專題13  簡(jiǎn)單機(jī)械  一、單項(xiàng)選擇題1.（2020·四川省成都市）如圖甲所示裝置，A是重15N的空吊籃，繩子B和C能承受的最大拉力分別為100N和50N。質(zhì)量為50kg的小張同學(xué)將A提升到高處，施加的拉力F隨時(shí)間變化關(guān)系如圖乙所示，A上升的速度v隨時(shí)間變化關(guān)系如圖丙所示。忽略繩重及摩擦，常數(shù)g取10N/kg。下列結(jié)論正確的是（　?。?/span>A. 動(dòng)滑輪的重力為9NB. 第2s內(nèi)拉力F的功率為40WC. 此裝置最多能勻速運(yùn)載80N的貨物D. 此裝置提升重物的最大機(jī)械效率為85%【答案】BC【解析】【詳解】A．由圖丙可知，在1~2s內(nèi)物體勻速運(yùn)動(dòng)，圖乙可知，拉力為10N，由圖甲知繩子股數(shù)n=2，則根據(jù)即解得G動(dòng)=5N故A錯(cuò)誤；B．第2s內(nèi)繩子自由端的速度為第2s內(nèi)拉力F的功率為故B正確；C．當(dāng)拉力最大為50N時(shí)，可以拉動(dòng)物重為繩子B不斷，故C正確；D．由C可得，重物最重為80N，則最大的機(jī)械效率為故D錯(cuò)誤。故選BC。2.（2020·河南?。?/span>在如圖所示的工具中，使用時(shí)屬于費(fèi)力杠桿的是（　　）A. 瓶蓋起子B. 食品夾C. 起釘錘D. 核桃?jiàn)A【答案】B【解析】【詳解】A．支點(diǎn)在瓶蓋邊緣，動(dòng)力臂較長(zhǎng)，是省力杠桿，A項(xiàng)不合題意；B．支點(diǎn)在夾子兩壁連接處，動(dòng)力臂較短，是費(fèi)力杠桿，選項(xiàng)B符合題意；C．支點(diǎn)是錘子與地面的接觸點(diǎn)，動(dòng)力臂較長(zhǎng)，是省力杠桿，C項(xiàng)不合題意；D．支點(diǎn)在夾子兩壁連接處，動(dòng)力臂較長(zhǎng)，是省力杠桿，D項(xiàng)不合題意。故選B。3.（2020·湖南省常德市）如圖所示，用F1的力將物體B勻速提升h， F1做功600J，若借助滑輪組用F2的力把物體B勻速提升相同高度，F2 做功為1000J。下列說(shuō)法正確的是（　?。?/span>A. 兩個(gè)過(guò)程中的拉力F1= 3F2 B. F1 做功的功率比F2做功的功率小C. 滑輪組機(jī)械效率為40% D. F2 做功的距離為3h【答案】D【解析】【詳解】A．F1做功600J，由 可知由圖可知，滑輪組的繩子股數(shù)n=3，所以繩子自由端移動(dòng)的距離s2=3h，F2做功1000J，由 可知所以 ，故A錯(cuò)誤；B．題中沒(méi)有給出兩次運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，所以無(wú)法比較兩個(gè)力做功的功率，故B錯(cuò)誤；C．因?yàn)橛?/span>F1的力將物體B勻速提升，所以物體B的重力G等于拉力F1，所以滑輪組的有用功為滑輪組的總功等于拉力F2做的功，即所以滑輪組的機(jī)械效率故C錯(cuò)誤；D．由圖可知，滑輪組的繩子股數(shù)n=3，所以繩子自由端移動(dòng)的距離s2=3h，即F2 做功的距離為3h，故D正確。故選D。 二、填空題4.（2020·四川省雅安市）如圖所示，桿秤秤砣的質(zhì)量為0.2kg，桿秤自身質(zhì)量忽略不計(jì)，若桿秤水平靜止時(shí)，被測(cè)物體和秤砣到秤紐的距離分別為0.05m和0.2m，則被測(cè)物體的質(zhì)量為__kg，若秤砣上粘有油污，則測(cè)量值比被測(cè)物體的真實(shí)質(zhì)量要____（選填 “偏大”或“偏小”）【答案】    (1). 0.8    (2). 偏小【解析】【分析】知道秤砣的質(zhì)量和兩邊力臂的大小，利用重力公式和杠桿的平衡條件求被測(cè)物的質(zhì)量；若秤砣上粘有油污時(shí)，左邊的力和力臂不變，右邊的力增大，根據(jù)杠桿的平衡條件知道右邊的力臂減小，即：桿秤所示的質(zhì)量值要小于被測(cè)物的真實(shí)質(zhì)量值。【詳解】[1]如圖所示：因?yàn)楦軛U平衡，則有則有[2]若秤砣上粘有油污，m2增大，而G1lOA不變，所以lOB要變小，桿秤所示的質(zhì)量值要偏小。5.（2020·山東省濟(jì)寧市）杠桿兩端螺母的作用是圖中的杠桿在水平位置平衡，若在兩側(cè)各減掉一個(gè)等重的鉤碼，杠桿______（選填“能”或“不能”）保持水平平衡。【答案】不能【解析】【詳解】從圖中可以看到，杠桿在水平位置平衡，根據(jù)杠桿的平衡原理可知若在兩側(cè)各減掉一個(gè)等重的鉤碼，那么可知杠桿不能保持水平平衡6.（2020·江蘇省連云港市）用如圖所示滑輪組在10s內(nèi)將重為300N的物體勻速提升1m，拉力大小為120N，拉力做功的功率為______W，有用功為______J，滑輪組的機(jī)械效率為______。【答案】    (1). 36    (2). 300    (3). 83.3%【解析】【詳解】[1]由圖可知，承擔(dān)重物的繩子段數(shù)n=3，所以繩子自由端通過(guò)距離s=3×1m=3m總功W總=Fs=120N×3m=360J拉力做功的功率P==36W[2]有用功為W有=Gh=300N×1m=300J[3]滑輪組機(jī)械效率為η==83.3%7.（2020·湖南省常德市）農(nóng)忙時(shí)節(jié)小明幫爺爺挑谷子，初次干農(nóng)活的他在左筐中裝了20kg，右筐中裝了25kg， 如果扁擔(dān)的長(zhǎng)度為1. 8m，則他在距扁擔(dān)左端_____m處將谷子挑起來(lái)才能使挑擔(dān)水平（扁擔(dān)和筐的重力均不考慮）；為了方便行走，小明將兩筐谷子同時(shí)向內(nèi)移動(dòng)了0. lm，則需要______筐（選填“左”或“右”）增加約_____kg （保留1位小數(shù)）谷子，才能基本保持挑擔(dān)水平。【答案】    (1). 1    (2). 右    (3). 0.7【解析】【詳解】[1]根據(jù)杠桿平衡條件有則扁擔(dān)的長(zhǎng)度為1. 8m，則他在距扁擔(dān)左端處將谷子挑起來(lái)才能使挑擔(dān)水平，右筐距離0.8m。[2][3]將兩筐谷子同時(shí)向內(nèi)移動(dòng)了0. lm，則左端距離變?yōu)?/span>0.9m，右端距離變?yōu)?/span>0.7m，此時(shí)左邊力與力臂乘積大于右邊力與力臂乘積；要使挑擔(dān)基本保持水平，根據(jù)杠桿平衡條件應(yīng)該在右邊增加谷子8.（2020·貴州省黔西南州）如圖所示，工人們用同一滑輪組，根據(jù)需要有兩種方式來(lái)提起等重的建筑材料，若不計(jì)摩擦和繩重，則F1______F2，機(jī)械效率ηA______ηB。（填“>”“=”或“<”）【答案】    (1). <    (2). =【解析】【詳解】[1]由圖可知，不計(jì)摩擦及繩重，繩子自由端拉力分別為，所以[2]不計(jì)摩擦和繩重，兩種方式來(lái)提起等重的建筑材料到相同高度，則對(duì)物體做的有功相同，動(dòng)滑輪相同，則所做額外功相同。所以機(jī)械效率相同，即。9.（2020·安徽）如圖所示，工人沿斜面用一定大小的力F把一重為600N的物體從斜面底部勻速推到頂部（不考慮物體的大小）。已知斜面長(zhǎng)L=3m，高h=1.5m。若該過(guò)程中斜面的效率為60%，力F所做的功為________J。【答案】1500【解析】【詳解】工人所做的有用功為W有=Gh=600N×1.5m=900J由得10.（2020·安徽）停車場(chǎng)入口處常用橫桿來(lái)控制車輛的進(jìn)出 ，如圖甲所示。我們可以把該裝置簡(jiǎn)化成如圖乙所示的杠桿。若橫桿AB粗細(xì)相同、質(zhì)量分布均勻，重G=120N，AB=2.8m ，AO=0.3 m。要使橫桿AB保持水平平衡，需在A端施加豎直向下的力F=________N。【答案】440【解析】【詳解】橫桿AB粗細(xì)相同、質(zhì)量分布均勻，則橫桿的重心在AB中點(diǎn)，故重力G的力臂為力F的力臂由杠桿平衡條件得解得故需在A端施加豎直向下的力為440N。三、作圖題11.（2020·四川省成都市）(2)深蹲運(yùn)動(dòng)是靠腿部肌肉收縮產(chǎn)生動(dòng)力，克服人體上部的重力G，從而達(dá)到鍛煉目的(如圖甲)。圖乙是將人體抽象為杠桿的示意圖，O為支點(diǎn)，請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出G的示意圖及其力臂L(A點(diǎn)為人體上部的重心)________。   【答案】 (2). 【解析】【詳解】(2)[2]重力方向豎直向下，支點(diǎn)O到重力方向的作用線的垂線為力臂，如圖所示：12.（2020·江蘇省泰州市）根據(jù)要求完成下列作圖。(2)如圖乙所示，畫出拉力F的力臂l和物體B所受重力G的示意圖__________；【答案】       (2). 【解析】【詳解】(2)[2]物體B所受重力方向豎直向下，重心在物體的幾何中心，從支點(diǎn)O向力的作用線作垂線，支點(diǎn)到垂足的距離就是拉力F的力臂l。如圖:13.（2020·貴州省黔南州）在“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中，在B點(diǎn)用彈簧測(cè)力計(jì)沿CD方向拉杠桿，使杠桿水平平衡，如圖所示。畫出∶①彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)杠桿拉力F的示意圖；②F的力臂。（      ）【答案】【解析】【詳解】用彈簧測(cè)力計(jì)沿CD方向拉杠桿，拉力的作用點(diǎn)在B點(diǎn)，方向沿BD向下，過(guò)拉力的作用點(diǎn)，沿拉力的方向畫一條有向線段，用F表示，過(guò)支點(diǎn)O做F的垂線即為F的力臂，如圖所示：
 四、實(shí)驗(yàn)探究題14.（2020·江蘇省連云港市）密度是物質(zhì)的重要屬性，生產(chǎn)、生活中常常需要測(cè)量各種液體的密度。某同學(xué)在綜合實(shí)踐活動(dòng)中自制了測(cè)量液體密度的杠桿密度計(jì)，可以從杠桿上的刻度直接讀出液體密度的數(shù)值，受到了老師的肯定和表?yè)P(yáng)，結(jié)構(gòu)如圖所示。所用器材：輕質(zhì)杠桿（自身重力忽略不計(jì)）、兩種規(guī)格的空桶（100mL和200mL）、質(zhì)量為m的物體A、細(xì)線。設(shè)計(jì)過(guò)程如下：(1)將杠桿在O點(diǎn)懸掛起來(lái)，空桶懸掛在B點(diǎn)，質(zhì)量為m的物體A懸掛在C點(diǎn)時(shí)，杠桿水平平衡。測(cè)出B點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為l，C點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為l0，此時(shí)C點(diǎn)的密度刻度線應(yīng)標(biāo)注為______；(2)在B點(diǎn)的空桶內(nèi)注滿液體，空桶容積為V，移動(dòng)物體A至C1位置，使杠桿在水平位置平衡。C1點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為l1，此時(shí)C1點(diǎn)的密度值為______（用題中所給的字母表示）；(3)已知密度為1.0×103kg/m3刻度線與零刻度線之間的距離為4cm，則密度為0.8×103kg/m3刻度線與零刻度線之間的距離為______cm；(4)要使制作的杠桿密度計(jì)測(cè)量精度更高一些，應(yīng)選擇______規(guī)格的空桶（選填“100mL”或“200mL”）。【答案】    (1). 0    (2).     (3). 3.2    (4). 200mL【解析】【詳解】(1)[1]空桶懸掛在B點(diǎn)，質(zhì)量為m的物體A懸掛在C點(diǎn)時(shí)，杠桿水平平衡，桶中沒(méi)有液體，液體的密度為零，此時(shí)C點(diǎn)的密度刻度線應(yīng)標(biāo)注為0。(2)[2]設(shè)空桶的質(zhì)量為m桶，由杠桿的平衡條件可知m桶gl=mgl0桶的質(zhì)量m桶=在B點(diǎn)的空桶內(nèi)注滿液體，根據(jù)杠桿的平衡條件可得(m桶+m)gl=mgl1(m桶+ρV)gl=mgl1(+ρV)gl=mgl1ρ=(3)[3]由(2)中的公式可知ρ與(l1-l0)成正比，密度為1.0×103kg/m3刻度線與零刻度線之間的距離為4cm，則密度為0.8×103kg/m3刻度線與零刻度線之間的距離為l2l2=3.2cm(4)[4]要使制作的杠桿密度計(jì)測(cè)量精度更高一些，分度值小一些，由ρ=可知增大液體的體積可以使密度小一些，分度值小一些，所以選擇200mL規(guī)格的空桶，精度更高一些。五、計(jì)算題15.（2020·江蘇省泰州市）小明利用如圖所示的滑輪組，將質(zhì)量為90kg的物體在1min內(nèi)勻速提升5m，豎直向上的拉力為360N。求：(1)物體的重力（g取10N/kg）；(2)小明拉力的功率？(3)滑輪組的機(jī)械效率（結(jié)果保留一位小數(shù)）。【答案】(1) 900N；(2) 90W；(3)【解析】【詳解】(1)物體的重力是(2)由圖可知，承擔(dān)物重繩子段數(shù)，物體勻速提升5m時(shí)，繩端移動(dòng)的距離是小明拉力做功小明拉力的功率(3)有用功滑輪組的機(jī)械效率答：(1) 物體的重力是900N；(2) 小明拉力的功率90W；(3) 滑輪組的機(jī)械效率是。16.（2020·貴州省黔南州）如圖所示，某建筑工地用起重機(jī)將質(zhì)量為3.6 t的貨箱以0.5 m/s的速度勻速提升，吊臂上的滑輪組如圖所示，若忽略繩重和摩擦，該滑輪組的機(jī)械效率為80%。（g=10N/kg）求：(1)在10s內(nèi)貨箱上升的高度；(2)貨箱的重力；(3)吊臂上電動(dòng)機(jī)拉力F的大小；(4)依然利用此機(jī)械提升質(zhì)量為4.1 t的貨箱，求此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率。【答案】(1) 5m；(2) 3.6×104N；(3) 1.5×104N；(4) 82%【解析】【詳解】(1)在10s內(nèi)貨箱上升的高度為(2)貨箱的重力為(3)由圖像可知繩子股數(shù)n=3，由可得即可解得F=1.5×104N。(4)動(dòng)滑輪的重力為提升質(zhì)量為4.1 t的貨箱，此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率答：(1)在10s內(nèi)貨箱上升的高度為5m； (2)貨箱的重力為3.6×104N；(3)吊臂上電動(dòng)機(jī)拉力F為1.5×104N；(4)此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為82%。 

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