专题14 简单机械（测试）（解析版）

第页专题14简单机械（测试）（解析版）（时间60分钟，共100分）一、选择题（每小题3分，共36分）1．关于杠杆，下列说法中正确的是（）。A．杠杆只有静止在水平位置才是处于平衡状态；B．杠杆平衡时，作用在杠杆上的两个力一定在支点的两侧；C．杠杆一定有支点；D．杠杆的支点一定在杠杆的正中间【答案】C。【解析】杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动，所以杠杆平衡不一定静止在水平位置，故A错误。杠杆平衡时，作用在杠杆上的两个力不一定在支点的两侧，如铡刀的刀片就是杠杆，它的支点在一端，两个力就在支点的一侧，故B错误。由杠杆的定义可知，杠杆一定有支点，故C正确。杠杆的支点也可在一端，如我们用筷子时，支点就在上端，故D错误。2.如图所示的工具中，在使用时属于费力杠杆的是（）。A．天平 B．瓶盖起子 C．钳子 D．食品夹【答案】D。【解析】A、天平的两个力臂相等，所以是等臂杠杆；B、瓶盖起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；C、钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；D、食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。故选：D。3.小军利用如图所示的装置测量某液体的密度ρ，他将同种材料制成的甲、乙两物块分别悬挂在轻质硬杆AB的两端，把甲浸没在待测液体中，调节乙的位置到C处时，硬杆AB恰好水平平衡。已知：OC＝2OA，甲、乙的体积比为13：2，甲、乙两物块的密度为2.6g/cm3。则下列说法中正确的是（）。A．ρ＝0.8×103kg/m3 B．ρ＝1.0×103kg/m3 C．ρ＝1.8×103kg/m3 D．ρ＝2.6×103kg/m3【答案】C。【解析】甲、乙的体积比为13：2，设甲的体积为13V，乙的体积为2V；将甲浸没在液体中，杠杆在水平位置平衡，甲受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和拉力的共同作用；则FA＝G﹣F浮＝ρ甲g13V﹣ρ液g13V；乙的重力即对C向下的拉力为：FB＝GB＝ρ乙g2V；则根据杠杆的平衡条件得：FAOA＝FBOC；（ρ甲g13V﹣ρ液g13V）•AO＝ρ乙g2V•OC；由于OC＝2OA，则化简得：（ρ甲﹣ρ）×13＝4ρ乙，甲、乙两物块的密度为2.6g/cm3；则：（2.6g/cm3﹣ρ）×13＝4×2.6g/cm3，则液体的密度为ρ＝1.8g/cm3＝1.8×103kg/m3。故选：C。4.用下列简单机械，使重力为G的物体都处于静止状态，其中用力最大的是（不计机械和绳重、不计摩擦）（）。A．B． C．D．【答案】B。【解析】由题知，不计机械和绳重、不计摩擦，A、动力臂等于3倍阻力臂，由杠杆平衡条件可知，F1=1B、使用定滑轮不能省力，F2＝G；C、使用动滑轮省一半力，F3=1D、使用滑轮组，n＝2，F4=1由以上分析可知，用力最大的是B；故选：B。5.已知甲、乙两种机械在做功过程中，甲的机械效率比乙的机械效率大，这表明（）。A．甲做功比乙做功快；B．甲做的有用功比乙做的有用功多；C．甲做的额外功比乙做的额外功少；D．甲做的有用功，与总功的比值比乙大【答案】D。【解析】A、在物理学中，我们用功率表示物体做功的快慢，功率大的机械做功快。而机械效率大的功率不一定大，它们之间没有必然的关系，所以选项A不正确；B、如果甲、乙两种机械做的总功相同，则甲的机械效率高，甲做的有用功就比乙做的有用功多。如果不指明甲、乙两种机械做的总功多少情况下，只凭机械效率高低无法判断谁做的有用功多（做功多少主要看力和距离），所以选项B不正确；C、如果甲、乙两种机械做的总功相同，则甲的机械效率高，甲做的额外功就比乙做的额外功少。如果不指明甲、乙两种机械做的总功多少情况下，只凭机械效率高低无法判断谁做的额外功少（做功多少主要看力和距离），所以选项C不正确；D、机械效率是有用功与总功的比值。甲的机械效率比乙大，表明甲做的有用功与总功的比值比乙大，所以选项D是正确的。故选：D。6.某工人用如图所示的滑轮组提起重1200N的货物，所用的拉力是500N，绳子自由端被拉下3m，下列说法正确的是（）。A．动滑轮重一定是300N，机械效率是80%；B．有用功是1200J，机械效率是80%；C．有用功是1200J，机械效率是60%；D．有用功是3600J，总功是4500J【答案】B。【解析】（1）由图知，动滑轮上有3段绳子，已知绳子自由端移动距离s＝3m，根据s＝nh可得，物体升高的高度：h=s拉力做的总功：W总＝Fs＝500N×3m＝1500J，有用功：W有用＝Gh＝1200N×1m＝1200J，滑轮组的机械效率：η=W（2）该过程中，所做的额外功W额外＝W总﹣W有＝1500J﹣1200J＝300J，若不计绳重和摩擦，此时额外功的来源为克服动滑轮自重做的功，根据W额＝G动h可得，此时动滑轮的自重：G动=W因实验中绳重和摩擦是存在的，则额外功的来源为克服动滑轮自重做的功以及克服机械间的摩擦做的功，故克服动滑轮自重做的额外功小于300J，则动滑轮的自重小于300N，故A错误。故选：B。7.某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）匀速提起相同的重物并上升相同的高度。不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）。A．甲图省力，甲图所做的总功小；B．甲图省力，甲、乙所做的机械效率一样大；C．乙图省力，甲、乙所做的机械效率一样大；D．乙图省力，乙图所做额外功小【答案】C。【解析】不计绳重及摩擦，则拉力F=1n（G物+G动），由图可知n甲＝2，n则绳子受的拉力：F甲=12（G物+G动），F乙=13（G故F甲＞F乙；即乙图省力，不计绳重和摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额＝G动h，W有用＝G物h，所以，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，即W1＝W2，则由η=W有用W总可知，滑轮组的机械效率相同，即η8.如图所示，工人使用滑轮组将装修材料送到楼上。已知吊篮的质量为m1，建材材料的质量为m2，人对绳子的拉力为F，吊篮在拉力的作用下匀速上升了h，不计绳重和摩擦。则下列说法正确的是（）。A．拉力F=12（m1+m2B．额外功为（2F﹣m2g）h；C．机械效率为12D．其机械效率随h的增大而增大【答案】B。【解析】由图知，作用在动滑轮上的绳子有2段，则绳子拉下的长度s＝2h，（1）不计绳重和摩擦，则拉力：F=12（m动+m1+m（2）克服建材重力做的功为有用功，则有用功：W有用＝Gh＝m2gh；拉力做的总功：W总＝Fs＝F×2h＝2Fh；机械效率为：η=W额外功为：W额＝W总﹣W有用＝2Fh﹣m2gh＝（2F﹣m2g）h，故B正确；故C错误；（3）由机械效率公式η=W9．分别用如图所示的两个滑轮组，将同一物体提升到相同高度。若物体受到的重力为100N，动滑轮的重力为10N．把物体匀速提升1m的过程中，（不计绳重和摩擦）下列说法正确的是（）。A．甲、乙两滑轮组所做的有用功都是100J；B．甲滑轮组拉力所做的总功为120J，乙滑轮组拉力所做的总功为130J；C．甲、乙滑轮组中绳子的自由端的拉力相等；D．甲、乙两滑轮组的机械效率不相同【答案】A。【解析】A、甲乙两滑轮组提升的重物相同、上升的高度相同，则两滑轮组所做的有用功相同，即W有＝Gh＝100N×1m＝100J，故A正确。BC、由图可知，两滑轮组绳子的有效股数分别为n甲＝2，n乙＝3，因为动滑轮的个数和重力以及物体的重力相同，且不计绳重和摩擦，所以根据F＝（G物+G动）可知，两滑轮组绳子自由端的拉力不相等，甲滑轮组的拉力：F甲＝（G物+G动）＝×（100N+10N）＝55N，则甲滑轮组拉力所做的总功：W甲＝F甲s甲＝F甲×2h＝55N×2m＝110J；乙滑轮组的拉力：F乙＝（G物+G动）＝×（100N+10N）＝N，则乙滑轮组拉力所做的总功：W乙＝F乙s乙＝F乙×3h＝N×3m＝110J；比较可知W甲＝W乙，故BC错误，D、由前面计算可知，两滑轮组的有用功相同、总功也相同，所以两滑轮组的机械效率相等，故D错误。故选：A。10.某同学想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”，如图所示，并测算了各次实验装置的机械效率。关于他的实验过程，下列说法中不正确的是（）。A．由①②可知：滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关；B．由②③可知：同一滑轮组提起物重越大，机械效率越低；C．在①实验中，应匀速竖直向上拉动绳子；D．为使实验的结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律【答案】B。【解析】A、①、②两次实验中绳子绕法不同，提升的物重相同，两次机械效率都是70%，所以可知滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关，故A说法正确；B、②、③两次实验是同一滑轮组，提升的物重不同（第③次物重更大），③的机械效率大于②，说明同一滑轮组提起物重越大，机械效率越高，故B说法错误；C、在①实验中，为正确测量拉力的大小，应匀速竖直向上拉动绳子，故C说法正确；D、为使实验的结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律，这种做法是值得提倡的，故D说法正确。故选：B。11.（多选）为“探究杠杆平衡条件”小明组装了如图所示的实验装置，其中的杠杆是可绕中点转轴转动的轻质细杆，杆上相邻刻度线之间的距离都是相等的。图甲、图乙中杠杆均处于水平平衡状态，实验中所用钩码质量均相同。下列四个选项中，判断正确的是（）。A．挂钩码前，调节杠杆水平平衡时，发现杠杆静止时左端向下倾斜。要使杠杆在水平位置平衡，需把杠杆右端的平衡螺母向左移；B．若将图甲中挂在A、B两处的钩码各去掉一个，则杠杆左端将下沉；C．若将图甲中挂在A、B两处的钩码向靠近支点O移近1格，则杠杆右端下沉；D．若将图乙中的测力计拉力由竖直向上改为斜向上，且保持杠杆水平平衡，则测力计的示数将变大【答案】BCD。【解析】A、挂钩码前，调节杠杆水平平衡时，发现杠杆静止时左端向下倾斜。要使杠杆在水平位置平衡，需把杠杆右端的平衡螺母向右移，故A错误；B、设一个钩码的重力为G，杠杆一个小格代表L，如果在图甲中杠杆两侧各去掉一个相同的钩码时，杠杆的左端：3G×3L＝9GL，杠杆的右端：2G×4L＝8GL，所以杠杆的左端力和力臂的乘积大于右端的乘积，所以杠杆左端下沉。故B正确；C、将图甲中挂在A、B两处的钩码向靠近支点O移近1格，杠杆的左端：4G×2L＝8GL，杠杆的右端：3G×3L＝9GL，所以杠杆的左端力和力臂的乘积小于右端的乘积，所以杠杆右端下沉。故C正确；D、弹簧测力计竖直向上拉杠杆时，拉力力臂为OC，弹簧测力计倾斜拉杠杆，拉力的力臂小于OC，拉力力臂变小，拉力变大，弹簧测力计示数变大；故D正确。故选：BCD。12.（多选）用图所示的滑轮组提升重6×104N的物体，已知滑轮组的机械效率为80%，拉力F的功率为2500W，要把重物匀速竖直提升1米，不计绳重和滑轮与轴的摩擦。下列说法中正确的是（）。A．拉力所做的有用功是6×104J B．拉力F是2×104N C．物体上升的速度为0.1m/s D．动滑轮的重力是1.5×104N【答案】AD。【解析】A、滑轮组提升物体所做的有用功：W有用＝Gh＝6×104N×1m＝6×104J；故A正确；B、由η=W有用W总=80%可得，拉力F做的总功：W由W总＝Fs可得，拉力F=W总sC、由P=Wt可得，拉力做功时间t物体上升的速度v=ℎD、额外功：W额＝W总﹣W有用＝7.5×104J﹣6×104J＝1.5×104J，不计绳重和滑轮与轴的摩擦，则W额＝G动h，则动滑轮的重力：G动=W额ℎ二、填空题（24分）13.如图所示，OB是以O点为支点的杠杆，F是作用在杠杆B端的力。图中OA⊥AB、AC⊥OB。则力F的力臂为。（选填“OA”“AC”或“OB”）【答案】OA。【解析】由图可知，BA是力F的作用线，OA⊥AB，OA为支点到力F的作用线的距离，所以线段OA表示力F的力臂。故答案为：OA。14.如图的装置中，物体B重为30N，每个滑轮重均为6N，不计绳重及滑轮的摩擦。现用水平力F＝20N向右匀速拉动物体A，物体B也随滑轮匀速上升，则物体A受到的摩擦力为N，滑轮组的机械效率为%（百分号前保留2位小数）。【答案】8；83.33。【解析】（1）由图知，使用的滑轮组承担物重的绳子股数n＝3，不计绳重及滑轮的摩擦，滑轮组受到的拉力：F拉=13（G+G动）由于物体间力的作用是相互的，物体A受到向左的拉力：FA＝F拉＝12N，物体A向右匀速运动，受到向右的拉力F、向左的摩擦力f、向左的拉力F拉，则F＝f+FA，物体A受到的摩擦力：f＝F﹣FA＝20N﹣12N＝8N；（2）不计绳重及滑轮的摩擦，滑轮组的机械效率：η=W有用故答案为：8；83.33。15.如图所示，同时用力F1和F2匀速提起相同的重物，若滑轮重及摩擦不计，力F1＝F2，若将同样物体提升相同高度，如果F1、F2做功的机械效率分别为η1和η2．则η1η2。（后一空选填“＞”、“＝”或“＜”）。【答案】2；＝。【解析】（1）若滑轮重及摩擦不计，左图滑轮不随物体一起运动，所以是定滑轮，定滑轮不省力，所以F1＝G，右图的滑轮随物体一起升降，所以是动滑轮，所以可以省一半的力，F2=1所以F1＝2F2；（2）将同样物体提升相同高度，做的有用功相等，由于滑轮重及摩擦不计，所以不做额外功，即有用功等于总功，由η=W有W总，它们的机械效率η故答案为：2；＝。16.如图，A重50N，B重30N，在拉力F＝20N作用下，A、B在向右做匀速直线运动，如果C绳拉力是10N，在滑轮重、绳重和绳与滑轮摩擦不计的情况下，B受水平面的摩擦力是N；若A向右运动的速度是2m/s，B的速度是m/s。【答案】5；4。【解析】因为A、B在向右做匀速直线运动所以在水平面上受平衡力作用，因为C绳拉力是10N，根据动滑轮的使用特点B受水平面的摩擦力是C绳拉力是10N的12，fB＝10N×若A向右运动的速度是2m/s，B的速度是A速度的2倍，故vB＝2m/s×2＝4m/s。故答案为：5；4。17．如图所示独轮车属于杠杆（选填“省力”或“费力”。设车箱和泥土的总重G＝1000N，运泥土时从A点提起独轮车把手的力是F，F的大小至少是N。【答案】省力；250。【解析】独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。由图可知动力作用在A点时，最长力臂是L1＝1.6m，L2＝0.4m。由F×L1＝G×L2得：F=G×故答案为：省力；250。18.将重物从长4m、高1m的斜面底部匀速推上斜面顶端，已知沿斜面的推力是300N，斜面的机械效率是75%．则在此过程中，推力做的总功是J，重物所受摩擦力为N，物体的重力为N。【答案】1200；75；900。【解析】（1）推力做的总功：W总＝Fs＝300N×4m＝1200J；（2）由η=W有用W总可得有用功：W因为W总＝W有用+W额，所以克服摩擦做的额外功：W额＝W总﹣W有用＝1200J﹣900J＝300J，由W额＝fs得物体所受摩擦力：f=W（3）由W有用＝Gh可得，物体所受的重力：G=W故答案为：1200；75；900。三、作图题（4分）19.（4分）如图甲所示的胶棉拖把采用对板挤水的方式，拖把杆上有一辅助挤水的拉手，其水平放置的侧视图如图乙所示，请在图乙上确定并标出拉手的支点O的位置，并画出动力F1的力臂L1和阻力F2的力臂L2的示意图。【解析】如图，在使用拉杆时，O点是支点，延长沿F1的作用线，反向延长F2的作用线，然后分别向F1和F2的作用线作垂线就是动力臂L1和阻力臂L2；如图所示：四、实验探究题（18分）20．（12分）小明在测量滑轮组机械效率的实验中，用同一个滑轮组做了3次实验，实验数据记录如表所示。序号钩码总重G/N钩码上升高度h/m拉力计拉力F/N测力计移动距离s/m机械效率η110.10.60.355.6%220.110.366.7%330.10.3（1）请根据表中的实验数据，在图甲中完成滑轮组的绕线。（2）实验中，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上拉动弹簧测力计。（3）进行第3次测量时，弹簧测力计示数如图乙所示，则测力计的拉力为N，滑轮组的机械效率约为%（结果保留至0.1%）。（4）分析以上3次实验数据，能得到的结论是：用同一滑轮组提升重物时，重物的重力越大，滑轮组的机械效率越（选填“高”或“低”）。【答案】（1）如图所示；（2）匀速；（3）1.4；71.4；（4）高。【解析】（1）由表格中数据知，物体上升的高度h＝0.1m，绳端移动的距离s＝0.3m，由s＝nh可得，n=s（2）实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升；（3）图中弹簧测力计的分度值为0.2N，所以拉力F＝1.4N，第三次实验时，滑轮组的机械效率为：η=W（4）分析1、2、3次实验数据可知，三次实验所用滑轮组相同，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高，所以可得结论：用同一滑轮组提升重物时，重物的重力越大，滑轮组的机械效率越高。故答案为：（1）如图所示；（2）匀速；（3）1.4；71.4；（4）高。21．（6分）在探究杠杆平衡条件的实验中，先准备好质量相等的钩码若干个，再把质量分布均匀、带有轻质挂环的杠杆安装在转轴O上。已知杠杆上相邻两条刻度线间的距离均相等。（1）开始实验前发现杠杆如图甲所示，为使杠杆能水平平衡，需要将右端的平衡螺母向调节（选填“左”或“右”）。（2）调节杠杆水平平衡后，在转轴O的左侧第2条刻度线处的A环上挂3个钩码，为使杠杆再次在水平位置平衡，需要在转轴O的右侧第3条刻度线处的B环上挂个钩码。（3）保持A环上挂3个钩码的条件下，在转轴O的右侧去掉所有钩码，并施加竖直向下的动力F，使杠杆在水平位置平衡，测出多组动力F和动力臂L的数据，并根据数据绘制了如图乙所示的图象。请根据图象推算，当动力臂L＝25cm时，动力F＝N。【答案】（1）右；（2）2；（3）0.6。【解析】（1）由图可知，杠杆左端较低，为使其在水平位置平衡，应向右端移动平衡螺母；（2）杠杆平衡后，在左侧第2刻度线A上挂3个相冋的钩码，设一个钩码重为G，一个格为L，根据杠杆的平衡条件：3G×2L＝nG×3L，n＝2，即他应在右側第3刻度线B上挂2个相同的钩码才能使杠杆水平平衡；（3）由图可知，当F1＝2N时，L1＝7.5cm；由于此题中的阻力和阻力臂不变，根据F1L1＝F2L2可知，利用图象中任意一组数据都能得出，F2L2＝F1L1＝2N×7.5cm＝15N•cm；所以，若当L为25m时，动力F：F=F故答案为：（1）右；（2）2；（3）0.6。五、计算题（18分）22．（9分）如图是挖井时从井中提升沙土的杠杆示意图。