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1、第十二章简单机械一、选择题(每题 4 分,共 40 分)1如图 12Z1 所示的杠杆中,属于省力杠杆的是()图 12Z12如图 12Z2 所示,杠杆处于平衡状态,下列操作中能让杠杆继续保持平衡的是()图 12Z2A将左右两边的钩码均向外移动一格B在左右两边钩码的下方各增加一个钩码,位置保持不变C将左右两边的钩码各去掉一个,位置保持不变D将左边的钩码向里移动一格,同时将右边的钩码去掉一个并保持位置不变3下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是()A做功多的机器机械效率一定高B功率小的机器做功慢C机械效率高的机器功率一定大D功率大的机器做功时间一定短4为了探究杠杆的平衡条件,物理老师带来了一个自制
2、杠杆AB,从其上找一点 C 用支架支起来,如图 12Z3 所示。当小强依次在杠杆上的 A1、A2、A 等各点施加一个向下的力时,发现越来越容易提起水桶。根据这一实验现象大家提出了以下四个问题,其中最有探究价值且易于探究的科学问题是()图 12Z3A水桶重和位置不变,杠杆平衡时,为什么施力点离支点越远就越省力?B水桶重和位置不变,杠杆平衡时,动力和动力臂之间存在着怎样的关系?C阻力和阻力臂不变,杠杆平衡时,动力和动力臂之间存在着怎样的关系?D杠杆平衡时,动力和动力臂、阻力和阻力臂之间存在着怎样的关系?5利用如图 12Z4 所示的装置估测物体重G,当杠杆平衡时,已知力F 的大小为 5N,则物体重
3、G()图 12Z4A大于 5NB小于 5NC等于 5ND无法确定6用如图 12Z5 所示的四种机械提起同一重物,不计机械自重和摩擦,最省力的是()图 12Z57某地发生地震,一个结构坚固的水塔因地基松软而倾斜,为阻止水塔继续倾斜,救援队借助山石用钢缆拉住水塔。下列方案中,钢缆对水塔拉力最小的是()图 12Z68如图12Z7 所示,分别用甲、乙两个滑轮组,在5s内将重为 100N的物体匀速提升 2m,每个滑轮的重力均为 10N。不计绳重及摩擦,此过程中()图 12Z7AF甲F乙B甲的机械效率小于乙的机械效率CF甲做的功小于 F乙做的功DF甲做功的功率等于 F乙做功的功率9如图 12Z8 所示,一
4、根铁棒在水平拉力 F 的作用下,以 O 点为转轴,由竖直位置逆时针匀速转向水平位置的过程中,动力F 与动力臂 l1的大小变化是()图 12Z8AF 增大,l1增大BF 减小,l1减小CF 增大,l1减小DF 减小,l1增大10如图 12Z9 所示,用滑轮组提升重物时,重200N的物体在 5s内匀速上升了 1m。已知拉绳子的力 F 为 120N,如果不计绳重及摩擦,则提升重物的过程中()图 12Z9A绳子自由端被拉下 3mB动滑轮重 20NC滑轮组的机械效率是 83.3%D拉力 F 的功率是 40W二、填空题(每空 2 分,共 22 分)11 如图 12Z10 所示是一种拉杆式旅行箱的示意图,使
5、用时它相当于一个_(选填“省力”或“费力”)杠杆。若旅行箱内装满物体且质量分布均匀,其总重为210N,轻质拉杆拉出的长度是箱体长度的二分之一,要使旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡,则竖直向上的拉力F 为_N。图 12Z1012如图 12Z11 所示,用滑轮拉着一重为400N的物体向上做匀速直线运动,该滑轮为_(选填“动”或“定”)滑轮,如果不计滑轮重、绳重及轴与滑轮间的摩擦,则竖直向上的拉力F_N。图 12Z1113如图 12Z12 所示,AB 为能绕 B 点转动的轻质杠杆,其中点 C 处用细线悬挂一重物,在A端施加一个竖直向上、大小为10N的拉力 F,使杠杆在水平位置保持平衡,则物重G_N。若
6、拉力方向始终竖直向上,将 A 端缓慢向上提升一小段距离,在提升的过程中,拉力F 将_(选填“增大”“不变”或“减小”)。图 12Z1214如图 12Z13 所示,利用一个长为 1.2m的斜面将重为 45N的物体沿斜面匀速拉到高0.4m的高台上,斜面的机械效率为 60%,则把重物拉上高台所做的有用功是_J,物体与斜面间的摩擦力是_N。图 12Z1315如图 12Z14 所示是一种塔式起重机上的滑轮组,用 50s的时间将质量为 600kg的物体匀速起吊 5m,已知滑轮组的机械效率是80%。则物体上升的速度是_,拉力所做的功是_,拉力的功率为_W。(g 取 10N/kg)图 12Z14三、作图题(共
7、 8 分)16(4 分)如图 12Z15 所示,一轻质杠杆 AC 可绕支点 O 自由转动,在 B 点挂一重为 G 的物体。为使杠杆在水平位置保持平衡,画出施加在杠杆上最小力F 的示意图。图 12Z1517(4 分)工人站在地面上利用滑轮组把货物提起来,请你把图12Z16 中绳子的绕法补充完整。图 12Z16四、实验探究题(共 21 分)18(12 分)在“探究杠杆平衡条件”的实验中:(1)小丽把杠杆支在支架上,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在_位置平衡。(2)如图 12Z17 甲所示,在杠杆右边 B 处挂两个相同的钩码,要使杠杆仍在水平位置平衡,应在杠杆左边 A 处挂_个同样的钩码。图 12Z
8、17(3)如图乙所示,用弹簧测力计在 C 处竖直向上拉,当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,杠杆仍然在水平位置平衡,弹簧测力计的拉力 F_(选填“变大”“不变”或“变小”),原因是_。19(9 分)某实验小组在“测定滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示,第1、2、3 次实验装置分别如图 12Z18 甲、乙、丙所示。图 12Z18次数123钩码重 G/N钩码上升高度 h/m有用功 W有/J测力计拉力 F/N测力计移动距离 s/m总功 W总/J机械效率 20.10.20.90.30.2774.1%40.10.41.60.30.4883.3%40.10.41.10.50.55_(1)比较第 1 次实
9、验和第 2 次实验可得结论:使用同样的滑轮组,提起的物体越重,滑轮组的机械效率_。(2)填写第 3 次实验中的机械效率。比较第2 次实验和第 3 次实验可得结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率_。(3)如果不计绳重和摩擦,图丙中钩码重为4N时,弹簧测力计的拉力为1N,那么当钩码重为 9N时,该滑轮组的机械效率是_。五、计算题(9 分)20.如图 12Z19 甲所示为农民张文任栽种出的一个超级大南瓜。为将南瓜顺利装车,村民们利用如图乙所示的滑轮,用绳子绕制成滑轮组。在20s时间内,村民们用750N的拉力将绳端沿竖直方向匀速向下拉动 6m,把南瓜提升到 1.5
10、m高处,此过程中滑轮组的机械效率为90%。(g 取 10N/kg)(1)按题意画出滑轮组的绳子绕法。(2)村民们拉动滑轮组的功率为多大?(3)超级大南瓜的质量为多大?图 12Z19详解详析1D2.D3B解析 有用功与总功的比值叫做机械效率,机械效率与做功的多少无关,故 A 错误;功率反映做功的快慢,功率大则做功快,功率小则做功慢,故B 正确;机械效率与机器的功率大小没有直接关系,故C 错误;功率等于功和做功所用时间之比,功率大,做功多少不确定,故做功时间不确定,D 错误。4C解析 水桶重和位置不变,即阻力和阻力臂不变,当小强依次在杠杆上的A1、A2、A等各点施加一个向下的力时,动力臂不断增大,
11、发现越来越容易提起水桶,说明动力越来越小,所以根据此实验提出的最有探究价值且易于探究的科学问题是:阻力和阻力臂不变,杠杆平衡时,动力和动力臂之间存在着怎样的关系?5B6D解析 A 中机械动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;B 中机械属于等臂杠杆,不省力也不费力;1C 中滑轮组承担物重的为两股绳子,拉力为物重的;D 中滑轮组承担物重的为 3 股绳子,拉力为物重21的,所以最省力。37B解析 由图可知,水塔可以看作是一个杠杆,支点是水塔与地面的接触点,阻力是水塔的重力,在阻力和阻力臂不变的情况下,由杠杆的平衡条件F1l1F2l2可知,当钢缆对水塔拉力的力臂最大时,拉力最小;力臂是支点到力的作用线的垂直距
12、离,分析四个选项可知,拉力的力臂最大的是图B,此时钢缆对水塔的拉力最小,故选B。8D9C 解析 分析题意知,当铁棒在水平拉力F的作用下,以O点为转轴,由竖直位置逆时针匀速转向水平位置的过程中,可看作杠杆,根据杠杆平衡条件列等式:Gl2Fl1;而杠杆在逆时针匀速转向水平位置的过程中,铁棒重力不变,但阻力臂l2会不断变大,动力臂l1会逐渐变小,因此阻力和阻力臂的乘积会变大,所以动力F变大,故选 C。10C 解析 由图可知,承担物重的绳子有两股,所以绳子自由端移动的距离:s2h21 m12 m,A 选项错误。在不计绳重与摩擦的情况下,F(GG动),所以动滑轮的重力:G动nFG2n120 N200 N
13、40 N,B 选项错误。滑轮组的机械效率:W有GhG200 N83.3%,C 选W总FsnF2120 Ns2 m项正确。绳子自由端移动的速度:v 0.4 m/s,又PFv,则拉力F的功率:PFv120 N0.4t5 sm/s48 W,D 选项错误。故选 C。11省力70 解析 竖直向上的力F为动力,箱体的重力为阻力,支点在轮处,故动力臂大于阻力臂,所以是省力杠杆。当旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡时,如图所示:由题意知,l13l2,根据杠杆平衡条件F1l1F2l2,所以竖直向上的拉力为FGl211G 210 N70 N。l13312动200 解析 由题图所示滑轮的使用情况可判断该滑轮为动滑轮;不
14、计滑轮重、绳重及轴与滑轮间的摩擦,11使用动滑轮能省一半力,FG 400 N200 N。221320不变FBA 解析(1)由图可知,杠杆在水平位置平衡时,根据杠杆平衡条件得FBAGBC,则GBC10 N2BC20 N。(2)杠杆被拉起后,拉力的方向不变,阻力的方向不变,此时动力臂仍是阻力臂的BC2 倍,所以动力仍是阻力的二分之一,故拉力F大小将不变。141810 解析 把重物拉上高台所做的有用功:W有Gh45 N0.4 m 18 J;斜面的机械效率:W有W有18 J,则W总30 J,W总60%额外功:W额W总W有30 J 18 J 12 J。使用斜面做的额外功:W额fs,所以摩擦力:fW额12
15、 J10 N。s1.2 m150.1 m/s3.75104 J750解析 物体上升的速度:h5 mv 0.1 m/s。t50 s有用功:W有Ghmgh600 kg10 N/kg5 m3104 J;W有W有3104 J由得,总功(拉力做的功)为W总3.75104 J;W总80%W总3.75104 J拉力的功率为P750 W。t50 s16如图所示17如图所示18(1)水平(2)3(3)变大拉力F的力臂变小19(1)越高(2)72.7%越低(3)90%解析(3)先求出动滑轮重为 1 N,然后再求出钩码重为 9 N 时的机械效率。20(1)如图所示(2)W总Fs750 N6 m4500 J,W总4500 J村民们拉动滑轮组的功率:P225 W。t20 s(3)由W有可得,W有W总90%4500 J4050 J,W总W有4050 J由W有Gh可得,G2700 N,h1.5 mG2700 N则m 270 kg。g10 N/kg解析(1)由“将绳端沿竖直方向匀速向下拉动6 m,把南瓜提升到 1.5 m 高处”可知,s6 m,hs6 m1.5 m,则滑轮组中承重绳子股数n 4。h 1.5 m
限制150内