第十章 单元测试卷（含答案）

第十章
机械与人单元测试
(时间：90分钟，满分：100分)
一
二
三
四
五
总分
一、填空题（每空2分，共40分）
1.同学们的文具盒里，有许多学习用品的使用属于杠杆原理的应用．例如：打开文具盒，将盒盖上翻过程中，文具盒的盒盖相当于
（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆；用墨色水笔答题时，笔相当于
（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆．
2.重为5N的物体，由静止自高处沿竖直方向下落10m，重力对物体做了
J的功．物体在下落过程中，它的
（填“动能”或“重力势能”）在减少．
3.使用动滑轮能省
（选填“力”、“功”或“距离”）．用重为2N的动滑轮匀速提升一个重物时，动滑轮的机械效率为60%，若改用重为3N的动滑轮匀速提升同一重物，此动滑轮的机械效率为
%（不计绳重和摩擦）．
4.用长6m高3m的斜面将重50kg的物体沿斜面匀速从底端拉到顶端，所用时间为10s，沿斜面方向的拉力恒为300N，则有用功为
J，拉力的功率为
W．
5.某工人在水平地面上，用50N水平推力将重200N的物体匀速推动，使他在20s内沿水平方向移动10m，该过程中工人水平推力的功率是
W，运动过程中物体的动能
．（填”增大“、减少”或“不变”）
6.如图所示，拉力F1和F2分别经过滑轮A和B使物体沿水平方向做匀速直线运动，若物体与水平面间的滑动摩擦力大小约为5N，则F1的大小为
N，F2的大小为
N，如果F2水平移动2m，则物体移动
m．
7.用弹簧测力计水平拉着重8N的木块，在水平长木板上2s内匀速移动了0.5m，如图所示，木块所受重力做功
J，弹簧秤拉力拉木块所做功的功率是
W．
第6题图
第7题图
8.如图所示，a、b为竖直向上抛出的小石块在上升过程中动能和重力势能随高度变化的两条图线（不计空气阻力），其中
是动能-高度关系图线，小石块达到的最大高度为
m，小石块在最高点时的机械能为
J．
9.科学家最新揭秘，明代工人在建造故宫时，利用道路冰面洒热水充当润滑剂来实现巨石的滚运．在泼热水的冰面上，只需要2.4×104N的水平力就可以拉着一块质量约百吨的巨石匀速运动，巨石受到的摩擦力约为
N．若使用如图所示的滑轮来拉动相同情形下的同一块巨石．拉力F为2×104N时，滑轮的机械效率是
．
第8题图
第9题图
二、选择题（每题2分，共24分）
10.下列关于简单机械的说法中正确的是（　　）
A．使用杠杆，就是为了省力
B．吃饭时，筷子是个省力杠杆
C．使用定滑轮不省力，但可以省距离
D．用滑轮组竖直吊起货物的机械效率与动滑轮的重力有关
11.关于功、功率、机械效率说法正确的是（　　）
A．功率越大，做功越快，机械效率越大
B．做功越少，功率越小，机械效率越小
C．功率越大，反映做功越快，与机械效率无关
D．机械效率越大，表明它做的功越
12.人直接用F1的力匀速提升重物，所做的功是W1，若人使用某机械匀速提升该重物到同一高度则人的拉力为F2，所做的功是W2（　　）
A．F1一定大于F2
B．F1一定小于F2
C．W2一定大于W1
D．只有F2大于F1，W2才大于W1
13.一物体在空气中沿竖直方向运动，运动过程中只受重力和空气阻力的作用，则该物体的（　　）
A．动能可能不变
B．势能可能不变
C．机械能一定不变
D．机械能可能不变
14.如图所示，小明用一可绕O点转动的轻质杠杆，将挂在杠杆下的重物提高，他用一个始终与杠杆垂直的力F，使杠杆由竖直位置缓慢转到水平位置，在这个过程中此杠杆（　　）
A．一直是省力的
B．先是省力的，后是费力的
C．一直是费力的
D．先是费力的，后是省力的
15.身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900N的重物．已知扁担长为1.8m，重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离OA=0.8m，如图所示．则（　　）
A．以哥哥的肩A为支点，可计算出弟弟承担的压力为400N
B．以O为支点，可计算出兄弟二人承担的压力之比为4：9
C．以O为支点，可计算出兄弟二人承担的压力之比为9：5
D．以弟弟的肩B为支点，可计算处哥哥承担的压力为600N
16.用如图所示滑轮组提起重300N的货物，人所用的拉力为200N，绳子的自由端被拉下1m，在此过程中，下面说法不正确的是（　　）
A．人用的拉力所做的总功为200J
B．滑轮组提升货物所做的有用功为100J
C．额外功为50J
D．滑轮组的机械效率为75%
17.如图所示的装置中，每个滑轮重均为50N，装货托板重20N，货物A重100N．体重为800N的工人利用装置拉着货物A以0.2m/s的速度匀速上升．不计绳重和轴摩擦，以下计算结果不正确的是（　　）
A．工人对地面的压力为510N
B．绳子自由端移动速度为0.1m/s
C．滑轮组提升货物A的机械效率约为69%
D．使用机械时人做功的功率为24W
第14题图
第15题图
第16题图
第17题图
18.如图，斜面长s为1.2m、高h为0.3m，现将重为16N的物体沿斜面向上从低端匀速拉到顶端，若拉力F为5N，拉力的功率为3W，则下列选项错误的是（　　）
A．斜面的机械效率为80%
B．拉力做的总功为4.8J
C．提升物体所做的有用功为4.8J
D．物体由斜面底端运动到顶端用时2s
19.为了将放置在水平地面上、重G=100N的重物提升到高处．小明同学设计了图甲所示的滑轮组装置．当用图乙所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图象分别如图丙和丁所示．若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2，不计绳重和摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向．则下列选项正确的是（　　）
A．在2～3s内，拉力F的功率P为150W
B．在0～1s内，重物对地面的压强p为600Pa
C．在1～2s内，拉力F做的功W为375J
D．在2～3s内，滑轮组的机械效率η保留两位有效数字后为53%
第18题图
第19题图
三、作图题（每题2分，共4分）
20.如图所示，用一根硬棒撬起一个石块，棒的上端A是动力的作用点，若用最小的力撬动石块，请标出此时杠杆的支点O并画出最小动力F及动力臂L．
21.如图所示，某人站在A处通过一根绳和两个滑轮匀速提起物体B，所用的拉力F=100N，物体B重300N（不计滑轮重和绳重，不计摩擦力）．画出滑轮组的绕线．
四、实验探究题（第22题6分，第23题8分，第24题6分，共20分）
22.在探究“杠杆平衡条件”实验中
（1）实验前应先调节杠杆在水平位置平衡，目的是
．
（2）杠杆平衡后，小英同学在图甲所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上
个钩码，使杠杆在水平位置平衡．
（3）她改用弹簧测力计在乙图中的C位置斜下拉，若每个钩码重2N，当杠杆在水平位置平衡时，测力计示数将
（填“大于”“等于”或“小于”）2N．
23.如图所示，在“测滑轮组机械效率”的实验中，若物体重6N．
（1）实验时应沿竖直方向
拉动弹簧测力计，若物体上升高度为10cm，此时弹簧测力计的示数如图所示，则滑轮组的机械效率是
．
若仅增加物体的重力（不计摩擦），该滑轮组的机械效率将
．
在该实验中，滑轮组的机械效率不可能等于100%，而总是小于1，其原因是
．
24.小鹭想探究弹性势能的大小与哪些因素有关．她利用一段弹簧、光滑轨道、物块A和B等器材进行实验．如图所示，用物块将弹簧压缩到一定程度后释放，物块沿轨道向左滑行，最高可冲到光滑斜面虚框处．
（1）实验时可通过观察同一滑块
来判断弹性势能的大小．
（2）比较如图（a）、（b）两个实验可以初步得出，弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就
．
（3）若物块冲上斜面的最大高度ha=hc＜hb，弹性形变的大小la＜lb=lc，则物块达到最高处所具有的重力势能Ea、Eb、Ec的大小关系是
．
五、综合应用题（第25题6分，第26题6分，共12分）
25.一体重为600N的工人，用如图所示的滑轮组将重为800N的物体匀速提高了0.5m，此时该滑轮组的机械效率为80%，（不计绳重及摩擦）求：
（1）在匀速提升物体的过程中，工人对绳子的拉力为多大？
（2）使用该滑轮组，这个工人最多能提起多重的物体？
26.现有重800N的木箱A，小李同学想把它搬到高为6m、长为10m的斜面上，如图所示，他站在斜面上，沿斜面向上用600N的拉力使木箱A以0.2m/s的速度匀速从斜面底端到达斜面顶端．求：
（1）小李同学拉木箱的功率是多大？
（2）该斜面的机械效率是多少？
（3）木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大？
第十章
机械与人单元测试
答案与解析
1.
省力
费力
解析：（1）打开文具盒，将盒盖上翻过程中，支点在一端，动力臂大于阻力臂，所以文具盒的盒盖相当于省力杠杆；
（2）用墨色水笔答题时，阻力在一端，动力臂小于阻力臂，笔相当于费力杠杆．
2.
50
重力势能
解析：（1）重力对物体做功：W=Gh=5N×10m=50J；（2）物体在下落时，质量不变、速度变大、高度变小，动能变大、重力势能变小．
3.
力
50
解析：（1）使用动滑轮可以省力；
（2）由得，
物体重力为
第二次的机械效率为
4.
1470
180
解析：（1）物体重力，
有用功；
（2）拉力做的总功，
拉力的功率．
5.
25
不变
解析：（1）工人所做的功：；
水平推力的功率：.
（2）匀速运动的物体，其质量和速度都不变，所以动能也不变．
6.
5
2.5
1
解析：由图知，A为定滑轮，所以F1=f=5N；B为动滑轮，所以；
绳端移动距离应为物体移动距离的2倍，所以
7.
2.4
0
0.6
解析：（1）由图可知，拉力F=2.4N，因为木块做匀速直线运动，所以f=F=2.4N；
（2）由于木块水平移动，在重力的方向上没有移动距离，所以重力做功为0；
（3）拉力做功：W=Fs=2.4N×0.5m=1.2J．拉力做功功率：.
8.
a
4m
2
解析：如图，横坐标代表的小石块上升的高度，纵坐标代表的是能量．
（1）小石块上升时质量保持不变．b图像表示，高度越高，能量越大，所以b图像代表：高度--重力势能的关系．
（2）不计空气阻力，小石块上升时，动能全部转化为重力势能，动能减小，重力势能增大．所以a图象代表：高度--动能的关系．
（3）如图，小石块到达的最大高度是4m．动能=0J，重力势能=2J，
机械能=动能+势能=0J+2J=2J
9.
2.4×104N
60%
解析：（1）巨石做匀速运动，所以巨石受到的拉力等于它受到的摩擦力，f=2.4×104N；
（2）由图可知，绳子股数为n=2，则拉力移动的距离s′=2s，滑轮的机械效率：
10.D
解析：A、使用杠杆，有的是为了省力，有的是为了省距离，例如使用镊子是为了省距离，故A错误；B、筷子在使用时动力臂小于阻力臂，所以是费力杠杆，故B错误；C、定滑轮的实质是个等臂杠杆，使用定滑轮不能省力，也不能省距离，故C错误；D、用滑轮组竖直吊起货物的机械效率与动滑轮的重力有关，在物重一定的条件下，动滑轮越重，机械效率越低，故D正确．故选：D．
11.C
解析：功率是单位时间内做的功的多少，是表示做功快慢的物理量，大小与做功多少和时间有关；机械效率是有用功与总功的比值．A、功率大，说明做功快，但不能说明机械效率越大，故A错；B、功率与做功多少和时间有关，做功少，功率不一定小，机械效率不一定小，故B错；C、功率越大，反映做功越快，与机械效率无关，正确；D、机械效率越大，说明有用功与总功的比值大，做功不一定多，故D错；
故选C．
12.C
解析：（1）直接用F1的力匀速提升重物，F1=G，
使用某机械匀速提升该重物，由于机械可能是省力，有可能费力，也可能既不省力也不费力，所以F1与G的大小关系不能判断，则无法比较F1与F2的大小；故AB错误；
（2）直接用F1的力匀速提升重物，所做的功是W1=W有用=Gh；
若人使用某机械匀速提升该重物到同一高度，W有用=Gh；但由于要克服机械重力和摩擦力做额外功，所以W2=W有用+W额外，则W2＞W1；故C正确，D错误．故选C．
13.A
解析：当重力和阻力方向相反时，若重力等于阻力做匀速运动，动能不变，势能减小；若重力大于阻力物体做加速运动，物体的动能增大，势能减小；
当重力和阻力方向相同时，物体向上做减速运动，动能减小，势能增加；由于受空气阻力，运动的过程中要克服阻力做功所以机械能一定减小；故选A
14.B
解析:由图可知动力F1的力臂始终保持不变，物体的重力G始终大小不变，在杠杆从竖直位置向水平位置转动的过程中，重力的力臂逐渐增大，在L2＜L1之前杠杆是省力杠杆，在L2＞L1之后，杠杆变为费力杠杆．故选B．
15.解析：A、以哥哥的肩A为支点，由F1L1=F2L2可知，弟弟对杠杆的支持力：；由于压力和支持力是一对相互作用力，因此弟弟承担的压力为400N，故A正确；
BC、以O为支点，由F1L1=F2L2可知，兄弟二人对杠杆支持力之比为，由于压力和支持力是一对相互作用力，因此兄弟二人承担的压力之比为4：5或5：4；故BC错误；
D、以弟弟的肩B为支点，由F1L1=F2L2可知，哥哥对杠杆的支持力：；由于压力和支持力是一对相互作用力，因此哥哥承担的压力为500N，故D错误．故选A．
16.B
解析：由图知，，则绳的自由端移动的距离，
物体上升高度：
提起货物所做的有用功：故B错；
提起货物所做的总功：，故A正确；
提起货物所做的额外功：，故C正确；
滑轮组的机械效率：，故D正确．故选B．
17.D
解析：A、已知：,,
从图可知，，，
即人对绳子的拉力、绳子对人的拉力为：，
又因为，所以地面对人的支持力为：
即工人对地面的压力为510N．故A正确，不符合题意．
B、因为货物的速度为，而拉力作用在滑轮的挂钩上，
所以绳子自由端移动速度为：．故B正确，不符合题意．
C、因为G货=100N，F=290N，h=2S，所以滑轮组提升货物A的机械效率为：.故C正确，不符合题意．
D、因为人对绳子的拉力F=290N，绳子自由端移动的速度V=0.1m/s，
∴使用机械时人做功的功率为：．故D错误，符合题意．故选D．
18.B
解析：；；
根据公式得，物体由斜面底端运动到顶端用时；由以上分析可知ACD正确，B错误．
19.B
解析：（1）从丙图可知，物体在2～3s内做匀速直线运动，由图乙可知此时的拉力，根据可得：，
在0～1s内，拉力，把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态，
所以，
地面对物体的支持力：,
根据力的作用是相互的，重物对地面的压力：，
对地面的压强：，故B正确.
（2）在1～2s内，拉力，重物上升高度，
拉力F的作用点下降的距离，
拉力做的功：，故C错；
（3）由图可知在2～3s内，重物做匀速运动，，拉力，
从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数），
则拉力F的作用点下降的速度，
拉力做功功率（总功率）：，故A错；
（4）滑轮组的机械效率：故D错．故选B．
解析：由图示可知，当杠杆与地面的接触点为支点时，作用在A点的动力力臂最大，此时动力最小，力垂直于杠杆向上，过支点O作最小力的作用线的垂线即为力臂L，如图所示．
21.解析：不计滑轮重和绳重，不计摩擦力，承担物重的绳子段数为,滑轮组由3段绳子承担物重，绕线如图所示：
22.（1）便于测量力臂的大小；消除杠杆自重对实验的影响
（2）4
（3）大于
解析：（1）在“探究杠杆的平衡条件”实验中，应先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样的目的是①为了便于测量力臂；②消除杠杆自重对实验的影响．（2）根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2即可求出；（3）由于弹簧测力计斜下拉，拉力的力臂变小，根据F1L1=F2L2可知，拉力将变大，即大于2N.
（1）匀速
83.3%
（2）增大
有用功总小于总功
解析：（1）在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，这样弹簧测力计处于平衡状态，弹簧测力计的示数才反映了拉力的大小；
由图示滑轮组可知，承重绳子的有效股数：，
由图示可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为2.4N，
，
由于重物有3段绳子承担，
则绳子自由端移动的距离：，
总功：，
滑轮组机械效率：
（2）整个滑轮组保持不变，即额外功不变；因为对重物做的功为有用功，增加重物的重力，有用功增加，机械效率会增大．
（3）由于额外功不能避免，有用功总小于总功，所以机械效率总小于1.
故答案为：（1）匀速；83.3%；（2）增大．
冲上斜面的高度
越大
解析：（1）实验时可通过观察同一滑块冲上斜面的高度来判断弹性势能的大小；
（2）比较（a）与（b）两个实验可知，弹簧的形变量la＜lb，物块冲上斜面的高度ha＜hb，同一滑块冲上斜面的高度越大，弹簧的弹性势能越大，由此可见：弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大；
（3）弹簧的形变量越大，弹簧的弹性势能越大，最终物块在最高处时所具有的重力势能越大，因为，因此；
25.解：（1）由图可知，，；
当提升的重物时，；
由得，拉力做功：；由得，
拉力为：.
（3）由得，
动滑轮重力：；
人的最大拉力:，
提升物体的最大重力:.
答：（1）在匀速提升物体的过程中，工人对绳子的拉力为500N；
（3）使用该滑轮组，这个工人最多能提起重1000N的物体．
26.解：（1）小李同学拉木箱的功率为：
（2）已知，，，
做的有用功为:
做的总功为：
则机械效率为：
（3）额外功为：，由得，
摩擦力的大小为：
答：（1）小李同学拉木箱的功率是120W．
（2）该斜面的机械效率是80%．
（3）木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是120N．