第十一章 简单机械 章末评价卷
(时间:90分钟 满分:90分)
一、选择题(本题共8个小题,每小题3分,共24分。第1～6题为单项选择题。第7、8题为多项选择题,每小题至少有两项符合题目要求,全选对得3分,选对但不全得1分,选错或不选得0分)
1.下列简单机械在正常使用时能够省力的是( )
A.食品夹 B.定滑轮 C.开瓶器 D.钓鱼竿
2.下列关于机械效率的说法正确的是( )
A.越省力的机械,机械效率越高
B.做功越快的机械,机械效率越高
C.做有用功越多的机械,机械效率越高
D.有用功与总功的比值越大的机械,机械效率越高
3.如图借助简单机械提升同一重物,若不计滑轮重及摩擦,以下装置最省力的是( )
4.如图所示,现用动力作用于A端,使杠杆在水平位置保持平衡,当动力由F1方向逐渐转到F2方向的过程中杠杆始终水平平衡,动力大小将( )
A.保持不变 B.先增大后减小
C.一直增大 D.先减小后增大
5.如图所示,用甲、乙两套装置分别将重5 N的物体匀速提升相同高度,每只滑轮重1 N,不计滑轮摩擦和绳重,所用拉力分别是F甲和F乙,机械效率分别是η甲和η乙,则( )
A.F甲>F乙 B.F甲=F乙 C.η甲<η乙 D.η甲>η乙
6.如图所示,某工地用滑轮组将重为5 000 N的货物匀速提升6 m,所用时间为20 s,在绳的末端所用拉力为2 200 N,下列说法错误的是( )
A.拉力的功率为660 W
B.提升货物过程中的有用功是3×104 J
C.M处滑轮的作用是改变力的方向
D.若只增加货物所受的重力,滑轮组的机械效率将增大
7.(多项选择)如图所示的钢丝钳是人们日常生活中的一种常用工具,下列说法正确的是( )
A.手柄上有刻纹是为了增大摩擦
B.剪断铁丝时,钢丝钳是费力杠杆
C.剪物体时,手的位置越靠后越省力
D.刀口接触面积很小,可以增大压强
8.(多项选择)在美丽乡村建设的工地上,如图所示,工人借助动滑轮用250 N的拉力,将450 N的重物匀速提升2 m,用时10 s。则( )
A.重物上升的速度为0.2 m/s
B.动滑轮做的有用功为1 000 J
C.工人的拉力的功率为90 W
D.动滑轮的机械效率为90%
二、填空题(本题共4个小题,每空2分,共10分)
9.如图所示,我国古代科技著作《天工开物》中记载的“捣米的碓”,是古人巧妙应用杠杆的智慧结晶。要想更省力,使用碓捣米时应该 (选填“靠近”或“远离”)支点。
10.如图是小聪为拉船靠岸而设计的甲、乙两种方案,若拉船的力需要很大,则应选用 (选填“甲”或“乙”)方案。(不计机械的自重及摩擦)
11.如图所示,小明将一个重为30 N的小车从斜面底端匀速拉到斜面顶端,沿斜面向上的拉力为25 N,小车沿斜面移动的距离s=1.6 m,上升的高度h=0.6 m。则小明对小车做的有用功是 J,斜面的机械效率是 。
12.如图所示,已知动滑轮的重力为10 N,小满的重力为500 N,绳能承受的最大拉力为550 N,若不计绳重与摩擦,则小满正常使用此滑轮组提升重物时,滑轮组的最大机械效率为 。
三、作图题(本题共3个小题,每小题2分,共6分)
13.如图,静止在水平地面上的Y型物体ABC,要将B端刚刚抬离地面,请画出最小力F的示意图。
14.用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组来提升重物,要求向下拉绳时重物上升,画出其绕绳方法。
15.已知小华使用某简单机械在20 s内实际做了8 000 J的功,绘制图像如下。若此机械的机械效率为75%,请在同一个坐标轴里画出其有用功的图像。
四、简答题(本题共2个小题,每小题3分,共6分)
16.指甲剪是日常用品,如图所示,其结构由a、b两部件组成,接触凸点A。请你根据学到的物理知识回答以下问题。
(1)使用指甲剪时,a部件是省力杠杆,还是费力杠杆
(2)如果b部件作为杠杆,凸点A是杠杆的哪个要素
17.现代生活中我们常常使用行李箱装东西,如图所示是一个行李箱,拉行李箱的时候要拉出拉杆,请运用物理知识解释拉行李箱时拉出拉杆的作用。
五、实验与科学探究题(本题共3个小题,第18题8分,第19、20题各10分,共28分)
18.小明利用如图所示的装置探究杠杆的平衡条件。
(1)为排除杠杆自重对实验的影响,实验前把杠杆中心支在支架上,杠杆静止在图甲所示位置,此时应将杠杆右端的螺母向 (选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置达到平衡。
(2)在杠杆两侧挂上不同数量相同规格的钩码,调节钩码位置,使杠杆重新在水平位置平衡,这样做的目的是 。
(3)实验时,小明在杠杆左侧A位置(左边位置第四格)先挂了3个钩码,如图乙所示,则在右侧B位置(右边位置第三格)应挂 个相同规格的钩码,杠杆可以重新在水平位置平衡。
(4)如图丙所示,小明在A位置挂一个弹簧测力计,在B位置挂了2个钩码。现将弹簧测力计从C位置移到D位置,在此过程中杠杆始终在水平位置保持平衡,则弹簧测力计示数 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
19.在“探究定滑轮和动滑轮的特点”实验时,小明用同一个滑轮做了四次实验,前两次按图甲、乙进行,后两次按图丙进行,并将测得的数据记录在表格中。
实验 序号 钩码重 G/N 钩码上升 的高度 h/cm 拉力 F/N 绳子自由 端移动的 距离s/cm
1 2.0 20.0 2.0 20.0
2 2.0 20.0 2.0 20.0
3 1.0 20.0 0.7 40.0
4 2.0 20.0 1.2 40.0
(1)分析第1、2次的数据及观察到的现象,可以得出结论:使用定滑轮 省距离, 改变力的方向。(均选填“能”或“不能”)
(2)用图乙进行实验时,若小明将绳子的自由端沿着水平向右的方向匀速拉动,拉力的大小将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
(3)用图丙进行实验时,应沿 方向匀速拉动绳子自由端。分析第3、4次数据发现,拉力的大小总比钩码重力的一半要大,这主要是因为 。
20.杆秤(图甲)是我国古老的测量质量的工具,曾是商品流通中的主要度量工具,同时它还有着公平公正的象征意义,至今仍有很多人使用。有同学动手制作量程为0～20 g的杆秤(图乙)。
【制作步骤】
①做秤杆:选取一根筷子,A处固定悬挂上秤盘,B处系了一根细绳作为提纽;
②标零线:将5克的砝码挂到提纽的右边作为秤砣,手提提纽,移动秤砣,使秤杆在水平位置平衡,在秤砣所挂的位置标上“0”刻度;
③定刻度:……
【交流评价】
(1)杆秤是根据 原理制成的。
(2)图甲中,杆秤有两个提纽,使用提纽 (选填“1”或“2”)时的量程更大。
(3)步骤②标零线时秤杆出现左低右高现象,秤砣应往 侧移动,使杆秤调至水平位置平衡;悬挂的秤盘质量不同 (选填“会”或“不会”)影响“0”刻度的位置。
(4)若秤砣长时间使用出现磨损,那么使用该杆秤,测量结果将 (选填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
六、综合应用题(本题共2个小题,每小题8分,共16分。解答时需写出必要的计算公式及过程或文字说明,若只写出计算结果将不得分)
21.小明家装修房屋,一箱质量为80 kg的建筑材料放在水平地面上,装修工人用500 N的拉力F通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升3 m,用时20 s。(g取10 N/kg)求:
(1)对建筑材料所做的功。
(2)拉力F所做的功。
(3)滑轮组的机械效率。
22.我国古代记录传统手工技术的著作《天工开物》里记载的一种捣谷用的碓。其简化图如图所示,先用脚施加一个竖直向下的力F1踩横木的B点,使A端升高,然后将脚移开,A端的碓头在重力的作用下向下运动撞击在谷物上,将谷物砸开。
请你回答下列问题:
(1)已知图中所示的碓头质量为18 kg,请问它的重力为多大(g取
10 N/kg)
(2)若OB∶OA=1∶3,忽略摩擦和横木自重,则脚施加的竖直向下的力F1为多大
(3)请从功能关系的角度解释:为什么制作碓头时要选择密度大的
材料
(4)用力踩B端使其向下运动的过程中,F1做功为W1,碓头克服重力做功为W2,请比较W1和W2的大小关系,并阐述理由(横木的自重忽略
不计)。第十一章 简单机械 章末评价卷
(时间:90分钟 满分:90分)
评价等级:
一、选择题(本题共8个小题,每小题3分,共24分。第1～6题为单项选择题。第7、8题为多项选择题,每小题至少有两项符合题目要求,全选对得3分,选对但不全得1分,选错或不选得0分)
1.下列简单机械在正常使用时能够省力的是(C)
A.食品夹 B.定滑轮 C.开瓶器 D.钓鱼竿
2.下列关于机械效率的说法正确的是(D)
A.越省力的机械,机械效率越高
B.做功越快的机械,机械效率越高
C.做有用功越多的机械,机械效率越高
D.有用功与总功的比值越大的机械,机械效率越高
3.如图借助简单机械提升同一重物,若不计滑轮重及摩擦,以下装置最省力的是(D)
4.如图所示,现用动力作用于A端,使杠杆在水平位置保持平衡,当动力由F1方向逐渐转到F2方向的过程中杠杆始终水平平衡,动力大小将(D)
A.保持不变 B.先增大后减小
C.一直增大 D.先减小后增大
5.如图所示,用甲、乙两套装置分别将重5 N的物体匀速提升相同高度,每只滑轮重1 N,不计滑轮摩擦和绳重,所用拉力分别是F甲和F乙,机械效率分别是η甲和η乙,则(C)
A.F甲>F乙 B.F甲=F乙 C.η甲<η乙 D.η甲>η乙
6.如图所示,某工地用滑轮组将重为5 000 N的货物匀速提升6 m,所用时间为20 s,在绳的末端所用拉力为2 200 N,下列说法错误的是(A)
A.拉力的功率为660 W
B.提升货物过程中的有用功是3×104 J
C.M处滑轮的作用是改变力的方向
D.若只增加货物所受的重力,滑轮组的机械效率将增大
7.(多项选择)如图所示的钢丝钳是人们日常生活中的一种常用工具,下列说法正确的是(ACD)
A.手柄上有刻纹是为了增大摩擦
B.剪断铁丝时,钢丝钳是费力杠杆
C.剪物体时,手的位置越靠后越省力
D.刀口接触面积很小,可以增大压强
8.(多项选择)在美丽乡村建设的工地上,如图所示,工人借助动滑轮用250 N的拉力,将450 N的重物匀速提升2 m,用时10 s。则(AD)
A.重物上升的速度为0.2 m/s
B.动滑轮做的有用功为1 000 J
C.工人的拉力的功率为90 W
D.动滑轮的机械效率为90%
二、填空题(本题共4个小题,每空2分,共10分)
9.如图所示,我国古代科技著作《天工开物》中记载的“捣米的碓”,是古人巧妙应用杠杆的智慧结晶。要想更省力,使用碓捣米时应该 远离 (选填“靠近”或“远离”)支点。
10.如图是小聪为拉船靠岸而设计的甲、乙两种方案,若拉船的力需要很大,则应选用 甲 (选填“甲”或“乙”)方案。(不计机械的自重及摩擦)
11.如图所示,小明将一个重为30 N的小车从斜面底端匀速拉到斜面顶端,沿斜面向上的拉力为25 N,小车沿斜面移动的距离s=1.6 m,上升的高度h=0.6 m。则小明对小车做的有用功是 18 J,斜面的机械效率是 45% 。
12.如图所示,已知动滑轮的重力为10 N,小满的重力为500 N,绳能承受的最大拉力为550 N,若不计绳重与摩擦,则小满正常使用此滑轮组提升重物时,滑轮组的最大机械效率为 99% 。
三、作图题(本题共3个小题,每小题2分,共6分)
13.如图,静止在水平地面上的Y型物体ABC,要将B端刚刚抬离地面,请画出最小力F的示意图。
答案:如图所示
14.用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组来提升重物,要求向下拉绳时重物上升,画出其绕绳方法。
答案:如图所示
15.已知小华使用某简单机械在20 s内实际做了8 000 J的功,绘制图像如下。若此机械的机械效率为75%,请在同一个坐标轴里画出其有用功的图像。
答案:如图所示
四、简答题(本题共2个小题,每小题3分,共6分)
16.指甲剪是日常用品,如图所示,其结构由a、b两部件组成,接触凸点A。请你根据学到的物理知识回答以下问题。
(1)使用指甲剪时,a部件是省力杠杆,还是费力杠杆
(2)如果b部件作为杠杆,凸点A是杠杆的哪个要素
答案:(1)由图可知,a部件在使用过程中,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆。
(2)由图可知,b部件围绕凸点A转动,因此凸点A是杠杆(b部件)的
支点。
17.现代生活中我们常常使用行李箱装东西,如图所示是一个行李箱,拉行李箱的时候要拉出拉杆,请运用物理知识解释拉行李箱时拉出拉杆的作用。
答案:把行李箱看成杠杆,轮子是支点,行李箱的动力臂大于阻力臂,因此行李箱是省力杠杆,拉行李箱的时候拉出拉杆,拉杆越长,动力臂越长,越省力。
五、实验与科学探究题(本题共3个小题,第18题8分,第19、20题各10分,共28分)
18.小明利用如图所示的装置探究杠杆的平衡条件。
(1)为排除杠杆自重对实验的影响,实验前把杠杆中心支在支架上,杠杆静止在图甲所示位置,此时应将杠杆右端的螺母向 右 (选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置达到平衡。
(2)在杠杆两侧挂上不同数量相同规格的钩码,调节钩码位置,使杠杆重新在水平位置平衡,这样做的目的是 便于直接从杠杆上读出
力臂 。
(3)实验时,小明在杠杆左侧A位置(左边位置第四格)先挂了3个钩码,如图乙所示,则在右侧B位置(右边位置第三格)应挂 4 个相同规格的钩码,杠杆可以重新在水平位置平衡。
(4)如图丙所示,小明在A位置挂一个弹簧测力计,在B位置挂了2个钩码。现将弹簧测力计从C位置移到D位置,在此过程中杠杆始终在水平位置保持平衡,则弹簧测力计示数 变小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
19.在“探究定滑轮和动滑轮的特点”实验时,小明用同一个滑轮做了四次实验,前两次按图甲、乙进行,后两次按图丙进行,并将测得的数据记录在表格中。
实验 序号 钩码重 G/N 钩码上升 的高度 h/cm 拉力 F/N 绳子自由 端移动的 距离s/cm
1 2.0 20.0 2.0 20.0
2 2.0 20.0 2.0 20.0
3 1.0 20.0 0.7 40.0
4 2.0 20.0 1.2 40.0
(1)分析第1、2次的数据及观察到的现象,可以得出结论:使用定滑轮 不能 省距离, 能 改变力的方向。(均选填“能”或“不能”)
(2)用图乙进行实验时,若小明将绳子的自由端沿着水平向右的方向匀速拉动,拉力的大小将 不变 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
(3)用图丙进行实验时,应沿 竖直 方向匀速拉动绳子自由端。分析第3、4次数据发现,拉力的大小总比钩码重力的一半要大,这主要是因为 动滑轮自身受到重力 。
20.杆秤(图甲)是我国古老的测量质量的工具,曾是商品流通中的主要度量工具,同时它还有着公平公正的象征意义,至今仍有很多人使用。有同学动手制作量程为0～20 g的杆秤(图乙)。
【制作步骤】
①做秤杆:选取一根筷子,A处固定悬挂上秤盘,B处系了一根细绳作为提纽;
②标零线:将5克的砝码挂到提纽的右边作为秤砣,手提提纽,移动秤砣,使秤杆在水平位置平衡,在秤砣所挂的位置标上“0”刻度;
③定刻度:……
【交流评价】
(1)杆秤是根据 杠杆平衡 原理制成的。
(2)图甲中,杆秤有两个提纽,使用提纽 2 (选填“1”或“2”)时的量程更大。
(3)步骤②标零线时秤杆出现左低右高现象,秤砣应往 右 侧移动,使杆秤调至水平位置平衡;悬挂的秤盘质量不同 会 (选填“会”或“不会”)影响“0”刻度的位置。
(4)若秤砣长时间使用出现磨损,那么使用该杆秤,测量结果将 偏大 (选填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
六、综合应用题(本题共2个小题,每小题8分,共16分。解答时需写出必要的计算公式及过程或文字说明,若只写出计算结果将不得分)
21.小明家装修房屋,一箱质量为80 kg的建筑材料放在水平地面上,装修工人用500 N的拉力F通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升3 m,用时20 s。(g取10 N/kg)求:
(1)对建筑材料所做的功。
(2)拉力F所做的功。
(3)滑轮组的机械效率。
解析:(1)对建筑材料所做的功
W有=Gh=mgh=80 kg×10 N/kg×3 m=2 400 J。
(2)由图可知,n=2,拉力做的总功为
W总=Fs=Fnh=500 N×2×3 m=3 000 J。
(3)滑轮组的机械效率为
η=×100%=×100%=80%。
答案:(1)2 400 J (2)3 000 J (3)80%
22.我国古代记录传统手工技术的著作《天工开物》里记载的一种捣谷用的碓。其简化图如图所示,先用脚施加一个竖直向下的力F1踩横木的B点,使A端升高,然后将脚移开,A端的碓头在重力的作用下向下运动撞击在谷物上,将谷物砸开。
请你回答下列问题:
(1)已知图中所示的碓头质量为18 kg,请问它的重力为多大(g取
10 N/kg)
(2)若OB∶OA=1∶3,忽略摩擦和横木自重,则脚施加的竖直向下的力F1为多大
(3)请从功能关系的角度解释:为什么制作碓头时要选择密度大的
材料
(4)用力踩B端使其向下运动的过程中,F1做功为W1,碓头克服重力做功为W2,请比较W1和W2的大小关系,并阐述理由(横木的自重忽略
不计)。
解析:(1)根据G=mg可得,碓头的重力为
G=mg=18 kg×10 N/kg=180 N。
(2)根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2得F1×OB=G×OA,即F1=G×=180 N
×=540 N。
(3)制作碓头时要选择密度大的材料,相同体积时,质量更大,当下落高度相同时,质量越大,碓头撞击谷物时,动能更大,更容易将谷物
砸开。
(4)W1>W2。理由:由功的原理可知,用力踩B端使其向下运动的过程中,F1做的功W1与克服碓头重力做功W2和克服摩擦力做功Wf之和相等,即W1=W2+Wf,所以W1>W2。
答案:(1)180 N (2)540 N (3)见解析 (4)见解析
