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第12章简单机械基础测试卷
(时间:120分钟 满分:100分)
题号 一 二 三 四 五 总分
得分
一、选择题。(每小题3分,共30分)
1.如图1所示,O是支点,在 B 端挂一重物,为使杠杆水平平衡,要在 A 端施加一个力,下列说法正确的是( )
A. F 最小 B. F 最小 C. F 最小 D.一样大
2.如图2所示,OB 是以O点为支点的杠杆,F 是作用在杠杆 B 端的力.图中线段 AB 与力 F 的作用线在一条直线上,且OA⊥AB,AC⊥OB.则表示力 F的力臂的线段为 ( )
A. OA B. OB C. AB D. AC
3.指甲刀是生活中常用的小工具,如图3所示,它包含三个杠杆,关于这三个杠杆的说法正确的是 ( )
A.一个省力杠杆,两个费力杠杆 B.一个费力杠杆,两个省力杠杆
C.三个都是省力杠杆 D.三个都是费力杠杆
4.如图4 所示,一根铁棒在水平拉力 F 的作用下,以O点为转轴,由竖直位置逆时针匀速转向水平位置的过程中,动力 F与动力臂L 的大小变化是 ( )
A. F 增大,L增大 B. F减小,L减小 C. F增大,L减小 D. F减小,L 增大
5.如图5 所示,粗细均匀的直尺 AB,将中点O支起来,在 B端放一支蜡烛,在 AO的中点C 放两支与B 端完全相同的蜡烛,如果将三支蜡烛同时点燃,它们的燃烧速度相同.那么在蜡烛的燃烧过程中,直尺AB将( )
A.蜡烛燃烧过程中 A 将逐渐上升
B.始终保持平衡
C.不能保持平衡,待两边蜡烛燃烧完了以后,才能恢复平衡
D.蜡烛燃烧过程中 B端将逐渐上升
6.用如图6所示的装置来提升物体,既能省力又能改变施力方向的装置是 ( )
7.下列关于滑轮和滑轮组的说法中,完全正确的一组是 ( )
①使用定滑轮一定既不省力也不费力;②使用动滑轮有时可能不省力;③使用滑轮组一定比使用动滑轮省力;④使用滑轮组有时既能省力,又能改变力的方向;⑤使用滑轮组总是既省力又改变力的方向;⑥组装滑轮组时,动滑轮和定滑轮的数目一定要相等.
A.①②④⑥ B.①②⑤⑥ C.②④ D.②④⑥
8.用如图7 所示的滑轮组在10s内将300 N的重物匀速提升3m,已知动滑轮重30N,不计摩擦,则( )
A.利用滑轮组所做的有用功是450 J B.绳子自由端移动的速度是0.9m/s
C.拉力的功率是 99 W D.滑轮组的机械效率是80%
9.利用如图8所示的滑轮,在粗糙水平面上匀速拉动物体,下列叙述正确的是 ( )
A.重力做的功是有用功 B.拉力 F 做的功是额外功
C.绳子自由端的拉力 F 做的功是总功 D.该滑轮的机械效率可能等于100%
10.从井中提水时,常常会发生吊水桶落入井里的事情.用物理知识分析下列说法,其中错误的是 ( )
A.用吊水桶向上提水,人对桶和水做的功都是有用功
B.用吊水桶向上提水,人对桶做的功是额外功
C.吊水桶掉在井里,打捞水桶时桶里会带些水,这时人对水做的功是额外功
D.吊水桶掉在井里,打捞水桶时,人对桶做的功是有用功
二、填空题。(每空2分,共22分)
11.如图9所示,高0.8m、重1100 N、均匀的圆柱形木柱M,截面半径为0.3m,将它竖直放在水平地面上时,木柱所受的重力与地面对它的支持力是一对 力;若要使木柱的a点离开地面,至少需要 N的力.
12.小明用如图10 所示的健身装置来锻炼腿部和手臂的肌肉.使用时,当绳 A 端固定不动,手在 B 端用力FB拉绳,使总重为G的物体匀速上升,若每个滑轮重 则 ;当绳 B 端固定不动,腿在 A 端用力FA拉绳,仍使该重物匀速上升,则 (不考虑绳重和摩擦)
13.如图11所示,B 物体重20 N,A 为动滑轮,绳子一端固定在地上,当滑轮A 在力F 的作用下匀速上升,在不考虑摩擦和动滑轮重的情况下,则拉力 F= N.
14.起重机在 20s内把重物匀速提到楼顶,起重机所做的总功是 额外功是 则起重机的总功率是 W,机械效率是 .
15.如图12所示,物体重 180 N,动滑轮重 10 N,小明用100 N的拉力(方向不变)将物体匀速提升2m,用了10s,则此过程中有用功是 J,额外功是 J,拉力的功率是 W,滑轮组的机械效率是 .
三、作图题。(8分)
16.如图 13 所示为生活中使用的“开瓶起子”,请在图中画出作用在“开瓶起子”上动力 F 的力臂和阻力 F 的示意图.
17.小红家住二楼,正装修房子,小红站在地面上,用如图 14 所示的器材,请帮她设计最省力的方法,把材料送到二楼窗口去(要求:用笔画线代替绳子在图示的器材中,绕滑轮组).
四、实验探究题。(每空2分,共30分)
18.从地面上搬起重物我们的常见做法是弯腰(如图 15 甲所示)或人下蹲弯曲膝盖(如图 15 乙所示)把它搬起来,哪种方法好呢 下面就建立模型说明这个问题.把脊柱简化为杠杆如图 15 丙所示,脊柱可绕骶骨(轴)O转动,腰背部复杂肌肉的等效拉力 F 作用在 A 点,其实际作用方向与脊柱夹角为 12°且保持不变,搬箱子拉力 F 作用在肩关节 B点,在 B 点挂一重物代替箱子.用测力计沿 F 方向拉,使模型静止,可测出腰背部复杂肌肉拉力的大小.接着,改变脊柱与水平面的夹角即改变杠杆与水平面的夹角α,多次实验得出结论.
(1)在图 15 丙中画出 F 力臂 L .
(2)当α角增大时,L (填“变大”“不变”或“变小”),F (填“变大”“不变”或“变小”).
(3)如果考虑到人上半身的重力,那么腰背部肌肉的实际拉力将比丙图中 F 要 (填“大”或“小”).
(4)对比甲、乙两种姿势所对应丙图中的两种状态,由以下分析可得, (填“甲”或“乙”)图中的姿势比较正确.
19.小亮看到工人利用斜面把货物推到小车上,联想到物理课上学到的知识,提出了以下两个问题:
①斜面越缓越省力,是不是机械效率高呢
②对于同一个滑轮组,提升的物体越重,机械效率越高;对于同一个斜面,是不是所推的物体越重,机械效率越高呢
为了解决以上问题,小亮与几个同学一起用如图16所示的装置进行了多次实验探究,记录的部分实验数据如下表:
实验次数 ① ② ③
斜面倾角 45° 30° 30°
物重G/N 1 1 2
斜面高度 h/m 0.7 0.5 0.5
沿斜面拉力 F/ N 0.9 0.7 1.4
斜面长s/m 1 1 1
有用功 Wn/J 0.5 1
总功W息/J 0.9 0.7 1.4
机械效率 η(%) 77.8 71.4
(1)表格中缺少两个数据,请补充完整(保留一位小数).
(2)在实验操作过程中,应沿斜面向上 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(选填“左”或“右”).
(3)通过对比实验①②的数据,得出的结论是斜面越缓越省力,机械效率越 .
(4)通过对比实验 的数据(选填实验次数),得出的结论是对于同一斜面,机械效率与所拉物体的重力 .
五、计算题。(10分)
20.建筑工人要向楼上运送货物,为了省力,他在一个斜面上安装了一个滑轮组,做成如图 17 所示的机械装置,斜面的倾角为 且固定在水平面上.工人用400 N的力拉绳子,重为 500 N 的货物沿斜面匀速向上运动6m,所用时间为 20s,求此过程中:
(1)重物沿斜面匀速运动的速度大小.
(2)工人提升重物做的有用功.
(3)该装置的机械效率.
第十二章基础测试卷
1. B 2. A 3. A 4. C 5. B
6. C[提示:A 是定滑轮,只能改变力的方向,不能省力;B是动滑轮,只能省力,不能改变力的方向;C是滑轮组,与动滑轮相连的有2段绳子,动力的方向向下,可以省力,可以改变力的方向;D是滑轮组,与动滑轮相连的有3段绳子,动力的方向向上,可以省力,不可以改变力的方向.] 7. C[提示:分析定滑轮、动滑轮和滑轮组的使用情况,要结合实际,不要总是停留在理想情况下.考虑使用定滑轮过程中摩擦力的存在,可能费力,故①错误;使用动滑轮时,拉力不但承担物体重力,还要承担动滑轮重和摩擦力,因此使用动滑轮有可能不省力,故②正确;使用只有两股绳子吊着动滑轮的滑轮组时,就不比动滑轮省力,故③错误;滑轮组中既有定滑轮,又有动滑轮,省力情况要根据物重、动滑轮重和绳与滑轮之间的摩擦力大小来决定。当物重远大于动滑轮重和摩擦力时,它能省力,当物重小于等于动滑轮重和摩擦力时,滑轮组就不能省力,使用滑轮组可能改变力的方向,故④正确,⑤错误;滑轮组中定滑轮和动滑轮的个数不一定相等,根据需要安排滑轮的个数,故⑥错误.]
8. C 9. C
10. A[提示:用吊水桶向上提水,目的是提水,所以对水做的功是有用功,但是对桶又不得不做功,则对桶做的功是额外功,故 A 错,B 正确;吊水桶掉在井里,打捞水桶时,目的是取桶,所以对桶做的功是有用功,但是对水又不得不做功,则对水做的功是额外功,故C. D正确.]
11.平衡 330
G[提示:当绳 A 端固定不动,手在 B 端用力FB拉绳时,A 端的拉力和物体的重力G 相等,物体G匀速上升时,中间的滑轮处于平衡状态,则 当绳 B 端固定不动,腿在 A 端用力 FA拉绳时,该图中滑轮均为定滑轮,则
13.40[提示:使用动滑轮的时候,只有动力作用在轮边缘时,动滑轮才是省力的,图中动力 F 作用在动滑轮的轴上,所以有
14.2000 60% 15.360 40 40 90%
16.如图所示.[提示:首先在 F 的方向上作出力 F 的作用线,然后从支点O向 F 的作用线作垂线,垂线段的长度即为动力臂 L . F 使起子沿逆时针转动,而瓶盖对起子的力阻碍了起子的转动,所以阻力 F 的方向竖直向下.]
17.如图所示.[提示:人站在地面上向下拉绳子,且是最省力的方式,所以此滑轮组提升材料的绳子股数有3股,绕制方法如图所示.]
18.(1)如图所示. (2)变小 变小 (3)大 (4)乙
[提示:(1)延长 F 作用线,从支点向其作用线作垂线,则 L 是其力臂,如图25所示.(2)当a角增大时,力臂L 变小;由于拉力 F 的方向与脊柱夹角始终为 12°,且OA 这段距离不变,则O点到F 作用线的距离不变,即动力臂不变,阻力为箱子的重力不变,根据杠杆平衡条件可知,F 变小.(3)如果考虑到人上半身的重力,由于上半身的重力会阻碍杠杆的转动,根据杠杆平衡条件可知实际拉力将变大.(4)比较甲、乙两种姿势可知:甲的支点太高,在搬起物体时,阻力臂减小得慢,则腰背部复杂肌肉的等效拉力 F 要比较长时间的使用较大的力,所以甲姿势不正确,乙姿势比较正确.]
19.(1)0.7 71.4 (2)匀速 左 (3)低 (4)②③无关[提示:(1)第①次实验中的有用功 =1N×0.7m=0.7J;第③次实验中斜面的机械效率 (2)只有物体做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数和拉力的大小相等;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.(3)由①②两次实验数据可知,斜面倾斜角不同,所用拉力不同。其机械效率也不同,说明当其他条件一定时,斜面越缓越省力,机械效率越低.(4)要得出斜面机械效率与所拉物体重力之间的关系应控制其他条件不变而改变物重,表格中②③两次实验数据符合;由②③两次实验数据可知,其他条件相同时改变物体的重力,斜面的机械效率不变,故可得结论:对于同一斜面,机械效率与所拉物体的重力无关.]
20.提示:(1)根据公式 代入数值可求出重物的速度大小;(2)根据 可求出所做的有用功:(3)滑轮组由2 段绳子承担,则绳子自由端移动的距离 然后根据 计算出人做的总功,最后根据机械效率公式计算出该装置的机械效率.解:(1)重物的速度大小 (2)重物上升的高度h=s· sin 所做的有用功 ×3 m=1500 J. (3)绳子自由端移动的距离s偶=2s=2×6m=12m,人做的总功 12m=4800 J,该装置的机械效率 31.25%.