内容正文:
第十一章 简单机械和功
课时1 杠杆、滑轮
基础过关
1. (2025长沙)下列属于费力杠杆的是 ( )
A. 钢丝钳 B. 独轮车 C. 船桨 D. 托盘天平
2. (2025烟台)为了响应国家体重管理年的号召,小明为家人制作了如图所示的简易拉力器,关于图中的滑轮分析正确的是 ( )
第2题图
A. 是定滑轮,可以省力
B. 是动滑轮,可以省力
C. 是定滑轮,可以改变力的方向
D. 是动滑轮,可以改变力的方向
3. 俯卧撑是一项常见的健身项目,如图是运动员在水平地面上做俯卧撑在某位置保持静止时的情景,此时她的身体可近似看作与地面平行,地面对脚的力作用在O点,对手的力作用在B点,身体重心在A点.已知运动员的重力为600 N,地面对手的力F1与身体垂直,则F1的大小为 ( )
第3题图
A. 200 N B. 450 N C. 600 N D. 1 800 N
4. 人教图片改编 如图所示,工人用大小为160 N的拉力,在10 s内将重为400 N的重物在竖直方向上匀速提升2 m.若不计绳重及摩擦,则下列判断错误的是 ( )
第4题图
A. 绳子自由端移动的距离为6 m
B. 动滑轮的重力为80 N
C. 该滑轮组没有改变拉力的方向
D. 物体上升的速度为0.6 m/s
5. (2025新城区一模)如图甲所示,用扳手拧螺帽时,图 (选填“a”或“b”)的握法更有利于拧紧或松开螺帽;如图乙所示,当缓缓向下拉绳子时,旗子就会徐徐上升,这是由于旗杆顶部有一个滑轮,它 (选填“能”或“不能”)省力,但可以改变 .
甲 乙
第5题图
6. (2025铁一中模拟)人体中有很多结构可简化为杠杆.如图,手提起物体时,桡骨在肱二头肌的收缩牵引下绕肘关节转动,这是一种 杠杆;此过程中肱二头肌收缩的距离 (选填“大于”“等于”或“小于”)手移动的距离.
第6题图
7. (2025高新一中八模)如图所示,用杆秤给孩子称体重时,小孩和篮子的总质量为12 kg,移动秤砣,使秤杆水平平衡(忽略秤杆和秤钩重),此时OA=9 cm,OB=36 cm,则该秤砣的质量为 kg,要使该杆秤的称量范围变大,写出一种可行的办法: .
第7题图
8. (2025德阳)小王在体育课上做俯卧撑,若将他的身体看作为杠杆,脚尖作为支点O,简化模型如图所示,A点为重心,请画出重力示意图及 F1的力臂l1.
第8题图
9. (2025凉山州)如图甲所示,人们用盘子夹可以既方便又安全地取出蒸食物的盘子.盘子夹的一侧可简化为图乙所示的杠杆,O为支点.请在图乙中画出作用在A点的最小动力F1及其力臂l1.
第9题图
综合提升
10. 小明用铁架台、带刻度的直尺、力传感器(力传感器可以测量杠杆对其竖直向上的压力)、规格相同的钩码若干(每个钩码重0.5 N)探究杠杆的平衡条件.
(1)将力传感器安装在杠杆右侧,如图甲所示,此时杠杆水平平衡,力传感器示数大于0,接下来应向 调节平衡螺母使力传感器的示数恰为0,实验前将没挂钩码的杠杆调节到水平位置平衡的目的是便于 .
甲 乙
第10题图
(2)正确调节后,在杠杆左侧挂上钩码,如图乙所示,设左侧钩码对杠杆的力为动力F1,力传感器对杠杆的压力为阻力F2,并读出对应的力臂l1、l2.给杠杆左侧挂上不同数量的钩码,并移动钩码的 ,记录了1~3组数据在下表中.
实验次序
动F1/N
动力l1/cm
阻F2/N
阻力l2/cm
1
1
10.0
0.5
20.0
2
2
15.0
1.5
20.0
3
2.5
20.0
2.5
20.0
(3)分析表中的数据,归纳出杠杆的平衡条件是 ;多次实验的目的是 .
(4)新考法科学推理 小明用带手柄的滑轮向右轻推悬挂钩码的细线,如图丙所示,力传感器上示数的变化情况是 .
丙 丁
第10题图
(5)新考法生活实践 如图丁所示,粗细不均匀的胡萝卜在水平位置平衡,将胡萝卜沿虚线位置分割成两部分,左边部分胡萝卜所受的重力 (选填“大于”“小于”或“等于”)右边部分胡萝卜所受的重力.
11. (2025高新一中二模)工人要用如图装置提升一批规格相同的玻璃来封阳台,该装置中的滑轮是 (选填“定”或“动”)滑轮;已知货篮重30 N,工人用该装置匀速提升一块玻璃时拉力为150 N,提升两块玻璃时拉力为250 N,不计绳重及摩擦,则动滑轮重 N;若绳子能承受的最大拉力为700 N,该装置匀速提升这批玻璃时,所能提升的最大物重为 N.
第11题图
课时2 功、功率
1. (2025南充)新学期,老师组织同学们进行了一场有意义的劳动——搬新书,在下列过程中,同学们对书不做功的是 ( )
甲 乙 丙 丁
第1题图
A. 甲图中将书从地面提起的过程
B. 乙图中在水平路面推车的过程
C. 丙图中将书搬上教学楼的过程
D. 丁图中将书堆放在桌面的过程
2. (2025交大航天模拟)如图所示,一个人先后两次用同样的时间、同样大小的力,将质量不同的物体在不同的表面上分别移动相同的距离.该力在此过程中所做功的大小分别为W1、W2,功率的大小分别为P1、P2,关于它们之间的大小关系说法正确的是 ( )
第2题图
A. W1<W2 P1<P2 B. W1>W2 P1>P2
C. W1=W2 P1=P2 D. W1<W2 P1>P2
3. (2025铁一中模拟)甲、乙两位同学进行举杠铃比赛,如图所示,甲比乙高,他们在相同的时间内举起了相同的杠铃,则 ( )
第3题图
A. 甲做功较多,功率较大
B. 甲做功较多,功率较小
C. 乙做功较多,功率较大
D. 乙做功较多,功率较小
4. (2025甘孜州)小珍同学到养老中心参加志愿者活动时,用推车帮助老奶奶搬运生活用品.若她用 20 N的水平推力,推着推车水平移动10 m,用时20 s.其推力做功为 J,做功的功率为 W.
5. (2025宜宾)某款重力为2 N的电动玩具小车,以P=3 W的功率在水平路面上匀速直线运动,此过程中所受摩擦阻力恒为0.6 N,则匀速运动时的速度v= m/s;现在小车以相同功率在斜面上匀速直线运动4 m的路程,对应上升
2 m的高度,此过程中所受摩擦阻力恒为0.5 N,则玩具小车所用时间t= s.
6. (2025陕师大附中模拟)在如图所示的健身运动的过程中,物体A的质量为4 kg,绳重、滑轮摩擦不计.当向下摆动脚腕使细绳拉着物体A缓慢(匀速)提升时,脚腕对细绳拉力的方向在改变、大小 (选填“也改变”或“不变”).若2.4 s内脚腕将物体A匀速提起0.3 m,则细绳拉力对物体A所做的功为 J,功率为 W.(g取10 N/kg)
第6题图
7. (2025苏州节选)叉车常用于货物的转运.叉车在10 s内将质量为300 kg的货箱匀速竖直提升3 m,g取10 N/kg.求此过程中:
(1)货箱的速度.
(2)叉车对货箱所做的功.
(3)叉车对货箱所做功的功率.
课时3 机械效率
基础过关
1. 人教图片改编 如图,甲、乙两人用不同的装置,在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台,不计绳重及滑轮的摩擦.下列说法正确的是 ( )
第1题图
A. 甲做的有用功多
B. 乙做的总功多
C. 甲做总功的功率大
D. 乙所用装置的机械效率小
2. 《天工开物》中记载的“六桨课船”(课船:运税银的船)如图所示,关于“六桨课船”下列说法正确的是 ( )
第2题图
A. 船桨是一种杠杆
B. “六桨课船”只受浮力作用
C. 船桨的机械效率大于100%
D. “六桨课船”浸入水中的体积与运载税银的质量无关
3. (2025交大附中三模)如图所示,工作人员正在用电动滑轮吊起神舟飞船.现将质量为2 t的飞船部件在10 s内匀速提升2 m,电动滑轮的机械效率为80%,g取10 N/kg.下列分析正确的是 ( )
第3题图
A. 用该电动滑轮提升1 t的物体时,机械效率大于80%
B. 飞船部件的重力为2×103 N
C. 电动滑轮做的有用功为4×104 J
D. 电动滑轮做功的功率为5×104 W
4. (2025经开区一模)如图,为方便残疾人上下台阶,公共场所通常会设计专用通道,沿通道上台阶和直接上台阶比较,可以 (选填“省力”或“省功”);若将重900 N的小车沿8 m长的斜面推上1 m高的平台,沿斜面所用的推力为150 N,在此过程中斜面的机械效率为 ,小车受到的摩擦力是 N.(忽略空气阻力)
第4题图
5. 如图,是《墨经·经下》里涉及的一种斜面引重车,系紧在后轮轴上的绳索绕过滑轮与斜面上的重物连接.
第5题图
(1)斜板顶端的滑轮的作用是 .
(2)用该引重车将重2 000 N的木箱从斜板底端匀速拉到顶端,已知斜板长2 m、高0.8 m,后轮轴施加在绳子上的力为1 000 N(不计绳重、滑轮与绳间的摩擦),则该斜面的机械效率为 ,此木箱与斜板之间的摩擦力是 N.
(3)使用该斜面引重车 (选填“能”或“不能”)省功.
6. (2025陕师大附中模拟)在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,小明用同一滑轮组进行了三次实验,如图甲、乙、丙所示,实验数据记录如表:
第6题图
实验序号
钩码重G/N
钩码上升距离h/cm
拉力
F/N
绳端移动距离s/cm
机械效率/%
1
2
10
0.8
30
83.3
2
4
10
1.5
30
★
3
6
10
2.2
30
90.9
(1)实验中要竖直向上 拉动弹簧测力计.
(2)表格中★处数据应为 %(结果保留一位小数).
(3)另一名同学改变动滑轮重,提升同一物体多次实验,根据所测数据绘制出如图丁所示的图像,分析可知:被提升物体重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越 (选填“高”或“低”).
(4)通过分析表中数据可知,要提高同一滑轮组的机械效率,可以采取的措施是 .
(5)分析表格中的数据可知:使用该滑轮组提升重物,随着物重的增大,克服动滑轮重所做的额外功在所有额外功中的占比变小,你认为原因是 .
(6)实验中很难做到匀速拉动,所以弹簧测力计的示数不稳定.于是同学们想在静止时测出拉力的大小.这样做会导致测得的机械效率 (选填“偏大”“偏小”或“不变”).
(7)实验中减少一个测量器材也能完成效率测量,所得滑轮组的机械效率的表达式为η= .
7. (2025辽宁)如图,某同学用一个定滑轮将质量10 kg的重物匀速向上提起
9 m,其所做的总功为1 000 J.g取10 N/kg.求该过程中:
(1)重物受到的重力G的大小.
(2)重物受到的拉力F的大小.
(3)有用功W有用.
(4)定滑轮的机械效率η.
第7题图
综合提升
8. (2025高新一中模拟)图甲虚线框内为某滑轮组,现利用该滑轮组提升质量为27 kg的物体时所用的拉力为100 N,物体和绳子自由端的移动情况如图乙所示,不计绳重和摩擦(g取10 N/kg),下列说法分析正确的是 ( )
第8题图
A. 物体上升的速度为1.5 m/s
B. 动滑轮的重力为70 N
C. 该滑轮组的机械效率为90%
D. 以更快的速度匀速提升物体,该滑轮组的机械效率增大
9. (2025铁一中三模)如图甲,A、B是两个完全相同的物体,琴琴同学分别将A、B两物体匀速拉到斜面顶端,sA=0.3 m,sB=0.2 m,对物体做功情况如图乙所示,则对物体A做的有用功是 J,斜面对物体B的摩擦力为 N,两方案的机械效率ηA (选填“>”“=”或“<” )ηB.
甲 乙
第9题图
专项突破二 力学作图专练
类型1指定力作图
1. (2025绥化)如图,请在图中画出物体A对竖直墙面的压力的示意图.
第1题图
2. 如图所示,物块沿粗糙斜面向上运动,请画出物块所受重力G及物块对斜面压力F压的示意图.
第2题图
3. (2025铁一中五模)如图,手按压水平桌面并向左滑动,可感受到桌面对手的支持力和摩擦力.请以A点为作用点,画出桌面对手的支持力和摩擦力的示意图.
第3题图
类型2受力分析作图
4. 苏科习题改编 如图,“老鹰”稳稳地停在指尖上,请在图中作出“老鹰”的受力示意图.
第4题图
5. (2025铁一中滨河五模)图甲是天蒙山索道的吊厢随钢索向下方做匀速直线运动的情景,图乙是吊厢及吊厢内物体的简图.请画出物体所受力的示意图(力的作用点画在物体的重心O上).
第5题图
6. 佩戴香囊是端午节传统习俗之一.悬挂的香囊被风吹起,某时刻风停后香囊从如图所示位置开始摆动,请作出此时香囊的受力示意图(O点为香囊重心,忽略空气阻力).
第6题图
类型3杠杆作图
7. (2025山西)图甲是L型应急防洪板,能有效阻挡洪水.图乙为单个防洪板的结构简图,请你在图乙中,画出能阻碍防洪板向左翻倒的压力F的力臂.
第7题图
8. (2025铁一中曲江校区模拟)如图甲所示是个压核桃钳子,其简化示意图如图乙所示,请在图乙中画出压核桃时,作用在A点的阻力F2的阻力臂l2,以及作用在B点的最小动力F1.
第8题图
类型4滑轮组作图
9. (2025陕师大附中模拟)如图所示,站在地面上的人想用尽可能小的力提升水桶至3 m高处.请在图中画出滑轮组绳子的绕法.
第9题图
参考答案
课时1 杠杆、滑轮
1. C 2. C 3. B 4. D
5. b 不能 力的方向 6. 费力 小于
7. 3 换用质量更大的秤砣(答案不唯一)
8. 如答图所示 9. 如答图所示
第8题答图 第9题答图
10. (1)右 测量力臂 (2)位置 (3)动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1l1=F2l2) 寻找普遍规律 (4)(逐渐)变小 (5)大于
11. 动 70 1 200
课时2 功、功率
1. B 2. C 3. A 4. 200 10 5. 5 2 6. 不变 12 5
7. 解:(1)货箱的速度v===0.3 m/s
(2)因为匀速竖直提升,所以叉车对货箱的支持力F=G=mg=300 kg×10 N/kg=3×103 N
叉车对货箱所做的功W=Fs=3×103 N×3 m=9×103 J
(3)叉车对货箱所做功的功率P===900 W
课时3 机械效率
1. C 2. A 3. C
4. 省力 75% 37.5
5. (1)改变力的方向 (2)80% 200 (3)不能
6. (1)匀速 (2)88.9 (3)低 (4)增加提升重物的质量 (5)克服动滑轮重做的额外功不变,克服摩擦力做的额外功增大 (6)偏大 (7) ×100%
7. 解:(1)重物受到的重力的大小G=mg=10 kg×10 N/kg=100 N
(2)重物受到的拉力的大小F=G=100 N
(3)有用功W有用=Gh=100 N×9 m=900 J
(4)定滑轮的机械效率η=×100%=×100%=90%
8. C 9. 2 2.5 <
专项突破二 力学作图专练
1. 如答图所示 2. 如答图所示
第1题答图 第2题答图
3. 如答图所示 4. 如答图所示
第3题答图 第4题答图
5. 如答图所示 6. 如答图所示
第5题答图 第6题答图
7. 如答图所示 8. 如答图所示
第7题答图 第8题答图
9. 如答图所示
第9题答图
5
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