第十一章简单机械和功 综合素质评价（含答案）

第十一章综合素质评价
一、选择题(每题3分，共36分)
1．【2022·毕节市】如图是常用的一些工具，它给我们带来了很多便利，其中属于费力杠杆的是(　　)
2．【2023·常州期中】用下列简单机械，使重力同为G的物体都处于静止状态，如图所示，其中用力最大的是(均不计摩擦和机械自重)(　　)
3．立定纵跳摸高是中学生常见的运动项目．起跳前先屈膝下蹲，然后脚掌用力蹬地，伸展身体，两臂上挥，竖直向上跳起至最高点，小刚同学在一次立定纵跳摸高中消耗的能量约为(　　)
A．3×102 J 　 B．3×103 J 　 C．3×104 J 　 D．3×105 J
4．如图所示，有一质量不计的长木板，可绕O点转动，在它的右端放一重力为G的物块，并用一竖直向上的力F拉着其右端．当物块向左匀速运动时，长木板始终在水平位置保持静止，在此过程中，拉力F(　　)
A．变小 B．变大 C．不变 D．先变大后变小
5．【2022·丽水】如图是某兴趣小组用轻质杆制作的杆秤，经测试发现量程偏小．下列操作能使杆秤量程变大的是(　　)
A．将a点向左移 B．将b点向右移
C．换一个质量较小的秤砣 D．将a、b点都向左移等长距离
6．【2023·镇江新区月考】将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组．使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G1、G2的两物体，升高相同的高度．绳子自由端施加的拉力大小分别为F1和F2，物重G1＞G2，不计绳重和摩擦，则下列判断正确的是(　　)
A．拉力F1一定小于F2
B．甲、乙滑轮组的有用功相同
C．乙滑轮组的机械效率较高
D．甲滑轮组的额外功与有用功的比值较小
7．某同学设计了一种如图所示的简易电梯，由图可知(　　)
A．A是动滑轮
B．B是定滑轮
C．如果电动机向下拉动绳子，电梯厢将上升
D．电梯厢运动的速度与电动机拉绳的速度相等
8．如图所示，工人利用动滑轮吊起一袋沙的过程中，做了300 J的有用功，100 J的额外功，则该动滑轮的机械效率为(　　)
A．75% B．66.7% C．33.3% D．25%
9．如图所示，重为500 N的搬运工人站在水平高台上用滑轮组竖直向上匀速提升重为450 N的物体，10 s内将物体提升2 m，滑轮组的机械效率为75%，每个滑轮的重力相同，不计绳重和摩擦．下列说法正确的是(　　)
A．动滑轮的重力为50 N
B．拉力F的功率为120 W
C．工人对高台的压力为300 N
D．定滑轮对天花板的拉力为400 N
10．【2022·临沂】北京路沂河大桥改造工程是临沂市2022年重大工程之一，截至2022年2月27日，质量为2.5万吨的南幅老桥桥面由560个液压千斤顶顶升到位．桥面被以5 mm/min的速度共顶升3.1 m，g取10 N/kg，下列判断正确的是(　　)
A．南幅老桥桥面重2.5×105 N
B．1 h内桥面可被连续顶升3 m
C．千斤顶共对桥面做功7.75×108 J
D．千斤顶应用了流体压强的特点
11．如图所示是汽车起重机的示意图．当用它从水中吊起重物时，下列说法正确的是(　　)
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A．汽车轮胎有花纹是为了减少行驶过程中的摩擦力
B．此起重机运用了杠杆原理，此杠杆为费力杠杆
C．汽车固定后，吊起重物与没有吊起重物相比，对地面的压强变小
D．将重物从水中匀速吊起时，出水过程中，拉力逐渐变小
12．台风是一种破坏力很强的灾害性天气．某次台风把市民公园的一棵大树吹倒了，需要两个工人把它扶起来，工人们想到了下列四种方案，所用拉力最小的方案是(　　)
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二、填空题(每空2分，共18分)
13．利用图甲中的撬棒撬石块时，撬棒相当于______(填“省力”或“费力”)杠杆；利用图乙中的滑轮组匀速提升900 N的重物时，若忽略滑轮自重、绳重及摩擦，人对绳的最小拉力为______N.
14．如图，用大小为500 N的拉力F通过滑轮组将重为800 N的物体匀速提升2 m，不计绳重与摩擦，拉力F做的额外功为________J，滑轮组的机械效率是________%.
15．【2022·毕节】图甲是“测量水平运动物体所受滑动摩擦力”的实验装置图，小宇用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，弹簧测力计的示数如图乙，木块在0～1 s做加速运动，在1～3 s以速度0.2 m/s做匀速直线运动．在0～1 s内木块受到的滑动摩擦力为________N．在1～3 s内，拉力的功率为________W．3 s后，物体不受拉力，也不会立即停止运动，是因为物体具有________．
16．【2022·福建】如图，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是______________；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1 000 N，滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的摩擦力为________N.
三、解答题(17题6分，18题6分，19题12分，20题10分，21题12分，共46分)
17．如图，力气大的人，用一只手就可以把一盆水端起，此时脸盆相当于一个杠杆．右边是它的示意图，图中O为支点，A为动力作用点．请你在示意图中画出最小动力F1、阻力臂l2.
18．某人使用滑轮组提升重物，请你在图中画出使用滑轮组最省力的绕法(人向下拉绳)．
19．【2023·扬州期中】如图所示是探究杠杆平衡条件的几个实验情景：
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(1)挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆________(填“达到”或“没有达到”)平衡状态，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向________(填“左”或“右”)调节．
(2)如图乙所示，A点挂有2个质量均为50 g的钩码，为了让杠杆在水平位置平衡，应在B点挂________个质量均为50 g的钩码．
(3)取下B点位置的钩码，改用弹簧测力计拉杠杆的C点，如图丙，当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，杠杆在水平位置始终保持平衡，则弹簧测力计的示数如何变化？______________．
(4)探究结束后，小刚发现家里的开关也是杠杆(图丁)，其按钮可绕面板内轴转动，根据你的生活经验，你认为________(填“1”或“2”)较易损坏，这是因为________________________________________．
20．小红在“探究斜面的机械效率与哪些因素有关”的活动中，提出了以下猜想：
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斜程度有关．
为了验证自己的猜想，小红用木板搭成了如图所示的装置进行探究，记录数据如下表：
实验次数 斜面倾角 物重G/N 拉力F/N 斜面高度h/m 斜面长度s/m 有用功W有用/J 总功W总/J 斜面机械效率η
① 30° 5 4.2 0.6 1.2 3 5.04
② 30° 3 2.5 0.6 1.2 1.8 3 60%
③ 42° 3 2.8 0.8 1.2 2.4 3.36 71%
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(1)在实验过程中，应沿斜面向上________拉动木块．
(2)第①次实验中斜面的机械效率η＝________%.
(3)对比实验①②的数据可以用来验证猜想____________，对比②③两次实验数据，可初步得出的结论是______________________________________________
___________________________________________________________________.
21．如图甲所示，质量为20 kg的重物放在水平地面上，重物与地面间的接触面积为0.1 m2.利用图乙所示的滑轮组，小明在20 s内将重物匀速提高5 m，他对绳子自由端施加的拉力为150 N．不计绳重和摩擦，g取10 N/kg.
(1)求图甲中重物对地面的压强．
(2)在图乙所述过程中，求：
①小明所做的额外功．
②小明做功的功率．
答案
一、1.B
2．B
3．A　【点拨】小刚同学的重力G约为500 N，重心升高的高度Δh约为0.6 m，故小刚同学在一次立定纵跳摸高中消耗的能量约为W＝GΔh＝500 N×0.6 m＝300 J.
4．A
5．D　
6．D　【点拨】由图可知，F1＝(G1＋G动)，F2＝(G2＋G动)，动滑轮的重力相同，物重G1＞G2，所以无法比较拉力F1、F2的大小关系，故A错误；物体上升的高度相同，物重G1＞G2，根据W＝Gh可知，甲滑轮组的有用功要大于乙滑轮组的有用功；两个相同的动滑轮上升相同的高度，根据W＝Gh可知，克服动滑轮重力所做的额外功相同，根据η＝×100%＝×100%可知，有用功大的机械效率较高，即甲滑轮组的机械效率较高，故C错误；甲滑轮组的有用功大，额外功相同，故甲滑轮组的额外功与有用功的比值较小，故D
正确．
7．C　
8．A　
9．B　【点拨】工人做的有用功W有用＝Gh＝450 N×2 m＝900 J，拉力做的总功
W总＝＝＝1 200 J，工人施加的拉力F＝＝＝＝200 N，不计绳重和摩擦，由F＝(G＋G动)可得，动滑轮的重力G动＝nF－G＝3×200 N－450 N＝150 N，故A错误；拉力F的功率P＝＝＝120 W，故B正确；工人对高台的压力F压＝G人＋F＝500 N＋200 N＝700 N，故C错误；根据题意和前面解答可知G定＝G动＝150 N，定滑轮受到天花板施加的向上拉力、竖直向下的重力以及两股绳子向下的拉力作用处于平衡状态，则天花板对定滑轮施加的拉力F拉＝2F＋G定＝2×200 N＋150 N＝550 N，因为天花板对定滑轮的拉力和定滑轮对天花板的拉力是一对相互作用力，定滑轮对天花板的拉力
F拉′＝F拉＝550 N，故D错误．
10．C　【点拨】南幅老桥桥面的重力G＝mg＝2.5×104×103 kg×10 N/kg＝2.5×108 N，故A错误；1 h内桥面可被连续顶升的高度h＝s＝vt＝5 mm/min×60 min＝
300 mm＝0.3 m，故B错误；千斤顶对桥面所做的功W＝Gh′＝2.5×108 N×
3.1 m＝7.75×108 J，故C正确；液压千斤顶应用了液体压强的特点，故D错误．
11．B　
12．B
二、13.省力；300　
14．400；80　
15．0.5；0.1；惯性　【点拨】木块在1～3 s以速度0.2 m/s做匀速直线运动时，在水平方向上受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，由图知，在1～3 s内，弹簧测力计对木块的拉力等于0.5 N，则木块受到的摩擦力为0.5 N；木块在0～1 s做加速运动，但压力大小和接触面的粗糙程度均不变，则0～1 s内木块受到的摩擦力与1～3 s内木块受到的摩擦力相等，也为0.5 N；在1～3 s内，拉力的功率P＝＝＝Fv＝0.5 N×0.2 m/s＝0.1 W；3 s后，物体不受拉力，也不会立即停止运动，是因为物体具有惯性．
16．改变力的方向；1 600　【点拨】滑轮B为定滑轮，改变了力的方向；由图知n＝2，η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝80%，则汽车受到的摩擦力f＝1 600 N.
三、17.【解】如图所示．
18．【解】如图所示．
19．(1)达到；右 　 (2)3　(3)先变小后变大
(4)1；这种开关的力臂较小，按动需要的力较大
【点拨】(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有FAlA＝FBlB，即2G×3l＝FB×2l，解得FB＝3G，故需在B点挂3个钩码．(3)让杠杆在水平位置平衡，阻力和阻力臂不变，拉力的力臂先变长再变短，根据杠杆平衡条件可知，拉力先变小后变大．
20．(1)匀速　(2)60　(3)A；斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关
21．【解】(1)重物对地面的压力大小与重物的重力大小相等，重物对地面的压力
F压＝mg＝20 kg×10 N/kg＝200 N，重物对地面的压强p＝＝＝2 000 Pa.
(2)由图乙知承担物重的绳子的股数n＝2，①小明所做的总功W总＝Fs＝F×
2h＝150 N×2×5 m＝1 500 J，小明所做的有用功W有用＝mgh＝20 kg×10 N/kg×
5 m＝1 000 J，小明所做的额外功W额外＝W总－W有用＝1 500 J－1 000 J＝500 J.
②小明做功的功率P＝＝＝75 W.