第十二章 简单机械

第页第十二章简单机械基础达标训练1.(2019大庆)下列四幅简单机械图中属于费力杠杆的是()2.如图所示，下列简单机械中，可以省距离的是()3.如图所示，杠杆处于平衡状态且刻度均匀，各钩码质量相等，第3题图如果在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相等的钩码，杠杆会()A.右端下沉B.左端下沉C.杠杆仍然平衡D.无法判断4.(2019柳州)如图所示是工人提升重物的情景，若不计滑轮所受重力及摩擦力，其中最省力的是()5.(2019雅安)如图所示，在轻质杠杆上吊一重物G，在一端施加一个始终与杠杆垂直的动力F，使杠杆缓慢地从OA转到OB，则在转动过程中()第5题图A.F不变，杠杆是省力杠杆B.F变大，杠杆是省力杠杆C.F不变，杠杆是费力杠杆D.F变大，杠杆是费力杠杆6.如图所示，轻质杠杆AB的转轴为O，杠杆两端点为A和B，且OA＝2OB，给B端施加竖直向下的力，使挂在杠杆A端的物体(重为4N)缓缓上升，不计摩擦．下列说法正确的是A.B端所受拉力大小不断增大B.B端所受拉力大小不变且为4NC.转轴O对杠杆的弹力方向竖直向下D.转轴O对杠杆的弹力大小不变且为12N第6题图7.如图所示，工人利用动滑轮吊起一袋沙的过程中，做了300J的有用功，100J的额外功，则该动滑轮的机械效率为()第7题图A.75%B.66.7%C.33.3%D.25%8.(2019安徽)如图所示，当水平拉力F＝50N时，恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动．已知物体重为200N，所受地面的摩擦力约为80N，假如在5s时间内，物体水平移动了0.6m，不计绳和滑轮的自重，则在此过程中()第8题图A.拉力F做功为30JB.物体重力做功为120JC.拉力F做功的功率为12WD.该装置的机械效率约为60%9.(2019哈尔滨)如图所示，杠杆水平放置且自重忽略不计，O是支点，左侧挂一重物，动力F1大小为3N，整个装置处于静止状态，则物体的重力为________N，此时杠杆属于________杠杆(选填“省力”或“费力”).第9题图10.工人师傅利用如图所示的滑轮组将重为800N的重物匀速提升2m，绳子自由端的拉力为500N．则该滑轮组的机械效率是________；若分别再增加一个定滑轮和动滑轮，组成新的滑轮组，将相同的重物提升相同的高度，滑轮组的机械效率将________(选填“增大”“减小”或“不变”)．11.如图所示，斜面长1m，高0.3m，用大小为4N沿斜面向上的拉力F，将重10N的铁块从底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为________；若仅使倾角θ逐渐增大，此斜面的机械效率将逐渐________(选填“增大”“不变”或“减小”)．第11题图12.(2019绥化)如图，轻质杠杆OA可绕O点在竖直面内旋转，请在图中画出物体所受重力和使杠杆保持平衡的最小力F的示意图．第12题图13.(2019通辽)如图所示，已知轻质杠杆AB在水平位置静止，作出物体C所受重力的示意图以及拉力F的力臂L.第13题图14.(2019泰州)用图中的滑轮组提升重物，画出最省力的绳子绕线方式.第14题图15.(2019黔西南)利用下图的实验装置探究“杠杆的平衡条件”．第15题图(1)实验前应先调节杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是__________________，若出现图甲所示情况，应将杠杆的螺母向________(选填“左”或“右”)调．(2)如图乙所示．杠杆在水平位置平衡，记录数据．根据这一次实验数据，小明立即分析得出杠杆的平衡条件，他这种做法的不足是________________________．经老师提醒后，小明继续进行实验，如图乙，若将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“仍保持平衡”“左端下沉”或“右端下沉”)．(3)如图丙所示，若不在B点挂钩码，可改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，当测力计从a位置转动到b位置时，使杠杆仍在水平位置平衡，其示数大小将__________.16.(2019宜昌)小明同学做：“测量滑轮组机械效率”的实验(如图所示)，用同一滑轮组缓慢提升不同数量的钩码，记录数据如下表所示．实验次数钩码的重力G/N钩码提升高度h/m拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率η第1次20.10.90.374%第2次40.11.60.383%第3次60.1①0.3②第16题图(1)观察图中测力计的示数，表格中①处的数值是________；②处的数值是________．(2)小明通过分析表格中的数据，得到了提高滑轮组机械效率的方法．汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义．请你指出以下三种提高效率的方法中，方法________与本实验是同理的．方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员；方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量；方法三：经常给汽车做保养．保持良好润滑．(3)小明发现绳端移动的距离始终与钩码提升高度有固定的倍数关系，于是他认为：钩码数量一定时，无论将钩码提升多高，都不影响该滑轮组的机械效率．小芳则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了．你认为________的看法是正确的．17.(2019自贡)如图所示，A物体受到的重力是100N，在拉力F的作用下，能以0.2m/s的速度在水平地面上向左做匀速直线运动．已知拉力F＝5N，滑轮组的机械效率为80%，试问：(1)5s内拉力F所做功的大小是多少？(2)物体A受到水平地面的摩擦力大小是多少？第17题图能力提升拓展1.(2019南充)将一个重为4.5N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端(如图所示)，斜面长1.2m，高0.4m，斜面对物体的摩擦力为0.3N(物体大小可忽略)．则下列说法正确的是()A.沿斜面向上的拉力0.3NB.有用功0.36J，机械效率20%C.有用功1.8J，机械效率20%D.总功2.16J，机械效率约为83.3%第1题图2.(2019宁波)如图所示，用同一个动滑轮先后提升同一物体，使物体以相同的速度匀速上升相同的高度，所用的力分别是F甲和F乙，拉力做功的功率分别是P甲和P乙．若不计摩擦、动滑轮重和绳重，则F甲和F乙、P甲与P乙之间的大小关系是()第2题图A.F甲<F乙P甲＝P乙B.F甲>F乙P甲>P乙C.F甲>F乙P甲＝P乙D.F甲<F乙P甲<P乙3.(2019福建)如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦．若GA>GB，则η甲________η乙；若FA＝FB，则GA________GB.(均选填“>”“＝”或“<”)第3题图4.(2019安徽)如图所示，将一把薄木尺的长度用多层报纸紧密地覆盖在水平桌面上．已知报纸的上表面积为0.25m2，则大气对报纸上表面的压力为________N；在木尺右端快速施加竖直向下的力F，要将报纸掀开，则力F至少为________N(假设报纸对木尺的压力全部作用在木尺的最左端，大气压取1.0×105Pa，报纸和薄木尺的重力忽略不计)第4题图5.(2019黔东南)如图所示，硬质杠杆AOB上挂一重物G，O为支点，请你在杠杆AOB上作出使重物在图示位置静止时的最小力F及力臂L.第5题图6.(2019眉山)小李家新买的房子位于12m高的5楼上，装修时利用如图所示的滑轮组提升装修材料．小李的爸爸站在地面上把一件重为400N的材料匀速提升到楼上，此过程中滑轮组的机械效率为80%，若小李的爸爸质量为65kg，双脚与地面接触面积为500cm2.(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，取g＝10N/kg)求：(1)在此过程中小李的爸爸所做的总功为多少？(2)在此过程中小李的爸爸对地面的压强为多少？(3)小李的爸爸利用此滑轮组提升装修材料时．一次能提起重物的重力不超过多少N?第6题图答案基础达标训练1.B【解析】羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A错误；钓鱼杆在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B正确；托盘天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故C错误；瓶起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D错误．故选B.2.C【解析】定滑轮只能改变力的方向，既不省力也不省距离，A不符合题意；斜面可以省力但是费距离，B不符合题意；当人按图中方法拉重物时，阻力臂大于动力臂，费力但省距离，C符合题意；动滑轮省力但费距离，D不符合题意．故选C.3.B4.D【解析】不计滑轮所受重力和摩擦力，图A是直接用绳子提升物体，拉力FA等于物体的重力G；图B滑轮组有2股绳子承重，故有FB＝eq\f(G,2)；图C是一个定滑轮，不省力，故有FC＝G；图D滑轮组有3股绳子承重，故有FD＝eq\f(G,3)；综上所述，D最省力，故选D.5.B【解析】杠杆缓慢由A到B的过程中，动力臂OA的长度没有变化，阻力G的大小没有变化，而阻力臂L却逐渐增大；由杠杆的平衡条件知：F·OA＝G·L，当OA、G不变时，L越大，那么F越大，因此拉力F在这个过程中逐渐变大.并且动力臂始终大于阻力臂，这一过程中杠杆是省力杠杆．故选B.6.D【解析】在杠杆缓缓上升时动力臂与阻力臂的比值不变，为1∶2，阻力F2＝G＝4N，假设动力臂为L，则阻力臂为2L，由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2，得F×L＝4N×2L可得B端所受拉力F＝8N，故A、B选项错误；杠杆两端所受的拉力方向竖直向下，根据平衡条件可知转轴O对杠杆的弹力方向竖直向上，以B点为支点，动力臂与阻力臂的比值为1∶3，假设动力臂为L′，则阻力臂为3L′，由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2，得F′×L′＝4N×3L′代入数据7.A【解析】工人做的总功为：W总＝W有用＋W额外＝300J＋100J＝400J．机械效率为：η＝eq\f(W有用,W总)×100%＝eq\f(300J,400J)×100%＝75%.故选A.8.C【解析】由图可知，n＝2，拉力做的总功为：W总＝Fs绳＝50N×2×0.6m＝60J，故A错误；物体在重力的方向上没有移动距离，因此重力对物体没有做功，即做功为0J，故B错误；拉力的功率为：P＝eq\f(W总,t)＝eq\f(60J,5s)＝12W，故C正确；该装置的机械效率：η＝eq\f(W有,W总)×100%＝eq\f(fs物,Fs绳)×100%＝eq\f(fs物,Fns物)×100%＝eq\f(f,nF)×100%＝eq\f(80N,2×50N)×100%＝80%，D错误．故选C.9.6省力【解析】由图可知动力臂是阻力臂的2倍，根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2，可知动力是阻力的eq\f(1,2)，即阻力是动力的二倍，为6N，而阻力的大小等于物体的重力，所以物体的重力为6N；动力臂大于阻力臂，所以此杠杆是省力杠杆．10.80%减小【解析】工人所做的有用功W有＝Gh＝800N×2m＝1600J，动滑轮由2段绳子承担物重，故n＝2，则拉力所做的总功W总＝Fs＝Fnh＝500N×2×2m＝2000J，滑轮组的机械效率η＝eq\f(W有,W总)×100%＝eq\f(1600J,2000J)×100%＝80%；若分别增加一个动滑轮和一个定滑轮，滑轮组所做的额外功将增加，总功增加，在有用功不变的情况下，滑轮组的机械效率将减小．11.75%增大【解析】拉力所做有用功W有用＝Gh＝10N×0.3m＝3J，拉力所做的总功W总＝Fs＝4N×1m＝4J，斜面的机械效率η＝eq\f(W有用,W总)×100%＝eq\f(3J,4J)×100%＝75%；仅使斜面倾角逐渐增大，斜面长度不变，高度增加，物体克服重力所做的有用功增加，总功不变，斜面的机械效率逐渐增大．12.如答图所示第12题答图【解析】解决杠杆平衡时动力最小问题：此类问题中阻力×阻力臂为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大(动力作用点与支点的连线是力臂时最省力)，要使动力臂最大需要做到：(1)在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；(2)动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向．此题中，重力的作用点是重心，在物体的几何中心处，并且重力的方向竖直向下，标出箭头和重力的符号．动力最小时，也就是动力臂最大时，最大的动力臂就是支点到力的作用点的距离，通过力的作用点作动力臂的垂线即可，如答图所示．13.如答图所示第13题答图14.如答图所示第14题答图【解析】要求滑轮组最省力，则承重绳子段数应为最多，即拉力方向向上时，n＝3，即为最省力的绕法．15.(1)消除杠杆的自重对实验的影响右(2)实验次数太少，结论具有偶然性左端下沉(3)变大【解析】(1)使杠杆在水平位置平衡，便于消除杠杆的自重对实验的影响；杠杆的右端上翘，平衡螺母向右调；(2)设杠杆一小格长度为L0，一个钩码的重量为G0，将A、B两点下方所挂钩码同时朝远离支点O方向移动一小格后，左侧力和力臂的乘积为：3G0×3L0＝9G0L0；右侧力和力臂的乘积为：2G0×4L0＝8G0L0；因为左侧力和力臂的乘积大于右侧力和力臂的乘积，所以左端下沉；(3)保持B点不变，若测力计向右倾斜时，16.(1)2.387%(2)一(3)小明【解析】(1)测力计分度值为0.1N，读出示数是2.3N；第三次实验的机械效率为：η＝eq\f(W有,W总)×100%＝eq\f(Gh,Fs)×100%＝eq\f(G,nF)×100%＝eq\f(6N,3×2.3N)×100%≈87%；(2)通过本实验可得，增加被提升物体的重力，尽量多做有用功，可以提高机械效率，所以方法一与本实验同理；(3)因为绳子端移动距离与钩码提升高度有固定的倍数关系，由η＝eq\f(G,nF)×100%可知，只要钩码重力不变，绳端拉力就不会变，机械效率与钩码提升的高度无关，所以小明说法是正确的．17.解：(1)如图所示，有三股绳子作用在动滑轮上，5秒内绳移动的距离s绳＝v绳t＝nv物t＝3×0.2m/s×5s＝3m，5秒内拉力所做的功W＝Fs＝5N×3m＝15J(2)由于物体水平向左做匀速直线运动，物体A受到滑轮对其水平向左的拉力F′和地面对其水平向右的摩擦力f，物体受力平衡，故F′＝f，因为滑轮组的机械效率为80%，则η＝eq\f(W有用,W总)×100%＝eq\f(F′s,Fs绳)×100%＝eq\f(F′v物t,3Fv物t)×100%＝eq\f(F′,3F)×100%＝80%所以：F′＝3F×80%＝3×5N×f＝F′＝12N能力提升拓展1.D【解析】由于物体沿斜面向上做匀速直线运动，物体受到向下的摩擦力及重力沿斜面向下的分力的合力，与拉力F是平衡力，所以沿斜面向上的拉力大于0.3N，A选项错误；提升物体所做的有用功：W有＝Gh＝4.5N×0.4m＝1.8J，额外功即为克服摩擦力做功：W额＝fs＝0.3N×1.2m＝0.36J，总功为：W总＝W有＋W额＝1.8J＋0.36J＝2.16J，机械效率为：η＝eq\f(W有,W总)×100%＝eq\f(1.8J,2.16J)×100%≈83.3%，B、C选项错误，D选项正确．故选D.2.C【解析】因为F甲＝2mg，F乙＝eq\f(1,2)mg，所以F甲>F乙；由于不计摩擦、动滑轮重和绳重，所以拉力做的功等于重力做的功W甲＝W乙＝mgh，物体以相同的速度匀速上升相同的高度，所以时间相同，根据P＝eq\f(W,t)，P甲＝P乙，故选C.3.＞＜【解析】由题意可得，两装置相同，两滑轮组做的额外功相同，A物体的重力大，所以甲做的有用功大于乙做的有用功，则甲的效率大于乙的效率；甲装置的拉力FA＝eq