内容正文:
第十一章成果展示
简单机械
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(每题4分,共40分)
1.某学校劳动教育课堂上,以下劳动场景中,利用了费力杠杆的是( B )
2.如图所示,小华用苹果和橘子来玩跷跷板游戏。她将苹果、橘子分别吊在轻杆的左、右两端,放手后,轻杆马上转动起来。使轻杆逆时针转动的力是( D )
第2题图
A.苹果所受的重力
B.橘子所受的重力
C.吊橘子的绳对轻杆的拉力
D.吊苹果的绳对轻杆的拉力
3.如图所示为小明同学用老虎钳剪钢丝时的情景,该老虎钳( C )
第3题图
A.动力臂大于阻力臂;把刀口制得很锋利,是为了增大压力
B.动力臂小于阻力臂;把刀口制得很锋利,是为了增大压力
C.动力臂大于阻力臂;把刀口制得很锋利,是为了增大压强
D.动力臂小于阻力臂;把刀口制得很锋利,是为了增大压强
4.如图所示,物体A重200 N,物体B重50 N,此时物体B匀速下降,若不计动滑轮重、绳重以及绳子与滑轮间的摩擦,则物体A与水平面间的摩擦力为( B )
第4题图
A.50 N B.25 N
C.100 N D.200 N
5.如图甲所示是切百香果时所用的多功能勺子。把A点压在百香果上固定,B处的“刺刀”刺进果壳,用力使勺子绕A点转动一周,“刺刀”就把果壳切开了(如图乙所示)。关于勺子的构造和使用,下列说法正确的是( A )
第5题图
A.勺子转动切百香果时可看作省力杠杆
B.勺柄表面有花纹是为了减小摩擦
C.“刺刀”很尖利是为了增大压力
D.勺子绕着百香果转动时运动状态不变
6.如图所示,轻质杠杆OB可绕O点转动,OA=AB。在A点悬挂物体,在B点竖直向上拉动杠杆使其始终在水平位置保持平衡,拉力为F。下列说法正确的是( C )
第6题图
A.F的大小为物重的2倍
B.物重增加5 N,F的大小也增加5 N
C.物体悬挂点右移,拉力F会增大
D.将F改为沿图中虚线方向,拉力F会减小
7.停放自行车时,若要从如图所示的四个点中选择一点施加竖直向上的力,将后轮略微提起。其中最省力的点是( D )
第7题图
A.A点 B.B点
C.C点 D.D点
8.如图所示是吊车正在起吊货物的示意图。该装置通过液压伸缩撑杆推动吊臂并使吊臂绕O点转动,从而通过钢绳将货物缓慢吊起。假设液压伸缩撑杆对吊臂的作用力始终与吊臂垂直,仅通过转动吊臂提升货物的过程中,下列分析正确的是( D )
第8题图
A.液压伸缩撑杆对吊臂的作用力不断增大
B.钢绳对吊臂的作用力不断增大
C.液压伸缩撑杆对吊臂的作用力的力臂不断增大
D.钢绳对吊臂的作用力的力臂不断减小
9.如图所示的滑轮组中,每个滑轮重20 N,在绳子的自由端用100 N的拉力把货物匀速提升1 m,不计摩擦和绳重,则货物重和滑轮组的机械效率分别是( C )
第9题图
A.20 N 80% B.20 N 90%
C.180 N 90% D.180 N 80%
10.(多选)工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙时,吊篮可在电动机的作用下实现升降,其简化结构原理如图所示。吊篮的质量为40 kg,两名工人及工具的总质量为200 kg,某次吊升过程中,吊篮在30 s内匀速上升了6 m,不计滑轮重、绳重和摩擦,下列关于该过程的分析正确的是(g取10 N/kg)( ABD )
第10题图
A.电动机对绳子的拉力为600 N
B.电动机拉动绳子的功率为480 W
C.克服吊篮做的额外功是240 J
D.吊篮的质量增加,则吊篮的机械效率变小
二、填空题(每空2分,共24分)
11.如图所示为居民小区内的健身器材,它是由 3 个定滑轮组成的;定滑轮在使用时可以改变力的 方向 。
第11题图
12.一人推着一辆四轮小车行走,当前轮遇到障碍物时,向下按后方扶把,若把小车视为杠杆,这时杠杆的支点是 后轮 ;当后轮遇到障碍物时,向上抬起后方扶把,这时小车可视为 省力 (选填“省力”或“费力”)杠杆。
13.如图所示,用一轻直杆把飞机机翼模型固定在轻质杠杆上,直杆始终与杠杆垂直,将弹簧测力计竖直向下拉,使杠杆始终在水平位置平衡。弹簧测力计的示数如图中的放大图所示,那么机翼模型重为 2.4 N。当对模型水平向右吹风时,弹簧测力计的示数将 变小 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
第13题图
14.如图所示,小明同学只有一根绳子,他想把被风刮倒的甲树拉正,想起刚学习的滑轮知识,他把绳子的一端系在乙树上,然后绕过甲树用力拉绳子,这样做有 2 段绳子拉甲树。如果不计绳重和摩擦,甲树受到400 N的拉力,则乙树受到的拉力为 200 N。
第14题图
15.如图所示,用滑轮组拉动重为70 N 的物体A,使物体A在水平方向上移动5 m,所用拉力F为20 N,地面对物体A的摩擦力为30 N,则拉力F做的功为 200 J,滑轮组的机械效率为 75% 。
第15题图
16.如图所示,用固定在竖直墙上的直角三角形支架ABC放置空调室外机,已知AB长40 cm,BC长50 cm。空调室外机的质量为30 kg,空调室外机的重力作用线正好通过AB的中点,A处螺钉受到的水平拉力F为 200 N(支架自重不计,g取10 N/kg)。为了安全,从力学的角度分析,空调室外机的位置应尽量 靠近 (选填“靠近”或“远离”)墙壁。
第16题图
三、作图题(共6分)
17.(3分)如图甲所示的带盖子的垃圾桶,它能有效地阻隔垃圾散发的气味,图乙为打开桶盖时的简化图。若动力作用在A点上,请在图乙中画出:
(1)桶盖所受重力G的力臂l;
(2)作用在A点的最小动力F的示意图。
第17题图
答案:如图所示。
18.(3分)站在地面上的人想用尽可能小的力提升水桶,请在图中画出滑轮组绳子的绕法。
第18题图
答案:如图所示。
四、实验探究题(15分)
19.用相同规格的钩码做“探究杠杆的平衡条件”实验,回答下列问题。
(1)实验前杠杆状态如图甲所示,应当向 右 调节平衡螺母使杠杆呈水平状态。
第19题图
(2)如图乙所示,在杠杆支点的左侧A点悬挂若干钩码,在支点的右侧悬挂1个钩码,发现无论怎样调节右边钩码的位置,都不能使杠杆呈水平状态。为使杠杆水平,可以通过 将A处的钩码向右移动到离O点一格处,并把右侧钩码移动到第四格处(其他合理即可) (只填一种可行的操作即可)来实现。
(3)调整后继续实验,从支点处缓慢向右移动钩码,直到杠杆再次呈水平状态,同时记录左、右两侧悬挂的钩码 位置 和 重力 的大小。
(4)杆秤是利用杠杆平衡原理制成的测量物体质量的工具。如图丙所示,某杆秤的零刻度距离提纽1 cm,秤钩到提纽的水平距离为5 cm,秤砣的质量为0.5 kg,则提纽右侧距离提纽5 cm处的刻度值应为 0.4 kg。
五、计算题(15分)
20.工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石材,质量为1.8×103 kg的石材放在水平地面上,在拉力F的作用下沿水平方向做匀速直线运动,其路程随时间变化的关系图像如图乙所示。石材在水平方向上受到的阻力大小为石材所受重力的,滑轮组的机械效率为75%,滑轮组和绳子的自重不计。g取10 N/kg,求:
(1)石材受到的阻力;
(2)在石材移动40 s的过程中,工人做的有用功;
(3)在石材移动40 s的过程中,工人作用在绳子自由端的拉力F。
第20题图
解:(1)石材所受的重力
G=mg=1.8×103 kg×10 N/kg=1.8×104 N,
石材受到的阻力
Ff=G=×1.8×104 N=1 800 N。
(2)由题图乙可得,在t=10 s内石材移动的距离s=1.0 m,石材做匀速运动的速度
v===0.1 m/s,
石材在t′=40 s内移动的距离
s′=vt′=0.1 m/s×40 s=4 m,
因为石材做匀速直线运动,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,则滑轮组对石材的拉力
F′=Ff=1 800 N,
工人做的有用功
W有=F′s′=1 800 N×4 m=7 200 J。
(3)由η==75%可得,工人做的总功
W总===9 600 J,
由题图甲可知,n=3,绳子自由端移动的距离
sF=3s′=3×4 m=12 m,
由W总=Fs可得,工人作用在绳子自由端的拉力
F===800 N。
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