练习(十二)
机械与人
建议用时：30分钟
INCLUDEPICTURE "../箭头.tif" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../箭头.tif" \* MERGEFORMAT __机__械__与__人
1．(2021·临沂中考)下列各图所示的工具，正常使用时省力的是(B)
【解析】本题考查杠杆类型的判断。正常使用时，镊子、筷子费力，定滑轮不省力也不费力，羊角锤省力。
2．以下四幅图中，克服物体重力做功的是(C)
【解析】人推小车在水平路面上通过一段距离，重力竖直向下，移动距离是水平的，在力的方向上无距离，没有克服重力做功，A错误；人用力搬石头，石头没有被搬动，物体静止，没有克服重力做功，B错误；叉车把货物从地面抬升到一定高度，在竖直方向上移动了距离，克服重力做了功，C正确；人提书包站在水平输送带上通过一段距离，移动距离是水平的，重力的方向与距离的方向垂直，没有克服重力做功，D错误。
3．(2021·淄博中考)现有史籍中最早讨论滑轮的是《墨经》。书中将向上提举重物的力称为“挈”，将自由往下降落的力称为“收”，将整个滑轮称为“绳制”(图1)。现分别用甲、乙两个力替代“收”(图2)，使重物在相同的时间内匀速上升相同高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是(B)
A．使用这个滑轮能省力
B．甲拉力大小等于乙拉力大小
C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功
D．甲拉力使绳自由端移动的速度小于乙拉力使绳自由端移动的速度
【解析】这是一个定滑轮，不能省力，故A错，甲、乙两个力虽然方向不同，但其力臂均等于滑轮的半径，因此两个力大小相等，因为移动的距离相同，故甲拉力做的功等于乙拉力做的功，且甲、乙两绳的速度与物体上升的速度相同。
4. (2021·乐山中考)如图所示，在斜面上将一个重4.5 N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为1.8 N，斜面长s＝1.2 m、高h＝0.3 m。把重物直接提升h所做的功作为有用功，则(C)
A．有用功为1.35 J，机械效率为75%
B．有用功为2.16 J，机械效率为62.5%
C．有用功为1.35 J，机械效率为62.5%
D．有用功为1.35 J，机械效率为100%
【解析】利用斜面提升物体时，所做的有用功W有＝Gh＝4.5 N×0.3 m＝1.35 J，所做的总功W总＝Fs＝1.8 N×1.2 m＝2.16 J，斜面的机械效率η＝×100%＝×100%＝62.5%，故C正确。
5．在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中，同学们做了如图所示三个实验，质量为m和2m的小球分别沿同一斜面按照实验要求滚下，与水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止。下列说法不正确的是(B)
A．实验中所探究的“物体的动能”是指小球的动能
B．由甲、乙两图可知物体动能的大小与物体的高度有关
C．此实验中物体动能的大小是通过纸盒移动的距离来表示的
D．由甲、丙两图可知物体的动能大小与物体的质量大小有关
【解析】实验中小球能够做功体现在推动纸盒运动的距离长短，推动纸盒运动的距离越远，说明小球能够做的功越多，小球具有的动能就越大，所以通过观察纸盒被推动的距离的大小，可以判断小球动能的大小，故A、C正确；甲、乙两次实验，小球的质量相同，乙图中小球由静止自由滚下的高度大于甲图中滚下的高度，运动到水平面时速度较大，小球将纸盒推动得更远，说明动能更大，结论：质量相同的物体，运动速度越大，它具有的动能就越大，由甲、乙两图可知物体动能的大小与物体的速度有关，故B错误；甲、丙两图中，让质量不同的小球从相同高度自由下滑，目的是控制小球运动到水平面时的速度相同，根据控制变量法，可探究动能大小与质量的关系，由甲、丙两图实验现象可知，丙图中小球的动能大，故由甲、丙两图可知物体的动能大小与物体的质量大小有关，故D正确。
6．(2021·达州中考)如图所示，AOB为轻质杠杆，B端用细线挂一重物G，在A端分别施加作用力F1、F2、F3时，杠杆都能在图示位置平衡。则下列说法正确的是(D)
A.F1最小
B．F2最大
C.使用此杠杆、筷子等机械一定能省力，但不能省功
D．若作用力为F3，保持F3与OA垂直，使重物匀速上升，F3将逐渐减小
【解析】由题图可知，在A点用力时，F1的力臂最短，F3的力臂最长，根据杠杆平衡条件F1l1＝F2l2可知，在阻力和阻力臂一定时，所施加的动力F1最大，F3最小，故A、B错误；题图中杠杆为省力杠杆，而筷子是费力杠杆，轮轴可以看作是省力杠杆的变形，它们都不能省功，故C错误；若作用力为F3，保持F3与OA垂直，则动力臂不变，使重物匀速上升时，阻力G不变，阻力臂逐渐小于OB，即阻力臂变小，杠杆平衡条件F1l1＝F2l2可知，F3将逐渐减小，故D正确。
7．(2021·常州期末)如图甲、乙所示，分别用F1、F2匀速提升重力均为G的物体，不计滑轮、绳子自重以及轮、轴间摩擦，图甲中的滑轮可以看作__省力__(选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆，图乙中的滑轮可以看作__等臂__(选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆，F1∶F2＝__1∶2__。
【解析】题图甲中滑轮随物体一起运动，为动滑轮，其实质是动力臂等于二倍阻力臂的杠杆，可以省一半的力，可看作省力杠杆；若不计滑轮、绳子自重以及轮、轴间摩擦，拉力F1＝G；题图乙中滑轮的轴固定不动，为定滑轮，其实质是等臂杠杆；若不计绳子自重以及轮、轴间摩擦，拉力F2＝G；则F1∶F2＝G∶G＝1∶2。
8．(2021·商丘期末)在如图所示的爬杆比赛中，体重相同的小明和小亮分别以不同的速度匀速往上爬，小明获胜。则小明做功__等于__小亮，小明做功功率__大于__小亮。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
【解析】小明和小亮的体重相同，两人上升高度相同，由W＝Gh知，两人做的功W相同；小明获胜，说明小明爬杆用的时间短，由P＝可知，小明做功的功率大于小亮。
9.建高楼时首先要打好地基，原来相同高度的相同地桩，经打击后某一瞬间三个地桩所处的位置如图所示，由此可知，打桩时，三个重锤中__B__锤的做功本领最大，如果A、B两锤的质量相同，则刚开始下落时，__B__锤的高度要高一些。如果B、C两锤刚下落时的高度相同，则__C__锤的质量要小一些。
【解析】如题图所示，原来相同高度的相同地桩，经打击后，地桩B陷入地面最深，说明三个重锤中B锤的做功本领最大。在质量相同的情况下，只有重锤举高的高度越高，其开始所具有的重力势能才会越大，最终做功的效果才会越明显，所以说明B锤最初所处的高度高。如果B、C两锤刚下落时的高度相同，由于B的效果明显，说明B锤的质量较大，则C锤的质量要小一些。
10.工人利用斜面和滑轮将物体从斜面底端匀速拉到顶端，斜面高1 m，长2 m，物体重500 N，平行于斜面的拉力为200 N，所用时间为10 s。在此过程中，物体动能__不变__(选填“增大”“减小”或“不变”)，重力势能__增大__(选填“增大”“减小”或“不变”)。拉力的功率为__80__W，把物体直接提高到斜面顶端做的功为有用功，则这个装置的机械效率为__62.5%__。
【解析】将物体从斜面底端匀速拉到顶端，质量不变，速度不变，则物体的动能不变；物体沿斜面升高，质量不变，高度变大，则其重力势能增大；题图中滑轮是动滑轮，则绳端通过的距离s＝2L＝2×2 m＝4 m；拉力做功W总＝Fs＝200 N×4 m＝800 J；拉力的功率P＝＝＝80 W；此过程的有用功W有＝Gh＝500 N×1 m＝500 J，这个装置的机械效率η＝×100%＝×100%＝62.5%。
11．(2021·自贡中考)小邱同学在践行我市中小学生“研学旅行”活动中，赴大邑县“建川博物馆”进行了一次远行研学。他所用的拉杆旅行箱示意图如图所示。装有物品的旅行箱整体可视为杠杆，O为支点，B为重心，A为拉杆的端点。在A点沿图示方向施加拉力F，旅行箱静止。请完成下列问题：
(1)画出拉力F的力臂l。
答：
(2)要使作用在A点的拉力减小，保持其他条件不变，下列做法可行的是__C__(选填符合要求的选项标号)。
A．缩短拉杆的长度
B．使拉力方向顺时针改变20°
C．将箱内较重的物品靠近O点摆放，重心由B变至B′
【解析】(1)将F反向延长，作出其作用线；过O点作垂直于作用线的垂线，标上垂足和l即可，(2)要使拉力减小，可增大其力臂，减小阻力或减小阻力臂；缩短拉杆的长度会减小动力臂，使拉力增大，A错误；使拉力的方向顺时针改变20°，也会减小动力臂，使拉力增大，B错误；将箱内较重的物品靠近O点放置，可减小阻力臂，从而减小动力，C正确；
12．小华在做“探究杠杆平衡条件”实验的装置如图所示，杠杆上相邻刻度线间的距离相等。
(1)杠杆在如图甲所示的位置静止时__是__(选填“是”或“不是”)处于平衡状态的。
(2)为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向__右__(选填“左”或“右”)端调节。
(3)如图乙所示，杠杆在水平位置平衡后，在A点挂两个钩码，每个钩码重0.5 N，在B点竖直向下拉弹簧测力计，仍使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计的示数应为__1.5__N，当弹簧测力计改为斜拉时，再次使杠杆水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将__变大__(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)小华改变钩码的个数和位置进行了多次实验，其目的是__使实验结论更具有普遍性(或避免实验结论的偶然性)__。
【解析】本题考查探究杠杆的平衡条件。
(1)杠杆平衡状态是指杠杆处于静止或匀速转动，由题可知，杠杆保持静止状态，故杠杆处于平衡状态；
(2)由题图甲可知，杠杆左端下沉，说明杠杆左边较重，两端平衡螺母应向右调节；
(3)要使杠杆在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件F1l1＝F2l2可得，弹簧测力计的示数为：F1＝＝＝1.5 N；当弹簧测力计改为斜拉时，拉力的力臂变短，要使杠杆继续保持水平平衡，阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，动力臂变小，动力变大，弹簧测力计示数变大；
(4)探究杠杆平衡的条件时，多次改变钩码的个数和位置，主要是为了获取多组实验数据归纳出物理规律，使结论更具有普遍性。
13．(2021·枣庄中考)如图所示，工人师傅用150 N的拉力，使重为1 000 N的物体以0.2 m/s的速度在地面上沿水平方向做匀速直线运动，已知物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2倍。不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦。求：
(1)工人师傅拉力做功的功率；
(2)动滑轮的重；
(3)若物重增大到2 000 N，则滑轮组的机械效率是多少？
解：(1)如题图所示，图中滑轮组的绳子的段数n＝2，所以拉力方向上绳子移动的速度是重物移动速度的两倍，拉力的功率为P＝＝＝Fv＝F×2v物＝150 N×2×0.2 m/s＝60 W；
(2)根据题意，物体受到的摩擦力为
f＝0.2G＝0.2×1 000 N＝200 N；
根据滑轮组的特点有F＝(f＋G动)，
所以有G动＝2F－f＝2×150 N－200 N＝100 N；
(3)此时物体受到的摩擦力为
f′＝0.2G＝0.2×2 000 N＝400 N；
此时绳子自由端的拉力为
F′＝(f′＋G动)＝(400 N＋100 N)＝250 N
滑轮组的机械效率为
η＝×100%＝×100%＝×100%＝80%。
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机械与人
建议用时：30分钟
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1．(2021·临沂中考)下列各图所示的工具，正常使用时省力的是( )
2．以下四幅图中，克服物体重力做功的是( )
3．(2021·淄博中考)现有史籍中最早讨论滑轮的是《墨经》。书中将向上提举重物的力称为“挈”，将自由往下降落的力称为“收”，将整个滑轮称为“绳制”(图1)。现分别用甲、乙两个力替代“收”(图2)，使重物在相同的时间内匀速上升相同高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是( )
A．使用这个滑轮能省力
B．甲拉力大小等于乙拉力大小
C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功
D．甲拉力使绳自由端移动的速度小于乙拉力使绳自由端移动的速度
4. (2021·乐山中考)如图所示，在斜面上将一个重4.5 N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为1.8 N，斜面长s＝1.2 m、高h＝0.3 m。把重物直接提升h所做的功作为有用功，则( )
A．有用功为1.35 J，机械效率为75%
B．有用功为2.16 J，机械效率为62.5%
C．有用功为1.35 J，机械效率为62.5%
D．有用功为1.35 J，机械效率为100%
5．在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中，同学们做了如图所示三个实验，质量为m和2m的小球分别沿同一斜面按照实验要求滚下，与水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止。下列说法不正确的是( )
A．实验中所探究的“物体的动能”是指小球的动能
B．由甲、乙两图可知物体动能的大小与物体的高度有关
C．此实验中物体动能的大小是通过纸盒移动的距离来表示的
D．由甲、丙两图可知物体的动能大小与物体的质量大小有关
6．(2021·达州中考)如图所示，AOB为轻质杠杆，B端用细线挂一重物G，在A端分别施加作用力F1、F2、F3时，杠杆都能在图示位置平衡。则下列说法正确的是( )
A.F1最小
B．F2最大
C.使用此杠杆、筷子等机械一定能省力，但不能省功
D．若作用力为F3，保持F3与OA垂直，使重物匀速上升，F3将逐渐减小
7．(2021·常州期末)如图甲、乙所示，分别用F1、F2匀速提升重力均为G的物体，不计滑轮、绳子自重以及轮、轴间摩擦，图甲中的滑轮可以看作__ __(选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆，图乙中的滑轮可以看作__ __(选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆，F1∶F2＝__ __。
8．(2021·商丘期末)在如图所示的爬杆比赛中，体重相同的小明和小亮分别以不同的速度匀速往上爬，小明获胜。则小明做功__ __小亮，小明做功功率__ __小亮。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
9.建高楼时首先要打好地基，原来相同高度的相同地桩，经打击后某一瞬间三个地桩所处的位置如图所示，由此可知，打桩时，三个重锤中__ __锤的做功本领最大，如果A、B两锤的质量相同，则刚开始下落时，__ __锤的高度要高一些。如果B、C两锤刚下落时的高度相同，则__ __锤的质量要小一些。
10.工人利用斜面和滑轮将物体从斜面底端匀速拉到顶端，斜面高1 m，长2 m，物体重500 N，平行于斜面的拉力为200 N，所用时间为10 s。在此过程中，物体动能__ __(选填“增大”“减小”或“不变”)，重力势能__ __(选填“增大”“减小”或“不变”)。拉力的功率为__ __W，把物体直接提高到斜面顶端做的功为有用功，则这个装置的机械效率为__ __。
11．(2021·自贡中考)小邱同学在践行我市中小学生“研学旅行”活动中，赴大邑县“建川博物馆”进行了一次远行研学。他所用的拉杆旅行箱示意图如图所示。装有物品的旅行箱整体可视为杠杆，O为支点，B为重心，A为拉杆的端点。在A点沿图示方向施加拉力F，旅行箱静止。请完成下列问题：
(1)画出拉力F的力臂l。
(2)要使作用在A点的拉力减小，保持其他条件不变，下列做法可行的是__ __(选填符合要求的选项标号)。
A．缩短拉杆的长度
B．使拉力方向顺时针改变20°
C．将箱内较重的物品靠近O点摆放，重心由B变至B′
12．小华在做“探究杠杆平衡条件”实验的装置如图所示，杠杆上相邻刻度线间的距离相等。
(1)杠杆在如图甲所示的位置静止时__ __(选填“是”或“不是”)处于平衡状态的。
(2)为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向__ __(选填“左”或“右”)端调节。
(3)如图乙所示，杠杆在水平位置平衡后，在A点挂两个钩码，每个钩码重0.5 N，在B点竖直向下拉弹簧测力计，仍使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计的示数应为__ __N，当弹簧测力计改为斜拉时，再次使杠杆水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将__ __(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)小华改变钩码的个数和位置进行了多次实验，其目的是__ __。
13．(2021·枣庄中考)如图所示，工人师傅用150 N的拉力，使重为1 000 N的物体以0.2 m/s的速度在地面上沿水平方向做匀速直线运动，已知物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2倍。不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦。求：
(1)工人师傅拉力做功的功率；
(2)动滑轮的重；
(3)若物重增大到2 000 N，则滑轮组的机械效率是多少？
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