第十二章简单机械班级姓名一、选择题1.使用简单机械可以( )A.省力B.提高机械效率C.省功D.节省能源2.下列说法正确的是( )A.使用简单机械的目的都是为了省力B.使用滑轮组时,省力的同时又省距离C.螺丝刀的手柄越粗,拧螺丝时就越省力D.公路桥引桥是个斜面,引桥越长越费力3.(·娄底)用图12-23所示的四种机械提起同一重物,不计机械自重和摩擦,最省力的是( )图12-234.(·雅安模拟)工人们为了搬运一个笨重的机器进入厂房,他们设计了如图12-24所示的四种方案(机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的横截面)。
其中最省力的方案是( )图12-24图12-255.(·内江模拟)如图12-25所示,用一根绳子绕过定滑轮,一端拴在钩码上,手执另一端,分别用力F1、F2、F3匀速拉起钩码。
忽略绳子与滑轮的摩擦,下列说法中正确的是( )A.F1较小B.F2较大C.F1、F2、F3的大小不能确定D.如果将钩码提升相同的高度,那么力F1、F2、F3做的功相等6.(多选)关于功、功率和机械效率,下列说法正确的是( )A.功率大的机械做功一定快B.做功多的机械,机械效率一定高C.省力的机械,机械效率一定高D.做相同的有用功,额外功少的机械,机械效率一定高7.(·绵阳模拟)骑自行车上一个陡坡时,有经验的同学会沿S型路线骑行,他这样做是为了( )A.缩短上坡过程中所走的路程B.减少上坡过程中所做的功C.减小上坡过程中所施加的力D.缩短上坡过程中所用的时间8.(·柳州模拟)如图12-26所示,质量可忽略的杠杆上所标的每一格长度都是相等的,O为支点,杠杆两边所挂的每一个钩码均相同,杠杆在水平位置平衡。
在下列情况下,杠杆仍在水平位置保持平衡的是( )图12-26A.两边都减少一个钩码B.两边的钩码下各加挂一个相同的钩码C.左边钩码向右移一格,右边钩码同时向左移一格D.右边钩码下加挂一个相同的钩码,左边钩码同时向左移一格9.(·德州模拟)某实验小组分别用如图12-27所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮重相同)匀速提起相同的重物。
不计绳重及摩擦,下列说法正确的是( )图12-27A.甲图省力,机械效率甲图大B.甲图省力,机械效率一样大C.乙图省力,机械效率一样大D.乙图省力,机械效率乙图大10.(·成都模拟)(多选)如图12-28甲所示,建筑工人用滑轮组提升重为285 N的水泥桶,动滑轮重为15 N,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。
工人在将水泥桶匀速向上拉的过程中,水泥桶上升的高度h随时间t变化的关系如图乙所示。
由此可知( )图12-28A.水泥桶匀速上升的速度为3 m/sB.0~10 s内建筑工人对绳的拉力做的功为900 JC.0~8 s内建筑工人对水泥桶做的功为684 JD.建筑工人对绳的拉力的功率为30 W二、填空题图12-2911.(·宁波模拟)日本丰田汽车公司,因汽车脚垫和油门踏板问题引发了召回事件,如图12-29所示的油门踏板是一种(选填“杠杆”或“斜面”)类简单机械。
使用简单机械的好处(选填一个方面)。
请你再举一例生活中的简单机械。
12.什么是螺纹呢?如图12-30所示,把三角形的纸片绕在铅笔上形成螺纹;将纸展开会发现,螺纹的实质是(选填一种简单机械),使用它可以,但不能。
(后两空均选填“省距离”“省力”或“省功”)。
图12-30图12-3113.如图12-31所示,质量为50 kg的人,站在质量为30 kg 的吊篮内,他至少用N的拉力拉住绳子,才能使自己和吊篮在空中保持静止。
(g=10 N/kg,不计轮重和摩擦)14.(·江苏模拟)一物体质量为18 kg,如图12-32所示,小明用动滑轮将该物体在4 s内匀速提高2 m。
所用拉力为100 N。
此过程中,小明做的有用功是J,动滑轮的机械效率是,拉力的功率是W。
(g=10 N/kg)图12-32图12-3315.(·南宁模拟)利用如图12-33所示的斜面提升物体可以(选填“省力”或“费力”)。
用平行于斜面的拉力,将重为5 N 的物体从斜面底端匀速拉上斜面,物体移动的距离为1 m,上升的高度为0.2 m。
已知斜面的机械效率为50%,则拉力大小为N。
若该斜面越陡,其机械效率越(选填“高”或“低”)。
三、简答与作图题16.(·南昌模拟)如图12-34所示,两小儿之辩,关于机械省力、省功及机械效率的辩论,你支持哪一方的说法?不支持另外一方的原因是什么?图12-3417.用图12-35所示的滑轮组提升重物,要求绳子自由端移动的速度是物体上升速度的2倍,请在图上画出绕线的方法。
图12-35四、实验题18.如图12-36甲所示的是探究“杠杆的平衡条件”的实验装置。
图12-36(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在不挂钩码时,保持在位置平衡。
这样做的好处是。
(2)在杠杆两端挂钩码,不断改变动力或动力臂的大小,调节阻力或阻力臂的大小,使杠杆在原来的位置重新平衡,记录数据如下表:分析上表,用F1、F2、l1和l2分别表示动力、阻力、动力臂和阻力臂,则杠杆的平衡条件可表示为。
(3)杠杆在生活中有很多应用。
现欲使如图乙所示的静止的跷跷板发生转动,小女孩儿可采取的做法是。
19.(·锦州模拟)在“探究滑轮组的机械效率”时,小明利用两组滑轮组进行了5次测量,用一个动滑轮和一个定滑轮测定前4组数据,用两个动滑轮和两个定滑轮得第5组数据,测得数据如下表:(1)请根据前四组数据,在图12-37甲中画出实验中滑轮组的绕绳方法。
图12-37(2)实验中应沿竖直方向拉动弹簧测力计。
(3)表格中变化①处数据应为;根据图乙中弹簧测力计可知编号②数据应为N。
(4)由表中第1、2组数据可知,同一滑轮组的机械效率与无关。
(5)由表中第3、4组数据可知,同一滑轮组的机械效率与摩擦和有关。
(6)有的同学认为:“机械越省力,它的机械效率越高”。
你认为这句话是(选填“正确”或“错误”)的。
你是用小明收集的数据中两组数据对比分析来判断的。
五、计算题20.(遵义)一体重为600 N,双脚与地面接触面积为0.05 m2的工人,用如图12-38所示的滑轮组将重为800 N的物体匀速提高了0.5 m,此时该滑轮组的机械效率为80%,则:(不计绳重及摩擦)图12-38(1)在匀速提升物体的过程中,工人对绳子的拉力为多大?(2)在匀速提升物体的过程中,工人对地面的压强为多大?(3)使用该滑轮组,这个工人最多能提起多重的物体?21.水平地面上有一个重为5 000 N的箱子,现用起重机把箱子吊到3 m高的位置,所用时间为10 s,起重臂下的钢丝绳是绕在一个动滑轮上的,如图12-39所示,钢丝绳上的拉力为3 000 N。
则:图12-39(1)起重机起吊该箱子的机械效率是多少?(2)钢丝绳上拉力的功率是多少?参考答案1.答案:A 分析:使用简单机械可以省力(例如使用撬棒),但要费距离;可以省距离(例如钓鱼竿)但要费力;由功的原理知使用任何机械都不省功,所以使用机械不能既省力、又省距离;使用机械时,不可避免地克服机械自重和摩擦做额外功,不会提高机械效率;使用机械时,不可避免地要消耗一些能源,所以不会节省能源。
2.答案:C 分析:使用简单机械有时为了省力,有时为了省距离,有时为了改变力的方向等,所以A选项错;使用滑轮组既可以省力费距离,也可以省距离费力,又可以改变力的方向,所以B 选项错;螺丝刀的手柄相当于轮轴的轮,轮半径越大使用时越省力,所以C选项正确;斜面越长越省力,所以D选项错。
3.答案:D 分析:A为费力杠杆,B既不省力也不费力,C只省一半的力,D有3段绳子拉着,能省三分之二的力,所以D最省力。
4.答案:C 分析:在四种情况中,B、C、D选项都将物体与地面之间的滑动摩擦变为滚动摩擦,减小了物体与地面之间的摩擦力,而A选项没有,所以首先可以排除A选项;在B选项中使用的是定滑轮,只能改变力的方向不能省力,其所用力的大小与D选项是一样的,都等于物体与地面之间的滚动摩擦力;在C选项中使用的是动滑轮,动滑轮能够省一半的力,此时的拉力等于物体与地面之间滚动摩擦力的一半,所以此时所用的力最小,即最省力。
5.答案:D 分析:由题图可知,图中滑轮是定滑轮,定滑轮不能省力,所以F1、F2、F3都与物体重力相等,所以三种拉法所用的拉力一样大,A、B、C选项错误;如果将钩码提升相同的高度,由W=Fs=Gh可知,力F1、F2、F3做的功相等,D选项正确。
6.答案:AD 分析:功率是表示做功快慢的物理量,机器的功率越大,做功就越快,故A选项正确;因为机械效率是有用功与总功的比值,所以做功多,不一定机械效率就高,故B选项错误;省力的机械,额外功不一定小,机械效率不一定高,故C选项错误;因为机械效率是有用功与总功的比值,所以有用功相同时,额外功越小,有用功与总功的比值越大,机械效率越高,故D选项正确。
7.答案:C 分析:上坡时,自行车上升的高度不变,走S形路线所走的路线较长,A选项错;使用任何机械都不省功,B选项错;上坡时,走S形路线所走的路线较长,相当于增长了斜面的长度,斜面越长越省力,C选项正确;速度一定,走S形路线所走的路线较长,所用的时间较长,D选项错。
8.答案:D 分析:左边力×力臂=2×3=6,右边力×力臂=3×2=6,杠杆在水平位置平衡。
A选项中两边都减少一个钩码,左边力×力臂=1×3=3,右边力×力臂=2×2=4,杠杆不平衡,右端下降,A选项错。
同理,我们可分析出B、C选项错;D选项中左边力×力臂=4×2=8,右边力×力臂=4×2=8,杠杆仍在水平位置保持平衡。
9.答案:C 分析:由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n,则绳子自由端移动的距离s=nh;把相同的重物匀速提升相同的高度,做的有用功相同;不计绳重及摩擦,利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度,做额外功相同;而总功等于有用功加上额外功,可知利用滑轮组做的总功相同,再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系即可。
10.答案:BC 分析:由题图知,水泥桶在10 s内上升了3 m,水泥桶匀速上升的速度v==≈0.3 m/s,A选项错;由题图知,0~10 s内水泥桶上升的高度h1=3 m,拉力端移动的距离s=3h=3×3 m=9 m,因为不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重,所以F=(G轮+G物)=×(285N+15 N)=100 N,拉力做的功W=Fs=100 N×9 m=900 J,B选项正确;在0~8 s内水泥桶上升的高度h2=vt=0.3m/s×8 m=2.4 m,建筑工人对水泥桶做的功W=Gh=285 N×2.4m=684 J,C选项正确;拉力端移动的速度v'=3v=3×0.3 m/s=0.9 m/s,建筑工人对绳的拉力的功率P=Fv=100 N×0.9 m/s=90 W,D选项错。