1、第十二章 简单机械本章检测满分:100分,限时:45分钟一、选择题(每小题3分,共30分)1.(独家原创试题)夏威夷果含油量高达60%80%,还含有丰富的微量元素,有“干果皇后”的美称。夏威夷果有一层坚硬的外壳,为了方便食用,厂家往往都要在果实的外壳上加工出一个裂缝,并且还配送一个专门将果实撬开的小起子,如图12-4-1是用小起子撬开夏威夷果的情形。关于这个小起子的说法正确的是()图12-4-1答案D 使用小起子起开果子时,小起子可以看成一个杠杆,该杠杆的动力作用在宽大部分,阻力作用在它的尖端,因此使用时它的动力臂大于阻力臂,是一个省力杠杆,小起子的宽大的部分越大,动力臂越大,越省力,故A、B
2、错误;无论是顺时针还是逆时针转动小起子,其他条件不变时,动力臂、阻力臂和阻力都不变,动力就不变,故C错误;由图知,在能够撬开果子的前提下,起子尖端插入越深阻力臂越大,动力臂不变,由杠杆的平衡条件知,越费力,D正确。A.使用小起子撬开夏威夷果时小起子相当于一个费力杠杆B.小起子的宽大的部分越小越省力C.使用小起子顺时针转动更省力D.在能够撬开果子的前提下,起子尖端插入越深越费力2.(2019黑龙江哈尔滨中考)质地均匀杠杆,每个钩码重0.5 N,下列操作中可以使杠杆在水平位置平衡的是(杠杆上有等间隔的刻度)()答案D 由图知,A、C两个作用力使杠杆沿相同方向转动,它们一定不能使杠杆平衡,故A、C错
3、误;设杠杆上一格长L,图B左边悬挂2个钩码时,右边弹簧测力计的示数为1.5 N,0.5 N24L1.5 N5L,杠杆不平衡,故C错误;图D右边悬挂2个钩码,弹簧测力计的示数为2 N,0.5 N26L=2 N3L,杠杆平衡,故D正确。3.如图12-4-2,用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。与提升B相比,提升A的过程滑轮组的机械效率较大。若不计绳重与摩擦的影响,则提升A的过程()图12-4-2A.额外功较小 B.额外功较大C.总功较小 D.总功较大答案D 由题意知,用相同的滑轮组提起A、B过程,不计绳重与摩擦的影响,AB,滑轮组的机械效率=,W有用=Gh,W总=W有用+W额外=G
4、h+G滑h,因为AB,则有 ,即 GB,也就是说相同的滑轮组匀速提升A、B过程,提起A时,所做有用功大,但所做额外功相同,故A、B选项错。由于总功等于有用功和额外功之和,所以提升A物体过程总功大,故C错,D正确。WW有用总AAG hG hG h滑BBG hG hG h滑AAGGG滑BBGGG滑4.(2017山东枣庄中考)如图12-4-3是小明探究“杠杆平衡条件”的实验装置,实验中杠杆始终处于水平平衡状态,若在C处逐渐改变弹簧测力计拉力的方向,使其从,则拉力的变化情况是()图12-4-3A.先变小后变大 B.先变大后变小C.逐渐变大 D.逐渐变小答案A 由图知,测力计在位置时,其动力臂等于OC,
5、此时动力臂最长;测力计由的过程中动力臂先变大后变小,根据杠杆平衡条件可知,拉力先变小后变大。5.(2018山东临沂沂水二模)重为G的均匀木棒竖直悬于O点,在其下端施一水平拉力F,让棒缓慢转到图12-4-4中虚线所示位置,在转动的过程中()图12-4-4A.动力臂逐渐变大 B.阻力臂逐渐变小C.动力F逐渐变大 D.动力F保持不变答案C 图中杠杆在转动过程中,杠杆重力大小不变,重力的力臂L2逐渐变大,拉力的力臂L1逐渐变小,根据杠杆平衡条件,可知拉力逐渐变大。所以选C项。6.(独家原创试题)罐头的瓶盖很难拧开,用螺丝刀把瓶盖撬起一个缝隙,会听到“噗”的一声,瓶盖就很容易被拧开。关于此过程涉及的物理
6、知识,下列说法错误的是()图12-4-5A.起初瓶盖很难拧开是由于受到大气压的作用B.撬起一个缝隙时听到“噗”的一声是空气振动产生的C.撬瓶盖时用的螺丝刀相当于费力杠杆D.瓶盖沿瓶口的螺纹螺旋上升(如图),利用了斜面省力的原理答案C 撬瓶盖时用的螺丝刀动力臂比阻力臂大,是一个省力杠杆。7.(2019河南南阳镇平一模)小明利用两个滑轮A、B组成如图12-4-6所示的装置,将两个重力相等的重物G1、G2分别挂在绳子两端,若不计滑轮、绳子的重力和摩擦,下列说法正确的是()图12-4-6A.A、B均为定滑轮 B.A、B均为动滑轮C.放手后G1上升 D.放手后G2上升答案C 由图可知,上面的滑轮固定不动
7、,是定滑轮,下面的滑轮和物体G2一起移动,是动滑轮,故A、B错误;若不计滑轮、绳子的重力和摩擦,定滑轮左端绳子对动滑轮的拉力应为F1=G1,施加在动滑轮左端的拉力F2=F1=G1,因为G1=G2,所以F2G2,放手后G2下降,G1上升,故C正确,D错误。12128.(2018四川攀枝花中考)某实验小组分别用如图12-4-7所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮等重),在相同时间内把重物G提升相同高度,F1和F2大小相等,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是()图12-4-7A.力F1和F2做功的功率相同B.力F1和F2做的总功相同C.乙滑轮组更省力,两个滑轮组机械效率一样大D.甲滑轮组的机械效率比乙滑轮
8、组高答案D 由题图知,甲滑轮组中承担物重的绳子段数n甲=3,乙滑轮组中承担物重的绳子段数n乙=4。若重物上升高度为h,则两滑轮组中绳端移动的距离分别为s甲=3h,s乙=4h;甲滑轮组中拉力做的总功为W甲总=F13h,乙滑轮组中拉力做的总功为W乙总=F24h,已知F1=F2,所以W甲总W乙总,故B错误;已知时间相同,由公式P=知,P甲总乙,故C错误、D正确。WtWW有用总WWW有用有用额G hG hG h物物动GGG物物动2GGG物物动9.(2018湖北黄石中考)为探究动滑轮和定滑轮的特点,设计如图12-4-8所示两种方式拉升重物,下面关于探究的做法和认识正确的是()图12-4-8A.用动滑轮提
9、升重物上升h高度,测力计也上升h高度B.若拉升同一物体上升相同高度,用动滑轮拉力更小,且做功更少C.减小动滑轮质量可以提高动滑轮的机械效率D.若用定滑轮拉重物,当拉力竖直向下时最省力答案C 用动滑轮提升重物上升h高度,测力计上升2h高度,A错;拉升同一物体上升相同高度,用动滑轮时,提起动滑轮需要做额外功,故做功较多,B错;减小动滑轮质量,可以减小额外功,故可以提高动滑轮的机械效率,C正确;用定滑轮拉重物,向各个方向的拉力都等于物重,D错。10.(2019四川自贡中考)如图12-4-9所示,物体A、B的重分别为20 N、10 N,滑轮重和滑轮与绳子之间的摩擦忽略不计,此时物体A在水平面上向右做匀
10、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()图12-4-9A.F=20 N B.F=10 N C.F=5 N D.F=30 N答案B由图知,滑轮组由2段绳子承担物重,所以FA=GB=10 N=5 N;在水平方向A受到的摩擦力和绳对A的拉力平衡,所以f=FA=5 N,方向水平向左;若使物体A向左做匀速直线运动,则A受摩擦力水平向右,F=FA+f=5 N+5 N=10 N。121211.(2019湖北咸宁中考)如图12-4-10所示,杠杆AB放在钢制圆柱体的正中央水平凹槽CD中,杠杆AB能以凹槽两端的C点或D点为支点在竖直平面内转动,长度AC=CD=DB,左端重物G=12
11、N。当作用在B点竖直向下的拉力F足够大时,杠杆容易绕 (选填“C”或“D”)点翻转,为使杠杆AB保持水平位置平衡,拉力的最小值F1=N,最大值F2=N。(杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计)图12-4-10二、填空题(每空2分,共26分)答案D 6 24解析 由图可知,D点更加靠近拉力一端,故当作用在B点竖直向下的拉力F足够大时,杠杆容易绕D点翻转;由以上分析知,当以C点为支点时拉力最小,以D点为支点时拉力最大,根据杠杆平衡条件可得F1BC=GAC,F2BD=GAD,因为AC=CD=DB,所以BCAC=21,BDAD=12,代入上式求得,F1=6 N,F2=24 N。12.(2016山东威海中考
12、)如图12-4-11所示,把重力为600 N的物体匀速推到斜面顶端,斜面长为3 m,高为0.9 m,实际推力为300 N,那么物体与斜面之间的摩擦力是 N,斜面的机械效率是 。图12-4-11解析 将物体推到斜面顶端所做的有用功为W有=Gh=600 N0.9 m=540 J将物体推到斜面顶端所做的总功为W总=Fs=300 N3 m=900 J将物体推到斜面顶端所做的额外功为W额=W总-W有=900 J-540 J=360 J物体和斜面之间的摩擦力为f=120 N斜面的机械效率为=60%Ws额360J3mWW有总540J900J答案 120 60%13.(2018陕西西安未央三模)图12-4-1
13、2甲所示为一种搬运建筑材料的机械装置,AB是个杠杆,O为支点,杠杆平衡时,B端受到的向下的拉力 A端受到的向下的拉力(选填“大于”“小于”或“等于”);用于装载货物的小车自重为500 N,若搬运2 000 N的货物,电动卷扬机拉钢丝绳的力F甲=1600 N,该滑轮组的机械效率甲=;若用同样的滑轮按乙图组装,匀速提升相同的货物,电动卷扬机拉钢丝绳的力为F乙,乙滑轮组的机械效率为乙,考虑实际情况,则F甲 F乙,甲 乙(选填“”“”或“=”)。图12-4-12解析 因为OAFB;图甲中滑轮组的机械效率:甲=62.5%;由图示可知,甲图中n=2,乙图中n=3,可知F甲F乙;两种方法提升相同货物到相同高
14、度,有用功相同,而乙图中绳子的长度将增加,且乙图中多了一个定滑轮,因此乙中的额外功会大于甲中的额外功,由=可知,甲乙。WW有总2GF甲2 000N2 1 600NWW有总WWW有有额答案 小于 62.5%14.(2019江苏南通海安一模)现用如图12-4-13甲的装置来探究滑轮组的机械效率与所挂物重G物的关系,改变G物,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,计算并绘出与G物关系如图乙,若不计绳重和摩擦,则:图12-4-13(1)动滑轮自重是 N;(2)当G物=4 N时,重物以v=2 m/s的速度匀速上升,拉力F做功的功率是 W;(3)图乙中的曲线表明,同一滑轮组的机械效率随所挂物重G物的增大而增大,最终
15、 (会/不会)达到100%;仅改变图甲中的绕绳方式、重复上述实验,所得到的-G物图线与图乙曲线 (相同/不同)。答案(1)2(2)12(3)不会 相同解析(1)由图乙可知,物重G=8 N时,滑轮组的机械效率=80%,不计绳重和摩擦,克服物重做的功为有用功,克服动滑轮重力和物重做的功为总功,所以,滑轮组的机械效率=80%,解得G动=2 N;(2)由图可知,n=3,不计绳重和摩擦,当G物=4 N时,拉力F=(G物+G动)=(4 N+2 N)=2 N,绳端移动的速度v绳=nv=32 m/s=6 m/s,拉力F做功的功率P=Fv绳=2 N6 m/s=12 W;(3)不计绳重和摩擦,使用滑轮组提升物体时
16、,需要克服动滑轮重力做额外功,有用功一定小于额外功,故滑轮组的机械效率达不到100%;不计绳重和摩擦,用滑轮组提升相同的物体上升相同的高度时,改变图甲中的绕绳方式,所做的有用功相同,克服物体重力和动滑轮重力所做的总功不变,则每次实验时滑轮组的机械效率不变,所以,重复上述实验,所得到的-G物图线与图乙所示曲线相同。WW有用总()GhGGh动GGG动8N8NG动1n13三、作图题(每小题4分,共8分)15.(独家原创试题)小明家的门把手可以看成一个杠杆,开门时只要用力下压把手,就可把门打开,若动力臂L1如图12-4-14所示,请在图中画出动力。图12-4-14答案 如图所示 解析 由力臂的定义知,
17、动力臂与动力作用线垂直,过L1的右端点作L1的垂线即为动力作用线,动力作用线与把手的交点即为动力作用点,动力的方向向下,据此就可以画出动力。16.(2018广东中考)如图12-4-15所示,轻质杠杆OA可绕O点转动,请在图中画出杠杆OA的动力臂L。图12-4-15答案 如图所示 解析 动力作用在A点,方向沿绳向上,过支点O作动力作用线的垂线段,即得动力臂L。四、实验探究题(每小题 12 分,共 24 分)17.如图12-4-16所示是小李和小王利用刻度均匀的轻质杠杆探究“杠杆平衡条件”的实验装置。图12-4-16(1)实验前没挂钩码时,杠杆静止的位置如图甲所示,此时应将平衡螺母向 调节,使杠杆
18、在水平位置平衡。(2)杠杆平衡后,小李在左右两侧分别挂上钩码,如图乙所示,杠杆的 端会下沉,要使杠杆重新在水平位置平衡,在不改变钩码悬挂点的位置和不改变较少钩码的前提下,只需将 即可。(3)小李和小王又分别设计了两种实验方案,小李的方案如图丙所示,小王的方案如图丁所示。你认为 的实验方案更好,请说明你的理由 。(4)实验中小王发现:如果在杠杆的O点用弹簧测力计施加一个向上的力,这个力在实验时不会影响杠杆的平衡。请说明理由。解析(1)杠杆右端偏高,应将平衡螺母向右端移动,使杠杆在水平位置平衡。(2)设杠杆每格的长度为L,每个钩码的重力为G,则左边力与力臂的乘积为4G2L,右边力与力臂的乘积为2G
19、3L,左边力与力臂的乘积大于右边力与力臂的乘积,故杠杆的左端会下沉。要使杠杆重新在水平位置平衡,在不改变钩码悬挂点的位置和不改变较少钩码的前提下,只需将左侧的钩码去掉一个即可。(3)小李(图丙)的实验方案较好,该方案方便从杠杆上直接读出力臂。(4)若杠杆在O点受到一个向上的力,这个力过杠杆的支点,力臂为零,不影响杠杆的平衡。答案(1)右(2)左 左侧的钩码去掉一个(3)小李(图丙)方便从杠杆上直接读出力臂(4)该力的力臂为零18.(2016广东广州中考)(1)图12-4-17中测力计示数为 N。(2)小明猜测:“图中滑轮组提升的物体越轻,机械效率越高”。设计实验检验其猜测,并填写实验报告。实验
20、目的:实验步骤(若需要可补充器材):滑轮组的机械效率(用所测出的物理量表达):图12-4-17答案(1)1.2(2)验证滑轮组提升的物体越轻,机械效率越高第一步:把钩码挂在弹簧测力计下方,处于静止状态,测出钩码的重力G,记录数据;第二步:滑轮组挂着重力为G的钩码,用弹簧测力计缓慢竖直拉动细绳端,提升钩码,测得拉力为F,记录数据;第三步:增加钩码个数,重复实验;第四步:计算各次实验的机械效率;第五步:比较提升物体所受重力及滑轮组机械效率,检验猜想是否正确。=3GF解析(1)弹簧测力计示数为1.2 N。(2)题目明确表示小明设计此实验是为了“检验猜测”,故实验目的就是检验滑轮组提升的物体越轻,机械
21、效率越高。要用控制变量法的思想去设计实验,并熟练掌握机械效率的公式=。实验验证的是机械效率与提升物体重量的关系,故要控制滑轮的个数等其他量不变,只改变物体的重量G,多次实验,并记录数据;要测量机械效率,则必须测量每次利用滑轮组提升物体时所用的拉力F;h与s满足s=nh,故可不测量提升距离,但绳的段数n要从图中读出。=。GhFsGhF nhGhFsGhFnh3GF五、计算题(共12分)19.(2019四川眉山中考)在一次车辆故障处置过程中,拖车所用装置简化为如图12-4-18所示的滑轮组。为了尽快疏通道路,交警指挥拖车只用了30 s时间,将水平路面上质量是1.5 t的故障车匀速拖离了现场。若故障
22、车被拖离的速度是5 m/s,绳子自由端的拉力F是500 N,地面对故障车的摩擦力为车重力的0.08。求:图12-4-18(1)拉力F在30 s内所做的功;(2)整个装置的机械效率。解析(1)故障车在30 s内通过的路程s=vt=5 m/s30 s=150 m,由图知,n=3,绳子自由端移动距离s=3s=3150 m=450 m,拉力F在30 s内所做的功W总=Fs=500 N450 m=2.25105 J;(2)地面对故障车的摩擦力f=0.08G=0.08mg=0.081 500 kg10 N/kg=1 200 N;滑轮组克服故障车摩擦力做的有用功W有用=fs=1 200 N150 m=1.8105 J,整个装置的机械效率=80%。WW有用总551.8 10 J2.25 10 J答案(1)2.25105 J(2)80%
