课时训练14　简单机械和机械效率

///课时训练(十四)简单机械和机械效率(限时:60分钟)|根底过关|一、选择题1.[2019·河南]以下工具中,使用时属于费力杠杆的是 ()图K14-12.[2019·邵阳]某校操场上正在举行升旗仪式,同学们看着国旗冉冉升起,暗暗立志要更加努力学习。在国旗上升的过程中,以下说法不正确的选项是 ()A.以地面为参照物,国旗是运动的B.国旗由静止到运动是由于受到了力的作用C.旗杆上端的滑轮是一个定滑轮D.地面相对于国旗是静止的3.[2019·广西北部湾]在探究“杠杆平衡条件〞实验中,杠杆在弹簧测力计拉力F作用下水平平衡,如图K14-2所示;现将弹簧测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中,杠杆始终保持水平平衡,那么拉力F与其力臂的乘积变化情况是 ()图K14-2A.一直变小 B.一直变大C.一直不变 D.先变小后变大4.用如图K14-3所示的杠杆提升重物,假设作用在A端的力F始终竖直向下,在将重物慢慢提升到一定高度的过程中,F的大小将 ()图K14-3A.保持不变 B.逐渐变小C.逐渐变大 D.先变大,后变小5.[2019·临沂]图K14-4(a)所示的杠杆是水平平衡的。如果在支点两侧的钩码下方分别加挂一个等重的物体,如图(b)所示,那么杠杆 ()图K14-4A.右端下沉B.左端下沉C.要保持平衡应将左端的物体向右移动D.要保持平衡应在右端再加挂一个物体6.[2019·福建B卷]?墨经?最早记述了秤的杠杆原理。图K14-5中“标〞“本〞表示力臂,“权〞“重〞表示力。以下说法符合杠杆平衡原理的是 ()图K14-5A.“权〞小于“重〞时,A端一定上扬B.“权〞小于“重〞时,“标〞一定小于“本〞C.增大“重〞时,应把“权〞向A端移D.增大“重〞时,应换用更小的“权〞7.[2019·福建B卷]如图K14-6,用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。与提升B相比,提升A的过程滑轮组的机械效率较大。假设不计绳重与摩擦的影响,那么提升A的过程 ()图K14-6A.额外功较小 B.额外功较大C.总功较小 D.总功较大8.[2019·重庆B卷]局部农户在新建住房时,常利用如图K14-7所示的简易滑轮提升建材。在一次提升建材的过程中,建筑工人用400N的拉力,将重600N的建材在10s内匀速提高3m。那么以下判断正确的选项是 ()图K14-7A.滑轮所做的有用功为1200J B.滑轮受到的重力为100NC.该滑轮的机械效率η=75% D.绳子自由端移动的速度大小为0.3m/s9.[2019·自贡]如图K14-8所示,用滑轮组提升重物时,重400N的物体在10s内匀速上升了1m。拉绳子的力F为250N,那么提升重物的过程中 ()图K14-8A.做的总功是400J B.拉力F的功率是25WC.绳子自由端被拉下1m D.滑轮组的机械效率是80%10.[2019·常州]用如图K14-9所示的滑轮组提升300N重物,在绳子自由端施加的拉力为125N,4s内重物匀速上升2m,不计绳重和轮、轴间摩擦。那么 ()图K14-9A.绳子自由端移动的距离为4mB.动滑轮重50NC.拉力做功的功率为150WD.此过程滑轮组的机械效率为80%二、填空题11.[2019·昆明]如图K14-10所示,轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动,A点处挂一个重为20N的物体,B点处加一个竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,且OB∶AB=2∶1,那么F=N,它是杠杆。

图K14-1012.[2019·齐齐哈尔]如图K14-11所示的杠杆(自重和摩擦不计),O是支点,A处挂一重为50N的物体,为保证杠杆在水平位置平衡,在中点B处沿(选填“F1〞“F2〞或“F3〞)方向施加的力最小,为N。

图K14-1113.[2019·广安]如图K14-12所示,AB是能绕B点转动的轻质杠杆,在中点C处用绳子悬挂重为100N的物体(不计绳重),在A端施加竖直向上的拉力F使杠杆在水平位置平衡,那么拉力F=N。假设保持拉力方向始终垂直于杠杆,将A端缓慢向上提升一小段距离,在提升的过程中,拉力F将(选填“增大〞“减小〞或“不变〞)。

图K14-1214.[2019·枣庄]如图K14-13所示,用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置,分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体,不计绳重和摩擦。假设GA>GB,那么η甲η乙;假设FA=FB,那么GAGB。(均选填“>〞“<〞或“=〞)

图K14-1315.[2019·云南]如图K14-14所示,用滑轮组把质量为80kg的物体匀速提升3m,假设拉力F=500N,那么滑轮组的机械效率是;假设不计绳重和摩擦,那么动滑轮的重力为N。(g取10N/kg)

图K14-1416.[2019·德阳]如图K14-15所示,沿斜面把质量为12kg的一个物体由底端匀速拉到最高处,沿斜面向上的拉力F=100N,斜面长2m、高1m。那么其机械效率是%,物体所受摩擦力是N。(g取10N/kg)

图K14-15三、作图题17.[2019·宜昌]如图K14-16甲所示,钢丝钳可以看成是两个杠杆的组合,图乙是其中的一个杠杆。用钢丝钳剪铁丝时,将铁丝放在A处还是B处更省力呢?请在图乙中你认为更省力的位置处画出阻力F2的示意图和动力F1的力臂l1。图K14-1618.[2019·山西]如图K14-17所示,用一根细绳将杠杆AOB在O点悬挂起来,B处挂一重物G,在杠杆上施加最小动力F,使杠杆在图示位置平衡,请你在图中画出这个力的示意图。图K14-17四、实验探究题19.[2019·滨州]小明在“探究杠杆平衡条件〞的实验中所用的实验器材有:刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的0.5N重的钩码假设干个。(1)如图K14-18所示,实验前,杠杆左端下沉,那么应将左端的平衡螺母向(选填“左〞或“右〞)调节,直到杠杆在位置平衡,目的是便于测量。支点选在杠杆的中点是为了消除杠杆对实验的影响。

图K14-18(2)小明同学所在实验小组完成某次操作后,实验现象如图Ⅱ所示,他们记录的数值为动力F1=1.5N,动力臂l1=0.1m,阻力F2=1N,那么阻力臂l2=m。

(3)甲同学测出了一组数据后,就得出了“动力×动力臂=阻力×阻力臂〞的结论,乙同学认为他的做法不合理,理由是。

(4)丙同学通过对数据分析后得出的结论是:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离。与小组同学交流后,乙同学为了证明丙同学的结论是错误的,他做了如图Ⅲ所示的实验,此实验(选填“能〞或“不能〞)说明该结论是错误的。图Ⅲ实验中,杠杆上每个小格长度为5cm,每个钩码重0.5N,当弹簧测力计在A点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,动力×动力臂(选填“等于〞或“不等于〞)阻力×阻力臂。

20.[2019·泰安]图K14-19甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率〞的示意图。用弹簧测力计竖直向上匀速拉动绳子自由端,将重为4.5N的物体从A位置提升到A'位置,同时弹簧测力计从图中的B位置上升到B'位置。在这个过程中,弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据他们做的实验完成以下问题:图K14-19(1)物体提升的高度是cm,拉力是N,该滑轮组的机械效率η=。

(2)假设在图甲装置的根底上,增加一个动滑轮,改为图丙所示的装置,提升同一物体,那么滑轮组的机械效率(选填“变大〞“变小〞或“不变〞)。

五、综合题21.[2019·潍坊]如图K14-20所示,工人用滑轮组提升重为400N的货物,所用拉力恒为240N,货物被匀速提升10m。求:(1)工人做的功。(2)滑轮组的机械效率。(结果写成百分数形式,保存三位有效数字)图K14-2022.[2019·淄博]骨骼、肌肉和关节构成了人体的运动系统,最根本的运动都是肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的,其模型就是杠杆。如图K14-21甲所示是踮脚时的示意图,人体的重力为阻力,小腿肌肉施加的拉力为动力。重600N的小明在1min内完成50个双脚同时踮起动作,每次踮脚过程中脚跟离开地面的高度是9cm,图乙为其模型图。求:(1)小腿肌肉对每只脚的拉力。(2)小明踮脚过程中克服重力做功的功率。图K14-21|能力培优|23.[2019·昆明五华区二模]利用等重滑轮,分别采用如图K14-22所示的两种方式提升同一重物,升高相同高度。假设绳重和摩擦不计,以下分析中正确的选项是 ()图K14-22A.乙绳自由端移动距离较大B.乙绳自由端作用力较小C.两种方式所做额外功相等D.增大提升高度,效率都变大24.如图K14-23所示的滑轮组,将重为20N的物体以0.2m/s的速度匀速提升,拉力F=12N,拉力的功率为W;假设不计绳重和摩擦,定滑轮的重力为N。

图K14-2325.小强利用如图K14-24所示的滑轮组拉物体,使重为2019N的物体A在3s内沿水平方向匀速移动了6m,假设A所受地面的摩擦力f=600N,小强所用拉力F=250N,那么拉力F的功率为W,该装置的机械效率是。

图K14-2426.[2019·昆明模拟]如图K14-25所示装置中,O为轻质杠杆AB的支点,AO∶OB=3∶2,A端用细绳连接物体M,B端用细绳悬挂物体N,物体N浸没在水中,此时杠杆恰好在水平位置平衡。物体N体积为500cm3、密度4g/cm3,g取10N/kg,绳子的重力忽略不计。那么物体N所受的浮力F浮=N;物体M的重力GM=N。

图K14-2527.图K14-26是某科学小组探究“斜面机械效率〞的实验装置,实验记录如表所示。图K14-26斜面的倾斜程度物块重/N斜面高/m沿斜面拉力/N斜面长/m机械效率较缓100.15.01较陡100.36.7145%最陡100.58.0162.5%(1)实验时应注意两点:①拉动木块上行时要与斜面平行;②拉动木块时要使木块做运动。

(2)比拟表中“物块重〞和“〞两栏对应的数据,可知斜面是一种(选填“省力〞或“费力〞)的简单机械。

(3)表中空缺一项数据为,从数据分析可知:斜面的机械效率和斜面的有关,该斜面越陡,其机械效率越(选填“高〞或“低〞)。

(4)由表可知,当斜面最陡时,物块受到斜面的摩擦力是N。

28.[2019·聊城]考古工作者在河底发现了古代的石像,经潜水者测量它的体积约为2m3。如图K14-27所示,在打捞石像的过程中,考古工作者用动滑轮将石像匀速提升,需要竖直向上的拉力F=1.6×104N。在没有将石像提出水面前,假设不计摩擦和绳及滑轮重力,求:(ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)图K14-27(1)石像受到的浮力。(2)石像的重力。(3)石像的密度。(4)假设将石像提升了3m,石像受到水的压强减少了多少。参考答案1.B2.D3.C[解析]将弹簧测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中,钩码的重力不变,其力臂OA不变,即阻力与阻力臂的乘积不变;由于杠杆始终保持水平平衡,所以根据杠杆的平衡条件可知,拉力F与其力臂的乘积也是不变的。应选C。4.A5.A6.C7.D8.C[解析]滑轮所做的有用功为W有=Gh=600N×3m=1800J,A错误。因为F=12(G轮+G),即400N=12(G轮+600N),那么G轮=200N,B错误。动力作用点通过的距离s=2h=2×3m=6m,总功W总=Fs=400N×6m=2400J,该滑轮的机械效率η=W有W总=1800J2400J=75%,C正确。绳子自由端移动的速度v=s9.D[解析]由题图知,n=2,那么绳子自由端移动的距离s=2h=2×1m=2m,故C错误;拉力做的总功W总=Fs=250N×2m=500J,故A错误;拉力F的功率P=W总t=500J10s=50W,故B错误;有用功W有=Gh=400N×1m=400J,滑轮组的机械效率η=W有10.D11.30费力[解析]根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2,有F·OB=G·OA,代入数据可得F=30N;由于F>G,所以是费力杠杆。12.F210013.50减小14.><[解析]不计绳重和摩擦,克服物体重力做的功为有用功,克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功,滑轮组的机械效率η=W有W总=GhGh+G动h=GG+G动=11+G动G,物体的重力G越大,1+G动G越小,11+G动G越大,且动滑轮的重力相等,所以,GA>GB时,η甲>η乙;由图可知,n甲=2,n乙15.80%200[解析]滑轮组的机械效率η=W有W总=GhFs=mgnF=80kg×10N/kg2×500N=80%;由F=1n(G+G动)可知,动滑轮的重力G动16.604017.如下图18.如下图19.(1)右水平力臂重力(2)0.15(3)只做一次实验,结论具有偶然性(4)能等于[解析](1)题图I中,杠杆左端下沉,那么应将左端的平衡螺母向右调节,使杠杆在水平位置平衡,此时作用点到支点的距离和力臂相等,便于测量力臂;支点选在杠杆的中点与杠杆的重心重合,消除杠杆重力对实验的影响。(3)甲同学只做一次实验,结论具有偶然性,找不到普遍规律,做法不合理。20.(1)5.0275%(2)变小21.解:(1)绳子自由端移动的距离s=2h=2×10m=20m,工