1、单元检测三功和机械能简单机械(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共12小题,每小题3分,共36分)1.如图所示,使用时属于费力杠杆的是()答案:A2.如图所示,物体A、B的重力分别为20 N、10 N,滑轮和绳子的重力忽略不计,此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动。若用力F向左拉物体A,使物体A向左做匀速直线运动,则()A.F=20 NB.F=10 NC.F=5 ND.F=30 N答案:B解析:由题图知,此滑轮组由2段绳子承担物重,所以FA=12GB=1210N=5N;在水平方向A受到的摩擦力和绳对A的拉力平衡,所以Ff=FA=5N,方向水平向左;若使物体A向左做匀速直线运动,则
2、A受到的摩擦力Ff水平向右,且Ff=Ff=5N,则F=FA+Ff=5N+5N=10N。3.用如图所示的滑轮组在10 s内将300 N的重物匀速提升3 m,已知动滑轮重30 N,不计摩擦,则()A.利用滑轮组所做的有用功是450 JB.绳子自由端移动的速度是0.9 m/sC.拉力的功率是99 WD.滑轮组的机械效率是80%答案:C4.蹦极运动的简化示意图如图所示,弹性绳一端固定在O点,另一端系住运动员,运动员从O点自由下落,到A点处弹性绳自然伸直。B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点,C点是蹦极运动员到达的最低点(忽略空气阻力),下列说法正确的是()A.从O点到C点运动员速度一直减
3、小B.从O点到C点运动员的机械能一直在增大C.从O点到C点运动员的机械能一直在减小D.从O点到A点运动员的机械能不变答案:D解析:从O点到B点的过程中,重力大于绳的拉力,运动员的速度一直增大,从B点到C点的过程中,重力小于绳的拉力,运动员的速度一直减小,故从O点到C点的过程中,运动员的速度先增大后减小,选项A错误;忽略空气阻力,在整个过程中,只有动能和势能的相互转化,机械能不变,故选项B、C错误,选项D正确。5.园艺师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝时,常把树枝尽量往剪刀轴O靠近,这样做的目的是()A.增大阻力臂,减小动力移动的距离B.减小动力臂,减小动力移动的距离C.增大动力臂,省力D.减小阻力
4、臂,省力答案:D解析:由题图可知,修剪树枝的剪刀使用时是省力杠杆,把树枝尽量往剪刀轴O靠近,目的是减小阻力臂,从而更省力。6.关于功、功率、机械效率,下列说法正确的是()A.功率越大,做功越快,机械效率越大B.做功越少,功率越小,机械效率越小C.功率越大,反映做功越快,与机械效率无关D.机械效率越大,表明它做的功越多答案:C解析:功率是单位时间内做的功的多少,是表示做功快慢的物理量,大小与做功多少和时间有关;机械效率是有用功与总功的比值。功率大,说明做功快,但不能说明机械效率越大,故选项A错误;功率与做功多少和时间有关,做功少,功率不一定小,机械效率不一定小,故选项B错误;功率越大,反映做功越
5、快,与机械效率无关,选项C正确;机械效率越大,说明有用功与总功的比值大,做功不一定多,故选项D错误。7.如图所示,单摆中的小球在ABC间不停地往复运动,如果不考虑阻力的影响,以下说法错误的是()A.小球在A、C处的势能最大B.小球在B处只受重力作用C.小球由A到B过程中,重力势能转化为动能D.小球运动到C处时,如果受到的外力全部消失,将保持静止答案:B8.图甲中力F1水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s。改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了s,拉力为F2(如图乙)。此过程滑轮组()甲乙A.总功为F2sB.额外功为F1sC.机械效率为GsF23sD.额外功为3F2s-F1s答案:D9.如
6、图所示,当水平拉力F=50 N时,恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动。已知物体重为200 N,所受地面的摩擦力约为80 N。假如在5 s时间内,物体水平移动了0.6 m,不计绳和滑轮的自重,则在此过程中()A.拉力F做功为30 JB.物体重力做功为120 JC.拉力F做功的功率为12 WD.该装置的机械效率约为60%答案:C10.小刚和小明分别用沿斜面向上的力F甲、F乙把同一重物匀速拉到两个斜面的顶端,若两个斜面光滑、等高,甲斜面长4 m,乙斜面长5 m,所做的功分别是W甲、W乙,则下列说法正确的是()A.使用甲斜面比使用乙斜面要省功B.甲斜面的机械效率比乙斜面的机械效率高C.拉力F
7、甲与F乙之比为54D.两个拉力做功W甲与W乙之比为45答案:C解析:因为斜面光滑,说明摩擦力为0,使用光滑的斜面时没有额外功,所以两个斜面的机械效率都是100%,选项B错误;把同一物体沿斜面分别拉到顶端,G和h相同,由W=Gh可知两次做的功相同,即W甲=W乙,选项A、D错误;根据题意可知,甲斜面的长度s甲=4m,乙斜面的长度s乙=5m,根据公式W=Fs可知,F甲F乙=W甲s甲W乙s乙=s乙s甲=54,选项C正确。11.质量相等的甲、乙两车,在同一平直公路上向东行驶,它们行驶过程中的路程与时间图像如图所示,则下列说法正确的是()A.在行驶过程中,甲车的动能比乙车的动能小B.以乙车为参照物,则甲车
8、向西行驶C.若两车行驶过程中受到的阻力相等,则甲车受到的牵引力较大D.若两车行驶过程中受到的阻力相等,则甲、乙两车的功率之比为94答案:D解析:由图像可知,两车的位置都随时间均匀变化,故车做的是匀速直线运动,甲的距离增加得快,故甲的速度比乙的速度大,且两车质量相等,则甲的动能比乙的大,故选项A错误;甲的速度比乙大,则以乙车为参照物,甲向前运动,即向东运动,故选项B错误;两车都做匀速直线运动,受力平衡,若两车行驶过程中受到的阻力相等,则牵引力也相等,故选项C错误;由题图可求得:甲的速度为30m/s,乙的速度为403m/s;受到的阻力相等时,由P=Fv得功率之比为P甲P乙=94,故选项D正确。12
9、.如图所示,长20 m、高10 m的斜面固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上40 N的拉力,在20 s内把重60 N的物体沿斜面向上匀速拉动了10 m。在此过程中()A.斜面的机械效率是66.7%B.斜面的机械效率是75%C.该同学对物体做功的功率是10 WD.该同学对物体做功的功率是30 W答案:B解析:由题知,斜面长20m、高10m,则物体沿斜面向上匀速运动s=10m时,物体升高h=5m。拉力F做的总功W总=Fs=40N10m=400J,拉力做的有用功W有=Gh=60N5m=300J,所以斜面的机械效率=W有W总=300J400J100%=75%,故A错误,B正确。该同学对物体做功的
10、功率P=W有t=300J20s=15W,故C、D错误。二、填空题(本题每空2分,共26分)13.在斜面上将一个重600 N的物体匀速拉到高处,沿斜面向上的拉力F=400 N,拉动的距离s=4.5 m,提升高度h=1.8 m,所用时间t=30 s。则拉力F做功的功率为 W,此过程中物体受到的摩擦力为 N。答案:60160解析:拉力所做的总功W总=Fs=400N4.5m=1800J,拉力F做功的功率P=W总t=1800J30s=60W。有用功W有=Gh=600N1.8m=1080J,克服摩擦力做的额外功W额=W总-W有=1800J-1080J=720J,由W额=Ffs得,物体所受斜面的摩擦力Ff=
11、W额s=720J4.5m=160N。14.如图所示,小明正在做俯卧撑,把他的身体看作一个杠杆,O为支点,A为重心,他的重力为550 N。地面对手的支持力F的力臂是m,支持力F的大小为N。答案:1.5330解析:由题图可知,地面对手的支持力F的力臂l1=0.9m+0.6m=1.5m;根据杠杆的平衡条件,Fl1=Gl2,即F1.5m=550N0.9m,则F=330N。15.工人站在地面上,用定滑轮将27 kg的物品吊运到10 m高处,使用定滑轮的优点是。若不计绳重和摩擦,匀速吊运所需的拉力是N;若匀速吊运时的实际拉力是300 N,则人所做的有用功是J,定滑轮的机械效率是。(g取10 N/kg)答案
12、:改变施力方向2702 70090%解析:使用定滑轮的优点是可以改变施力的方向;若不计绳重和摩擦,匀速吊运所需的拉力F=G=mg=27kg10N/kg=270N,若匀速吊运时的实际拉力是300N,则人所做的有用功W有=Gh=270N10m=2700J,总功W总=Fs=300N10m=3000J,机械效率=W有W总=2700J3000J100%=90%。16.(2021青海中考)一名建筑工人用如图所示的滑轮组,将一个重为450 N的货物,在10 s内沿竖直方向匀速提升了4 m,建筑工人所用的拉力是300 N。则该建筑工人所做的有用功是J,建筑工人做功的功率是W,该滑轮组的机械效率是。答案:1 8
13、0024075%17.如图所示,分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400 N的物体匀速向上提起;已知每个滑轮重20 N,忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦,图甲中车对绳子的拉力为 N,图乙中人对绳子的拉力为 N。答案:400210解析:题图甲中使用的是两个定滑轮,忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦,车对绳子的拉力F甲=G=400N;题图乙中使用的是一动一定的滑轮组,n=2,忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦,人对绳子的拉力F乙=12(G+G动)=12(400N+20N)=210N。三、作图、实验及探究题(本题共20分)18.(4分)深蹲运动是靠腿部肌肉收缩产生动力,克服人体上部的重力G,从而达
14、到锻炼目的(如图甲)。图乙是将人体抽象为杠杆的示意图,O为支点,请在图乙中画出G的示意图及其力臂l(A点为人体上部的重心)。答案:如图所示19.(6分)小明利用铁架台、带有分度值为1 cm的刻度尺的杠杆、细线、若干钩码等实验器材探究杠杆的平衡条件。(1)在挂钩码前,小明发现杠杆左端高,右端低(如图甲所示),他应将杠杆两端的平衡螺母向(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡。(2)接着小明在杠杆的两端挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,保持杠杆在水平位置平衡,则杠杆两侧受到的作用力大小(选填“大于”“等于”或“小于”)各自钩码所受重力大小。设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1,则动力臂l1大
15、小(如图乙)为 cm。(3)改变钩码数量与位置,获取多组测量数据,填入记录表中,根据表中的数据得出杠杆的平衡条件是F1l1=F2l2,据此,实验测量数据记录表中第3次实验中的空格应填。实验测量数据记录表:实验次序动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm12.05.01.010.022.010.02.010.032.015.03.0(4)测量多组数据的目的是(选填“减小实验误差”或“避免实验结论具有偶然性”)。答案:(1)左(2)等于10.0(3)10.0(4)避免实验结论具有偶然性解析:(1)由题图知,左端较高,所以平衡螺母应向左调节。(2)杠杆两侧受到的作用力大小等于各自钩码
16、所受重力大小;动力臂大小可以直接从杠杆上读出为10.0cm。(3)根据杠杆平衡条件:F1l1=F2l2,代入数据:2.0N15.0cm=3.0Nl2,解得l2=10.0cm。(4)在实验中,获取多组测量数据,这样可以减少实验的偶然性,并避免实验结论具有偶然性。20.(6分)下图是探究物体的动能跟哪些因素有关的实验装置示意图,让小球A从斜面上某点滚下,撞击水平面上的木块B,木块B移动一段距离。(1)该实验中所探究物体的动能是指(选填“小球A”或“木块B”)的动能。(2)实验表明,让小球A分别从斜面不同高度由静止滚下,高度越高,速度越,木块B被撞得越远。可得结论:质量相同时,小球的速度越,动能越大
17、。(3)若要研究物体动能与质量的关系,应让不同质量的小球A从斜面高度由静止滚下,观察比较木块B被撞移动的距离。答案:(1)小球A(2)大大(3)同一解析:(1)该实验研究的是小球A动能的大小与速度和质量的关系。(2)同一小球从不同的高度滚下,位置越高的滚到斜面底端的速度越大,把木块推得越远,小球做功多,动能大,说明了物体的动能与物体的速度有关,由此得出结论:在质量一定时,小球的速度越大,动能就越大。(3)要研究物体动能与质量的关系,根据控制变量法可知,控制小球到达水平面的速度相同,即让不同质量的小球A从斜面同一高度由静止滚下,观察比较木块B被撞移动的距离。21.(4分)小明和小强在测滑轮组机械
18、效率的实验中,组装好如图所示的实验装置,他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。(1)实验时,小明竖直向上拉动弹簧测力计,使钩码升高,弹簧测力计读数为0.5 N;同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为10 cm,以上测量结果准确无误,其他被测物理量和计算数据记录见下表。钩码总重G/N弹簧测力计提升的高度x/m有用功W有/J总功W总/J机械效率10.20.10.1100%(2)小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为100%,他们意识到出现了错误,请你帮他们找出错误的原因:。(3)该滑轮组的机械效率实际为。(4)在实验中,若将钩码的总重增加到6 N,则该滑轮组的机械效率将(选填“变大”“变小”或
19、“不变”)。答案:(1)匀速(2)绳子自由端移动的距离应该是0.3 m,不是0.2 m(3)66.7%(4)变大解析:(1)小明在进行实验时,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计,才能使绳子的拉力等于弹簧测力计的示数。(2)由图示滑轮组可知,滑轮组承重绳子的有效股数n=3;已知钩码上升高度h=0.1m,则弹簧测力计提升的高度x=nh=30.1m=0.3m,而实验数据记录表中记录的弹簧测力计提升的高度为0.2m,因此是弹簧测力计提升的高度记录错误,导致滑轮组机械效率计算错误。(3)滑轮组的机械效率=W有W总100%=GhFx100%=1N0.1m0.5N0.3m100%66.7%。(4)提升的钩码重增加
20、到6N,则有用功增加,有用功在总功中的比重增大,所以该滑轮组的机械效率将变大。四、综合题(本题共18分)22.(8分)如图所示,重力不计的木棒AOB可绕支点O无摩擦转动,木棒AB长为3 m,均匀正方体甲的边长为 10 cm,物体乙的质量为5.6 kg。当把甲、乙两物体用细绳分别挂在木棒的两个端点A、B上时,木棒在水平位置平衡,此时物体甲对地面的压强为3 000 Pa,支点O距A点1.6 m。g取10 N/kg。求:(1)物体乙受到的重力;(2)物体甲受到的支持力;(3)物体甲的密度。答案:(1)56 N(2)30 N(3)7.9103 kg/m3解析:(1)G乙=m乙g=5.6kg10N/kg
21、=56N。(2)甲的底面积为S甲=(0.1m)2=0.01m2,甲对地面的压力为F甲=pS甲=3000Pa0.01m2=30N,甲对地面的压力与地面对甲的支持力是一对作用力与反作用力,大小相等,所以地面对甲的支持力大小为30N,方向竖直向上。(3)AB是以O点为支点的杠杆,l1=OA=1.6m,l2=OB=3m-1.6m=1.4m,FB=G乙=56N,根据杠杆平衡条件得:FA1.6m=56N1.4m,解得:FA=49N。则甲物体的重力为G甲=F甲+FA=30N+49N=79N,甲的体积为V甲=(0.1m)3=10-3m3甲物体的密度为甲=G甲gV甲=79N10N/kg10-3m3=7.9103
22、kg/m3。23.(10分)小夏利用如图所示的滑轮组,将重280 N的物体匀速提升了2 m。已知他自身的重力为500 N,对绳子施加的拉力F=200 N,两脚与地面接触的总面积S=400 cm2。求此过程中:(1)小夏对地面的压强;(2)拉力F做的功;(3)该滑轮组的机械效率。答案:(1)7.5103 Pa(2)800 J(3)70%解析:(1)小夏对绳子施加的拉力F=200N,根据力的相互性,绳子对小夏的拉力F拉=F=200N,故小夏对地面的压力F压=G-F拉=500N-200N=300N,小夏对地面的压强p=F压S=300N40010-4m2=7.5103Pa。(2)承担物重的绳子的有效段数为2,则绳子自由端向下移动的距离为s=2h=22m=4m,拉力做的功W总=Fs=200N4m=800J。(3)对重物做的有用功W有=Gh=280N2m=560J,该滑轮组的机械效率=W有W总=560J800J100%=70%。
