1、课时训练(十)简单机械机械效率(限时:40分钟)|基础过关|一、选择题1.2019重庆如图K10-1所示,在“探究杠杆平衡条件”实验中,弹簧测力计从位置A逆时针转到位置B,杠杆仍在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将()图K10-1A.变大B.变小C.不变D.不能确定2.密度均匀的直尺AB放在水平桌面上,直尺伸出桌面的部分OB是全尺长的13,当在B端挂5 N的重物P时,直尺的A端刚刚开始翘起,如图K10-2所示,则此直尺受到的重力是()图K10-2A.2.5 NB.5 NC.10 ND.无法确定3.2019临沂各式各样的剪刀都是一对对杠杆。如图K10-3所示的剪刀中,最适合用于剪开较硬物体的是(
2、)图K10-34.皮划艇是我国奥运优势项目之一,如图K10-4所示,比赛中运动员一只手撑住桨柄的末端(视为支点),另一只手用力划桨。下列说法正确的是()图K10-4A.为省力,可将用力划桨的手靠近支点B.为省力,可将用力划桨的手远离支点C.为省距离,可将用力划桨的手远离支点D.将用力划桨的手靠近支点,既能省力又能省距离5.2019台州消防安全,人人有责。灭火器使用方法如图K10-5所示,下列分析不正确的是()图K10-5A.提灭火器时,手靠近瓶口,容易提起B.拔保险销时,放开手柄,有利于拔出C.用力压手柄时,手靠近瓶口,容易压下D.对准火源根部扫射,灭火物质覆盖可燃物,快速灭火6.2018贵港
3、同一滑轮用如图K10-6所示的甲、乙两种方式匀速提升重均为10 N的A、B两物体,已知滑轮重1 N,绳重和滑轮的摩擦力不计。则下列说法中正确的是()图K10-6A.乙中手的拉力F乙=10 NB.A物体受到的合力与B物体受到的合力相等C.若A、B两物体都被提升0.5 m,则按乙方式做的有用功比较多D.若A、B两物体都被提升0.5 m,则手的拉力F甲做的功比F乙做的功多7.图K10-7为小明测滑轮组机械效率的实验装置,动滑轮重1 N,用3 N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重4 N的物体,物体沿竖直方向上升0.2 m。此过程中,额外功和机械效率分别是()图K10-7A.0.2 J83.3%B.0.2
4、J66.7%C.0.4 J80%D.0.4 J66.7%8.2019广安如图K10-8所示,甲、乙两个滑轮组,其中每个滑轮的质量都相同,分别用拉力F1、F2将重物G1、G2提升相同高度,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是()图K10-8A.若G1=G2,则拉力F1、F2做的总功相同B.若G1=G2,则拉力F2做的有用功多C.若G1G2,则甲的机械效率大于乙的机械效率D.若G1G2,则甲、乙两个滑轮组的机械效率相等9.如图K10-9所示,A物体受到的重力是100 N,在拉力F的作用下,能以0.2 m/s的速度在水平地面上向左做匀速直线运动,已知拉力F=5 N,滑轮组的机械效率为80%,则下列说法正
5、确的是()图K10-9A.拉力F的功率是1 WB.2 s内绳子自由端移动的距离是1.4 mC.5 s内拉力F所做功的大小是20 JD.物体A受到水平地面的摩擦力大小是12 N二、填空题10.图K10-10所示的起瓶器在使用过程中,它的动态特征是,使用它可以轻松地打开瓶盖是因为它实质是一个;请在图中画出阻力F阻的示意图。图K10-1011.2019吉林如图K10-11所示,用滑轮组把300 N的重物匀速提升3 m,人所做的有用功是J;如果用该滑轮组提升400 N的重物,它的机械效率将(选填“变大”“变小”或“不变”)。图K10-1112.2017烟台往车上装重物时,常常用长木板搭个斜面,把重物沿
6、斜面推上去,如图K10-12所示,工人用3 m长的斜面,把120 kg的重物提高1 m,假设斜面光滑,则需要施加的推力为,若实际用力为500 N,斜面的机械效率为,重物受到的摩擦力为。(g取10 N/kg)图K10-12三、作图题13.2019广安如图K10-13所示,请画出作用在杠杆B端上最小的动力F1和阻力F2的力臂l2。图K10-1314.2019深圳如图K10-14所示,在C点用力把桌腿A抬离地面时,桌腿B始终没有移动,请在C点画出最小作用力F的示意图。图K10-14四、实验探究题15.2019太原二模在“探究杠杆平衡条件”的实验中,先将轻质杠杆中点O置于支架上,调节平衡螺母使杠杆在水
7、平位置平衡;在两侧挂上钩码后,杠杆所处状态如图K10-15甲所示,通过调节使杠杆在水平位置平衡,多次改变两侧所挂钩码的数量及位置,调平后获取多组对应数据;然后换用弹簧测力计进行实验,始终保持杠杆在水平位置平衡,如图乙所示,已知每个钩码重0.5 N,请你解答:图K10-15(1)实验时,调节杠杆在水平位置平衡的目的是。(2)图甲中,将O点右端的钩码向(选填“左”或“右”)调节,可使杠杆在水平位置平衡。(3)图乙中,用弹簧测力计在B处沿方向拉动时,其示数为N;拉动方向从转动到时,其示数将(选填“变大”“不变”或“变小”)。(4)实验中,多次改变所挂钩码的数量及位置来获取数据的目的是。16.在“探究
8、杠杆的平衡条件”的实验中:(1)在没有挂钩码时杠杆如图K10-16甲所示。为使杠杆在位置平衡,应将杠杆左端的平衡螺母向(选填“左”或“右”)调节。图K10-16(2)调好后,第一组按图乙进行实验,第二组按图丙进行实验。你认为第组实验更好,理由是。(3)实验结束后,小明提出了新的探究问题:若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?为解决此问题,小组同学利用如图丁所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于水平平衡时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符,其原因是。17.2019邵阳某物理兴趣小组在测量滑轮组的机械效率,实验过程如下:用弹簧测力计测量沙和袋
9、所受的总重力G并填入表格;按图K10-17所示安装滑轮组,分别记下沙袋和绳端的位置。图K10-17匀速拉动弹簧测力计,使沙袋升高,读出拉力F的值,用刻度尺测出沙袋上升的高度h和绳端移动的距离s,将这三个量填入表格。算出有用功W有,总功W总,机械效率。改变沙袋中沙子的重量,重复上面的实验。次数沙和袋所受的总重力G/N提升高度h/m有用功W有/J拉力F/N绳端移动的距离s/m总功W总/J机械效率10.60.20.120.30.1866.7%20.90.20.180.40.60.2431.20.20.240.50.60.3080%请根据实验过程和实验记录,思考并回答:(1)在第一次实验中,粗心的小冬
10、同学忘记在表格中填写绳端移动的距离s,你认为s应该为m。(2)根据表中数据,可计算出第二次实验的机械效率为。(3)根据表中数据,分析得出所用动滑轮的重为N。(绳重和摩擦忽略不计)(4)分析三次实验中的数据,可以发现用同一个滑轮组提升重物,物重越大,滑轮组的机械效率(选填“越大”“越小”或“不变”)。18.2019自贡小明和小强在测“滑轮组机械效率”的实验中组装好如图K10-18所示实验装置,他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。图K10-18(1)实验时,小明竖直向上拉动弹簧测力计,使钩码升高,弹簧测力计示数为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
11、,其他被测物理量和计算数据记录如下表所示。钩码重G/N弹簧测力计提升的高度s/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,请你帮他俩找出错误的原因:。(3)该滑轮组的机械效率实际为。(精确到0.1%)(4)在实验中,若将钩码的重增加到6 N,则该滑轮组的机械效率将(选填“变大”“变小”或“不变”)。19.2019眉山为了探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系,探究小组的同学利用木板、刻度尺、弹簧测力计、木块等器材设计了如图K10-19所示的实验装置。实验测得的数据如下表:图K10-19实验次数
12、123斜面倾斜程度较缓较陡最陡木块重力G/N333斜面高度h/m0.20.30.4沿斜面拉力F/N1.61.82.0斜面长度s/m111机械效率37.5%60%请你根据表中的数据解答下列问题:(1)实验中要求用沿斜面向上的力拉着木块在斜面上做运动,该过程中木块的机械能(选填“变大”“不变”或“变小”)。(2)第2次实验中,斜面的机械效率为,斜面对木块的摩擦力为N。(3)斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系是。(4)试列举出生活中利用斜面的一个实例。|能力培优|20.“低头族”长时间低头看手机,会引起颈部肌肉损伤。当头颅低下时,颈部肌肉会产生一定的拉力,如图K10-20所示是探究拉力F大小与
13、低头角度大小的“头颅模型”:1 kg的“头颅”可看成绕支点O(代表“颈椎”)转动的杠杆,A点为“头颅”的重心,B点是“肌肉”拉力作用点,拉力方向始终垂直于OB。OA长为20 cm,OB长为5 cm。当=30 时,重力的力臂为cm,拉力F的大小为N。(g取10 N/kg)图K10-2021.实验桌上有一个标有刻度的杠杆,请你设计一个实验证明“当作用在杠杆上的阻力和阻力臂保持不变时,为使杠杆平衡,作用在该杠杆上的动力和动力臂成反比”。(1)实验中还需要的器材是。(2)实验步骤:。22.小明要测量一根长L、质地均匀、粗细不等(一头粗一头细)的细木棒的质量,通过估测发现木棒的重力会略超出现有弹簧测力计
14、的量程。请你帮小明只利用以下器材进行测量:弹簧测力计、几根足够长的细绳。(1)写出主要的实验步骤和需测量的物理量。(2)写出木棒质量的表达式(用测量量和g来表示)。23.2019株洲采用如图K10-22所示站姿锻炼手臂力量:双脚并拢,脚尖O触地,脚后跟踮起,手臂水平,手掌支撑在竖直墙壁上的A点,B为人体重心所在位置。锻炼时,躯体伸直,手臂弯曲和伸直动作交替进行。现要估测手掌对墙壁的压力F。(g为已知常量)图K10-21(1)用体重计称出人体的体重(质量)m:用卷尺分别测量出两点间的竖直距离l1和两点间的水平距离l2。(均选填“A、O”或“B、O”)(2)手掌对墙壁的压力F=(用已知量和测量量表
15、示)。(3)锻炼时,脚尖离开墙壁越远,手掌对墙壁的压力就越。【参考答案】1.A2.C3.B4.B5.C6.B7.D8.C解析 若G1=G2,且重物被匀速提升的高度相同,由W有=Gh可知,有用功相同,不计绳重及摩擦,则额外功是克服动滑轮自重做的功,即W额=G动h,因每个滑轮质量都相等,提升的高度相同,但乙装置有2个动滑轮,故乙做的额外功多,而W总=W有+W额,所以总功不相同,即F1、F2做的功不相等,故A、B错误。不考虑绳重、摩擦,则滑轮组的机械效率甲=W有甲W总甲=G1hG1h+G动h=G1G1+G动,乙=W有乙W总乙=G2hG2h+2G动h=G2G2+2G动;若G1G2,则甲-乙=G1G1+
16、G动-G2G2+2G动=2G1G动-G2G动(G1+G动)(G2+2G动)0,所以甲的机械效率大于乙的机械效率,故D错误,C正确。9.D10.绕固定点转动省力杠杆如图所示11.900变大12.400 N80%100 N13.如图所示14.如图所示15.(1)便于测量力臂大小(2)右(3)2变大(4)避免偶然性,使结论更具有普遍性16.(1)水平右(2)二便于从杠杆上直接读取力臂的大小(3)杠杆自重的影响17.(1)0.6(2)75%(3)0.3(4)越大18.(1)匀速(2)弹簧测力计提升的高度s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
17、匀速拉动弹簧测力计,此时绳子自由端的拉力等于弹簧测力计示数。(2)由图示滑轮组可知,滑轮组承担物重的有效绳子股数n=3,已知钩码上升高度h=0.1 m,则弹簧测力计移动距离s=nh=30.1 m=0.3 m,由表中实验数据可知,弹簧测力计移动距离错误,从而导致滑轮组效率错误。(3)滑轮组的机械效率=W有W总=GhFs=1N0.1m0.5N0.3m66.7%。(4)提升的钩码重增加到6 N,有用功增加,有用功在总功中所占的比例增大,则该滑轮组的机械效率将变大。19.(1)匀速直线变大(2)50%0.9(3)同一斜面,斜面越陡,机械效率越高(4)盘山公路(或用木板搭成斜面,将重物推上汽车等)解析
18、(1)在本实验中,要求木块处于平衡状态,所以应拉着它在斜面上做匀速直线运动。由于木块沿斜面匀速上升,速度不变,故动能大小不变,但高度增加,重力势能变大,所以机械能变大。(2)由第2组数据可得,做的有用功W有=Gh=3 N0.3 m=0.9 J,总功W总=Fs=1.8 N1 m=1.8 J,则机械效率=W有W总=0.9J1.8J=50%;对于斜面来说,克服摩擦力做的功为额外功,额外功W额=W总-W有=1.8 J-0.9 J=0.9 J,则斜面对木块的摩擦力为f=W额s=0.9J1m=0.9 N。20.102021.(1)弹簧测力计、铁架台、细线、钩码(2)将杠杆悬挂在铁架台上,调节平衡螺母,使杠
19、杆在水平位置平衡;将钩码挂在杠杆一端,用弹簧测力计竖直拉住杠杆某一点使杠杆重新水平平衡,记录弹簧测力计拉力F1以及对应的力臂l1;保持悬挂钩码位置不变,改变弹簧测力计拉杠杆的点,竖直拉杠杆,使杠杆再次水平平衡,记录弹簧测力计的拉力F2以及对应的力臂l2;多次重复步骤至少得出六组实验数据并加以分析。22.(1)a.将木棒放在水平地面上;b.将细绳系在木棒的一端,用弹簧测力计挂住细绳,然后将弹簧测力计垂直于木棒向上拉,当木棒刚好被提起时,读出弹簧测力计的示数F1;c.取下细绳,将细绳系在木棒的另一端,用弹簧测力计挂住细绳,然后将弹簧测力计垂直于木棒向上拉,当木棒刚好被提起时,读出弹簧测力计的示数F2。(2)m=F1+F2g23.(1)A、OB、O(2)mgl2l1(3)大