第十二章 简单机械
一、选择题
1.中国空间站机械臂,是对人类手臂的最真实的还原,可随时实现对空间站舱体表面的巡检。下列杠杆,与空间站机械臂同类的是( )
A. 钓鱼竿 B. 动滑轮
C. 酒起子 D. 羊角锤
2.如图所示,O点为杠杆支点,在杠杆右端施加力F,某同学画出力F的力臂l,其中正确的是( )
A. B.
C. D.
3.下列关于杠杆的说法中,正确的是( )
A.杠杆一定有支点,但支点不一定在杠杆上
B.省力杠杆可以省力,有时也能省距离
C.杠杆的长度等于动力臂与阻力臂之和
D.杠杆的力臂可以不在杠杆上
4.如图所示为探究杠杆平衡条件的实验装置,实验前已调节杠杆在水平位置平衡。在图示位置挂两个钩码,为使杠杆仍平衡在水平位置,下列判断正确的是( )
A.在A点施加向下大小适当的拉力能使杠杆平衡
B.在B点施加向上大小适当的拉力能使杠杆平衡
C.在C点挂4个钩码能使杠杆平衡
D.在D点挂1个钩码能使杠杆平衡
5.如图所示,开瓶器开启瓶盖时,可看作是( )
A.以A为支点的费力杠杆
B.以A为支点的杠杆,但费距离
C.以B为支点的省力杠杆
D.以B为支点的杠杆,但省距离
6.图所示为学校升旗时的情景,关于旗杆顶端的的滑轮A,下列说法中正确的是( )
A.滑轮A是动滑轮 B.滑轮A是定滑轮
C.使用滑轮A可以省力 D.使用滑轮A不能改变力的方向
7.如图所示,分别使用甲、乙、丙三种方式把同一物体 M 匀速提升至相同高度(绳长不变),测得各拉力大小如图所示,则( )
A.利用机械丙提升M时省力 B.丙的机械效率小于乙的
C.F乙和F丙两个力所做的功相同 D.F甲做的功的功率一定小于F乙的
8.小昕在测量机械效率的实验时,分别用甲、乙、丙三种机械将重为1N的物体匀速提升0.2m,记录它们所做的总功如图所示,则( )
A.甲的机械效率高于乙
B.乙的额外功大于甲
C.丙的数据是错误的
D.甲的有用功小于乙
9.如图所示,小冯分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面,沙子和桶的总重均为500N,滑轮重均为10 N,甲的机械效率为η1,乙的机械效率为η2,若不计绳重与摩擦,则下列说法正确的是 ( )
A.甲图中的拉力小于乙图中的拉力
B.甲图中的有用功大于乙图中的有用功
C.甲图中的总功等于乙图中的总功
D.甲图中的机械效率η1大于乙图中的机械效率η2
10.如图所示,站在水平地面上的人通过滑轮组提升重物,该重物的重力G物=800N,重物在拉力作用下以v=0.1m/s的速度竖直匀速上升。已知动滑轮所受的重力G动=200N,人的重力G人=600N,滑轮组绳重及摩擦均可忽略不计,g取10N/kg。则下列判断正确的是( )
A.人对绳竖直向下的拉力大小为600N
B.滑轮组提升重物的机械效率为60%
C.人竖直向下的拉力做功的功率为100W
D.人对地面的压力大小为600N
11.用如图所示的滑轮组匀速拉动重为100N 的物体A水平向左移动2m,A受到地面对它的摩擦力为30N(不计滑轮和绳重及滑轮与绳之间的摩擦),下列说法中正确的是( )
A.拉力F为50N
B.绳子自由端移动的距离为6m
C.A受到的摩擦力方向水平向左
D.拉力F为15N
12.某建筑工地上,用滑轮组将质量相同的水泥板吊往高处。不计绳重和摩擦,同时吊起若干块水泥板时,滑轮组的效率为75%,再多吊起一块水泥板时,滑轮组的效率为80%。若要使滑轮组吊起水泥板的效率不低于90%,应至少同时吊起水泥板( )
A.5块 B.7块 C.9块 D.11块
二、填空题
13.有以下几种简单机械:①托盘天平;②瓶盖起子;③火钳;④羊角锤;⑤面包夹;⑥定滑轮;⑦理发剪刀。其中属于省力杠杆的有 _______;属于费力杠杆的有 ________;属于等臂杠杆的有 _______。(均填序号)
14.甲图盘山公路修得弯弯曲曲,其主要目的是___________(选填“省力”或“省距离”),乙图是用螺丝刀将螺纹钉旋进木板的情景,手柄___________(选填“粗”或“细”)一些的螺丝刀用起来更省力。
15.如图所示,杠杆始终处于水平平衡状态,改变弹簧测力计拉力的方向,使其从①→②→③。此过程中,弹簧测力计的示数将先______后______(均选填“变大”或“变小”),在②时拉力______(选填“最大”或“最小”)。
16.我国古代记录传统手工技术的著作《天工开物》里记载了一种捣谷用的舂,如图所示,舂属于________(选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆。如果想省力些,可将脚踩点适当_______(选填“远离”或“靠近”)支点。
17.陈大叔采用了如图所示的餐车销售“横山鸭扎包”,将餐车的前轮推到障碍物A时,他向下按扶把,这时餐车可以视为杠杆,支点是______(选填“前轮”或“后轮”);当后轮遇到障碍物时,他向上提扶把,这时餐车可视为______(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆,若餐车和美食总重力为600N,后轮遇到障碍物时如图乙所示,动力臂为阻力臂的3倍,大叔提餐车的力为______N。
18.如图所示,一个轻质杠杆可绕O点转动,甲、乙两物体分别用细线悬挂在杠杆的A、B两端,杠杆在水平位置平衡。乙物体重10N,则甲物体重 _____N。如果将支点O向A端移动,_____端将下沉(选填“A”或“B”)。若杠杆处于水平位置平衡时,在甲、乙两物体下端各增加1N重量,则 _____端将下沉(选填“A”或“B”)。
19.如图,用这样的装置举高物体。如果滑轮A重2N,要提起50N的物体,至少要用_________N的拉力。若要使物体上升2m,应将绳的自由端拉动_________m(不计绳重及摩擦)。
20.如图甲所示,是清洁工人用扫帚打扫地面卫生的情景,此时扫帚属于 ___________杠杆(选填“省力”、“费力”或“等臂”)。如图乙所示工人用30N的拉力将重为150N的重物匀速向左移动40cm,物体与地面间摩擦力为45N。则此过程中滑轮组的机械效率是 ___________。
三、作图题
21.如图所示为我国古代货物装船的场景。此时木棒属于杠杆,请画出货物重力的示意图及其阻力臂。
22.如题图所示,用滑轮组提升重物,用最小的力将物重提升到高处,请你用笔画线代替绳子,画出符合要求的绳子绕法。
四、实验题
23.小红和小明两位同学一起做“探究杠杆平衡条件”的实验。
(1)实验过程中应将杠杆调节到水平位置平衡,这样做的目的是________。若杠杆右端高左端低(如图甲所示),为使其在水平位置静止,应将左端的平衡螺母向________端调节(选填“左”或“右”)。
(2)如图乙所示,挂上钩码使杠杆在水平位置平衡,然后小明将A点和B点下方的钩码同时向支点O靠近一格,杠杆会________(选填“左端下沉”“右端下沉”或“保持平衡”)。
(3)如图丙所示,小红设计了两种实验方案:第一种弹簧测力计倾斜拉,其读数为,第二种弹簧测力计沿竖直方向拉,其读数为,第________(选填“一”或“二”)种实验方案更方便,在同等条件下,两次弹簧测力计读数________(选填“<”“=”或“>”)。
(4)杠杆在生活中有很多应用,如图丁是一种轮式垃圾桶,拖动时它相当于一个________(选填“省力”或“费力”)杠杆。
24.某学习小组使用几个相同的滑轮分别进行机械效率的测定,如图,他们测得钩码重、拉力、钩码上升的髙度、测力计移动的距离,并将计算出的有用功、总功和机械效率数据一并记入下表:
实验
(1)计算出表格中A、B所缺数据___________、___________;
(2)比较实验1、2,第2次的机械效率较低,主要原因是___________;
(3)在实验3的装置下再加挂一只相同的钩码,装置的机械效率与实验3的数据相比会___________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
25.同学们共同研究滑轮的特点:
次数 物重G/N 测力计的示数F/N
1 1.00 0.65
2 1.50 0.90
3 2.00 1.15
(1)在探究定滑轮时,小明照图甲操作,觉得读数不方便,于是把测力计倒过来,即测力计吊环系在拉绳上,用手拉挂钩,测力计的示数会__________(“变大”、“变小”或“不变”),其理由是__________;他们研究定滑轮特点时,做的实验如图乙所示,据此可证明:使用定滑轮不省力,但可以改变__________;
(2)在探究动滑轮时,照图丙操作测绳端拉力时,应尽量竖直向上__________拉动弹簧测力计,且在_______(选填“静止”或“拉动”)时读数;记录数据如下表,分析数据发现,测力计的示数F大于物重G的一半,与课本结论存在差异,其原因是__________。请给出一条减小此差异的建议__________。
26.斜面是一直简单机械,在生活和生本中有很多应用,小明利用左图所示的装置探究斜面的机械效率,测得的数荐记录在右侧的表格中。
(1)根据表格中记录的数据,可以推测小明在探究斜面的机械效率跟斜面________的关系;
(2)根据表格中记录的数据,斜面的倾斜程度越大,使用斜面越________(选填“省力”或“不省力”);
(3)第一次实验中物体在斜面上受到的摩擦力为________N;
(4)该小组又进行了第4次实验,他们在斜面上铺上棉布,使斜面变粗糙,斜面的倾斜程度与第3次相同,保持斜面高和长分别是0.5m和1m,物体重为10N,用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动,读出此时弹簧测力计的示数为10N,他们测得这种情况下斜面的机械效率为________,证明了,在其他条件一定时,斜面越粗糙,斜面的机械效率越低。
斜面的倾斜程度 小车的重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 机械效率η/%
较缓 10 0.1 5 1 20
较陡 10 0.3 6.7 1 45
最陡 10 0.5 8.4 1 60
五、计算题
27.某科学兴趣小组利用硬棒(质量不计)、细线、若干已知重力的物体、刻度尺等器材来研究杠杆平衡的条件。如图所示,在C处挂一待测物体B,当重为8 kg的物体A挂在D处时,硬棒在水平位置平衡,用刻度尺测得OC为6 cm,OD为18 cm。
(1)物体A的重力是多少?
(2)此时物体B所受的重力是多少?
28.如图,小明将重物匀速提高2m,若物体质量为30kg,动滑轮重20N,绳重及滑轮之间的摩擦不计(g取10N/kg),求
(1)物体的重力;
(2)拉力F的大小;
(3)绳子自由端移动的距离。
参考答案
1.A
2.A
3.D
4.B
5.B
6.B
7.B
8.C
9.D
10.C
11.D
12.C
13.②④ ③⑤⑦ ①⑥
14.省力 粗
15.变小 变大 最小
16.省力 远离
17.后轮 省力 200
18.5 B A
19.26 4
20.费力 75%
21.
22.
23.便于测量力臂 右 左端下沉 二 > 省力
24.0.2,0.27 有用功相同时,使用动滑轮做的额外功多 变大
25.变小 测力计的重力有影响 力的方向 匀速 拉动 动滑轮本身有重力 将动滑轮的重力计算在提升的物体的重力中
26.倾斜程度 不省力 4 50%
27.(1)80N;(2)240N
28.(1)300N;(2)160N;(3)4m