1、第十一章简单机械和功单元测试卷（A卷基础篇）（时间：60分钟，满分：100分）一、选择题（每小题2分，共24分）1（2020潍坊）首先发现杠杆原理是（）A. 阿基米德B. 牛顿C. 帕斯卡D. 焦耳【答案】A【解析】首先发现杠杆原理的是2100多年前希腊学者阿基米德，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。2（2020齐齐哈尔）杠杆是一种常见的简单机械，在日常生活中有着广泛的应用。下列杠杆在正常使用时能够省力的是（）A船桨 B托盘天平 C筷子 D撬棍【答案】D【解析】A、船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，不能省力，故A错误；B、托盘天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，
2、不省力也不费力，故B错误；C、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，不能省力，故C错误；D、撬棍在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，能省力，故D正确。故选：D。3（2020郴州）如图所示，是一个老人和小孩攀爬同一楼梯时的情景。若需要比较攀爬楼梯过程中老人和小孩消耗的功率大小，测量的物理量有（）A. 只需测量各自爬楼梯的高度B. 只需测量老人的质量、小孩的质量C. 需要测量老人的质量、小孩的质量，各自爬楼梯所需的时间D. 需要测量老人的质量、小孩的质量，各自爬楼梯的高度和所需的时间【答案】C【解析】爬楼时，克服重力做功，需要测量老人的质量、小孩的质量，由WGhmgh可比较做功的
3、多少；爬完相同的楼梯，则高度相同，根据PW/tmgh/t比较功率的大小，因此只需要测量老人的质量、小孩的质量，各自爬楼梯所需的时间即可比较老人和小孩消耗的功率大小。故选C。4（2020北京市）如图所示的情境中，人对物体做功的是（）A.用力搬石头没有搬动 B人将重物从地面拉到高处C.人推一块大石头没推动 D.人使箱子沿水平方向做匀速直线运动【答案】B【解析】A人用力搬石头但没有搬动，有力，但物体没有在力的方向上通过距离，没有做功，不符合题意；B人将重物从地面拉到高处，对物体有向上的拉力，物体在拉力的方向上通过了距离，所以拉力对物体做了功，符合题意；C人推一块大石头没推动，有力，但物体没有在力的方
4、向上通过距离，没有做功，不符合题意；D人使箱子沿水平方向做匀速直线运动，人给箱子一个向上的力，箱子向上没有移动距离，人对箱子没有做功，不符合题意。故选B。5（2020龙东）如图，甲物重25N，乙物重15N，甲乙均静止，不计测力计自重，测力计示数（）A35NB10N C15N D25N【答案】C【解析】以乙物体为研究对象，乙处于静止状态，受力平衡，则测力计右端受到的拉力大小为FG乙15N，所以该测力计示数是15N。故选：C。6（2020安顺）仅用8天就建成的武汉火神山医院，彰显的不仅是中国速度，更是战胜疫情的坚强决心。如图所示，为了在最短的时间完成地面基础建设，上百台挖掘机同时工作，其目的是增大
5、所有挖掘机总的（）A机械效率B功率C功D有用功【答案】B【解析】建成一所医院所做的有用功是相同的，为了减小做功的时间（缩短工期），根据PW/t可知，需要增大挖掘机的功率，所以，上百台挖掘机同时工作，其目的是增大所有挖掘机总的功率，故B正确，ACD错误。故选：B。7（2020常州市三月模拟）一个人先后用同样大小的力沿水平方向拉木箱，使木箱分别在光滑和粗糙两种不同的水平地面上前进相同的距离。关于拉力所做的功，下列说法中正确的是（）A在粗糙地面上做功较多 B在光滑地面上做功较多C两次做功一样多 D条件不够，无法比较两次做功的多少【答案】C。【解析】由WFs可知，在光滑和粗糙两种不同的水平地面上F相同
6、、s相同，所以两次做功一样多。故选C。8（2020灌南县一模）如图所示，O为杠杆的支点，杠杆右端挂有重为G的物体，杠杆在力F1的作用下在水平位置平衡。如果用力F2代替力F1使杠杆仍在水平位置保持平衡，下列关系中正确的是（）AF1F2BF1F2CF2GDF1G【答案】B。【解析】AB、设动力臂为L2，杠杆长为L（即阻力臂为L）；由图可知，F2与杠杆垂直，因此其力臂为最长的动力臂，由杠杆平衡条件可知F2为最小的动力，则F1F2，故A错误，B正确；CD、用力F2使杠杆在水平位置保持平衡时，由杠杆平衡条件可得：F2L2GL，由图知L2L，所以F2G；故C错误；因为F1F2，F2G，所以F1F2G，故D
7、错误。故选B。9（2020宝应县一模）如图为“测滑轮组机械效率”的实验。在弹簧测力计拉力作用下，重6N的物体2s内匀速上升0.1m，弹簧测力计示数如图示（不计绳重与摩擦）。下列说法错误的是（）A弹簧测力计的拉力是2.4N B物体上升的速度为0.05m/sC弹簧测力计拉力的功率为0.12W D滑轮组的机械效率约83.3%【答案】C【解析】A、由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为2.4N，故A正确；B、物体上升速度v0.05m/s，故B正确；C、由图知，n3，拉力端移动距离s3h30.1m0.3m，拉力做功W总Fs2.4N0.3m0.72J，拉力做功的功率：P0.36W，故C
8、错误；D、有用功W有Gh6N0.1m0.6J；滑轮组的机械效率：100%83.3%，故D正确。故选C。10（2020丹阳模拟）如图，一顾客用一水平恒力F将购物车从粗糙斜坡的底端匀速推上顶端，斜坡长s，高h，购物车（含车上物品）重G，在这过程中，水平推力做的功为（）A0BFsCGhDF【答案】D【解析】推力对购物车所做的功：WFsF，故D正确，ABC错误。故选D。11（2020镇江市一模）物体在自由下落过程中运动速度会越来越快。一小球由A点自由下落，经过B、C两个位置，且ABBC，如图所示。小球重力在AB、BC段做功分别为WAB、WBC，功率分别为PAB、PBC，则（ ）A .WABWBC B
9、.WABWBC C .PABPBC D .PABPBC【答案】D【解析】由题知,AB=BC,小球的重力不变,根据W=Gh可知,小球重力在AB段和BC段做的功相等,即WAB=WBC；故A,B错误。由于小球在自由下落时做加速运动，根据t=sv可知，小球在BC段运动的时间短，根据公式P=Wt可知,小球在AB段重力做功的功率小于BC段重力做功的功率,即PAB。【解析】 (1)12脚沿与杆垂直方向用力F1将石球抬起，F1的力臂l1=1.4m-0.4m=1m动力臂大于阻力臂，所以舂米工具是省力杠杆。(2)3脚竖直向下用力F2将石球抬起，如图所示：由杠杆的平衡条件得到F2=G=50N=20N4由于阻力和阻力
10、臂不变，F1的力臂大于F2的力臂，由杠杆的平衡条件可知F2F120（2020贵港）如图所示，在3N的拉力F作用下，重为20N的物体A以0.2m/s的速度匀速移动了0.4m，不计滑轮重及滑轮与绳之间的摩擦，则拉力所做的功是_J，功率是_W。【答案】(1)2.4 ；(2) 1.2；【解析】1图中滑轮是动滑轮，不计滑轮重及滑轮与绳之间的摩擦，拉力所做的功W=Fs=3N20.4m=2.4J2绳子自由端移动的速度v=2v物=20.2m/s=0.4m/s拉力的功率P=Fv=3N0.4m/s=1.2W。21（2020江苏省镇江市句容市华阳中学中考物理一模）木块在两端开口且足够长的竖直筒中自由释放可向下作匀速
11、直线运动；若木块在其右侧质量为5千克的物体牵引下则可向上作匀速直线运动（绳子质量及滑轮与转轴、绳子间的摩擦均忽略不计），如图所示，问：（g取10牛/千克）（1）当右侧物体刚落地时木块所受到的摩擦力的方向为。（2）木块的质量为千克。（3）若右侧物体下落20厘米时其重力做的功为焦。【答案】（1）竖直向下；（2）2.5；（3）10。【解析】（1）木块在其右侧质量为5千克的物体牵引下向上作匀速直线运动，当右侧物体刚落地时，木块由于惯性还会继续竖直向上运动，所以此时木块受到容器壁竖直向下的摩擦力作用。（2）木块单独向下作匀速直线运动时，由二力平衡条件可得木块受到的摩擦力：fG木m木g；木块受到右侧物体的
12、拉力而竖直向上匀速运动时，木块受到竖直向下的重力和竖直向下的摩擦力，还有竖直向上的拉力，木块受到的拉力：F拉G右m右g5kg10N/kg50N，因木块与容器侧壁间的压力不变、接触面的粗糙程度不变，所以木块受到的摩擦力不变，仍然为fG木m木g；因木块向上做匀速直线运动，所以，F拉G木+f2m木g，即：50N2m木10N/kg，解得m木2.5kg。（3）右侧物体下落20厘米时其重力做的功为：WG右h50N0.2m10J。故答案为：（1）竖直向下；（2）2.5；（3）10。22（2020达州)如图所示，工人师傅用150N的力，使物体A在1min内沿水平地面匀速移动了12m，此时物体A受到水平向左的拉
13、力为240N。在此过程中物体A移动的速度是_m/s，工人师傅拉绳子的力做功的功率是_W，该装置的机械效率=_。当物体A的速度增大到0.5m/s时，物体A受到的摩擦力是_N。【答案】 (1). 0.2；(2). 60；(3). 80%； (4). 240。【解析】 1物体A移动的速度v=0.2m/s物体A移动的速度为0.2m/s。2由图可知，n=2，则绳子自由端沿移动的距离s=nsA=212m=24m拉力F做的功W总=Fs=150N24m=3600J拉力F的功率P=60W拉力F的功率为60W。3有用功W有=FAsA=240N12m=2880J该装置的机械效率=100%=100%=80%。该装置的
14、机械效率为80%。4物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的摩擦力f=FA= 240N当物体A的速度增大到0.5m/s时，物体A对地面的压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力大小不变，即物体A受到的摩擦力仍是240N。三、作图题（每小题2分，共6分）23（2020泰兴市实验中学模拟）如图所示，杠杆保持静止，O为支点，请画出动力F1的力臂L1和阻力F2的示意图。【答案】【解析】阻力F2的作用点在点B，方向竖直向下；过支点作力F1作用线的垂线段，即可做出力臂L1，如图所示；24（2020江阴一模）请在图中画出使轻质杠杆在图示位置平衡时所需最小动力F的示意图
15、。【答案】【解析】由杠杆平衡条件F1 L1F2 L2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此OB作为动力臂最长，过B点做垂直于OB向下的力，即为使轻质杠杆的图示位置平衡所需的最小动力F的示意图。如下图所示：25.用如图乙所示的滑轮组提升重物，在图中画出最省力的滑轮组绕线。【答案】【解析】最省力的绕法是尽可能多的绳子段数来承担重物，如图所示。四、解答题（本题包含6道题，26.题6分，27题9分，28题9分、29题30题、31题每空1分，共45分）26（2020潍坊）疫情期间，大壮同学自制了如图所示的健身器材，坚持锻炼身体。用细绳系在轻杆的O点将轻杆悬挂起来，在
16、杆的A端悬挂质量m1=10kg的重物，在B端竖直向下缓慢拉动轻杆至水平位置。已知AO长1.5m，OB长0.5m，大壮质量m2=56kg，g取10N/kg，求此时：(1)大壮对杆的拉力大小；(2)地面对大壮的支持力大小。【答案】(1) 300N；(2) 260N【解析】【详解】(1) 缓慢拉动轻杆至水平位置，根据杠杆平衡条件可得：FAOA=FBOB，FA的大小等于GA，即：FA=GA= m1g=10kg10N/kg=100N则：FB=300N即大壮对杆的拉力为300N。(2) 大壮受三个力，重力G、杆对大壮的拉力F、地面对大壮的支持力F支，三个力平衡，杆对大壮的拉力与大壮对杆的拉力为相互作用力，
17、大小相等，则地面对大壮的支持力F支=G-F=m2g-F=56kg10N/kg-300N=260N地面对大壮的支持力为260N。答：(1)大壮对杆的拉力大小为300N；(2)地面对大壮的支持力大小为260N。27（2020福建省）美乡村建设中，工人用起吊装置提升建筑材料，如图。某次把质量为200kg的材料匀速提升6m用时15s，消耗电能1.5104J。g取10N/kg。求这次匀速提升材料过程中(1)材料所受拉力F的大小；(2)拉力F对材料做功的功率；(3)该装置的效率。【答案】(1) 2000N；(2)800W；(3)80%【解析】 (1) 建筑材料匀速上升，拉力等于重力F=G=mg=200kg
18、10N/kg=2000N材料所受拉力F的大小为2000N。(2)拉力所做的有用功W有用=Gh=2000N6m=1.2104J拉力做功的功率P=800W拉力做功的功率为800W。(3) 该装置的机械效率=100%=80%该装置的效率为80%。答：(1)材料所受拉力F的大小为2000N；(2)拉力F对材料做功的功率为800W；(3)该装置的效率为80%。28.（2020建湖县城南实验中学一模）如图1所示，装有0.01m3水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为0.2m2。桶的质量忽略不计，g取10N/kg。（1）求桶中水的质量。（2）求这桶水对地面的压强。（3）某同学用图2所示的滑轮组将这桶
19、水匀速提升2m的过程中，所用拉力为40N求该滑轮组的机械效率。【解析】（1）这桶水的质量为10kg。（2）桶对地面的压强为500Pa。（3）滑轮组的机械效率为83.3%。【解析】（1）水的体积V0.01m3，由可得水的质量：mV1103kg/m30.01m310kg；（2）这桶水所受的重力：Gmg10kg10N/kg100N，桶的质量忽略不计、自重不计，则水桶对地面的压力：FG100N，这桶水对地面的压强：p500Pa；（3）由图知，承担物重的绳子股数n3，则滑轮组的机械效率：100%83.3%。答：（1）这桶水的质量为10kg。（2）桶对地面的压强为500Pa。（3）滑轮组的机械效率为83.
20、3%。29（2020郴州）小明利用如图所示的装置探究杠杆平衡条件。(1)为排除杠杆自重对实验的影响，实验前把杠杆中心支在支架上，杠杆静止在图甲所示位置，此时应将杠杆右端的螺母向_调节（填“左”、“右”），使杠杆在水平位置达到平衡。(2)在杠杆两侧挂上不同数量相同规格的钩码，调节钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡，这样做的目的是_。(3)实验时，小明在杠杆左侧A位置（左边位置第四格）先挂了3个钩码，如图乙所示，则在右侧B位置（右边位置第三格）应挂_个相同规格的钩码，杠杆可以重新在水平位置平衡。(4)如图丙所示，小明在A位置挂一个弹簧测力计，在B位置挂了2个钩码。现将弹簧测力计从C位置移到D位置，
21、在此过程中杠杆始终在水平位置保持平衡，则弹簧测力计示数_（选填“变大”、“变小”或“不变”），原因是_。【答案】(1)右； (2)为了直接从杠杆上读出力臂； (3)4； (4)变小； (5) 见解析【解析】(1)1为排除杠杆自重对实验的影响，实验前把杠杆中心支在支架上，杠杆静止在图甲所示位置，杠杆右端偏高，应将杠杆右端的螺母向右端移动，使杠杆在水平位置平衡。(2)2在杠杆两侧挂上不同数量相同规格的钩码，调节钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡，这样做的目的是为了直接从杠杆上读出力臂。(3)3一个钩码的重力为G，设杠杆的一个小格为L，由杠杆的平衡条件F1L1F2L2知3G4LnG3L可得n4，即在
22、B位置挂上4个钩码，使杠杆在水平位置平衡。(4)45图丙中，当弹簧测力计绕A点从C位置转动到D位置的过程中，要保持杠杆仍在水平位置平衡，则拉力F将变小，因为当拉力由倾斜变成垂直时，阻力、阻力臂不变，拉力F的力臂变大，相应的力会变小，这样才能继续平衡。30（2020湘潭）测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表。实验次数钩码重力G/N钩码上升高度h/cm拉力F/N绳端移动距离s/cm机械效率11.051555.6%21.550.81532.051.01566.7%42.0101.03066.7%（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图
23、所示，为N。（2）第2次实验时所做的有用功为J，滑轮组的机械效率是。（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越（选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度（选填“有关“或“无关”）。（4）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是。A增大绳重B减轻动滑轮重C加快物体提升的速度【答案】（1）匀速；0.6；（2）0.075；62.5%；（3）大；无关；（4）B。【解析】（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。测力计分度值为0.1N，第1次实验时，弹簧测力
24、计示数如图所示，为0.6N；（2）第2次实验时所做的有用功为：W有用2G2h21.5N0.05m0.075J；第2次做的总功：W总2F2s20.8N0.15m0.12J；滑轮组的机械效率是：100%62.5%；（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越，滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关；（4）A增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小；B减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大；C由（3）知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据v，机械效率与物体提升的速度无关，
25、故选B。故答案为：（1）匀速；0.6；（2）0.075；62.5%；（3）大；无关；（4）B。31小明利用杠杆做了以下实验，实验时使用的每个钩码的质量均相等，杠杆上相邻刻线间的距离相等，请回答下列问题：（1）如图甲所示，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆的左端下沉，若想使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向调节。杠杆在水平位置平衡后，在A点悬挂2个钩码，要使杠杆在水平位置再次平衡，需在B点悬挂个钩码；之后在A、B两点再各增加1个钩码，杠杆将（选填“不动”、 “顺时针旋转”或“逆时针旋转”）。（2）如图乙所示，小明在A、C两点分别悬挂等重的载物盘，制作了一个天平，左盘盛放物体，右盘
26、加减砝码，此天平是利用了哪一类杠杆制作面成的？。（3）小明正确使用自制天平称量物体质量时：假如支点O因某种原因向右偏移，则测量值真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）；假如砝码因生锈等原因质量增大，则测量值真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。【答案】（1）右；4；逆时针旋转；（2）等臂杠杆；（3）大于；小于。【解析】（1）杠杆静止时，杠杆左端下沉，说明右端偏高，平衡螺母需向右调节；设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件：FALAFBLB，即2G4LFB2L，解得FB4G，需挂4个钩码；在A、B两点下方所挂的钩码下同时再加挂一个钩码，则左侧3G4L12GL，右侧5G2L10GL，因为12GL10GL，杠杆不能平衡，左端下降，即A端将下沉，杠杆逆时针旋转；（2）如图乙所示，小明在A、C两点分别悬挂等重的载物盘，制作了一个天平，左盘盛放物体，右盘加减砝码，此天平是利用了等臂杠杆的原理；（3）小明正确使用自制天平称量物体质量时：假如支点O因某种原因向右偏移，砝码的力臂减小，故测量值大于实际值；假如砝码因生锈等原因质量增大，用比实际更少的砝码放在右盘，就可使横梁平衡。而读数时仍按上面标的数值来读数，使用这时计算物体质量就比实际少了。则测量值小于真实值。
