簡(jiǎn)單機(jī)械和功
（時(shí)間：45分鐘 滿分：100分）
一、選擇題（每題3分，共36分）
1. 在你學(xué)過(guò)的簡(jiǎn)單機(jī)械里，既可省力又可費(fèi)力的機(jī)械是（ ）
A.杠桿 B.定滑輪 C.動(dòng)滑輪 D.滑輪組
2. 如圖1所示，這款圖釘來(lái)自一位初中生的創(chuàng)意，翹起部分為我們預(yù)留出施力空間。圖釘作為杠桿，其支點(diǎn)是（ ）
A. A 點(diǎn) B.B點(diǎn)
C.C點(diǎn) D.D點(diǎn)
3. 用剪刀剪硬紙片時(shí)，用刀口中部比用刀口頭部剪容易把硬紙片剪斷，這是因?yàn)椋ā 。?br>A.減小了阻力 B.減小了阻力臂
C.增大了動(dòng)力 D.增大了動(dòng)力臂
4. 兩物體A、B所受的重力分別為60 N和140 N，如圖2所示，當(dāng)兩物體A、 B都靜止時(shí)，它們所受的合力分別是（ ）
A.60 N 140 N B.0 140 N C.60 N 0 D.0 0
圖2 圖3
5. 如圖3所示，物體A在拉力F＝50 N的作用下以0.5 m/s的速度運(yùn)動(dòng)，不計(jì)滑輪重和繩與滑輪的摩擦，則物體A受到的摩擦力和人拉繩移動(dòng)的速度分別為（ ）
A.150 N 1 m/s B.100 N 1.5 m/s C.150 N 1.5 m/s D.100 N 1 m/s
6. 利用動(dòng)滑輪將重物G沿斜面勻速拉上去，已知斜面長(zhǎng)為L(zhǎng)，高為h，拉力為F（如圖4所示），若不計(jì)摩擦，下列關(guān)系成立的是（ ）
A.F＝G B.F＝
C.F＝ D.F＝
7. 如圖5所示，用10 N的水平推力推著重為60 N的物體沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)。若推力對(duì)物體做了60 J的功，則在這一過(guò)程中（ ）
A.物體一定受到10 N的摩擦力
B.重力做的功一定為360 J
C.物體一定運(yùn)動(dòng)了l m
D.物體一定運(yùn)動(dòng)了6 m
8. “給我一個(gè)支點(diǎn)和一根足夠長(zhǎng)的棍，我就能撬動(dòng)整個(gè)地球。”如圖6所示，在生產(chǎn)和生活中的杠桿與阿基米德設(shè)想屬于同一類(lèi)型的是（ ）
9. 如圖7所示，是小麗“研究杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)，使杠桿在水平位置平衡。如果在杠桿兩邊的鉤碼下面各增加一個(gè)大小相等的鉤碼，則杠桿（ ）
A.仍然平衡
B.不平衡，左端下降
C.不平衡，右端下降
D.無(wú)法確定
10. 一瀑布的落差（瀑布頂端和底端的高度差）約為100 m。在0.1 s內(nèi)有18 kg的水流過(guò)瀑布頂端，經(jīng)過(guò)4.5 s落到瀑布底端。質(zhì)量為18 kg的這些水從頂端落到底端的過(guò)程中，重力的功率約為（ ）
A.4×102 W B.4×103 W C.1.8×104 W D.1.8×105 W
11. 衣服夾是一種常用物品，圖8中給出了用手捏開(kāi)和夾住物品時(shí)的兩種情況。下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A.當(dāng)用手將其捏住時(shí)，它是費(fèi)力杠桿
B.當(dāng)用其夾住物品時(shí)，它是費(fèi)力杠桿
C.無(wú)論用手將其捏住還是夾住物品時(shí)，它都是費(fèi)力杠桿
D.無(wú)論用手將其捏住還是夾住物品時(shí)，它都是省力杠桿
12. 如圖9所 示，不計(jì)繩重、阻力及摩擦，將重500 N的貨物提高1 m，測(cè)得滑輪組的機(jī)械效率為60%；若用該滑輪組將800 N的貨物提升l m，則關(guān)于它 的機(jī)械效率，下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A.等于60% B.小于60%
C.大于60% D.無(wú)法確定
二、填空題（每空1分，共18分）
13. “塔吊”是建筑工地上普遍使用的一種起重設(shè)備，如圖10所示是“塔吊”的簡(jiǎn)化圖。OB是豎直支架，ED是水平臂，OE段叫平衡臂，E端裝有配重體，OD段叫吊臂，C處裝有滑輪，可以在O、D之間移動(dòng)。已知OE＝10 m，OC＝15 m，CD＝10 m，若在C點(diǎn)用此塔吊能起吊重物的最大質(zhì)量是1.5×103 kg，則配重體的質(zhì)量應(yīng)為_(kāi)_____kg，當(dāng)滑輪移到D點(diǎn)時(shí)能 夠安全起吊重物的最大質(zhì)量是______kg。（不計(jì)“水平臂”和滑輪的重力）
14. 如圖11所示，一位母親推著嬰兒車(chē)行走，當(dāng)前輪遇到障礙物時(shí)，母親向下按扶把，若把嬰兒車(chē)視為杠桿，這時(shí)杠桿的支點(diǎn)是________；當(dāng)后輪遇到障礙物時(shí)，母親向上抬起扶把，這時(shí)嬰兒車(chē)可視為 __________杠桿(選填“省力”或“費(fèi)力”)。
15. 如圖12所示，一根粗細(xì)均勻的硬棒AB被懸掛起來(lái)。已知AB＝6AO，當(dāng)A處懸掛100 N的重物G時(shí)，杠桿恰好處于平衡狀態(tài)，則杠桿的自重為_(kāi)________N。
圖12 圖13 圖14
16. 小明探究滑輪的作用，采用如圖13所示的裝置進(jìn)行測(cè)量，圖中的滑輪是_____（選填“定滑輪”或“動(dòng)滑輪”），當(dāng)拉力由a位置逐漸變化到b位置，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)______（選填“變大”“變小”或“不變”），其原因是_____________________。
17. 如圖14所示，桿秤是民間的一種測(cè)量工具。使用時(shí)，將待測(cè)物體掛在秤鉤A上，用手拎住提繩B或C（相當(dāng)于支點(diǎn)），秤砣D在秤桿E上移動(dòng)，當(dāng)桿秤水平平衡時(shí)就可以在秤桿上讀出示數(shù)。
(1)從科學(xué)的角度來(lái)看，桿秤應(yīng)該是一種測(cè)量________大小的工具。
(2)根據(jù)杠桿平衡的條件分析，使用桿秤時(shí)，當(dāng)從提繩C換到提繩B時(shí)，最大測(cè)量值將變_____。
18. 用動(dòng)力臂是阻力臂3倍的杠桿將600 N的貨物抬高30 cm，手向下壓杠桿的力是250 N，手下降的高度是_______cm，人做的總功是______J，有用功是_______J，這根杠桿的機(jī)械效率是_______。
19. 跳繩是同學(xué)們喜歡的一種運(yùn)動(dòng)，某同學(xué)體重400 N，如果1 min內(nèi)跳120次，每次離地高度約0.05 m （設(shè)每次離地高度和時(shí)間相同 ），則該同學(xué)在1 min內(nèi)做功_____J，他在這1 min鍛煉中的功率是______W。
20. 如圖15所示，裝修工人用滑輪組把重為300 N的貨物在25 s內(nèi)勻速提高到10 m高的樓上，所用拉力為125 N，則工人做功的功率為_(kāi)_____W，該滑輪組的機(jī)械效率是______。
三、實(shí)驗(yàn)探究題（每題6分，共12分）
21. 某小組同學(xué)在探究滑輪組的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)時(shí)，提出了一些猜想，小組將對(duì)猜想進(jìn)行驗(yàn)證。
（1）如果影響機(jī)械效率的因素有多個(gè)，要研究機(jī)械效率與某個(gè)因素的關(guān)系，需要先控制其他幾個(gè)因素不變，這種方法在科學(xué)探究中被稱(chēng)作_________。
（2）下列A、B是同學(xué)提出的兩個(gè)猜想：
猜想A：兩個(gè)相同滑輪組成的滑輪組，其機(jī)械效率與滑輪組細(xì)線的繞法有關(guān)；
猜想B：兩個(gè)相同滑輪組成的滑輪組，其機(jī)械 效率與滑輪組提升的物重有關(guān)。
（3）為了驗(yàn)證上述猜想是否正確，同學(xué)們準(zhǔn)備分別按圖16甲、乙、丙、丁的滑輪組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
（a）按圖________滑輪組準(zhǔn)備做的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)用來(lái)驗(yàn)證猜想A的，若實(shí)驗(yàn)測(cè)得兩滑輪組的機(jī)械效率大小__________（選填“相等”或“不相等”），則可初步判斷猜想A是錯(cuò)誤的。
（b）按圖________滑輪組準(zhǔn)備做的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)是用來(lái)驗(yàn)證猜想B的，若實(shí)驗(yàn)測(cè)得兩滑輪組的機(jī)械效率大小不相等，則可初步判斷猜想B是__________（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）的。
（4）接著，小組進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
22. 小明要 測(cè)量一根1 m左右、粗細(xì)和質(zhì)地都均勻的細(xì)木棒的質(zhì)量，通過(guò)估測(cè)發(fā)現(xiàn)木棒的質(zhì)量會(huì)超出現(xiàn)有天平的稱(chēng)量。于是，他想用其他方法進(jìn)行測(cè)量。
現(xiàn)有器材：天平、一塊質(zhì)量適當(dāng)?shù)慕饘賶K、一把量程為20 cm的刻度尺和幾根足夠長(zhǎng)的細(xì)繩。
只利用現(xiàn)有器材請(qǐng)你幫他設(shè)計(jì)測(cè)量這根細(xì)木棒質(zhì)量的方案，要求：
（1）寫(xiě)出主要實(shí)驗(yàn)步驟和需測(cè)量的物理量；
（2）寫(xiě)出木棒質(zhì)量的數(shù)學(xué)表達(dá)式（用測(cè)量量表示）。
四、作圖題（每題3分，共6分）
23. 如圖17所示，為了讓杠桿靜止在圖中位置，請(qǐng)畫(huà)出在A點(diǎn)所施加的最小動(dòng)力F及其力臂L。
24. 用如圖18所示的滑輪組提升重物，在圖中畫(huà)出最省力的滑輪組繞 線。
五、計(jì)算題（25題12分，26題16分，共28分）
25. 假期里，小蘭和爸爸、媽媽一起參加了一個(gè)家庭游戲活動(dòng)。活動(dòng)要求是：家庭成員中的任意兩名成員分別站在如圖19所示的木板上，恰好使木板水平平衡。
(1)若小蘭和爸爸的體重分別為和，小蘭站在 距離中央支點(diǎn)的一側(cè)，爸爸應(yīng)站在距離支點(diǎn)多遠(yuǎn)處才能使木板水平平衡？
(2)若小蘭和爸爸已經(jīng)成功地站在了木板上，現(xiàn)在他們同時(shí)開(kāi)始勻速相向行走，小蘭的速度是，爸爸的速度是多大才能使木板水平平衡不被破壞？
26. 用如圖20所示的滑輪組吊起重物，不計(jì)繩重及摩擦。
(1)當(dāng)物重為時(shí)，繩端所用的拉力是，內(nèi)重物被勻速提高時(shí)，求拉力F所做的功是多少？
(2)此時(shí)機(jī)械效率是多少？
(3)當(dāng)所吊重物變?yōu)椋瓿缮鲜鲞^(guò)程時(shí)，機(jī)械效率會(huì)有變化嗎？通過(guò)計(jì)算或推理說(shuō)明理由。
第十一章 簡(jiǎn)單機(jī)械和功 檢測(cè)題參考答案
1. A 解析：在使用杠桿時(shí)，若動(dòng)力臂大于阻力臂，則杠桿省力，若動(dòng)力臂小于阻力臂，則杠桿費(fèi)力，所以使用杠桿既可省力又可費(fèi)力；使用定滑輪不省力，只能改變用力的方向；使用動(dòng)滑輪和滑輪組只能省力，不可費(fèi)力。
2. C 解析：根據(jù)題圖可知，當(dāng)翹起A端時(shí)，整個(gè)圖釘繞C點(diǎn)向上轉(zhuǎn)動(dòng)，所以此時(shí)杠桿的支點(diǎn)為C點(diǎn)。
3. B 解析：用剪刀剪硬紙片時(shí)，用刀口中部比用刀口頭部剪能夠減小阻力臂，所以容易把硬紙片剪斷。選項(xiàng)A、C、D都不正確，選項(xiàng)B正確。
4. D 解析：當(dāng)物體A、B都靜止時(shí)，說(shuō)明這兩個(gè)物體受到的力是平衡力，即合力為零。
5. C 解析：分擔(dān)阻力的繩子的段數(shù)為3段，則動(dòng)力F＝Ff。當(dāng)物體的移動(dòng)距離為s時(shí)，繩子的自由端移動(dòng)的距離為s繩＝3s，而移動(dòng)的時(shí)間相同，所以𝜐繩＝3𝜐。
6. C 解析：題圖中的斜面省力，動(dòng)滑輪省力，所以拉力F是物體重力G的。
7. D 解析：物體受到的推力F＝10 N，推力對(duì)物體做的功為W＝60 J，s＝＝6 m，即物體水平向右移動(dòng)了6 m，選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。由于物體不一定是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故推力與摩擦力不一定相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。重力的方向是豎直向下的，沒(méi)有做功，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。
8. D 解析：用很小的力可以撬動(dòng)很大的地球，說(shuō)明阿基米德設(shè)想的杠桿屬于省力杠桿。天平是等臂杠桿，鐵鍬和釣魚(yú)竿是費(fèi)力杠桿，鍘刀是省力杠桿，故D選項(xiàng)正確。
9. B 解析：杠桿的平衡取決于力和力臂的乘 積，哪端的力和力臂乘積較大，就向該端力的方向運(yùn)動(dòng)，由題意可知杠桿兩邊的鉤碼下面各增加一個(gè)大小相等的鉤碼時(shí)，左端力和力臂的乘積大于右端力和力臂的乘積，故B選項(xiàng)正確。
10. B 解析：水的重力為G＝mg＝18 kg×10 N/kg＝180 N，重力做的功W＝Gh＝180 N×100 m＝18 000 J，重力的功率約為P＝＝4×103 W。
11. B 解析：從圖中使用上可以看出，鋼絲作用在衣服夾上的力為用手捏時(shí)的阻力，支點(diǎn)在兩側(cè)夾的交匯處，用手捏時(shí)，手作用在夾上的力為動(dòng)力，此時(shí)動(dòng)力臂大于阻力臂，為省力杠桿，當(dāng)夾住物體時(shí)，物體對(duì)夾的力為阻力，鋼絲對(duì)衣服夾 的力為動(dòng)力，此時(shí)動(dòng)力臂小于阻力臂，為費(fèi)力杠桿，B選項(xiàng)正確。
12. C 解析：提升500 N的重物時(shí)：，，，G動(dòng)＝＝333.3 N。提升的重物時(shí)：W有＝G物h＝800 N× 1 m＝800 J，W額＝G動(dòng)h＝333.3 N×1 m＝333.3 J，，η＝≈70.6％，70.6%＞60％，選項(xiàng)C正確。
13. 2 250 900 解析：若在C點(diǎn)用此塔吊能起吊重物的最大質(zhì)量是1.5×103 kg，因?yàn)椋現(xiàn)1l1＝F2l2，所以，mg×10 m＝1.5×103 kg× g×15 m，解得m＝2 250 kg。當(dāng)滑輪移到D點(diǎn)時(shí)，吊起重物的質(zhì)量為m1，所以，2 250 kg×g×10 m＝m1×g×（15+10）m，在D點(diǎn)吊起重物的質(zhì)量m1＝900 kg。
14. 后輪 省力 解析：當(dāng)向下按扶把時(shí)，嬰兒車(chē)會(huì)繞著后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所以把嬰兒車(chē)看成是杠桿，則后輪是支點(diǎn)；當(dāng)后輪遇到障礙物時(shí)，向上抬起扶把，這時(shí)前輪是支點(diǎn)，嬰兒車(chē)的總重力是阻力，抬起扶把的力是動(dòng)力，由于動(dòng)力臂大于阻力臂，所以此時(shí)的嬰兒車(chē)可視為省力杠桿。
15. 50 解析：本題中杠桿只在右端懸掛了一個(gè)重物卻能達(dá)到平衡，很明顯是靠杠桿本身的重力達(dá)到平衡的（設(shè)為G1）。棒AB粗細(xì)均勻，棒AB的重心在棒的中點(diǎn)上（設(shè)為O1），設(shè)棒AB長(zhǎng)l，則阻力臂AO＝，動(dòng)力臂OO1＝。根據(jù)杠桿的平衡條件，代入數(shù)據(jù)可解得G1＝50 N。
16. 定滑輪 不變 定滑輪只改變力的方向，不改變力的大小
17. （1）質(zhì)量 （2）大 解析：（1）桿秤利用杠桿的平衡條件，通過(guò)力臂的大小關(guān)系得出物體重和秤砣重之間的關(guān)系，進(jìn)而得出物體的質(zhì)量與秤砣的質(zhì)量之間的關(guān)系，測(cè)量的是物體的質(zhì)量；（2）當(dāng)從提繩C換到提繩B時(shí)，分析兩邊力和力臂的大小是否變化，根據(jù)杠桿平衡條件得出最大測(cè)量值的變化。
18. 90 225 180 80% 解析：因?yàn)閯?dòng)力臂是阻力臂的3倍， 所以動(dòng)力（手）移動(dòng)的距離就是貨物移動(dòng)距離的3倍，也就是3×30 cm＝90 cm；而手用的力是250 N，所以手（人）做的總功就是W總＝Fs＝250 N×0.9 m＝225 J；有用功就是貨物被舉高做的功，即W有＝Gh＝600×0.3 J＝180 J；所以這根杠桿的機(jī)械效率就是η＝＝80％。
19. 2 400 40 解析：跳一次的離地高度h＝ 0.05 m，已知同學(xué)重G＝400 N，則跳一次克服重力做的功為W＝Gh＝400 N×0.05 m＝20 J，1 min內(nèi)跳繩120次，做功為W總＝nW＝120×20 J＝2 400 J。他在這1 min鍛煉中的功率為P＝＝40 W。
20. 150 80% 解析：拉力做的功W總＝Fs ＝125 N×3×10 m＝ 3 750 J，工人做功的功率P＝＝150 W，對(duì)物體做的功W有＝Gh＝300 N×10 m＝3 000 J，該滑輪組的機(jī)械效率η＝
21. （1）控制變量法 （3）（a）甲、丙或乙、丁 相等 （b）甲、乙或丙、丁 正確
解析：（1）影響滑輪組機(jī)械效率的因素有多個(gè)，因此進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)采用控制變量法；（3）（a）要驗(yàn)證猜想A：兩個(gè)相同的滑輪組成的滑輪組，其機(jī)械效率與滑輪組細(xì)線的繞法有關(guān)，必須控制所掛的鉤碼的重相同，因此實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)選圖甲、丙或圖乙、丁，如果測(cè)得的機(jī)械效率相等，就證明與細(xì)線的繞法無(wú)關(guān)，說(shuō)明猜想A錯(cuò)誤；（b）要驗(yàn)證猜想B ：兩個(gè)相同滑輪組成的滑輪組，其機(jī)械效率與滑輪組提升的物重有關(guān)，必須控制細(xì)線的繞法相同，所掛的鉤碼的重不同，因此裝置應(yīng)選圖甲、 乙或圖丙、丁；若機(jī)械效率不相等，則說(shuō)明兩個(gè)相同的滑輪組成的滑輪組，其機(jī)械效率與所提升的物重有關(guān)，從而說(shuō)明猜想B正確。
22. （1）主要實(shí)驗(yàn)步驟：
①用天平稱(chēng)出金屬塊的質(zhì)量m0；
②用細(xì)繩和刻度尺測(cè)出木棒的長(zhǎng)度L；
③將用細(xì)繩系好的金屬塊系在木棒的一端，然后再將另一細(xì)繩一端做成繩環(huán)套在木棒上，用手提起該繩的另一端，并移動(dòng)繩環(huán)的位置，使木棒保持水平平衡；
④用細(xì)繩和刻度尺測(cè)量出繩環(huán)到系金屬塊那端的木棒長(zhǎng)度L1。
（2）木棒的質(zhì)量為。
解析：由于木棒的質(zhì)量超過(guò)了天平的量程，所以不能直接 用天平來(lái)測(cè)量木棒的質(zhì)量；根據(jù)題目提供的器材可知，金屬塊的質(zhì)量適當(dāng)，因此可用天平直接測(cè)量，即金屬塊的質(zhì)量已知，因此可將木棒用細(xì)繩懸吊起來(lái)，在木棒的一端懸掛金屬塊，調(diào)節(jié)懸吊木棒的細(xì)繩的位置，使木棒在水平位置平衡，如圖1所示。若金屬塊的質(zhì)量用表示，木棒的質(zhì)量用表示，懸吊木棒的繩端為支點(diǎn)，根據(jù)杠桿的平衡條件有，由此可得木棒的 質(zhì)量。
23. 如圖2所示。 解析：要使作用在A點(diǎn)的動(dòng)力最小，則動(dòng)力的力臂應(yīng)最大，支點(diǎn)O到動(dòng)力作用點(diǎn)A的距離為最大力臂L，所以最小動(dòng)力的方向垂直于杠桿斜向上。
24. 如圖3所示。
25. 解：（1）小蘭和爸爸對(duì)杠桿施加的力分別為F1＝400 N，F(xiàn)2＝800 N，F(xiàn)1的力臂l1＝2 m，根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1＝F2l2，代入數(shù)據(jù)得400 N×2 m＝800 N?l2，解得l2＝1 m。
（2）設(shè)小蘭和爸爸勻速行走的速度分別為 𝜐1和 𝜐2，行走時(shí)間為t，要保證杠桿水平平衡，則有F1(l1－1t)＝F2(l2－2t)，即400 N×(2 m－0.5 m/s?t)＝800 N×(1 m－2t)，解得2＝0.25 m/s。
26. 解：（1）W總＝ Fs＝3Fh＝3×60 N×2 m＝360 J。
（2）W有＝Gh＝150 N×2 m＝300 J。
η＝≈83.3%
（3）W額＝W總－W有＝360 J－300 J＝60 J
W額＝G動(dòng)h，所以G動(dòng)＝＝30 N
η＝
機(jī)械效率變大，證明物體越重，機(jī)械效率越高。
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