山西省2020中考物理简单机械机械效率专题复习训练

山西省2020中考物理简单机械机械效率专题复习训练

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K10-1‎ A.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K10-2‎ A.2.5 N B.5 N C.10 N D.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 (　　)‎ 图K10-3‎ ‎4.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K10-4‎ A.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 (　　)‎ 10‎ 图K10-5‎ A.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]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K10-6‎ A.乙中手的拉力F乙=10 N B.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K10-7‎ A.0.2 J　83.3% B.0.2 J　66.7% ‎ C.0.4 J　80% D.0.4 J　66.7%‎ ‎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K10-8‎ A.若G1=G2,则拉力F1、F2做的总功相同 10‎ B.若G1=G2,则拉力F2做的有用功多 C.若G1>G2,则甲的机械效率大于乙的机械效率 D.若G1>G2,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%,则下列说法正确的是(　　)‎ 图K10-9‎ A.拉力F的功率是1 W B.2 s内绳子自由端移动的距离是1.4 m C.5 s内拉力F所做功的大小是20 J D.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K10-10‎ ‎11.[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K10-11‎ ‎12.[2017·烟台]往车上装重物时,常常用长木板搭个斜面,把重物沿斜面推上去,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。‎ 10‎ 图K10-13‎ ‎14.[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①方向拉动时,其示数为　　　　N;拉动方向从①转动到②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 10‎ ‎(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:‎ ‎①用弹簧测力计测量沙和袋所受的总重力G并填入表格;‎ ‎②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 ‎③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。‎ ‎④算出有用功W有,总功W总,机械效率η。‎ ‎⑤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η ‎1‎ ‎0.6‎ ‎0.2‎ ‎0.12‎ ‎0.3‎ ‎0.18‎ ‎66.7%‎ ‎2‎ ‎0.9‎ ‎0.2‎ ‎0.18‎ ‎0.4‎ ‎0.6‎ ‎0.24‎ ‎3‎ ‎1.2‎ ‎0.2‎ ‎0.24‎ ‎0.5‎ ‎0.6‎ ‎0.30‎ ‎80%‎ 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 10‎ ‎(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,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η ‎1‎ ‎0.2‎ ‎0.1‎ ‎0.1‎ ‎100%‎ ‎(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 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ 斜面倾斜程度 较缓 较陡 最陡 木块重力G/N ‎3‎ ‎3‎ ‎3‎ 斜面高度h/m ‎0.2‎ ‎0.3‎ ‎0.4‎ 沿斜面拉力F/N ‎1.6‎ ‎1.8‎ ‎2.0‎ 斜面长度s/m ‎1‎ ‎1‎ ‎1‎ 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大小与低头角度θ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θ=30 °时,重力的力臂为　　　　cm,拉力F的大小为　　　　N。(g取10 N/kg) ‎ 10‎ 图K10-20‎ ‎21.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)‎ 10‎ 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示)。 ‎ ‎(3)锻炼时,脚尖离开墙壁越远,手掌对墙壁的压力就越　　　　。 ‎ 10‎ ‎【参考答案】‎ ‎1.A　2.C　3.B　4.B　5.C　6.B　7.D　‎ ‎8.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η甲=W有甲W总甲=G‎1‎hG‎1‎h+G动h=G‎1‎G‎1‎‎+‎G动,η乙=W有乙W总乙=G‎2‎hG‎2‎h+2G动h=G‎2‎G‎2‎‎+2‎G动;若G1>G2,则η甲-η乙=G‎1‎G‎1‎‎+‎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.D　‎ ‎10.绕固定点转动　省力杠杆　‎ 如图所示 ‎11.900　变大 ‎12.400 N　80%　100 N ‎13.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=3×0.1 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η=W有W总=GhFs=‎1N×0.1m‎0.5N×0.3m≈66.7%。‎ ‎(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。‎ 10‎ ‎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] (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 N×0.3 m=0.9 J,总功W总=Fs=1.8 N×1 m=1.8 J,则机械效率η=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。‎ ‎20.10　20‎ ‎21.(1)弹簧测力计、铁架台、细线、钩码 ‎(2)①将杠杆悬挂在铁架台上,调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡;②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;③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;④多次重复步骤③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+‎F‎2‎g ‎23.(1)A、O　B、O　(2)mgl‎2‎l‎1‎　(3)大 10‎