简单机械和功[上学期]

简单机械和功
一. 选择题
1. 一根轻质杠杆，在左右两端分别挂上200N和300N的重物时，杠杆恰好平衡。若将两边物重同时增加50N，则杠杆（ ）
A. 左端下沉 B. 右端下沉 C. 仍然平衡 D. 无法确定
2. 在图中，属于省力杠杆的是（ ）
3.下列有关机械效率的说法正确的是 （ ）
A.机械效率可以提高到100% B.机械效率总小于1
C.功率大的机械机械效率高 D.机械效率越高，有用功就越多
4. 一个杆秤，如果秤砣被磨损掉一部分，则它称得的质量比被称物体实际质量 （ ）
A. 小. 　　　　 B. 大 　　C. 相等　　　　 D. 无法判定
5. 如图所示杠杆， O是支点， 中间挂一重物G， 如果在杠杆的另一端M处加一个力F使杠杆平衡， 且要求所加的力要最小， 则这个力（ ）
A.应沿MQ方向 B. 应沿MP方向
C. 应沿MN方向 D. 可沿任意方向
6. 甲、乙两台机器，甲做的功是乙做的功的2倍，而乙所用的时间是甲所用的时间的2倍，则甲、乙两台机器的功率关系是（ ）
A. P甲:P乙=4:1 B. P甲:P乙=1:4； C. P甲:P乙=2:1； D. P甲:P乙=1:1
7. 下面说法正确的是（ ）
A. 功率大的机器做功快 B. 功率大的机械效率高
C. 功率大的机器做功多 D. 功率大的机器产生的力大
8. 如图所示，M、N两个滑轮组，在相同时间内，用同样大小的力F1和F2，把物重相等的G1和G2提升相同的高度，如果用η1和η2表示两装置的机械效率，用P1和P2分别表示力F1和F2所做功的功率P1和P2，（每个滑轮等重）则 ( )
A. η1 >η2 P1 > P2 B. η1 <η2 P1 < P2
C. η1 >η2 P1 < P2 D. η1 =η2 P1 = P2
9. 下列各个过程中要做功的是（ ）
A. 人提水桶水平匀速走了10m B. 人用力推车，但车未动
C. 沿斜面将物体匀速移动5m D. 冰块在冰面上自由滑行
10. 某学生从底楼匀速走上二楼，第一次化费30s，第二次化费20s。则两次上楼过程中，学生所做的功 （ ）
A. 第一次较大 B. 第二次较大 C. 两次一样大 D. 不知楼高不好判断
11. 甲用50N水平力推动一个重100N的箱子在水平地板上前进1m，所用时间为1s；乙匀速举高这个箱子1m，所用时间为2.4s. 比较甲推箱子、乙举箱子所做的功Ｗ甲、Ｗ乙和做功的功率Ｐ甲、Ｐ乙，有 （ ）
A. Ｗ甲＞Ｗ乙，Ｐ甲＞Ｐ乙　?B. Ｗ甲＜Ｗ乙，Ｐ甲＜Ｐ乙
　C. Ｗ甲＞Ｗ乙，Ｐ甲＜Ｐ乙　?D. Ｗ甲＜Ｗ乙，Ｐ甲＞Ｐ乙
12. 一个物体由A点自由下落时，相继经过B、C两点，如图所示，已知AB＝BC，物体在AB段重力做功W1，功率P1；在BC段重力做功W2，功率P2，则下列关系正确的是（ ）
A. W1＝W2，P1>P2 B. W1＝W2，P1＝P2
C. W1＝W2，P113. 如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，力F在这个过程中（ ）
A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 先变大后变小
14. 一台机器的机械效率为80％，当它完成1000J的总功时，所做的有用功为（ ）
A.1000J　　　　B. 800J　? C. 400J　　　　 D. 200J
15. 如图所示物体重Ｇ＝180N，若将物体匀速提高ｈ＝2m，需要用Ｆ＝80N的拉力. 则拉力Ｆ做的功和滑轮组的机械效率分别是 （ ）
　A. 360J，75%　 B. 480J，75%　C. 320J，88.9%　?D. 480J，133%
16. 如图所示，一根尺子，在中点支起，两边挂上砝码，恰好平衡，在下列情况中，仍能保持平衡的是 （ ）
A. 左右两边砝码组合向内移动一格B. 左右两边砝码组各减少一只
C. 左右两边砝码组合减少一半砝码D. 左右两边砝码组各向外移动一格
17. 一位体重为500N的同学在跳绳测试中，1min跳180次，每次腾空的最大高度平均为4cm，则他在跳绳过程中，克服重力做功的平均功率是（ ）
A. 60W B. 3.6×10３W C. 6×10３W D. 3.6×10５W
18. 如图所示，甲物重5N，乙物重3N，甲、乙均保持静止状态，不计弹簧测力计自重。则甲受到的合力和弹簧测力计的示数分别是 （ ）
A. 0，3N B. 0，5N C. 2N，5N D. 2N，3N
19. 使用杠杆时，下列哪个说法是正确的（ ）
A. 阻力越大，动力一定越大
B. 阻力臂越短，动力臂一定越长
C. 动力臂越长，动力一定越小
D. 动力臂和阻力臂一定是相互垂直的
20. 分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举到相同高度，做的有用功 （ ）　　　　
A. 杠杆最多 　　　　B. 斜面最多 C. 滑轮组最多　　　 D. 一样多
二. 填空题
21. 如图所示：用滑轮组拉着一只木块P沿水平面以0.5m/s的速度匀速向右运动，此时弹簧测力计的读数为4N。若每只滑轮重1N，绳与滑轮间的摩擦不计，则该滑轮组的机械效率为＿＿＿，在2s内拉力F做的功为＿＿＿＿J。
22. 重100N的物体在水平力F的作用下，5s内沿水平面匀速前进4m，已知物体与水平面之间的滑动摩擦力为20N，则此过程中力F对物体所做的功为______，功率为______。
23. 撬棒在撬道钉时，动力臂是阻力臂的20倍，当撬道钉用力______N恰能将道钉撬起，此时道钉受到的阻力为300N。（不计道钉自身的重力）
24. 用一段细线将粗细均匀的直铁丝吊起后，直铁丝在水平位置处于平衡状态；若将右端折叠一段。
（1）可能出现的现象是 。
（2）你猜想此现象的依据是 。
25. 滑轮组将重500N的物体，举高80cm的过程中，机械效率为80％，则此过程中有用功为 J，额外功为 J。若不计滑轮摩擦及拉线质量的影响，则可知动滑轮重 N，当提升重物为400N时，滑轮组的机械效率为 。
26 .如图用三种方法把砂子运上三楼，根据图中数据算出三种方法所做的有用功的大小均为_____J，其中一种方法做的总功最少，等于_____J。三. 实验与设计题
27. 小华同学在测出滑轮组的机械效率后，想进一步探究影响滑轮组机械效率的因素有哪些，为此，做了如下猜想：
（1）可能与动滑轮的重力有关； （2）可能与绳子的重力有关
（3）可能与滑轮组的摩擦力有关； （4）可能与被提升的物体的重力有关
请你帮他设计一个实验，探究滑轮组的机械效率是否与被提升的物体的重力有关，要求：写出实验需要的器材，写出实验方法。
28. 一根长1 m左右、粗细均匀的细木棒，一个已知质量为m的钩码，一把刻度尺，还有一些细绳和一只铅笔。只用这些器材如何测出这根细棒的质量？写出实验步骤及导出计算这根细棒的质量的表达式。
29. 在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行两次实验，测得数据如下表：
实验次数 钩码质量（g） 钩码上升的高度（m） 弹簧测力计示数（N） 弹簧测力计移动的距离（m）
1 100 0.1 0.5 0.3
2 200 0.1 0.9 0.3
（1）所用滑轮组中动滑轮、定滑轮的最少个数分别为：动滑轮为 个；定滑轮为 个。
（2）第二次实验得出的机械效率的大小为η2= 。（g=10N/kg）
30. 某同学在探究“杠杆的平衡条件”时，设计了一份探究性实验报告，报告的内容如下：
探究目的 探究杠杆的平衡条件
实验器材 杠杆、钩码盒一套、弹簧测力计、细线、和 A 。
探究假设 杠杆的平衡可能与“动力和力臂的乘积”、“阻力和阻力臂的乘积”有关。
实验方案设计 步骤1. 调节杠杆两端的 B ，使横梁平衡。步骤2. 在杠杆的左右两端分别用细线依次悬挂个数不同钩码，（假设左端砝码的重力产生的拉力为阻力F2，右端钩码的重力产生的拉力为动力F1，）先固定F1大小和动力臂l1的大小，再选择适当的阻力F2，然后移动阻力作用点，改变阻力臂l 2大小，直至杠杆平衡，分别记录下此时动力F1、动力臂l1、阻力F2和阻力臂l 2的数值，并将实验数据记录在表格中。步骤3. 固定F1大小和动力臂l1的大小，改变阻力F2的大小，在移动阻力作用点，改变阻力臂l 2大小，直至杠杆平衡，记录下此时的阻力F2和阻力臂l 2的数值，并填入到实验记录表格中。步骤4. 改变动力F1的大小，保持动力臂l1的大小以及阻力F2大小不变，再改变阻力F2作用点，直至杠杆重新平衡，记录下此时动力F1大小和阻力臂l 2的大小，并填入到实验数据记录表。步骤5. 改变动力臂l1的大小，保持动力F1和阻力F2不变，移动阻力作用点，直至杠杆重新平衡，记录下此时动力臂l1、阻力臂l 2的数值，并填入到实验数据表中。步骤6. 整理实验器材。
数据记录 实验数据记录表如下：动力F1（N）动力臂l1(cm)动力×动力臂(N m)阻力F2(N)阻力臂l2(cm)阻力×阻力臂(N m)110C250.1
分析论证 根据实验记录数据，探究结论是： D 。
（1）依次完成上述探究报告中的A、B、C、D四个相应部分的内容：
A： ； B： ；
C： ； D： ；
（2）在上述探究实验中，为什么每次都要使杠杆在水平位置保持平衡？
。
（3）在探究报告中，该同学所设计的实验数据记录表是否存在一些缺陷，如何改进？
.
四. 计算题
31. 在一些建设施工工地上，可以看见各种大型的起重机. 如图所示是一种起重机的简易图，为了保证起重机在起重时不会翻倒，起重机右边配有一个重物Ｍ. 现测得重物Ｍ的质量为4t，ＡＢ为10m，ＢＣ为4m，ＣＤ为1m. （ｇ取10N／㎏）
问：该起重机可起吊的最大物重为多少 （起重机本身的重不计）
32. 水田离地面高3ｍ，面积为3600m2。若需灌水10cm深，而抽水的河面比地面低2m，现用抽水功率为4kW的水泵抽水（不计水渗漏影响），则水泵需工作多少时间？若水泵机械效率为64％，则与其配套的电动机功率至少是多少？（g取10N／kg）

33．如图11-86所示，一个工人用滑轮组提起1200 N的货物，所用的拉力是500N，绳的自由端在5 s内被拉下3m。求拉力的功率和机械效率．
34．在做“测量滑轮组的机械效率”的实验时，得到的一组数据如下表
分析表内的数据后说明：
(1)实验中的两个滑轮组哪一种更省力
(2)哪一种方式机械效率较低
(3)机械效率较低的原因是什么(设实验中所用的滑轮相同)
35．图ll-87为一装配线上的一个“机械手”，其固定点O为转轴，现它水平抓住一只重40N的工件G，并在O.5 s内匀速将这一工件提升了20 cm，而动力机械的功率为20 w．求：
(1)动力机械M至少要施加的推力；
(2)机械手做的有用功及机械效率。
36．图l1-88是一座抽水蓄能水电站的示意图，它可调剂电力供应深夜时用过剩的电能通过大型抽水机D把下蓄水池中的水抽到高处的上蓄水池中，白天则通过闸门T放水带动发电机M发电若上蓄水池长为70 m，宽为50m，从深夜11时到清晨4时抽水，使上蓄水池水面增高20 m，抽水过程中水上升的高度保持约360m，现用20台抽水机同时工作，为了选用合适的抽水机．查看下表，你认为应选用哪种型号的抽水机 它的机械效率是多少 配套功率是多少 (g取lO N／kg)
【试题答案】
1. A 2. D 3. B 4. B 5. A 6. A 7. A 8. C 9. C 10. C
11. D 12. C 13. A 14. B 15. B 16. C 17. A 18. A 19. C
20. D 21. 80%，5 22. 80J，16W 23. 15
24. 左端下降，右边重心向左移，力臂减小
25. 400，100，125，76.2% 26. 600；690
27. 实验器材：滑轮组、弹簧测力计、刻度尺、质量相同的钩码若干或质量不同的物体。实验方法：（1）先用滑轮组挂上一定质量的钩码，测出它的有用功、总功并计算出它的机械效率 （2）保持滑轮组的装置不变，增大（或减小）钩码的质量，再测一次，并计算出它的机械效率（3）分析计算结果，如果两次的机械效率不同，则验证了其猜想是正确的。
28. 实验步骤：
（1）用刻度尺找出木棒的重心，用铅笔做出标记；
（2）用细线系住木棒上的某一处作为支点；
（3）用细线系住钩码套在木棒上；
（4）调节钩码或支点的位置使木棒平衡；
（5）用刻度尺分别量出支点到木棒重心及支点到钩码细线处的距离L1和L2。
计算表达式：设木棒的质量为M，则MgL1=mgL2 即ML1=mL2和 由此得出：
木棒的质量为M=L2m/L1 。
29. 1，1；74.1%
30.（1）A刻度尺 B 平衡螺母 C 0.1 D 动力×动力臂=阻力×阻力臂
（2）可以方便用刻度尺来直接测出实验中杠杆的力臂大小
（3）实验表格中记录数据的次数太少，可以增加几次数据记录。
31. 2×104N
32. 需1.25h 配套功率6.25KW
33、解：W总＝Fs＝500×3＝1500（J）
　　拉力的功率（W）.
　　（m）
W有＝Gh＝1200×1＝1200（J）
　　机械效率.
34、解：(1)因为提升同样重的钩码，第2组用力小，所以第2组更省力.
(2)　，
　　 .
显然，第2组机械效率低.
(3)第2组效率低的原因：动滑轮比第1组多，提升滑轮就要多做额外功，滑轮多则绳子与滑轮间摩擦力大，也要多做额外功. 在有用功相同时，额外功多，机械效率低.
　35、解：(1)这只机械手为一杠杆，根据杠杆平衡条件F1 l1＝ F2 l2，则
(2)有用功W有＝Gh＝40×0.2＝8（J）
总功W总＝Pt＝20×0.5＝10（J）
.
36、解：被提升水的体积V＝70×50×20＝7×104（m3），
每台抽水机的流量，
抽水机的扬程H＝360m.
查表知应选用型号为9B35型抽水机，它的轴功率为1000kW，
提升的水重G＝mg＝ρgV＝1.0×103×10×7×104＝7×108（N），
提升水做的有用功W′＝Gh＝7×108×360＝2.52×1011（J），
每台抽水机需做的有用功，
每台抽水机所做的总功
抽水机的机械效率.
配套的电动机功率应为1100kW.
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