第十二章　簡(jiǎn)單機(jī)械

1、.第十二章簡(jiǎn)單機(jī)械A(chǔ)組根底題組一、填空題1.2019天津利用圖甲中的撬棒撬石塊時(shí),撬棒相當(dāng)于選填“省力或“費(fèi)力杠桿;利用圖乙中的滑輪組勻速提升900 N的重物時(shí),假設(shè)忽略滑輪自重、繩重及摩擦,人對(duì)繩的最小拉力為N。 甲乙2.2019山東棗莊如下圖,用一樣的滑輪安裝成甲、乙兩種裝置,分別用FA、FB勻速提升重力為GA、GB的A、B兩物體,不計(jì)繩重和摩擦。假設(shè)GA>GB,那么甲乙;假設(shè)FA=FB,那么GAGB。選填“>“<或“= 3.2019河南南陽(yáng)內(nèi)鄉(xiāng)二模輕質(zhì)木桿AB可以繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),OAOB=31,A端細(xì)線(xiàn)下掛300 N的重物靜止在程度地面上,假設(shè)使木桿保持

2、程度位置,且重物對(duì)程度地面的壓力為零,在B點(diǎn)要用 N的力豎直向下拉。此木桿為選填“省力“費(fèi)力或“等臂杠桿。假設(shè)豎直向下的力F的作用點(diǎn)向右挪動(dòng),那么F變。 二、選擇題4.2019山東濰坊如下圖,杠桿處于平衡狀態(tài)。假如杠桿兩側(cè)的鉤碼各減少一個(gè),杠桿將BA.左端下降B.右端下降C.仍然平衡D.無(wú)法判斷5.2019江蘇連云港如下圖,O為杠桿的支點(diǎn),杠桿右端掛有重為G的物體,杠桿在力F1的作用下在程度位置平衡。假如用力F2代替力F1使杠桿仍在程度位置保持平衡,以下關(guān)系中正確的選項(xiàng)是BA.F1<F2B.F1>F2C.F2<GD.F1=G6.2019重慶B部分農(nóng)戶(hù)在新建住房時(shí),常

3、利用如下圖的簡(jiǎn)易滑輪提升建材。在一次提升建材的過(guò)程中,建筑工人用400 N的拉力,將重600 N的建材在10 s內(nèi)勻速進(jìn)步3 m。那么以下判斷正確的選項(xiàng)是CA.滑輪所做的有用功為1 200 JB.滑輪受到的重力為100 NC.該滑輪的機(jī)械效率=75%D.繩子自由端挪動(dòng)的速度大小為0.3 m/s7.2019四川廣安如下圖,斜面長(zhǎng)3 m,高0.6 m,建筑工人用繩子在6 s內(nèi)將重500 N的物體從其底端沿斜面向上勻速拉到頂端,拉力是150 N忽略繩子的重力。那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是AA.斜面上的摩擦力是50 NB.拉力的功率是50 WC.拉力所做的功是300 JD.斜面的機(jī)械效率是80%8.201

4、9湖北十堰如下圖,滑輪組將重50 N的物體A以0.2 m/s的速度沿程度地面勻速向前拉動(dòng)了1 m,拉力F大小為10 N,滑輪組的機(jī)械效率為80%,以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是DA.拉力F做功的功率為2 WB.2 s內(nèi)繩子自由端挪動(dòng)的間隔 為0.4 mC.滑輪組做的有用功為50 JD.物體A受到程度地面的摩擦力為16 N三、作圖題9.2019河南安陽(yáng)一模某劇組為拍攝需要,設(shè)計(jì)了如下圖的裝置來(lái)改變照明燈的高度。輕質(zhì)杠桿ABO可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),在圖中畫(huà)出杠桿ABO所受阻力F2的示意圖和動(dòng)力臂l1。10.2019湖北咸寧過(guò)去農(nóng)村用的舂米工具是一個(gè)杠桿,如下圖是它的構(gòu)造示意圖。O為固定轉(zhuǎn)軸,在A端連接著石球,腳踏

5、B端可以使石球升高,抬起腳,石球會(huì)落下打擊稻谷。請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出動(dòng)力F1的力臂和石球所受重力G的示意圖。四、實(shí)驗(yàn)探究題11.2019河南安陽(yáng)二模用如下圖的裝置做“探究杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)。1實(shí)驗(yàn)前,將杠桿中點(diǎn)置于支架上,當(dāng)杠桿靜止時(shí),發(fā)現(xiàn)杠桿右端下沉,假如杠桿右側(cè)的平衡螺母已調(diào)至最左端,杠桿右端仍下沉,此時(shí)應(yīng)將杠桿左側(cè)的平衡螺母向調(diào)節(jié)選填“左或“右。 2如圖甲所示,杠桿調(diào)節(jié)平衡后,小紅在杠桿上A點(diǎn)處掛4個(gè)鉤碼,在B點(diǎn)處掛6個(gè)鉤碼杠桿恰好在原位置平衡。于是小紅便得出了杠桿的平衡條件。他這樣得出的結(jié)論選填“合理或“不合理,因?yàn)椤?#160;3如圖乙所示,用彈簧測(cè)力計(jì)在B點(diǎn)豎直向下拉,當(dāng)彈簧測(cè)力

6、計(jì)逐漸向右傾斜時(shí),使杠桿仍然在程度位置平衡,那么彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將選填“變大“變小或“不變,其原因是。 4實(shí)驗(yàn)完畢后,小紅提出了新的探究問(wèn)題:“假設(shè)支點(diǎn)不在杠桿的中點(diǎn)時(shí),杠桿的平衡條件是否仍然成立?于是小組同學(xué)利用如圖丙所示裝置進(jìn)展探究,發(fā)如今杠桿左端的不同位置,用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉使杠桿處于平衡狀態(tài)時(shí),測(cè)出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符,其原因是。 12.下面是小明和小紅的“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)名稱(chēng):測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)步驟:1觀(guān)察彈簧測(cè)力計(jì)的量程、零刻度線(xiàn)和。 2如圖1所示,測(cè)量物體G所受的重力為。 3如圖2所示,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,拉

7、動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)并讀出拉力F的數(shù)值,用測(cè)出物體G上升的高度h和彈簧測(cè)力計(jì)挪動(dòng)的間隔 s,將數(shù)據(jù)填入表格。根據(jù)表格中的數(shù)據(jù),可以知道他們選用的滑輪組是選填“甲或“乙 4僅改變重物G上升的高度,重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn),記錄并計(jì)算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)記錄:實(shí)驗(yàn)次數(shù)物體重力G/N物體上升高度h/cm拉力F/N彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)的間隔 s/cm機(jī)械效率15.001.8015.0085.2%28.001.7724.0086.6%310.001.7530.0087.6%實(shí)驗(yàn)結(jié)論:滑輪組的機(jī)械效率與所提升物體的高度有關(guān)。實(shí)驗(yàn)討論與交流:小明和小紅的實(shí)驗(yàn)結(jié)論:選填“科學(xué)或“不科學(xué),請(qǐng)說(shuō)明你的理由 。 小

8、明認(rèn)為提升的物重會(huì)影響該滑輪組的機(jī)械效率,建議進(jìn)一步探究:改變,重復(fù)實(shí)驗(yàn)3步驟,計(jì)算出機(jī)械效率進(jìn)展比較分析。 五、綜合應(yīng)用題13.2019浙江湖州在拓展課上,小泉同學(xué)模擬某建筑工地上拉開(kāi)工件的情景,設(shè)置了如下圖的滑輪組。他用該滑輪組在4秒內(nèi)將一個(gè)重為100牛的物體,沿著程度地面勻速拉動(dòng)了2米。人的拉力為18牛,物體挪動(dòng)時(shí)受到地面的摩擦力為物重的0.35,不計(jì)繩重及機(jī)械的摩擦。求:1人的拉力所做的功。2人的拉力做功的功率。3動(dòng)滑輪受到的重力。B組提升題組1.2019河南安陽(yáng)二模如下圖,工人師傅利用斜面將箱子從地面勻速挪動(dòng)至汽車(chē)上。斜面的長(zhǎng)度為3 m,高度為1 m,箱子重600 N,沿斜

9、面的推力為250 N。在此過(guò)程中,箱子與斜面間的摩擦力大小為N,使用斜面可以省選填“力或“間隔 。 2.2019河南開(kāi)封順河區(qū)校級(jí)二模如圖是甲、乙兩人分別用兩裝置在一樣的時(shí)間內(nèi)將質(zhì)量相等的重物勻速提升一樣的高度,空氣阻力、摩擦和繩子的質(zhì)量均不計(jì),每個(gè)滑輪重小于物重,那么:兩人拉繩子的力F甲F乙,甲、乙兩人做功的效率關(guān)系甲乙均選填“大于“小于或“等于。 3.2019河南商丘柘城三模雙選工人師傅利用如圖甲、乙所示的兩種方式將重均為300 N的貨物從圖示位置向上緩慢提升一段間隔 。F1、F2始終沿豎直方向;圖甲中OB=2OA,圖乙中動(dòng)滑輪重為60 N,重物上升速度為0.01 m/

10、s。不計(jì)杠桿重、繩重和摩擦,那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是BCA.甲乙兩種方式都省一半的力B.甲方式F1為150 N保持不變C.乙方式機(jī)械效率約為83.3%D.乙方式F2的功率為3 W4.2019河南安陽(yáng)一模某人到健身房進(jìn)展健身活動(dòng)。用如下圖的牽引裝置來(lái)鍛煉腿部和手部肌肉功能輪重和繩重忽略不計(jì)。使用時(shí):1繩A處固定不動(dòng),手在B處用力FB拉繩,使重物G勻速上升;2繩B處固定不動(dòng),腿在A處用力FA拉繩,使重物G勻速上升。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是BA.FA>FBB.FA<FBC.FA=FBD.條件缺乏,無(wú)法確定5.2019浙江衢州如下圖是汽車(chē)起重機(jī),其中A、B組成滑輪組構(gòu)造如示意圖,C桿伸縮可改變

11、吊臂的長(zhǎng)短,D桿伸縮可改變吊臂與程度面的角度,O為吊臂的轉(zhuǎn)動(dòng)軸,裝在E里的電動(dòng)機(jī)牽引鋼絲繩,利用滑輪組提升重物,H為在車(chē)身外側(cè)增加的支柱,F為吊臂頂端受到豎直向下的力。以下有關(guān)汽車(chē)起重機(jī)的表達(dá)中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是AA.滑輪組中A滑輪用于改變力的方向B.當(dāng)C桿伸長(zhǎng)時(shí)吊臂對(duì)D桿的壓力將變大C.當(dāng)D桿伸長(zhǎng)時(shí)力F的力臂將變小D.H的作用是工作時(shí)以防翻車(chē)和防止輪胎受到的壓力過(guò)大6.2019河南南陽(yáng)唐河三模如下圖是小明最喜歡的用于鍛煉臂力的健身拉力器構(gòu)造示意圖。假如小明每次向下拉動(dòng)拉桿時(shí),拉力F為250 N,并在0.4 s內(nèi)使質(zhì)量m=20 kg,底面積S=100 cm2的配重塊勻速升高h(yuǎn)=40 cm后放手,讓其

12、自由落下。不計(jì)拉桿和繩的重力,g取10 N/kg。請(qǐng)解答以下問(wèn)題:1拉力器中滑輪是選填“動(dòng)或“定滑輪,它的作用是;配重塊勻速上升的過(guò)程中動(dòng)能選填“增大“減小或“不變。 2提拉前靜止在地面上的配重塊對(duì)地面的壓強(qiáng)是多大?3小明拉動(dòng)拉力器做功的功率?4在小明鍛煉過(guò)程中拉力器的機(jī)械效率?答案精解精析A組根底題組一、填空題1.答案省力300解析在撬動(dòng)石塊時(shí),手用力為動(dòng)力,石塊對(duì)杠桿施加阻力,動(dòng)力臂大于阻力臂,故為省力杠桿;由題圖可知n=3,故F=13G物=13×900 N=300 N。2.答案><解析1不計(jì)繩重和摩擦,抑制物體重力做的功為有用功,抑制物體重力和動(dòng)滑輪重力做

13、的功為總功,那么滑輪組的機(jī)械效率=W有W總×100%=Gh(G+G動(dòng))h×100%=GG+G動(dòng)×100%=11+G動(dòng)G×100%,因動(dòng)滑輪的質(zhì)量相等物體的重力G越大,1+G動(dòng)G越小,11+G動(dòng)G越大,所以GA>GB時(shí),甲>乙。2由題圖可知,n甲=2,n乙=3,由F=1nG+G動(dòng)可得,提升物體的重力G=nF-G動(dòng),那么FA=FB時(shí),提升物體的重力關(guān)系為GA<GB。3.答案900費(fèi)力小解析由題知,OAOB=31,那么OA=3OB,重物對(duì)地面的壓力為零時(shí),杠桿A端受到的阻力等于物重G,由杠桿平衡條件可得F×OB=G×OA,

14、那么F=G×OAOB=G×3OBOB=3G=3×300 N=900 N;由于動(dòng)力大于阻力,所以是費(fèi)力杠桿;假設(shè)豎直向下的力F的作用點(diǎn)向右挪動(dòng),此時(shí)阻力、阻力臂不變,動(dòng)力臂增大,根據(jù)杠桿的平衡條件可知,動(dòng)力F變小。二、選擇題4.答案B設(shè)每個(gè)鉤碼的重力為G,每個(gè)小格的長(zhǎng)度為L(zhǎng),根據(jù)杠桿平衡條件,假設(shè)兩側(cè)各去掉一個(gè)鉤碼,那么左側(cè)=G×3L,右側(cè)=2G×2L,因?yàn)镚×3L<2G×2L,所以右端下降。應(yīng)選B。5.答案B設(shè)動(dòng)力臂為L(zhǎng)2,杠桿長(zhǎng)為L(zhǎng)即阻力臂為L(zhǎng),由圖可知,F2與杠桿垂直,因此其力臂為最長(zhǎng)的動(dòng)力臂,由杠桿平衡條件可知F

15、2為最小的動(dòng)力,那么F1>F2,故A錯(cuò)誤,B正確;用力F2使杠桿在程度位置保持平衡時(shí),由杠桿平衡條件可得F2·L2=G·L,由圖知L2<L,所以F2>G,故C錯(cuò)誤;因?yàn)镕1>F2,F2>G,所以F1>F2>G,故D錯(cuò)誤。應(yīng)選B。6.答案C滑輪所做的有用功W有用=Gh=600 N×3 m=1 800 J,故A錯(cuò)誤;不計(jì)摩擦和繩重時(shí),動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)=2F-G物=2×400 N-600 N=200 N,故B錯(cuò)誤;繩端挪動(dòng)間隔 s=2h=2×3 m=6 m,W總=Fs=400 N×6 m=2 400

16、 J,該滑輪的機(jī)械效率=W有W總=1 800J2 400J=75%,故C正確;繩子自由端挪動(dòng)的間隔 s=2h=2×3 m=6 m,那么繩子自由端挪動(dòng)的速度大小為v=st=6m10s=0.6 m/s,故D錯(cuò)誤。應(yīng)選C。7.答案A拉力F做的功W總=Fs=150 N×3 m=450 J;有用功W有用=Gh=500 N×0.6 m=300 J,額外功W額=W總-W有用=450 J-300 J=150 J,由W額=fs可得,物體在斜面上受到的摩擦力f=W額s=150J3m=50 N,故A正確、C錯(cuò)誤。拉力的功率P=W總t=450J6s=75 W,故B錯(cuò)。斜面的機(jī)械效率=W有

17、用W總=300J450J×100%66.7%,故D錯(cuò)。應(yīng)選A。8.答案D拉力做的功W總=F×2s=10 N×2×1 m=20 J,由v=st可得t=sv=1m0.2m/s=5 s;拉力的功率P=Wt=20J5s=4 W,故A錯(cuò)誤。2 s內(nèi)物體挪動(dòng)的間隔 sA=vA×t=0.2 m/s×2 s=0.4 m,繩子自由端挪動(dòng)的間隔 sF=2×0.4 m=0.8 m,故B錯(cuò)誤。拉力做的功W總=F×2s=10 N×2×1 m=20 J,由公式=W有用W總得,W有用=W總×=20 J×8

18、0%=16 J,故C錯(cuò)誤?；喗M作用在動(dòng)滑輪上的繩子的股數(shù)n=2,根據(jù)=W有用W總=fsF×ns=fnF得,80%=f2×10N,f=16 N,故D正確。三、作圖題9.答案如下圖解析過(guò)A點(diǎn)作豎直向下的力即阻力F2;過(guò)支點(diǎn)O作垂直于動(dòng)力作用線(xiàn)的垂線(xiàn)段即動(dòng)力臂l1。10.答案如下圖解析石球的重心在球心,過(guò)重心沿豎直向下的方向畫(huà)一條帶箭頭的線(xiàn)段,在線(xiàn)段的末端標(biāo)上箭頭和符號(hào)G,即石球所受重力的示意圖;從支點(diǎn)O向力F的作用線(xiàn)作垂線(xiàn),支點(diǎn)到垂足的間隔 就是F的力臂L。四、實(shí)驗(yàn)探究題11.答案1左2不合理沒(méi)有測(cè)量多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)論具有偶爾性3變大拉力力臂變短4杠桿自重的影響解析1杠桿右端

19、下沉,應(yīng)將左側(cè)的平衡螺母向左端調(diào)節(jié)。2杠桿的平衡條件是:動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂或F1L1=F2L2;只測(cè)量一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)具有偶爾性,不具備普遍性。3圖乙中,彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉杠桿,假設(shè)彈簧測(cè)力計(jì)逐漸向右傾斜拉杠桿,拉力的力臂減小,阻力和阻力臂不變,根據(jù)杠桿平衡條件可知,拉力變大,彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變大。4圖丙中,杠桿的重心不在支點(diǎn)上,杠桿的重力對(duì)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生了影響,導(dǎo)致拉力F的大小比由杠桿平衡條件計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)偏大。12.答案1分度值24.6 N3刻度尺乙4不科學(xué);根據(jù)=G3F×100%,滑輪組的機(jī)械效率與所提升物體的高度無(wú)關(guān)提升物體的重力解析1觀(guān)察彈簧測(cè)力

20、計(jì)的量程、零刻度線(xiàn)和分度值。2如圖1所示,測(cè)力計(jì)分度值為0.2 N,測(cè)量物體G所受的重力為4.6 N。3如圖2所示,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)并讀出拉力F的數(shù)值,用刻度尺測(cè)出物體G上升的高度h和彈簧測(cè)力計(jì)挪動(dòng)的間隔 s;根據(jù)繩子自由端挪動(dòng)的間隔 與物體升高高度的關(guān)系s=nh,繩子的有效段數(shù)n=sh=15.00cm5.00cm=24.00cm8.00cm=30.00cm10.00cm=3,可以知道他們選用的滑輪組是乙。4滑輪組的機(jī)械效率=W有W總=GhFs=GhF×3h=G3F,故滑輪組的機(jī)械效率與所提升物體的高度無(wú)關(guān),小明和小紅的實(shí)驗(yàn)結(jié)論不科學(xué)。小明認(rèn)為提升的物重會(huì)影響該滑輪組的機(jī)械

21、效率,建議進(jìn)一步探究:改變提升物體的重力,重復(fù)實(shí)驗(yàn)3步驟,計(jì)算出機(jī)械效率進(jìn)展比較分析。五、綜合應(yīng)用題13.答案172 J218 W31 N解析1由圖知,n=2,那么繩端挪動(dòng)的間隔 s繩=ns物=2×2 m=4 m,人的拉力所做的功W=Fs繩=18 N×4 m=72 J2拉力F做功的功率P=Wt=72J4s=18 W3因?yàn)槲矬w挪動(dòng)時(shí)受到地面的摩擦力為物重的0.35所以物體受到的摩擦力f=0.35G=0.35×100 N=35 N因物體勻速挪動(dòng)時(shí)處于平衡狀態(tài),物體受到的拉力F拉和摩擦力f是一對(duì)平衡力所以滑輪組對(duì)物體的拉力F拉=f=35 N不計(jì)繩重及機(jī)械的摩擦,由F=1

22、nG動(dòng)+F拉可得,動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)=nF-F拉=2×18 N-35 N=1 NB組提升題組1.答案50力解析斜面是一種省力的機(jī)械,不計(jì)摩擦力時(shí),沿斜面向上的推力大小F=GHL=600N×1 m3 m=200 N,實(shí)際用力為250 N,那么箱子受到的摩擦力f=250 N-200 N=50 N。2.答案大于大于解析由題知,質(zhì)量相等的重物,重物重力一樣設(shè)其大小為G。對(duì)于圖1,因?yàn)閮蓚€(gè)都是定滑輪,空氣阻力、摩擦、滑輪和繩子的質(zhì)量均不計(jì),所以F甲=G;假如考慮滑輪質(zhì)量,空氣阻力、摩擦、繩子的質(zhì)量均不計(jì),該裝置的額外功為0,甲=100%。對(duì)于圖2,因?yàn)槭且粋€(gè)定滑輪、一個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪

23、組,n=2,空氣阻力、摩擦、滑輪和繩子的質(zhì)量均不計(jì),所以F乙=12G+G輪,又因?yàn)槊總€(gè)滑輪重小于物重,所以F乙小于G;假如考慮滑輪質(zhì)量,空氣阻力、摩擦、繩子的質(zhì)量均不計(jì),該裝置的額外功大于0,乙小于100%。由以上分析可知,F甲大于F乙,甲大于乙。3.答案BC甲圖,F1為動(dòng)力,OB=2OA,即動(dòng)力臂為阻力臂的2倍,由于不計(jì)摩擦、杠桿自重,由杠桿平衡條件可知,動(dòng)力為阻力的一半,即F1=150 N;由圖乙可知,n=3,不計(jì)繩重和摩擦,那么F2=13G+G動(dòng)=13300 N+60 N=120 N,故A錯(cuò)誤。甲圖中,重力即阻力的方向是豎直向下的,動(dòng)力的方向也是豎直向下的,在提升重物的過(guò)程中,動(dòng)力臂和阻力臂的比值不變,故動(dòng)力F1為150 N保持不變,故B正確。不計(jì)繩重和摩擦,乙方式的機(jī)械效率為=W有W總=W有W有+W額=GhGh+G動(dòng)h=GG+G動(dòng)=300N300N+60N×