1、第十二章简单机械一、选择题（本题共8小题）1关于功率和机械效率，下列说法正确的是（）A功率越大的机械，做功一定越多B功率越大的机械，机械效率一定越高C功率越大的机械，做功一定越快D通过改进机械的性能可以使机械效率达到100%【答案】C【解析】AC功率是指做功快慢的物理量，当机械的功率越大，其做功就越快，故A不正确，C正确；B功率的大小不会影响机械效率的高低，故B不正确；D改进机械的性能可以提高机械效率，但不会达到100%，故D不正确。故选C。2如图所示，一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动，在木杆的右端施加一个始终垂直于杆的作用力F，使杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中，力F的大小将（）A一直
2、是变大的B一直是变小的C先变大，后变小D先变小，后变大【答案】C【解析】根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析，将杠杆缓慢地由最初位置拉到水平位置时，动力臂不变，阻力为杠杆的重力，也不变，阻力力臂变大，所以动力变大当杠杆从水平位置拉到最终位置时，动力臂不变，阻力不变，阻力臂变小，所以动力变小故F先变大后变小故选C3如图所示，重300N的物体在20N的水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%。下列说法正确的是（）A绳子自由端移动的距离为2mB有用功为120JC拉力F的功率为9.6WD物体与地面间的滑动摩擦力为48N【答案】D【解析】A由
3、图可知绳子股数为3，则绳子自由端移动的距离为，故A项错误；B由题可知拉力F做的总功为，有用功为，故B项错误；C拉力的功率为故C项错误；D该机械克服物体与地面间的滑动摩擦力所做的功为有用功，则物体与地面间的滑动摩擦力为，故D项正确。故选D。4如图所示，是一种指甲刀的结构示意图，下列说法正确的是（）AABC是一个省力杠杆BD处刀刃较薄，可以增大压力C杠杆ABC上有粗糙的花纹，可以减小摩擦D指甲刀只有两个杠杆，一个省力杠杆，一个费力杠杆【答案】A【解析】A杠杆ABC动力臂大于阻力臂，所以ABC是省力杠杆，A正确；BD处刀刃较薄，是通过减小受力面积，从而增大压强，B错误；C杠杆ABC上有粗糙的花纹，是
4、通过增大接触面的粗糙程度，增大摩擦，C错误；D指甲刀有三个杠杆，一个省力和两个费力杠杆，D错误。故选A。5用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相同的高度.若用甲、乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功（不计绳重与摩擦），则（）A甲=乙，W甲=W乙B甲乙，W甲W乙C甲乙，W甲W乙D甲乙，W甲W乙【答案】A【解析】钩码的重力相同，钩码上升的高度相同，根据W有=Gh可知，所做的有用功相同；不计绳重与摩擦，此时对动滑轮做的功是额外功，滑轮相同，即额外功相同，即W额是相同的，根据W总=W有+W额可知，W总是相同的，故拉力做的功相同，即W甲=W乙，由
5、机械效率公式=得到机械效率相同，即甲=乙，故A符合题意，BCD不符合题意。6如图所示为建筑工地上常用的吊装工具，物体M为重5000N的配重，杠杆AB的支点为O，已知OAOB=12，滑轮下面挂有建筑材料P，每个滑轮重100N，工人体重为700N，杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计，当工人用300N的力竖直向下以1m/s的速度匀速拉动绳子时（）A工人对地面的压力为400NB建筑材料P重为600NC建筑材料P上升的速度为3m/sD物体M对地而的压力为4400N【答案】A【解析】A当工人用300N的力竖直向下拉绳子时，绳子对工人会施加竖直向上的拉力，其大小也为300N，此时人受竖直向下的重力G、竖直向上
6、的拉力F、竖直向上的支持力F支，由力的平衡条件知道F+F支=G，即F支=G-F=700N-300N=400N，由于地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，所以，工人对地面的压力F压=F支=400N，故A正确；B由图知道，绳子的有效段数是n=2，且滑轮组摩擦均不计，由知道，建筑材料P的重力G=2F-G动 =2300N-100N=500N，故B错误；C因为物重由2段绳子承担，所以，建筑材料P上升的速度，故C错误；D以定滑轮为研究对象，定滑轮受向下的重力、3段绳子向下的拉力、杆对定滑轮向上的拉力，由力的平衡条件知道FA =3F+G定 =3300N+100N=1000N，杠杆对定滑
7、轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力，大小相等，即FA=FA =1000N，由杠杆的平衡条件知道FA OA=FB OB，又因为OA：OB=1：2，所以，由于物体间力的作用是相互的，所以，杠杆对物体M的拉力等于物体M对杠杆的拉力，即FB=FB =500N，物体M受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力，则物体M受到的支持力为FM支持 =GM -FB=5000N-500N=4500N，因为物体间力的作用是相互的，所以物体M对地面的压力FM压=FM支持=4500N，故D错误。故选A。7如图所示，ACBC，在相同时间内把同一物体分别沿斜面AC、BC匀速推上顶端，推力分别为F1、F2，
8、功率分别为P1、P2，在不考虑摩擦的情况下AF1F2，P1P2BF1F2，P1P2CF1F2，P1P2DF1F2，P1P2【答案】A【解析】由于斜面AC倾斜角度小于BC，所以物体沿AC运动时拉力较小，即F1 F2；拉力在两斜面上做的有用功相同，即都等于克服物体重力所做的功，又因为不计摩擦，使用光滑的斜面没有额外功，所以，拉力做功相同，即W1 =W2，所用时间相同，由P=W/t知道，拉力做功的功率相同，即P1 =P2，故选A8用如图所示的滑轮组竖直匀速提升重为G的物体，拉力大小为F，时间内物体上升的高度为h，滑轮组的机械效率为。不计绳重与摩擦，则（）A若物重变为2G，则拉力也会变为2FB若匀速提
9、升的高度增大，机械效率仍为C时间内的额外功D动滑轮的重力为【答案】BCD【解析】A由图知，n=3，不计摩擦与绳重，拉力，若物重变为2G，则拉力，所以，故A不符合题意；B绳端移动的距离，钩码重为G，拉力的大小为F，则滑轮组的机械效率，由此可知，机械效率与提升高度无关，因此若匀連提升的高度h增大，机械效率仍为，故B符合题意；C有用功，由可得，总功，则额外功，故C符合题意；D由可得，动滑轮的重力，故D符合题意。故选BCD。二、填空题（本题共6小题）9如图所示的滑轮组，已知物体重为G，不计摩擦和滑轮及绳重，则F1_，F2_。【答案】GG【解析】在左图中，两个滑轮都是定滑轮，使用定滑轮不能省力，不计摩擦
10、和滑轮及绳重，拉力F1G；在右图中，上面的滑轮是定滑轮，下面的是动滑轮，则承担物重的绳子股数n2，不计摩擦和滑轮及绳重，此时的拉力。10如图所示，斜面高为2 m，用沿斜面向上大小为250 N的拉力F，将重为600 N的木箱由斜面底端以0. 6 m/s的速度匀速拉动，经过10 s到达顶端，则拉力的功率是_W，物体与斜面间的摩擦力是_N.【答案】150 50 【解析】拉力的功率：P=Fv=250N0.6m/s=150W；有用功：W有用=Gh=600N2m=1200J，斜面长s=vt=0.6m/s10s=6m，拉力做的总功：W总=Fs=250N6m=1500J，额外功：W额外=W总W有用=1500J
11、1200J=300J，由W额外=fs可得摩擦力的大小：f=50N。11小风做“探究杠杆的平衡条件”这个实验，他在实验中选择了一根50cm长的杠杆，杠杆上每一小格的长度为5cm调节平衡螺母，使杠杆在_平衡，此时杠杆重力的力臂为_试验台上总共只有6个相同的钩码，小风在杠杆左边第二格上挂了3个钩码（如图所示），若想使杠杆平衡，可能的方法是在_（填一种方法即可）【答案】水平位置 0 B点挂3个钩码（或C点挂2个钩码）【解析】力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来；杠杆重心在支点处，使杠杆重力的力臂为零，这样就减小了杠杆的自重对实验
12、的影响；假设每个钩码重1N，则图示的杠杆左端：动力动力臂=3N10cm=30Ncm，因此右端必须满足阻力阻力臂=30Ncm，杠杆才平衡；钩码总数量有6个，已经使用了3个，因此只有三个钩码供选择：当挂1个钩码时，阻力=1N，阻力臂=30cm，距支点6个小格，杠杆长度不够，不可行；当挂2个钩码时，阻力=2N，阻力臂=15cm，距支点3个小格，C点符合要求；当挂3个钩码时，阻力=3N，阻力臂=10cm，距支点2个小格，B点符合要求。12利用如图所示的滑轮组匀速向上提升900N的重物。已知物体被提升2m，人的拉力F为500N，若忽略滑轮自重、绳重，此过程中拉力F做的总功为_J，滑轮组的机械效率为_。【
13、答案】3000 60% 【解析】由图可知，物体由3段绳子承担，已知物体被提升高度h=2m，则绳子自由端移动距离s=3h=32m=6m，此过程中拉力F做的总功W总=Fs=500N6m=3000J，F做的总功为3000J。有用功W有=Gh=900N2m=1800J，滑轮组的机械效率，机械效率为60%。13如图所示是自行车手闸示意图，手闸是一个_杠杆（选填“省力”或“费力”）；当图中手对车闸的作用力时，刹车拉线受到力的大小为_N。【答案】省力 40 【解析】由图可知，动力臂大于阻力臂，故手闸是一个省力杠杆。有杠杆平衡条件可知。14如图所示，在斜面上将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力
14、F=400N，拉动的距离s=4.5m，提升高度h=1.8m。则拉力F做的功为_J。此过程中斜面的机械效率为_。【答案】1800 60 【解析】拉力做功为W总=Fs=400N4.5m=1800J，克服重力做功为W有=Gh=600N1.8m=1080J，则此过程中斜面的机械效率为。三、作图题（本题共2小题）15古代护城河上安装的吊桥可以看成一个以O为支点的杠杆请在图中画出杠杠的动力臂和阻力示意图【答案】【解析】由图知道，O处是杠杆的支点，绳的拉力沿绳方向，从支点向力的作用线引垂线即为力臂，如图：16在图中画出最省力的绳子绕法【答案】【解析】由分析可知，绳子股数越多越省力，根据题意滑轮组最省力的绕法
15、是绳子股数最多，即五股绕线的方法具体图形如下：四、实验题（本题共3小题）17如图是探究杠杆平衡条件的几个实验情景。（1）挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆_（选填“达到”或“没达到”）平衡状态，接下来应向_（选填“左”或“右”）调节杠杆两端的平衡螺母，直到杠杆在水平位置平衡。（2）如图乙所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂_个相同的钩码；当杠杆平衡后，将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O的方向各移动一小格，则杠杆的_（选填“左”或“右”）端将上翘。（3）如图丙所示，在A点挂一定数量的钩码，用弹簧测力计在C点斜向上拉（与水平方向成30角）
16、杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数F如图丙所示。请画出F的力臂l1（_），已知每个钩码重0.2N，则在A点应挂_个钩码。【答案】达到右 6 左 4 【解析】（1）杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆处于静止状态，达到平衡状态；由图甲中，杠杆的右端较高，平衡螺母应向右端移动使杠杆在水平位置平衡；（2）设杠杆上一个小格的长度为L，一个钩码重为G，杠杆在水平位置平衡时，由杠杆平衡条件可得：4G3L=nG2L，解得：n=6，所以在B处挂6个相同的钩码；若A、B两点的钩码同时向远离支点的方向移动一个格，则左侧力和力臂的乘积：4G4L=16GL，右侧力和力臂的乘积：6G3L=18GL，因为：1
17、6GL18GL，所以杠杆右端会下沉，左端上翘；（3）当弹簧测力计在C点斜向上拉（与水平方向成30角）杠杆，此时动力臂等于：OC=4L=2L，如下图所示：；弹簧测力计的示数F如图丙所示，分度值是0.2N，数值是1.2N，设每个小格长度为L，在A点挂一定数量的钩码时，阻力臂为3L，根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2得：F2=0.8N，因每个钩码重0.2N，故应在A点挂4个钩码。18小阳同学利用如图所示的滑轮组做探究“滑轮组的机械效率与被提升物体所受重力的关系”的实验实验数据记录如下表序号钩码总重G/N钩码上升高度h/m测力计拉力F/N测力计移动距离s/m机械效率/%120.10.80.383.3
18、250.11.80.392.6380.12.80.3（1）在实验过程中，小阳应_拉动弹簧测力计（2）请你计算出第三次实验滑轮组的机械效率为：_%（保留一位小数）（3）根据实验数据可得：使用同一滑轮组提升重物时，被提升物体所受重力越大，_【答案】竖直向上匀速 95.2 滑轮组的机械效率越高【解析】（1）实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，弹簧测力计示数不变，便于读数；（2）第三次实验滑轮组的机械效率（3）从表格中数据可以看出，1、2、3两次使用同样的滑轮组，动滑轮的重力相等，三次提升物体的重力逐渐变大，其机械效率逐渐变高，说明滑轮组的机械效率与提升物体所受的重力有关，提升物体所受的重力越大、滑轮
19、组的机械效率越高。19小明同学测定斜面的机械效率，实验记录结果如下表：实验次数斜面倾斜程度物体重量G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面长s/m有用功W有/J总功W总/J斜面的机械效率1较缓50.11.510.51.533.3%2较陡100.2211250%3较陡100.2412450%4最陡50.32.41（1）根据表格中数据，第四次（最陡）实验的有用功是_J，总功是_J。机械效率是_；（2）分析数据可知斜面越陡，机械效率_（选填“越高”、“越低”或“不变”）；（3）分析实验数据还可知道，斜面的机械效率与物重_（填“有关”或“无关”）；（4）第一次实验中，若拉力作用时间是5s，则拉力的功率
20、是_W。【答案】1.5 2.4 62.5% 越高有关 0.3 【解析】（1）根据物体重力和高度计算有用功为：W有=Gh=5N0.3m=1.5J；拉力和绳子拉长的长度计算总功为：W总=Fs=2.4N1m=2.4J；机械效率为：；（2）根据测量的实验数据，斜面越陡，机械效率越大；（3）当物体重力增大时，斜面的机械效率变大，说明机械效率和物体重力有关；（4）利用功和时间计算功率为：。五、计算题（本题共2小题）20同学用滑轮组提升一边长为0.2m的正方体物块，物块质量为20kg，如图所示：（1）人未拉动细绳时，物块静止在水平面地面上，求对地面的压强？（g=10N/kg）（2）当人用125N的力拉动细绳
21、使物体升高1m，求此时的机械效率？【答案】（1）5103Pa（2）80%【解析】（1）物块的重力Gmg20kg10N/kg200N，S0.2m0.2m0.04m2，物块静止在水平面地面上，对地面的压力等于其重力，即FG200N，对地面的压强p5103Pa；（2）W有用Gh200N1m200J，s2h21m2m，W总Fs125N2m250J，此时的机械效率80%21质量为的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙所示，机械中摩擦力及绳重忽略不计，（）（1）若工人在内将货物匀速向上提高了，作用在钢绳上的拉力为，求拉力的功率；（2）若物体重力为，求动滑轮受到的重力；（3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？【答案】（1）120W；（2）200N；（3）88.9%【解析】（1）由图可知，拉力做的功拉力的功率（2）由图像可知：当时，此时机械效率的大小解得（3）工人对绳子自由端的最大拉力为能够提升货物的最大重力为机械效率的最大值
