第十二章
简单机械
单元综合测试题
B卷(含答案)
一.选择题(每小题3分,共30分)
1.两个质量相等的实心的铜球和铁球(ρ铜>ρ铁),分别挂在杠杆的两端,杠杆平衡。现将两球同时浸没在水中,杠杆 (
)
A.不平衡,挂铜球一端下降
B.不平衡,挂铁球一端下降
C.仍然平衡
D.无法判断
2.如图所示,轻质杠杆AB可以绕O点转动,在A点用细线悬挂一重物,在B点施加一竖直向下的动力,使杠杆在水平位置保持平衡。若将动力的方向改为沿虚线方向,仍使杠杆在水平位置保持平衡,则( )
A.动力臂增大,动力增大
B.动力臂增大,动力减小
C.动力臂减小,动力减小
D.动力臂减小,动力增大
3.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。如果两侧各去掉一个钩码,则( )
A.左端下降 B.右端下降
C.仍然平衡
D.无法判断
4.旗杆顶上的滑轮,其作用叙述正确的是(
)
A.省力杠杆,可改变力作用方向
B.费力杠杆,可改变力作用方向
C.等臂杠杆,可改变力作用方向
D.以上说法都正确
5.用“一动、一定”组成的滑轮组来匀速提升重物时,所需要的力与不使
用滑轮组直接提升重物时相比较,最多可省(
)
A.1/3的力
B.1/2的力
C.2/3的力
D.3/4
的力
6.某同学在研究动滑轮特点的实验时,进行了正确操作,并记录数据如下表,分析数据后发现,实验结果与课本中“使用动滑轮能省一半力”的结论不符。面对这一事实,下列做法最不可取的是( )
实验次数
物重G/N
拉力F/N
1
1.0
0.65
2
1.5
0.90
3
2.0
1.15
A.与同学分析可能原因
B.实验失败,停止实验
C.改进实验条件,重新实验
D.查阅资料,了解结论的适用条件
7.如图所示,在水平拉力F的作用下,使重300
N的物体在水平桌面上以0.1
m/s
的速度匀速运动时,物体与桌面的摩擦力为60
N(不计绳重、动滑轮重及摩擦),F及其功率的大小分别为( )
A.20
N 2
W
B.20
N 6
W
C.60
N 2
W
D.30
N 6
W
8.如图所示的剪刀剪纸的机械效率为80%,这表示( )
A.若作用在剪刀的动力是1
N,则阻力是0.8
N
B.若作用在剪刀的阻力是1
N,则动力是0.8
N
C.若作用在剪刀的动力做功1
J,则有0.2
J的功用于剪纸
D.若作用在剪刀的动力做功1
J,则有0.8
J的功用于剪纸
9.用如图所示的装置研究滑轮组机械效率,下列说法不正确的是( )
A.弹簧测力计通常要竖直向上匀速拉动
B.测量机械效率的原理是η=
C.机械效率与动滑轮重力的大小有关
D.提高机械效率可以通过减小钩码的重力来实现
10.如图所示,通过定滑轮匀速提升重物G
,向三个方向拉动的力分别为F1、F2、F3,则三个力大小关系是
(
)
A.
F1最大
B.F2最大
C.
F3最大
D.一样大
二.填空题(每小题3分,共15分)
11.如图所示,ab为一轻质杠杆,,弹簧秤的读数为6牛,则甲的重力为____牛。
12.如图所示,轻质杠杆OA中点悬挂重为60
N的物体,在A端施加一竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,则力F的大小是 ,保持F的方向不变,将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中,力F将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
13.小可在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200
N的水桶,若不计绳重、滑轮重及摩擦,则人拉绳子A端的动力为
N;实际测量A端的拉力为110
N,不计绳重及摩擦,则滑轮重力为
N。?
14.如图所示,工人用240
N的拉力,在15
s的时间内,将重600
N的建筑材料提升到6
m高的楼顶上,绳子自由端移动了 m,拉力做的功是 J,拉力的功率是 W。?
15.小明用同一滑轮组分别将甲、乙两组钩码提升相同的高度,如图所示。他两次提升钩码所用的拉力分别为F甲和F乙,则F甲 F乙;所做的有用功分别为W甲和W乙,机械效率分别为η甲和η乙,则W甲 W乙,η甲 η乙。(均选填“>”“=”或“<”)?
三.解答题(16—17题每题10分,18题11分,19—20题每题12分,共55分)
16.图11是油压千斤顶的示意图,大活塞的直径是小活塞直径的5倍,大活塞上的重物G=5×103牛,O为支点,AB∶OB=3∶1。要将重物G举起来,至少在A端加多大的力?不计摩擦。
17.在探究杠杆平衡条件的实验中:
(1)如图甲所示,实验前,杠杆左端下沉,则应将左端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡,目的是便于测量 。?
(2)如图乙所示,杠杆上的刻度均匀,在A点挂4个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂 个相同的钩码;当杠杆平衡后,将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格,则杠杆 (选填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡。?
(3)如图丙所示,若不在B点挂钩码,改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆,使杠杆仍在水平位置,当测力计从a位置转到b位置时,其示数大小将 。?
(4)如图丁所示,已知每个钩码重0.5
N,杠杆上每个小格长度为2
cm,当弹簧测力计在C点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,拉力F的力臂大小为
cm,弹簧测力计示数大小为
N。?
18.如图所示,将边长为10
cm的正方体合金块,用细绳挂在轻质杠杆的A点处,在B点施加力F1=30
N时,杠杆在水平位置平衡,合金块对水平地面的压强恰好为0。撤去F1,在B点施加F2时,合金块对地面的压强为1.2×103
Pa。(lOB=3lOA,g取10
N/kg)
(1)画出F2的力臂。
(2)求合金块的质量。
(3)求F2的大小。
19.电气化铁路的高压输电线,无论在严冬还是盛夏都要绷直,才能使高压线与列车的电极接触良好,这就必须对高压线施加恒定的拉力。为此,工程师设计了如图甲所示的恒拉力系统,其简化原理图如图乙所示。实际测量得到每个水泥块的体积为1.5×10-2
m3,共悬挂20个水泥块。已知水泥块的密度为2.6×103
kg/m3,g取10
N/kg。
(1)请指出图乙中的动滑轮、定滑轮。
(2)每个水泥块的重力是多少?
(3)滑轮组对高压线的拉力是多大?
20.在湛江港码头,小华看到工人利用斜面把货物推到车上,联想到上物理课时老师讲过的知识,小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关,小华提出了以下猜想:
A.斜面的机械效率可能与物体的重力有关;
B.斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。
小华同学为了验证自己的猜想是否正确,于是他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究,记录的实验数据如下表:
实验
次数
斜面倾
角θ
物块重
力G/N
斜面高
度h/m
沿斜面
拉力F/N
斜面长
s/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
斜面的机
械效率
①
30°
5.0
0.6
4.2
1.2
3.0
5.0
②
30°
3.0
0.6
2.5
1.2
1.8
60%
③
45°
3.0
0.8
2.8
1.2
2.4
3.4
71%
(1)在实验操作过程中,应沿斜面向上 拉动木块;实验时要使木板的倾斜角变大,应该把木板下面的木块向 (选填“左”或“右”)移动。?
(2)根据表格中数据,第①次实验斜面的机械效率为 %,第②次实验中总功为
J。?
(3)通过对比实验①②数据,可验证小华的猜想 (填写字母);通过对比实验②③数据,可以得出的探究结论是 ?? 。?
(4)此实验主要用到的研究方法是 。?
(5)除了小华的猜想以外,请你猜想斜面的机械效率还可能与??
(写出一个)有关。
参考答案:
一.选择题
1.A
2.D
3.A
4.C
5.C
6.B
7.B
8.D
9.D
10.D
一、填空
11.4
12.30
N 不变
13.100 20
14.(1)使用动滑轮能省力,但不能改变力的方向 (2)使用动滑轮提起相同重物时,动滑轮的重力越小,所用的拉力越小
15.< < <
三.解答题
16.50牛
17.答案
(1)右 力臂的大小 (2)6 不能
(3)变大 (4)4 3
18.解析
(1)如图所示,延长力F2的作用线,然后过支点O向力的作用线引垂线段OC,即为其力臂l2。
(2)在B点施加力F1=30
N时,杠杆在水平位置平衡,合金块对水平地面的压强恰好为0。对合金块进行受力分析可知,此时合金块受到竖直向下的重力和细绳对它竖直向上的拉力,并且这两个力是一对平衡力,根据杠杆平衡条件得G·lOA=F1·lOB,即
G·lOA=30
N×3lOA,解得G=90
N,合金块的质量
m==9
kg。
(3)从(1)图中可以看出,OBC为直角三角形,而直角三角形30°角对应的直角边等于斜边的一半,故拉力F2的力臂为l2=lOB,撤去F1,在B点施加F2时,合金块对地面的压强为
1.2×103
Pa,对合金块进行受力分析(如图所示)可知,此时合金块受重力、绳子向上的拉力及地面对它的支持力,FN=F'=pS=1.2×103
Pa×0.1
m×0.1
m=12
N
FA+FN=G
FA=G-FN=90
N-12
N=78
N
根据杠杆平衡条件得F2l2=FAlOA,即F2·lOB=78
N×lOB
解得F2=52
N。
答案
(1)见解析图 (2)9
kg (3)52
N
19.解析
(1)题图中C是动滑轮,A、B是定滑轮。
(2)每个水泥块的质量m1=ρV1=2.6×103
kg/m3×1.5×10-2
m3=39
kg。
每个水泥块的重力G1=m1g=39
kg×10
N/kg=390
N。
(3)水泥块对钢丝绳的拉力为F1=20G1=20×390
N=7.8×103
N。
由题图可知,动滑轮由3段绳子承担,所以滑轮组对高压输电线的拉力为F2=3F1=3×7.8×103
N=2.34×104
N。
答案
(1)C是动滑轮,A、B是定滑轮。
(2)390
N (3)2.34×104
N
20.解析
(1)在实验中为了准确测出拉力的大小,应匀速拉动木块,木板下面的木块向左移动时,木板的倾角变大。
(2)η==60%,W总=Fs=2.5
N×1.2
m=3.0
J。
(3)①②两组数据中,木板的倾角相等,物体的重力不等,所以可以验证猜想A,②③两组数据中,物体的重力相等,木板的倾角不等,计算得出这两次的机械效率分别为60%和71%,所以可以得出斜面的倾斜程度越大,斜面的机械效率越高的结论。
(4)在验证机械效率与物体重力的关系时,保证木板的倾角不变,在验证机械效率与木板倾角的关系时,保证物体的重力不变,所以用到的是控制变量法。
(5)猜想只要与本实验有关,合理即可。
答案
(1)匀速 左 (2)60 3.0 (3)A 在其他条件相同时,斜面的倾斜程度越大,斜面的机械效率越高(或大);或在其他条件相同时,斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关 (4)控制变量法 (5)斜面的粗糙程度、木板的长度、拉木块的速度、木板的面积等(任选其一即可)