第12章:简单机械 练习题 2021-2022学年下学期广东省八年级物理期末试题选编(含解析)

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名称 第12章:简单机械 练习题 2021-2022学年下学期广东省八年级物理期末试题选编(含解析)
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科目 物理
更新时间 2023-03-21 21:48:43

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第12章:简单机械 练习题
一、单选题
1.(2022春·广东湛江·八年级统考期末)如图所示,小华用苹果和桔子来玩跷跷板,她将苹果、桔子分别挂在轻杆的左、右两端,放手后,杆马上转动起来.使杆逆时针转动的力是
A.苹果的重力 B.桔子的重力
C.苹果对杆的拉力 D.杆对桔子的拉力
2.(2022春·广东汕头·八年级统考期末)如图所示,小猴与小兔一起发现一个胡萝卜,想要平分,小猴找来一个小石块支起胡萝卜,使其水平平衡,小猴要左侧部分,小兔要右侧部分,则获取萝卜的情形是(  )
A.小猴多 B.小兔多
C.二者一样多 D.无法判定
3.(2022春·广东广州·八年级统考期末)如图所示,重300N的小邓坐在翘翘板(板的质量忽略不计)右边的中间处,一块大石头放在板的左端,此时翘翘板水平静止。据此可估算石头重约(  )
A.100N B.150N C.300N D.600N
4.(2022春·广东深圳·八年级统考期末)如图所示,用剪刀将一张纸片缓慢地一刀剪断的过程中,阻力臂l阻和动力F动的变化情况是(  )
A.l阻不变,F动变大 B.l阻不变,F动不变
C.l阻变大,F动变大 D.l阻变大,F动不变
5.(2022春·广东深圳·八年级统考期末)如图所示,在轻质杠杆的中点处吊一重物G,左端能绕固定点O转动,右端施加一个始终竖直向上的动力F,使杠杆缓慢地从OA转至OB,则在转动过程中(  )
A.F与它的力臂乘积不变
B.F的力臂不变,F的大小变大
C.F的力臂变大,F的大小变大
D.F的力臂变大,F的大小不变
6.(2022春·广东肇庆·八年级统考期末)如图所示的工具中,属于费力杠杆的是(  )
A.镊子 B.钳子
C.起子 D.夹子
7.(2022春·广东深圳·八年级统考期末)如图所示,分别用力F1、F2和F3,使用下列三个装置匀速提起同样的重物,不计滑轮的重力和摩擦,则F1、F2和F3的大小关系是(  )
A.F1B.F2C.F1=F3D.F18.(2022春·广东潮州·八年级统考期末)如图所示,物体A所受的重力为100N,滑轮所受的重力是20N,当整个装置静止时,弹簧测力计的读数是140N,不计绳重及滑轮摩擦,物体B所受的重力是(  )
A.40N B.50N C.60N D.70N
9.(2022春·广东中山·八年级统考期末)关于功、功率、机械效率说法正确的是(  )
A.做功越少,功率越小,机械效率越小
B.功率越大,反映做功越快,与机械效率无关
C.单位时间内做功越多,机械效率一定越高
D.机械效率越大,表明做功越多
10.(2022春·广东广州·八年级统考期末)小李帮朋友搬家,他用图甲、乙所示的两套装置(每个滑轮的质量均相等,绳重和摩擦不计),分别将重力为100N的重物匀速提升相同高度h,若拉力竖直向上,则使用两套装置时不同的物理量是(  )
A.拉力大小 B.有用功
C.额外功 D.机械效率
二、多选题
11.(2022春·广东深圳·八年级统考期末)同学们用如图装置测定斜面的机械效率。在实验过程中,同学们对实验过程和装置发表了下列不同的看法。其中不正确的是(  )
A.匀速拉动木块时,拉力与摩擦力是一对平衡力
B.斜面的机械效率与木块被匀速拉动的距离是无关的
C.匀速拉动木块的过程中,木块的机械能是不变的
D.斜面越陡,所用的拉力越大,斜面的机械效率越高
三、填空题
12.(2022春·广东汕头·八年级统考期末)如图所示,这是过去农村用的舂米工具的结构示意图。O为固定转轴,A处连接着石球,脚使用与杆垂直的力F1踩杆的B处可使石球升高,抬脚则石球落下击打稻谷。石球重50N,不计摩擦和杆重。
(1)图中F1的力臂为______m,此时舂米工具是一个______(选填“省力”或“费力”)杠杆。
(2)当杆处于水平位置时,F1=______N。
13.(2022春·广东潮州·八年级统考期末)生活中我们经常使用简单机械。
(1)小华用如图甲所示的方法将被台风刮倒的树拉正,A的树干相当于______(选填“动滑轮”、“定滑轮”或“杠杆”),如图乙所示将石碾子滚上台阶,石碾子相当于______(选填“动滑轮”、“定滑轮”或“杠杆”);
(2)如图所示,一根撬棒AD=1m,CD=BC=0.2m,石头垂直作用在棒上的力是500N,若要撬动石头,则施加在撬棒A点的力至少是______N。
14.(2022春·广东佛山·八年级统考期末)如图所示,若绳子自由端水平拉力F为900N,物体A重1500N,不计滑轮重量和绳与滑轮间的摩擦。沿水平方向匀速拉动物体A,当绳子自由端移动3m时,物体A在水平方向上移动了 ______m,拉力所做的功是 ______J,物体重力所做的功是 ______J。
15.(2022春·广东佛山·八年级统考期末)如图甲所示,小明将空吊篮提升到高处,拉力F随时间t变化的图像如图乙所示,空吊篮上升的v﹣t图像如图丙所示,动滑轮重20N,在0~1s内空吊篮处于 ___________(选填“平衡”或“非平衡”)状态,空吊篮重为 ___________N(忽略绳重、摩擦和空气阻力);若绳子能承受的最大拉力为120N,则吊篮最多能装货物的质量为 ___________kg。(g取10N/kg)
16.(2022春·广东惠州·八年级统考期末)明代学者宋应星著有(天工开物》,如题图所示,是书中描绘古代劳动人民用桔槔汲水的场景。桔槔属于________(选填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”),使用桔槔汲水时,可以_______(选填“省力”或“省距离”),________ (选填“可以”或“不可以”)改变拉力方向。
17.(2022春·广东揭阳·八年级统考期末)如图所示,小青同学通过斜面用平行于斜面F=200N的推力,将重为300N的物体在5s时间内匀速推到h=1m高的平台上,斜面长s=2m。推力做的总功为______,斜面的机械效率为______,斜面对物体的摩擦力做功为______。
18.(2022春·广东汕头·八年级统考期末)如图所示,在50N的水平拉力F作用下,重200N的物体沿水平地面向左匀速直线运动了2m,物体与地面的滑动摩擦力为120N,该物体克服摩擦力做功是______J,使用滑轮组的拉力做功为______J,滑轮组的机械效率为______。
四、作图题
19.(2022春·广东中山·八年级统考期末)在如图中画出杠杆OAB受到的阻力F2以及动力臂l1的示意图。
20.(2022春·广东江门·八年级统考期末)如图所示,杠杆OA在力F1、F2的作用下处于平衡状态,l1为动力F1的力臂,请在图中作出动力F1的示意图和F2的力臂。
21.(2022春·广东汕头·八年级统考期末)中医药文化是中华民族悠久历史文化的重要组成部分。如图是用切刀将黄芪切片的示意图,请你在图中画出施加在手柄上A点最小力F的示意图及其力臂l。
22.(2022春·广东深圳·八年级统考期末)如图所示是一种抽水马桶水箱自动上水装置的示意图。当水箱内的水达到一定高度时,浮标带动杠杆压住入水口,停止上水。请在图中画出动力、阻力和动力臂。
23.(2022春·广东阳江·八年级统考期末)如图所示,杠杆的B点挂一个重物,在A点施加一个最小的动力使杠杆平衡。请画出最小的动力F1和它的动力臂L1以及杠杆受到的阻力F2。
( )
24.(2022春·广东河源·八年级统考期末)如图,有一个滑轮组,当用力F向下拉绳子时,绳端被拉下12m,重物会上升4m,谘请按题意画出滑轮组的绕绳方式.
( )
五、实验题
25.(2022春·广东深圳·八年级统考期末)如图所示,小叶同学探究“杠杆的平衡条件”。使用的实验器材有铁架台、带有刻度的杠杆、弹簧测力计、细线、若干钩码(每个钩码重均为0.5N)等。
(1)实验前,小叶观察到杠杆静止时如图1所示,他应将杠杆两侧的螺母向________(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置静止;
(2)实验过程中,应使杠杆重新在水平位置平衡,目的是便于测量_______。如图2所示,在A点挂3个钩码,应在B点挂______个钩码,才能使杠杆在水平位置平衡。平衡后在A、B两点各增加1个钩码,则杠杆_______端(选填“左”或“右”)下降;
(3)如图2所示,小叶用弹簧测力计替代钩码,首先在B点竖直向下拉,然后将弹簧测力计逐渐向右倾斜,要使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将逐渐________,原因是弹簧测力计拉力的力臂_______了(均选填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)在实验中,改变力和力臂的大小,得到多组数据的目的是_______(填序号)。
A.多次测量取平均值减小误差
B.避免偶然性,使实验结论具有普遍性
26.(2022春·广东汕头·八年级校考期末)在“探究杠杆平衡条件”的实验中,笑笑准备了如下器材:每格长度相等的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线,重力均为0.5N的钩码若干个。
(1)杠杆安装好后处于如图甲所示的静止状态,此时的杠杆是否处于平衡状态?_____(选填“是”或“否”);为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端螺母向_____边移动(选填“左”或“右”);
(2)如图乙所示,杠杆处于水平平衡状态。若将杠杆两侧的钩码都去掉一个,那么杠杆的_____(选填“左”或“右”)端下沉;
(3)笑笑用弹簧测力计代替钩码,如图丙所示,不断改变弹簧测力计的作用点和力的大小,使杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计的拉力F与其力臂l1的图像如图丁所示。图像中每个点与两坐标轴围成的方形面积_____(选填“相等”或“不等”),其原因是_____;
(4)笑笑某次实验将右侧的钩码用弹簧测力计代替如图戊所示,但她发现此时测力计的示数比真实值_____。(选填偏小、偏大或不变)
27.(2022春·广东广州·八年级统考期末)在探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度关系”的实验中,实验小组用如图甲所示的装置。在其它条件一定时,获取了表格中的实验数据。
实验次数 斜面倾斜程度 斜面的物重G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长度s/m 机械效率
] 较缓 10 0.1 5.5 0.5 36.4%
2 较陡 10 0.2 7.0 0.5 ①
3 最陡 10 0.3 8.5 0.5 70.6%
(1)实验时,沿斜面缓慢拉动弹簧测力计,尽量使木块___________运动;
(2)通过比较表格中___________和___________两栏对应的数据,可知斜面是一种省力的简单机械;在第1次实验时,如果忽略斜面的擦,则拉力F沿着斜面拉木块移动s距离所做的功,等于直接用手把重为G的木块提升h高度所做的功,这样算出的拉力F大小为___________N。对比表格中的拉力,发现实际拉力大于计算值,是因为使用机械,___________;
(3)在第2次实验时表格中①的数据为___________;依据完整的数据可得出结论:在其它条件一定时,斜面___________,机械效率越高;
(4)请你结合所学物理知识,解决斜面的有关物理问题。图乙中木块分别沿斜面1、2滑到底端,木块到达斜面1、2底端时的速度分别为的v1、v2,若斜面粗糙程度相同,则v1___________v2(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
28.(2022春·广东汕头·八年级统考期末)如何提高滑轮组机械效率呢?为此同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究,用到的装置如图,实验数据记录如下表所示:
实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 2 0.1 1.2 0.3 55.60%
2 2 0.2 1.2 0.6 55.60%
3 4 0.1 1.9 0.3 70.20%
4 4 0.1 1.3 0.5 61.50%
(1)实验中应沿竖直方向___________拉动弹簧测力计。
(2)分析表中数据可知:第4次实验是用___________(选填“甲”“乙”或“丙”)图所示装置来完成的。
(3)通过比较1、2两次实验数据可得出:使用同一滑轮组提升相同重物,滑轮组的机械效率与重物上升高度___________(选填“有关”或“无关”)。
(4)通过比较___________两次实验数据可得出:同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组机械效率越高(填实验次数的序号)。
(5)通过比较3、4两次实验数据可得出:不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重,机械效率___________(选填“越大”“越小”或“不变”)。
(6)根据以上结论和生活经验,你建议能提高滑轮组机械效率的措施有___________(多选)
A.减轻动滑轮重 B.增加所提物体重 C.机械加润滑油 D.增加重物上升高度?
29.(2022春·广东中山·八年级统考期末)小华用图中的一个实验装置测滑轮组的机械效率,得到的数据如下表所示。
实验次数 1 2 3 4
钩码的重力G/N 1.0 1.5 2.0 2.0
钩码上升的高度h/cm 5 5 5 10
拉力F/N 0.6 0.8 1.0 1.0
绳自由端移动的距离s/cm 15 15 15 30
机械效率 55.6% 66.7% 66.7%
(1)实验中要竖直向上___________ (选填“匀速”或“加速”)拉动物体,目的是使物体处于平衡状态,便于准确读数;
(2)根据表格中数据可知,小华采用的是___________(选填“甲”或“乙”)实验装置;
(3)如果在第1次实验时,忽略绳重和摩擦,可以计算出动滑轮的重力为 ___________N;
(4)第2次实验时的机械效率为___________;
(5)分析实验的数据可知,为了提高滑轮组的机械效率,下列措施不可行的是___________(选填字母);
A.增大钩码的重力  B.增加钩码上升的高度
C.在滑轮转轴处涂润滑油 D.换用质量更小的动滑轮
(6)现多次只改变钩码的重力G并测出滑轮组的机械效率η,则η与G的关系可能符合下列图像中的___________(选填字母);
A. B.
C. D.
(7)为了探究滑轮组的机械效率与动滑轮所受的重力是否有关,还需增加的实验器材是___________。
30.(2022春·广东汕头·八年级统考期末)在湛江港码头,小华看到工人利用斜面把货物推到车上,联想到上物理课时老师讲过的知识,小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关 小华提出了以下的猜想:
A.斜面的机械效率可能与物体的重力有关.
B.斜面的机械效率可能与斜面的倾角有关.
小华同学为了证实自己的猜想是否正确,于是他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究,记录的实验数据如下表:
实验次数 斜面倾角θ 物块重量G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力FN 斜面长s/m 有用功W有/J 总功W总/J 斜面的机械效率
① 30° 5.0 0.6 4.2 1.2 3.0 5.0
② 30° 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 60%
③ 45° 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71%
(1)在实验操作过程中,应平行于斜面向上_ __ 拉动木块;实验时要使木板的倾斜角变大, .应该把木板下面的木块向 ___ 移动 (填“左”或“右”).
(2)根据表格中数据,第①次实验斜面的机械效率为 ____ %, 第②次实验中总功为 ___ J.
(3)通过对比实验①、②数据,可验证小华的猜想 ____ ( 填写字母)是 _____ (选填“正确”或“错误”) ;通过对比实验②、③数据,可以得出的探究结论是:其他方面一定时,斜面的倾角越 ______ ,机械效率越高.
(4)除了小华的猜想以外,请你猜想斜面的机械效率还可能与 _____ (写出一个)有关.
(5)生活中斜面的应用是 _____ (任举一例) .
六、计算题
31.(2022春·广东惠州·八年级统考期末)某兴趣小组用如图所示的滑轮组(物体与动滑轮用绳子连接)匀速拉动放在水平面上的物体,物体的质量为100kg,受到的摩擦力为200N,用100N的拉力F,5秒内把物体拉动的距离为2m。(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)求:
(1)动滑轮重力;
(2)拉绳的速度。
32.(2022春·广东深圳·八年级统考期末)如图所示,斜面长5m,高3m,物体A的重力为100N,B的重力150N,动滑轮的重力为10N。滑轮组的绳子平行于斜面连接着物体A,在动滑轮与重物B的作用下,能够使物体A由斜面底端被匀速拉到顶端。不计绳重、滑轮组内部摩擦及空气阻力,求:
(1)绳子拉力F对A所做的有用功为多大?
(2)该斜面的机械效率为多大?
(3)物体A受到的滑动摩擦力为多大?
33.(2022春·广东珠海·八年级校考期末)如图所示是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形。某次操作中,工人用F=400N的拉力在1min内将总重为900N的泥土匀速提升10m。在这段时间内:
(1)拉力F所做的功是多少?
(2)拉力F做功的功率是多少?
(3)滑轮组的机械效率是多少?
34.(2022春·广东深圳·八年级统考期末)如图所示,图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图,使用电动机和滑轮组,长方体A从江底竖直方向匀速吊起,图乙是钢缆绳对A的拉力随时间t变化的图像。当物体浸没在水中时,电动机对绳的拉力F大小为。不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重,不考虑风浪、水流及A表面沾水等因素的影响。求:
(1)物体A的重力;
(2)物体A的密度;
(3)物体A浸没在水中时,滑轮组的机械效率。
七、综合题
35.(2022春·广东清远·八年级统考期末)阅读材料,回答问题。
中国古代农具——桔槔(jié gāo)
桔槔是中国古代的一种汲水工具,如题图甲所示,直杆的中间由竖木支撑或悬吊起来,一端用绳子与水桶相连,另一端绑上或悬上一块重石头。当要汲水时,人用力向下拉绳子,使水桶下降到水面以下并让水流入水桶。当水桶装满水后,人向上拉动绳子,就可让绑重石端的位置下降,同时将提水的容器中的水提升。
(1)桔槔本质上是一种___________(填简单机械名称),由于其另一端配有重物,所以人们向井内放送水桶时,人用的力一般___________(选填“大于”“小于”或“等于”)水桶的重力;
(2)使用更大的水桶一次打取更多的水时,为了更省力,末端重物不改变其位置的情况下,其质量应___________(选填“增大”“减小”或“不变”);
(3)有同学说桔槔另一端绑上的大石头越重越好,你的看法是:___________;
(4)图乙是桔槔的模型,若BO=1m,AO=2m,空水桶重20N,石头重100N,水桶最大装水量200N,则古人汲水时所用的最小力为___________N,方向___________。
36.(2022春·广东惠州·八年级统考期末)暑假结束后,小亚跟随父母回到老家省亲,在农村的集市上他看到如图甲所示的杆秤,引起了他的兴趣,他借来了一大一小两把杆秤,进行以下探究:
(1)小亚认为杆秤相当于 _____(填一种简单机械名称),人们用来测量物体的 _____,他做出了杆秤的简化图如图乙,其中 _____点相当于支点(选填“A”、“B”或“O”);
(2)设AO长度为L1,BO长度为L2,鱼的质量为m1,称锤的质量为m2,根据平衡条件应该满足关系式:_____(用以上物理量表达);
(3)细心的小亚发现秤杆上从O点往右标上了一些称星作为刻度,分别标着1kg、2kg、3kg,这些称星分布是 _____的(选填“均匀”或“不均匀”)。为确保对买卖双方公平,杆秤使用时秤杆应在 _____方向保持静止;
(4)他还发现有些杆秤有两个不同的量程并能通过提起不同的绳纽实现大小量程间切换(不改变秤锤规格),如图丙所示,要使用大量程,他应提起 _____绳纽(选填“A”、“B”或“A、B都行”)。
参考答案:
1.C
【详解】苹果和桔子对杠杆的拉力分别为动力和阻力,由图知,动力臂小于阻力臂,根据杠杆平衡条件知,动力大于阻力,因此使杠杆转动的力是苹果对杆的拉力.故选C.
【点睛】根据杠杆的五要素和杠杆的平衡条件进行分析.
2.A
【详解】由图示知,小石块支起胡萝卜的点为支点,那么左侧萝卜的重心离支点的位置近,右侧萝卜重心离支点的距离远,左侧力臂小于右侧力臂,据杠杆的平衡条件知,左侧萝卜的重力大于右侧萝卜的重力,所以小猴获得的萝卜多。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
3.B
【详解】设石头所在一端为动力,则小邓所在一端为阻力,由图示可知,动力臂约为阻力臂的2倍,由可得
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
4.C
【详解】由题意可知,在用剪刀将一张纸片缓慢地一刀剪断的过程中,剪刀与没有剪断的纸,接触位置在不断向前移动,支点是剪刀中间那个位置,那么纸对剪刀的作用力是阻力,这个力的力臂是阻力臂,从图中可以看到,阻力臂在不断变大,即l阻变大,这个阻力可以看作是大小不变,人手在剪刀上出的力是动力,对应的是动力臂,从图中可以看到,动力臂大小不变,这个缓慢剪断的过程中,可把剪刀看作处于平衡状态,根据杠杆的平衡条件,可得
大小不变,在变大,大小不变,则在变大。
故选C。
5.D
【详解】由题意可知,拉力F的方向始终是竖直向上的,阻力也就是下面物体的重力是始终不变的,杠杆的长度也始终没变,由几何知识可知拉力F在拉动杠杆从A到B的过程中,动力臂的长度在变大,同时阻力臂的长度也在变大,并且它们之比是一个定值,该值在杠杆运动过程中大小不变,再由杠杆平衡的条件可知
F是一个定值,前后大小不变。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
6.A
【详解】A.镊子工作时,阻力臂大于动力臂,是费力杠杆,故A符合题意;
BCD.钳子、起子和夹子在工作时,动力臂都大于阻力臂是省力杠杆,故BCD不符合题意。
故选A。
7.B
【详解】假设物重为G,不计滑轮的重力且不计绳重的情况下,左边的滑轮是定滑轮,只能改变力的方向,不省力,也不费力,故
F1=G
中间的滑轮是动滑轮,能够省一半的力,故
F2=G
右边的滑轮是动滑轮,F3作用在动滑轮的轴上,有
,F3=2G
综上所述,F1、F2和F3的大小关系是
F2故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
8.C
【详解】由弹簧测力计的示数为140N,滑轮重20N,定滑轮两侧拉力是相等的,再加上B没有与地面接触,拉力F=GB,由受力分析可得
所以物体B所受的重力为
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
9.B
【详解】A.做功越少,但是时间未知,故不知道做功的情况,即功率的大小未知,而机械效率是有用功占总功的比例,机械效率的大小与做功多少无关,故A错误;
B.功率是指做功快慢的物理量,故功率越大,反映做功越快。机械效率是有用功占总功的比例,与功率无关,故B正确;
C.单位时间内做功越多,功率越大,与机械效率无关,故C错误;
D.机械效率越大,表明有用功占总功的比例越大,而不是做功的多少,故D错误。
故选B。
10.A
【详解】A.由图可知,承担重物的绳子股数n甲=2,n乙=3,则两种情况下绳端的拉力大小为
由于甲、乙装置中,提升物体的重力和动滑轮的重力相等,所以F1>F2,故A符合题意;
B.甲、乙装置克服物体重力做有用功,由于两装置中物体的重力相等,匀速提升的高度h相同,所以有用功大小为
W有甲=W有乙=Gh
即使用两套装置时所做的有用功相同,故B不符合题意;
C.绳重和摩擦不计,所以克服动滑轮重力所做的功就是额外功,即W额=G动h,根据题意可知,甲、乙装置中动滑轮的重力和上升的高度相同,所以它们的额外功相同,故C不符合题意;
D.装置的机械效率,因为两装置的W有和W额相同,所以机械效率相同,故D不符合题意。
故选A。
11.AC
【详解】解:A.物块在斜面上匀速运动时,沿斜面向上受到拉力的作用,沿斜面向下受到摩擦力和重力沿斜面的分力作用,所以拉力和摩擦力不是平衡力,故A错误,符合题意;
B.因为斜面的机械效率为,而木块匀速运动时,拉力F和物重G不变,h与s的比值也不变,所以η不变,即斜面的机械效率与木块被拉动的距离无关,故B正确,不符合题意;
C.机械能包括动能和势能,而木块匀速运动,所以动能不变;但是物体的高度在增加所以木块的重力势能增大,故木块的机械能增大,故C错误,符合题意;
D.斜面高度相同时,斜面倾斜程度越大,斜面越短,越费力,所用的拉力越大,斜面高度相同时,用斜面提升物体做的有用功相同,斜面越陡,物体对斜面的压力会减小,所以摩擦力会减小,克服摩擦力做的额外功就会减小,有用功不变,此时的机械效率会提高,故D正确,不符合题意。
故选AC。
12. 1 省力 20
【详解】(1)[1]由于脚对杆的力与杆垂直,根据力臂的定义可知F1的力臂就等于线段OB的长度,为
L1=1.4m-0.4m=1m
[2]此时杆受到石球的阻力竖直向下,其阻力臂是把阻力向上延长,然后从O点向阻力作用线作垂线,所做出的阻力臂的长度小于OA的长度0.4m,所以动力臂大于阻力臂,根据杠杆的平衡条件可知,动力小于阻力,此时舂米工具是一个省力杠杆。
(2)[3]当杆处于水平位置时,动力F1和阻力F2方向都是竖直向下,力的方向与杠杆恰好垂直,则动力臂
L1=OB=1m
阻力臂
L2=OA=0.4m
并且阻力
F2=G石球=50N
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可得
13. 动滑轮 杠杆 100
【详解】(1)[1][2]动滑轮在使用时,滑轮随重物一起移动,图甲中的树木在用力时,都会移动,属于动滑轮;将石碾子滚上台阶,石碾子在与台阶的接触点处转动,因此可以把球形重物看成一个杠杆,这杠杆的支点是石碾子与台阶的接触点。
(2)[3]要使施加在撬棒A点的动力最小,应使动力臂l1最大;当以D为支点,在A点施加垂直AD向上的动力时,动力臂
l1=AD=1m
即动力臂为最大值,则动力为最小;此时阻力F2=500N,阻力臂
l2=CD=0.2m
根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可得,施加在撬棒A点的力
14. 1 2700 0
【详解】[1]由图可知:滑轮组上作用在动滑轮上绳子的段数n=3,物体A移动的距离
s′=s=×3m=1m
[2]所以拉力做功
W=Fs=900N×3m=2700J
[3]重力的方向为竖直向下,与物体运动方向垂直,故重做功为0J;
15. 非平衡 30 19
【详解】[1]由图丙可知,吊篮在0~1s处于加速运动状态,因此吊篮处于非平衡状态。
[2]由图丙可知,1~2s吊篮匀速运动,由图乙可知人的拉力F2=25N,此时吊篮处于平衡状态,由图甲可知,绳子承重段数为2,忽略绳重、摩擦和空气阻力,则有拉力
解得空吊篮的重力:GA=30N。
[3]忽略绳重、摩擦、空气阻力,提升重物时绳子最大拉力,则提升货物的最大重力
吊篮最多能装货物的质量
16. 杠杆 省力 可以
【详解】[1]使用桔槔时,桔槔能绕悬挂点转动,所以桔槔属于杠杆。
[2]用桔槔汲水时,在使用过程中,动力臂大于阻力臂可以省力。
[3] 用桔槔汲水时,根据需要可以改变拉力方向。
17. 400J 75% 100J
【详解】[1]此过程所做有用功为
W有=Gh=300N×1m=300J
所做总功为
W总=Fs=200N×2m=400J
[2]故机械效率为
[3]此过程所做额外功为
W额=W总﹣W有=400J﹣300J=100J
即斜面对物体的摩擦力做功为100J。
18. 240 300 80%
【详解】[1]物体匀速运动,受到的拉力与摩擦力相等。则克服摩擦力做的有用功为
[2]由图可知,绳子自由端移动的距离为
拉力做的总功为
[3]滑轮组的机械效率为
19.
【详解】由图知,O为杠杆的支点,动力为定滑轮绳子给的拉力,由支点O作力的作用线的垂线,垂线段长为动力臂;物体对杠杆的拉力为阻力,方向竖直向下,作出阻力F2,如图所示
20.
【详解】由图可知,O为支点,由O向力F2的作用线引垂线,支点到垂足的距离就是力臂l2;如图所示,作力臂l1的垂线即力F1的作用线,与杠杆的交点就是作用点,F1使杠杆的转动方向与力F2的相反;如下图所示:
21.
【详解】求根据杠杆平衡条件,力臂最大时,杠杆有最小动力,先找杠杆上距离支点最远的点作为力的作用点,两点连线作为最长动力臂OA,过点A,作垂直于力臂的力即是最小力F,力的方向向下,如图所示:
22.
【详解】杠杆的B点受到竖直向上的动力作用,浮标在A点给杠杆竖直向上的阻力作用,动力臂为动力作用线到支点O的距离,如下图所示:
23.
【详解】由图可知,O为支点,重物G对杠杆的拉力为阻力,作用点在杠杆上,方向竖直向下;根据杠杆平衡条件可知,在阻力、阻力臂一定的情况下,要使所用的动力最小,必须使动力臂最长;由图知,OA为动力臂时,动力臂最长,动力最小;连接OA即为最长的动力臂,过A点作垂直于OA的力F1,即为最小力的示意图,方向左上方,如图所示:
24.
【详解】用力F向下拉绳子时,绳端每拉下12m,重物就上升4m,则作用在动滑轮上绳子段数:,所以绳子的固定端应从动滑轮上开始缠绕,依次绕过各个滑轮,最后拉力 F向下,如图:
25. 左 力臂 2 右
变大 变小 B
【详解】(1)[1]实验前,如图1所示,杠杆右端下沉,为了使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆两侧的平衡螺母向左调节。
(2)[2]实验中,使杠杆在水平位置平衡,可以方便测量力臂。
[3]设一个钩码的重力为G,设杠杆的一个小格为L,由杠杆平衡条件可知
3G×2L=nG×3L
n=2
[4]平衡后在A、B两点各增加1个钩码,左侧变为
4G×2L=8GL
右侧变为
3G×3L=9GL
8GL<9GL
故杠杆不能保持平衡,杠杆右端下降。
(3)[5][6]在B点竖直向下拉,然后将弹簧测力计逐渐向右倾斜,拉力的力臂变小,要使杠杆仍然在水平位置平衡,根据杠杆的平衡条件,因阻力和阻力臂不变,则拉力F将变大。
(4)[7]多次改变力和力臂的大小,得到了多组实验数据,得出了杠杆平衡条件。该实验测多组数据的目的是为了得出的结论更具有普遍性,故选B。
26. 是 左 左 相等 见详解 偏小
【详解】(1)[1][2]如图甲所示杠杆处于静止状态,即受平衡力作用,此时的杠杆是平衡状态。但不在水平位置平衡,杠杆左边高,表明左边轻一些,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端螺母向左调节。
(2)[3]设每个钩码的重力为G,杠杆每小格的长度为l,如图所示,若将杠杆两侧的钩码都去掉一个,左右两的力与力臂乘积分别为
所以,根据杠杆平衡条件,左边下降。
(3)[4][5]如图丙所示,根据杠杆平衡条件
为每个点与两坐标轴围成的方形面积,等于,所以是一个定值,都相等。
(4)[6]按如图所示方法安装弹簧测力计,则弹簧测力计对杠杆的拉力等于弹簧测力计的重力与示数之和,所以示数比真实值偏小。
27. 匀速直线 斜面的物重 拉力 2 省力不省功 57.1% 越陡 大于
【详解】(1)[1]拉动木块尽量使其做匀速直线运动,这样物体处于平衡状态,弹簧测力计读数才稳定。
(2)[2][3斜面的作用是使重物上升一定的高度,所以要判断斜面是否是一种省力的简单机械,需要比较表格中斜面的物重和拉力这两组数据。
[4]直接用手把重为G的木块提升h高度所做的功
W=Gh=10N×0.1m=1J
因为忽略斜面摩擦,所以拉力
[5]拉力大于计算值,是因为拉力要克服摩擦力做功,使用机械省力不省功。
(3)[6]有用功
W有=G′h′=10N×0.2m=2J
总功
W总=Fs=7N×0.5m=3.5J
则机械效率
[7]每次实验木块的重力一定,从实验表格可以看出,随着斜面倾斜程度变大,斜面的机械效率在变大。
(4)[8]从表格数据可知,斜面倾斜程度越大,所需拉力越大,即物体运动时的阻力越大,所以在斜面粗糙程度相同时,v1大于v2。
28. 匀速 丙 无关 1、3 越小 ABC
【详解】(1)[1]为了准确测出滑轮组的机械效率,应使弹簧测力计沿竖直方向做匀速直线运动。
(2)[2]根据表格中的数据可知,第4次实验时,钩码上升的高度为0.1m,绳端移动的距离为0.5m,根据公式s=nh可得
图甲中,绳子的承重段数n1=3;图乙中,绳子的承重段数n2=3;图甲中,绳子的承重段数n3=5,所以第4次实验是用丙图所示装置来完成的。
(3)[3]通过比较1、2两次实验数据可知,滑轮组和提升物体的重力相同,绳子的承重段数相同,物体上升高度不同而机械效率相同,所以可以得出结论,使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与重物上升高度无关。
(4)[4]根据表格中的数据可知,1、3两次实验,钩码上升的高度为0.1m,绳子自由端移动的距离为0.3m,根据公式s=nh可得
所以它们使用同样的滑轮组,即使用的是甲、乙两图,通过得出的实验数据可知,提升的物体重力越大,滑轮组的机械效率越高,所以可以得出结论:同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组的机械效率越高。
(5)[5]通过比较3、4两次实验数据可知,第3次实验使用的是乙图,第4次实验使用的是丙图,它们虽然提升物体的重力相同,但是第3次的机械效率大于第4次的机械效率,而且由图可知,乙中动滑轮的重力小于丙中动滑轮的重力,所以可得出结论:不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重,机械效率越大。
(6)[6]A.减轻动滑轮重根据(5)中结论可知,可以提高滑轮组的机械效率;故A符合题意;
B.增加所提物体重根据(4)中结论可知,可以提高滑轮组的机械效率;故B符合题意;
C.滑轮组的机械效率为
所以机械加润滑油,可以减小绳子端的拉力,根据上式可得,可以提高滑轮组的机械效率;故C符合题意;
D.增加重物上升高度根据(3)中结论,不可以提高滑轮组的机械效率。故D不符合题意。
故选ABC。
29. 匀速 甲 0.8 62.5% B B 几个重力不同的动滑轮
【详解】(1)[1]实验中要竖直向上匀速缓慢拉动物体,目的是使物体处于平衡状态,弹簧测力计的示数稳定,便于准确读数。
(2)[2]由表中数据可知,绳子自由端移动的距离是钩码上升的高度的3倍,因此n=3,可知小华采用的是甲实验装置。
(3)[3]由可知,动滑轮的重力
(4)[4]第2次实验时的机械效率
(5)[5]分析实验的数据可知,为了提高滑轮组的机械效率
A.增大钩码的重力,由1、2、3组数据可知,同一滑轮组,提升的高度相同时,提升的钩码的重力越大,滑轮组的机械效率越高,故A不符合题意;
B.由3、4两组数据可知,增加钩码上升的高度,不能提高滑轮组的机械效率,故B符合题意;
C.在滑轮转轴处涂润滑油,可以减小摩擦力,即可以减少额外功,有用功不变,可以提高机械效率,故C不符合题意;
D.换用质量更小的动滑轮,即可以减少额外功,有用功不变,可以提高机械效率,故D不符合题意。
故选B。
(6)多次只改变钩码的重力G并测出滑轮组的机械效率η,则η与G的关系
当G增大时,机械效率η增大,但机械效率与物体的重力不成正比,
A.如图,机械效率与提升物体的重力不成正比,故A不符合题意;
B.如图,机械效率随重力的增大而增大,但不成正比,故B符合题意;
C.如图,机械效率不随提升物体重力的变化而变化,故C不符合题意;
D.如图,机械效率随提升物体重力的增加而减小,故D不符合题意。
故选B。
(7)[7]为了探究滑轮组的机械效率与动滑轮所受的重力是否有关,还需增加的实验器材是几个重力不同的动滑轮,换用不同的动滑轮,把同一物体提升相同的高度,比较机械效率,得出结论。
30. 匀速 左 60 3.0 A 正确 大 斜面粗糙程度 公路上的引桥
【详解】(1) [1] [2]在实验操作过程中,应沿斜面向上匀速拉动木块,使示数更稳定,便宜于读数;斜面的倾角靠长木板下面的木块左、右移动来改变,木块向左移动倾角变大,木块向右移动倾角变小;
(2) [3] [4]第①次实验斜面的机械效率:

第二次实验中总功为:

(3) [5 [6]]对比实验①、②数据,控制的是斜面的倾斜程度(斜面倾角),改变的是物体的重力,因此是研究斜面机械效率与物体重力的关系,验证的是猜想A;
[7]对比实验②、③数据,结合控制变量法实验的一般结论形式,可以得出的结论是在其它条件相同时,斜面的倾斜程度越大,斜面的机械效率越高(或大);
(4) [8]影响斜面机械效率的因素很多,例如斜面粗糙程度、木板的长度、拉木块速度、木板的面积等;
(5) [9]生活中斜面的应用是:公路上的引桥,搬运工利用斜面把货物推到车上等.
31.(1)100N;(2)1.2m/s
【详解】解:(1)物体匀速运动
因为不计绳重和绳与滑轮间的摩擦,由图可知n=3,由力的平衡可得
动滑轮重
(2)物体的速度
拉绳的速度
答:(1)动滑轮重力为100N;
(2)拉绳的速度为1.2m/s。
32.(1)300J;(2)75%;(3)20N
【详解】解:(1)绳子拉力对物体做的有用功使物体上升3m的高度,故有用功
W有=GAh=100N×3m=300J
(2)对滑轮组部分进行分析,滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组合,且与动滑轮相连的绳子股数为2,且物体被匀速拉升,不计绳重、滑轮组内部摩擦及空气阻力,所以绳子所受拉力
由功的公式可得拉力F对A所做的总功
W总=Fs=80N×5m=400J
则斜面的机械效率
(3)绳子的拉力克服物体所受摩擦力做的功即为额外功,而额外功
W额=W总-W有=400J-300J=100 J
由功的公式变形可得物体A所受摩擦力
答:(1)绳子拉力F对A所做的有用功为300J;
(2)该斜面的机械效率为75%;
(3)物体A受到的滑动摩擦力为20N。
33.(1)12000J;(2)200W;(3)75%
【详解】解:(1)由图可知n=3,绳子自由端移动的距离为
s=nh=3×10m=30m
拉力做的总功为
W总=Fs=400N×30m=12000J
(2)拉力做功的功率为
(3)有用功为
W有=Gh=900N×10m=9000J
滑轮组的机械效率为
答:(1)拉力F所做的功是12000J;
(2)拉力F做功的功率是200W;
(3)滑轮组的机械效率是75%。
34.(1);(2);(3)70%
【详解】解:(1)由图乙知,0~80s,长方体A浸没在水中;80s~100s,A从水中逐渐露出;100s后,水完全露出水面。此时绳子对A的拉力为8×104N。整个过程A匀速直线运动,A所受的拉力与所受的重力是一对平衡力,所以物体A的重力
G=F1=8×104N
(2)当A浸没在水中时,绳子对A的拉力为7×104N。此时A受到竖直向上的浮力、拉力和竖直向下的重力作用处于匀速直线运动状态,这三个力是平衡力。所以浮力
F浮=G-F1′=8×104N-7×104N=104N
浸没时,A的体积等于其排开水的体积,据阿基米德原理得,A的体积
A的质量
A的密度
(3)由图示知,滑轮组承重绳子为2根,A浸没在水中时,滑轮组的机械效率
答:(1)物体A的重力为8×104N;
(2)物体A的密度为8×103kg/m3;
(3)物体A浸没在水中时,滑轮组的机械效率为70%。
35. 杠杆 大于 增大 见详解 30 竖直向下
【详解】(1)[1]由题意可知,桔槔是一个在力的作用下绕着固定点转动的硬棒,所以桔槔本质上是一种杠杆。
[2]由图可知,由于其另一端配有重物,所以人们向井内放送水桶时,需要提起另一侧的重物,所以人用的力一般大于水桶的重力。
(2)[3]桔槔末端悬挂一个重物,前端悬挂水桶,如果使用更大的水桶一次打取更多的水时,为了更省力,根据杠杆平衡条件可知,末端重物在不改变其位置的情况下,其质量应该增大。
(3)[4]根据杠杆平衡条件可知,在动力臂和阻力臂一定时,阻力越大,需要的动力也就越大,所以大石头越重,人向井内放送水桶时,向下的拉力更大,所以这个说法是不正确的。
(4)[5][6]由题意可知,当人要汲水时,根据杠杆平衡条件可得
G空桶×OA+F拉l=G石×OB
因为G空桶、G石、OA、OB都不变,所以拉力的力臂越大,拉力越小,当人竖直向下拉时,拉力的力臂最大,为OA,此时的拉力最小,为
36. 杠杆 质量 O L1m1=L2m2 均匀 水平 B
【详解】(1)[1]杆秤是一根绕着提纽转动的木棒,所以杆秤相当于杠杆。
[2]杆秤是用来称量物体质量的工具。
[3]杆秤绕着提纽转动,所以提钮的位置是其支点,故O点为支点。
(2)[4]根据杠杆平衡原理可得
G鱼×L1=G锤×L2
等式两边同时除以g得
L1m1=L2m2
(3)[5]由杠杆平衡原理可得
G物×L1=G锤×L2
由于L1和G锤是定值,所以L2与G物成正比,故L2的长度随物体质量增大而变长,所以秤杆上的刻度是均匀分布的。
[6]由于杆秤在没有物体称量时,是保持水平平衡的,所以在称量物体时,为确保对买卖双方公平,秤杆也应保持水平平衡。
(4)[7] 由杠杆平衡原理可得
G物×L1=G锤×L2
要使用大量程可称量更重的物体,即G物要增大,为了保持杠杆平衡,所以要减小L1,即缩短提纽与秤钩之间的长度,所以用B绳纽。