第十一章 简单机械
一、填空题(每小题2分,共20分)
1.如图所示,赛艇的船桨可以看成杠杆,正常使用时,船桨属于费力杠杆,使用这种杠杆的优点是可以 省距离 。
2.杆秤是一种中国传统的称量工具,凝聚着中国人民的智慧。如图所示,O为杆秤提纽,OA=10 cm,秤砣质量m=0.4 kg,不挂重物和秤砣时,手提提纽,杠杆可水平平衡。用它称鱼,当秤砣置于B点时,杆秤再次水平平衡,此时测得OB=40 cm,则鱼的质量为 1.6 kg。
3.如图甲所示是一个晒衣夹。在张开口夹衣服的过程中,可将其上半部分看成如图乙所示的杠杆。若动力F1=5 N,阻力F2=15 N,动力臂AO=18 cm,则阻力臂OB= 6 cm。
4.如图所示,OA=OB,且OA段水平,A端所挂物体所受的重力为G=10 N,为了使杠杆在该位置保持平衡,则需要在B端施加的最小力为
10 N。
5.如图所示,摩擦、绳重和动滑轮自重忽略不计,两图中物体所受的重力相同,则F甲∶F乙= 4∶1 。
6.如图所示,两弹簧测力计均在竖直方向,不计摩擦及弹簧测力计自重,滑轮所受的重力为2 N,若弹簧测力计2的示数为5 N,则弹簧测力计1的示数为 12 N。
7.图甲是《天工开物》中记载的一种取水工具——辘轳,它可以看成不等臂杠杆——轮轴如图乙所示,若r=0.2 m,R=0.8 m,桶和水的总重为120 N,取水时匀速转动辘轳,力F为 30 N。
8.如图,用滑轮组将一重物竖直向上匀速提升2 m,所用拉力F=100 N。若该过程中滑轮组的机械效率为80%,则滑轮组对重物做的有用功为 320 J。
9.如图所示,工人利用轻质滑轮组水平匀速搬运货物A,已知该滑轮组的机械效率为75%,货物A与地面的摩擦力为30 N,则工人施加在绳子端的拉力F为 20 N。
10.为撬起大石头,小明以O为支点架好撬棒,如图所示。他在A点用最小的力撬起大石头,请画出这个力的示意图。
答案:如图所示
二、选择题(每小题2分,共14分;每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题意的)
11.简单机械在生活中应用广泛,下列简单机械属于费力机械的是(C)
A.托盘天平 B.斜面 C.筷子 D.动滑轮
12.如图所示,使用下列三个装置分别用F1、F2、F3匀速提起同样的重物,不计绳重、滑轮重和摩擦,则F1、F2、F3的大小关系为(A)
A.F1C.F1=F313.如图所示,水平桌面上放一重为100 N的物体A,A与桌面间的摩擦力为40 N,当用力F拉绳子的自由端使A匀速运动时,拉力F的大小为(不计绳重、滑轮重及绳轮间摩擦)(A)
A.20 N B.50 N
C.80 N D.70 N
14.如图所示是我国古代劳动人民运送巨木的场景,通过横杆、支架、悬绳、石块等,将巨木一端抬起,垫上圆木,将其移到其他地方。下列说法正确的是(C)
A.支架下垫底面积较大的石块是为增大对地面的压强
B.横杆相当于一个动力臂大于阻力臂的杠杆,费力省距离
C.当巨木太重无法抬起时,可以让横杆右端的人远离支架,增大动
力臂
D.当巨木太重无法抬起时,可以增大横杆上悬绳与支架间的距离
15.用如图所示的滑轮组提升重物(忽略绳重和摩擦),下列说法正确的是(C)
A.重物提升得越高,滑轮组的机械效率越高
B.匀速提升的速度越大,滑轮组的机械效率越高
C.重物越重,滑轮组的机械效率越高
D.动滑轮越重,滑轮组的机械效率越高
16.如图所示,用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮,使挂在下面重为G的物体缓缓上升,不计绳重和摩擦。现改变物体所受的重力G,则动滑轮的机械效率η与物体所受的重力G的关系可能符合下列图中的(B)
17.如图所示,工人用沿斜面向上、大小为500 N的推力,将重 800 N 的货物从斜面底端匀速推上顶端共用时4 s。已知斜面长2 m,高1 m,下列说法正确的是(D)
A.货物运动的平均速度为2 m/s
B.货物受到的摩擦力方向沿斜面向上
C.推力做功的功率为200 W
D.此斜面的机械效率为80%
三、实验题(第18小题4分,第19小题4分,第20小题8分,共16分)
18.小明在“探究杠杆平衡条件”的实验中,采用了如图所示的实验
装置。
(1)杠杆在如图甲所示位置静止后,小明没有调节杠杆在水平位置平衡,而是直接在杠杆两侧加挂不同重物,使杠杆在水平位置平衡,如图乙所示,则G1l1 ≠ (选填“=”或“≠”)G2l2。
(2)小明规范操作后,用始终垂直于杠杆的力F将杠杆从水平位置匀速拉至图丙所示位置的过程中,F的大小 变小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
19.小明用如图甲所示的滑轮组进行“测量滑轮组机械效率”实验,实验数据如下表所示。
实验 次数 物重 G/N 物体上升的 高度h/cm 弹簧测力计的 示数F/N 弹簧测力计移动 的距离s/cm
1 6 3 2.5 9
2 6 5 2.5 15
3 6 8 2.5 27
(1)在测量测力计移动的距离时,有一个数据的记录错误,错
误的数据是 27 。
(2)如图乙所示,小红在小明的实验基础上多使用一个滑轮做实验,当他们使用各自的滑轮组提升相同的重物时,若忽略绳重及摩擦,它们的机械效率 相同 (选填“相同”或“不同”)。
20.提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用,一组同学在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,他们提出了如下猜想:
①滑轮组的机械效率与被提升物体所受的重力有关。
②滑轮组的机械效率与动滑轮重有关。
③滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关。
根据猜想,同学们设计并进行了实验,实验测得的数据如表所示。
次 数 物重 G/N 提升的 高度h/m 拉力 F/N 绳子自由端移动 的距离s/m 机械 效率η
1 2 0.1 1 0.3 66.7%
2 3 0.1 1.4 0.3
3 4 0.1 1.8 0.3 74.1%
4 4 0.2 1.8 0.6 74.1%
(1)实验中应沿竖直方向 匀速 (选填“匀速”或“加速”)拉动弹簧测力计。
(2)第2次实验的机械效率是 71.4% 。
(3)分析比较第1、2、3次实验数据可以判定,使用同一个滑轮组提升物体时,被提升的物体越重,滑轮组的机械效率 越高 (选填“越高”“越低”或“不变”)。
(4)分析比较第3、4次实验数据可知猜想 ③ (填序号)是错误的。
四、计算与推导题(每小题10分,共20分;解答要有必要的公式和 过程)
21.如图甲所示是脚踏式翻盖垃圾桶的实物图,翻盖的原理是由两个杠杆组合而成,图乙是杠杆组合的示意图。桶盖是由一种密度为 2.5 g/cm3、体积为200 cm3的塑料制成,脚踏杆和连杆的质量不计,脚踏杆AO1=28 cm,O1B=20 cm,桶盖和连杆的尺寸如图乙所示。求:
(1)桶盖所受的重力是多少
(2)把桶盖顶起,脚对踏板A处的动力至少要多大
解析:(1)由ρ=得m=ρV=2.5 g/cm3×200 cm3=500 g=0.5 kg;G=mg=
0.5 kg×10 N/kg=5 N。
(2)设脚对A点的动力为FA,顶杆对B点的作用力为FB,顶杆对桶盖上C点的动力为FC,
由杠杆平衡条件可得FC×CO2=G×DO2;
FC===35 N;
因为物体间力的作用是相互的,所以FB=FC=35 N;由杠杆平衡条件可得FA×AO1=FB×O1B,FA===25 N。
答案:(1)5 N (2)25 N
22.如图所示,小明在用滑轮组匀速提升重为 600 N 物体,物体在10 s内上升了1 m。若他对绳子施加的拉力F的方向始终竖直向下,该滑轮组的机械效率为80%,求:
(1)小明对绳子的拉力F。
(2)拉力F做功的功率。
解析:(1)由图可知,n=2,根据η=×100%=×100%=×100%=
×100%可知,小明对绳子的拉力F为F===375 N。
(2)绳子自由端移动的速度为
v====0.2 m/s,
则拉力F做功的功率为
P===Fv=375 N×0.2 m/s=75 W。
答案:(1)375 N (2)75 W第十一章 简单机械
一、填空题(每小题2分,共20分)
1.如图所示,赛艇的船桨可以看成杠杆,正常使用时,船桨属于费力杠杆,使用这种杠杆的优点是可以 。
2.杆秤是一种中国传统的称量工具,凝聚着中国人民的智慧。如图所示,O为杆秤提纽,OA=10 cm,秤砣质量m=0.4 kg,不挂重物和秤砣时,手提提纽,杠杆可水平平衡。用它称鱼,当秤砣置于B点时,杆秤再次水平平衡,此时测得OB=40 cm,则鱼的质量为 kg。
3.如图甲所示是一个晒衣夹。在张开口夹衣服的过程中,可将其上半部分看成如图乙所示的杠杆。若动力F1=5 N,阻力F2=15 N,动力臂AO=18 cm,则阻力臂OB= cm。
4.如图所示,OA=OB,且OA段水平,A端所挂物体所受的重力为G=10 N,为了使杠杆在该位置保持平衡,则需要在B端施加的最小力为
N。
5.如图所示,摩擦、绳重和动滑轮自重忽略不计,两图中物体所受的重力相同,则F甲∶F乙= 。
6.如图所示,两弹簧测力计均在竖直方向,不计摩擦及弹簧测力计自重,滑轮所受的重力为2 N,若弹簧测力计2的示数为5 N,则弹簧测力计1的示数为 N。
7.图甲是《天工开物》中记载的一种取水工具——辘轳,它可以看成不等臂杠杆——轮轴如图乙所示,若r=0.2 m,R=0.8 m,桶和水的总重为120 N,取水时匀速转动辘轳,力F为 N。
8.如图,用滑轮组将一重物竖直向上匀速提升2 m,所用拉力F=100 N。若该过程中滑轮组的机械效率为80%,则滑轮组对重物做的有用功为 J。
9.如图所示,工人利用轻质滑轮组水平匀速搬运货物A,已知该滑轮组的机械效率为75%,货物A与地面的摩擦力为30 N,则工人施加在绳子端的拉力F为 N。
10.为撬起大石头,小明以O为支点架好撬棒,如图所示。他在A点用最小的力撬起大石头,请画出这个力的示意图。
二、选择题(每小题2分,共14分;每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题意的)
11.简单机械在生活中应用广泛,下列简单机械属于费力机械的是( )
A.托盘天平 B.斜面 C.筷子 D.动滑轮
12.如图所示,使用下列三个装置分别用F1、F2、F3匀速提起同样的重物,不计绳重、滑轮重和摩擦,则F1、F2、F3的大小关系为( )
A.F1C.F1=F313.如图所示,水平桌面上放一重为100 N的物体A,A与桌面间的摩擦力为40 N,当用力F拉绳子的自由端使A匀速运动时,拉力F的大小为(不计绳重、滑轮重及绳轮间摩擦)( )
A.20 N B.50 N
C.80 N D.70 N
14.如图所示是我国古代劳动人民运送巨木的场景,通过横杆、支架、悬绳、石块等,将巨木一端抬起,垫上圆木,将其移到其他地方。下列说法正确的是( )
A.支架下垫底面积较大的石块是为增大对地面的压强
B.横杆相当于一个动力臂大于阻力臂的杠杆,费力省距离
C.当巨木太重无法抬起时,可以让横杆右端的人远离支架,增大动
力臂
D.当巨木太重无法抬起时,可以增大横杆上悬绳与支架间的距离
15.用如图所示的滑轮组提升重物(忽略绳重和摩擦),下列说法正确的是( )
A.重物提升得越高,滑轮组的机械效率越高
B.匀速提升的速度越大,滑轮组的机械效率越高
C.重物越重,滑轮组的机械效率越高
D.动滑轮越重,滑轮组的机械效率越高
16.如图所示,用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮,使挂在下面重为G的物体缓缓上升,不计绳重和摩擦。现改变物体所受的重力G,则动滑轮的机械效率η与物体所受的重力G的关系可能符合下列图中的( )
17.如图所示,工人用沿斜面向上、大小为500 N的推力,将重 800 N 的货物从斜面底端匀速推上顶端共用时4 s。已知斜面长2 m,高1 m,下列说法正确的是( )
A.货物运动的平均速度为2 m/s
B.货物受到的摩擦力方向沿斜面向上
C.推力做功的功率为200 W
D.此斜面的机械效率为80%
三、实验题(第18小题4分,第19小题4分,第20小题8分,共16分)
18.小明在“探究杠杆平衡条件”的实验中,采用了如图所示的实验
装置。
(1)杠杆在如图甲所示位置静止后,小明没有调节杠杆在水平位置平衡,而是直接在杠杆两侧加挂不同重物,使杠杆在水平位置平衡,如图乙所示,则G1l1 (选填“=”或“≠”)G2l2。
(2)小明规范操作后,用始终垂直于杠杆的力F将杠杆从水平位置匀速拉至图丙所示位置的过程中,F的大小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
19.小明用如图甲所示的滑轮组进行“测量滑轮组机械效率”实验,实验数据如下表所示。
实验 次数 物重 G/N 物体上升的 高度h/cm 弹簧测力计的 示数F/N 弹簧测力计移动 的距离s/cm
1 6 3 2.5 9
2 6 5 2.5 15
3 6 8 2.5 27
(1)在测量测力计移动的距离时,有一个数据的记录错误,错
误的数据是 。
(2)如图乙所示,小红在小明的实验基础上多使用一个滑轮做实验,当他们使用各自的滑轮组提升相同的重物时,若忽略绳重及摩擦,它们的机械效率 (选填“相同”或“不同”)。
20.提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用,一组同学在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,他们提出了如下猜想:
①滑轮组的机械效率与被提升物体所受的重力有关。
②滑轮组的机械效率与动滑轮重有关。
③滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关。
根据猜想,同学们设计并进行了实验,实验测得的数据如表所示。
次 数 物重 G/N 提升的 高度h/m 拉力 F/N 绳子自由端移动 的距离s/m 机械 效率η
1 2 0.1 1 0.3 66.7%
2 3 0.1 1.4 0.3
3 4 0.1 1.8 0.3 74.1%
4 4 0.2 1.8 0.6 74.1%
(1)实验中应沿竖直方向 (选填“匀速”或“加速”)拉动弹簧测力计。
(2)第2次实验的机械效率是 。
(3)分析比较第1、2、3次实验数据可以判定,使用同一个滑轮组提升物体时,被提升的物体越重,滑轮组的机械效率 (选填“越高”“越低”或“不变”)。
(4)分析比较第3、4次实验数据可知猜想 (填序号)是错误的。
四、计算与推导题(每小题10分,共20分;解答要有必要的公式和 过程)
21.如图甲所示是脚踏式翻盖垃圾桶的实物图,翻盖的原理是由两个杠杆组合而成,图乙是杠杆组合的示意图。桶盖是由一种密度为 2.5 g/cm3、体积为200 cm3的塑料制成,脚踏杆和连杆的质量不计,脚踏杆AO1=28 cm,O1B=20 cm,桶盖和连杆的尺寸如图乙所示。求:
(1)桶盖所受的重力是多少
(2)把桶盖顶起,脚对踏板A处的动力至少要多大
22.如图所示,小明在用滑轮组匀速提升重为 600 N 物体,物体在10 s内上升了1 m。若他对绳子施加的拉力F的方向始终竖直向下,该滑轮组的机械效率为80%,求:
(1)小明对绳子的拉力F。
(2)拉力F做功的功率。
