第十二章　簡單機械 單元測試卷 (滿分100分,限時45分鐘) 一、選擇題(每小題4分,共32分) 1.如圖所示的工具在正常使用過程中,屬于省力杠桿的是 (　　) 　　　　　　 　　　　　　 2.如圖所示小明組裝了甲、乙兩種滑輪,用來提升同一物體,G物=200 N(不計繩重、輪重和摩擦),要使物體豎直勻速提升2 m。下列說法中正確的是 (　　) A.F甲=200 N,并向上移動4 m B.F甲=100 N,并向上移動2 m C.F乙=200 N,并向上移動1 m D.F乙=400 N,并向上移動1 m 3.如圖為我國古人運送巨木的勞動情境示意圖,他們通過橫桿、支架、石塊等,將巨木的一端抬起。當(dāng)巨木太重?zé)o法抬起時,下列改進(jìn)方法可行的是 (　　) A.減少橫桿右端的人數(shù) B.將支架向右移動 C.橫桿右端的人向支架靠近 D.減小橫桿上懸繩與支架間的距離 4.某工廠要提升一個笨重的零件,一位工人設(shè)計了以下四種方案,其中最省力的是(不計機械重、繩重和摩擦,A選項中OA=AB) (　　) 5.中國高鐵運營里程穩(wěn)居世界第一。高速鐵路的輸電線,采用墜砣牽引自動補償線的張緊,無論冬、夏,輸電線都繃得直直的,以保障列車電極與輸電線的良好接觸。如圖為輸電線的牽引裝置工作原理圖,鋼繩通過滑輪組懸掛配重為4 000 N的墜砣,若某段時間內(nèi)墜砣下降了20 cm,不計滑輪和鋼繩自重、摩擦。則 (　　) A.A、B都是動滑輪 B.A是動滑輪,B是定滑輪 C.輸電線P端向左移動了10 cm D.輸電線P端受到的拉力為2 000 N 6.如圖所示,作用在鐵棒的一端且始終與鐵棒垂直的力F,將鐵棒繞著O點,逆時針緩慢轉(zhuǎn)動30°至水平位置。在此過程中,F的大小與鐵棒重力G的力臂l的關(guān)系圖象可能是 (　　) 　　　　　　 　　　　　　 7.在斜面上將一個重為4 N的物體勻速拉到高處,如圖所示。拉力F=1.8 N,物體沿斜面運動距離s=1.2 m,上升高度h=0.3 m。則下列說法正確的是 (　　) A.物體受到斜面的摩擦力為0.8 N B.物體在勻速運動過程中,受到的拉力和摩擦力是一對平衡力 C.斜面是一種省力的機械,所以越省力,機械效率越高 D.物體只受重力、拉力和摩擦力三個力的作用 8.用如圖所示的裝置提升重為800 N的物體A,動滑輪重為200 N。在卷揚機對繩子的拉力F作用下,物體A在10 s內(nèi)豎直勻速上升了2 m。在此過程中,不計繩重和摩擦,下列說法正確的是 (　　) A.物體A上升的速度為0.4 m/s B.滑輪組的有用功為2 000 J C.拉力F的功率為100 W D.滑輪組的機械效率為80% 二、填空題(每空3分,共21分) 9.如圖1,爸爸和小紅坐在蹺蹺板的兩側(cè),在水平位置保持平衡。將其簡化成圖2所示的杠桿,不計杠桿自重的影響,若小紅的質(zhì)量為15 kg,則爸爸的質(zhì)量為　　　　kg。? 10.如圖所示,物體A、B的質(zhì)量分別為1 kg和0.4 kg,在物體A、B下面分別掛上完全相同的鉤碼C和D,此時整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),不計摩擦、繩重和滑輪重,則鉤碼D的質(zhì)量為　　　　kg。? 11.如圖顯示的是甲、乙兩機械在某次使用時的參數(shù),其中“900 J”和“720 J”為所做的有用功,“75%”和“70%”表示額外功所占的比例,甲的機械效率為η甲,乙的機械效率為η乙,則η甲　　　　(選填“大于”“等于”或“小于”)η乙。? 12.用圖甲的滑輪組提升重200 N的物體,已知拉力F為80 N,不計繩重和摩擦,物體和繩子自由端的運動情況如圖乙所示,反映繩子自由端運動的圖線是　　　　(選填“A”或“B”),3 s內(nèi)滑輪組對物體做的有用功為　　　　J。? 　 13.如圖,用滑輪組幫助汽車脫困時,滑輪B的作用是　　　　　;汽車被勻速拉動時,作用在繩子上的拉力F為1 000 N,滑輪組的機械效率為80%,則汽車受到的阻力為　　　　N。 三、作圖題(每題5分,共10分) 14.如圖為用手寫字時的示意圖,筆可以看做是杠桿,O為支點,F為阻力,請畫出F的力臂l。 15.用滑輪組提升重物,請在圖中畫出拉力F=13G的繩子的繞法。(不計動滑輪重、繩重和摩擦) 四、實驗探究題(18分) 16.小龍和同學(xué)們利用如圖所示的甲、乙、丙三個滑輪組“測量滑輪組的機械效率”,測得的實驗數(shù)據(jù)如表所示。已知每個滑輪的重力都相等。 　　 (1)小龍認(rèn)為勻速拉動彈簧測力計時讀數(shù)很不方便,應(yīng)該在測力計靜止時讀數(shù),同學(xué)們經(jīng)過討論后認(rèn)為這樣測量出的滑輪組的機械效率　　　　(選填“偏大”“偏小”或“不變”),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (2)第3次實驗,滑輪組的機械效率為　　　　。? (3)通過比較1、2兩次實驗數(shù)據(jù)可得出結(jié)論:同一滑輪組提升的物體越重,滑輪組機械效率　　　　(選填“越高”“越低”或“不變”)。? (4)通過比較　　　　、　　　　兩次實驗數(shù)據(jù)可得出結(jié)論:不同滑輪組提升相同重物,動滑輪越重,機械效率越低。? (5)工地的塔吊主要利用滑輪組提升建筑材料,提高滑輪組的機械效率有利于充分發(fā)揮塔吊的機械性能。為提高塔吊上滑輪組的機械效率,請你結(jié)合本實驗結(jié)論和生產(chǎn)實際提出一條可行的措施:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? 五、計算題(19分) 17.如圖甲所示的裝置,空吊籃A的重力為30 N,繩子B(與A相連)和C能承受的最大拉力分別為300 N和200 N。質(zhì)量為50 kg的小明將A提升到高處,A上升的速度v隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示,施加的拉力F隨時間t變化的關(guān)系如圖丙所示。忽略繩重及摩擦,g=10 N/kg,求: 　　 (1)動滑輪的重力; (2)1~2 s內(nèi)拉力F的功率; (3)提升不同重物,此裝置的最大機械效率η。 答案全解全析 1.C　食品夾、筷子、鑷子的動力臂比阻力臂短,是費力杠桿;核桃夾的動力臂比阻力臂長,是省力杠桿。 2.D　圖甲是動滑輪,不能改變力的方向,但是可以省一半的力,所以F甲=12G物=12×200 N=100 N,拉力端移動的距離為s=2h=2×2 m=4 m,故A、B錯誤;圖乙是動滑輪,G物=12F乙=200 N,所以F乙=400 N,拉力端移動的距離為s'=12h=12×2 m=1 m,故C錯誤,D正確。 3.D　減少橫桿右端的人數(shù),減小了動力,不能將巨木抬起,故A不可行;將支架向右移動,阻力臂變大,動力臂變小,不能將巨木抬起,故B不可行;橫桿右端的人向支架靠近,減小了動力臂,不能將巨木抬起,故C不可行;減小橫桿上懸繩與支架間的距離,減小了阻力臂,可能將巨木抬起,故D可行。 4.D　設(shè)零件的重力為G,A為杠桿,拉力作用在中點,L12G;B為滑輪組,動滑輪上有兩根繩子承擔(dān)物體的重力,n=2,F2=12G;C為定滑輪,使用定滑輪不能省力,F3=G;D為滑輪組,動滑輪上有三根繩子承擔(dān)物體的重力,n=3,F4=13G,所以F4最小。 5.C　由圖可知,滑輪A的軸不隨物體運動,是定滑輪;滑輪B的軸隨物體運動,是動滑輪,故A、B錯誤;由圖知,滑輪組承擔(dān)P端拉力的繩子段數(shù)n=2,墜砣掛在鋼繩的自由端,墜砣下降高度h=2sP,則輸電線P端向左移動的距離sP=12h=12×20 cm=10 cm,故C正確;圖中墜砣掛在鋼繩的自由端,不計滑輪和鋼繩自重、摩擦,可得G砣=12FP,則輸電線P端受到的拉力大小FP=2G砣=2×4 000 N=8 000 N,故D錯誤。 6.D　根據(jù)杠桿平衡條件可得F×l1=G×l,將鐵棒逆時針緩慢轉(zhuǎn)動30°至水平位置,動力臂l1不變,但是阻力臂l在不斷地增大,F=Gl1l,F與l成正比關(guān)系。 7.A　拉力做的有用功W有用=Gh=4 N×0.3 m=1.2 J,總功W總=Fs=1.8 N×1.2 m=2.16 J,因為W總=W有用+W額外,所以,W額外=W總-W有用=2.16 J-1.2 J=0.96 J,因為W額外=fs,所以,摩擦力大小f=W額外s=0.96J1.2m=0.8 N,故A正確;拉力F=1.8 N,摩擦力f=0.8 N,大小不相等,不是一對平衡力,故B錯誤;斜面是一種省力的機械,機械效率的高低與是否省力沒有必然的聯(lián)系,故C錯誤;物體除了受重力、拉力和摩擦力三個力外,還受斜面支持力的作用,故D錯誤。 8.D　物體A上升的速度為v=ht=2m10s=0.2 m/s,故A錯誤;拉力做的有用功W有用=Gh=800 N×2 m=1 600 J,故B錯誤;由圖知,n=2,不計繩重和摩擦,拉力F=12(G+G動)=12×(800 N+200 N)=500 N;拉力端移動距離s=2h=2×2 m=4 m,拉力做的總功W總=Fs=500 N×4 m=2 000 J;拉力做功的功率P=W總t=2000J10s=200 W,故C錯誤;動滑輪提升物體A的機械效率η=W有用W總=1600J2000J=80%,故D正確。 9.60 解析　根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2l2,可得m小紅gl1=m爸爸gl2,即15 kg×g×1.2 m=m爸爸g×0.3 m,解得:m爸爸=60 kg。 10.0.2 解析　由圖可知左邊的滑輪是動滑輪,右邊的滑輪是定滑輪,則GB+GD=12(GA+GC),即mBg+mDg=12(mAg+mCg),代入數(shù)據(jù),解得mD=0.2 kg。 11.小于 解析　η=W有用W總=W總-W額外W總=1-W額外W總;機械甲額外功與總功的比值為75%,甲的機械效率為η甲=1-75%=25%;機械乙額外功與總功的比值為70%,乙的機械效率為η乙=1-70%=30%,故η甲300 N且小明的重力G人=m人g=50 kg×10 N/kg=500 N>160 N,所以要以B繩最大拉力為準(zhǔn),則C繩的最大拉力為FC大=160 N;對載貨吊籃受力分析得FB=GA+G物,代入已知數(shù)據(jù)解得G物=FB-GA=300 N-30 N=270 N,即此裝置最多能勻速運載貨物的重力為270 N,由η=W有用W總=G物hnFC大h=G物nFC大可得,此裝置提升重物的最大機械效率為η=G物2FC大=270N2×160N=84.375%。 實驗 次數(shù)鉤碼重 力G/N鉤碼上 升高度 h/m繩端拉 力F/N繩端移 動距離 s/m機械 效率η140.11.80.374%280.13.10.386%380.12.50.4

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