2018届中考物理第十二章简单机械课时作业高效提能20180627330

1、第十二章 简单机械课时作业 高效提能一、选择题1.(2017·哈尔滨质检)如图所示的器材中,正常使用时属于费力机械的是()【解析】选c。本题考查杠杆的分类。a选项,扳手在使用时动力臂大于阻力臂,是省力机械,不符合题意;b选项,天平的实质是等臂杠杆,既不省力也不费力,不符合题意;c选项,镊子在使用时动力臂小于阻力臂,是费力机械,符合题意;d选项,剪树枝的剪刀在使用时动力臂大于阻力臂,较为省力,是省力机械,不符合题意。故选c。【方法归纳】调节杠杆平衡的方法(1)假设:设杠杆每一个小格代表l,一个钩码的重为g,则判断已知一端力与力臂的乘积关系。(2)代入:将四个选项分别代入杠杆平衡条件的公

2、式f1l1=f2l2,当杠杆左端的力和力臂的乘积等于杠杆右端的力和力臂的乘积时,杠杆平衡,否则杠杆不平衡。(3)得出答案。2.(2017·陕西质检)一根轻质杠杆,在左右两端分别挂上300n的铜块和200n的铝块时,杠杆恰好平衡。若将两边物重同时减少50n,则杠杆()a.左端下沉b.右端下沉c.仍然平衡d.无法确定【解析】选a。本题考查杠杆平衡的判断。根据杠杆平衡的条件可得:300n×oa=200n×ob;因为300n>200n,所以oa<ob;当两端都减少50n时,由于ob与oa不相等,所以(300n-50n)×oa>(200n-50n

3、)×ob,即左端下沉。故选a。3.如图所示,轻质杠杆的支点为o,在杠杆的a点始终作用竖直向上的力f,将重为g的物体匀速提升至杠杆处于水平位置的过程中,则力f的大小将()世纪金榜导学号59944162a.逐步变大b.逐步变小c.始终不变d.无法确定【解析】选c。本题考查杠杆平衡条件的应用。如图所示,设杠杆与水平方向的夹角为,则阻力臂和动力臂分别为:lg=ob·cos,lf=oa·cos,由杠杆平衡条件得:glg=flf,则:f=,由于g、ob、oa保持不变,则力f将保持不变。故选c。4.(2017·丹阳质检)用滑轮组匀速提升重物,当绳子的自由端被拉下2m时

4、,重物升高了0.5m,被提升的重物的质量为20kg。若不计动滑轮重和摩擦阻力,则拉绳子的力应为()a.40nb.49nc.98nd.5n【解析】选b。本题考查滑轮组的相关计算。绳子自由端被拉下2m时,重物升高了0.5m,则n=4,说明有4段绳子在拉重物,故拉力为重物重力的四分之一,即:f=g=mg=×20kg×9.8n/kg=49n,故选b。5. (2017·江阴质检)如图所示,斜面长10m,高4m,用沿斜面方向的推力f,将一个质量为50kg的货物由斜面底端匀速推到顶端,运动过程中克服摩擦力做功500j(g取10n/kg),下列说法正确的是()a.机械效率为80%

5、b.f=300nc.摩擦力为100nd.条件不足无法计算【解析】选a。本题考查斜面机械效率的相关计算。拉力f做的有用功为w有用=gh=mgh=50kg×10n/kg×4m=2000j,w总=w有用+w额外=2000j+500j=2500j,斜面的机械效率=80%,故a正确;由w总=fs可得:f=250 n,故b错误;摩擦力f=50 n,故c错误。因为a正确,所以d错误。故选a。6.(2017·江阴模拟)小华分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组,分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度,每个滑轮的重量均相等,不计绳重及摩擦。针对这一现象,小明得出了以下4个结论:f1做

6、的功等于f2做的功;甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率;使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力;f1做功的功率等于f2做功的功率,其中正确的结论共有几个()a.1个b.2个c.3个d.4个【解析】选d。本题考查滑轮组的相关知识及对功、功率、机械效率的理解。不计绳重及摩擦,拉力做的功:w1=f1s1=(g物+g轮)×2h=(g物+g轮)h,w2=f2s2=(g物+g轮)×3h=(g物+g轮)h,w1=w2,故正确;动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,w额=g轮h,w有用=g物h,利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同,由=可知,滑轮组的机械效率相同,故正确;不计绳重及

7、摩擦,拉力f=(g物+g轮),n1=2,n2=3,绳子的拉力:f1=(g物+g轮),f2=(g物+g轮),所以f1>f2,故正确;因为w1=w2,且做功时间相同,由p=可知,功率相同,故正确。综上分析,说法都正确。故选d。二、填空题7.如图是小楠练习书法时的简化图。写字时毛笔杆相当于_(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆;手握笔的位置向上移动,则写字时所需的动力将_(选填“变大”“变小”或“不变”)。【解析】写字时,毛笔杆的支点和动力作用点都在手指上,二者距离较近,而阻力作用点是笔端,距离支点较远,动力臂小于阻力臂,所以相当于费力杠杆;手握笔的位置向上移动,则阻力臂变大,纸张对笔的阻力

8、基本不变;而支点和动力作用点同时上移,所以动力臂基本不变,由杠杆平衡条件可知,写字时所需的动力将变大。答案:费力变大8.(2017·盐城质检)在地震中,救援队员把滚落在公路上的石块撬起,如图所示,若救援队员在撬棒d点沿dm方向用力撬起石块1,撬棒的支点是_点;若救援队员在撬棒d点沿dn方向用力撬起石块1,撬棒的支点是_点。这两种方式中,沿_(选填“dm”或“dn”)方向用力撬起石块比较省力。【解析】本题考查杠杆五要素及杠杆省力情况的分析。由图可知,当沿dm方向用力撬石块1时,杠杆围绕a点转动,因此a为这时的支点;同样,当沿dn方向用力撬石块1时,杠杆围绕c点转动,因此c为此时的支点;

9、当以a为支点时,杠杆的动力臂为ad的长,当以c为支点时,杠杆的动力臂是从c点到dn的作用线的距离,显然要比ad要短,因此,沿dm方向(第一种方法)用力撬石块1更省力。答案:acdm9. (2017·扬州质检)如图是在水平面上移动重物的装置,若物重为600n,在阻力为重力的0.3倍时,匀速移动物体,使其以20cm/s的速度前进了5s,该装置机械效率为60%,则阻力f的大小为_n,拉力f的大小为_n,拉力f所做的功为_j。【解析】本题考查平衡力的判断、滑轮组省力情况的判断、速度、功的计算。物体受的阻力:f=0.3g=0.3×600n=180n;由v=可得,物体移动距离:s=vt

10、=0.2m/s×5s=1m,绳端移动的距离:s=3s=3×1m=3m,克服阻力所做的功:w有=fs=180n×1m=180j,根据机械效率公式可得,拉力做的功:w总=300j,由w总=fs可得,拉力f的大小:f=100n。答案(2017·句容市质检)如图所示,小伟同学通过斜面用平行于斜面f=200n的推力,将质量为30kg的物体在5s时间内匀速推到1m高的平台上,斜面长s=2m。(g取10n/kg)则推力做的有用功是_j,推力做的总功是_j,推力的功率为_w,斜面的机械效率为_%,斜面对物体的摩擦力为_n。世纪金榜导学号5994

11、4163【解析】本题考查使用斜面时有用功、额外功、总功、功率和机械效率的计算。物体的重力:g=mg=30kg×10n/kg=300n,推力做的有用功:w有用=gh=300n×1m=300j;推力做的总功:w总=fs=200n×2m=400j,推力做功功率:p=80w;斜面的机械效率:=75%;因为w总=w有用+w额,所以克服摩擦力做的额外功:w额=w总-w有用=400j-300j=100j,因为w额=fs,所以斜面对物体的摩擦力:f=50n。答案:300400807550【方法归纳】解读斜面机械效率(1)分清三个功:有用功、额外功、总功;有用功:克服物体重力做的功

12、,即w有用=g物h。额外功:克服物体与斜面间的摩擦做的功,即w额外=f·l,如果考虑牵引绳重,对绳子做的功也为额外功,即w额外=g绳h。总功:拉力做的功,即w总=f拉·l。影响因素:接触面光滑程度和斜面的倾角。斜面越粗糙,倾角越小,斜面的机械效率越低。与物体移动的距离、移动的速度、物重无关。(2)斜面效率与拉力的关系:在接触面粗糙程度、物重一定时,倾角越大,越费力。在倾角和物重不变时,接触面越粗糙,越费力。三、作图题11.(2017·连云港质检)如图,在“w对称梁型”机械的横梁aob(o为转轴)上挂了一个重为g的物体,为使横梁在图中的位置静止,请在图上画出最小动力

13、及其力臂。【解析】本题考查杠杆平衡条件的应用及力臂的作图。阻力与阻力臂的乘积一定的情况下,最省力即动力臂最长,由图知,oa等于ob,即动力臂为oa或ob时为最长动力臂,故在a点施加一个垂直于oa向下的力或在b点施加一个垂直于ob向上的力时,动力最小,且这两个力大小相等。答案:如图所示12.(2016·无锡质检)用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来,试在图中画出最省力的绕绳方法。【解析】本题考查滑轮组的作图。只有一个动滑轮,要求最省力,绳子先系在动滑轮的固定挂钩上,然后绕过左边的定滑轮,再绕过动滑轮。答案:【知识拓展】动力和阻力及方向的判断抓住“转动”的特点来判断动力、阻力的方向(1)动力和

14、阻力的判断:明确使用杠杆的目的,则为了达到目的而施加的这个力即为动力。而阻碍达到目的的力即为阻力。如图,用钳子夹物体,我们施加在柄上的力是为了使钳口夹住物体,则施加在钳子柄上的力即为动力,而东西为了不被夹住,要产生一个反抗的力,即物体施加给钳口向外的力即为阻力。(2)动力和阻力方向的判断:只在动力作用下杠杆的转动认定为正转,动力作用下正转的方向为动力的方向。则只有阻力作用时必定使杠杆反转,阻力作用点处反转方向就是阻力的方向。如图中的f1,假定使杠杆绕o点正转,作用在a点的阻力,应使杠杆绕o点反转,即f2。四、实验探究题13.(2017·扬中质检)小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探

15、究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系,如图甲所示。她首先测出小车重,然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车,调节斜面倾斜角的大小多次测量,得如表所示的数据:世纪金榜导学号59944164斜面倾斜角小车重g/n斜面高h/m斜面长s/m拉力f/n有用功w有/j总功w总/j机械效率12°50.212.1_2.148%30°50.513.62.5_69%45°50.714.33.54.3_(1)请你替小芳在表中的空格中填上适当的数据。(2)分析表中的数据,可以得出的探究结论是:斜面倾斜角越_,斜面越省力,斜面的机械效率越_。(3)实验过程中拉力的方向应与斜面

16、_。(4)若想探究斜面的机械效率与物重的关系,则要保持_不变,斜面的光滑程度不变,只改变_,这种研究问题的方法我们称之为_法。(5)在上述实验中,物重、斜面长度不变,若不考虑斜面摩擦,如图乙所示,哪个图能正确表示f与斜面高度h的关系()【解析】本题考查斜面机械效率的实验探究。(1)w有1=gh1=5n×0.2m=1j;w总2=f2s=3.6n×1m=3.6j;3=81%。(2)比较数据3>2>1时,拉力f3>f2>f1,机械效率3>2>1;即:斜面倾斜角越小时,越省力,斜面机械效率越低。(3)为了使拉力方向必须与摩擦力方向保持在同一条直线

17、上,所以应与斜面平行向上。(4)探究斜面的机械效率与物重的关系,要保持斜面倾角不变,斜面的光滑程度不变,只改变小车重力,这种研究问题的方法我们称之为控制变量法。(5)从表中数据可知,拉力f随着斜面高度h的增大而增大,排除c和d两个图;随着斜面的高度增大,若不考虑斜面摩擦,物重、斜面长度不变,fs=gh,拉力与h成正比,故选b。答案:(1)13.681%(2)小低(3)平行向上(4)斜面倾角小车重力控制变量(5)b14.(2017·宿州一模)在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法,分别做了甲、乙、丙3组实验,实验数据记录如下:次数钩

18、码重/n动滑轮重/n钩码上升的距离/cm弹簧测力计的示数/n弹簧测力计上升的距离/cm机械效率120.8511566.7%240.851.715/360.85/1583.3%(1)在实验操作中应该使钩码_(选填“快速”或“缓慢”)上升。(2)进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为_(保留三位有效数字)。(3)进行第3次测量时,弹簧测力计示数为_n,滑轮组做的有用功是_j。(4)分析实验数据,实验小组得出的实验结论是:滑轮组的机械效率与_有关。(5)分析表中数据可知,f,可能的原因是:_。(6)某次实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为f,钩码重记为g,动滑轮重记为g,绳自由端移动距离记

19、为s,钩码提升高度记为h,不计绳子重及摩擦。则下列关于滑轮组机械效率的计算关系中错误的是_。a.=b.=c.=d.=1-【解析】本题考查滑轮组机械效率的实验探究。(1)在实验过程中,应缓慢竖直向上匀速拉动弹簧测力计。(2)由表中数据可知,滑轮组的机械效率:=78.4%。(3)由图示测力计可知,其分度值为0.2 n,示数为2.4 n;有用功:w有=g3h=6 n×0.05 m=0.3 j。(4)从实验数据看,钩码上升的高度没有变化,所以机械效率不断增大不是由于被提升高度的变化而引起的。钩码重不断增大,机械效率不断提高。所以可以看出增大被提升物体的重力可以提高滑轮组的机械效率。(5)由于

20、拉动过程中需克服滑轮的转轴处的摩擦,所以f。(6)有用功为w有用=gh,总功为w总=fs,所以=,故a正确;有用功为w有用=gh,总功为w总=(g+g)h,所以=,故b错误,c正确;额外功w额=gh,总功为w总=fs,有用功w有用=w总-w额=fs-gh,所以=1-,故d错误。故选b、d。答案:(1)缓慢(2)78.4%(3)2.40.3(4)提升钩码的重力(5)拉动过程中需克服滑轮的转轴处的摩擦(6)b、d五、计算题15.一卡车车厢底板距地面1.5 m高,小军把3 m长的钢板ab搭在车厢底板上,构成一个斜面,如图所示,他沿着斜面方向用500 n的力,把一个木箱由b处推到a处,已知木箱重为80

21、0 n,推木箱的时间是50 s,在这一过程中,求:(1)小军做的功。(2)小军做功的功率。(3)斜面的机械效率。【解析】(1)小军做的功为w总=fs=500 n×3 m=1 500 j;(2)小军做功的功率为p=30 w;(3)小军推木箱做的有用功为w有=gh=800 n×1.5 m=1 200 j;斜面的机械效率为=80%。答案:(1)1 500 j(2)30 w(3)80%16.2015年10月5日考古学家在黄海海域发现甲午海战沉船“致远舰”的消息轰动了整个考古界,随着水下考古工作的进行,一些重要文物陆续出水重见天日,关于这艘在海水中沉睡了120余年的战舰是如何被打捞起

22、的谜题也逐步解开。现某课外活动小组,照此设计了如图所示的简单机械,模拟打捞沉船,实验中用实心立方体a代替沉船,已知a的体积为0.1 m3,质量为280 kg。(设整个过程a均为匀速直线运动状态,忽略钢绳重及滑轮摩擦,不考虑风浪、水流等因素的影响)(1)a完全浸没在水中时受到的浮力是多大?(水=1.0×103kg/m3)(2)若a完全浸没在水中时,滑轮组的机械效率为60%,那么a完全打捞出水面后,岸上钢绳的拉力f为多大?(3)若a完全打捞出水面后,以0.1 m/s的速度被匀速提升,求岸上钢绳拉力f的功率。【解析】(1)a完全浸没在水中时受到的浮力:f浮=液gv排=水gv=1.0

23、5;103kg/m3×9.8 n/kg×0.1 m3=980 n(2)物体a的重力g=mg=280 kg×9.8 n/kg=2 744 n,a完全浸没在水中时,总功为w总=(g+g动-f浮)h,有用功为w有=(g-f浮)h,所以,滑轮组的机械效率=60%,解得g动=1 176 n,由图可知,n=5,a完全打捞出水面后,岸上钢绳的拉力f=(g+g动)=×(2 744 n+1 176 n)=784 n。(3)a完全打捞出水面后,以0.1 m/s的速度被匀速提升时,绳端的速度v绳=nv物=5×0.1 m/s=0.5 m/s,岸上钢绳拉力f的功率p=f

24、v绳=784 n×0.5 m/s=392 w。答案:(1)980 n(2)784 n(3)392 w【学科素养题】在探究“杠杆的平衡条件”实验中,所用的实验器材有:杠杆(杠杆上每小格长为2 cm)、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆处于_(选填“平衡”或“不平衡”)状态。(2)实验时,使杠杆在水平位置平衡,主要是为了_,因此应将如图甲所示杠杆左端的平衡螺母适当往_(选填“左”或“右”)调。(3)杠杆在水平位置平衡后,小明在杠杆a点处挂上2个钩码,作为动力f1,b点处挂上1个钩码,作为阻力f2,杠杆恰好在水平位置平衡,如图乙所示,分别测量出两个力的力臂l1和l2,计算后发现: