1、第十二章简单机械第十二章简单机械 一、选择题(每题 3 分，共 30 分) 1在棉产区，每年秋天拔去地里的棉花秆是农民的一项繁重的体力劳动，王刚仿照钳子结构改制成的一种农具解决了这一问题，如图所示，使用时，将小铲着地，用虎口夹住棉花秆的下部，然后在套管上用力，棉花秆就拔出来了。该农具整体可视为杠杆，则支点、动力作用点、阻力作用点对应的是( ) (第 1 题图) A转轴虎口套管 B小铲套管虎口 C小铲虎口套管 D虎口转轴套管 2下列工具中，在使用时属于费力杠杆的是( ) A天平 B瓶盖起子 C食品夹 D钳子 3园艺师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝时( ) A尽量让树枝靠近 O 点，手握剪刀的位置远
2、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 (第 3 题图) (第 4 题图) 4如图所示，要将一圆柱体重物推上台阶，最小的作用力应是( ) AF1 BF2 CF3 DF4 5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( ) 6 如图所示， 作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力 F， 将杠杆缓慢地由位置 A 拉至 B，在这个过程中，力 F 的大小将( ) A不变 B变小
3、C变大 D先变大后变小 (第 6 题图) (第 7 题图) 7如图所示，工人利用动滑轮吊起一袋沙的过程中，做了 300 J 的有用功，100 J 的额外功，则该动滑轮的机械效率为( ) A75% B66.7% C33.3% D25% 8利用如图所示的滑轮，在粗糙水平面上匀速拉动物体，下列叙述正确的是( ) A重力做的功是有用功 B拉力 F1做的功是额外功 C绳子自由端的拉力 F 做的功是总功 D该滑轮的机械效率可能等于 100% (第 8 题图) (第 9 题图) 9如图所示是汽车起重机的示意图，当用它从水中吊起重物时，下列说法正确的是( ) A汽车轮胎有花纹是为了减小行驶过程中的摩擦力 B此
4、吊车运用了杠杆原理，此杠杆为费力杠杆 C汽车固定后，吊起重物后与没有吊起重物相比，对地面的压强变小 D将重物从水中匀速吊起时，出水过程中，拉力逐渐变小 10台风是一种破坏力很强的灾害性天气。某次台风把市民公园的一棵大树吹倒了，需要两个工人把它扶起，工人们想到了下列四种方案，每个人所需拉力最小的方案是( ) 二、填空题(第 16 题 6 分，其余题目每空 1 分，共 19 分) 11端午节赛龙舟时，运动员一手撑住桨柄的末端(视为支点)，另一手用力划桨，如图所示。此时桨属于_(填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆；当运动员向后划桨时，龙舟就向前行进，说明物体间力的作用是_。 (第 11 题图) (第
5、 12 题图) 12如图为小柯在科技节中制作的“杠杆力臂演示仪”。杠杆自身质量和摩擦忽略不计，固定装置未画出，O 为支点，OAOD3OB0.6 m，CD0.2 m。在做背景的白纸上作有以O 为圆心，半径为 0.2 m 的圆。在 A 点挂 5 N 的重物 G，要使杠杆水平平衡，则作用在 B 点竖直向下的力 FB应为_N，撤去 FB后，按图示方向分别施加 FC、FD两个力，且每次都使杠杆在水平位置平衡，则 FC、FD大小关系为_。 13用如图所示的滑轮组匀速提升重为 100 N 的物体，拉力 F60 N，滑轮组的机械效率为_。在物体匀速上升的过程中，物体的动能_，物体的重力势能_。(后两空均填“变
6、大” “变小”或“不变”) (第 13 题图) (第 14 题图) 14如图所示，用同一滑轮按甲、乙两种方式匀速提升同一物体，物体重 100 N，滑轮重25 N，绳重和摩擦不计，图甲中 F甲_N，图乙装置的机械效率乙_，若图乙中再加挂一物体，机械效率将_。 15在物理综合实践活动中，小华设计了如图所示的机械模型。推动硬棒 CD 或 EF，使它们在水平面内绕轴 O 转动，即可将绳逐渐绕到轴 O 上，提升重物 G，硬棒 CD 是_杠杆，滑轮 B_(填“能”或“不能”)改变力的大小。在重物上升的过程中，轴 O 上增加的绳长_重物上升的高度。 (第 15 题图) (第 16 题图) 16生活中我们经常
7、使用简单机械。 (1)图甲是家用手摇晾衣架，A、B 两滑轮中属于动滑轮的是_；若衣服和晾衣架的总重为 120 N，不计动滑轮重、绳重及摩擦，静止时绳的拉力 F_N。请你提出一种使用时提高手摇晾衣架机械效率的方法：_。 (第 16 题图) (2)如图乙所示，已知撬棒 AD1 m，CDBC0.15 m，石头垂直作用在棒上的力是 420 N，若要撬动石头，则施加在撬棒 A 点的力至少是_N。 三、作图题(每题 4 分，共 12 分) 17如图所示，杠杆 AOB 在力的作用下处于平衡状态，请画出图中货箱的受力示意图和拉力 F 的力臂 L。 (第 17 题图) (第 18 题图) 18图中杠杆上 B 点
8、挂着重物 G，若在 A 点施加一个最小的力 F 使杠杆在图中的位置平衡，请画出此力的示意图和力臂。 19某人使用滑轮组提升重物，请你在图中画出使用滑轮组最省力的绕法(人向下拉绳)。 (第 19 题图) 四、实验与探究题(20 题 8 分，21 题 12 分，共 20 分) 20小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。 (1)实验前，将杠杆中点置于支架上，调节平衡螺母，使杠杆水平平衡；实验中，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是便于在杠杆上直接测量_。 (2)实验过程中，将钩码悬挂于图中 A 点，保持阻力、阻力臂不变，在支点
9、O 右侧不同位置，用弹簧测力计施加竖直向下的拉力(动力)，使杠杆水平平衡，测出每一组动力臂 L1和对应的动力 F1，并记录在表中。请根据表中数据，在坐标系中绘制出 L1与 F1的关系图象，根据图象中实验数据可知，当 L1为 0.5 m 时，F1为_N。 (3)实验中小明发现， 保持杠杆处于水平平衡， 当弹簧测力计的拉力方向偏离竖直方向时，弹簧测力计的拉力会变大，原因是_。 次数 动力 F1/N 动力臂 L1/m 1 0.75 0.40 2 1.00 0.30 3 1.50 0.20 4 2.00 0.15 5 3.00 0.10 (第 20 题图) (第 21 题图) 21小红在探究“斜面的机
10、械效率与哪些因素有关”的活动中，提出了以下猜想： A斜面的机械效率可能与物体的重力有关； B斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。 为了验证自己的猜想，小红用木板搭成了如图所示的装置进行探究，记录数据如下表： 实验次数 斜面倾角 物重G/N 拉力F/N 斜面高度 h/m 斜面长度 s/m 有用功W有/J 总功W总/J 斜面机械效率 30 5 4.2 0.6 1.2 3 5.04 30 3 2.5 0.6 1.2 1.8 3 60% 42 3 2.8 0.8 1.2 2.4 3.36 71% (1)在实验过程中，应沿斜面向上_拉动物体； (2)第次实验中斜面的机械效率 _%； (3)对比实验的
11、数据可以用来验证猜想_，对比两次实验数据，可初步得出的结论是_ _。 五、综合运用题(22 题 9 分，23 题 10 分，共 19 分) 22雅安 4 20 地震后的灾后重建工作正在高效地进行，如图是某建筑工地上使用的塔式起重机。在一次操作过程中起重机将质量为 500 kg 的建筑材料竖直提升了 12 m，用时 15 s，g取 10 N/kg。求： (1)所提建筑材料受到的重力； (2)起重机提起建筑材料所做的功； (3)提升过程中该起重机的电动机功率为 8 kW，那么提升过程中塔式起重机的机械效率是多大？ (第 22 题图) 23 小雨通过如图甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中， 他所用
12、拉力 F 与绳子自由端移动的距离 s 的关系图象如图乙所示。其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%。每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力。(g 取 10 N/kg)求： (1)物体在空中上升 1 m，小雨做的功是多少？ (2)每个滑轮的重力是多少？ (3)物体的密度是多少？ (第 23 题图) 第十二章达标检测卷第十二章达标检测卷 一、1.B 点拨：该农具使用时，动力作用在套管处(动力作用点)，阻力作用在虎口处(阻力作用点)，小铲着地(支点)。 2C 3.A 4C 点拨：力 F3的力臂最长，故力 F3最小。 5C 点拨：圆形钢管可以变滑动为滚动，从而减小摩擦力。C 方案使用的是
13、动滑轮，也能起到省力的作用。 6C 点拨：将杠杆由 A 位置拉至 B 位置时，阻力臂逐渐变大，由 FOAGL阻可知，G 不变，L阻变大，动力臂 OA 始终不变，所以动力 F 逐渐变大。 7A 8.C 9B 点拨：汽车轮胎上有凹凸不平的花纹是通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦力，故 A 错误；吊臂在使用过程中动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，费力但可以省距离，故 B 正确；当这辆汽车固定后，吊起重物时，对地面的压力增大，接触面积不变，根据公式 pFS可知对地面压强变大，故 C 错误；重物在出水过程中受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力、浮力，满足 GFF浮，出水过程中浮力减小，重力不变，所以拉力变大，故
14、 D 错误。 10B 点拨：被扶起的大树相当于一个杠杆，而绕过树干的绳子与树干构成滑轮。 二、11.费力；相互的 点拨：划桨时，以桨的末端为支点，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆；划桨时，桨给水一个向后的力，因力的作用是相互的，水同时给桨一个向前的力，推动龙舟向前运动。 1215；FCFD 1383.3%；不变；变大 14100；80%；变大 点拨：图甲中滑轮为定滑轮，F甲G物100 N，图乙中滑轮为动滑轮，F乙12(G物G滑轮)12(100 N25 N)62.5 N，n2，snh，机械效率为：乙G物hF乙s100 N62.5 N280%；根据机械效率公式推导可知，乙G物hF乙sG物G物G滑轮，
15、若再加挂一物体，机械效率将变大。 15省力；不能；等于 16(1)B；30；增大提升的物重或减小晾衣架重 (2)63 点拨：(1)A 滑轮的轴是固定不动的，是定滑轮，B 滑轮的轴与物体一起运动，是动滑轮。 由图可知，连接动滑轮绳子的股数 n4，不计动滑轮重、绳重及摩擦，静止时绳的拉力：FG总n120 N430 N， 提高手摇晾衣架机械效率的方法有：增大提升的物重或减小晾衣架重等。 (2)要使施加在撬棒 A 点的动力最小，应使动力臂 L1最大。当以 D 为支点，在 A 点施加垂直 AD 向上的动力时，动力臂 L1AD1 m，即动力臂为最大值，则动力为最小。此时阻力 F2420 N，阻力臂 L2C
16、D0.15 m， 根据杠杆平衡条件 F1L1F2L2可得，施加在撬棒 A 点的力： F1F2L2L1420 N0.15 m1 m63 N。 三、17.解：如图所示。 (第 17 题图) (第 18 题图) 18解：如图所示。 点拨：根据题意，动力 F 的最大力臂为 OA，连接 OA，动力 F 应与 OA 垂直斜向下，L 为此力的力臂。 19解：如图所示。 (第 19 题图) 四、20.解：(1)力臂 (2)如图所示；0.6 (第 20 题图) (3)拉力方向偏离竖直方向时，拉力的力臂变小 点拨：(1)实验前，调节杠杆在水平位置平衡，好处是便于在杠杆上直接测量力臂；(2)根据表中数据描点作图；由
17、表中数据和杠杆的平衡条件可知：F1L1F2L23 N0.1 m，当 L10.5 m 时，F13 N0.1 m0.5 m0.6 N；(3)当拉力方向偏离竖直方向时，拉力的力臂变小，而拉力与其力臂的乘积不变，所以拉力要变大。 21(1)匀速 (2)60 (3)A；斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关 点拨：(3)、次实验改变的是物体的重力；、次实验改变的是斜面的倾角。 五、22.解：(1) 建筑材料受到的重力 Gmg500 kg10 N/kg5 000 N。 (2)起重机提起建筑材料所做的功 W有FsGh5 000 N12 m6104 J。 (3)总功 W总Pt8103 W15 s1.2105 J，
18、 机械效率 W有/W总6104 J/(1.2105 J)50%。 23解：(1)snh41 m4 m，WFs200 N4 m800 J。 (2)W有用W总85%800 J680 J， 由 W有用Gh 得 GW有用h680 J1 m680 N。 又 F1n(G2G动)得 2G动4FG120 N， G动120 N/260 N。 (3)物体露出水面前受拉力 F4100 N400 N，重力 G680 N，2 个动滑轮为 120 N，所以物体完全浸没时受到的浮力：F浮G2G动F680 N120 N400 N400 N，根据 F浮水gV排得物体体积 VV排F浮水g4102 m3。物体质量 mGg680 N10 N/kg68 kg，则物体密度 mV68 kg4102 m31.7103 kg/m3。