第十二章简单机械练习题
一、单选题
1.如图是一个指甲剪的示意图,它是由三个杠杆ABC OBD和OED组成 用它剪指甲时,属于省力杠杆的是( )
A.ABC B.OBD C.OED D.三个都是
2.如图,甲为厦漳跨海大桥的实景图,该桥可逐步抽象成乙、丙、丁所示的模型。下列说法正确的是( )
A.桥上无车时,桥塔增高,钢索承受的拉力不变
B.桥上无车时,桥塔增高,钢索承受的拉力变小
C.桥上有车时,车靠近桥塔,钢索受到的拉力不变
D.桥上有车时,车靠近桥塔,钢索受到的拉力变大
3.工人师傅用如图所示的滑轮组提升物体,若要提高滑轮组的机械效率,下列方法可行的是( )
A.增大摩擦 B.增大定滑轮的重力
C.增大动滑轮的重力 D.增大被提升物体的重力
4.如图所示,在A端施加一个始终与轻质杠杆垂直的拉力F,当杠杆由图中实线位置匀速转动到虚线位置时,则拉力F( )
A.一直增大
B.一直减小
C.先增大后减小
D.先减小后增大
5.每年三月初潼南菜花节均要隆重开幕,迎来四方宾客。为展示景区盛况,用无人机进行拍摄宣传。下列说法正确的是( )
A.无人机起飞前停在地面,它所受的重力与它对地面的压力是一对平衡力
B.无人机匀速上升时,其动能转化为重力势能,机械能守恒
C.无人机的功率越大,它的机械效率越高
D.无人机快速上升时,螺旋桨产生向上的升力大于它的重力
6.下列关于功率、机械效率说法正确的是( )
A.省力越多的机械,越省功 B.机械做功越多,功率就越大
C.机械效率越高的机械,越省力 D.机械做功越快,功率就越大
7.如图所示,重力为G均匀木棒竖直悬于O,在其下端施一始终垂直于棒的拉力F,让棒缓慢转到图中虚线所示位置,在转动的过程中( )
A.阻力臂逐渐变大,动力F逐渐变大
B.动力臂逐渐变大,动力F逐渐减小
C.动力臂保持不变,动力F逐渐不变
D.阻力臂逐渐变大,动力F保持不变
8.如图所示工人用600N的拉力将重1000N的物体在5s内匀速提升了1m。不计绳重和摩擦,以下说法正确的是( )
A.动滑轮的重力为400N B.工人做的有用功为600J
C.机械效率约为83.3% D.拉力F的功率为120W
9.为了将放置在水平地面上、重 的重物提升到高处。小明同学设计了图甲所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时,重物的速度和上升的高度h随时间t变化的关系图象分别如图丙和丁所示。若重物与地面的接触面积 ,不计绳重和摩擦,绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。则下列选项正确的是( )
A.在内,拉力F的功率P为
B.在内,重物对地面的压强p为
C.在内,拉力F做的功W为
D.在内,滑轮组的机械效率保留两位F有效数字后为
二、填空题
10.如图所示,搬运工人用滑轮组在内将重为的重物匀速提升,所用拉力为,则他所做的有用功是 J,拉力的功率是 W,滑轮组的机械效率是 ,用此滑轮组提升重力更大的物体,滑轮组的机械效率将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
11.为提高学生安全自救和使用灭火器的能力,学校开展消防安全演习。如图是一种泡沫灭火器局部示意图,当按压控制杆时,控制杆绕点O转动,可打开阀门。灭火器的控制杆相当于简单机械中的 (选填“杠杆、滑轮或斜面”),使用该控制杆打开灭火器的好处是 (选填“省力或费力)。
12.如图所示,小明用的力,将一重为的物体从斜面底部匀速拉到斜面顶部,已知斜面高,长,则在整个过程中,拉力对物体做的功是 ,斜面的机械效率为 ,物体所受的摩擦力为 。
13.如图所示,滑轮重、绳重及摩擦均不计,绳的A端在人的拉动下水平移动2m,重为400N的物体匀速上升90cm,人拉绳做的功是 J。
14.如图甲为某种吊车的工作示意图。利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点转动。伸缩撑杆为圆弧状,伸缩时对吊臂的支持力始终与吊臂垂直。从图甲到图乙所示的仅缩短吊臂的过程中,伸缩撑杆对吊臂的支持力 (选填“变小”“变大”或“不变”),此过程中撑杆对吊臂 (选填“做功”或“不做功”);从图丙到图乙所示的仅匀速提升吊臂的过程中,伸缩撑杆对吊臂的支持力 (选填“变小”“变大”或“不变”),此过程中撑杆对吊臂 (选填“做功”或“不做功”)。
15.用如图所示的滑轮组提升重540N的建材,滑轮组的机械效率是90%,工人的重力是700N,双脚与地面的接触面积是500cm2.提升建材时,工人对绳子的拉力是 N,工人对地面的压强是 Pa.
16.学校每周都要举行一次升旗仪式活动,你认为旗杆顶端安装的滑轮是 (选填“动滑轮”或“定滑轮”)把它安装在旗杆顶端的作用是 。
17.小刚家厨房里有一把多功能剪刀,如图中标注了该剪刀的相关用途,做启瓶器使用时,它是一个 (选填“省力”、“费力”或“等臂”)杠杆;用剪刀剪较硬的物品时,将物品放在靠近轴的地方,这是通过 ,达到更加省力的目的。
三、实验题
18.以下是小明同学为探究杠杆的平衡条件而设计的实验。
(1)实验前,小明发现杠杆处于如图甲所示位置,要使它在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向 (选填“左”、“右”)调节;进行实验前,让杠杆在水平位置平衡的目的是: ;
(2)调好后,小明分别按图乙、丙进行实验,为了便于实验操作,减少实验误差,你认为按图 进行实验更好;
(3)小明用调好的杠杆分别按图丙和图丁进行实验,杠杆处于平衡状态时,弹簧测力计的示数F1 F2(选填“大于”、“小于”或“等于”);
(4)若使杠杆静止于水平位置,每个钩码的重为0.5N,则按图丁实验时弹簧测力计的示数应为 N。
四、计算题
19.如图所示,用滑轮组匀速提起一个重为350N的物体,物体在10s内竖直上升了1m,人拉绳的力为250N。试问:
(1)人拉绳子做功的功率为多少?
(2)滑轮组的机械效率为多少?
(3)动滑轮重多少?(不计绳重和摩擦)
(4)写出一条提高机械效率的办法。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
1.A
【详解】杠杆ABC支点在C点,动力作用点在A点,阻力作用点在B点,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆;杠杆OBD和杠杆OED支点都在O点,阻力作用点都在D点,动力作用点分别在B点和E点,动力臂均小于阻力臂,均属于费力杠杆;故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2.B
【详解】AB.由图可知,桥上无车时,若增加塔桥的高度,增加了支点到钢索的垂直距离,即增大了动力臂,根据杠杆的平衡条件有,在阻力和阻力臂不变的情况下,动力臂越大,动力越小,桥对钢索的拉力就越小,即钢索承受的拉力变小,故A错误,B正确;
CD.桥上有车时,位置越靠近桥塔,阻力臂越小,由杠杆平衡条件可知,当阻力和动力臂不变的情况下,钢索受到的拉力越小,故CD错误。
故选B。
3.D
【详解】A.增大摩擦后,克服摩擦力所做的额外功将增大,则滑轮组的机械效率会变小,故A不符合题意;
B.定滑轮的重力不会影响额外功,所以增大定滑轮的重力不会提升滑轮组的机械效率,故B不符合题意;
C.增大动滑轮的重力后,克服动滑轮的重力所做的额外功将会增大,则滑轮组的机械效率会变小,故C不符合题意;
D.增大被提升物体的重力后,由
可知,滑轮组的机械效率将会增大,故D符合题意。
故选D。
4.C
【详解】将杠杆缓慢地由最初位置拉到水平位置时,动力臂不变,阻力不变,阻力力臂变大,根据杠杆平衡条件
可知,动力变大;当杠杆从水平位置拉到最终位置时,动力臂不变,阻力不变,阻力臂变小,所以动力变小,故F先变大后变小,故ABD错误,C符合题意。
故选C。
5.D
【详解】A.无人机静止在地面上时,无人机受到的重力与无人机对地面的压力,方向都是竖直向下的,且二个力分别作用于两个物体,不是作用在同一个物体上,所以不是一对平衡力,故A错误;
B.无人机匀速上升时,质量不变,速度不变,动能不变;高度增加,重力势能增大,所以机械能增大;在该过程中,动能没有转化为重力势能;故B错误;
C.功率表示做功的快慢,机械效率是有用功跟总功的比值,机械效率与功率的大小无关,故C错误;
D.飞机在快速上升时,升力大于重力,合力向上,无人机才能快速上升,故D正确。
故选D。
6.D
【详解】A.任何机械可以省力,但不能省功,故A错误;
BD.功率表示做功的快慢,机械做功越快,表示功率越大;功是表示机械做功多少的物理量,功越多,表示机械做功越多,故B错误,D正确。
C.机械效率是指有用功占总功的百分比,与是否省力没有必然的联系,故C错误。
故选D。
7.A
【详解】当将杠杆缓慢地由最初位置拉到水平位置时,因为拉力F始终垂直于棒,所以动力臂不变;阻力为杠杆的重力,其大小不变,当硬棒在竖直位置时,重力的力臂为0,转过一定角后,重力的力臂(阻力臂)逐渐变大;因阻力(即重力)不变,阻力臂变大,动力臂不变,由杠杆的平衡条件F1l1 =F2 l2 知道,动力F变大,综上所述,只有A正确,故选A.
8.C
【详解】A.对动滑轮受力分析知,动滑轮重力为
G动=2F-G=2×600N-1000N=200N
故A错误;
B.工人做的有用功为
W有=Gh=1000N×1m=1000J
故B错误;
C.自由端移动的距离为
s=2h=2×1m=2m
工人做的总功为
W总=Fs=600N×2m=1200J
机械效率为
故C正确;
D.拉力F的功率为
故D错误。
故选C。
9.B
【详解】A.由图知道,在2~3s内,重物做匀速运动,v3 =2.50m/s,拉力F3 =40N,又因为承担物重的绳子股数n=3,所以,拉力F的作用点下降的速度
v3 ′=3v3 =3×2.50m/s=7.5m/s
拉力做功功率(总功率)
故A错误;
B.由丙图知道,物体在2~3s内做匀速直线运动,由图乙知道,此时的拉力F3 =40N,根据知道,
G动=nF3 -G物=3×40N-100N=20N
在0~1s内,拉力F1 =30N,把动滑轮和重物看成整体,则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态,所以,
F支 +3F1 =G+G动
地面对物体的支持力
F支=G+G动-3F1 =100N+20N-3×30N=30N
由于力的作用是相互的,所以,重物对地面的压力
F压=F支=30N
对地面的压强
故B正确;
C.由图乙知道,在1~2s内,拉力F2 =50N,重物上升高度h2 =1.25m,拉力F的作用点下降的距离
s2 =3h2 =3×1.25m=3.75m
拉力做的功
W=F2 s2 =50N×3.75m=187.5J
故C错误;
D.滑轮组的机械效率
故D错误。
故选B。
10. 1620 90 90% 增大
【详解】[1]由图可知,他所做的有用功
[2]总功为
拉力的功率
[3]滑轮组的机械效率
[4]在使用同一滑轮组时,增加钩码的重力相当于增大了有用功,而额外功不变,所以根据机械效率的公式可知,其机械效率会增大。
11. 杠杆 省力
【详解】[1][2]从泡沫灭火器局部示意图看出,当按压控制杆时,控制杆绕点O转动,可打开阀门。此时动力臂大于阻力臂,为省力杠杆,即控制杆相当于简单机械中的杠杆。
12. 250 80% 5
【详解】[1]在整个过程中,拉力对物体做的功
W总=Fs=25N×10m=250J
[2]有用功
W有=Gh=100N×2m=200J
斜面的机械效率为
[3]额外功
W额=W总-W有=250J-200J=50J
物体所受的摩擦力为
13.360
【详解】滑轮重、绳重及摩擦均不计,没有做额外功,则拉力做的功(总功)等于有用功,即克服物体重力做的功,人拉绳做的功
W总=W有用=Gh=400N×0.9m=360J
14. 变小 不做功 变小 做功
【详解】[1][2]由图可知,吊车在使用时,动力臂小于阻力臂,根据杠杆平衡条件,动力大于阻力,是费力杠杆;从图甲到图乙所示的仅缩短吊臂的过程中,动力臂不变,阻力臂变小,阻力不变,根据杠杆平衡条件可知,动力减小;伸缩时,对吊臂的支持力始终与吊臂垂直,此过程中有力无距离,撑杆对吊臂不做功。
[3][4]从图丙到图乙所示的仅匀速放下吊臂的过程中,吊臂逆时针转动,阻力(物重)不变,阻力臂变小;它对吊臂的支持力始终与吊臂垂直,则动力臂不变;根据杠杆平衡条件可知,动力变小,此过程中撑杆对吊臂做功。
15. 300 8000
【详解】第一空.滑轮组的动滑轮绕2段绳,滑轮组的机械效率:
η=,
工人对绳子的拉力:
F==300N;
第二空.工人对地面的压力:
F压=G人-F=700N-300N=400N,
工人对地面的压强:
p==8000Pa.
16. 定滑轮 改变力的方向
【详解】[1][2]旗杆顶端的滑轮的轴是固定不动的,所以该滑轮是定滑轮;使用定滑轮不省力,但能改变用力的方向。
17. 省力 减小阻力臂
【详解】[1]由图知道,做启瓶器使用时,动力臂大于阻力臂,此时它是一个省力杠杆。
[2]做剪刀使用时,物体越靠近转轴,阻力臂越小,而阻力和动力臂不变,由杠杆平衡条件知道,动力越小、越省力。
18. 右 便于测量力臂(可在杠杆下直接读出力臂的大小),可避免杠杆自重对实验的影响 乙 大于 0.75
【详解】(1)[1]杠杆静止在图甲所示的位置,左端下沉,说明杠杆的重心在支点的左侧,要使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向右调节。
[2]进行实验前,让杠杆在水平位置平衡,这样做的好处是:便于测量力臂(可在杠杆下直接读出力臂的大小),同时是让杠杆的重心在支点上,可避免杠杆自重对实验的影响。
(2)[3]力臂等于支点到力的作用线的距离。图乙所示实验,测力计拉力与杠杆垂直,可以直接从杠杆上读取测力计拉力力臂;图丙所示实验,拉力与杠杆不垂直,不便于测量测力计拉力力臂,故为了便于实验操作,减少实验误差,按图乙进行实验更好。
(3)[4]图丙和图丁相比,拉力的作用点不变,图丙中测力计倾斜,则F1的力臂小于F2的力臂,而钩码重力与钩码重力的力臂均不变,由杠杆平衡条件可知F1大于F2。
(4)[5]设每个小格的长度为l,根据杠杆的平衡条件有
F2×4l=2G×3l
解得
F2=1.5G=1.5×0.5N=0.75N
19.(1)50W;(2)70%;(3)150N;(4)见解析
【详解】(1)绳子末端移动的距离
s=2h=2×1m=2m,拉力做功
W总=Fs=250N×2m=500J拉力做功功率为
(2)对物体做有用功
W有用=Gh=350N×1m=350J滑轮组的机械效率
(3)由于不计绳重和摩擦
W额=G动h=G动×1m=W总﹣W有=500J﹣350J=150J解得G动=150N
(4)不计绳重和摩擦时,由于
所以,当增加提升重物的重力时,可以提高滑轮组的机械效率;当减小动滑轮重力时,也会提高滑轮组的机械效率。
答:(1)人拉绳子做功的功率为50W
(2)滑轮组的机械效率为70%;
(3)动滑轮重150N;
(4)增加提升重物的重力,可以提高滑轮组的机械效率。
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