中考物理总复习：专题检测11 简单机械

中考物理总复习：专题检测11 简单机械

专题检测十一　简单机械 ‎(时间45分钟　满分100分)‎ 一、选择题(每题3分,共30分)‎ ‎1.生活中利用杠杆原理的情况极为常见,如图所示的杠杆中不能省力的是(B)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎2.‎ 图中杠杆受力F,图中能表示力F力臂的是(C)‎ A.OA段 B.OB段 C.OC段 D.AB段 ‎3.‎ 如图是“探究杠杆的平衡条件”实验装置,当弹簧测力计逐渐向右倾斜,但杠杆仍然保持水平平衡。关于拉力F的大小及其力臂变化情况正确的是(D)‎ A.F变小,力臂变小 B.F变大,力臂变大 C.F变小,力臂变大 D.F变大,力臂变小 ‎4.‎ 园艺师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝时(A)‎ A.尽量让树枝靠近O点,手握剪刀的位置远离O点 B.尽量让树枝远离O点,手握剪刀的位置靠近O点 C.树枝和手离O点的距离无论远近,修剪树枝时都费力 D.树枝和手离O点的距离无论远近,修剪树枝时都省力 ‎5.‎ 自行车是一种轻便、利于环保的交通工具,从它的结构和使用来看,用到了许多物理知识,下列说法正确的是(C)‎ A.为了减小摩擦,轮胎上制有花纹 B.为了骑行省力,链条与其连接的两个齿轮组成滑轮组 C.车把上的手闸刹车系统是应用了省力杠杆及摩擦的知识 D.晚上灯光照在自行车尾部,尾灯会发光这是利用了光的折射原理 ‎6.如图所示,弹簧测力计和细线的重力不计,一切摩擦不计,重物的重力G=10 N,则弹簧测力计A和B的读数分别为(B)‎ A.10 N,20 N B.10 N,10 N C.10 N,0 D.0,0‎ ‎7.‎ ‎(2017山东德州)如图所示的滑轮组中,动滑轮重1 N,小强用6 N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10 N的物体,物体沿竖直方向上升0.4 m。此过程中,额外功和机械效率分别是(C)‎ A.0.4 J　83.3%‎ B.0.8 J　91.7%‎ C.0.8 J　83.3%‎ D.0.4 J　91.7%‎ ‎8.如图所示,张伟同学通过斜面用平行于斜面F=200 N的推力,将质量为30 kg的物体在5 s时间内匀速推到1 m高的平台上,斜面长s=2 m。(g取10 N/kg)则(B)‎ A.推力的功率为40 W B.斜面的机械效率为75%‎ C.推力做的总功为300 J D.斜面对物体的摩擦力为100 N ‎9.(多选)‎ 在探究杠杆平衡条件的时候,小明在均匀木板中间挖孔,孔中插一金属杆,固定在铁架台上,木板可以围绕中间自由转动。每个钩码的质量为200 g,A、B、C、D、E、F为挂钩,已知AB=BO=OC=CD,ABOCD的连线与EDF的连线垂直。现在B处挂两个钩码,D处挂一个钩码,木板在水平位置平衡(如图所示)。下列做法能使木板重新平衡的是(BCD)‎ A.在B、D两处各加挂一个钩码 B.在B处加挂两个钩码、D处加挂一个钩码 C.B处挂两个钩码不变,把D处的一个钩码挂在E处 D.B处挂两个钩码不变,把D处的一个钩码挂在F处 ‎10.(多选)‎ 建筑工地上需要将6块相同的砖从地面运送到楼顶,工人师傅利用如图所示的装置,分三次运。第一次运1块,第二次运2块,第三次运3块,每次运送时,砖都匀速上升,绳重及摩擦均忽略不计,这三次拉力依次为F1、F2、F3,效率为η1、η2、η3,则(BD)‎ A.F1+F2=F3 B.F1+F2>F3‎ C.η1+η2=η3 D.η1<η2<η3‎ 二、填空题(每空2分,共18分)‎ ‎11.如图是同学们常用的燕尾夹,AB=BC,当用力摁住C点打开该夹子时,可把B点看作支点,此时夹子可近似看作等臂(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。‎ 第11题图 第12题图 ‎12.如图所示,小明正在做俯卧撑,把他的身体看作一个杠杆,O为支点,A为重心,他的体重为600 N。地面对手的支持力F的力臂是1.5 m,力F的大小为360 N。‎ ‎13.在水平面上放一个200 N的重物,现用如图所示装置将物体匀速拉动,物体与水平面的摩擦力是48 N,不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦,水平拉力F为16 N。若绳子自由端移动速度为0.9 m/s,则物体移动速度为0.3m/s。 ‎ 第13题图 第14题图 ‎14.(2017山东烟台)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,假设斜面很光滑,则需要施加的推力为400N,若实际用力为500 N,斜面的机械效率为80%,重物受到的摩擦力为100N。(g取10 N/kg) ‎ 三、作图题(本题共6分)‎ ‎15.(4分)“节约用水,人人有责。”如图甲是用水后及时关闭水龙头时的情景,水龙头手柄看作是一个杠杆,请你在图乙所示的示意图中画出阻力臂L2,并画出施加在A点的最小动力F1及其力臂L1。‎ 答案如图所示 ‎16.(2分)请在图中画出人拉重物上升,最省力的绕线方法。‎ ‎　　　答案如图所示 ‎ 四、实验探究题(本题共22分)‎ ‎17.(12分)在“探究杠杆平衡条件”的实验中:‎ ‎(1)让杠杆在水平位置平衡的目的是便于测量力臂大小。‎ ‎(2)杠杆平衡后,小英同学在图甲所示的A位置挂上两个钩码,可在B位置挂上3个钩码,使杠杆在水平位置平衡。‎ ‎(3)取下B位置的钩码,改用弹簧测力计拉杠杆的C点,当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中,杠杆在水平位置始终保持平衡(如图乙),测力计示数如何变化:先变小后变大。‎ ‎(4)在探究过程中,我们需要测量和记录动力、动力臂、阻力,阻力臂四个物理量,在进行多次实验的过程中,我们可以(选填“可以”或“不可以”)同时改变多个量,进行探究测量。‎ ‎(5)完成实验后,小英利用杠杆的平衡条件来测量杠杆的质量。‎ ‎①若以杠杆上的B位置为支点,在B的右侧挂质量为m的钩码,左右移动钩码的位置,使杠杆在水平位置平衡(如图丙)。‎ ‎②用刻度尺测出此时钩码悬挂位置E到B的距离L1和O到B的距离L2。‎ ‎③根据杠杆的平衡条件,可以计算出杠杆的质量m杆=mL‎1‎L‎2‎(用题目中所给物理量表示)〚导学号86244267〛‎ ‎18.(10分)某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时,提出了一些猜想并对猜想进行验证。‎ ‎(1)如果影响机械效率的因素有A、B、C三个,要研究其与B因素的关系,需要先控制其他几个因素不变,而改变B因素,从而进行研究。‎ ‎(2)下列是A、B同学提出的两个猜想:‎ 猜想一:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组细线的绕法有关。‎ 猜想二:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组提升的物体的重力有关。‎ 为了验证上述猜想是否正确,同学们准备分别按图1、图2、图3和图4的滑轮组进行实验。‎ 验证猜想一的小组应按图1、3或2、4所示的两个滑轮组进行实验;若实验测得两滑轮组的机械效率大小相等(选填“相等”或“不相等”),则可初步判断猜想一是错误的。‎ 验证猜想二的小组应按图1、2或3、4所示的两个滑轮组进行实验;若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等,则可初步判断猜想二是正确(选填“正确”或“错误”)的。‎ ‎(3)请你为该班同学提出一种提高滑轮组机械效率的方法:尽量让滑轮组满负荷工作(提升可以提升的最大物重)、在转轴上加润滑油、减轻动滑轮的自重等。〚导学号86244268〛‎ 五、计算题(本题共24分)‎ ‎19.‎ ‎(6分)在一次车辆故障处置过程中,拖车所用装置简化如图。为了尽快疏通道路,交警只用了30 s的时间,指挥拖车在水平路面上将质量是1.5 t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是6 m/s,绳子自由端的拉力F是500 N,该装置的机械效率是80%。求:‎ ‎(1)故障车在30 s内通过的路程;‎ ‎(2)拉力F在30 s内所做的功;‎ ‎(3)故障车在被拖离过程中受到的阻力。‎ 答案(1)180m　(2)2.7×105J　(3)1200N 解析(1)由v=st得故障车在30s内通过的路程 s车=vt=6m/s×30s=180m ‎(2)由题图可知,n=3,绳子自由端移动的距离 s绳=3s车=3×180m=540m 拉力F在30s内所做的功W=Fs绳=500N×540m=2.7×105J ‎(3)由题图知,n=3,水平滑轮组的机械效率 η=‎W有W总‎=fs车Fs绳=fs车F×3‎s车=‎f‎3F 所以故障车在被拖离过程中受到的阻力 f=3Fη=3×500N×80%=1200N〚导学号86244269〛‎ ‎20.‎ ‎(6分)某工人用如图所示的装置把一重为1 200 N的箱子从斜面底端匀速拉到顶端用时10 s,已知斜面长6 m、高2 m,此装置的机械效率为80%(滑轮重、绳重、滑轮与绳之间的摩擦均不计)。求:‎ ‎(1)拉力F;‎ ‎(2)拉力F做功的功率;‎ ‎(3)箱子和斜面间的摩擦力。‎ 答案(1)250N　(2)300W　(3)100N 解析(1)由题图可知滑轮装置是一个动滑轮,绳端移动的距离s'=2s=2×6m=12m 有用功W有=Gh=1200N×2m=2400J 根据η=W有W总‎=‎W有Fs'‎可得F=W有ηs'‎‎=‎‎2400J‎80%×12m=250N ‎(2)拉力做的功W总=Fs'=250N×12m=3000J 拉力的功率P=W总t‎=‎‎3000J‎10s=300W ‎(3)因为W总=W有+W额,所以克服摩擦力做的额外功W额=W总-W有=3000J-2400J=600J 根据W=fs可得,摩擦力f=W额s‎=‎‎600J‎6m=100N〚导学号86244270〛‎ ‎21.‎ ‎(12分)如图所示,用滑轮组提升水中的物体A,若物体的质量为140 kg,体积为60 dm3,滑轮组的机械效率为80%,g取10 N/kg,不计绳重及轮与轴的摩擦,求:‎ ‎(1)物体A在水中被匀速提升时,拉力F是多大?‎ ‎(2)如果动滑轮挂钩用钢丝绳(假设不会断)与物体A相连,而连接滑轮组的绳子所能承受的最大拉力为350 N,当物体露出水的体积多大时绳子会断?此时物体A受到的浮力是多少?‎ 答案(1)250N　(2)4×10-2m3　200N 解析由题意可知绳子股数是4,物体重力G物=mg=140kg×10N/kg=1400N,物体体积V物=60dm3=0.06m3　‎ ‎(1)物体A浸没在水中,受到了水对它施加的竖直向上的浮力,为F浮=ρ水V物g=1.0×103kg/m3×0.06m3×10N/kg=600N 此时机械效率η=‎(G-F浮)hFs‎=‎‎(G-F浮)hFnh,‎ 由此公式可得F=G-‎F浮nη‎=‎‎1400N-600N‎4×80%‎=250N ‎(2)由F=‎1‎n(G-F浮+G动)得G动=4F-G+F浮=4×250N-1400N+600N=200N 滑轮组绳索能承受到最大拉力F'=350N,设物体露出水面部分体积为V露,则有F'=‎1‎n[G-ρ水g(V-V露)+G动]‎ 则nF'+ρ水g(V-V露)=G+G动 代入数据得4×350N+1×103kg/m3×10N/kg×(0.06m3-V露)=1400N+200N,解得V露=4×10-2m3‎ 此时排开液体的体积 V排'=V物-V露=0.06m3-0.04m3=0.02m3‎ 此时物体A受到的浮力是F浮'=ρ水gV排'=1×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N ‎〚导学号86244271〛‎ ‎##‎ 专题检测十一　简单机械 ‎1.B　用撬棒撬箱盖时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,A不合题意;用滑轮提升重物时,题图中是定滑轮,相当于等臂杠杆,不省力也不费力,B符合题意;用手推车运送重物时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,C不合题意;用起子开启瓶盖时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,D不合题意。‎ ‎2.C ‎3.D　由题图可知,A点的钩码重力不变,且A点的力臂为OA不变;弹簧测力计竖直向上拉杠杆时,拉力力臂为OB,弹簧测力计倾斜拉杠杆,拉力的力臂小于OB,即拉力的力臂变小,由GA×OA=F拉×L可知,GA×OA的乘积不变,L变小时,所以拉力F变大。‎ ‎4.A　尽量让树枝靠近O点,手握剪刀的位置远离O点,阻力不变,减小了阻力臂,增大了动力臂,根据杠杆平衡条件可知省力,故A正确,C错误;尽量让树枝远离O点,手握剪刀的位置靠近O点,阻力不变,增大了阻力臂,减小了动力臂,根据杠杆平衡条件可知费力,故B、D错误。‎ ‎5.C　轮胎上制有花纹,是为了在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故A错误。后轮是主动轮,用链条带动前轮转动,前后齿轮不是滑轮组,也不是为了省力,故B错误。刹车时动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆;同时也是在接触面粗糙程度一定时,通过杠杆增大了车闸和车圈之间的压力,增大了摩擦力,故C正确。自行车的尾灯是利用光的反射原理工作的,射向自行车尾灯的光线经尾灯反射后进入司机的眼睛,避免交通事故的发生,故D错误。‎ ‎6.B　弹簧测力计A受到向右10N的拉力,保持静止,向左受的拉力也是10N,则弹簧测力计A的读数为10N;同理,弹簧测力计B两端受的力都是10N,仍然保持静止,则弹簧测力计B的读数也为10N。‎ ‎7.C　由题图知,n=2,拉力端移动距离s=2h=2×0.4m=0.8m,W总=Fs=6N×0.8=4.8J,‎ W有用=Gh=10N×0.4m=4J,W额=W总-W有用=4.8J-4J=0.8J;滑轮组的机械效率 η=W有用W总×100%=‎4J‎4.8J×100%≈83.3%。‎ ‎8.B　总功W总=Fs=200N×2m=400J,推力的功率P=W总t‎=‎‎400J‎5s=80W,故A、C错误;有用功W有=Gh=mgh=30kg×10N/kg×1m=300J,斜面的机械效率η=W有W总‎=‎‎300J‎400J=75%,故B正确;由W总=W有+W额可得,W额=W总-W有=400J-300J=100J,由W额=fs可得摩擦力f=W额s‎=‎‎100J‎2m=50N,故D错误。‎ ‎9.BCD　设AB=BO=OC=CD=L,每个钩码的重力为G。在B、D两处各加挂一个钩码时,杠杆左侧力与力臂的积为3G×L,右侧力与力臂的积为2G×2L,因3G×L≠2G×2L,所以木板不会平衡,故A错误;在B处加挂2个钩码,D处加挂一个钩码时,杠杆左侧力与力臂的积为4G×L,右侧力与力臂的积为2G×2L,因4G×L=2G×2L,所以木板会平衡,故B正确;把D处的一个钩码挂在E处或F处,杠杆右侧的力臂不变,仍为OD长,杠杆左右两侧力与力臂的乘积相等,所以木板会平衡,故C、D正确。‎ ‎10.BD　根据题图可知,作用在动滑轮上绳子的股数为2;设一块砖的重力为G,则由F=‎1‎n(G+G动)可得,F1=‎1‎‎2‎(G+G动),F2=‎1‎‎2‎(2G+G动),F3=‎1‎‎2‎(3G+G动);则F1+F2=‎1‎‎2‎(G+G动)+‎1‎‎2‎(2G+G动)=‎1‎‎2‎(3G+2G动)>‎1‎‎2‎(3G+G动);因此F1+F2>F3,故A错误,B正确。‎ 由η=W有W总‎=GhFs=G‎2F=‎GG+‎G动可得,绳重及摩擦均忽略不计,动滑轮的重力一定,物体重力越大,滑轮组的机械效率越大,即η1<η2<η3,故C错误,D正确。‎ ‎11.B　等臂 解析当用力摁住C点打开该夹子时,AC是围绕B点转动的,故B为支点;由于AB=BC,故动力臂等于阻力臂,为等臂杠杆。‎ ‎12.1.5　360‎ 解析由题图可知,O为支点,地面对手的支持力的力臂L=0.6m+0.9m=1.5m;由杠杆平衡条件得FL=GLG,即F×1.5m=600N×0.9m,解得F=360N。‎ ‎13.16　0.3 m/s 解析由题图知,n=3,不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦,水平拉力F=‎1‎‎3‎f=‎1‎‎3‎×48N=16N;因为拉力端移动的距离等于物体移动距离的3倍,时间相同,所以由v=st可知拉力端移动的速度等于物体移动速度的3倍,所以物体移动速度v物=‎1‎‎3‎v=‎1‎‎3‎×0.9m/s=0.3m/s。‎ ‎14.400 N　80%　100 N 解析W有=Gh=mgh=120kg×10N/kg×1m=1200J;斜面很光滑,故利用功的原理得,人做的有用功等于用斜面所做的功,故Fs=W有=1200J,解得F=‎1200J‎3m=400N。人所做的总功W总=F's=500N×3m=1500J。斜面的机械效率η=W有W总‎=‎‎1200J‎1500J=80%。W总=W有+W额=W有+fs,所以f=‎1500J-1200J‎3m=100N。‎ ‎15.如图所示 解析过O点作阻力F2的垂线,即为阻力F2对支点O的力臂L2。动力最小,即动力臂最长,阻力的方向已标出,所以动力的方向应该向下。连接支点O与A点,过A点作OA的垂线就得到在A点施加的最小动力F1,OA即为动力臂L1。‎ ‎16.如图所示 解析因为人站在高处,人拉重物上升,从动滑轮的挂钩开始依次绕绳子,最后有三段绳子承担物重,这就是最省力的绕法。‎ ‎17.(1)便于测量力臂大小　(2)3　(3)先变小后变大　(4)可以　(5)O到B　‎mL‎1‎L‎2‎ 解析(1)探究杠杆平衡条件时,使杠杆在水平位置平衡的目的是:力臂在杠杆上,方便测出力臂大小。(2)设杠杆的一个小格为L,一个钩码重为G,因为F1l1=F2l2,所以2G×3L=nG×2L,所以n=3,所以在A处挂3个钩码。(3)由题图可知,OC为最长力臂,‎ 当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中,动力臂先变长后变短,而杠杆在水平位置始终保持平衡,根据杠杆平衡条件可知,测力计示数将先变小后变大。(4)在“探究杠杆平衡条件”实验时,不断改变动力(臂)和阻力(臂),多次测量的目的是:避免实验次数过少,导致实验结论具有偶然性,便于从中寻找规律。(5)已知钩码的质量m,用刻度尺测出此时钩码悬挂位置E到B的距离,即L1,欲求杠杆的质量m杆,则应量出O到B的距离,即L2,然后根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可得,mL1=m杆L2,则m杆=mL‎1‎L‎2‎。‎ ‎18.(1)B　(2)1、3或2、4　相等　1、2或3、4　正确　(3)尽量让滑轮组满负荷工作(提升可以提升的最大物重)、在转轴上加润滑油、减轻动滑轮的自重等 解析(1)要研究其与B因素的关系,就要控制其他量即A、C不变,改变B。(2)要探究滑轮组的机械效率与滑轮组细线的绕法是否有关,需要保持滑轮数目、规格,提起物体的重力相同,所以选择的是题图1、3或图2、4;若实验测得两个滑轮组的机械效率大小相等,说明机械效率与绕线方法无关,可初步判断猜想一是错误的;要探究滑轮组的机械效率与滑轮组提升的物体的重力是否有关,需要保持滑轮数目、规格,绕线方法相同,所以选择的是题图1、2或3、4;若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等,说明机械效率与物体的重力有关,可初步判断猜想是正确的。(3)要提高机械效率,要尽量减小额外功、增大有用功,可尽量让滑轮组满负荷工作(提升可以提升的最大物重)、在转轴上加润滑油、减轻动滑轮的自重等。‎ ‎19.(1)180 m　(2)2.7×105 J　(3)1 200 N 解析(1)由v=st得故障车在30s内通过的路程 s车=vt=6m/s×30s=180m ‎(2)由题图可知,n=3,绳子自由端移动的距离 s绳=3s车=3×180m=540m 拉力F在30s内所做的功W=Fs绳=500N×540m=2.7×105J ‎(3)由题图知,n=3,水平滑轮组的机械效率 η=‎W有W总‎=fs车Fs绳=fs车F×3‎s车=‎f‎3F 所以故障车在被拖离过程中受到的阻力 f=3Fη=3×500N×80%=1200N ‎20.(1)250 N　(2)300 W　(3)100 N 解析(1)由题图可知滑轮装置是一个动滑轮,绳端移动的距离s'=2s=2×6m=12m 有用功W有=Gh=1200N×2m=2400J 根据η=W有W总‎=‎W有Fs'‎可得F=W有ηs'‎‎=‎‎2400J‎80%×12m=250N ‎(2)拉力做的功W总=Fs'=250N×12m=3000J 拉力的功率P=W总t‎=‎‎3000J‎10s=300W ‎(3)因为W总=W有+W额,所以克服摩擦力做的额外功W额=W总-W有=3000J-2400J=600J 根据W=fs可得,摩擦力f=W额s‎=‎‎600J‎6m=100N ‎21.(1)250 N　(2)4×10-2 m3　200 N 解析由题意可知绳子股数是4,物体重力G物=mg=140kg×10N/kg=1400N,物体体积V物=60dm3=0.06m3‎ ‎(1)物体A浸没在水中,受到了水对它施加的竖直向上的浮力,为F浮=ρ水V物g=1.0×103kg/m3×0.06m3×10N/kg=600N 此时机械效率η=‎(G-F浮)hFs‎=‎‎(G-F浮)hFnh,‎ 由此公式可得F=G-‎F浮nη‎=‎‎1400N-600N‎4×80%‎=250N ‎(2)由F=‎1‎n(G-F浮+G动)得G动=4F-G+F浮=4×250N-1400N+600N=200N 滑轮组绳索能承受到最大拉力F'=350N,设物体露出水面部分体积为V露,则有F'=‎1‎n[G-ρ水g(V-V露)+G动]‎ 则nF'+ρ水g(V-V露)=G+G动 代入数据得4×350N+1×103kg/m3×10N/kg×(0.06m3-V露)=1400N+200N,解得V露=4×10-2m3‎ 此时排开液体的体积 V排'=V物-V露=0.06m3-0.04m3=0.02m3‎ 此时物体A受到的浮力是F浮'=ρ水gV排'=1×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N