单元质量评价 第十二章 简单机械
(40分钟 100分)
一、单项选择题(本大题共10小题,每小题2分,共20分)
1.(2024·广西中考)2024 年六五环境日国家主场活动在南宁举行。期间,小明利用垃圾钳捡垃圾,并进行分类,如图所示。下列说法错误的是 (B)
A.保护环境,人人有责 B.垃圾钳是省力杠杆
C.可利用垃圾来发电 D.垃圾钳是费力杠杆
2.杠杆早在我国古代就有了许多巧妙的应用。《范蠡兵法》和《墨子·备城门》中都记载着一种攻守兼备的战具——藉车,也叫抛石机,如图所示是它的简单结构示意图,长杆AB可绕O点转动,在B处放重石,人拉A处的绳子将重石抛出。抛石机在使用过程中 (B)
A.可以省力 B.可以省距离
C.既省力又省距离 D.既不省力又不省距离
3.小明利用如图所示的装置探究滑轮组的特点,他将重为5 N的物体匀速提高了
1 m,不计机械重力及摩擦,下列关于拉力及绳子端移动的距离说法正确的是 (D)
A.s=3 m,F=2 N B.s=3 m,F=1.7 N
C.s=2 m,F=3 N D.s=2 m,F=2.5 N
4.如图是运动员手持铅球时的情景。手拿起铅球的过程中,从生物学的视角来看,可以认为桡骨在肱二头肌的牵引下绕肘关节转动;从物理学的视角来看,可以简化为一种简单的机械模型。下列分析正确的是 (A)
A.肘关节处是前臂杠杆的支点
B.肱二头肌给桡骨的力F1是阻力
C.铅球给前臂的力F2是动力
D.前臂杠杆是省力杠杆
5.(2024·池州质检)如图所示,AC>BC,用不同的推力沿光滑斜面AC和BC分别将同一重物从底部匀速推到顶端,推力分别为F1和F2,所做有用功分别是W1有和W2有,则下列说法正确的是 (A)
A.F1W2有 D.W1有6.小昕在测量机械效率的实验中,分别用甲、乙、丙三种机械将重为1 N的物体匀速提升0.2 m,记录它们所做的总功如图所示,则 (C)
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
7.(2024·长春质检)如图所示,用机械提起同一重物,不考虑绳重和摩擦,其中机械效率最高的是 (B)
8.盘山公路往往环绕山坡,盘山而上,这样可以使上山的汽车 (B)
A.增大所需的牵引力 B.减小所需的牵引力
C.减小所需的功 D.提高机械效率
9.如图所示,挂衣架被衣钩和夹子四等分(质量忽略不计),用该挂衣架晾晒三条同样的毛巾,下列哪种挂法可使挂衣钩在水平位置平衡 (B)
10.(2024·枣庄中考)如图所示,小明用滑轮组将重为400 N的货物在20 s内匀速提升了2 m,小明对绳子的拉力为250 N,不计绳重及滑轮上的摩擦。下列说法正确的是 (D)
A.动滑轮的重力为50 N B.滑轮组做的有用功为500 J
C.拉力F做功的功率为25 W D.滑轮组的机械效率为80%
二、多项选择题(本大题共2小题,每小题3分,共6分,选对的得3分,选对但不全的得2分,选错或不选的得0分)
11.生活中物理无处不在。下列关于生活中的现象,说法不正确的是 (A、B、D)
A.图甲中旗杆顶端用定滑轮是为了省距离
B.图乙中起重机利用滑轮组可以省功
C.图丙中门把手(轮轴)使用时可省力
D.图丁中剪刀使用时,一定是省力杠杆
12.(2024·成都中考)小成在实验室组装如图所示的滑轮组进行实验探究,实验过程如下:先测得定滑轮的重力为0.2 N,动滑轮的重力为0.25 N,再使用组装好的滑轮组在10 s内将质量为100 g的钩码竖直匀速提升20 cm,此过程中弹簧测力计的示数为0.5 N。g取10 N/kg,下列说法正确的是 (A、C)
A.弹簧测力计对细绳拉力的功率为0.03 W
B.滑轮组的机械效率为80%
C.克服绳重和摩擦做的额外功为0.05 J
D.若增大提升钩码的质量,滑轮组的机械效率不变
三、填空题(本大题共6小题,每空2分,共26分)
13.(2024·甘肃中考)用如图所示的扳手拧螺丝时,一只手稳住扳手的十字交叉部位,另一只手用同样大小和方向的力在 C 点(选填“A”“B”或“C”)更容易拧动螺丝,原因是 在阻力和阻力臂一定时,动力臂越长越省力 。
14.(2024·湖北中考改编)如图所示是汉代画像砖上描绘的《史记》中“泗水取鼎”画面,两边各有数人用绳子通过滑轮拉起掉落水中的鼎。图中滑轮可以看作 等臂 (选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆,这种滑轮 不能 (选填“能”或“不能”)起到省力的作用,此时两边绳子对鼎竖直向上的拉力分别为F1、F2,鼎受到的拉力之和为 F1+F2 。
15.(2024·长沙质检)如图所示,某快递员用沿斜面向上500 N的推力,将重为800 N的货物沿斜面匀速推上车厢,不考虑斜面形变,已知斜面长4 m,高2 m,则此过程中的有用功为 1 600 J,斜面的机械效率为 80% 。
16.(2024·陕西质检节选)如图所示,用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置,分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两个物体,升高相同的高度(不计绳重及摩擦)。若GA=GB,则FA、FB做的总功WA和WB的大小系为WA = WB;若GA>GB,则两滑轮组的机械效率η甲 > η乙。(以上均选填“>”“<”或“=”)
17.(2023·天津中考)如图1是我国古代汲水装置——桔槔,图2是它水平静止时的简化模型,该装置是 杠杆 (填简单机械名称);此时配重物重力为G1,水桶重力为G2,l1∶l2=2∶1,若不计杆重,则G1∶G2= 1∶2 。
18.如图所示,为使重为150 N的物体匀速移动2 m,必须在绳子的自由端加10 N的水平拉力F。已知物体与地面间的滑动摩擦力为24 N,该滑轮组对物体拉力做的有用功为 48 J,该滑轮组的机械效率为 80% 。
四、作图题(本大题共1小题,共4分)
19.(2024·广州中考改编)如图甲,质量不计的晾晒架钩在支撑物上,挂上衣服后,晾晒架可看成以O为支点的杠杆,图乙是其简化图,晾晒架上A、B、C、D四点在同一水平线上。
请在图乙中:①画出B点受到衣服的拉力F,②画出拉力F的力臂l。
答:
五、实验题(本大题共2小题,共24分)
20.(12分)(2024·枣庄质检)小明利用铁架台、杠杆、质量相等的钩码等器材,探究杠杆的平衡条件。
(1)轻质杠杆静止时如图甲所示,可将左端的平衡螺母向 右 (选填“左”或“右”)调节,使其在水平位置平衡,这样操作的目的是便于测量 力臂 ;
(2)为探究杠杆的平衡条件,小明设计了以下两种收集实验数据的方案,其中合理的是方案 二 (选填“一”或“二”);
(3)小明分析合理方案中的实验数据,得出杠杆的平衡条件为 F1l1=F2l2 (用公式表示);
(4)某次实验所挂钩码的个数和位置如图乙所示,此时将两侧所挂的钩码同时远离支点O一格,杠杆右端将会 上升 (选填“下降”或“上升”)。
(5)杆秤就是杠杆平衡条件的一个应用,是中国最古老也是现今人们仍然在使用的一种称质量的简易工具,由带有秤星的秤杆、秤砣、提纽等组成。如图丙所示,此杆秤有两个提纽,使用它称较重的物体时,常用提纽 1 (选填“1”或“2”)。
21.(12分)(2024·廊坊质检)提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用,对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实,对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想:
猜想一:滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关;
猜想二:滑轮组的机械效率与被提升物体所受的重力有关;
猜想三:滑轮组的机械效率与动滑轮所受的重力有关。
为了验证猜想,准备的器材有:两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。小组同学把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组,用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验,数据如表所示:
实验次数 钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的 距离s/m 机械效率η
1 2 0.1 0.9 0.3
2 4 0.1 1.5 0.3 88.9%
3 4 0.2 1.5 0.6 88.9%
(1)实验时应沿竖直方向 匀速 缓慢拉动弹簧测力计;
(2)表中第1次实验时滑轮组的机械效率为 74.1 %(保留一位小数);根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式;
(2)答:
(3)比较2、3两次实验数据,可验证猜想一是 错误 (选填“正确”或“错误”)的;
(4)通过比较 1、2 (填实验序号)两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高;
(5)为了验证猜想三,还需增加的实验器材是 与两个滑轮质量不同的滑轮 。
六、计算题(本题共2小题,共20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)
22.(9分)(2024·西安质检)图1是古人劳动时抬起木料的情景,图2为该系统工作的原理示意图,已知其中BO∶OC=1∶5,木料的质量为2 t。
(1)求木料所受的重力。(g取10 N/kg)
(2)当F2为多大时,木料刚好被抬起 (木料可视为质量均匀的圆柱体)
(3)如果他们无法将木料抬起,请你提出一个有可能抬起木料的改进方案,并简述其中的物理学原理。
解:(1)木料所受重力G=mg=2×103 kg×10 N/kg=2×104 N; (2分)
(2)把木料着地的一端看作支点,木料看成质量均匀的圆柱体,抬起另一端的过程就可以看作撬动一个动力臂为阻力臂两倍的杠杆,此时绳和木料之间的作用力为F1=G=×2×104 N=1×104 N (2分)
由杠杆平衡条件可得F1×OB=F2×OC(1分)
且BO∶OC=1∶5
则木料刚好被抬起时,F2大小为F2===2×103 N; (2分)
(3)若工人的力量不足以抬起木料,可以让工人的施力点远离杠杆支点,从而在不改变阻力和阻力臂的情况下增加动力臂,达到省力的目的。 (2分)
23.(11分)(2024·天津质检)如图所示,用滑轮组提升所受重力为900 N的物体A,滑轮组绳子自由端在拉力F作用下竖直匀速移动了12 m,同时物体A被竖直匀速提升了4 m,用时40 s,滑轮组的额外功是400 J(不计绳重和摩擦)。求:
(1)拉力F的功率;(2)动滑轮所受的重力;(3)滑轮组的机械效率。
解:(1)有用功W有用=Gh=900 N×4 m=3 600 J (2分)
拉力所做的总功W总=W有用+W额外=3 600 J+400 J=4 000 J (1分)
拉力F的功率P===100 W; (2分)
(2)不计绳重和摩擦,滑轮组的额外功为克服动滑轮重力所做的功,
即W额外=G动h(2分)
则动滑轮的重力G动===100 N; (2分)
(3)滑轮组的机械效率η===90%。 (2分)单元质量评价 第十二章 简单机械
(40分钟 100分)
一、单项选择题(本大题共10小题,每小题2分,共20分)
1.(2024·广西中考)2024 年六五环境日国家主场活动在南宁举行。期间,小明利用垃圾钳捡垃圾,并进行分类,如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.保护环境,人人有责 B.垃圾钳是省力杠杆
C.可利用垃圾来发电 D.垃圾钳是费力杠杆
2.杠杆早在我国古代就有了许多巧妙的应用。《范蠡兵法》和《墨子·备城门》中都记载着一种攻守兼备的战具——藉车,也叫抛石机,如图所示是它的简单结构示意图,长杆AB可绕O点转动,在B处放重石,人拉A处的绳子将重石抛出。抛石机在使用过程中 ( )
A.可以省力 B.可以省距离
C.既省力又省距离 D.既不省力又不省距离
3.小明利用如图所示的装置探究滑轮组的特点,他将重为5 N的物体匀速提高了
1 m,不计机械重力及摩擦,下列关于拉力及绳子端移动的距离说法正确的是 ( )
A.s=3 m,F=2 N B.s=3 m,F=1.7 N
C.s=2 m,F=3 N D.s=2 m,F=2.5 N
4.如图是运动员手持铅球时的情景。手拿起铅球的过程中,从生物学的视角来看,可以认为桡骨在肱二头肌的牵引下绕肘关节转动;从物理学的视角来看,可以简化为一种简单的机械模型。下列分析正确的是 ( )
A.肘关节处是前臂杠杆的支点
B.肱二头肌给桡骨的力F1是阻力
C.铅球给前臂的力F2是动力
D.前臂杠杆是省力杠杆
5.(2024·池州质检)如图所示,AC>BC,用不同的推力沿光滑斜面AC和BC分别将同一重物从底部匀速推到顶端,推力分别为F1和F2,所做有用功分别是W1有和W2有,则下列说法正确的是 ( )
A.F1W2有 D.W1有6.小昕在测量机械效率的实验中,分别用甲、乙、丙三种机械将重为1 N的物体匀速提升0.2 m,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
7.(2024·长春质检)如图所示,用机械提起同一重物,不考虑绳重和摩擦,其中机械效率最高的是 ( )
8.盘山公路往往环绕山坡,盘山而上,这样可以使上山的汽车 ( )
A.增大所需的牵引力 B.减小所需的牵引力
C.减小所需的功 D.提高机械效率
9.如图所示,挂衣架被衣钩和夹子四等分(质量忽略不计),用该挂衣架晾晒三条同样的毛巾,下列哪种挂法可使挂衣钩在水平位置平衡 ( )
10.(2024·枣庄中考)如图所示,小明用滑轮组将重为400 N的货物在20 s内匀速提升了2 m,小明对绳子的拉力为250 N,不计绳重及滑轮上的摩擦。下列说法正确的是 ( )
A.动滑轮的重力为50 N B.滑轮组做的有用功为500 J
C.拉力F做功的功率为25 W D.滑轮组的机械效率为80%
二、多项选择题(本大题共2小题,每小题3分,共6分,选对的得3分,选对但不全的得2分,选错或不选的得0分)
11.生活中物理无处不在。下列关于生活中的现象,说法不正确的是 (A、B、D)
A.图甲中旗杆顶端用定滑轮是为了省距离
B.图乙中起重机利用滑轮组可以省功
C.图丙中门把手(轮轴)使用时可省力
D.图丁中剪刀使用时,一定是省力杠杆
12.(2024·成都中考)小成在实验室组装如图所示的滑轮组进行实验探究,实验过程如下:先测得定滑轮的重力为0.2 N,动滑轮的重力为0.25 N,再使用组装好的滑轮组在10 s内将质量为100 g的钩码竖直匀速提升20 cm,此过程中弹簧测力计的示数为0.5 N。g取10 N/kg,下列说法正确的是 ( )
A.弹簧测力计对细绳拉力的功率为0.03 W
B.滑轮组的机械效率为80%
C.克服绳重和摩擦做的额外功为0.05 J
D.若增大提升钩码的质量,滑轮组的机械效率不变
三、填空题(本大题共6小题,每空2分,共26分)
13.(2024·甘肃中考)用如图所示的扳手拧螺丝时,一只手稳住扳手的十字交叉部位,另一只手用同样大小和方向的力在 点(选填“A”“B”或“C”)更容易拧动螺丝,原因是 。
14.(2024·湖北中考改编)如图所示是汉代画像砖上描绘的《史记》中“泗水取鼎”画面,两边各有数人用绳子通过滑轮拉起掉落水中的鼎。图中滑轮可以看作 (选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆,这种滑轮 (选填“能”或“不能”)起到省力的作用,此时两边绳子对鼎竖直向上的拉力分别为F1、F2,鼎受到的拉力之和为 。
15.(2024·长沙质检)如图所示,某快递员用沿斜面向上500 N的推力,将重为800 N的货物沿斜面匀速推上车厢,不考虑斜面形变,已知斜面长4 m,高2 m,则此过程中的有用功为 J,斜面的机械效率为 。
16.(2024·陕西质检节选)如图所示,用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置,分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两个物体,升高相同的高度(不计绳重及摩擦)。若GA=GB,则FA、FB做的总功WA和WB的大小系为WA WB;若GA>GB,则两滑轮组的机械效率η甲 η乙。(以上均选填“>”“<”或“=”)
17.(2023·天津中考)如图1是我国古代汲水装置——桔槔,图2是它水平静止时的简化模型,该装置是 (填简单机械名称);此时配重物重力为G1,水桶重力为G2,l1∶l2=2∶1,若不计杆重,则G1∶G2= 。
18.如图所示,为使重为150 N的物体匀速移动2 m,必须在绳子的自由端加10 N的水平拉力F。已知物体与地面间的滑动摩擦力为24 N,该滑轮组对物体拉力做的有用功为 J,该滑轮组的机械效率为 。
四、作图题(本大题共1小题,共4分)
19.(2024·广州中考改编)如图甲,质量不计的晾晒架钩在支撑物上,挂上衣服后,晾晒架可看成以O为支点的杠杆,图乙是其简化图,晾晒架上A、B、C、D四点在同一水平线上。
请在图乙中:①画出B点受到衣服的拉力F,②画出拉力F的力臂l。
五、实验题(本大题共2小题,共24分)
20.(12分)(2024·枣庄质检)小明利用铁架台、杠杆、质量相等的钩码等器材,探究杠杆的平衡条件。
(1)轻质杠杆静止时如图甲所示,可将左端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,使其在水平位置平衡,这样操作的目的是便于测量 ;
(2)为探究杠杆的平衡条件,小明设计了以下两种收集实验数据的方案,其中合理的是方案 (选填“一”或“二”);
(3)小明分析合理方案中的实验数据,得出杠杆的平衡条件为 (用公式表示);
(4)某次实验所挂钩码的个数和位置如图乙所示,此时将两侧所挂的钩码同时远离支点O一格,杠杆右端将会 (选填“下降”或“上升”)。
(5)杆秤就是杠杆平衡条件的一个应用,是中国最古老也是现今人们仍然在使用的一种称质量的简易工具,由带有秤星的秤杆、秤砣、提纽等组成。如图丙所示,此杆秤有两个提纽,使用它称较重的物体时,常用提纽 (选填“1”或“2”)。
21.(12分)(2024·廊坊质检)提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用,对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实,对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想:
猜想一:滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关;
猜想二:滑轮组的机械效率与被提升物体所受的重力有关;
猜想三:滑轮组的机械效率与动滑轮所受的重力有关。
为了验证猜想,准备的器材有:两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。小组同学把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组,用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验,数据如表所示:
实验次数 钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的 距离s/m 机械效率η
1 2 0.1 0.9 0.3
2 4 0.1 1.5 0.3 88.9%
3 4 0.2 1.5 0.6 88.9%
(1)实验时应沿竖直方向 缓慢拉动弹簧测力计;
(2)表中第1次实验时滑轮组的机械效率为 %(保留一位小数);根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式;
(3)比较2、3两次实验数据,可验证猜想一是 (选填“正确”或“错误”)的;
(4)通过比较 (填实验序号)两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高;
(5)为了验证猜想三,还需增加的实验器材是 。
六、计算题(本题共2小题,共20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)
22.(9分)(2024·西安质检)图1是古人劳动时抬起木料的情景,图2为该系统工作的原理示意图,已知其中BO∶OC=1∶5,木料的质量为2 t。
(1)求木料所受的重力。(g取10 N/kg)
(2)当F2为多大时,木料刚好被抬起 (木料可视为质量均匀的圆柱体)
(3)如果他们无法将木料抬起,请你提出一个有可能抬起木料的改进方案,并简述其中的物理学原理。
23.(11分)(2024·天津质检)如图所示,用滑轮组提升所受重力为900 N的物体A,滑轮组绳子自由端在拉力F作用下竖直匀速移动了12 m,同时物体A被竖直匀速提升了4 m,用时40 s,滑轮组的额外功是400 J(不计绳重和摩擦)。求:
(1)拉力F的功率;(2)动滑轮所受的重力;(3)滑轮组的机械效率。
