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第十二章簡(jiǎn)單機(jī)械(時(shí)間:85分鐘分值:80分)一、填空題(共16分,每空1分)1.如圖,這是生活中常用的燕尾夾,尾柄上標(biāo)有A、B、C三點(diǎn),AB=BC,當(dāng)用力摁住C點(diǎn)打開(kāi)夾子時(shí),可把點(diǎn)看作支點(diǎn),夾子可看作(選填“省力”、“費(fèi)力”或“等臂”)杠桿。
2.簡(jiǎn)單機(jī)械的使用給人們的生活帶來(lái)很多便利。小華用如圖甲所示的方法將被臺(tái)風(fēng)刮倒的樹(shù)拉正,A的樹(shù)干相當(dāng)于(選填“動(dòng)滑輪”、“定滑輪”或“杠桿”,下同),如圖乙所示,將石碾子滾上臺(tái)階,石碾子相當(dāng)于。
3.重200N的物體,不計(jì)摩擦和滑輪重,如果使用定滑輪將它勻速提起,所用拉力是N;如果使用動(dòng)滑輪將它豎直向上勻速提起,所用拉力是N。
4.如圖所示,取兩根光滑的木棍甲、乙,將繩子的一端系在甲木棍上,再依次繞過(guò)兩根木棍。甲、乙兩根木棍分別由兩位同學(xué)在木棍的兩端握緊。用力緩慢拉繩子的自由端,(選填“甲”或“乙”)木棍受到繩子的拉力更大;若甲木棍保持靜止,拉動(dòng)過(guò)程中乙木棍向左移動(dòng)1m,則繩子自由端移動(dòng)m。
5.如圖所示,重為20N,長(zhǎng)為40cm的杠桿AO固定在豎直墻面上,安安同學(xué)用手在A端用一始終水平的拉力F把杠桿往水平方向拉,在杠桿勻速上升過(guò)程中拉力將(選填“變小”、“不變”或“變大”)。從杠桿平衡條件角度分析安安(選填“能”或“不能”)把杠桿拉至水平位置。
6.如圖所示,在相同時(shí)間內(nèi),用大小相同的拉力F把等質(zhì)量的甲、乙兩物體分別沿粗糙程度相同的斜面AB、AC從底端拉到斜面頂端。F對(duì)物體做功的功率分別為P甲、P乙,機(jī)械效率分別為η甲、η乙,則P甲P乙,η甲η乙。(均選填“大于”、“小于”或“等于”)
7.用一個(gè)自重為50N的動(dòng)滑輪將重為150N的物體勻速向上提起3m,需要用N的拉力,這個(gè)動(dòng)滑輪的機(jī)械效率是。(不計(jì)摩擦及繩重)
8.課堂上小文同學(xué)利用身邊的塑料直尺和若干硬幣來(lái)驗(yàn)證杠桿平衡的條件,如圖所示,當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí),他測(cè)出從支點(diǎn)O到硬幣邊緣的距離作為力臂L1和L2的大小,他測(cè)力臂的方法是(選填“正確”或“錯(cuò)誤”)的;如果兩邊的硬幣以相同大小的速度同時(shí)做遠(yuǎn)離支點(diǎn)的勻速運(yùn)動(dòng),則杠桿(選填“仍平衡”、“向左傾斜”或“向右傾斜”)。
二、選擇題(共14分,把你認(rèn)為正確選項(xiàng)的代號(hào)填在題后的括號(hào)內(nèi)。第9~12小題,每小題只有一個(gè)正確選項(xiàng),每小題2分;第13、14小題為多項(xiàng)選擇,每小題有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確選項(xiàng),每小題3分。全部選擇正確得3分,選擇正確但不全得1分,不選、多選或錯(cuò)選得0分)9.如圖所示的工具,在使用時(shí)屬于費(fèi)力杠桿的是()10.如圖所示,用一個(gè)始終垂直于杠桿的力F,把杠桿OA從圖示位置緩慢拉至水平的過(guò)程中,力F的大小將()A.不變 B.變小C.變大 D.先變大后變小11.如圖所示的杠桿是平衡的,如在左邊的鉤碼下方再掛上一個(gè)相同鉤碼,為使杠桿再次平衡,下列符合條件的是()A.右邊鉤碼下加一個(gè)相同的鉤碼B.左、右兩邊的鉤碼分別向支點(diǎn)移動(dòng)一格C.左邊鉤碼向右移動(dòng)一格D.右邊鉤碼向右移動(dòng)一格12.如圖所示,完全相同的滑輪,用相同的繩子繞成甲、乙兩個(gè)滑輪組,分別提起重為G1和G2的兩個(gè)物體,比較它們的省力情況和機(jī)械效率,若不計(jì)繩重和摩擦,則下列說(shuō)法中正確的是()A.若G1=G2,則F1<F2,甲的機(jī)械效率較高B.若G1=G2,則F1>F2,乙的機(jī)械效率較高C.若G1<G2,則F1<F2,甲、乙的機(jī)械效率相同D.若G1<G2,則F1<F2,乙的機(jī)械效率較高13.如圖所示,這是由相同的滑輪組裝的滑輪組,甲、乙兩人分別用兩裝置在相等時(shí)間內(nèi)將質(zhì)量相等的重物勻速提升相同的高度,空氣阻力、摩擦、滑輪和繩子的質(zhì)量均不計(jì)。下列說(shuō)法正確的是()A.甲的拉力是乙的拉力的3倍B.乙拉繩子的速度大小是甲拉繩子速度大小的2倍C.甲拉力做的功等于乙拉力做的功D.利用圖中的任一滑輪組,提升相同的重物,機(jī)械效率相同14.用如圖所示的滑輪組豎直勻速提升重為G的物體,拉力大小為F,t時(shí)間內(nèi)物體上升的高度為h,滑輪組的機(jī)械效率為η。則()A.若勻速提升的高度h增大,機(jī)械效率仍為ηB.若物重變?yōu)?G,則拉力也會(huì)變?yōu)?FC.t時(shí)間內(nèi)的額外功W額=G?D.動(dòng)滑輪的重力為G動(dòng)=3FG三、計(jì)算題(共22分,第15、16小題各7分,第17小題8分)15.如圖所示,一足夠長(zhǎng)的剛性輕板(不易彎曲,且不計(jì)本身重量),A端用繩系住,并將繩的另一端固定在地面上,繩能承受的最大拉力為F繩=1500N,用一支架將輕板支撐在O處,板剛好水平,OA=0.5m,有一個(gè)重為250N的小孩,從O點(diǎn)開(kāi)始出發(fā),以v=0.5m/s的速度向另一端緩慢行走,求:(1)行走2s后繩的拉力;(2)行走多長(zhǎng)時(shí)間,剛好繩被拉斷。16.如圖甲,用120N的力F1水平拉動(dòng)重為250N的物體A在水平路面勻速移動(dòng)了1m。如圖乙,改用滑輪組拉動(dòng)A在同一路面勻速移動(dòng)2m,拉力F2大小為50N。求此過(guò)程中:(1)滑輪組做的有用功;(2)滑輪組做的總功;(3)滑輪組的機(jī)械效率。17.用如圖所示的滑輪組將重為300N的物體從地面勻速送到2m高處,所用拉力為150N,此過(guò)程中克服摩擦做功180J,求:(1)工人做的有用功;(2)此過(guò)程中該裝置的機(jī)械效率;(3)動(dòng)滑輪的自重。四、實(shí)驗(yàn)與探究題(共28分,每小題7分)18.小明同學(xué)在“研究定滑輪和動(dòng)滑輪特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)物重G/N使用動(dòng)滑輪時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)F/N11.000.6521.500.932.001.15(1)在研究定滑輪特點(diǎn)時(shí),按圖甲操作,覺(jué)得讀數(shù)不方便,于是把測(cè)力計(jì)倒過(guò)來(lái),即測(cè)力計(jì)吊環(huán)系在拉繩上,用手拉掛鉤,測(cè)力計(jì)的示數(shù)會(huì)(選填“大于”、“等于”或“小于”)物體的重力,其原因是(不計(jì)繩重及摩擦)。
(2)在研究動(dòng)滑輪特點(diǎn)時(shí),按圖乙操作,記錄數(shù)據(jù)如表,分析表中的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),測(cè)力計(jì)的示數(shù)F大于物重G的一半,其原因是。如果不更換動(dòng)滑輪,為了使測(cè)出的拉力接近物重的一半,請(qǐng)?zhí)岢鲆粭l合理的建議:。
(3)小明在研究動(dòng)滑輪特點(diǎn)的第2次實(shí)驗(yàn)中,若鉤碼在2s內(nèi)勻速提高10cm,則拉力做的有用功是J,拉力做功的功率是W,此時(shí)動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為。(結(jié)果保留到0.1%,不計(jì)繩重和摩擦)
19.下面是小王利用刻度均勻的勻質(zhì)杠桿進(jìn)行探究“杠桿的平衡條件”的實(shí)驗(yàn)。(每個(gè)鉤碼重0.5N)(1)實(shí)驗(yàn)前,將杠桿的中點(diǎn)置于支架上,當(dāng)杠桿靜止時(shí),發(fā)現(xiàn)杠桿左端下沉,這時(shí)應(yīng)將平衡螺母向(選填“左”或“右”)端調(diào)節(jié),直到杠桿在水平位置平衡。使杠桿在水平位置平衡的目的是。
(2)如圖甲所示:①在杠桿A點(diǎn)處掛4個(gè)鉤碼,則在B點(diǎn)處應(yīng)掛個(gè)同樣的鉤碼,杠桿才能在水平位置平衡;②把B點(diǎn)處的鉤碼取下,在B點(diǎn)處施加一個(gè)豎直向下的拉力F=N時(shí),杠桿也能在水平位置平衡。當(dāng)拉力F向右傾斜時(shí),仍要保持杠桿在水平位置平衡,拉力F的大小將(選填“變大”、“變小”或“不變”)。
(3)如果小王又進(jìn)行了如圖乙所示的探究,考慮杠桿的影響,用彈簧測(cè)力計(jì)在C點(diǎn)豎直向上拉使杠桿仍然處于水平位置平衡時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)應(yīng)(選填“大于”、“小于”或“等于”)3N。
20.斜面是一種簡(jiǎn)單機(jī)械,生活中人們常常利用它來(lái)省力。小明想探究“斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度的關(guān)系”。于是他找來(lái)木塊A、長(zhǎng)木板B、三個(gè)高度不同的長(zhǎng)方體和一把彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。(1)除上述器材外,小明要完成實(shí)驗(yàn)還需要的一種測(cè)量?jī)x器是。
(2)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,應(yīng)沿斜面向上拉動(dòng)木塊,使木塊做運(yùn)動(dòng)。
(3)實(shí)驗(yàn)中通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)裝置圖中的來(lái)改變斜面的傾斜程度。
(4)實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)如下表,則第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)斜面的機(jī)械效率為。
實(shí)驗(yàn)次數(shù)斜面傾斜程度木塊重G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N木塊沿斜面移動(dòng)的距離s/m斜面的機(jī)械效率η1較緩50.23.30.560.6%2較陡50.253.80.565.8%3最陡50.34.20.5(5)分析比較表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可得到的結(jié)論是。
(6)除了傾斜程度會(huì)影響斜面的機(jī)械效率,你還能猜想到斜面的也會(huì)影響到斜面的機(jī)械效率,這樣猜想的依據(jù)是。
21.某實(shí)驗(yàn)小組在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如下表所示,第1、2、3次實(shí)驗(yàn)裝置分別如圖甲、乙、丙所示。次數(shù)鉤碼重G/N鉤碼上升高度h/m有用功W有用/J測(cè)力計(jì)拉力F/N測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離s/m總功W總/J機(jī)械效率η120.10.20.90.30.2774.1%240.10.41.60.30.4883.3%340.11.10.50.55(1)比較第1次實(shí)驗(yàn)和第2次實(shí)驗(yàn),可得出結(jié)論:使用同樣的滑輪組,提起的鉤碼越重,滑輪組的機(jī)械效率越。
(2)第3次實(shí)驗(yàn)中所做的有用功是J,機(jī)械效率是。
(3)第3次實(shí)驗(yàn)中動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)比第2次實(shí)驗(yàn)多。動(dòng)滑輪自重增大,對(duì)動(dòng)滑輪所做的額外功(選填“增大”或“減小”),滑輪組的機(jī)械效率(選填“增大”或“減小”)。因而,由第2、3次實(shí)驗(yàn)可知:。
(4)綜合上述結(jié)論,提高機(jī)械效率的方法有(選填“增大”或“減小”)有用功。
參考答案1.B等臂2.動(dòng)滑輪杠桿3.2001004.甲45.變大不能6.大于小于7.10075%8.錯(cuò)誤向右傾斜9.A10.B11.D12.D13.BCD14.AC15.解:(1)行走2s后,人行走的距離為:L1=s=vt=0.5m/s×2s=1m因?yàn)镕1L1=F2L2,所以,250N×1m=F2×0.5m,解得F2=500N。(3分)(2)繩剛好被拉斷時(shí),繩子的拉力為F繩=1500N,因?yàn)镕1L1=F繩L2,所以,250N×L1'=1500N×0.5m,解得L1'=3m,所以人行走的時(shí)間為:t'=L1'v=3m0.5m/s16.解:(1)因?yàn)槲矬w在水平路面上做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以物體受到的摩擦力:f=F1=120N,則使用滑輪組時(shí)做的有用功:W有=fs物=120N×2m=240J(2分)(2)由圖知,n=3,拉力端移動(dòng)距離s=3s物=3×2m=6m,拉力做的總功:W總=F2s=50N×6m=300J(2分)(3)滑輪組的機(jī)械效率:η=W有W總×100%=240J300J×100%17.解:(1)工人做的有用功:W有=Gh=300N×2m=600J(2分)(2)由圖可知,n=3,則繩端移動(dòng)的距離:s=nh=3×2m=6m拉力做的總功:W總=Fs=150N×6m=900J此過(guò)程中該裝置的機(jī)械效率:η=W有W總×100%=600J900J×100%≈66(3)克服動(dòng)滑輪重力所做的額外功:W動(dòng)=W總W有Wf=900J600J180J=120J由W動(dòng)=G動(dòng)h可得,動(dòng)滑輪的重力:G動(dòng)=W動(dòng)?=120J2m=18.(1)小于測(cè)力計(jì)有重力(2)動(dòng)滑輪有重力提升重力更大的物體(3)0.150.0983.3%評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):每空1分,共7分;有其
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