課時訓(xùn)練14　簡單機(jī)械和機(jī)械效率

///課時訓(xùn)練(十四)簡單機(jī)械和機(jī)械效率(限時:60分鐘)|根底過關(guān)|一、選擇題1.[2019·河南]以下工具中,使用時屬于費(fèi)力杠桿的是 ()圖K14-12.[2019·邵陽]某校操場上正在舉行升旗儀式,同學(xué)們看著國旗冉冉升起,暗暗立志要更加努力學(xué)習(xí)。在國旗上升的過程中,以下說法不正確的選項(xiàng)是 ()A.以地面為參照物,國旗是運(yùn)動的B.國旗由靜止到運(yùn)動是由于受到了力的作用C.旗桿上端的滑輪是一個定滑輪D.地面相對于國旗是靜止的3.[2019·廣西北部灣]在探究“杠桿平衡條件〞實(shí)驗(yàn)中,杠桿在彈簧測力計(jì)拉力F作用下水平平衡,如圖K14-2所示;現(xiàn)將彈簧測力計(jì)繞B點(diǎn)從a位置轉(zhuǎn)動到b位置過程中,杠桿始終保持水平平衡,那么拉力F與其力臂的乘積變化情況是 ()圖K14-2A.一直變小 B.一直變大C.一直不變 D.先變小后變大4.用如圖K14-3所示的杠桿提升重物,假設(shè)作用在A端的力F始終豎直向下,在將重物慢慢提升到一定高度的過程中,F的大小將 ()圖K14-3A.保持不變 B.逐漸變小C.逐漸變大 D.先變大,后變小5.[2019·臨沂]圖K14-4(a)所示的杠桿是水平平衡的。如果在支點(diǎn)兩側(cè)的鉤碼下方分別加掛一個等重的物體,如圖(b)所示,那么杠桿 ()圖K14-4A.右端下沉B.左端下沉C.要保持平衡應(yīng)將左端的物體向右移動D.要保持平衡應(yīng)在右端再加掛一個物體6.[2019·福建B卷]?墨經(jīng)?最早記述了秤的杠桿原理。圖K14-5中“標(biāo)〞“本〞表示力臂,“權(quán)〞“重〞表示力。以下說法符合杠桿平衡原理的是 ()圖K14-5A.“權(quán)〞小于“重〞時,A端一定上揚(yáng)B.“權(quán)〞小于“重〞時,“標(biāo)〞一定小于“本〞C.增大“重〞時,應(yīng)把“權(quán)〞向A端移D.增大“重〞時,應(yīng)換用更小的“權(quán)〞7.[2019·福建B卷]如圖K14-6,用同一滑輪組分別將物體A和物體B勻速提升相同的高度。與提升B相比,提升A的過程滑輪組的機(jī)械效率較大。假設(shè)不計(jì)繩重與摩擦的影響,那么提升A的過程 ()圖K14-6A.額外功較小 B.額外功較大C.總功較小 D.總功較大8.[2019·重慶B卷]局部農(nóng)戶在新建住房時,常利用如圖K14-7所示的簡易滑輪提升建材。在一次提升建材的過程中,建筑工人用400N的拉力,將重600N的建材在10s內(nèi)勻速提高3m。那么以下判斷正確的選項(xiàng)是 ()圖K14-7A.滑輪所做的有用功為1200J B.滑輪受到的重力為100NC.該滑輪的機(jī)械效率η=75% D.繩子自由端移動的速度大小為0.3m/s9.[2019·自貢]如圖K14-8所示,用滑輪組提升重物時,重400N的物體在10s內(nèi)勻速上升了1m。拉繩子的力F為250N,那么提升重物的過程中 ()圖K14-8A.做的總功是400J B.拉力F的功率是25WC.繩子自由端被拉下1m D.滑輪組的機(jī)械效率是80%10.[2019·常州]用如圖K14-9所示的滑輪組提升300N重物,在繩子自由端施加的拉力為125N,4s內(nèi)重物勻速上升2m,不計(jì)繩重和輪、軸間摩擦。那么 ()圖K14-9A.繩子自由端移動的距離為4mB.動滑輪重50NC.拉力做功的功率為150WD.此過程滑輪組的機(jī)械效率為80%二、填空題11.[2019·昆明]如圖K14-10所示,輕質(zhì)杠桿OA可繞O點(diǎn)無摩擦轉(zhuǎn)動,A點(diǎn)處掛一個重為20N的物體,B點(diǎn)處加一個豎直向上的力F,杠桿在水平位置平衡,且OB∶AB=2∶1,那么F=N,它是杠桿。

圖K14-1012.[2019·齊齊哈爾]如圖K14-11所示的杠桿(自重和摩擦不計(jì)),O是支點(diǎn),A處掛一重為50N的物體,為保證杠桿在水平位置平衡,在中點(diǎn)B處沿(選填“F1〞“F2〞或“F3〞)方向施加的力最小,為N。

圖K14-1113.[2019·廣安]如圖K14-12所示,AB是能繞B點(diǎn)轉(zhuǎn)動的輕質(zhì)杠桿,在中點(diǎn)C處用繩子懸掛重為100N的物體(不計(jì)繩重),在A端施加豎直向上的拉力F使杠桿在水平位置平衡,那么拉力F=N。假設(shè)保持拉力方向始終垂直于杠桿,將A端緩慢向上提升一小段距離,在提升的過程中,拉力F將(選填“增大〞“減小〞或“不變〞)。

圖K14-1214.[2019·棗莊]如圖K14-13所示,用相同的滑輪安裝成甲、乙兩種裝置,分別用FA、FB勻速提升重力為GA、GB的A、B兩物體,不計(jì)繩重和摩擦。假設(shè)GA>GB,那么η甲η乙;假設(shè)FA=FB,那么GAGB。(均選填“>〞“<〞或“=〞)

圖K14-1315.[2019·云南]如圖K14-14所示,用滑輪組把質(zhì)量為80kg的物體勻速提升3m,假設(shè)拉力F=500N,那么滑輪組的機(jī)械效率是;假設(shè)不計(jì)繩重和摩擦,那么動滑輪的重力為N。(g取10N/kg)

圖K14-1416.[2019·德陽]如圖K14-15所示,沿斜面把質(zhì)量為12kg的一個物體由底端勻速拉到最高處,沿斜面向上的拉力F=100N,斜面長2m、高1m。那么其機(jī)械效率是%,物體所受摩擦力是N。(g取10N/kg)

圖K14-15三、作圖題17.[2019·宜昌]如圖K14-16甲所示,鋼絲鉗可以看成是兩個杠桿的組合,圖乙是其中的一個杠桿。用鋼絲鉗剪鐵絲時,將鐵絲放在A處還是B處更省力呢?請?jiān)趫D乙中你認(rèn)為更省力的位置處畫出阻力F2的示意圖和動力F1的力臂l1。圖K14-1618.[2019·山西]如圖K14-17所示,用一根細(xì)繩將杠桿AOB在O點(diǎn)懸掛起來,B處掛一重物G,在杠桿上施加最小動力F,使杠桿在圖示位置平衡,請你在圖中畫出這個力的示意圖。圖K14-17四、實(shí)驗(yàn)探究題19.[2019·濱州]小明在“探究杠桿平衡條件〞的實(shí)驗(yàn)中所用的實(shí)驗(yàn)器材有:刻度均勻的杠桿、支架、彈簧測力計(jì)、刻度尺、細(xì)線和質(zhì)量相同的0.5N重的鉤碼假設(shè)干個。(1)如圖K14-18所示,實(shí)驗(yàn)前,杠桿左端下沉,那么應(yīng)將左端的平衡螺母向(選填“左〞或“右〞)調(diào)節(jié),直到杠桿在位置平衡,目的是便于測量。支點(diǎn)選在杠桿的中點(diǎn)是為了消除杠桿對實(shí)驗(yàn)的影響。

圖K14-18(2)小明同學(xué)所在實(shí)驗(yàn)小組完成某次操作后,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖Ⅱ所示,他們記錄的數(shù)值為動力F1=1.5N,動力臂l1=0.1m,阻力F2=1N,那么阻力臂l2=m。

(3)甲同學(xué)測出了一組數(shù)據(jù)后,就得出了“動力×動力臂=阻力×阻力臂〞的結(jié)論,乙同學(xué)認(rèn)為他的做法不合理,理由是。

(4)丙同學(xué)通過對數(shù)據(jù)分析后得出的結(jié)論是:動力×支點(diǎn)到動力作用點(diǎn)的距離=阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離。與小組同學(xué)交流后,乙同學(xué)為了證明丙同學(xué)的結(jié)論是錯誤的,他做了如圖Ⅲ所示的實(shí)驗(yàn),此實(shí)驗(yàn)(選填“能〞或“不能〞)說明該結(jié)論是錯誤的。圖Ⅲ實(shí)驗(yàn)中,杠桿上每個小格長度為5cm,每個鉤碼重0.5N,當(dāng)彈簧測力計(jì)在A點(diǎn)斜向上拉(與水平方向成30°角)杠桿,使杠桿在水平位置平衡時,動力×動力臂(選填“等于〞或“不等于〞)阻力×阻力臂。

20.[2019·泰安]圖K14-19甲是某學(xué)習(xí)小組“測量滑輪組的機(jī)械效率〞的示意圖。用彈簧測力計(jì)豎直向上勻速拉動繩子自由端,將重為4.5N的物體從A位置提升到A'位置,同時彈簧測力計(jì)從圖中的B位置上升到B'位置。在這個過程中,彈簧測力計(jì)的示數(shù)如圖乙所示。請你根據(jù)他們做的實(shí)驗(yàn)完成以下問題:圖K14-19(1)物體提升的高度是cm,拉力是N,該滑輪組的機(jī)械效率η=。

(2)假設(shè)在圖甲裝置的根底上,增加一個動滑輪,改為圖丙所示的裝置,提升同一物體,那么滑輪組的機(jī)械效率(選填“變大〞“變小〞或“不變〞)。

五、綜合題21.[2019·濰坊]如圖K14-20所示,工人用滑輪組提升重為400N的貨物,所用拉力恒為240N,貨物被勻速提升10m。求:(1)工人做的功。(2)滑輪組的機(jī)械效率。(結(jié)果寫成百分?jǐn)?shù)形式,保存三位有效數(shù)字)圖K14-2022.[2019·淄博]骨骼、肌肉和關(guān)節(jié)構(gòu)成了人體的運(yùn)動系統(tǒng),最根本的運(yùn)動都是肌肉牽引骨骼繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的,其模型就是杠桿。如圖K14-21甲所示是踮腳時的示意圖,人體的重力為阻力,小腿肌肉施加的拉力為動力。重600N的小明在1min內(nèi)完成50個雙腳同時踮起動作,每次踮腳過程中腳跟離開地面的高度是9cm,圖乙為其模型圖。求:(1)小腿肌肉對每只腳的拉力。(2)小明踮腳過程中克服重力做功的功率。圖K14-21|能力培優(yōu)|23.[2019·昆明五華區(qū)二模]利用等重滑輪,分別采用如圖K14-22所示的兩種方式提升同一重物,升高相同高度。假設(shè)繩重和摩擦不計(jì),以下分析中正確的選項(xiàng)是 ()圖K14-22A.乙繩自由端移動距離較大B.乙繩自由端作用力較小C.兩種方式所做額外功相等D.增大提升高度,效率都變大24.如圖K14-23所示的滑輪組,將重為20N的物體以0.2m/s的速度勻速提升,拉力F=12N,拉力的功率為W;假設(shè)不計(jì)繩重和摩擦,定滑輪的重力為N。

圖K14-2325.小強(qiáng)利用如圖K14-24所示的滑輪組拉物體,使重為2019N的物體A在3s內(nèi)沿水平方向勻速移動了6m,假設(shè)A所受地面的摩擦力f=600N,小強(qiáng)所用拉力F=250N,那么拉力F的功率為W,該裝置的機(jī)械效率是。

圖K14-2426.[2019·昆明模擬]如圖K14-25所示裝置中,O為輕質(zhì)杠桿AB的支點(diǎn),AO∶OB=3∶2,A端用細(xì)繩連接物體M,B端用細(xì)繩懸掛物體N,物體N浸沒在水中,此時杠桿恰好在水平位置平衡。物體N體積為500cm3、密度4g/cm3,g取10N/kg,繩子的重力忽略不計(jì)。那么物體N所受的浮力F浮=N;物體M的重力GM=N。

圖K14-2527.圖K14-26是某科學(xué)小組探究“斜面機(jī)械效率〞的實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)記錄如表所示。圖K14-26斜面的傾斜程度物塊重/N斜面高/m沿斜面拉力/N斜面長/m機(jī)械效率較緩100.15.01較陡100.36.7145%最陡100.58.0162.5%(1)實(shí)驗(yàn)時應(yīng)注意兩點(diǎn):①拉動木塊上行時要與斜面平行;②拉動木塊時要使木塊做運(yùn)動。

(2)比擬表中“物塊重〞和“〞兩欄對應(yīng)的數(shù)據(jù),可知斜面是一種(選填“省力〞或“費(fèi)力〞)的簡單機(jī)械。

(3)表中空缺一項(xiàng)數(shù)據(jù)為,從數(shù)據(jù)分析可知:斜面的機(jī)械效率和斜面的有關(guān),該斜面越陡,其機(jī)械效率越(選填“高〞或“低〞)。

(4)由表可知,當(dāng)斜面最陡時,物塊受到斜面的摩擦力是N。

28.[2019·聊城]考古工作者在河底發(fā)現(xiàn)了古代的石像,經(jīng)潛水者測量它的體積約為2m3。如圖K14-27所示,在打撈石像的過程中,考古工作者用動滑輪將石像勻速提升,需要豎直向上的拉力F=1.6×104N。在沒有將石像提出水面前,假設(shè)不計(jì)摩擦和繩及滑輪重力,求:(ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)圖K14-27(1)石像受到的浮力。(2)石像的重力。(3)石像的密度。(4)假設(shè)將石像提升了3m,石像受到水的壓強(qiáng)減少了多少。參考答案1.B2.D3.C[解析]將彈簧測力計(jì)繞B點(diǎn)從a位置轉(zhuǎn)動到b位置過程中,鉤碼的重力不變,其力臂OA不變,即阻力與阻力臂的乘積不變;由于杠桿始終保持水平平衡,所以根據(jù)杠桿的平衡條件可知,拉力F與其力臂的乘積也是不變的。應(yīng)選C。4.A5.A6.C7.D8.C[解析]滑輪所做的有用功為W有=Gh=600N×3m=1800J,A錯誤。因?yàn)镕=12(G輪+G),即400N=12(G輪+600N),那么G輪=200N,B錯誤。動力作用點(diǎn)通過的距離s=2h=2×3m=6m,總功W總=Fs=400N×6m=2400J,該滑輪的機(jī)械效率η=W有W總=1800J2400J=75%,C正確。繩子自由端移動的速度v=s9.D[解析]由題圖知,n=2,那么繩子自由端移動的距離s=2h=2×1m=2m,故C錯誤;拉力做的總功W總=Fs=250N×2m=500J,故A錯誤;拉力F的功率P=W總t=500J10s=50W,故B錯誤;有用功W有=Gh=400N×1m=400J,滑輪組的機(jī)械效率η=W有10.D11.30費(fèi)力[解析]根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2l2,有F·OB=G·OA,代入數(shù)據(jù)可得F=30N;由于F>G,所以是費(fèi)力杠桿。12.F210013.50減小14.><[解析]不計(jì)繩重和摩擦,克服物體重力做的功為有用功,克服物體重力和動滑輪重力做的功為總功,滑輪組的機(jī)械效率η=W有W總=GhGh+G動h=GG+G動=11+G動G,物體的重力G越大,1+G動G越小,11+G動G越大,且動滑輪的重力相等,所以,GA>GB時,η甲>η乙;由圖可知,n甲=2,n乙15.80%200[解析]滑輪組的機(jī)械效率η=W有W總=GhFs=mgnF=80kg×10N/kg2×500N=80%;由F=1n(G+G動)可知,動滑輪的重力G動16.604017.如下圖18.如下圖19.(1)右水平力臂重力(2)0.15(3)只做一次實(shí)驗(yàn),結(jié)論具有偶然性(4)能等于[解析](1)題圖I中,杠桿左端下沉,那么應(yīng)將左端的平衡螺母向右調(diào)節(jié),使杠桿在水平位置平衡,此時作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離和力臂相等,便于測量力臂;支點(diǎn)選在杠桿的中點(diǎn)與杠桿的重心重合,消除杠桿重力對實(shí)驗(yàn)的影響。(3)甲同學(xué)只做一次實(shí)驗(yàn),結(jié)論具有偶然性,找不到普遍規(guī)律,做法不合理。20.(1)5.0275%(2)變小21.解:(1)繩子自由端移動的距離s=2h=2×10m=20m,工