摘要:
**基本信息**
聚焦简单机械核心知识,通过生活实例与实验探究,系统覆盖杠杆平衡、机械效率等考点,强化物理观念与科学思维。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|杠杆基础|选择1-3、填空15-16|判断杠杆类型、力臂分析、平衡条件应用|从杠杆概念(支点、力臂)到平衡条件(F1L1=F2L2)的推导与直接应用|
|杠杆应用|选择5-6、实验20|杆秤称量、浸没浮力对杠杆平衡影响|结合生活工具(杆秤、桔槔),体现杠杆平衡条件的实际迁移|
|滑轮与机械效率|选择7-8、填空13-14、实验21|动滑轮特点、机械效率计算与影响因素|从滑轮组组成(n判断)到机械效率(η=W有/W总)的公式推导与实验验证|
|综合计算|计算22-24|功、功率、机械效率综合应用|整合杠杆平衡、滑轮组机械效率、功和功率,形成“概念-规律-应用”完整逻辑链|
内容正文:
第十二章简单机械期末复习练习题
一、选择题
1.2023年2月10日,航天员费俊龙、张陆在机械臂的辅助下完成了中国空间站全面建成后航天员的首次出舱活动。机械臂类似人的手臂,具有抓住、拉回、锁死等功能。下图所示工具,正常使用时与机械臂属于同一类杠杆的是( )
A. 瓶起子 B. 钢丝钳 C. 核桃夹 D. 食品夹
2.如图是用于安装马路牙石的“炮车",车架A0B,夹具A'0'B'都可看做杠杆,则车架和夹具分别是( )
A.省力杠杆,费力杠杆 B.费力杠杆,省力杠杆
C.省力杠杆,省力杠杆 D.费力杠杆,费力杠杆
3.“探究杠杆的平衡条件”实验中,杠杆在水平位置平衡,如图所示。下列操作能使杠杆在水平位置保持平衡的是( )
A.同时将左右两侧的钩码取下一个
B.将、两处所挂的钩码交换位置
C.将左侧钩码向支点移动两格,右侧钩码向支点移动三格
D.将右侧钩码取下一个,左侧钩码向支点移动一格
4.用图中各机械分别把重物M缓慢提高,最省力的是( )(不计摩擦及机械自重)
A. B.
C. D.
5.如图,均是杆秤称量时的支点。当使用称量时,调整秤砣至A点位置,使秤杆处于水平平衡状态(忽略绳重和杆重),已知秤砣质量为5kg,O1A=110cm,=10cm。下列说法正确的是( )
A.所称物体质量是50kg
B.换称质量较小的物体时,秤砣应向A点左边移动
C.改用称量物体时,会使该杆秤的称量范围变小
D.当秤砣在A点时,使用称量的物体质量比使用称量的物体质量大
6.如图所示,将体积相同的物体G 1 、G 2 分别挂在杠杆的两端,杠杆处于平衡状态。若将两个物体G 1 、G 2 同时浸没在水中,则 ( )
A.杠杆仍能保持平衡 B.杠杆不能平衡,A端下沉
C.杠杆不能平衡,B端下沉 D.无法确定杠杆的状态
7.如图,工人用动滑轮提升重物,下列说法正确的是( )
A.克服动滑轮重力做的功是有用功 B.重物与人手移动的距离相等
C.重物与人手移动的速度相等 D.增加重物,动滑轮的机械效率变大
8.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( )
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
9.如图所示,小王站在水平地面上,将长为0.6米,质量可忽略不计的木棒搁在肩上,支点O距离后端A处为0.2米,A处挂一个重40N的物体,他用手竖直压住前端B处使木棒保持水平平衡。若小王的质量为50kg,双脚与地面的总接触面积约为400cm2,下列说法正确的是( )
A.手对木棒的压力大小为40N B.肩对木棒的支持力大小为80N
C.地面对人的支持力大小为560N D.人对地面的压强大小约为1.35×104Pa
10.用某滑轮组提升质量为27kg的物体,在绳子自由端沿竖直方向施加的拉力为100N。绳子自由端竖直移动的距离、物体上升的高度,二者分别随时间变化的关系如图所示。g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.在绳子自由端施加的拉力的功率为50W B.滑轮组中动滑轮所受重力为30N
C.物体上升2m,滑轮组所做的额外功为60J D.滑轮组的机械效率为80%
11.如图所示的小型起重机,某次吊起重为的物体,电动机的拉力为,用时,使物体上升了。则通过动滑轮( )
A.做的有用功为 B.拉力功率为
C.做的总功为 D.机械效率为
12.用如图所示的滑轮组将重450N的物体M沿水平地面匀速拉动1m,绳子末端拉力F大小为40N,物体M所受摩擦力大小是物重的0.2倍。则下列说法错误的是( )
A.物体所受摩擦力方向水平向左
B.绳子末端移动的距离为3m
C.该滑轮组的机械效率为70%
D.在绳子与滑轮间加润滑油可提高滑轮组的机械效率
二、填空题
13.使用如图的装置______(选填“能”或“不能”)省功;原滑轮用铸铁制成,若换成更轻小的合金滑轮,则提升同一重物,可______(选填“提高”或“减小”)装置的机械效率。
14.在“使用动滑轮”的实验中,竖直向上拉弹簧测力计,如图。弹簧测力计静止时的示数是、,则、的大小关系是______;若钩码匀速上升0.1m,则绳子自由端移动的距离是______m。
15.同学们在体育课上做仰卧起坐,前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲,后半段是上半身完全离开地面。
(1)仰卧起坐时,人体可看成杠杆模型,O为支点,肌肉的拉力F为动力,如图所示,请画出杠杆模型的阻力臂L ;
(2)先将头向前抬起,可以减小 力臂;在平躺至坐起的过程中,运动员肌肉所施加的动力变化情况是 ;
(3)同学们可以改变仰卧起坐的快慢,来控制体育锻炼的效果,从物理学角度分析,其实质是改变 的大小。
16.如图,轻质杠杆OA的中点悬挂一重物,若重物的质量是5kg,则在A端施加竖直向上的力F的大小是 N(g取10N/kg),杠杆在水平位置平衡。若保持杠杆位置不变,将力F顺时针从AB方向转动到AC方向,则该过程中力F的大小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
17.如图所示,小明在建筑工地上见到的电动起重机,它主体内有一个电动机为它提供拉力,它吊钩上有一个动滑轮,绳子一端固定在主体上,一端连接在电动机上。工人用电动起重机将的建筑材料,提高,用时。在此过程中克服动滑轮重力所做的额外功占总功的10%,不计钢绳重和摩擦,电动起重机所做的有用功是__________,此动滑轮重是__________,电动机提供的拉力功率是__________。
18.如图所示,小明用的拉力平行于斜坡将重的木箱从斜坡底端匀速拉到顶端,斜坡长,高,他做的总功为 J,斜坡的机械效率为 ,木箱受到的摩擦力为 N。
三、实验题
19.在探究杠杆平衡条件时,所用每个钩码的质量均相等、杠杆上相邻刻线间的距离相等。
(1)如图1所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将右端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)端调节。杠杆水平平衡后,在A点悬挂2个钩码,如图2所示,为使杠杆保持水平平衡,应在B点悬挂 个钩码;
(2)如图3所示,若每个钩码质量为50g,则应在C点施加一个F= N的竖直拉力作为动力,来维持杠杆水平平衡。此时该杠杆与下图中的 正常使用时的杠杆类型相同;(取g=10N/kg)
AB.C.
(3)在图3中杠杆水平平衡的基础上,在支架上固定1个滑轮,将悬挂钩码的细线绕过滑轮,如图4所示。若仍使杠杆保持水平平衡,则竖直拉力F′ F。(选填“>”“=”或“<”)
20.中药房使用的杆秤,在我国有几千年的历史。如甲图所示,盘中置物,手提提纽。右移秤砣,使杆秤水平平衡。“能工巧匠”小组参加了“制作简易杆秤”活动。请你根据活动过程,完成下列问题:
(1)制作原理:杆秤是根据 条件制成。如乙图,用轻质木棒作为秤杆,细线系上一个质量为m的物体作为秤砣,空小盆挂在A点作为秤盘,在O点挂粗绳作为提纽, 点相当于杠杆的支点。
(2)乙图中,秤盘内未放称量物,调节秤砣位置使杆秤水平平衡,在秤杆上悬挂秤砣细线的位置做标记,该标记处对应的刻度为 g。
(3)乙图中,当称量物质量增大时,秤砣应向 (选填“左”或“右”)移动。
(4)为了增大杆秤量程,可采用 (选填“增大”或“减小”)秤砣质量的方法。
(5)该小组设计了一个测量秤砣密度的方案:在乙图中取下秤盘后,A端悬挂秤砣,在C端施加竖直向下拉力时,木棒水平平衡,如丙图;把秤砣浸没在一个盛有适量液体的圆柱形容器中,液体深度变化0.02m,液体对容器底部压强变化了160Pa,在C端施加竖直向下拉力时,木棒再次水平平衡,如丁图。已知。秤砣密度为 (整个过程秤砣不吸液,液体未溢出,秤砣与容器底未接触,g取10N/kg)。
21.小丽用图甲所示的装置,测量滑轮组的机械效率。根据所学知识回答下列问题。
实验次数
钩码重力G/N
钩码上升的高度h/cm
绳子自由端的拉力F/N
绳子自由端移动的距离s/cm
机械效率
1
1
3
0.5
①
66.7%
2
3
5
1.4
15
71.4%
3
6
9
2.5
27
②
(1)实验时应该竖直向上______(选填“匀速”或“变速”)拉动弹簧测力计;
(2)她按照正确步骤进行了3次实验,记录数据如表格所示。第1次实验中,绳子自由端移动的距离①为______;第3次实验中,机械效率②为______;
(3)她将图甲装置改接为图乙装置,提升相同钩码,得出图乙装置更______。(选填“省力”或“费力”)
四、计算题
22.如图所示,甲工人用水平推力F甲推动重为750N的货物,在水平路面上匀速移动2m至仓库门口A处,用时10s,此过程中甲工人做功的功率P甲=30W;乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在同样的路面上匀速移动3m到达指定位置B,拉力F乙为80N。求:
(1)甲工人做的功;
(2)该滑轮组的机械效率。
解:(1)由P=可得甲工人做的功:
W甲=P甲t=30W×10s=300J;
(2)由W=Fs可得甲工人的推力:
F甲===150N,
因为货物在水平路面上被匀速推动,所以货物受到的推力、摩擦力是一对平衡力,
货物受到的摩擦力:
f=F甲=150N;
乙工人使用滑轮组将货物在同样的路面上匀速移动3m,
由图知,n=3,拉力端移动距离s乙=3s2,
滑轮组的机械效率:
η=====×100%=62.5%。
答:(1)甲工人做的功为300J;
(2)该滑轮组的机械效率为62.5%。
23.桔槔是《天工开物》中记载的一种原始的汲水工具。如图所示,硬杆用细绳悬挂在树上,杆可绕点自由旋转且与树之间无作用力,用细绳将重力为20N、容积为的桶悬挂在端,在端重120N的拗石辅助下,人可轻松将一桶水从井中提起,;悬挂桶的绳子始终保持在竖直方向上,忽略杆和绳的重力。
(1)桶装满水时,求水的质量;
(2)空桶在井中漂浮时,求桶排开水的体积;
(3)一重力为480N的人用桔槔将装满水的桶提出水面后(忽略桶外壁沾水),桔槔处于平衡状态时,人与地面的受力面积为500cm2,求人对地面的压强。
24. 在宜居宜业和美乡村建设中,某施工队正在进行农村基础设施改建,建筑工人利用小型的升降机来搬运水泥。如图甲所示,某次搬运过程中,工人在的时间内,将8袋水泥匀速提起,电动机牵引绳子的拉力F为,每袋水泥质量为。g取,求:
(1)拉力F做功的功率;
(2)滑轮组的机械效率(小数点后保留1位小数);
(3)为了一次能提升更多的水泥,物理实践小组利用学过的知识对升降机的滑轮组进行重新设计,如图乙所示。假设升降机足够稳定,电动机输出功率足够大,电动机牵引绳子的拉力仍为,吊篮及动滑轮的总重力为,不计绳重和摩擦,则这种设计的装置一次能提起多少袋水泥?
第十二章简单机械期末复习练习题答案
1、 选择题
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
D
A
C
D
B
C
D
C
D
C
B
C
二、填空题
13. 不能 提高
14. 0.2
15.
阻 变小 功率
16. 25 变大
17. 9000 200 500
18. 800 75% 100
三、实验题
19. (1)右 3 (2) 0.6 B (3)<
20. (1)杠杆平衡 O (2)0 (3) 右 (4)增大 (5)8.8×103
21. (1)匀速 (2) 9 80.0% (3)费力
四、计算题
22.解:(1)由P=可得甲工人做的功:
W甲=P甲t=30W×10s=300J;
(2)由W=Fs可得甲工人的推力:
F甲===150N,
因为货物在水平路面上被匀速推动,所以货物受到的推力、摩擦力是一对平衡力,
货物受到的摩擦力:
f=F甲=150N;
乙工人使用滑轮组将货物在同样的路面上匀速移动3m,
由图知,n=3,拉力端移动距离s乙=3s2,
滑轮组的机械效率:
η=====×100%=62.5%。
答:(1)甲工人做的功为300J;
(2)该滑轮组的机械效率为62.5%。
23.解:(1)因为通的容积为容积为2.8×10−2m3,则桶装满水的质量为
(2)漂浮在水面的桶受到的浮力等于重力为
则排开水的体积为
(3)桔槔平衡时,根据杠杆平衡条件可求,B端施加的拉力为
人对绳子的拉力为
人对地面的压强为
24. 解:(1)如图甲所示,动滑轮上绕2条绳,则n=2,水泥被匀速提起,绳子自由端移动的距离为12m,则拉力F做功为
则拉力F做功的功率为
(2)由题可知8袋水泥重力为
升降机搬运水泥做的有用功为
则滑轮组的机械效率为
(3)如图乙所示,动滑轮上绕3条绳,电动机牵引绳子的拉力仍为,则绳子能够拉起物体的总重力为
吊篮及动滑轮的总重力为,不计绳重和摩擦,则一次能拉起水泥的重力为
每袋水泥重力为
则这种设计的装置一次能提起水泥的袋数为
答:(1)拉力F做功的功率为;
(2)滑轮组的机械效率为83.3%;
(3)不计绳重和摩擦,这种设计的装置一次能提起14袋水泥。
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