第5章 简单机械与功 单元测试

第5章简单机械与功单元测试一、选择题1、为了拔除外来入侵物种“一枝黄花”，农业专家自制轻质拔草器，如图所示，将拔草器左下端的叉子插入植株根部，用手对拔草器施力，可将植株连根拔起。若拔同一植株，手施力最小的是（） A B C D2、某人用20N的力提起了70N的重物，那么他使用了（）A．一个动滑轮 B．一个定滑轮C．一支杠杆 D．一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组3、下列关于机械能的说法中，不正确的是（）A．匀速上升的电梯因为速度不变，所以机械能守恒B．拉开的弹弓能将弹丸射出，是因为弹弓具有弹性势能C．高空抛物这种行为非常危险，是因为物体具有重力势能D．湍急的流水能推动水车，是因为水流具有动能4、人造地球卫星沿椭圆轨道运行，卫星运行过程中离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点，如图所示，已知卫星在运行过程中机械能保持不变，那么（）A．卫星在远地点的势能最大、动能为零B．卫星在近地点的动能最大、势能为零C．卫星由近地点向远地点运动过程中，动能转化为势能D．卫星由近地点向远地点运动过程中，势能转化为动能5、用如图装置提升物体，先将重为G的钩码挂在均匀铁质杠杆上的A点，弹簧测力计作用于C点，杠杆的机械效率为η1；若仅将钩码改挂到B点，仍将测力计竖直向上匀速拉动相同的高度，杠杆的机械效率为η2，摩擦不计，则（）A．η1＜η2 B．η1>η2 C．η1≥η2 D．η1≤η26、如图所示，OQ是水平地面，物体在水平拉力作用下，从O匀速直线运动到Q，OP段拉力为300N，做的功为，功率为，PQ段拉力为200牛，做的功为，功率为，则（）A．

B．

C．

D．

7、码头上的工作人员，利用如图所示的杠杆将一桶淡水从地面转移到船上（杠杆始终保持水平）。挂在A端的的桶重100N，内部底面积为，桶内装有800N的水，水深1m。重600N的工作人员用绳子竖直拉住B端，工作人员的脚与地面的接触面积，。下列计算结果错误的是（）（，g取）A．水对桶底的压强为 B．水对桶底的压力为600NC．人对地面的压力为375N D．人对地面的压强为8、如图所示是汽车起重机的示意图，其中A、B组成滑轮组，C杆伸缩可改变吊臂的长短，D杆伸缩可改变吊臂与水平面的角度，O为吊臂的转动轴。装在E里的电动机牵引钢丝绳，利用滑轮组提升重物，H为在车身外侧增加的支柱，F为吊臂顶端受到竖直向下的力。下列有关汽车起重机的叙述中错误的是（）A．滑轮组中A滑轮可以省力B．当C杆伸长时吊臂对D杆的压力将变大C．当D杆伸长时力F的力臂将变大D．H的作用是工作时以防翻车、避免轮胎受到的压力过大9、在建筑工地，用如图所示的滑轮组把建筑材料运送到高处。当电动机用1000N的力拉钢丝绳，使建筑材料在10s内匀速上升1m的过程中，额外功为300J，g取10N/kg。则下列说法中正确的是（）A．动滑轮重为300N B．电动机对钢丝绳做功的功率为100WC．滑轮组的机械效率为70% D．建筑材料的质量为270kg10、质量为80kg的工人利用如图滑轮组将一质量为60kg的重物A匀速提升1m，此时该滑轮组的机械效率为75%（不计绳重与摩擦，g取10N/kg），小明对此工作过程及装置作出了论断，下列论断正确的是（）A．动滑轮重为200N B．此过程中，工人对地面的压力为600NC．重物匀速上升过程中机械能不变 D．若增大重物A，滑轮组机械效率不变二、填空题11、已知杠杆平衡时，动力臂与阻力臂之比为2：1，且阻力为12N，则动力为N；若杠杆的阻力与动力之比为2：1，动力臂为20cm时，阻力臂为cm。12、在某节目中，参赛嘉宾运动时会带着智能运动手环，以测量记录人的运动情况。如图参赛者向上加速挥动左手时，智能运动手环的动能（选填“变大”、“变小”或“不变”）。参赛者平均作用力为40N，手环显示30min内跑步的路程为5400m，则她跑步时做功的功率是W。13、如图，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧原长时小球的位置，c是小球到达最右端的位置。则小球从a运动到c的过程中，在（选填“a”、“b”或“c”）位置动能最大；从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的，小球从a运动到b的过程机械能总量（选填“变大”、“变小”或“不变”）。14、如图所示，分别使用甲、乙、丙三种方式把同一物体M匀速提升至相同高度（绳长不变），测得各拉力大小如图：（1）利用机械丙提升物体M时（选填“省力、费力、不省力也不费力”）；（2）F乙和F丙两个力所做的功分别为W乙、W丙，则W乙W丙（选填“>、<、=”）；（3）机械乙与机械丙的效率分别为η乙、η丙，则η乙η丙（选填“>、<、=”）。15、图甲是“测量水平运动物体所受滑动摩擦力”的实验装置图，小宇用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，弹簧测力计的示数如图乙，木块在0~1s做加速运动，在1~3s以速度0.2m/s做匀速直线运动。（1）在0~1s内木块受到的滑动摩擦力为N；（2）在1~3s内，拉力的功率为W；（3）3s钟后，物体不受拉力，也不会立即停止运动，是因为物体具有。三、作图题16、如图，小明站在地面上用图中滑轮组提起重物，画出最省力的绕绳方法。17、请在图中画出用此杠杆提升物体时的最小力的示意图（O为支点）。四、实验探究题18、在“探究杠杆平衡的条件”的实验中：①实验前，杠杆静止在如图所示位置，此时杠杆处于状态（选填“平衡”或“不平衡”），为了使杠杆在水平位置平衡，应向调节平衡螺母（选填“左”或“右”）；②两边挂上钩码后，发现杠杆不平衡，可以改变钩码的或在杠杆上的，使杠杆在水平位置平衡，这样做是为了；③若不计杠杆重力和摩擦且杠杆刻度均匀，每个钩码均重1牛。如图所示，在A点挂两个钩码时，为了使杠杆在水平位置平衡，可以在C点挂个同样的钩码，或者在B点作用一个大小为牛，方向竖直向（选填“上”或“下”）的力；④若某组同学经过实验，获得了如下数据：动力F1/牛动力臂l1/厘米阻力F2/牛阻力臂l2/厘米4545根据表中的信息，他得出“F1l1=F2l2”的结论。该结论与他所测的数据（选填“相符”或“不相符”）。同组的小丽觉得他的结论并不可靠，请帮小丽说出她的理由：。19、小林用如图所示装置进行“测滑轮组机械效率的实验”：实验次数钩码重量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η120.10.90.374.1%230.11.20.383.3%340.11.50.3（1）实验中应沿竖直方向缓慢拉动弹簧测力计；（2）根据数据可知实验中选择的是图所示装置；（3）收集的实验数据如表：根据第三组数据可计算得到滑轮组机械效率为（保留一位小数）；（4）通过比较三次实验数据可知，同一滑轮组提升重物时，要想提高滑轮组的机械效率，应该；（5）提升相同重的物体时，（填“乙”或“丙”）装置的机械效率高。（设每个动滑轮重均相同）五、计算题20、如图是一款爬绳机，这款爬绳机可以不消耗人的体能，轻松攀爬、下降，可用于消防救援、矿井救援及桥梁检测维修等等。爬绳机的质量为10kg，静止在水平地面上时与地面的接触面积为0.1m2。在某次爬升中，将一个质量为70kg的工人从地面匀速提升12m高，用时1min。（g取10N/kg）求：（1）爬绳机上升的速度为多少m/s？（2）爬绳机静止在水平地面上时，对地面的压强大小。（3）爬绳机对工人做功的功率大小。21、如图甲所示，重40N的物体在拉力F的作用下，5s内被匀速提高了0.5m，拉力F做的功W随时间t变化的图像如图乙。绳子能承受的最大拉力为50N，不计绳重与摩擦。求：（1）5s内做的有用功；（2）动滑轮重力；（3）该滑轮组的最大机械效率。

第5章简单机械与功单元测试一、选择题1、为了拔除外来入侵物种“一枝黄花”，农业专家自制轻质拔草器，如图所示，将拔草器左下端的叉子插入植株根部，用手对拔草器施力，可将植株连根拔起。若拔同一植株，手施力最小的是（） A B C D【答案】C【解析】杠杆平衡条件F阻L阻＝F动L动。根据题意可知阻力大小F阻是不变的，要让动力F动最小，应该使L阻尽量小，L动尽量大。根据图示L阻最小，L动垂直于杠杆，L动的长度最大的，C符合题意，ABD不符合题意。故选C。2、某人用20N的力提起了70N的重物，那么他使用了（）A．一个动滑轮 B．一个定滑轮C．一支杠杆 D．一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组【答案】C【解析】A.因为动滑轮省一半力,而物重的一半为G=×70N=35N>20N，故A选项错误；B.定滑轮既不省力也不费力，因此B选项错误；C.杠杆可以利用力臂的长短来改变用力的大小，所以当力臂长时，可以用较小的力提起较重物体，故C选项正确．D.一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组最省力的绕法是有三条绳子提升重物,因此最小外力为G=×70N=N>20N，故D选项错误。3、下列关于机械能的说法中，不正确的是（）A．匀速上升的电梯因为速度不变，所以机械能守恒B．拉开的弹弓能将弹丸射出，是因为弹弓具有弹性势能C．高空抛物这种行为非常危险，是因为物体具有重力势能D．湍急的流水能推动水车，是因为水流具有动能【答案】A【解析】A．匀速上升的电梯，其质量和速度不变，动能不变；高度增加，重力势能增加；由于机械能等于动能与势能的总和，则电梯的机械能增加，故A错误；A符合题意；B．拉开的弹弓发生弹性形变，具有弹性势能，将弹丸射出时，弹性势能转化为动能，故B正确；B不符合题意；C．高空的物体具有较大的重力势能，重力势能可以转化为动能，所以高空抛物这种行为非常危险，故C正确；C不符合题意；D．湍急的流水具有动能，所以能够推动水车，故D正确；D不符合题意。故选A。4、人造地球卫星沿椭圆轨道运行，卫星运行过程中离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点，如图所示，已知卫星在运行过程中机械能保持不变，那么（）A．卫星在远地点的势能最大、动能为零B．卫星在近地点的动能最大、势能为零C．卫星由近地点向远地点运动过程中，动能转化为势能D．卫星由近地点向远地点运动过程中，势能转化为动能【答案】C【解析】A．卫星质量一定，在远地点时相对地球距离最大，势能最大，卫星仍在运动，故动能不为零，故A错误；B．卫星质量一定，在近地点时速度最大，动能最大，相对地球有一定距离，势能不为零，故B错误；CD．卫星在运行过程中不受阻力，机械能保持不变，从近地点向远地点运动过程中，速度变小，动能变小；高度变大，势能变大，动能转化为势能，故C正确，D错误。故选C。5、用如图装置提升物体，先将重为G的钩码挂在均匀铁质杠杆上的A点，弹簧测力计作用于C点，杠杆的机械效率为η1；若仅将钩码改挂到B点，仍将测力计竖直向上匀速拉动相同的高度，杠杆的机械效率为η2，摩擦不计，则（）A．η1＜η2 B．η1>η2 C．η1≥η2 D．η1≤η2【答案】A【解析】弹簧测力计作用于C点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计时；若仅将钩码改挂到B点，仍将测力计竖直向上匀速拉动相同的高度，对物体做的有用功将发生变化，如下图图中根据有用功公式可得；可知有用功变大；摩擦不计，则杠杆重心上升的高度不变可知，克服杠杆重所做额外功不变，根据因为可知杠杆的机械效率变大，即故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。6、如图所示，OQ是水平地面，物体在水平拉力作用下，从O匀速直线运动到Q，OP段拉力为300N，做的功为，功率为，PQ段拉力为200牛，做的功为，功率为，则（）A．

B．

C．

D．

【答案】D【解析】从O匀速直线运动到Q时，设速度为v，OP段拉力为300N，做的功为PQ段拉力为200牛，做的功为所以由功率的计算公式可得故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。7、码头上的工作人员，利用如图所示的杠杆将一桶淡水从地面转移到船上（杠杆始终保持水平）。挂在A端的的桶重100N，内部底面积为，桶内装有800N的水，水深1m。重600N的工作人员用绳子竖直拉住B端，工作人员的脚与地面的接触面积，。下列计算结果错误的是（）（，g取）A．水对桶底的压强为 B．水对桶底的压力为600NC．人对地面的压力为375N D．人对地面的压强为【答案】C【解析】A．水对桶底的压强为；故A正确，不符合题意；B．水对桶底的压力为；故B正确，不符合题意；C．根据杠杆平衡原理，可得人对绳子的拉力为所以人对地面的压力为；故C错误，符合题意；D．人对地面的压强为；故D正确，不符合题意。故选C。8、如图所示是汽车起重机的示意图，其中A、B组成滑轮组，C杆伸缩可改变吊臂的长短，D杆伸缩可改变吊臂与水平面的角度，O为吊臂的转动轴。装在E里的电动机牵引钢丝绳，利用滑轮组提升重物，H为在车身外侧增加的支柱，F为吊臂顶端受到竖直向下的力。下列有关汽车起重机的叙述中错误的是（）A．滑轮组中A滑轮可以省力B．当C杆伸长时吊臂对D杆的压力将变大C．当D杆伸长时力F的力臂将变大D．H的作用是工作时以防翻车、避免轮胎受到的压力过大【答案】C【解析】A．A滑轮随物体一起移动是动滑轮，动滑轮可以省力但不可以改变力的方向，故A正确，不符合题意；B．当C杆伸长时吊臂阻力臂变长，在阻力和动力臂一定时，阻力臂越长，动力越大，根据物体间力的作用是相互的知，对D杆的压力将变大，故B正确，不符合题意；C．当D杆伸长时力，物体变高，阻力F的力臂将变小，故C错误，符合题意；D．操纵汽车起重机时，应在车身外侧增加支柱即H，以防翻车，并避免轮胎受到过大的压力，故D正确，不符合题意。故选C。9、在建筑工地，用如图所示的滑轮组把建筑材料运送到高处。当电动机用1000N的力拉钢丝绳，使建筑材料在10s内匀速上升1m的过程中，额外功为300J，g取10N/kg。则下列说法中正确的是（）A．动滑轮重为300N B．电动机对钢丝绳做功的功率为100WC．滑轮组的机械效率为70% D．建筑材料的质量为270kg【答案】D【解析】A．由图知，n=3，额外功为300J，若忽略绳重和摩擦，动滑轮的重力但题目中缺少条件“忽略绳重和摩擦”，则动滑轮的重力不等于300N，故A错误；B．绳子自由端移动的距离s=3h=3×1m=3m电动机对钢丝绳做功W总=Fs=1000N×3m=3000J电动机对钢丝绳做功的功率为C．滑轮组的机械效率为D．建筑材料的重力建筑材料的质量为；故D正确。故选D。10、质量为80kg的工人利用如图滑轮组将一质量为60kg的重物A匀速提升1m，此时该滑轮组的机械效率为75%（不计绳重与摩擦，g取10N/kg），小明对此工作过程及装置作出了论断，下列论断正确的是（）A．动滑轮重为200N B．此过程中，工人对地面的压力为600NC．重物匀速上升过程中机械能不变 D．若增大重物A，滑轮组机械效率不变【答案】A【解析】A．重物A的重力GA=mAg=60kg×10N/kg=600N；不计绳重和摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功的唯一来源，滑轮组的机械效率；解得G动=200N，故A正确；B．绳子的有效段数为n=3，因不计绳重与摩擦，作用在绳子自由端的拉力根据力的相互性，绳子对人向上的拉力为F′=266.7N，质量为80kg人的重力G人=m人g=80kg×10N/kg=800N故人对地面的压力F压=G物-G人=800N-266.7N=533.3N；B错误；C．重物匀速上升过程中，因速度不变，故重物的动能不变，但因高度变大，重物的重力势能变大，重物匀速上升过程中机械能变大，C错误；D．滑轮组的机械效率动滑轮的重力不变，若增大重物，由上式知，滑轮组机械效率变大，D错误。故选A。二、填空题11、已知杠杆平衡时，动力臂与阻力臂之比为2：1，且阻力为12N，则动力为N；若杠杆的阻力与动力之比为2：1，动力臂为20cm时，阻力臂为cm。【答案】610【解析】动力臂与阻力臂之比为2：1，且阻力为12牛，根据杠杆平衡条件：F1•L1=F2•L2，可得：；杠杆的阻力与动力之比为2：1，动力臂为20厘米时，阻力臂为：。12、在某节目中，参赛嘉宾运动时会带着智能运动手环，以测量记录人的运动情况。如图参赛者向上加速挥动左手时，智能运动手环的动能（选填“变大”、“变小”或“不变”）。参赛者平均作用力为40N，手环显示30min内跑步的路程为5400m，则她跑步时做功的功率是W。【答案】变大120【解析】参赛者向上加速挥动左手时，智能运动手环的质量不变，速度增加，所以智能运动手环的动能变大。参赛者跑步的速度是；参赛者平均作用力为40N，她跑步时做功的功率是P=Fv=40N×3m/s=120W。13、如图，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧原长时小球的位置，c是小球到达最右端的位置。则小球从a运动到c的过程中，在（选填“a”、“b”或“c”）位置动能最大；从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的，小球从a运动到b的过程机械能总量（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】b弹性势能变大【解析】由题意可知，小球从a运动到b的过程中，弹簧的形变程度减小，其弹性势能减小，小球的速度变大，动能变大，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，而小球的重力势能不变，所以小球的机械能总量变大；到达b点时，弹簧恢复原状，不计摩擦阻力，其弹性势能全部转化为小球的动能；再从b运动到c时，弹簧被拉伸，小球的动能再逐渐转化为弹簧的弹性势能，小球的动能会变小。因此，在b点时小球的动能最大。14、如图所示，分别使用甲、乙、丙三种方式把同一物体M匀速提升至相同高度（绳长不变），测得各拉力大小如图：（1）利用机械丙提升物体M时（选填“省力、费力、不省力也不费力”）；（2）F乙和F丙两个力所做的功分别为W乙、W丙，则W乙W丙（选填“>、<、=”）；（3）机械乙与机械丙的效率分别为η乙、η丙，则η乙η丙（选填“>、<、=”）。【答案】省力<>【解析】（1）由甲图可知此物体的重力等于竖直向上的拉力；图丙机械是一个动滑轮，相当于一个省力杠杆，但是由于此时动滑轮自身有重力，导致最终拉力；故此时利用丙装置费力。（2）分别使用甲、乙、丙三种方式把同一物体M匀速提升至相同高度（绳长不变），假设提升的高度为h，自由端移动的距离为h，自由端移动的距离为2h，则；故。（3）根据机械效率公式可得故。15、图甲是“测量水平运动物体所受滑动摩擦力”的实验装置图，小宇用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，弹簧测力计的示数如图乙，木块在0~1s做加速运动，在1~3s以速度0.2m/s做匀速直线运动。（1）在0~1s内木块受到的滑动摩擦力为N；（2）在1~3s内，拉力的功率为W；（3）3s钟后，物体不受拉力，也不会立即停止运动，是因为物体具有。【答案】0.50.1惯性【解析】（1）木块在1~3s以速度0.2m/s做匀速直线运动时，木块在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，由图可知，在1~3s内，弹簧测力计对木块的拉力等于0.5N，则木块受到的滑动摩擦力大小为0.5N。木块运动过程中，对水平面的压力大小不变，接触面粗糙程度不变，所以木块受到的滑动摩擦力不变，在0~1s内做加速运动，木块受到的滑动摩擦力也为0.5N。（2）由图乙得，在1~3s内，木块以速度0.2m/s做匀速直线运动，拉力为0.5N，拉力功率（3）3s钟后，物体不受拉力，也不会立即停止运动，是因为物体具有惯性，会保持原来的运动状态。三、作图题16、如图，小明站在地面上用图中滑轮组提起重物，画出最省力的绕绳方法。【答案】如下图所示【解析】要使滑轮组最省力，需要承担物重的绳子段数最多，所以要从动滑轮绕起，依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮，再绕过上面的另一个定滑轮，如下图。17、请在图中画出用此杠杆提升物体时的最小力的示意图（O为支点）。【答案】如下图所示【解析】根据杠杆平衡条件，动力×动力臂=阻力×阻力臂，可得，由于阻力与阻力臂是一定的，因此当阻力臂最大时，阻力是最小的。根据杠杆的形状，从O点到此杠杆的最右端B的距离最大，这是最长的力臂，根据力臂的概念确定力的方向，力的方向应为竖直向上，如图所示：。四、实验探究题18、在“探究杠杆平衡的条件”的实验中：①实验前，杠杆静止在如图所示位置，此时杠杆处于状态（选填“平衡”或“不平衡”），为了使杠杆在水平位置平衡，应向调节平衡螺母（选填“左”或“右”）；②两边挂上钩码后，发现杠杆不平衡，可以改变钩码的或在杠杆上的，使杠杆在水平位置平衡，这样做是为了；③若不计杠杆重力和摩擦且杠杆刻度均匀，每个钩码均重1牛。如图所示，在A点挂两个钩码时，为了使杠杆在水平位置平衡，可以在C点挂个同样的钩码，或者在B点作用一个大小为牛，方向竖直向（选填“上”或“下”）的力；④若某组同学经过实验，获得了如下数据：动力F1/牛动力臂l1/厘米阻力F2/牛阻力臂l2/厘米4545根据表中的信息，他得出“F1l1=F2l2”的结论。该结论与他所测的数据（选填“相符”或“不相符”）。同组的小丽觉得他的结论并不可靠，请帮小丽说出她的理由：。【答案】平衡右个数位置见解析44上相符见解析【解析】①杠杆处于静止状态，故杠杆处于平衡状态。由图可知，杠杆右端下沉，为了便于测量力臂，应将平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡。②两边挂上钩码后，发现杠杆不平衡，可以改变钩码的个数或位置。由于重力是竖直向下的，杠杆在水平位置平衡，这样做是为了便于在杠杆上直接读出力臂的数值。③设每个格的长度为l，每个钩码重G，根据杠杆平衡条件有解得n=4；若作用力在B点，为使杠杆平衡，作用力方向应向上，根据杠杆平衡条件可得代入数据，得解得F=4N④根据题中的结论，结合表中数据，可以得出结果与公式相符。同组的小丽觉得他的结论并不可靠，是因为一组数据具有偶然性，应多次测量，得出普遍规律。19、小林用如图所示装置进行“测滑轮组机械效率的实验”：实验次数钩码重量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η120.10.90.374.1%230.11.20.383.3%340.11.50.3（1）实验中应沿竖直方向缓慢拉动弹簧测力计；（2）根据数据可知实验中选择的是图所示装置；（3）收集的实验数据如表：根据第三组数据可计算得到滑轮组机械效率为（保留一位小数）；（4）通过比较三次实验数据可知，同一滑轮组提升重物时，要想提高滑轮组的机械效率，应该；（5）提升相同重的物体时，（填“乙”或“丙”）装置的机械效率高。（设每个动滑轮重均相同）【答案】匀速乙88.9%增大提升物体的重力乙【解析】（1）实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动