逍遥学能 2016-02-15 10:47
机械和功单元测试题（含解析北师大版）
(45分钟 100分)
一、选择题(本大题共8小题，每小题5分，共40分)
1.下列简单机械中，不能够用20 N的力提起50 N的物体的是( )
A.杠杆 B.动滑轮
C.斜面 D.轮轴
2.(2012•绥化中考)如图所示，下列简单机械中，省距离的是( )
3.一辆汽车不小心陷进泥潭后，司机按如图所示的甲、乙两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中匀速拉出。比较这两个装置，下列说法正确的是( )
A.甲、乙安装的都是动滑轮，都能省力
B.甲、乙安装的都是定滑轮，都不能省力
C.甲安装的是动滑轮，能省力
D.乙安装的是动滑轮，能省力
4.泉韵中学进行大扫除，同学们都忙得热火朝天，满头大汗，其中并没有对物体做功的是( )
A.小玉用力把水桶提起
B.小园端着水盆走进教室
C.小浩用抹布擦玻璃
D.小华把凳子倒放在课桌上
5.(2012•连云港中考)一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离s(如图所示)，该力在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3，关于它们之间的大小关系说法正确的是( )
A.W1＜W2＜W3 B.W1＜W2＝W3
C.W1＝W2＝W3 D.W1＝W2＜W3
6.在如图所示的滑轮组中，用110 N的力在5 s内把重为200 N的物体匀速提高2 m，则( )
A.对重物做的有用功约为200 J
B.滑轮组的机械效率约为91％
C.拉力做的总功约为220 J
D.拉力的功率约为44 W
7.(2012•黄冈中考)如图是由相同的滑轮组装的滑轮组，甲乙两人分别用两装置在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计，下列说法正确的是( )
A.甲的拉力是乙的拉力的3倍
B.乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的2倍
C.甲拉力的功率大于乙拉力的功率
D.如果考虑滑 轮质量，左图装置的机械效率比右图的小
8.(2012•广州中考)如图所示的剪刀剪纸机械效率为80%，这表示( )
A.若作用在剪刀上的动力是1 N，则阻力是0.8 N
B.若作用在剪刀上的阻力是1 N，则动力是0.8 N
C.若作用在剪刀上的动力做功1 J，则有0.2 J的功用于剪纸
D.若作用在剪刀上的动力做功1 J，则有0.8 J的功用于剪纸
二、填空题(本大题共6小题，每空2分，共26分)
9.如图是2015年伦敦奥运会皮划艇静水 比赛的体育图标，当运动员用船桨划水时，运动员手中使用的船桨属于______(选填“费力”“省力”或“等臂”)杠杆，使用它的好处是________。
10.如图所示，物体A在拉力F的作用下匀速前进，图中的滑轮是__________滑轮，若拉力F=200 N，则物体所受滑动摩擦力为__________N。
11.2015年6月30日，新疆新源县、和静县交界处发生6.6级地震，救灾工作立即紧张展开，大型机械车挖掘机清理现场比起人工挖土抢救而言，相同时间内挖掘机做的功远__________(选填“大于”“小于”或“等于”)人力做的功，说明挖掘机做功较快，即挖掘机做功的__________较大。
12.(2012•桂林中考)在体育考试中，小明投出的实心球在空中运动的轨迹如图所示。若实心球重20 N，从最高点到落地点的过程中，球下降的高度为2.7 m，用时约0.75 s。则球下降过程中重力做功为___________J，功率为__________W。
13.如图所示，用平行于斜面、大小为1.25 N的拉力F，将重为1.8 N的物体从斜面底端匀速拉至顶端，则有用功是__________J，机械效率是__________.
14.(2012•淮安中考)如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，弹簧测力计的示数F为_________N，弹簧测力计上升的高度s为0.2 m，物块重G为1.5 N，物块上升的高度h为0.3 m，则杠杆的机械效率为____________%，使用该杠杆做额外功的一个原因是________________________________。
三、作图题(本大题共2小题，共6分)
15.(3分)(2012•滨州中考)滨州黄河大桥如图甲所示。若将大桥斜拉部分的一半简化成图乙所示的杠杆模型，其中O点为支点，P为桥面部分的重心，请在图乙中画出拉索对桥面拉力F的力臂l和桥面所受重力G。
16.(3分)(2012•自贡中考)如图所示，用滑轮组提升物体，请在图中画出最省力的绳子绕法。
四、实验探究题(本大题共2小题，共18分)
17.(8分)(2011•桂林中考)如图甲所示，小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。
(1)实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉。此时，应把杠杆两端的平衡螺母向__________(选填“左”或“右”)调节，使杠杆在不挂钩码时，保持___________并 静止，达到平衡状态。这样做的好处是便于在杠杆上直接测量____________。
(2)杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码，杠杆恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为_____________。他这样得出的结论是否合理？________________________________________；为什么？__________________________________________________________。
(3)实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因是_____________________。
18.(10分)(2012•遵义中考)小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2 N，测得的数据如表：
(1)在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上___________拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。
( 2)第1次实验测得的机械效率为__________。(结果保留两位有效数字)
(3)分析表中数据可知：第2次实验是用________图做的；第4次实验是用
______图做的。(选填“甲”“乙”或“丙”)
(4)分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，_______________可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重)，滑轮组的机械效率________。
(5)分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度_____。
五、计算题(10分)
19.(2012•东营中考)以前，我国北方经常用辘轳将水从井里提上来，如图所示。辘轳的本质是可以连续转动的杠杆。已知吊桶的质量是2 kg，容积是8×10-3 m3；井中水面到地面的高度为5 m，水的密度是1.0×103 kg/m3。不计摩擦及绳和摇柄质量，取g＝10 N/kg。
(1)当人通过辘轳用20 s的时间，将装满水的吊桶从水面匀速提升到地面时，人所做的有用功是多少？人所做有用功的功率是多大？该机械的机械效率是多少？
(2)当人通过辘轳将装半桶水(体积为4×10-3 m3)的吊桶匀速提升到地面时，该机械的机械效率是多少？
(3)根据上面的计算结果，提出改进吊桶的办法，以提高该机械的机械效率。
(4)请列举使用该机械比人直接提升吊桶的好处。(答出两条即可)
答案解析
1.【解析】选B。根据题意，必须选择一个可以省力的杠杆才行。杠杆的动力臂大于阻力臂时，可以实现省力的目的，A对；动滑轮的动力臂相当于它的直径，阻力臂相当于它的半径。虽然动力臂大于阻力臂，可以实现省力的目的，但只能省一半力，无法实现用20 N的力提起50 N的物体，B错；斜面相当于一个省力杠杆，C对；轮轴的动 力作用线相当于圆的切线，动力臂相当于圆的半径，阻力臂远小于动力臂 ，D对。
2.【解析】选C。本题考查了杠杆的使用。使用定滑轮既不省距离也不省力，故A错误；使用斜面省力但费距离， 故B错误；C图是费力杠杆，动力臂要小于阻力臂的一半，虽然费了力，但省了距离，故C正确；动滑轮能省一半的力，但费一倍的距离，故D错误。
3.【解析】选D。本题主要考查定滑轮和动滑轮的判断及其特点。首先判断出滑轮是定滑轮还是动滑轮，然后再根据定滑轮和动滑轮的特点判断省力情况。甲图中的滑轮，轴固定不动，是定滑轮，定滑轮不能省力；乙图中的滑轮，轴随物体一起运动，是动滑轮，动滑轮能省力。故选D。
4.【解析】选B。端着水盆走进教室，力的方向竖直向上，水盆在水平方向移动距离，力的方向与物体移动的距离方向垂直，故小园没有对水盆做功。
5.【解析】选C。一个人先后用同样大小的 力F使物体沿力的方向移动相同的距离s，该力在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3，三个功的大小都等于Fs，即W1=W2=W3，故A、B、D错误，C正确。
6.【解析】选B。由图可以知道绳子的股数为2，由s=nh可知s=2h=2×2 m=4 m
W有用=Gh=200 N×2 m=400 J
W总=Fs=110 N×4 m=440 J
7.【解析】选B。由题图可知甲的拉力等于物体的重力，而乙的拉力是物体重力的一半，因此在相同的时间内将物体提升相同的高度，乙的拉力通过的距离是甲的二倍，所以乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的2倍；在相同的时间内甲拉力做的功和乙拉力做的功一样，所以甲拉力的功率等于乙拉力的功率；如果考虑滑轮质量，右图中在提升物体的同时要对动滑轮做额外功，机械效率比左图装置的低。故选B。
8.【解析】选D。本题考查机械效率的有关知识。由题意可知，剪刀剪纸机械效率为80%，即有用功占总功的比例为80%，故A、B错误。剪刀动力做的功是总功，剪纸所做的功为有用功，若动力做功为1 J，则有用功为0.8 J，故D正确。
9.【解析】船桨的上端为支点，上端到下面手的距离为动力臂，船桨的上端到末端为阻力臂。显然动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，但是可以省距离。
答案：费力 省距离
10.【解析】F由两段绳子承担,每段绳子的拉力 物体A匀速前进,其摩擦力跟每段绳子的拉力相等,为100 N。
答案：动 100
11.【解析】在相同时间内，挖掘机所做的功远远大于人工挖土抢救所做的功，由 做功越快，功率越大。
答案：大于 功率
12.【解析】由题图知实心球在重力方向上移动的距离即为球下降的高度，球下降过程中重力做功W=Gh=20 N×2.7 m=54 J，重力做功的功率 答案：54 72
13.【解析】克服物体的重力所做的功为有用功：
W有用=Gh=1.8 N×0.2 m=0.36 J
拉力F所做的功为总功：
W总=Fs=1.25 N×0.4 m=0.5 J
机械效率：
答案：0.36 72%
14.【解析】由题图可知，弹簧测力计的分度值为0.1 N，所以弹簧测力计的示数为2.5 N；W有用=Gh=1.5 N×0.3 m=0.45 J,W总=Fs=2.5 N×0.2 m=0.5 J， 在提升物体的过程中，同时要提升杠杆，还要克服轴处的摩擦，这些都是不得不做的额外功。
答案：2.5 90 克服杠杆重力和轴处的摩擦做功
15.【解析】本题考查力臂和重力示意图的画法。杠杆力臂的正确画法为从支点O向力的作用线引垂线，标出垂足和力臂。重力示意图画法为从重心P沿竖直向下方向画一条 线段，在线段末端标上箭头表示力的方向，最后在箭头附近标上重力符号G。
答案：如图所示
16.【解析】滑轮组最省力的绕法就是让绳子的固定点在动滑轮上。
答案：
17.【解析】(1)若杠杆的右端下沉，即右端较重，所以应将平衡螺母向左调节，以达到其在水平位置静止的目的，这时，挂上的钩码的重力就是我们所要加的动力或阻力，由于重力的方向是竖直向下的，所以此时该力与杠杆恰好成直角，即此时对应杠杆的长度即为力臂。(2)通过这一次实验得出“动力×动力臂=阻力×阻力臂”这一结论是不合理的，因为偶尔一次实验的数据很可能具有偶然性，所以必须多进行几次实验方可得出结论。
(3)由于该实验中，杠杆的支点没有在中间，所以该实验中会受到杠杆自身重力的影响，所以出现了题目中所提到的问题。
答案：(1) 左 水平 力臂
(2)F1l1=F2l2 不合理结论具有偶然性(结论没有普遍性)
(3)杠杆自重的影响
18.【解析】(1)在测绳端拉力时，需竖直向上匀速拉动弹簧测力计。
(2)
(3)由数据知第2次实验中，s为h的3倍，所以滑轮组由3段绳子承担物重，而被提升的物重为 6 N，其他3组为4 N。所以第2次实验是用乙图做的；
第4次实验s为h的5倍，所以滑轮组由5段绳子承担物重，所以第4次实验是由丙图做的。
(4)分析第1、2次实验，两次所用滑轮组相同，但第2次物重大于第1次物重，机械效率也大于第1次的机械效率，所以可得使用同一滑轮组，增加物重可以提高滑轮组的机械效率。分析第1、3次实验，两次提升物体的重力相同，第3次实验的动滑轮较重，而机械效率较低，所以可得使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重)，滑轮组的机械效率越低。
(5)第3、4次实验只是改变了物体被提升的高度，机械效率没变，所以可得滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。
答案：(1)匀速 (2)74 (3)乙 丙 (4)增加物重越低 (5)无关
19.【解析】(1)满桶水的质量
m1=ρV=1.0×103 kg/m3×8×10-3 m3=8 kg
人所做的有用功
W有用=m1gh=8 kg×10 N/kg×5 m=400 J
人所做有用功的功率
提升吊桶所做总功
W总=Fh=(m1+m2)gh=(8 kg+2 kg)×10 N/kg×5 m=500 J
机械效率
(2)半桶水的质量
m′1=ρV′=1.0×103 kg/m3×4×10-3 m3=4 kg
所做有用功
W′有用=m′1gh=4 kg×10 N/kg×5 m=200 J
所做总功W′总=F′h=(m′1+m2)gh=(4 kg+2 kg)×10 N/kg×5 m=300 J
机械效率
(3)减小吊桶的质量，增大吊桶的容积。
(4)省力；改变施力方向，方便用力(或“方便”)；安全。
答案：(1)400 J 20 W 80% (2)66 .7%
(3)、(4)见解析