平衡的条件可得,小明爷爷所能撬动的最大物体重为
m mm m11m= 700N 3500N0.2mF l OCG Fl OB 答:(1)作用力 F 1 的大小为 250N;
(2)小明爷爷所能撬动的最大物体重为 3500N。
28.(1)400N;(2)80%;(3)300W;(4)变大
【详解】
(1).物体受到的重力
G=mg=40kg×10N/kg=400N;
(2).由图可知,n=2,则绳端移动的距离:
s=nh=2×3m=6m,
拉力做的功:
W 总 =Fs=250N×6m=1500J,
有用功:
W 有 =Gh=400N×3m=1200J,
滑轮组的机械效率
η=1200J=1500JWW有总=80%;
(3).拉力 F 的功率
P=1500J5sWt总=300W;
(4).不计绳重和摩擦,如果用该滑轮组提升 60kg 的物体,动滑轮重不变,增大物体的质量,由 G=mg 可知物体的重力增大,由η=1=1W W Gh GGW W W Gh G h G GG 有 有动总 有 额 动 动 可知滑轮组的机械效率将增大.
答:(1).物体受到的重力是 400N;
(2).滑轮组的机械效率是 80%;
(3).拉力 F 的功率是 300W;
(4).滑轮组的机械效率将变大.
29.(1)3500N; 2000N;(2)0.2m/s
【详解】
(1)F A =1500N,受到地面支持力是 N A ;物体 A 静止,受力平衡,由力的平衡条件可得:F A N A =G A ,即:1500N N A =G A ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,已知两物体重 G A =1.75G B ,且N A =2N B ,即:1500N 2N B =1.75G B ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②, F B =1000N 时,受到地面支持力是 N B ;物体 B 静止,受力平衡,由力的平衡条件可得:F B N B =G B ,即:1000N N B =G B ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③,②﹣③得,500N N B =0.75G B ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④,③﹣④得,500N=0.25G B ,解得 G B =2000N,代入解得:N B =1000N,G A =3500N;N A =2000N;(2)已知绳子自由端的拉力F=625N,η=80%,物体 B 重为 2000N,设承担物重的绳子段数为 n,则η=Gh 2000NFs 625NW GW nF n有总= = ==80%,解得:n=4.又因为拉力 F 做功的功率P=500W,由 P=Fv 得,绳子自由端运动的速度为:v 绳 =500W625NPF= =0.8m/s,则物体 B
匀速上升的速度为:v=14v 绳 =14×0.8m/s=0.2m/s.
【点评】
(1)对 A、B 进行受力分析,F A N A =G A ,F B N B =G B ,已知两物体重 G A =1.75G B ,且N A =2N B ,列式可解;(2)知道提升重物 B 时滑轮组的机械效率和绳子自由端的拉力,可利用公式 η=GhFsW GW nF有总= =计算出吊着物体的绳子的段数.知道拉力 F 的大小和拉力 F做功的功率,可利用公式 P=Fv 计算出绳子自由端运动的速度,从而可以计算出物体 B 匀速上升的速度 v.
30.(1)300N;(2)80N;(3)80W.
【解析】
分析:(1)利用 F gV 浮 水 排 计算物体 A 浸没在水中时受到的浮力;
(2)根据( )W GhW G G h 有总 动列出等式,求解动滑轮重;
(3)由图可知,滑轮组绳子的有效股数,根据 v nv 绳 物 求出绳端移动的速度,不计绳重和滑轮与轴的摩擦,根据1F GnG 动( )
求出卷扬机拉力,再利用W FsP Fvt t 求出卷扬机拉力的功率 P.
解答:(1)物体 A 浸没在水中时受到的浮力:3 3 31.0 10 / 10 / 0.03 300AF gV gV kg m N kg m N浮 水 排 水 ;
(2)因为72090%( ) (720 )W Gh NW G G h N G有总 动 动 ,所以,解得 G 动 =80N;
(3)由图可知,n=2,则绳端移动的速度:
2 v v 绳 物 ,不计绳重和滑轮与轴的摩擦,卷扬机拉力: 720 80 ( )4002 2N N G GF N 动,则卷扬机拉力的功率:2 400 2 0.1 / 80 P Fv F v N m s W 绳 物.
答:(1)物体 A 浸没在水中时受到的浮力 F 浮 为 300N;
(2)动滑轮重 G 动 为 80N;
(3)卷扬机拉力的功率 P 为 80W.
【点睛】此题考查浮力的计算、功率的计算和滑轮组绳子拉力的计算,弄清重物 A 由 2 段绳子承担是解答此题的关键.
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