第11章 机械与功
第Ⅰ卷(选择题,共30分)
一、选择题(每小题3分,共30分)
1.高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子,旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶部有一个滑轮,下列关于该滑轮的说法正确的是( )
A.它是动滑轮 B.利用它可以省力
C.利用它可以省距离 D.利用它可以改变力的方向
2.下列关于简单机械的理解错误的是( )
甲 乙 丙 丁
A.图甲,车能轻松上山,盘山公路可看成是一个斜面
B.图乙,汽车方向盘本质是一个等臂杠杆
C.图丙,用绳子把两根光滑的木棍绕起来,小金拉动后小明和小杰会撞在一起,可以看成是滑轮组
D.图丁,两小孩在玩跷跷板,可以看成是一个杠杆
3.如图所示是环保卫士小明在进行垃圾分类,下列各环节中,小明对瓶子做功的是( )
A.从地上拾起瓶子
B.保持瓶子在水平方向上走到可回收垃圾桶
C.拿着瓶子站在垃圾桶旁不动
D.瓶子离开手后掉落桶中
4.下列有关机械做功、功率、机械效率的说法中,正确的是( )
A.效率越高的机械,功率越大
B.做功越多的机械,功率越大
C.做有用功越多的机械,效率越高
D.功率越大的机械,做功越快
5.如图所示是人的手臂拿起哑铃的示意图,下列说法正确的是( )
A.该手臂可以看成是一个省力杠杆
B.该杠杆的主要优点是可以少移动距离
C.哑铃受到的重力即为手臂受到的阻力
D.将哑铃拿起的过程中,阻力臂不变
6.如图所示是《天工开物》中记载的南方独轮推车。人推车前进的过程中( )
A.人对车不做功 B.车是定滑轮
C.车是费力杠杆 D.车是省力杠杆
7.停放自行车时,若要从如图所示四点中选择一点施加竖直向上的力,将后轮略微提起。其中最省力的点是( )
A.A点 B.B点 C.C点 D.D点
8.小华在家帮妈妈晾衣服时,仔细观察了他们家的升降式晾衣架的结构,如图所示。下列关于该晾衣架的说法正确的是( )
A.该晾衣架的结构是一个杠杆
B.天花板对该晾衣架没有力的作用
C.该晾衣架有2个定滑轮,4个动滑轮
D.使用该晾衣架挂起衣服时可以省力
9.如图甲所示的条凳,人若坐在凳的一端,极易使其另一端上翘而摔倒。将其简化为如图乙所示的示意图,B、C点分别与凳脚的E、F点在同一竖直线上。当人对水平凳面施加竖直向下的压力时,下列分析错误的是( )
甲 乙
A.压力作用于A点,可将条凳视为绕E点转动的杠杆
B.只要压力作用于凳面的中间,则条凳一定不会上翘
C.只要在A、D点同时施加压力,则条凳一定不会上翘
D.在B或C点施加一个压力,则条凳一定不会上翘
10.(多选题)如图甲所示,工作人员正在组装神舟飞船。用如图乙所示的电动滑轮将质量为2 t的飞船部件在10 s内匀速提升2 m,电动滑轮的机械效率为80%(g取10 N/kg),下列分析正确的是( AC )
甲 乙
A.电动滑轮的有用功为4×104 J
B.飞船部件受到的重力为2×103 N
C.绳子自由端移动的距离为4 m
D.电动滑轮的功率为5×104 W
第Ⅱ卷(非选择题,共70分)
二、填空题(每空1分,共19分)
11.人们在生活中随时都会用到我们学过的简单机械,例如我们每天开门使用的钥匙就是个 (选填“滑轮”“轮轴”或“斜面”)类机械,它是 (选填“省”或“费”)力机械;螺丝钉与 (选填“滑轮”“轮轴”或“斜面”)类机械类似,它是 (选填“省”或“费”)力机械。
12.采用功与时间比值的方法,得到“单位时间”内做的功。这样就方便比较做功的快慢了,这个比值叫作 。这种方法,实质上是用 (选填“时间相同比较功”或“做功相同比较时间”)来比较做功快慢的。
13.健身步道上的坐式划船训练器如图所示。人坐在座板上,用始终与把手垂直的力缓慢向后将把手拉至身体两侧,此过程中,拉力大小变化情况是 。若要增加训练强度,应将配重盘向 (选填“a”或“b”)端移。
14.某老旧小区改造工地,工人用起重机将重1.2×104 N的施工材料匀速吊上6 m高的工作台,用了10 s。起重机对施工材料做的功为 J,做功的功率是 W。
15.如图所示,滑轮 (选填“A”或“B”)可以看成等臂杠杆;若物体的重力均为30 N且处于静止状态,不计摩擦和滑轮重力,F1的大小为 N,使用B滑轮 (选填“能”或“不能”)省功。
16.某杠杆的动力臂与阻力臂之比为5∶2,若此杠杆受到的阻力为
20 N,则当动力为 N时,杠杆处于平衡状态,此杠杆是 (选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆。如图所示的常见工具中,属于费力杠杆的是 (填字母,多选)。
A.镊子 B.钢丝钳 C.独轮车 D.起子 E.手臂
17.如图甲所示,盘山公路修得弯弯曲曲,其主要目的是 (选填“省力”“省功”或“省距离”)。用如图乙所示的滑轮组拉动重为500 N的物体A,绳子自由端在拉力F=50 N的作用下以0.6 m/s的速度水平向左匀速运动了10 s,物体A受到的滑动摩擦力为120 N。则拉力F的功率为 W,滑轮组的机械效率为 。
甲 乙
三、作图题(每小题4分,共8分)
18.(1)作出物体受到重力G的示意图;
(2)作出拉力为物重的时的滑轮组的连接。(不计滑轮重、绳重及
摩擦)
19.如图甲所示是一台金属切割机,小王师傅用该机切割A点下方的钢管时,用力压B点,机器OAB部分可绕O点转动。请在图乙中画出:
(1)杠杆静止在此位置时,作用在A点的阻力F2的力臂L2。
(2)作用在B点的最小动力F1及其力臂L1。
甲 乙
四、简答题(共5分)
20.如图所示,小刚用力向右推一辆小车,结果费了很大的力也没有推动,小刚对小车做功了吗 为什么
答案:没有做功。根据做功的两个必要因素可知,必须有力作用在物体上且物体在力的方向上要移动距离,小刚虽然用了力,但小车没有移动距离,所以没有做功。
五、实验探究题(21题7分,22题10分,共17分)
21.如图所示为某实验小组“探究杠杆平衡条件”的实验装置,杠杆上刻度均匀,每个钩码重为0.5 N(钩码个数若干)。
甲 乙 丙
(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态;为使杠杆在水平位置平衡,下一步的操作是将图甲右侧的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节;使杠杆在水平位置平衡的目的是 。
(2)如图乙所示,杠杆上挂有3个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,沿竖直方向拉杠杆的弹簧测力计示数应该为 N;弹簧测力计由图乙位置倾斜至图丙位置,杠杆始终保持在水平位置平衡,弹簧测力计示数变化情况是 (选填“变小”“不变”或“变大”)。
(3)如图丁所示,将处于水平方向平衡的杠杆上A、B两点下方所挂的钩码同时向远离支点O的方向各移动一小格,则杠杆 (选填“左端下沉”“右端下沉”或“保持水平平衡”)。
丁 戊
(4)如图戊所示是一种活塞式抽水机的示意图,其中手柄AOB是一个杠杆,某同学根据杠杆平衡条件判断,当在A点施加一个向下的压力时活塞式抽水机的手柄是 杠杆。
22.某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示,实验装置如图所示。(每个滑轮的质量相等)
甲 乙 丙 丁
实验次数 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升的高度h/m 0.1 0.1 0.2
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端上移的距离s/m 0.3 0.4
机械效率 74.1% 62.5%
(1)通过表中数据可分析出第2次实验是用图 (选填“甲”或“乙”)装置做的。
(2)通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的质量越大,滑轮组的机械效率 (选填“越高”“不变”或“越低”)。
(3)该小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验,表中第3次实验中空缺的数据应为:绳端上移的距离s= m,机械效率η= (结果精确到0.1%)。
(4)采用图丙装置,改变动滑轮重G动,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出如图丁的图像。分析图像中的A点可知,被提升物体所受的重力为 N。(忽略绳重和摩擦)
六、计算题(23题10分,24题11分,共21分)
23.小聪看到建筑工地上工作的塔吊如图甲所示,她查阅相关资料后,画出了与塔吊连接方式相同的滑轮组如图乙所示。在不计绳重和摩擦的情况下,塔吊将底面积为2 m2、重为8×103 N的长方体建筑材料沿竖直方向匀速提高20 m,绳子自由端的拉力为5×103 N。求:
(1)长方体建筑材料放在水平地面静止时,对地面的压强。
(2)该过程克服长方体建筑材料重力所做的功。
(3)塔吊机械部分(如图乙所示)的机械效率。
甲 乙
24.文化主题园建设中需把重1 200 N的木箱A搬到高h=2 m,长L=
10 m的斜面顶端。如图所示,工人站在斜面顶端,沿斜面向上用时50 s将木箱A匀速直线从斜面底端拉到斜面顶端,已知拉力F为400 N。求:
(1)拉力F做的功和功率。
(2)该斜面的机械效率。
(3)木箱A在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力。第11章 机械与功
第Ⅰ卷(选择题,共30分)
一、选择题(每小题3分,共30分)
1.高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子,旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶部有一个滑轮,下列关于该滑轮的说法正确的是( D )
A.它是动滑轮 B.利用它可以省力
C.利用它可以省距离 D.利用它可以改变力的方向
2.下列关于简单机械的理解错误的是( B )
甲 乙 丙 丁
A.图甲,车能轻松上山,盘山公路可看成是一个斜面
B.图乙,汽车方向盘本质是一个等臂杠杆
C.图丙,用绳子把两根光滑的木棍绕起来,小金拉动后小明和小杰会撞在一起,可以看成是滑轮组
D.图丁,两小孩在玩跷跷板,可以看成是一个杠杆
3.如图所示是环保卫士小明在进行垃圾分类,下列各环节中,小明对瓶子做功的是( A )
A.从地上拾起瓶子
B.保持瓶子在水平方向上走到可回收垃圾桶
C.拿着瓶子站在垃圾桶旁不动
D.瓶子离开手后掉落桶中
4.下列有关机械做功、功率、机械效率的说法中,正确的是( D )
A.效率越高的机械,功率越大
B.做功越多的机械,功率越大
C.做有用功越多的机械,效率越高
D.功率越大的机械,做功越快
5.如图所示是人的手臂拿起哑铃的示意图,下列说法正确的是( B )
A.该手臂可以看成是一个省力杠杆
B.该杠杆的主要优点是可以少移动距离
C.哑铃受到的重力即为手臂受到的阻力
D.将哑铃拿起的过程中,阻力臂不变
6.如图所示是《天工开物》中记载的南方独轮推车。人推车前进的过程中( D )
A.人对车不做功 B.车是定滑轮
C.车是费力杠杆 D.车是省力杠杆
7.停放自行车时,若要从如图所示四点中选择一点施加竖直向上的力,将后轮略微提起。其中最省力的点是( D )
A.A点 B.B点 C.C点 D.D点
8.小华在家帮妈妈晾衣服时,仔细观察了他们家的升降式晾衣架的结构,如图所示。下列关于该晾衣架的说法正确的是( D )
A.该晾衣架的结构是一个杠杆
B.天花板对该晾衣架没有力的作用
C.该晾衣架有2个定滑轮,4个动滑轮
D.使用该晾衣架挂起衣服时可以省力
9.如图甲所示的条凳,人若坐在凳的一端,极易使其另一端上翘而摔倒。将其简化为如图乙所示的示意图,B、C点分别与凳脚的E、F点在同一竖直线上。当人对水平凳面施加竖直向下的压力时,下列分析错误的是( C )
甲 乙
A.压力作用于A点,可将条凳视为绕E点转动的杠杆
B.只要压力作用于凳面的中间,则条凳一定不会上翘
C.只要在A、D点同时施加压力,则条凳一定不会上翘
D.在B或C点施加一个压力,则条凳一定不会上翘
10.(多选题)如图甲所示,工作人员正在组装神舟飞船。用如图乙所示的电动滑轮将质量为2 t的飞船部件在10 s内匀速提升2 m,电动滑轮的机械效率为80%(g取10 N/kg),下列分析正确的是( AC )
甲 乙
A.电动滑轮的有用功为4×104 J
B.飞船部件受到的重力为2×103 N
C.绳子自由端移动的距离为4 m
D.电动滑轮的功率为5×104 W
第Ⅱ卷(非选择题,共70分)
二、填空题(每空1分,共19分)
11.人们在生活中随时都会用到我们学过的简单机械,例如我们每天开门使用的钥匙就是个 轮轴 (选填“滑轮”“轮轴”或“斜面”)类机械,它是 省 (选填“省”或“费”)力机械;螺丝钉与 斜面 (选填“滑轮”“轮轴”或“斜面”)类机械类似,它是 省 (选填“省”或“费”)力机械。
12.采用功与时间比值的方法,得到“单位时间”内做的功。这样就方便比较做功的快慢了,这个比值叫作 功率 。这种方法,实质上是用 时间相同比较功 (选填“时间相同比较功”或“做功相同比较时间”)来比较做功快慢的。
13.健身步道上的坐式划船训练器如图所示。人坐在座板上,用始终与把手垂直的力缓慢向后将把手拉至身体两侧,此过程中,拉力大小变化情况是 变小 。若要增加训练强度,应将配重盘向 a (选填“a”或“b”)端移。
14.某老旧小区改造工地,工人用起重机将重1.2×104 N的施工材料匀速吊上6 m高的工作台,用了10 s。起重机对施工材料做的功为 7.2×104 J,做功的功率是 7.2×103 W。
15.如图所示,滑轮 A (选填“A”或“B”)可以看成等臂杠杆;若物体的重力均为30 N且处于静止状态,不计摩擦和滑轮重力,F1的大小为 30 N,使用B滑轮 不能 (选填“能”或“不能”)省功。
16.某杠杆的动力臂与阻力臂之比为5∶2,若此杠杆受到的阻力为
20 N,则当动力为 8 N时,杠杆处于平衡状态,此杠杆是 省力 (选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆。如图所示的常见工具中,属于费力杠杆的是 AE (填字母,多选)。
A.镊子 B.钢丝钳 C.独轮车 D.起子 E.手臂
17.如图甲所示,盘山公路修得弯弯曲曲,其主要目的是 省力 (选填“省力”“省功”或“省距离”)。用如图乙所示的滑轮组拉动重为500 N的物体A,绳子自由端在拉力F=50 N的作用下以0.6 m/s的速度水平向左匀速运动了10 s,物体A受到的滑动摩擦力为120 N。则拉力F的功率为 30 W,滑轮组的机械效率为 80% 。
甲 乙
三、作图题(每小题4分,共8分)
18.(1)作出物体受到重力G的示意图;
(2)作出拉力为物重的时的滑轮组的连接。(不计滑轮重、绳重及
摩擦)
答案:如图所示
19.如图甲所示是一台金属切割机,小王师傅用该机切割A点下方的钢管时,用力压B点,机器OAB部分可绕O点转动。请在图乙中画出:
(1)杠杆静止在此位置时,作用在A点的阻力F2的力臂L2。
(2)作用在B点的最小动力F1及其力臂L1。
甲 乙
答案:如图所示
四、简答题(共5分)
20.如图所示,小刚用力向右推一辆小车,结果费了很大的力也没有推动,小刚对小车做功了吗 为什么
答案:没有做功。根据做功的两个必要因素可知,必须有力作用在物体上且物体在力的方向上要移动距离,小刚虽然用了力,但小车没有移动距离,所以没有做功。
五、实验探究题(21题7分,22题10分,共17分)
21.如图所示为某实验小组“探究杠杆平衡条件”的实验装置,杠杆上刻度均匀,每个钩码重为0.5 N(钩码个数若干)。
甲 乙 丙
(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆处于 平衡 (选填“平衡”或“非平衡”)状态;为使杠杆在水平位置平衡,下一步的操作是将图甲右侧的平衡螺母向 左 (选填“左”或“右”)调节;使杠杆在水平位置平衡的目的是 便于测量力臂 。
(2)如图乙所示,杠杆上挂有3个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,沿竖直方向拉杠杆的弹簧测力计示数应该为 0.6 N;弹簧测力计由图乙位置倾斜至图丙位置,杠杆始终保持在水平位置平衡,弹簧测力计示数变化情况是 变大 (选填“变小”“不变”或“变大”)。
(3)如图丁所示,将处于水平方向平衡的杠杆上A、B两点下方所挂的钩码同时向远离支点O的方向各移动一小格,则杠杆 右端下沉 (选填“左端下沉”“右端下沉”或“保持水平平衡”)。
丁 戊
(4)如图戊所示是一种活塞式抽水机的示意图,其中手柄AOB是一个杠杆,某同学根据杠杆平衡条件判断,当在A点施加一个向下的压力时活塞式抽水机的手柄是 省力 杠杆。
22.某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示,实验装置如图所示。(每个滑轮的质量相等)
甲 乙 丙 丁
实验次数 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升的高度h/m 0.1 0.1 0.2
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端上移的距离s/m 0.3 0.4
机械效率 74.1% 62.5%
(1)通过表中数据可分析出第2次实验是用图 乙 (选填“甲”或“乙”)装置做的。
(2)通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的质量越大,滑轮组的机械效率 越低 (选填“越高”“不变”或“越低”)。
(3)该小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验,表中第3次实验中空缺的数据应为:绳端上移的距离s= 0.6 m,机械效率η= 83.3% (结果精确到0.1%)。
(4)采用图丙装置,改变动滑轮重G动,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出如图丁的图像。分析图像中的A点可知,被提升物体所受的重力为 12 N。(忽略绳重和摩擦)
六、计算题(23题10分,24题11分,共21分)
23.小聪看到建筑工地上工作的塔吊如图甲所示,她查阅相关资料后,画出了与塔吊连接方式相同的滑轮组如图乙所示。在不计绳重和摩擦的情况下,塔吊将底面积为2 m2、重为8×103 N的长方体建筑材料沿竖直方向匀速提高20 m,绳子自由端的拉力为5×103 N。求:
(1)长方体建筑材料放在水平地面静止时,对地面的压强。
(2)该过程克服长方体建筑材料重力所做的功。
(3)塔吊机械部分(如图乙所示)的机械效率。
甲 乙
解析:(1)长方体建筑材料对地面的压力F=G=8×103 N,
长方体建筑材料对地面的压强p===4×103 Pa。
(2)该过程克服长方体建筑材料重力所做的功W有用=Gh=8×103 N×
20 m=1.6×105 J。
(3)由图乙可知,n=2,绳子自由端移动的距离s=2h=2×20 m=40 m,
拉力所做的功W总=Fs=5×103 N×40 m=2×105 J,
该滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=80%。
答案:(1)4×103 Pa (2)1.6×105 J (3)80%
24.文化主题园建设中需把重1 200 N的木箱A搬到高h=2 m,长L=
10 m的斜面顶端。如图所示,工人站在斜面顶端,沿斜面向上用时50 s将木箱A匀速直线从斜面底端拉到斜面顶端,已知拉力F为400 N。求:
(1)拉力F做的功和功率。
(2)该斜面的机械效率。
(3)木箱A在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力。
解析:(1)拉力做的功W总=FL=400 N×10 m=4 000 J;
工人拉木箱的功率P===80 W。
(2)工人对木箱做的有用功W有用=Gh=1 200 N×2 m=2 400 J,
斜面的机械效率η=×100%=×100%=60%。
(3)克服摩擦力做的功W额外=W总-W有用=4 000 J-2 400 J=1 600 J,
摩擦力的大小f===160 N。
答案:(1)4 000 J 80 W (2)60% (3)160 N
