第十二章简单机械同步练习
一、单选题
1.如图所示,在调节平衡后的杠杆两侧,分别挂上相同规格的钩码,杠杆处于平衡状态。若在A、B两处再各加一个钩码,下列说法正确的是( )
A.杠杆右边向下倾 B.杠杆左边向下倾
C.杠杆仍平衡 D.无法确定杠杆是否平衡
2.学习杠杆知识后,苗苗同学结合物理和生物学知识,对人体中的杠杆——前臂进行了研究。如图是她利用前臂举起重物的情景,对此过程分析正确的是( )
A.前臂是一根省力杠杆,缺点是费距离
B.前臂杠杆的支点在肘关节处
C.前臂杠杆的动力是桡骨对肱二头肌的力
D.前臂杠杆的阻力是重物的重力
3.为提高人们的居住品质,改善城市面貌,我市对老旧小区进行改造。改造中工人利用滑轮组将重640N的建筑材料提升到楼顶,如图所示。已知工人对绳子的拉力为400N,在10s内将建筑材料匀速提升10m,不计绳重及摩擦。此过程中,下列说法正确的是( )
A.动滑轮所受重力为240N B.滑轮组所做的有用功为6400J
C.工人所用拉力的功率为400W D.滑轮组的机械效率为90%
4.用力捏开夹子的过程,夹子可视为杠杆。下列四幅图中,夹子的支点、动力、阻力标注均正确的是( )
A. B.
C. D.
5.如图所示,用扳手拧螺母,力施加在A点时比施加在B点时更容易将螺母拧紧或拧开,这是因为扳手是一个杠杆,力作用在A点时( )
A.阻力臂不变,动力臂变长 B.阻力臂不变,动力臂变短
C.动力臂不变,阻力臂变短 D.动力臂不变,阻力臂变长
6.为了赶在雨季之前给住在山区的奶奶的房屋做一次维修,爸爸专门请了一个小型施工队。这个施工队利用3个相同的滑轮组成滑轮组将材料运送到高处,滑轮组的结构如下图所示。已知每个滑轮重50N,绳子能够承受的最大拉力是500N,忽略绳重和摩擦。用此滑轮组提升材料,下列说法错误的是( )
A.滑轮a是定滑轮,可以改变力的方向,但不省力
B.滑轮b是动滑轮,使用时可以省力
C.工人每次将材料匀速提起,需要施加大小等于材料和动滑轮总重力的一半的力
D.工人以0.2m/s的速度拉绳子时,材料上升的速度为0.4m/s
7.关于功、功率和机械效率的概念,下列说法正确的是( )
A.做功越多的物体功率越大
B.做功越快的物体功率越大
C.功率越大的物体机械效率越高
D.物体做功时间越长的功率越小
8.如图所示,在50N的水平拉力F的作用下,重600N的物体沿水平地面做匀速直线运动,物体与地面间的滑动摩擦力是自身重力的0.2倍,绳子自由端向前移动的速度为0.6m/s。则( )
A.拉力F的功率为3W
B.1min内物体移动的距离为36m
C.1min内所做的有用功为1440J
D.该滑轮组的机械效率为85%
二、填空题
9.如图所示,用定滑轮沿三种不同的方向拉绳使物体上升,所用的力分别是F1、F2、F3,则 (选填“F1最大”、“F2最大”、“F3最大”或“三个力一样大”)。学校旗杆的顶部安装有定滑轮,这是为了改变力的 。
10.船桨可看成一根杠杆,如图所示,A为支点,要使划船时所用的力小一些,则运动员两只手之间的距离应 (选填“增大”或“减小”)一些,船桨属于 (选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆,使用它的优点是 (选填“省力”或“省距离”)。
11.如图,有人利用该滑轮将G=100N的物体匀速提升了20cm(不计绳重G和摩擦),此过程克服物体重力做的功为 J,若动滑轮重10N,则F= N。
12.如图所示,用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆,使重为180N的物体缓慢升高0.1m,拉力大小,拉力移动的距离为0.25m。拉力所做的功为 J,有用功为 J,杠杆的机械效率为 。
13.影响滑轮组机械效率高低的主要因素
(1)动滑轮越重,个数越多则 相对就多;
(2)提升重物越重,做的 相对就多;
(3)各种摩擦越大,做的 就越多;
(4)绕线方法和重物提升高度 滑轮组机械效率。
14.如图所示,重为15牛的物体挂在B处,O为轻质杠杆的支点,要想使杠杆保持水平平衡,若在F处施加的最小的力是 牛,方向 ;若在H处施加3牛的力,此时,杠杆 保持水平平衡(选填“一定”、“可能”或“一定不”)。
15.如图所示,物体A重5N,放在水平桌面上,通过绳子和滑轮连接重为4N的物体B,此时物体A恰能向右匀速直线运动。则A受到的摩擦力是 N,若在物体A上加一个水平向左的拉力F,使物体A沿桌面水平向左匀速直线运动,则所加拉力的大小为 N(不计绳子、滑轮的质量以及绳子与滑轮间的摩擦)
三、作图题
16.画出图中提起重物最省力的绕绳。
17.图中,用羊角锤拔钉子时画出动力F1的力臂。
18.请你在下面图中画出一个竖直向上的力F使杠杆在水平位置平衡,并标出F的大小.(要求F小于2N)(每个钩码重为1N)
( )
四、实验题
19.某同学选用相同的实验器材,用实验研究某个物理问题。实验过程以及可以得到的实验数据如图所示(他每次都是匀速提起钩码)。根据图中得到的信息,你认为该同学在研究 这一物理问题。
比较图中(a)、(b)两图可得出的初步结论是: 。
比较图中(b)、(c)图可得出的初步结论是: 。
20.小明和同学利用斜面搬运物体的过程中,提出了一个问题:“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系?”针对这个问题,他通过在斜面上拉动物体进行了探究(如图所示),测得的实验数据如表中所示:
实验次数 斜面的倾斜程度 物体重G/N 物体上升高度h/m 沿斜面拉力F/N 物体移动距离s/m 有用功W有/J 总功 W总/J 机械效率
1 较缓 5.0 0.10 1.6 0.50 0.50 0.80 63%
2 较陡 5.0 0.15 2.2 0.50 0.75 1.10 68%
3 最陡 5.0 0.25 3.1 0.50 1.55
(1)沿斜面拉动物体时,应使其做 运动;
(2)根据表中的数据可求出第3次实验中拉力所做的有用功为 J,克服摩擦力所做的额外功为 J,斜面的机械效率是 ;
(3)通过对上述实验数据的分析可知,斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是:斜面越缓,越 ;
(4)通过对上述实验数据的分析,对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是:在其它条件不变的情况下, ;
(5)实验完成后,小红提出了自己的猜想,斜面的机械效率还可能和斜面的 有关。
五、计算题
21.如图所示,搬运工人在10s内将重为450N的重物匀速提升2m,不计绳重和摩擦,所用拉力为250N。求:
(1)拉力F所做有用功的大小。
(2)此过程中动滑轮的机械效率。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
1.A
【详解】设一个钩码的重力为G,一个格为L,根据杠杆的平衡条件知
2G×2L=G×4L现在在A、B两处再各加一个钩码,左边力和力臂的乘积为3G×2L,右边力和力臂的乘积为2G×4L,右边力和力臂的乘积大,所以杠杆右边向下倾,故A正确,BCD错误。
故选A。
2.B
【详解】A.观察可知,在人的前臂举起重物的过程中,动力臂小于阻力臂。根据杠杆的分类,动力臂小于阻力臂的杠杆是费力杠杆,费力杠杆的优点是省距离,缺点是费力,故A错误;
B.在这个情景中,前臂杠杆围绕着肘关节转动,根据杠杆支点的定义,杠杆绕着转动的点就是支点,所以支点在肘关节处,故B正确;
C.动力是使杠杆转动的力,在前臂杠杆中,肱二头肌收缩产生的力使前臂杠杆转动,所以动力是肱二头肌对桡骨的力,而不是桡骨对肱二头肌的力,故C错误;
D.阻力是阻碍杠杆转动的力,前臂杠杆的阻力F2是重物对手的压力,而不是重物的重力,重力的施力物体是地球,受力物体是重物,这里的阻力是重物对手的力,故D错误。
故选B。
3.B
【详解】A.由图可知,动滑轮上绳子股数n=2,因为不计绳重和摩擦时,有
所以动滑轮的重力为G动=nF-G物=2×400N-640N=160N
故A错误;
B.根据题意可知,滑轮组所做的有用功为W有=Gh=640N×10m=6400J
故B正确;
C.根据题意可知,绳子自由端移动的距离为s=nh=2×10m=20m
拉力做的总功为W总=Fs=400N×20m=8000J
拉力做功的功率为
故C错误;
D.根据题意可知,滑轮组的机械效率为
故D错误。
故选B。
4.A
【详解】根据杠杆的支点定义可知夹子中间的轴的位置是支点,手作用的点为动力作用点,动力的方向斜向下,阻力的作用点为支点左端弹性铁圈与夹子接触的位置,阻力的方向斜向下,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
5.A
【详解】当用力方向垂直扳手时,力作用在A点时,动力臂比B点长,而阻力和阻力臂不变。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
6.D
【详解】A.在使用时,轴的位置固定不动的滑轮叫做定滑轮。滑轮a是定滑轮,可改变力的方向,但不省力,故A正确,不符合题意;
B.轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮称为动滑轮。滑轮b是动滑轮,使用时省力,但费距离,故B正确,不符合题意;
C.由于滑轮组中有一个动滑轮b,承担物重的绳子股数为2,在忽略绳重和摩擦时,每次将材料提起,需要施加材料和动滑轮总重的一半的力,故C正确,不符合题意;
D.动滑轮b上有两股绳,工人以0.2m/s的速度拉绳子时,材料上升的速度应该是
故D错误,符合题意。
故选D。
7.B
【详解】A D.根据公式可知,功率由做功的多少和时间的长短共同决定,做功越多的物体功率不一定越多,物体做功时间越长的功率不一定越小,故AD错误;
B.功率是表示物体做功快慢的物理量,做功越快的物体功率越大,故B正确;
C.机械效率是有用功与总功的比值,反映了机械的性能优劣,机械效率与功率大小没有直接关系,故C错误。
故选B。
8.C
【详解】A.拉力F的功率为
故A不符合题意;
B.如图滑轮组,一共有3段绳子分担动滑轮所受的拉力,故物体移动的速度为
1min内物体移动的距离为
故B不符合题意;
C.物体与地面间的滑动摩擦力为
1min内所做的有用功为
故C符合题意;
D.1min内所做的总功为
该滑轮组的机械效率为
故D不符合题意。
故选C。
9. 三个力一样大 方向
【详解】[1]用定滑轮沿三种不同的方向拉绳使物体上升,三个力的力臂均为定滑轮的半径,即力臂相等。由杠杆平衡条件可知,三个力大小也相等。
[2]采用定滑轮的主要目的是改变力的方向。
10. 增大 费力 省距离
【详解】[1]由杠杆平衡条件可知,要使动力减小,在阻力和阻力臂不变的条件下,要增大动力臂,也就是增大两只手之间的距离。
[2][3]船桨在使用时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,费力但省距离。
11. 20 210
【详解】[1]此过程克服物体重力做的功为
[2]若动滑轮重10N,则
12. 20 18 90%
【详解】[1]拉力所做的功为
W总=Fs=80N×0.25m=20J
[2]有用功
W有=Gh=180N×0.1m=18J
[3]杠杆的机械效率为
13.(1)额外功
(2)有用功
(3)额外功
(4)不影响
【详解】(1)对动滑轮做的功为额外功,动滑轮越重,额外功越多。
(2)对物体做的功为有用功,提升的物体越重,有用功越多。
(3)克服各种摩擦力做的功属于额外功,各种摩擦越大,做的额外功越多。
(4)绕绳方法和重物提升高度对机械效率没有影响,物体重,动滑轮重,绳子重和摩擦对机械效率有影响。
14. 5 竖直向上 一定不
【详解】[1][2]由图可知,阻力臂为
动力臂为
当动力的方向垂直于杠杆OA向上时(即竖直向上),动力臂最长,动力最小;根据杠杆平衡条件可知,最小动力为
[3]在H处提升物体的最小力为
若在H处施加3牛的力,此时杠杆一定不会保持水平衡。
15. 2 4
【详解】[1]由题知,不计绳子和滑轮质量以及绳子与滑轮间的摩擦,物体A水平向右运动时,物体A在水平方向上受到绳子向右的拉力为
F=GB=×4N=2N
水平向左的摩擦力作用f,物体A做匀速直线运动,处于平衡状态,由二力平衡条件得
f=F=2N
[2]物体A水平向左运动和水平向右运动时,由于压力不变、接触面粗糙程度不变,则物体A受到的摩擦力不变,所以物体A水平向左运动时,受到水平向右的摩擦力f=2N;物体A水平向左做匀速直线运动时,水平方向上受到水平向左的拉力F′、水平向右的拉力
F=GB=×4N=2N
水平向右的摩擦力f=2N,物体A处于平衡状态,由力的平衡条件得拉力
F′=F+f=2N+2N=4N
16.
【详解】要最省力,与动滑轮相连的绳子股数n需最多,只有一个动滑轮,所以n最多等于3,故从动滑轮的挂钩开始依次绕绳子,作图如下:
17.
【详解】从支点到力的作用线作垂线段,即可作出力臂,如图所示:
18.
【详解】根据受力分析可知,要使杠杆平衡,只能在左端施加竖直向上的力,设杠杆上一格为l,一个钩码重力为1N,根据杠杆平衡原理可知
解得,则需要在左端6格处施加竖直向上、大小为1N的力,如下图所示:
19. 定滑轮的使用特点 使用定滑轮提起重物时,不能省力,但可以改变用力方向 使用定滑轮匀速提起相同钩码时,向各个方向的力都相等
【详解】[1]该图中的轮轴是固定的,是定滑轮;第一次单独用弹簧秤提起钩码,第二次是经过定滑轮拉起钩码,第三次是改变拉力的方向拉,所以这是验证定滑轮的使用特点。
[2]当匀速拉动钩码时,拉力与重力大小相等;由图(a)、(b)可知,这几种情况下拉力的大小相同,都等于钩码的重力;所以可以得出的结论是:使用定滑轮时不能省力,但可以改变力的方向。
[3]比较图中(b)、(c)图可知:力的方向不同,故得出的结论是:使用定滑轮时向各个方向的力都相等。
20. 匀速直线 1.25 0.3 80.6% 省力 斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关,倾斜程度越大,机械效率越高 粗糙程度
【详解】(1)[1]为了保证弹簧测力计示数的稳定,便于读数,应让物体做匀速直线运动。
(2)[2][3][4]根据表中的数据,第3次实验中拉力所做的有用功为
故第3次实验中拉力所做的有用功为;从表格中可知,总功为1.55J,则克服摩擦力所做的额外功为
克服摩擦力所做的额外功为;机械效率为
机械效率为。
(3)[5]纵向比较表中数据,物体的重力均为5N,三次实验中沿斜面拉力都小于5N,但斜面越缓,沿斜面拉力越小,即越省力。
(4)[6]实验中,使用同一斜面,控制了物重相同,斜面的倾斜程度不同,机械效率不同,根据表格中的数据可知:斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关,倾斜程度越大,机械效率越高。
(5)[7]拉动物体的过程中,需要克服摩擦力做功,所以斜面的机械效率还可能和斜面的粗糙程度有关。
21.(1)900J;(2)90%
【详解】解:(1)拉力做的有用功
W有用=Gh=450N×2m=900J
(2)由图可知,使用的是动滑轮,n=2,拉力端移动的距离
s=2h=2×2m=4m
拉力做的功
W总=Fs=250N×4m=1000J
动滑轮的机械效率
答:(1)拉力F所做有用功的大小为900J;
(2)动滑轮的机械效率为90%。
答案第1页,共2页
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