簡單機械和功 （時間：45分鐘 滿分：100分）一、選擇題（每題3分，共36分）1.在你學過的簡單機械里，既可省力又可費力的機械是（）A.杠桿 B.定滑輪 C.動滑輪 D.滑輪組圖12.如圖1所示，這款圖釘來自一位初中生的創意，翹起部分為我們預留出施力空間。圖釘作為杠桿，其支點是（）A. A點 B.B點C.C點 D.D點3.用剪刀剪硬紙片時，用刀口中部比用刀口頭部剪容易把硬紙片剪斷，這是因為（）A.減小了阻力 B.減小了阻力臂C.增大了動力 D.增大了動力臂4.兩物體A、B所受的重力分別為60N和140N，如圖2所示，當兩物體A、B都靜止時，它們所受的合力分別是（ ）A.60N 140N B.0 140NC.60N 0 D.0 0 圖2 圖3 5.如圖3所示，物體A在拉力F50N的作用下以0.5m/s的速度運動，不計滑輪重和繩與滑輪的摩擦，則物體A受到的摩擦力和人拉繩移動的速度分別為（ ）A.150N 1m/s B.100N 1.5m/sC.150N 1.5m/s D.100N 1m/s圖46.利用動滑輪將重物G沿斜面勻速拉上去，已知斜面長為L，高為h，拉力為F（如圖4所示），若不計摩擦，下列關系成立的是（ ）A.FG B.FC.F D.F圖57.如圖5所示，用10N的水平推力推著重為60N的物體沿水平方向做直線運動。若推力對物體做了60J的功，則在這一過程中（）A.物體一定受到10N的摩擦力B.重力做的功一定為360JC.物體一定運動了lmD.物體一定運動了6m8.“給我一個支點和一根足夠長的棍，我就能撬動整個地球。”如圖6所示，在生產和生活中的杠桿與阿基米德設想屬于同一類型的是（ ） 圖6圖79.如圖7所示，是小麗“研究杠桿平衡條件”的實驗，使杠桿在水平位置平衡。如果在杠桿兩邊的鉤碼下面各增加一個大小相等的鉤碼，則杠桿（）A.仍然平衡 B.不平衡，左端下降C.不平衡，右端下降 D.無法確定 10. 一瀑布的落差（瀑布頂端和底端的高度差）約為100m。在0.1s內有18kg的水流過瀑布頂端，經過4.5s落到瀑布底端。質量為18kg的這些水從頂端落到底端的過程中，重力的功率約為（）A.4102WB.4103WC.1.8104WD.1.8105W圖811.衣服夾是一種常用物品，圖8中給出了用手捏開和夾住物品時的兩種情況。下列說法中正確的是（ ） A.當用手將其捏住時，它是費力杠桿B.當用其夾住物品時，它是費力杠桿C.無論用手將其捏住還是夾住物品時，它都是費力杠桿圖9D.無論用手將其捏住還是夾住物品時，它都是省力杠桿12.如圖9所示，不計繩重、阻力及摩擦，將重500N的貨物提高1m，測得滑輪組的機械效率為60%；若用該滑輪組將800N的貨物提升lm，則關于它的機械效率，下列說法中正確的是（）A.等于60% B.小于60%C.大于60% D.無法確定二、填空題（每空1分，共18分）圖1013.“塔吊”是建筑工地上普遍使用的一種起重設備，如圖10所示是“塔吊”的簡化圖。OB是豎直支架，ED是水平臂，OE段叫平衡臂，E端裝有配重體，OD段叫吊臂，C處裝有滑輪，可以在O、D之間移動。已知OE10m，OC15m，CD10m，若在C點用此塔吊能起吊重物的最大質量是1.5103kg，則配重體的質量應為_kg，當滑輪移到D點時能夠安全起吊重物的最大質量是_kg。（不計“水平臂”和滑輪的重力）圖1114.如圖11所示，一位母親推著嬰兒車行走，當前輪遇到障礙物時，母親向下按扶把，若把嬰兒車視為杠桿，這時杠桿的支點是_；當后輪遇到障礙物時，母親向上抬起扶把，這時嬰兒車可視為_杠桿(選填“省力”或“費力”)。15.如圖12所示，一根粗細均勻的硬棒AB被懸掛起來。已知AB6AO，當A處懸掛100N的重物G時，杠桿恰好處于平衡狀態，則杠桿的自重為_N。 圖12 圖13 圖1416.小明探究滑輪的作用，采用如圖13所示的裝置進行測量，圖中的滑輪是_（選填“定滑輪”或“動滑輪”），當拉力由a位置逐漸變化到b位置，彈簧測力計的示數_（選填“變大”“變小”或“不變”），其原因是_。17.如圖14所示，桿秤是民間的一種測量工具。使用時，將待測物體掛在秤鉤A上，用手拎住提繩B或C（相當于支點），秤砣D在秤桿E上移動，當桿秤水平平衡時就可以在秤桿上讀出示數。(1)從科學的角度來看，桿秤應該是一種測量_大小的工具。(2)根據杠桿平衡的條件分析，使用桿秤時，當從提繩C換到提繩B時，最大測量值將變_。18.用動力臂是阻力臂3倍的杠桿將600N的貨物抬高30cm，手向下壓杠桿的力是250N，手下降的高度是_cm，人做的總功是_J，有用功是_J，這根杠桿的機械效率是_。 圖15 19.跳繩是同學們喜歡的一種運動，某同學體重400N，如果1 min內跳120次，每次離地高度約0.05m（設每次離地高度和時間相同），則該同學在1min內做功_J，他在這1min鍛煉中的功率是_W。20.如圖15所示，裝修工人用滑輪組把重為300N的貨物在25s內勻速提高到10m高的樓上，所用拉力為125N，則工人做功的功率為_W，該滑輪組的機械效率是_。三、實驗探究題（每題6分，共12分）21.某小組同學在探究滑輪組的機械效率與哪些因素有關時，提出了一些猜想，小組將對猜想進行驗證。 （1）如果影響機械效率的因素有多個，要研究機械效率與某個因素的關系，需要先控制其他幾個因素不變，這種方法在科學探究中被稱作_。 （2）下列A、B是同學提出的兩個猜想：猜想A：兩個相同滑輪組成的滑輪組，其機械效率與滑輪組細線的繞法有關；猜想B：兩個相同滑輪組成的滑輪組，其機械效率與滑輪組提升的物重有關。（3）為了驗證上述猜想是否正確，同學們準備分別按圖16甲、乙、丙、丁的滑輪組進行實驗。 圖16 （a）按圖_滑輪組準備做的兩個實驗用來驗證猜想A的，若實驗測得兩滑輪組的機械效率大小_（選填“相等”或“不相等”），則可初步判斷猜想A是錯誤的。（b）按圖_滑輪組準備做的兩個實驗是用來驗證猜想B的，若實驗測得兩滑輪組的機械效率大小不相等，則可初步判斷猜想B是_（選填“正確”或“錯誤”）的。（4）接著，小組進行了實驗驗證。22.小明要測量一根1 m左右、粗細和質地都均勻的細木棒的質量，通過估測發現木棒的質量會超出現有天平的稱量。于是，他想用其他方法進行測量。現有器材：天平、一塊質量適當的金屬塊、一把量程為20 cm的刻度尺和幾根足夠長的細繩。只利用現有器材請你幫他設計測量這根細木棒質量的方案，要求：（1）寫出主要實驗步驟和需測量的物理量；（2）寫出木棒質量的數學表達式（用測量量表示）。四、作圖題（每題3分，共6分）圖1823.如圖17所示，為了讓杠桿靜止在圖中位置，請畫出在A點所施加的最小動力F及其力臂L。圖1724.用如圖18所示的滑輪組提升重物，在圖中畫出最省力的滑輪組繞線。五、計算題（25題12分，26題16分，共28分）圖1925.假期里，小蘭和爸爸、媽媽一起參加了一個家庭游戲活動。活動要求是：家庭成員中的任意兩名成員分別站在如圖19所示的木板上，恰好使木板水平平衡。(1)若小蘭和爸爸的體重分別為和，小蘭站在距離中央支點的一側，爸爸應站在距離支點多遠處才能使木板水平平衡？(2)若小蘭和爸爸已經成功地站在了木板上，現在他們同時開始勻速相向行走，小蘭的速度是，爸爸的速度是多大才能使木板水平平衡不被破壞？圖2026.用如圖20所示的滑輪組吊起重物，不計繩重及摩擦。(1)當物重為時，繩端所用的拉力是，內重物被勻速提高時，求拉力F所做的功是多少？(2)此時機械效率是多少？(3)當所吊重物變為，完成上述過程時，機械效率會有變化嗎？通過計算或推理說明理由。 第十一章 簡單機械和功 檢測題參考答案1.A 解析：在使用杠桿時，若動力臂大于阻力臂，則杠桿省力，若動力臂小于阻力臂，則杠桿費力，所以使用杠桿既可省力又可費力；使用定滑輪不省力，只能改變用力的方向；使用動滑輪和滑輪組只能省力，不可費力。2.C 解析：根據題圖可知，當翹起A端時，整個圖釘繞C點向上轉動，所以此時杠桿的支點為C點。3.B 解析：用剪刀剪硬紙片時，用刀口中部比用刀口頭部剪能夠減小阻力臂，所以容易把硬紙片剪斷。選項A、C、D都不正確，選項B正確。4.D 解析：當物體A、B都靜止時，說明這兩個物體受到的力是平衡力，即合力為零。5.C 解析：分擔阻力的繩子的段數為3段，則動力FFf。當物體的移動距離為s時，繩子的自由端移動的距離為s繩3s，而移動的時間相同，所以繩3。6.C 解析：題圖中的斜面省力，動滑輪省力，所以拉力F是物體重力G的。7.D 解析：物體受到的推力F10N，推力對物體做的功為W60J，s6m，即物體水平向右移動了6m，選項D正確，選項C錯誤。由于物體不一定是做勻速直線運動，故推力與摩擦力不一定相等，選項A錯誤。重力的方向是豎直向下的，沒有做功，選項B錯誤。8.D 解析：用很小的力可以撬動很大的地球，說明阿基米德設想的杠桿屬于省力杠桿。天平是等臂杠桿，鐵鍬和釣魚竿是費力杠桿，鍘刀是省力杠桿，故D選項正確。9.B 解析：杠桿的平衡取決于力和力臂的乘積，哪端的力和力臂乘積較大，就向該端力的方向運動，由題意可知杠桿兩邊的鉤碼下面各增加一個大小相等的鉤碼時，左端力和力臂的乘積大于右端力和力臂的乘積，故B選項正確。10.B 解析：水的重力為Gmg18kg10N/kg180N，重力做的功WGh180N100m18000J，重力的功率約為P4103W。11.B 解析：從圖中使用上可以看出，鋼絲作用在衣服夾上的力為用手捏時的阻力，支點在兩側夾的交匯處，用手捏時，手作用在夾上的力為動力，此時動力臂大于阻力臂，為省力杠桿，當夾住物體時，物體對夾的力為阻力，鋼絲對衣服夾的力為動力，此時動力臂小于阻力臂，為費力杠桿，B選項正確。 12.C 解析：提升500N的重物時：，G動333.3N。提升的重物時：W有G物h800N1m800J，W額G動h333.3N1m333.3J，70.6，70.6%60，選項C正確。13.2250 900 解析：若在C點用此塔吊能起吊重物的最大質量是1.5103kg，因為，F1l1F2l2，所以，mg10m1.5103kgg15m，解得m2250kg。當滑輪移到D點時，吊起重物的質量為m1，所以，2250kgg10mm1g（15+10）m，在D點吊起重物的質量m1900kg。14.后輪 省力 解析：當向下按扶把時，嬰兒車會繞著后輪轉動，所以把嬰兒車看成是杠桿，則后輪是支點；當后輪遇到障礙物時，向上抬起扶把，這時前輪是支點，嬰兒車的總重力是阻力，抬起扶把的力是動力，由于動力臂大于阻力臂，所以此時的嬰兒車可視為省力杠桿。15.50 解析：本題中杠桿只在右端懸掛了一個重物卻能達到平衡，很明顯是靠杠桿本身的重力達到平衡的（設為G1）。棒AB粗細均勻，棒AB的重心在棒的中點上（設為O1），設棒AB長l，則阻力臂AO，動力臂OO1。根據杠桿的平衡條件，代入數據可解得G150N。16.定滑輪 不變 定滑輪只改變力的方向，不改變力的大小17.（1）質量 （2）大 解析：（1）桿秤利用杠桿的平衡條件，通過力臂的大小關系得出物體重和秤砣重之間的關系，進而得出物體的質量與秤砣的質量之間的關系，測量的是物體的質量；（2）當從提繩C換到提繩B時，分析兩邊力和力臂的大小是否變化，根據杠桿平衡條件得出最大測量值的變化。18.90 225 180 80% 解析：因為動力臂是阻力臂的3倍，所以動力（手）移動的距離就是貨物移動距離的3倍，也就是330cm90cm；而手用的力是250N，所以手（人）做的總功就是W總Fs250 N0.9m225J；有用功就是貨物被舉高做的功，即W有Gh6000.3J180J；所以這根杠桿的機械效率就是80。19.2400 40 解析：跳一次的離地高度h0.05m，已知同學重G400N，則跳一次克服重力做的功為WGh400N0.05m20J，1min內跳繩120次，做功為W總nW12020J2400J。他在這1min鍛煉中的功率為P40W。20.150 80% 解析：拉力做的功W總Fs125N310m3750J，工人做功的功率P150W，對物體做的功W有Gh300N10m3000J，該滑輪組的機械效率21.（1）控制變量法 （3）（a）甲、丙或乙、丁 相等 （b）甲、乙或丙、丁 正確解析：（1）影響滑輪組機械效率的因素有多個，因此進行實驗時應采用控制變量法；（3）（a）要驗證猜想A：兩個相同的滑輪組成的滑輪組，其機械效率與滑輪組細線的繞法有關，必須控制所掛的鉤碼的重相同，因此實驗裝置應選圖甲、丙或圖乙、丁，如果測得的機械效率相等，就證明與細線的繞法無關，說明猜想A錯誤；（b）要驗證猜想B：兩個相同滑輪組成的滑輪組，其機械效率與滑輪組提升的物重有關，必須控制細線的繞法相同，所掛的鉤碼的重不同，因此裝置應選圖甲、乙或圖丙、丁；若機械效率不相等，則說明兩個相同的滑輪組成的滑輪組，其機械效率與所提升的物重有關，從而說明猜想B正確。22.（1）主要實驗步驟：用天平稱出金屬塊的質量m0；用細繩和刻度尺測出木棒的長度L；將用細繩系好的金屬塊系在木棒的一端，然后再將另一細繩一端做成繩環套在木棒上，用手提起該繩的另一端，并移動繩環的位置，使木棒保持