2021-2022年收藏的精品资料专题09 简单机械及其效率第02期.doc

专题9 简单机械及其效率一、选择题1【2017鄂州卷】到野外郊游时，小明和爸爸喜欢钓鱼。鱼上钩后，小明感觉鱼在水中时很轻，拉出水面后“变重”，在把鱼逐渐拉出水面的过程中，鱼受到的A浮力增大，鱼竿是省力杠杆 B重力增大，鱼竿是省力杠杆C浮力减小，鱼竿是费力杠杆D重力减小，鱼竿是费力杠杆【答案】C【解析】把鱼逐渐拉出水面的过程中，鱼排开水的体积逐渐减小，根据F浮 =液gV排 可知：鱼受到的浮力逐渐减小，而鱼的重力是不变的，由于钓鱼线对鱼施加的拉力等于鱼的重力减去浮力；所以拉力逐渐变大，即感到鱼“变重”；钓鱼竿在使用时，动力臂小于阻力臂，是一种费力杠杆；由此发现可知选项C正确，故选C。考点：阿基米德原理；杠杆的分类2. 【2017东营卷】为倡导低碳出行，东营市投放了大量的共享单车，如图所示。共享单车的设计应用到许多物理学知识，以下说法正确的是 A车座设计的面积较大可以增大压强 B轮胎表面设计凹凸不平的花纹可以减小摩擦 C红色尾灯利用光的反射起到警示的作用 D刹车手闸是费力杠杆【答案】C【考点定位】增大、减小压强、摩擦的方法，光的反射的应用，杠杆的应用。3. 【2017东营卷】如图所示，物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体，不计绳重及摩擦。若每个滑轮质量相同，对比两个滑轮组，下列说法正确的是 A甲更省力，甲机械效率大B乙更省力，机械效率一样大 C乙更省力，乙机械效率大 D甲更省力，机械效率一样大【答案】B【考点定位】滑轮组的机械效率。4. 【2017菏泽卷】下列工具中，在使用时属于费力杠杆的是（ ）A. B. C. D. 【答案】B【解析】A 托盘天平是等臂杠杆，故A不符合题意。B 使用镊子时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B符合题意为答案。C 使用钢丝钳时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意。D 起子是动力臂大于阻力臂的杠杆，是省力杠杆，使用时省力但费距离，故D不符合题意。考点：杠杆的种类5. 【2017临沂卷】如图所示的简单机械，正常使用时费距离的是【答案】D【解析】A 筷子是费力杠杆，使用时省距离，故A不符合题意。B 食品夹使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，使用费力杠杆省距离，故B不符合题意。C 定滑轮的实质是等臂杠杆，使用时不省力，但可以改变力的方向，故C错误。D 动滑轮的实质是动力臂是阻力臂二倍的杠杆，使用时，可以省一半力，省力但费距离，故D符合题意为答案。考点：杠杆的种类6【2017黄石卷】下列关于简单机械在实际应用中的说法正确的是（）A指甲剪是省力省功的机械B定滑轮不省力，但能改变力的方向C滑轮组既省力，又省距离，还省功D斜面的机械效率可以达到100%【答案】B【考点定位】定滑轮及其工作特点；滑轮组及其工作特点；功的原理；机械效率7【2017宜昌卷】下列简单机械中属于省力机械的是（）A斜面B赛艇的船桨C定滑轮D镊子【答案】A【解析】使用斜面可以省力，属于省力机械，故A正确；赛艇的船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故B错误；定滑轮是等臂杠杆，所以使用定滑轮不省力，故C错误；镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故D错误；故应选A。【考点定位】杠杆的分类8【2017岳阳卷】如图，用300N的力将重为500N的物体在10s内匀速提升2m，不计绳重和摩擦，在此过程中A绳子自由端移动的距离为6m B动滑轮重100NC拉力做功的功率为100W D滑轮组的机械效率为60%【答案】B【考点定位】滑轮组的机械效率9【2017山西卷】下列工具属于省力杠杆的是（）A瓶盖起子B笤帚C筷子D船桨【答案】A【解析】瓶盖起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A正确；笤帚在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B错误；筷子在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C错误；船桨在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D错误；故应选A。【考点定位】杠杆的分类10【2017威海卷】如图所示，把重为G的物体沿高为h，长为l的粗糙斜面以速度v由底端匀速拉到顶端的过程中，拉力F做的功为W，则下列选项正确的是（）A拉力大小为B物体所受摩擦力大小为C拉力功率的大小为D斜面的机械效率为【答案】BC【考点定位】机械效率的计算；斜面的机械效率二、填空题1【2017海南卷】如图所示，图甲不计滑轮重与摩擦，匀速提升重30N的物体，弹簧测力计的示数F= N，图乙杠杆水平平衡，则A、B两物体对杠杆的拉力大小关系是FA= FB【答案】10；2【解析】由图甲可知，n=3，不计滑轮重与摩擦，则拉力的大小：F=G=×30N=10N；图乙杠杆水平平衡，设杠杆上每个格的相等为L，则A物体对杠杆拉力的力臂LA=2L，B物体对杠杆拉力的力臂LB=4L，由F1L1=F2L2可得，FALA=FBLB，则=2，即FA=2FB。【考点定位】滑轮组绳子拉力的计算；杠杆的平衡条件2【2017安顺卷】某同学用图所示装置做探究杠杆平衡条件的实验，图中杠杆匀质且均匀刻度当杠杆水平平衡后，在左侧第2格挂3个相同的钩码，则应在右侧第3格上挂 个相同的钩码才能使杠杆水平平衡；若在右侧改用弹簧测力计向下拉，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，杠杆始终保持水平平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐 （选填“增大”、“减小”或“不变”）【答案】2；增大【解析】设一个钩码的重力为G，杠杆的一个小格为L，根据杠杆平衡条件得：3G×2L=2G×3L，所以，应在右侧第3格上挂2个钩码；若在右侧改用弹簧测力计向下拉，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动时，阻力、阻力臂不变，动力臂逐渐变小，根据杠杆平衡条件得，动力逐渐变大，弹簧测力计示数将逐渐增大。【考点定位】杠杆的平衡条件3【2017无锡卷】如图所示，用动滑轮匀速提起重3N的物体，拉力F为2N，物体在10s内上升1m在此过程中，动滑轮的机械效率为 ，拉力F的功率为 W，若要提高动滑轮提升物体的效率，可以采取的措施是： 【答案】75%；0.4；增加提升的物重、减小动滑轮的重力、减小动滑轮与绳子之间的摩擦力【解析】由图可知动滑轮绳子的有效股数为2，则绳端移动的距离：s=nh=2×1m=2m，拉力做的总功：W总=Fs=2N×2m=4J，有用功：W有=Gh=3N×1m=3J，动滑轮的机械效率：=×100%=×100%=75%；拉力F的功率：P=0.4W；若要提高动滑轮提升物体的效率，可以采取的措施是：增加提升的物重、减小动滑轮的重力、减小动滑轮与绳子之间的摩擦力。学+科网【考点定位】滑轮（组）的机械效率；FF：功率的计算4、【2017江西卷】如图4所示，是小鹰用扫帚打扫地面卫生的情景，此时扫帚属于 杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）。平时用力扫地，是通过 的方法来增大摩擦，可使地面打扫得更干净。【答案】费力，增大压力。【解析】 杠杆分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆，用扫帚打扫地面卫生时，其动力臂小于阻力臂，故此时扫帚属于费力杠杆。滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，题中用力扫地，是通过增大压力的方法来增大摩擦的。【考点定位】杠杆的分类，增大摩擦的方法。三、作图与探究1【2017威海卷】如图所示，轻质杠杆OA在路灯和轻绳AB的共同作用下，在水平方向处于静止状态，请画出轻绳AB对杠杆的动力F1的力臂L1和阻力F2的示意图【答案】如下图所示【解析】由图可知，杠杆的支点为O，过支点O向动力F1作用线引垂线段，即为其力臂L1，阻力是灯对杠杆A点的拉力，过A点沿竖直向下的方向画一条有向线段，用F2表示，即为阻力的示意图如上图所示。【考点定位】力臂的画法2、【2017成都卷】在“探究杠杆的平衡条件”实验中，每个钩码的重力相等，杠杆刻度均匀。（1）平衡时，应该让杠杆静止在 位置。（2）小周同学所在实验小组完成某次操作后，实验现象如图 15 所示，他们记录的数据为：动力 F1=1.5N，动力臂 L1=0.1m，阻力 F2=1N，则阻力臂 L2= m。（3）下列四个因素中，不会带来实验误差的是 .A、 铁架台自身的重力足够大B、 单个钩码的重力不完全相等C、 悬挂钩码的绳套重力偏大D、 杠杆与转轴之间的摩擦偏大（4）小周同学所在实验小组在完成规定实验后，他们进一步探究，如果杠杆受到 F2、F3两个阻力，结果会怎样？通知实验，他们得到了图 16 所示的结果。根据这个结果，可以初步得到，在这种情况下杠杆的平衡条件为：F1 L1= 。（F1、F2、F3的力臂分别用 L1、L2、L3 表示）【答案】（1）水平；（2）0.15；（3）A；（4）F2L2+F3L3。【考点定位】杠杆平衡条件的实验探究过程。3【2017宜昌卷】小明同学做“测量滑轮组机械效率”的实验（如图所示），用相同的滑轮组提升不同数量的钩码，记录数据如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120.10.90.374%240.11.60.383%360.10.3（1）观察如图中测力计的示数，表格中编号的数值是 ，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 是与本实验同理的方法一：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，保持良好的润滑（3）小明发现绳端移动的距离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【答案】（1）2.3；87%；（2）一；（3）小明【解析】（1）由图知，弹簧测力计的分度值为0.1N，弹簧测力计的示数为2.3N；第三次实验滑轮组的机械效率：=×100%87%；（2）小明通过分析表格中的数据知，同一滑轮组，物体越重，机械效率越高；方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员，是在额外功相同时，人越多，有用功越多，机械效率越高，故符合题意；方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量，是通过减小额外功来增加机械效率的，故不符合题意；方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑提高滑轮组机械效率的方法是通过减小摩擦来增加机械效率的，故不符合题意，故选方法一与与本实验同理；（3）根据=知机械效率与高度无关，故小明的正确。【考点定位】滑轮（组）机械效率的测量实验4【2017襄阳卷】小明利用刻度均匀的匀质杠杆做探究“杠杆的平衡条件”实验（1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉，这时应将平衡螺母向 （填“左”或“右”）端调节，直到杠杆在水平位置平衡（2）得出杠杆的平衡条件“动力×动力臂=阻力臂”后，小明又进一步探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系实验过程中，保持阻力和阻力臂不变，在杠杆水平平衡时，测出多组动力F1和动力臂L1的数据，并绘制了F1与L1的关系图象，如图所示，请根据图象推算，当L1为0.1m时，F1为 N【答案】（1）左；（2）6【考点定位】探究杠杆的平衡条件实验5【2017黔西南卷】利用下图的实验装置探究“杠杆的平衡条件”。（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 。【答案】（1）便于测量力臂，右。（2）只做一次实验，得出的结论不具有普遍性，左端下沉。（3）变大。【解析】（1）实验前应先调节杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是便于测量力臂，调节时，左偏右调，右偏左调。若出现图（甲）所示情况，应将杠杆的螺母向右调。（2）进行实验探究时，若使实验得出的结论更具有普遍性，应进行多次实验，题中小明立即分析得出杠杆的平衡条件，他这种做法的不足是只做一次实验，得出的结论不具有普遍性。若将A、B两点下方挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格，由杠杆的平衡条件得左端力与力臂的乘积大于右端力与力臂的乘积，则杠杆左端下沉。（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，左端力与力臂的乘积不变，右端力臂变小，故使杠杆仍在水平位置平衡，其示数大小将变大。【考点定位】杠杆平衡条件的实验探究过程。6【2017衡阳卷】小张在探究“杠杆平衡条件”实验中，给他提供的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，如右下图所示，此时应把杠杆左端的平衡螺母向 选填“左”或“右”）调节；（2）小张将实验数据记录在下表中：表格中空缺的实验数据“”是 ；（3）小张在实验中多次改变力和力臂的大小主要是为了 （只有一个正确答案，选填答案序号）减小摩擦 多次测量取平均值减小误差使每组数据更准确 获取多组实验数据归纳出物理规律【答案】（1）右（2）20（3）【考点】杠杆平衡条件四、计算题1【2017安顺卷】小华用如图所示的滑轮组拉动货箱，已知货箱的质量为60Kg，在F=50N的拉力作用下，货箱以0.1m/s的速度做匀速直线运动，地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的0.2倍求：（1）货箱的重力是多少？（2）拉力F的功率是多少？（3）货箱运动了1min，克服摩擦所做的功是多少？（4）此滑轮组的机械效率是多少？【答案】（1）600N；（2）15W；（3）720J；（4）80%【解析】（1）货箱所受重力：G=mg=60kg×10N/kg=600N；（2）滑轮组n值为3，绳子自由端移动速度：v绳=3v=3×0.1m/s=0.3m/s，拉力的功率是P=Fv绳=50N×0.3m/s=15W；（3）f=0.2G=0.2×600N=120N；由v=得，货箱移动距离：s=vt=0.1m/s×1×60s=6m，克服摩擦做功：W有=fs=120N×6m=720J；（4）1min内绳子自由端移动距离：s绳=3s=3×6m=18m， W总=Fs绳=50N×18m=900J，=×100%=×100%=80%。【考点定位】重力的计算；功的计算；滑轮（组）的机械效率；功率的计算2【2017河南卷】如图所示，工人用斜面向上、大小为500N的推力，将重800N的货物从A点匀速推至B点；再用100N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5s，到达C点已知AB长3m，BC长1.2m，距地面高1.5m试问：（1）利用斜面搬运货物主要是为了 ；（2）货物在水平面上运动的速度为多少？（3）水平推力做功的功率为多少？（4）斜面的机械效率为多少？【答案】（1）省力；（2）0.24m/s；（3）24W；（4）80%【考点定位】斜面的机械效率；速度公式及其应用；功率的计算3【2017郴州卷】利用如图所示的滑轮组，用F=1000N的力拉绳子自由端，货物A以0.1 m/s的速度匀速直线运动l0s，整个过程中，滑轮组的机械效率为75%求：（1）货物A在10 s内移动的距离：（2）这个过程中拉力F的功率：（3）水平地面对货物A的摩擦力大小【答案】（1）1m；（2）200W；（3）1500N【解析】学科网（1）根据v=可知货物A在10 s内移动的距离：sA=vAt=0.1m/s×10s=1m；（2）由图可知，动滑轮上绳子的有效股数：n=2，绳子自由端移动的速度：v绳=nvA=2×0.1m/s=0.2m/s，拉力的功率：P=Fv绳=1000N×0.2m/s=200W；（3）由=得摩擦力：f=nF=2×75%×1000N=1500N。【考点定位】功和能；滑轮组的机械效率4【2017襄阳卷】质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计（g=10N/kg）来源:Z,xx,k.Com（1）影响滑轮组机械效率的因素之一是 （2）若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，求拉力的功率（3）求动滑轮受到的重力（4）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？【答案】（1）物重（或动滑轮重）；（2）120W；（3）200N；（4）88.9%【解析】（1）已知机械中摩擦力及绳重忽略不计，则影响滑轮组机械效率的因素有物重、动滑轮重；（2）由图可知，n=3，则绳端移动的距离：s=nh=3×6m=18m，拉力做的功：W=Fs=400N×18m=7200J，拉力的功率：P=120W；（3）由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率=60%，因机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率：=60%，解得：G动=200N；（4）已知工人的质量为60kg，则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力：F大=G人=m人g=60kg×10N/kg=600N，由F=（G+G动）可得，提升的最大物重：G大=nF大G动=3×600N200N=1600N，则滑轮组的最大机械效率：大=×100%=×100%88.9%。【考点定位】滑轮（组）的机械效率；功率的计算