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第十二章简单机械单元卷(一)
一、单选题
1.如下图所示的杠杆正处于水平平衡,若在杠杆两边的钩码下再各加挂一个钩码(所有钩码质量都相同),杠杆将( )
A.仍然水平平衡 B.左端下降
C.右端下降 D.无法判断
2.物流仓库内,工作人员通过斜向上的传送带将包裹匀速运送到分拣台的高处,大幅提高了分拣效率。如图所示,使用该传送带的好处是( )
A.省功 B.省距离 C.省力 D.增大机械效率
3.工人利用滑轮将重物提升到二楼,关于此过程中使用的滑轮,下列说法正确的是( )
A.该滑轮是动轮 B.使用该滑轮可以省力
C.使用该滑轮可以改变力的方向 D.该滑轮实质为省力杠杆
4.如图所示厨房用具,正常使用时属于省力杠杆的是( )
A.长柄杓 B.食品夹
C.鸡骨剪 D.取盘夹
5.关于简单机械,下列说法中正确的是( )
A.定滑轮不仅能改变力的大小而且能改变力的方向
B.使用滑轮组不仅省力而且省功
C.功率越大的机械,做功就越快
D.做功越多的机械,其机械效率就越高
6.用下列简单机械提升同一重物,忽略机械自重和摩擦,最省力的是( )
A. B.
C. D.
7.手工制作杆秤的工艺在中国流传历史悠久,杆秤一般有如图A、B两个提钮,下列关于杆秤的说法不正确的是( )
A.使用杆秤时,可将其看作杠杆,其支点为提钮
B.若测量更轻的物体时,应将秤砣向提钮靠近才能让杆秤再次平衡
C.若使用磨损的秤砣称量,质量的测量值比实际值偏大
D.使用提钮A进行测量时的量程比B大
8.如图所示,工人师傅用600N的力沿着4m长的斜面,将一物体匀速推到高1.5m的车上,该过程中斜面的机械效率是75%,下列说法正确的是( )
A.使用斜面是为了省距离
B.物体在斜面上受到的摩擦力为150N
C.工人师傅做的功是900J
D.物体重为1500N
二、填空题
9.如图所示为等刻度轻质杠杆,A处挂4N的物体,若使杠杆在水平位置平衡,则应在B处施加的力方向向__________(选填“上”或“下”), 大小为___________N。
10.如图是一段盘山公路,之所以要把上山的公路修成这般模样,是因为盘山公路相当于简单机械中的____,使用它可以____(选填“改变力的方向”、“省功”或“省力”)。
11.如图,小明想利用所学知识把树扶正。他把绳子的一端系在乙树上,然后绕过甲树用力拉绳子。此过程中,甲树相当于________(选填“动”或“定”)滑轮,可以________(选填“省”或“费”)力。若不计绳重,小明朝________(选填“A”或“B”)方向拉更省力。
12.如图所示,质量为5kg的物体M在力F的作用下以0.5m/s的速度在水平面上做匀速直线运动,此时弹簧测力计的读数为2N。则物体与水平地面间的摩擦力为_____。在2s内F做的功是____J,其功率为_________W。(不计轮和绳重,不计轮和绳之间的摩擦)
13.小金推着购物车在超市购物,如图所示,购物车和货物的总重为,A点离地面距离为,B、C点为车轮与地面的接触点,当购物车前轮遇到障碍物时,小金先后两次在A点对购物车施加了最小作用力,使车的前后轮分别越过障碍物。则小金先后两次分别是以______、______点为支点,第二次施力大小为______N。
三、作图题
14.如题图所示,杠杆AOB的A端在绳子拉力的作用下将B端物体悬挂起,画出A端所受拉力F的力臂l;
15.如图所示的开瓶器正在开启瓶盖。开瓶器可视为一个杠杆,请根据图中的情况在A点画出手开瓶用的竖直向上的力和它的力臂。
16.如图所示,小明用滑轮组提升重物,请用笔画线帮他画出滑轮组最省力的绕绳方法。
四、实验题
17.某同学在“探究杠杆的平衡条件”实验中,所用杠杆刻度均匀,各钩码规格相同。
(1)杠杆在如图甲所示的位置静止时,杠杆______处于平衡状态(选填“是”或“不是”),为方便测量力臂的长度,应将平衡螺母向______调节,使杠杆在水平位置平衡;
(2)在杠杆两端加挂并移动钩码,使杠杆在水平位置平衡,多次实验并把数据记录在表格中。
次数 动力F /N 动力臂L /cm 阻力F /N 阻力臂L /cm
1 2 10 1 20
2 2 5 1 10
3 3 10 2 15
分析表中的数据,归纳出杠杆的平衡条件是______(用表格中的字母表示);多次实验的目的是______(选填“A”或“B”);
A.寻找普遍规律 B.减小实验误差
(3)要使如图乙中的杠杆水平平衡,应在B点挂______个钩码;改用弹簧测力计替换B点的钩码,始终竖直向下拉杠杆,使杠杆从水平位置缓慢转过一个小角度(如图丙),转动过程中弹簧测力计拉力的力臂______,拉力的大小______(后两空均选填“变大”、“变小”或“不变”);
18.在“测量滑轮组的机械效率”实验中,小明用同一滑轮组进行了三次实验(如图所示),实验数据记录如表:
次数 钩码重/N 钩码上升距离/ 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计上升距离/ 机械效率/%
1 2 10 0.8 30 83.3
2 4 10 1.5 30 ★
3 6 10 2.2 30 90.0
(1)实验中要竖直向上缓慢____________拉动弹簧测力计,使钩码升高;
(2)表格中★处数据应为____________(结果保留一位小数);
(3)分析以上实验数据可以得出结论:同一滑轮组的机械效率与____________有关;
(4)根据实验结论推测,使用该滑轮组将重的物体匀速提升,此时滑轮组的机械效率可能是____________.
A.71.6% B.82.4% C.92.1% D.100%
(5)小明进一步研究,测出动滑轮的重力为,再计算出每一次实验中总功与有用功和克服动滑轮重力所做的功的差值 ,发现钩码的重力越大,____________(越大/越小/不变);
(6)另一实验小组改变动滑轮重,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象.分析可知:被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组机械效率越____________(高/低);分析图象中的A点可知,此时被提升物体所受的重力____________.
A.大于 B.等于 C. 小于
五、计算题
19.图甲是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂“横木穿插碓头,硬嘴为铁,足踏其末面舂之”。若碓头质量为25kg,不计横木的重力和转动摩擦。(取10N/kg)
(1)求碓头的重力;
(2)当他左脚站立,右脚在B点用最小力踩横木使其刚好转动时,示意图如图乙所示,已知,。则此时的大小是多少?
(3)若捣谷人右脚与横木的接触面积约为。求捣谷时右脚对横木的压强。
如图所示的小型起重机,某次吊起重为6×103N的物体,电动机的拉力为4×103N,用时20s,使物体上升了5m。求:
(1)物体的质量;
(2)起重机通过滑轮组做的有用功和总功;
(3)滑轮组的机械效率;
(4)拉力的功率。
第十二章简单机械单元卷(一)参考答案
1.C
解:设每个钩码重为G,每一格长度为L,若在杠杆两边的钩码下再各加挂一个钩码,则有
右端力和力臂的乘积较大,所以,杠杆的右端下降,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
2.C
解:A.使用任何机械都不省功,有用功一定会小于总功,故A不符合题意;
BC.传送带斜向上分拣包裹,这装置属于斜面,利用斜面可以省力,但费距离,故B不符合题意,C符合题意;
D.使用传送带可以提高分拣效率,但比不用机械时的机械效率更低,故D不符合题意。
故选C。
3.C
解:由图可知,人在一楼利用滑轮将重物吊到二楼,则此过程中使用滑轮的目的是改变力的方向,则使用 的滑轮是定滑轮,故C正确,ABD错误。
故选C。
4.C
解:A.长柄杓在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故A不符合题意;
B.食品夹在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故B不符合题意;
C.鸡骨剪在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故C符合题意;
D.取盘夹在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故D不符合题意。
故选C。
5.C
解:AB.定滑轮可改变用力的方向,不能改变力的大小,而滑轮组能改变用力的方向,也能改变力的大小,但不能省功,故AB错误;
C.功率是表示做功快慢的物理量,功率越大的机械,做功就越快,故C正确;
D.机械效率是有用功与总功的比值,只说有用功,无法说明机械效率的大小,故D错误。
故选C。
6.A
解:A.如图,是一个杠杆,动力臂长度是阻力臂的3倍,忽略机械自重和摩擦,则动力
B.如图,是一个定滑轮,相当于等臂杠杆,忽略机械自重和摩擦,则动力
C.如图,是一个动滑轮,相当于一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆,忽略机械自重和摩擦,则动力
D.如图,是一个斜面,高2m,长5m,忽略机械自重和摩擦,则动力
最省力的为杠杆,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
7.D
解:A.使用杆秤时,可将其看作杠杆,其支点为提钮,故A正确,不符合题意;
B.若测量更轻的物体时,阻力减小,根据杠杆平衡条件,在动力(秤砣重力不变)不变的情况下,动力臂应变小,应将秤砣向提钮靠近才能让杆秤再次平衡,故B正确,不符合题意;
C.若使用磨损的秤砣称量,秤砣的实际重力变小,为了使杠杆平衡,动力臂会变大,所以质量的测量值比实际值偏大,故C正确,不符合题意;
D.使用提钮A时,动力臂比使用提钮B时小,根据杠杆平衡条件,在动力不变的情况下,动力臂越小,动力与动力臂的乘积越小,阻力臂越大,能测量的最大阻力(物体重力)越小,所以使用提钮A进行测量时的量程比B小,故D错误,符合题意。
故选D。
8.B
解:A.使用斜面是通过增大距离,达到省力的目的,故A错误;
BCD.工人师傅做的功,即总功为W总=Fs=600N×4m=2400J
根据可知,工人师傅做的有用功为
由W=Fs可知,物体的重力为
该过程中物体克服摩擦力做的额外功为W额=W总-W有用=2400J-1800J=600J
物体在斜面上受到的摩擦力为
故B正确,CD错误。
故选B。
9. 上 2
解:[1][2]设每一小格的长度为1,O为支点,在A点为物体的重力,为阻力,方向竖直向下,OA为阻力臂,长为2,在B点施加的力为动力,OB为阻力臂,长为4,根据杠杆平衡条件可知,在B处施加的力为
解得在B处施加的力大小为2N,方向向上。
10. 斜面 省力
解:[1]盘山公路的形状是一个倾斜的平面,在简单机械中,这种倾斜的平面叫做斜面。
[2]根据功的原理,使用任何机械都不省功。而斜面是一种可以省力的简单机械,虽然使用斜面时动力移动的距离比垂直提升重物时要长,但可以用较小的力将物体提升到相同的高度。所以盘山公路相当于斜面,使用它可以省力。
11. 动 省 A
【详解】解:根据动滑轮的特点可知,可以省力。
[3]动滑轮相当于省力杠杆,小明朝A方向拉时,动力臂最大,动力最小。故向A方向拉更能省力。
12. 4 4 2
解:[1]由测力计的示数可知绳端拉力F的大小为2N;图中滑轮为动滑轮,不计轮和绳重,不计轮和绳之间的摩擦,由动滑轮的省力情况可知,所以,物体与水平地面间的摩擦力为
[2]物体移动的速度为0.5m/s,由动滑轮的特点可知,绳子自由端移动的速度为
2s内绳子自由端移动的路程为
则2s内拉力做的功为
[3]在2s内拉力做功的功率为
13. B C 20
解:[1][2]当购物车前轮C遇到障碍物时,小明应垂直AB向左下压扶把,车体是绕着B点转动的,故B点就是支点;当购物车后轮B遇到障碍物时,小明应垂直AC向右上提扶把,车体是绕着C点转动的,故C点就是支点。
[3]第二次施力时,C点为支点,AC为动力臂,垂直AC向右上提扶把的力为施加的力,购物车的重力为阻力,力臂为0.3m,由数学知识可得
由杠杆平衡条件可得
解得
14.
解:延长拉力F的作用线,过支点做力的作用线的垂线,即为拉力F的力臂l,如图所示:
15.
解:由图可知,支点为瓶盖顶部与开瓶器接触的位置O,开瓶用的力作用在A点,方向竖直向上,然后过支点O作动力F1作用线的垂线段即可得到力臂l1。如图所示:
16.
解:因为只有1个动滑轮,且人站在地面上用滑轮组提升重物,所以由3段绳子承担物重是最省力的绕法;从动滑轮上面挂钩开始绕起,最后绳子回到人的手中,如图所示:
17.(1) 是 右
(2) A
(3) 4 变小 不变
解:(1)[1]杠杆的平衡状态是指杠杆处于静止或匀速转动状态,杠杆在如图甲所示的位置静止时,杠杆是处于平衡状态。
[2]如图,为方便测量力臂的长度,应将杠杆调到水平平衡,此时杠杆左边下沉说明重心偏左,应该将平衡螺母向右调,直到杠杆水平平衡。
(2)[1][2]分析表中的数据,我们可以发现每一组的动力与动力臂的乘积都等于对应的阻力与阻力臂的乘积,所以归纳出杠杆的平衡条件是。物理实验一般需要做三次或三次以上,目的有两个,一是多测几次求平均值以减小误差;二是多次实验可以避免偶然性以获得一般规律;本实验中多次实验的目的是为了寻找普遍规律,故A符合题意,故选A。
(3)[1]实验中所用杠杆刻度均匀,各钩码规格相同。如图乙所示,设每个小格的长度为L,每个钩码的重力为G;根据杠杆平衡条件,要使杠杆水平平衡,应在B点挂的钩码重力为
所以要使杠杆水平平衡,应在B点挂4个钩码。
[2][3]如图丙所示,弹簧测力计拉着杠杆旋转一定角度的过程中,动力臂和阻力臂同时同比例减小;根据杠杆平衡条件可知,因为动力臂和阻力臂的比例不变,动力大小和阻力大小的比例也不变,已知动力不变,所以弹簧测力计对杠杆的拉力也不变。
18.(1)匀速
(2)88.9
(3)提升钩码的重力
(4)C
(5)越大
(6) 低 A
解:(1)测滑轮组的机械效率,需要匀速拉动绳子,并且要在拉动中读弹簧测力计的示数此时整个系统处于平衡状态,拉力大小等于测力计示数。
(2)第二次滑轮组的机械效率为
(3)分析表格数据可知,三次实验机械效率不同是由于所提升钩码重力不同造成的。
(4)同一滑轮组,物重越大机械效率越高,故物重8N时机械效率大于物重6N时的机械效率90.9%;而任何机械的效率不可能达到100%;故ABD不符合题意,C符合题意。故选C。
(5)第一次实验中总功与有用功和克服动滑轮重力所做的功的差值为
第二次实验中总功与有用功和克服动滑轮重力所做的功的差值为
第三次实验中总功与有用功和克服动滑轮重力所做的功的差值为
以上数据发现发现钩码的重力越大,越大,原因是:所挂钩码增多,摩擦力增大,额外功增多。
(6)[1]被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组机械效率越低;
[2]根据图丁可知,当动滑轮重为4N时,滑轮组的机械效率为75%;若忽略绳重和摩擦,被提升物体所受的重力:G=12N;但由于绳重和摩擦力使得额外功变大,在机械效率不变时,额外功增大,有用功也增大,若提升相同的高度,物体的重力会大于12N,故BC不符合题意,A符合题意。故选A。
19.(1)250N
(2)500N
(3)
解:(1)碓头的重力
(2)由杠杆平衡条件可得
则
(3)捣谷时右脚对横木的压强
20.(1)6×102kg
(2)4×104J
(3)75%
(4)2×103W
解:(1)物体的质量为
(2)有用功为W有=Gh=6×103N×5m=3×104J
如图绳子数为2,总功为W总=Fs=F×2h=4×103N×2×5m=4×104J
(3)滑轮组的机械效率为
(4)拉力功率为
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