第十一章 简单机械和功
一、单选题
1．下列各种机械中，费力的机械是（ ）
A． 钢丝钳 B． 旗杆顶定滑轮
C． 斜面 D． 筷子
2．下图为“测滑轮组机械效率”的实验．在弹簧测力计拉力作用下，重6N的物体2s内匀速上升0.1m，弹簧测力计示数如图示（不计绳重与摩擦）．下列说法错误的是（ ）
A．弹簧测力计的拉力是2.4N
B．物体上升的速度为0.05m/s
C．弹簧测力计拉力的功率为0.12W
D．滑轮组的机械效率约83.3％
3．如图所示，质量为2kg的物体A在滑轮组的拉动下，沿水平地面以0.3m/s的速度做匀速直线运动。已知A与地面间的摩擦力为12N，弹簧测力计的拉力F为5N。不计滑轮组、绳子、弹簧测力计的重力。若A匀速运动4s，则此过程中（ ）
A．物体A的重力做功24J
B．弹簧测力计移动2.4m
C．拉力F做功的功率是1.5W
D．滑轮组的机械效率是80%
4．学习了功率的知识后，小明和几位同学准备开展“比一比谁的功率大”的活动。他们设计了三套方案：①测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度，算出爬楼的功率并进行比较；②控制爬楼的时间相同，测量出各自的体重、爬楼的高度，算出爬楼做的功并进行比较；③控制爬楼的高度相同，测量出各自的体重、爬楼的时间，算出体重和时间的比值并进行比较。可行的是
A．只有① B．只有①② C．只有②③ D．①②③都可以
5．如图所示，在探究杠杆平衡条件的实验中，杠杆处于水平平衡状态，所用钩码完全相同。下列做法中能使杠杆再次平衡的是（ ）
A．分别在两边钩码下再增加一个相同钩码 B．左边减少1个钩码，右边减少2个钩码
C．两边钩码均向支点移动相同的距离 D．左边钩码向左移1.5个格，右边钩码向右移1个格
6．如图所示，一个质量为50kg的人，在10s内连续向上跳12个台阶，已知每个台阶的高度为0.2m，则这个人在这段时间内的功率是（g取10N/kg）
A．1200W B．1.2W C．12W D．120W
7．快递员将两箱完全一样的快递送上位于四楼的李奶奶家，可以有两种方法：一是分两次，每次送一箱上楼；二是将两箱一起送上楼。假设快递员的速度相同，而前后两种送快递方法的功率和机械效率分别为P1、P2和η1、η2。则下列选项正确的是（ ）
A．P1=P2 B．P1>P2 C．η1<η2 D．η1>η2
8．如图甲所示，是建设荆州长江公铁大桥时使用的起吊装置（图中未画出）的钢缆绳拉着实心圆柱体A在距江面某一高度处沿竖直方向匀速下降的情景。A在下降到江底之前，始终保持0.1m/s的速度不变。如图乙所示是A下降到江底之前钢缆绳对A的拉力F随时间t变化的图像（江水的密度为ρ=1.0×103kg/m3 ，g取10N/kg）。则（ ）
A．A从开始下降直到江面的过程中，钢缆绳对A做的功为5×104J
B．A下降过程中重力的功率为5×103W
C．A的密度为1.5×103kg/m3
D．当A下降到水平的江底，卸下钢缆绳后，A对江底的压强为3×103 Pa
9．如图，是工人借助滑轮提升重物的情景，这样做（ ）
A．省力，同时也省功 B．不省力，也不省功
C．省力，但降低了做功效率 D．既省力又改变施力的方向
10．如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是（ ）
A．甲方式可以省力
B．乙方式不能改变力的方向
C．甲、乙两种方式做的有用功相等
D．甲、乙两种方式的机械效率相等
二、填空题
11．2023年9月23日至10月8日，第19届亚运会在杭州市隆重举行，本届亚运会各种自动化科技应用悉数亮相，如果机器人在水平路面上以0.4m/s的速度沿直线匀速运动10m，它所受到的阻力为100N。则机器人的重力做功 J。牵引力对机器人做功 J，功率为 W。
12．如图，斜面长s=10m，高 h=4m。用沿斜面方向的推力 F，将一个重为 125N 的物体由斜面底端 A 匀速推到顶端 B， 运动过程中物体克服摩擦力做了 100J 的功，在此过程中推力 F 的大小为 N。
13．1776年人类制造出第一台有实用价值的蒸汽机．之后又经过一系列承大改进,使之成为“万能的原动机”,在工业上得到广泛应用,使人类进入“蒸汽时代”．后人为纪念这位伟大的发明家,把他的名字 规定为功率的单位,功率是描述物体做功 的物理量(选填“多少”或“快慢”).
14． 天门山盘山公路是网红打卡地，公路共计99道弯，似玉带环绕，层层叠起，直冲云霄，公路全长大约10km，公路的海拔落差高度约1000m。为助力“2022年湖南省首届旅游发展大会”，实现省委省政府提出的“立标打样”、“办一次会、兴一座城”的目标要求，天门山景区购置了一批新能源纯电动客车，客车满载时总质量为6000kg。现有一辆满载的新能源客车，以80kW的恒定功率，4m/s的速度沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶，整个过程中，电动机对客车和游客所做的有用功为 J，电动机的牵引力为 N，盘山公路的机械效率为 。（行驶过程中客车所受重力和阻力大小恒定不变，g取10N/kg）
15．小可用如图所示的滑轮匀速提起一水桶，所用的滑轮是 （选填“定”或“动”）滑轮，它的作用是 。
三、作图题
16．如图所示，要求通过滑轮组用最小的力提升重物，请用笔画线组装滑轮组。
四、实验题
17．在“探究枉杆平衡条件”的实验中，小虎用到了以下的实验器材：刻度均匀的杠杆（每格5cm）、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量为50g的钩码若干个。
（1）实验前，杠杆的位置如图甲所示，小虎需将杠杆右端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，使杠杆水平平衡，方便实验过程中直接在杠杆上读出 ；
（2）实验中，在杠杆两侧挂上不同数量的钩码并调整位置让杠杆水平平衡，得到了如下表的实验数据，分析数据可归纳出杠杆的平衡条件： （用字母表示）；
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1 2.5 0.2 2 0.25
2 2 0.15 1.5 0.2
3 1.5 0.1 1.0 0.15
（3）如图乙所示，此时杠杆处于水平平衡，若将两边的钩码同时各去掉一个，则杠杆的 端会下沉（选填“左”或“右”）；
（4）如图丙所示，小虎在杠杆B点用弹簧测力计竖直向下拉，杠杆保持水平平衡，测力计的示数为 N，若测力计由a位置逐渐转到b位置，杠杆始终保持水平平衡，测力计的示数将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
18．某小组在“测滑轮组的机械效率”实验装置如图所示，实验得到的数据如下表所示。
实验 次数 钩码总重 G/N 钩码上升 高度h/m 绳端拉力 F/N 绳端移动 距离s/m 机械效率 η
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 /
3 8 0.1 3.1 0.3 86%
4 8 0.1 2.5 80%
（1）实验中应沿竖直方向 缓慢拉动弹簧测力计。拉动弹簧测力计时，不能静止读数，因为要考虑到 对滑轮组机械效率的影响；
（2）用乙图装置进行实验，得出表中第2次实验数据，那么滑轮组做的有用功是 J，拉力F做的功是 J，滑轮组机械效率是 %（百分号前保留整数）；
（3）用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将第4次表格填写完整；
（4）通过比较 两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。
五、计算题
19．如图所示，质量为60kg的工人用滑轮组将1000N的重物提升了2m，每个滑轮的重力均为50N(不计绳子与滑轮之间的摩擦，g取10N/kg)。
(1)绳子上的拉力为多大？
(2)拉力做了多少功？此时的机械效率是多少？
(3)这名工人用该装置最多能提起多重的重物？
20．如图所示的简易滑轮组，建筑工地工人用 500N 的拉力利用挂网将重800N的砖块运到离地4m高的砌墙处，用时80s，不计绳重、挂网重和摩擦，求：
（1）该工人拉力做的功是多少；
（2）工人做功的功率是多少；
（3）该滑轮组的机械效率是多少？
参考答案：
1．D
2．C
3．D
4．D
5．D
6．D
7．C
8．C
9．C
10．C
11． 0 1000 40
12．60
13． 瓦特 快慢
14． 6×107 2×104 30%
15． 动 可以省一半的力
16．
17． 右 力臂大小 右 3 变大
18． 匀速 摩擦力 0.4 0.54 74 0.4 2、3
19．(1)525N；(2)2100J；95.2%；(3)1150N
20．（1）4000J；（2）50W；（3）80%
