第十二章 簡單機(jī)械

第頁第十二章簡單機(jī)械基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)訓(xùn)練1.(2019大慶)下列四幅簡單機(jī)械圖中屬于費(fèi)力杠桿的是()2.如圖所示，下列簡單機(jī)械中，可以省距離的是()3.如圖所示，杠桿處于平衡狀態(tài)且刻度均勻，各鉤碼質(zhì)量相等，第3題圖如果在杠桿兩側(cè)掛鉤碼處各增加一個質(zhì)量相等的鉤碼，杠桿會()A.右端下沉B.左端下沉C.杠桿仍然平衡D.無法判斷4.(2019柳州)如圖所示是工人提升重物的情景，若不計(jì)滑輪所受重力及摩擦力，其中最省力的是()5.(2019雅安)如圖所示，在輕質(zhì)杠桿上吊一重物G，在一端施加一個始終與杠桿垂直的動力F，使杠桿緩慢地從OA轉(zhuǎn)到OB，則在轉(zhuǎn)動過程中()第5題圖A.F不變，杠桿是省力杠桿B.F變大，杠桿是省力杠桿C.F不變，杠桿是費(fèi)力杠桿D.F變大，杠桿是費(fèi)力杠桿6.如圖所示，輕質(zhì)杠桿AB的轉(zhuǎn)軸為O，杠桿兩端點(diǎn)為A和B，且OA＝2OB，給B端施加豎直向下的力，使掛在杠桿A端的物體(重為4N)緩緩上升，不計(jì)摩擦．下列說法正確的是A.B端所受拉力大小不斷增大B.B端所受拉力大小不變且為4NC.轉(zhuǎn)軸O對杠桿的彈力方向豎直向下D.轉(zhuǎn)軸O對杠桿的彈力大小不變且為12N第6題圖7.如圖所示，工人利用動滑輪吊起一袋沙的過程中，做了300J的有用功，100J的額外功，則該動滑輪的機(jī)械效率為()第7題圖A.75%B.66.7%C.33.3%D.25%8.(2019安徽)如圖所示，當(dāng)水平拉力F＝50N時，恰好可以使物體A沿水平地面向右做勻速直線運(yùn)動．已知物體重為200N，所受地面的摩擦力約為80N，假如在5s時間內(nèi)，物體水平移動了0.6m，不計(jì)繩和滑輪的自重，則在此過程中()第8題圖A.拉力F做功為30JB.物體重力做功為120JC.拉力F做功的功率為12WD.該裝置的機(jī)械效率約為60%9.(2019哈爾濱)如圖所示，杠桿水平放置且自重忽略不計(jì)，O是支點(diǎn)，左側(cè)掛一重物，動力F1大小為3N，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，則物體的重力為________N，此時杠桿屬于________杠桿(選填“省力”或“費(fèi)力”).第9題圖10.工人師傅利用如圖所示的滑輪組將重為800N的重物勻速提升2m，繩子自由端的拉力為500N．則該滑輪組的機(jī)械效率是________；若分別再增加一個定滑輪和動滑輪，組成新的滑輪組，將相同的重物提升相同的高度，滑輪組的機(jī)械效率將________(選填“增大”“減小”或“不變”)．11.如圖所示，斜面長1m，高0.3m，用大小為4N沿斜面向上的拉力F，將重10N的鐵塊從底端勻速拉到頂端，斜面的機(jī)械效率為________；若僅使傾角θ逐漸增大，此斜面的機(jī)械效率將逐漸________(選填“增大”“不變”或“減小”)．第11題圖12.(2019綏化)如圖，輕質(zhì)杠桿OA可繞O點(diǎn)在豎直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，請?jiān)趫D中畫出物體所受重力和使杠桿保持平衡的最小力F的示意圖．第12題圖13.(2019通遼)如圖所示，已知輕質(zhì)杠桿AB在水平位置靜止，作出物體C所受重力的示意圖以及拉力F的力臂L.第13題圖14.(2019泰州)用圖中的滑輪組提升重物，畫出最省力的繩子繞線方式.第14題圖15.(2019黔西南)利用下圖的實(shí)驗(yàn)裝置探究“杠桿的平衡條件”．第15題圖(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，這樣做的目的是__________________，若出現(xiàn)圖甲所示情況，應(yīng)將杠桿的螺母向________(選填“左”或“右”)調(diào)．(2)如圖乙所示．杠桿在水平位置平衡，記錄數(shù)據(jù)．根據(jù)這一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，小明立即分析得出杠桿的平衡條件，他這種做法的不足是________________________．經(jīng)老師提醒后，小明繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如圖乙，若將A、B兩點(diǎn)下方所掛的鉤碼同時朝遠(yuǎn)離支點(diǎn)O方向移動一小格，則杠桿______(選填“仍保持平衡”“左端下沉”或“右端下沉”)．(3)如圖丙所示，若不在B點(diǎn)掛鉤碼，可改用彈簧測力計(jì)在B點(diǎn)向下拉杠桿，當(dāng)測力計(jì)從a位置轉(zhuǎn)動到b位置時，使杠桿仍在水平位置平衡，其示數(shù)大小將__________.16.(2019宜昌)小明同學(xué)做：“測量滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)(如圖所示)，用同一滑輪組緩慢提升不同數(shù)量的鉤碼，記錄數(shù)據(jù)如下表所示．實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼的重力G/N鉤碼提升高度h/m拉力F/N繩端移動的距離s/m機(jī)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題圖(1)觀察圖中測力計(jì)的示數(shù)，表格中①處的數(shù)值是________；②處的數(shù)值是________．(2)小明通過分析表格中的數(shù)據(jù)，得到了提高滑輪組機(jī)械效率的方法．汽車作為一種“機(jī)械”，提高效率對節(jié)能減排有重要意義．請你指出以下三種提高效率的方法中，方法________與本實(shí)驗(yàn)是同理的．方法一：鼓勵人們“拼車”出行，使汽車盡量裝滿人員；方法二：汽車制造廠用新材料減輕汽車重量；方法三：經(jīng)常給汽車做保養(yǎng)．保持良好潤滑．(3)小明發(fā)現(xiàn)繩端移動的距離始終與鉤碼提升高度有固定的倍數(shù)關(guān)系，于是他認(rèn)為：鉤碼數(shù)量一定時，無論將鉤碼提升多高，都不影響該滑輪組的機(jī)械效率．小芳則認(rèn)為：鉤碼提升的高度不同，有用功就不同，機(jī)械效率就變化了．你認(rèn)為________的看法是正確的．17.(2019自貢)如圖所示，A物體受到的重力是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勻速直線運(yùn)動．已知拉力F＝5N，滑輪組的機(jī)械效率為80%，試問：(1)5s內(nèi)拉力F所做功的大小是多少？(2)物體A受到水平地面的摩擦力大小是多少？第17題圖能力提升拓展1.(2019南充)將一個重為4.5N的物體沿斜面從底端勻速拉到頂端(如圖所示)，斜面長1.2m，高0.4m，斜面對物體的摩擦力為0.3N(物體大小可忽略)．則下列說法正確的是()A.沿斜面向上的拉力0.3NB.有用功0.36J，機(jī)械效率20%C.有用功1.8J，機(jī)械效率20%D.總功2.16J，機(jī)械效率約為83.3%第1題圖2.(2019寧波)如圖所示，用同一個動滑輪先后提升同一物體，使物體以相同的速度勻速上升相同的高度，所用的力分別是F甲和F乙，拉力做功的功率分別是P甲和P乙．若不計(jì)摩擦、動滑輪重和繩重，則F甲和F乙、P甲與P乙之間的大小關(guān)系是()第2題圖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)如圖所示，用相同的滑輪安裝成甲、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．若GA>GB，則η甲________η乙；若FA＝FB，則GA________GB.(均選填“>”“＝”或“<”)第3題圖4.(2019安徽)如圖所示，將一把薄木尺的長度用多層報紙緊密地覆蓋在水平桌面上．已知報紙的上表面積為0.25m2，則大氣對報紙上表面的壓力為________N；在木尺右端快速施加豎直向下的力F，要將報紙掀開，則力F至少為________N(假設(shè)報紙對木尺的壓力全部作用在木尺的最左端，大氣壓取1.0×105Pa，報紙和薄木尺的重力忽略不計(jì))第4題圖5.(2019黔東南)如圖所示，硬質(zhì)杠桿AOB上掛一重物G，O為支點(diǎn)，請你在杠桿AOB上作出使重物在圖示位置靜止時的最小力F及力臂L.第5題圖6.(2019眉山)小李家新買的房子位于12m高的5樓上，裝修時利用如圖所示的滑輪組提升裝修材料．小李的爸爸站在地面上把一件重為400N的材料勻速提升到樓上，此過程中滑輪組的機(jī)械效率為80%，若小李的爸爸質(zhì)量為65kg，雙腳與地面接觸面積為500cm2.(不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦，取g＝10N/kg)求：(1)在此過程中小李的爸爸所做的總功為多少？(2)在此過程中小李的爸爸對地面的壓強(qiáng)為多少？(3)小李的爸爸利用此滑輪組提升裝修材料時．一次能提起重物的重力不超過多少N?第6題圖答案基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)訓(xùn)練1.B【解析】羊角錘在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故A錯誤；釣魚桿在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿，故B正確；托盤天平在使用過程中，動力臂等于阻力臂，是等臂杠桿，故C錯誤；瓶起子在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故D錯誤．故選B.2.C【解析】定滑輪只能改變力的方向，既不省力也不省距離，A不符合題意；斜面可以省力但是費(fèi)距離，B不符合題意；當(dāng)人按圖中方法拉重物時，阻力臂大于動力臂，費(fèi)力但省距離，C符合題意；動滑輪省力但費(fèi)距離，D不符合題意．故選C.3.B4.D【解析】不計(jì)滑輪所受重力和摩擦力，圖A是直接用繩子提升物體，拉力FA等于物體的重力G；圖B滑輪組有2股繩子承重，故有FB＝eq\f(G,2)；圖C是一個定滑輪，不省力，故有FC＝G；圖D滑輪組有3股繩子承重，故有FD＝eq\f(G,3)；綜上所述，D最省力，故選D.5.B【解析】杠桿緩慢由A到B的過程中，動力臂OA的長度沒有變化，阻力G的大小沒有變化，而阻力臂L卻逐漸增大；由杠桿的平衡條件知：F·OA＝G·L，當(dāng)OA、G不變時，L越大，那么F越大，因此拉力F在這個過程中逐漸變大.并且動力臂始終大于阻力臂，這一過程中杠桿是省力杠桿．故選B.6.D【解析】在杠桿緩緩上升時動力臂與阻力臂的比值不變，為1∶2，阻力F2＝G＝4N，假設(shè)動力臂為L，則阻力臂為2L，由杠桿平衡條件F1L1＝F2L2，得F×L＝4N×2L可得B端所受拉力F＝8N，故A、B選項(xiàng)錯誤；杠桿兩端所受的拉力方向豎直向下，根據(jù)平衡條件可知轉(zhuǎn)軸O對杠桿的彈力方向豎直向上，以B點(diǎn)為支點(diǎn)，動力臂與阻力臂的比值為1∶3，假設(shè)動力臂為L′，則阻力臂為3L′，由杠桿平衡條件F1L1＝F2L2，得F′×L′＝4N×3L′代入數(shù)據(jù)7.A【解析】工人做的總功為：W總＝W有用＋W額外＝300J＋100J＝400J．機(jī)械效率為：η＝eq\f(W有用,W總)×100%＝eq\f(300J,400J)×100%＝75%.故選A.8.C【解析】由圖可知，n＝2，拉力做的總功為：W總＝Fs繩＝50N×2×0.6m＝60J，故A錯誤；物體在重力的方向上沒有移動距離，因此重力對物體沒有做功，即做功為0J，故B錯誤；拉力的功率為：P＝eq\f(W總,t)＝eq\f(60J,5s)＝12W，故C正確；該裝置的機(jī)械效率：η＝eq\f(W有,W總)×100%＝eq\f(fs物,Fs繩)×100%＝eq\f(fs物,Fns物)×100%＝eq\f(f,nF)×100%＝eq\f(80N,2×50N)×100%＝80%，D錯誤．故選C.9.6省力【解析】由圖可知動力臂是阻力臂的2倍，根據(jù)杠桿平衡條件F1L1＝F2L2，可知動力是阻力的eq\f(1,2)，即阻力是動力的二倍，為6N，而阻力的大小等于物體的重力，所以物體的重力為6N；動力臂大于阻力臂，所以此杠桿是省力杠桿．10.80%減小【解析】工人所做的有用功W有＝Gh＝800N×2m＝1600J，動滑輪由2段繩子承擔(dān)物重，故n＝2，則拉力所做的總功W總＝Fs＝Fnh＝500N×2×2m＝2000J，滑輪組的機(jī)械效率η＝eq\f(W有,W總)×100%＝eq\f(1600J,2000J)×100%＝80%；若分別增加一個動滑輪和一個定滑輪，滑輪組所做的額外功將增加，總功增加，在有用功不變的情況下，滑輪組的機(jī)械效率將減?。?1.75%增大【解析】拉力所做有用功W有用＝Gh＝10N×0.3m＝3J，拉力所做的總功W總＝Fs＝4N×1m＝4J，斜面的機(jī)械效率η＝eq\f(W有用,W總)×100%＝eq\f(3J,4J)×100%＝75%；僅使斜面傾角逐漸增大，斜面長度不變，高度增加，物體克服重力所做的有用功增加，總功不變，斜面的機(jī)械效率逐漸增大．12.如答圖所示第12題答圖【解析】解決杠桿平衡時動力最小問題：此類問題中阻力×阻力臂為一定值，要使動力最小，必須使動力臂最大(動力作用點(diǎn)與支點(diǎn)的連線是力臂時最省力)，要使動力臂最大需要做到：(1)在杠桿上找一點(diǎn)，使這點(diǎn)到支點(diǎn)的距離最遠(yuǎn)；(2)動力方向應(yīng)該是過該點(diǎn)且和該連線垂直的方向．此題中，重力的作用點(diǎn)是重心，在物體的幾何中心處，并且重力的方向豎直向下，標(biāo)出箭頭和重力的符號．動力最小時，也就是動力臂最大時，最大的動力臂就是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離，通過力的作用點(diǎn)作動力臂的垂線即可，如答圖所示．13.如答圖所示第13題答圖14.如答圖所示第14題答圖【解析】要求滑輪組最省力，則承重繩子段數(shù)應(yīng)為最多，即拉力方向向上時，n＝3，即為最省力的繞法．15.(1)消除杠桿的自重對實(shí)驗(yàn)的影響右(2)實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少，結(jié)論具有偶然性左端下沉(3)變大【解析】(1)使杠桿在水平位置平衡，便于消除杠桿的自重對實(shí)驗(yàn)的影響；杠桿的右端上翹，平衡螺母向右調(diào)；(2)設(shè)杠桿一小格長度為L0，一個鉤碼的重量為G0，將A、B兩點(diǎn)下方所掛鉤碼同時朝遠(yuǎn)離支點(diǎn)O方向移動一小格后，左側(cè)力和力臂的乘積為：3G0×3L0＝9G0L0；右側(cè)力和力臂的乘積為：2G0×4L0＝8G0L0；因?yàn)樽髠?cè)力和力臂的乘積大于右側(cè)力和力臂的乘積，所以左端下沉；(3)保持B點(diǎn)不變，若測力計(jì)向右傾斜時，16.(1)2.387%(2)一(3)小明【解析】(1)測力計(jì)分度值為0.1N，讀出示數(shù)是2.3N；第三次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率為：η＝eq\f(W有,W總)×100%＝eq\f(Gh,Fs)×100%＝eq\f(G,nF)×100%＝eq\f(6N,3×2.3N)×100%≈87%；(2)通過本實(shí)驗(yàn)可得，增加被提升物體的重力，盡量多做有用功，可以提高機(jī)械效率，所以方法一與本實(shí)驗(yàn)同理；(3)因?yàn)槔K子端移動距離與鉤碼提升高度有固定的倍數(shù)關(guān)系，由η＝eq\f(G,nF)×100%可知，只要鉤碼重力不變，繩端拉力就不會變，機(jī)械效率與鉤碼提升的高度無關(guān)，所以小明說法是正確的．17.解：(1)如圖所示，有三股繩子作用在動滑輪上，5秒內(nèi)繩移動的距離s繩＝v繩t＝nv物t＝3×0.2m/s×5s＝3m，5秒內(nèi)拉力所做的功W＝Fs＝5N×3m＝15J(2)由于物體水平向左做勻速直線運(yùn)動，物體A受到滑輪對其水平向左的拉力F′和地面對其水平向右的摩擦力f，物體受力平衡，故F′＝f，因?yàn)榛喗M的機(jī)械效率為80%，則η＝eq\f(W有用,W總)×100%＝eq\f(F′s,Fs繩)×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】由于物體沿斜面向上做勻速直線運(yùn)動，物體受到向下的摩擦力及重力沿斜面向下的分力的合力，與拉力F是平衡力，所以沿斜面向上的拉力大于0.3N，A選項(xiàng)錯誤；提升物體所做的有用功：W有＝Gh＝4.5N×0.4m＝1.8J，額外功即為克服摩擦力做功：W額＝fs＝0.3N×1.2m＝0.36J，總功為：W總＝W有＋W額＝1.8J＋0.36J＝2.16J，機(jī)械效率為：η＝eq\f(W有,W總)×100%＝eq\f(1.8J,2.16J)×100%≈83.3%，B、C選項(xiàng)錯誤，D選項(xiàng)正確．故選D.2.C【解析】因?yàn)镕甲＝2mg，F(xiàn)乙＝eq\f(1,2)mg，所以F甲>F乙；由于不計(jì)摩擦、動滑輪重和繩重，所以拉力做的功等于重力做的功W甲＝W乙＝mgh，物體以相同的速度勻速上升相同的高度，所以時間相同，根據(jù)P＝eq\f(W,t)，P甲＝P乙，故選C.3.＞＜【解析】由題意可得，兩裝置相同，兩滑輪組做的額外功相同，A物體的重力大，所以甲做的有用功大于乙做的有用功，則甲的效率大于乙的效率；甲裝置的拉力FA＝eq