第十一章 简单机械
单元质量评价
(40分钟 100分)
一、单项选择题(本大题共8小题,每小题3分,共24分)
1.(2024·济南期中)杠杆在我国古代早就有了许多巧妙的应用。如图所示,我国古代科技著作《天工开物》中的捣米工具——舂,利用了杠杆的原理,使用“舂”捣米时,它相当于一个费力杠杆。我们生活中也有很多杠杆,下列杠杆与“舂”属于同一类的是(C)
2.如图所示,均匀杠杆的每格长度相等,每个钩码的质量相等。在调节好的杠杆的A处挂2个钩码,B处挂3个钩码,下列操作可以使杠杆水平平衡的是(D)
A.将A处的钩码向右移动一格 B.将A处的钩码向左移动一格
C.将B处的钩码向右移动一格 D.将B处的钩码向左移动一格
3.(2024·开封模拟)如图所示,人的手臂相当于一个杠杆,它的支点在O点,此杠杆的示意图表示合理的是(A)
4.如图所示的各种情况中,用同样大小的力F将物体匀速提升,不计绳与滑轮自重、不计摩擦,物重最大的是(C)
5.(2024·上海期中)使用一个滑轮匀速提起重物时,下列关于绳子所受的拉力F与物体重力G的关系判断可能成立的是(A)
①F=1.2G ②F=0.8G ③F=0.4G ④F=0.2G
A.①② B.①②③ C.②③④ D.①②③④
6.(2024·潍坊模拟)中华文明源远流长,古人的智慧除四大发明以外,还有许多值得我们学习的机械。绞车是与辘轳相似的另一种机械,它从唐代起便被普遍应用,成为建筑、军事必备器械之一。如图是我国古人利用绞车提升巨石的情景,下列说法正确的是(B)
A.使用此装置可以省功 B.上方的滑轮可以改变力的方向
C.使用此装置可以省距离 D.绞车由动滑轮、定滑轮及轮轴组成
7.质量是40 kg的小王同学用重10 N的水桶,提起重力为100 N的水,沿楼梯送到三楼,每层楼高3 m,完成这一次提水,她对水做的功为有用功,则她做的有用功和额外功分别是(D)
A.600 J,2 400 J B.600 J,60 J
C.3 000 J,60 J D.600 J,2 460 J
8.(2024·北京期末)图甲中小明做俯卧撑时的情境可抽象成图乙所示的杠杆。小明的重心在A点,地面对脚的力作用在O点,栏杆对手的力F作用在B点且始终与身体垂直。在小明的手臂逐渐伸直的过程中,下列说法正确的是(A)
A.力F始终小于小明所受重力 B.力F可能等于小明所受重力
C.力F先增大,再减小 D.力F先减小,再增大
二、多项选择题(本大题共2小题,每小题4分,共8分。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的不得分)
9.如图所示,物体A在力F的作用下,以0.2 m/s的速度在水平桌面上做匀速直线运动,若物体A与水平桌面间的摩擦力为5 N,弹簧测力计的示数为3 N,则( A、C、D )
A.重力对物体A不做功 B.5 s内拉力F做功3 J
C.拉力F的功率是1.2 W D.滑轮的机械效率为83.3%
10.(2024·西安模拟)停车难是如今城市普遍存在的问题,图1是一“路边空中存车亭”,图2为其工作原理图,A为存车架,O为转动轴,B端固定悬挂泊车装置,BC为牵引钢丝绳,M为电动机。汽车从水平地面被提升到BC与OB垂直的过程中,B点到地面的距离为3 m,OB长为5 m(忽略OB的重力和机械的摩擦力),以下说法正确的是( A、B、C )
A.当处于图2位置时,OB属于省力杠杆
B.每次停车过程中,机械做的额外功相同
C.若汽车和存车架的总质量为1.5×103 kg,要使汽车和存车架升高2 m,则需要对它们做功3×104 J
D.若A和汽车的总质量越大,此装置的机械效率越低
三、填空题(本大题共6小题,每空2分,共24分)
11.如图所示是剪高处树枝的剪刀,将其套在竹竿上,拉动绳子一端就可以剪下高处的树枝。这个剪刀上的滑轮是 动滑轮 (选填“定滑轮”或“动滑轮”),它起到 省力 的作用。
12.探测车在采集月球表面月壤样本时的情景如图甲所示,机械臂可以简化为图乙中绕O点转动的杠杆,OB=4OA,该杠杆可以 省距离 (选填“省距离”或“费距离”);不计自身重力,当采集质量为0.5 kg的月壤时,g取1.6 N/kg,在A点至少需要施加 3.2 N的拉力。
13.在均匀直尺的中央挖一小凹槽,把一个薄金属片一端插入橡皮中,另一端支在直尺的凹槽内制成一个简易“天平”,静止时直尺水平平衡。在直尺的两侧各放一个相同的小盘,在小盘中倒入质量不等的大米和小米,调整小盘在直尺上的位置,使直尺再次水平平衡,如图所示。由图可知,大米的质量 小于 (选填“大于”或“小于”)小米的质量。现向左盘中再加入少量大米,写出一种能够使直尺恢复平衡的方法: 向右盘中加入小米(或将装有小米的右盘向右移动一段距离) 。
14.(2024·济南期中)如图是小明用三种不同的方式将100 N的沙子从一楼运上三楼的情景。已知桶重20 N,小明的体重为400 N,口袋重5 N,动滑轮重10 N。三种方式中, 甲 做的额外功最多, 丙 的机械效率最高。(两空均选填“甲”“乙”或“丙”)
15.如图所示,用竖直向上的力匀速拉动杠杆,使重为36 N的物体缓慢升高10 cm,拉力大小F为16 N,B点升高25 cm,杠杆的机械效率为 90% ;若仅将力F改为垂直于杠杆OB方向,缓慢使物体提升相同高度,所做的总功 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)(不考虑摩擦)。
16.小明利用如图甲所示的滑轮组,将不同的物体匀速提升1 m,图乙所示为克服物体重力做的功和拉力做的功随物重变化的柱状图,不计绳重和摩擦。物重为150 N时,小明做的有用功为 150 J,动滑轮的重力为 50 N。
四、作图题 (本大题共2小题,共6分)
17.(3分)(2024·汕头期末)如图甲是自行车手闸,其简化示意图如图乙,AOC部分可视为杠杆,O为支点,刹车线对A点的拉力为阻力F2。请画出刹车时:
①作用在B点上的最小动力F1的施力方向示意图;
②阻力臂L2。(保留作图痕迹)
答:
18.(3分)画出工人站在地上拉物体最省力的绕法。
答:
五、实验探究题(本大题共2小题,共28分)
19.(14分)在探究“杠杆的平衡条件”实验中:
(1)实验前,杠杆左端下沉,如图甲,则应将平衡螺母向 右 (选填“左”或“右”)调节,直至杠杆在水平位置平衡。
(2)调节钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡,读出实验数据并记录在表格中。如图乙所示,阻力臂l2为 8.0 cm。
次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 0.5 16.0 1.0
2 1.0 15.0 1.0 15.0
3 2.0 15.0 1.5 20.0
(3)分析表中实验数据,得出杠杆的平衡条件为 F1l1=F2l2 (用F1、F2、l1、l2表示);第3次实验的杠杆类型属于 费力 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆,教室里的劳动工具中有这类杠杆,请举一例: 扫帚 ;并简要说明你的判断理由: 扫帚使用时,动力臂小于阻力臂 。
(4)如图丙,F始终与杠杆垂直,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B的过程中,F的大小将 C 。(填选项代码)
A.不变 B.变小 C.变大 D.先变大后变小
20.(14分)(2024·长春期末)如图所示,在“测量滑轮组机械效率”的实验中,利用如图所示的实验装置进行实验,图乙中C、D、E分别对应表格中2、3、4次实验,测得的实验数据如表。(钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大)
实验次数 钩码重力G/N 提升高度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 0.3
2 8 0.1 3.2 0.3 83.3%
3 12 0.1 4.5 0.3 88.9%
4 8 0.1 2.0 0.5 80.0%
(1)在实验中,应沿竖直方向 匀速 拉动弹簧测力计;
(2)第1次实验中,如图甲弹簧测力计的示数是 1.8 N,机械效率是 74.1% (精确到0.1%);
(3)第1次实验是图乙中A、B哪种绕绳方式
答: B ;由前三次数据可得出结论:同一滑轮组提升重物越重,机械效率越 高 ;
(4)由表中 2、4 两次实验数据可得出结论:使用不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重,机械效率越低;
(5)在第4次实验操作的基础上,如图乙F所示改变绳端拉力方向,测得的滑轮组机械效率将 偏低 。
六、计算题(本大题共1小题,共10分)
21.救援车工作原理如图所示,当车载电机对钢绳施加拉力F大小为2.5×103 N时,小车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升,已知小车A的质量为1 t,斜面高为2 m、长为5 m(不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦,g取10 N/kg),在小车A由水平路面被拖上救援车的过程中,求:
(1)钢绳所做的有用功;
解:(1)小车质量为m=1 t=1 000 kg,其重力为:G=mg=1 000 kg×10 N/kg=1×104 N,
(1分)
钢绳做的有用功:W有=Gh=1×104 N×2 m=2×104 J;(2分)
(2)整个装置的机械效率;
解: (2)不计车长,拉力端移动距离为s=2L=2×5 m=10 m,(1分)
拉力做的总功:W总=Fs=2.5×103 N×10 m=2.5×104 J,(1分)
整个装置的机械效率:η=×100%=×100%=80%;(2分)
(3)小车A与斜面间的摩擦力。
解: (3)不计钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦,则克服小车A与斜面间的摩擦做的功为额外功,W额=W总-W有=2.5×104 J-2×104 J
=5×103 J,(1分)
由W额=fL可得摩擦力:f===1×103 N。(2分)第十一章 简单机械
单元质量评价
(40分钟 100分)
一、单项选择题(本大题共8小题,每小题3分,共24分)
1.(2024·济南期中)杠杆在我国古代早就有了许多巧妙的应用。如图所示,我国古代科技著作《天工开物》中的捣米工具——舂,利用了杠杆的原理,使用“舂”捣米时,它相当于一个费力杠杆。我们生活中也有很多杠杆,下列杠杆与“舂”属于同一类的是( )
2.如图所示,均匀杠杆的每格长度相等,每个钩码的质量相等。在调节好的杠杆的A处挂2个钩码,B处挂3个钩码,下列操作可以使杠杆水平平衡的是( )
A.将A处的钩码向右移动一格 B.将A处的钩码向左移动一格
C.将B处的钩码向右移动一格 D.将B处的钩码向左移动一格
3.(2024·开封模拟)如图所示,人的手臂相当于一个杠杆,它的支点在O点,此杠杆的示意图表示合理的是( )
4.如图所示的各种情况中,用同样大小的力F将物体匀速提升,不计绳与滑轮自重、不计摩擦,物重最大的是( )
5.(2024·上海期中)使用一个滑轮匀速提起重物时,下列关于绳子所受的拉力F与物体重力G的关系判断可能成立的是( )
①F=1.2G ②F=0.8G ③F=0.4G ④F=0.2G
A.①② B.①②③ C.②③④ D.①②③④
6.(2024·潍坊模拟)中华文明源远流长,古人的智慧除四大发明以外,还有许多值得我们学习的机械。绞车是与辘轳相似的另一种机械,它从唐代起便被普遍应用,成为建筑、军事必备器械之一。如图是我国古人利用绞车提升巨石的情景,下列说法正确的是( )
A.使用此装置可以省功 B.上方的滑轮可以改变力的方向
C.使用此装置可以省距离 D.绞车由动滑轮、定滑轮及轮轴组成
7.质量是40 kg的小王同学用重10 N的水桶,提起重力为100 N的水,沿楼梯送到三楼,每层楼高3 m,完成这一次提水,她对水做的功为有用功,则她做的有用功和额外功分别是( )
A.600 J,2 400 J B.600 J,60 J
C.3 000 J,60 J D.600 J,2 460 J
8.(2024·北京期末)图甲中小明做俯卧撑时的情境可抽象成图乙所示的杠杆。小明的重心在A点,地面对脚的力作用在O点,栏杆对手的力F作用在B点且始终与身体垂直。在小明的手臂逐渐伸直的过程中,下列说法正确的是( )
A.力F始终小于小明所受重力 B.力F可能等于小明所受重力
C.力F先增大,再减小 D.力F先减小,再增大
二、多项选择题(本大题共2小题,每小题4分,共8分。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的不得分)
9.如图所示,物体A在力F的作用下,以0.2 m/s的速度在水平桌面上做匀速直线运动,若物体A与水平桌面间的摩擦力为5 N,弹簧测力计的示数为3 N,则( )
A.重力对物体A不做功 B.5 s内拉力F做功3 J
C.拉力F的功率是1.2 W D.滑轮的机械效率为83.3%
10.(2024·西安模拟)停车难是如今城市普遍存在的问题,图1是一“路边空中存车亭”,图2为其工作原理图,A为存车架,O为转动轴,B端固定悬挂泊车装置,BC为牵引钢丝绳,M为电动机。汽车从水平地面被提升到BC与OB垂直的过程中,B点到地面的距离为3 m,OB长为5 m(忽略OB的重力和机械的摩擦力),以下说法正确的是( )
A.当处于图2位置时,OB属于省力杠杆
B.每次停车过程中,机械做的额外功相同
C.若汽车和存车架的总质量为1.5×103 kg,要使汽车和存车架升高2 m,则需要对它们做功3×104 J
D.若A和汽车的总质量越大,此装置的机械效率越低
三、填空题(本大题共6小题,每空2分,共24分)
11.如图所示是剪高处树枝的剪刀,将其套在竹竿上,拉动绳子一端就可以剪下高处的树枝。这个剪刀上的滑轮是 (选填“定滑轮”或“动滑轮”),它起到 的作用。
12.探测车在采集月球表面月壤样本时的情景如图甲所示,机械臂可以简化为图乙中绕O点转动的杠杆,OB=4OA,该杠杆可以 (选填“省距离”或“费距离”);不计自身重力,当采集质量为0.5 kg的月壤时,g取1.6 N/kg,在A点至少需要施加 N的拉力。
13.在均匀直尺的中央挖一小凹槽,把一个薄金属片一端插入橡皮中,另一端支在直尺的凹槽内制成一个简易“天平”,静止时直尺水平平衡。在直尺的两侧各放一个相同的小盘,在小盘中倒入质量不等的大米和小米,调整小盘在直尺上的位置,使直尺再次水平平衡,如图所示。由图可知,大米的质量 (选填“大于”或“小于”)小米的质量。现向左盘中再加入少量大米,写出一种能够使直尺恢复平衡的方法: 。
14.(2024·济南期中)如图是小明用三种不同的方式将100 N的沙子从一楼运上三楼的情景。已知桶重20 N,小明的体重为400 N,口袋重5 N,动滑轮重10 N。三种方式中, 做的额外功最多, 的机械效率最高。(两空均选填“甲”“乙”或“丙”)
15.如图所示,用竖直向上的力匀速拉动杠杆,使重为36 N的物体缓慢升高10 cm,拉力大小F为16 N,B点升高25 cm,杠杆的机械效率为 ;若仅将力F改为垂直于杠杆OB方向,缓慢使物体提升相同高度,所做的总功 (选填“变大”“变小”或“不变”)(不考虑摩擦)。
16.小明利用如图甲所示的滑轮组,将不同的物体匀速提升1 m,图乙所示为克服物体重力做的功和拉力做的功随物重变化的柱状图,不计绳重和摩擦。物重为150 N时,小明做的有用功为 J,动滑轮的重力为 N。
四、作图题 (本大题共2小题,共6分)
17.(3分)(2024·汕头期末)如图甲是自行车手闸,其简化示意图如图乙,AOC部分可视为杠杆,O为支点,刹车线对A点的拉力为阻力F2。请画出刹车时:
①作用在B点上的最小动力F1的施力方向示意图;
②阻力臂L2。(保留作图痕迹)
18.(3分)画出工人站在地上拉物体最省力的绕法。
五、实验探究题(本大题共2小题,共28分)
19.(14分)在探究“杠杆的平衡条件”实验中:
(1)实验前,杠杆左端下沉,如图甲,则应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直至杠杆在水平位置平衡。
(2)调节钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡,读出实验数据并记录在表格中。如图乙所示,阻力臂l2为 cm。
次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 0.5 16.0 1.0
2 1.0 15.0 1.0 15.0
3 2.0 15.0 1.5 20.0
(3)分析表中实验数据,得出杠杆的平衡条件为 (用F1、F2、l1、l2表示);第3次实验的杠杆类型属于 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆,教室里的劳动工具中有这类杠杆,请举一例: ;并简要说明你的判断理由: 。
(4)如图丙,F始终与杠杆垂直,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B的过程中,F的大小将 。(填选项代码)
A.不变 B.变小 C.变大 D.先变大后变小
20.(14分)(2024·长春期末)如图所示,在“测量滑轮组机械效率”的实验中,利用如图所示的实验装置进行实验,图乙中C、D、E分别对应表格中2、3、4次实验,测得的实验数据如表。(钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大)
实验次数 钩码重力G/N 提升高度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 0.3
2 8 0.1 3.2 0.3 83.3%
3 12 0.1 4.5 0.3 88.9%
4 8 0.1 2.0 0.5 80.0%
(1)在实验中,应沿竖直方向 拉动弹簧测力计;
(2)第1次实验中,如图甲弹簧测力计的示数是 N,机械效率是 (精确到0.1%);
(3)第1次实验是图乙中A、B哪种绕绳方式
(4)由表中 两次实验数据可得出结论:使用不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重,机械效率越低;
(5)在第4次实验操作的基础上,如图乙F所示改变绳端拉力方向,测得的滑轮组机械效率将 。
六、计算题(本大题共1小题,共10分)
21.救援车工作原理如图所示,当车载电机对钢绳施加拉力F大小为2.5×103 N时,小车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升,已知小车A的质量为1 t,斜面高为2 m、长为5 m(不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦,g取10 N/kg),在小车A由水平路面被拖上救援车的过程中,求:
(1)钢绳所做的有用功;
(2)整个装置的机械效率;
(3)小车A与斜面间的摩擦力。
