呼和浩特专版2020中考物理复习方案第14课时简单机械机械效率试题

PAGEPAGE1第14课时简单机械机械效率真题回顾把握考向命题点一简单机械作图1.[2016·呼和浩特,13题(1)(2)2分]请按要求作图:(1)请在图14-1甲中画出使重物上升时,最省力的绕线方法。图14-1(2)如图乙所示,木棒在力F的作用下静止,画出力F关于O点的力臂。命题点二杠杆平衡条件的相关计算2.[2019·呼和浩特,21题8分]新中国成立前,我国经济很落后,一些地区过着极其原始的生活。如图14-2甲所示,就是为了解决饮水问题,需要到很远的地方挑水的示意图。为了防止道路不好水溅出桶外,在水面上覆盖木板,如图乙所示。若一个木板质量为500g,密度为0.8×103kg/m3,每个桶内水深30cm。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)图14-2(1)求桶底受到水产生的压强。(2)求一个木板受到的浮力及静止时露出水面的体积。(3)扁担与绳质量忽略不计,扁担长度1.5m,每桶水总重180N,扁担与肩膀接触点距离扁担右端55cm,支撑手距离扁担左端也是55cm,则支撑手受到扁担产生的压力是多少?3.[2017·呼和浩特,16题4分]如图14-3甲所示是大刚同学两手做俯卧撑时的示意图,他的身体可视为杠杆,如图乙所示,O点为支点,A点为重心,已知每只手所受的支持力大小为200N,求:(g取10N/kg)(1)若每只手掌与水平地面的接触面积为100cm2,手掌对地面的压强是多少。(2)该同学的质量。图14-3命题点三机械效率的相关计算4.(多选)[2019·呼和浩特,10题3分]人类从刀耕火种,经过几次工业革命,走向了科技大发展的今天。简单机械和内燃机的使用,为我们的生活带来了极大便利。如图14-4所示的几种简单机械和内燃机中,其机械效率大于70%的是(g取10N/kg) ()图14-4A.图甲中:用滑轮匀速拉一个重为5N的物体到高处(不计绳重、摩擦)B.图乙中:利用斜面,用平行于斜面的大小为2N拉力,将一个重为5N的物体匀速拉到高处,斜面高1.2m,斜面长5mC.图丙中:用滑轮组拉一个重为5N的物体到高处,重物在拉力F丙作用下匀速上升,动滑轮质量为100g(不计绳重、摩擦)D.图丁中:四冲程四缸内燃机,汽缸内汽油燃烧产生高温高压燃气推动活塞向下运动,若燃气对活塞平均推力为400N,活塞向下运动距离为30cm,内燃机转速为600r/min,内燃机每一个循环完成四个冲程。每分钟需要消耗热值为4.6×107J/kg的汽油5.2g5.[2018·呼和浩特,16题4分]如图14-5所示,用甲、乙两滑轮组,分别匀速竖直向上提升同一重物,从相同位置开始提升至同一高度处,求:(1)若不计绳重、滑轮重及摩擦,两次拉力F1和F2之比。(2)若不计绳重及摩擦,重物质量为400g,动滑轮质量为100g,匀速拉动过程中甲、乙两滑轮组的机械效率。(g取10N/kg)图14-56.[2015·呼和浩特,16题3分]如图14-6所示,滑轮组在向上的拉力F作用下,将重为120N的物体匀速提起,在10s内物体上移的距离为2m。求:(1)物体上升的速度。(2)有用功。(3)如果拉力F为50N,滑轮组提升该重物时的机械效率是多少。图14-67.[2014·呼和浩特,16题3分]如图14-7所示,已知斜面倾角为30°,斜面高为2m。小兵同学用绳子沿斜面将重为400N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端。拉力大小为300N,绳重不计。求:(1)小兵对木箱做的有用功。(2)斜面的机械效率。(结果精确到0.1%)(3)斜面对物体施加的摩擦力。图14-7达标检测巩固提升|基础达标|一、选择题1.[2019·哈尔滨]关于图14-31中简单机械的使用,下列说法不正确的是 ()图14-312.[2019·东营]如图14-32所示,下列简单机械中,忽略杠杆、滑轮的自重、绳重及摩擦,当提起同一重物时,最省力的是 ()图14-323.[2019·宁波]有些漫画,富有哲理,又蕴含科学知识。如图14-33所示,一块一半伸出地面的匀质板上站着甲、乙两人,人与板均保持静止。下列对于图中所蕴含的科学知识的说法,不符合实际的是 ()图14-33A.乙没有掉下,说明甲对板的压力一定等于乙对板的压力B.乙踢甲的同时,也会受到甲对乙的反作用力,乙可能因此坠落C.乙踢甲时,甲受到向前的作用力,可能会向前运动离开板D.若甲被踢出板,板会逆时针转动,乙因此坠落4.[2019·泸州]用如图14-34所示的滑轮组匀速竖直提升物体,不计一切摩擦和绳重。下列判断正确的是 ()图14-34A.该滑轮组绳自由端拉力F的大小一定等于所提物体重力的1B.用该滑轮组提升不同的物体,物体越重,其机械效率越大C.用该滑轮组分别提升水面下和水面上的同一物体,其机械效率相等D.其他条件不变,仅将滑轮组中的动滑轮重力变大,其机械效率变大5.[2019·长春]如图14-35所示,用甲、乙滑轮组在相同时间内分别将A、B物体匀速提升相同高度,已知物体受到的重力GA>GB,滑轮组的机械效率η甲<η乙(忽略绳重和摩擦)。下列判断正确的是 ()图14-35A.两滑轮组绳端移动的距离相等B.甲滑轮组的有用功比乙的少C.甲滑轮组的总功率比乙的小D.甲滑轮组的动滑轮比乙的重6.[2019·荆州]湖北省第二届园林博览会将于2019年9月28日在荆州开幕。在某场馆建设中,采用了如图14-36所示的装置提升重物,当工人师傅们用1000N的拉力F向下拉绳,使重1600N的重物匀速上升了5m,此过程中克服绳重和摩擦做功500J,下列说法中正确的是 ()图14-36A.拉力F做功为5×103JB.缠绕在动滑轮上每股绳的拉力为800NC.动滑轮重为300ND.滑轮组的机械效率为75%7.(多选)[2019·宜宾]如图14-37所示,在拉力F作用下,一个重600N的物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动了10s,已知滑轮组的机械效率为80%,在此过程中拉力F做了150J的功,则下列说法中正确的是 ()图14-37A.拉力F的大小为150NB.拉力F的大小为50NC.物体与地面间的滑动摩擦力为120ND.物体与地面间的滑动摩擦力为480N二、实验题8.(1)[2019·淮安]在图14-38甲中,画出使用滑轮组提升物体时最省力的绳子绕法。图14-38(2)[2019·岳阳]请在图乙中画出杠杆动力F的力臂。(3)[2019·天水]请在图14-39(a)中画出使轻质杠杆在图示位置平衡时所需最小动力F的示意图。图14-39(4)[2019·眉山]如图(b)所示,用一根硬棒搬动一个石块,棒的上端A点是动力的作用点,若要用最小的力搬动石块,请标出杠杆的支点O,并画出最小动力F的示意图。9.[2019·镇江]小飞用图14-40甲所示装置来探究杠杆的平衡条件,设弹簧测力计和钩码对杠杆的拉力分别为动力F1和阻力F2,l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。他的实验思路是改变F2、l1和l2,测得杠杆平衡时所需的拉力F1,来寻找F1、F2、l1和l2四个物理量之间的关系。已知实验前已调节杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计的量程为0~5N,杠杆上每一格长10cm。图14-40(1)为便于测量力臂,弹簧测力计应沿方向拉杠杆,并使之在位置平衡。

(2)小飞首先保持F2和l1不变而改变l2,所获得的实验数据如下表所示,第1次实验中弹簧测力计示数的放大图如图乙所示,则F1=N,此时杠杆的类型与(选填“筷子”或“老虎钳”)相同。

实验次数阻力F2/N阻力臂l2/cm动力臂l1/cm动力F1/N1433302418302.4347.5301.0(3)为获得更多组数据,小飞继续进行(2)中实验,则为能顺利完成实验,在改变l2时,l2应不超过cm;完成上述实验后,小飞接下来还应进行的实验有:①保持不变而改变F2;②保持F2和l2不变而改变l1。

10.[2019·仙桃]小明实验小组做“测量滑轮组的机械效率”的实验,实验装置如图14-41甲、乙所示。图14-41(1)按照图甲进行装置实验,小明应竖直向上拉动弹簧测力计,使钩码从A处升高到A'处。由图可知拉力为N,钩码上升的高度为cm。

(2)小明实验小组又用图乙的实验装置进行实验,实验数据记录在下表中。实验次数钩码重力G/N钩码上升高度h/m拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率η12.00.020.0483%24.00.032.20.06①根据表格中的数据,请在图乙中画出实验时绳子的绕法。(要求向下拉绳子的自由端使钩码升高)。②由表格数据可知,第一次实验时的拉力是N(结果精确到0.1N);第二次实验时滑轮组的机械效率是(结果精确到1%)。

③由两次实验可知,用同一滑轮组提升重物时,重物越重,滑轮组的机械效率越(选填“高”或“低”)。

三、计算题11.[2019·襄阳]工人师傅用如图14-42所示的滑轮组将重为600N的货物匀速提升了2m,做了1500J的功。求:(1)滑轮组的机械效率。(2)当他用400N的拉力匀速提升其他货物时,额外功占总功的15%,所提升货物的重为多少。图14-42四、综合题12.[2019·河北]如图14-43所示,一轻质杠杆AB,长为1m,支点在它的中点O,将重分别为10N和2N的正方体M、N用细绳系于杠杆的B点和C点,已知OC∶OB=1∶2,M的边长l=0.1m。(1)在图中画出N受力的示意图。(2)求此时M对地面的压强。(3)若沿竖直方向将M左右两边各切去厚度为12h的部分,然后将C点处系着N的细绳向右移动h时,M对地面的压强减小了60Pa,求h图14-43|挑战自我|13.[2018·绵阳]如图14-44所示,两个等高的托盘秤甲、乙放在同一水平地面上,质量分布不均匀的木条AB重24N,A、B是木条两端,O、C是木条上的两个点,AO=BO,AC=OC。A端放在托盘秤甲上,B端放在托盘秤乙上,托盘秤甲的示数是6N。现移动托盘秤甲,让C点放在托盘秤甲上。此时托盘秤乙的示数是 ()图14-44A.8N B.12NC.16N D.18N14.(多选)[2019·株洲]在测量如图14-45甲所示滑轮组机械效率η的实验中,通过改变物重G或动滑轮重G动进行多次实验,得到了如图乙所示的效率与物重或动滑轮重的关系,图中纵轴表示机械效率的倒数η-1,若不计绳重与摩擦,则横轴可能表示 ()图14-45A.G B.G-1 C.G动 D.G15.[2019·广安]如图14-46所示,甲、乙两个滑轮组,其中每个滑轮的质量都相同,分别用拉力F1、F2将重物G1、G2提升相同高度,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是 ()图14-46A.若G1=G2,则拉力F1、F2做的总功相同B.若G1=G2,则拉力F2做的有用功多C.若G1>G2,则甲的机械效率大于乙的机械效率D.若G1>G2,则甲、乙两个滑轮组的机械效率相等16.[2019·包头]如图14-47所示,拉力F为5N,物体A以0.1m/s的速度在物体B表面上向左做匀速直线运动(B表面足够长);物体B静止在地面上,受到地面水平向左4N的摩擦力,弹簧测力计示数为12N。下列说法正确的是 ()图14-47A.物体A受到的摩擦力为10NB.拉力F的功率为1.5WC.滑轮组的机械效率为80%D.拉力F增大到15N时,物体B开始向左运动17.[2018·桂林]小熊在课外实践活动中,用如图14-48甲所示的滑轮组匀速拉动放在水平地面上的不同物体,物体受到的摩擦力从100N开始逐渐增加,每次物体被拉动的距离均为1m。根据测量结果画出了该滑轮组机械效率与物体受到摩擦力大小变化的关系图像,如图乙所示,不计绳重和绳与滑轮间的摩擦。(1)由图乙可知,当物体受到的摩擦力为100N时,滑轮组机械效率是多大?(2)当滑轮组的机械效率为75%,物体以0.1m/s的速度匀速运动时,该滑轮组的有用功率是多大?(3)当物体与地面的摩擦力为1500N时,体重为500N的小熊竖直向下拉绳还能用此滑轮组拉动物体吗?用计算结果说明。图14-4818.[2019·达州]如图14-49所示,工人准备用一根最多能承受400N力的绳子(若超过绳子将断裂)绕成的滑轮组先后打捞水中材料相同、体积不同的实心物体A和B。完全露出水面的物体A被此装置匀速提起时绳子达到最大拉力。已知动滑轮的质量为20kg。(绳的质量、绳与滑轮的摩擦、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计,连接动滑轮与物体间的钢绳不会断裂,g取10N/kg)(1)物体A完全露出水面后以0.5m/s的速度匀速上升时,物体A的重力和工人拉力的功率分别是多少?(2)在物体A浸没在水中匀速上升的过程中,滑轮组的机械效率为75%,则物体A的密度是多少?(3)若用该滑轮组打捞体积为50dm3的物体B时,物体B最多露出多少体积时绳子将断裂?图14-49

【参考答案】真题回顾把握考向1.(1)如图所示(2)如图所示2.解:(1)桶底受到水产生的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa。(2)因为木板漂浮,所以F浮=G木=m木g=0.5kg×10N/kg=5N。木板的体积V木=m木ρ木=500g0.木板排开水的体积V排=F浮ρ水g=5N1.0×103kg/m木板露出水面的体积V露=V木-V排=625cm3-500cm3=125cm3=1.25×10-4m3。(3)根据杠杆平衡条件可得,G左l1-Fl3=G右l2,则180N×(1.5m-0.55m)-F×(1.5m-0.55m-0.55m)=180N×0.55m,解得F=180N,F与支撑手受到扁担产生的压力F压是相互作用力,所以支撑手受到扁担产生的压力F压=F=180N。3.解:(1)每只手所受的支持力大小为200N,则该同学双手所受支持力为F=2×200N=400N,因为支持力与压力是一对相互作用力,所以该同学双手对地面的压力为F压=F=400N,手掌对地面的压强p=F压S总=400(2)由杠杆平衡条件得F×l1=G×l2,即400N×1.5m=G×1m,解得该同学的重力G=600N,则该同学的质量m=Gg=6004.AC5.解:(1)不计绳重、滑轮重及摩擦,拉力F1和F2之比为F1F2=1n甲(2)因为甲、乙两滑轮组提升同一重物,且从相同位置开始提升至同一高度处,因此两滑轮组所做的有用功相同,又因为动滑轮的重力也相同,而绳重及摩擦不计,因此两滑轮组所做的额外功也相同,故甲、乙两滑轮组的机械效率相等,即η甲=η乙=W有W总=GhGh+G轮h6.解:(1)物体上升的速度v=ht=2(2)有用功W=Gh=120N×2m=240J。(3)机械效率η=GhFnh=GFn=7.解:(1)W有=Gh=400N×2m=800J。(2)由勾股定理可知,斜面长s=2h=2×2m=4m,则η=W有W总=W(3)W额=W总-W有=Fs-W有=300N×4m-800J=400J,则摩擦力f=W额s=达标检测巩固提升1.C2.A3.A4.B[解析]由图可知,n=3,不计一切摩擦和绳重,拉力F=13(G+G轮)>13G,所以拉力F大于所提物体重力的13,故A错误;不计一切摩擦和绳重,用该滑轮组提升不同的物体,则η=W有W总=GhGh+G轮h=GG+G轮,可知提升的物体越重,其机械效率越大,故B正确;用该滑轮组分别提升水面下和水面上的同一物体,由于物体在水中受到浮力,相当于用滑轮组提升的物体重力变小,其机械效率变小,故C错误;仅将滑轮组中的动滑轮重力变大,将同一物体提升相同的高度(其他条件相同),有用功相同,5.D6.C[解析]由图知,n=2,拉力端移动距离s=2h=2×5m=10m,拉力F做功W总=Fs=1000N×10m=1×104J,故A错误。已知绳子末端的拉力F为1000N,则缠绕在动滑轮上每股绳的拉力都为1000N,故B错误。拉力做的有用功W有=Gh=1600N×5m=8×103J,拉力做的额外功W额=W总-W有=1×104J-8×103J=2×103J,此过程中克服绳重和摩擦做的功W额1=500J,则提升动滑轮做的额外功W额2=W额-W额1=2×103J-500J=1.5×103J,由W=Gh可得动滑轮重力G轮=W额2h=1.5×103J5m=300N,故C7.BC[解析]物体移动的距离s1=v1t=0.1m/s×10s=1m。该滑轮组有3段绳子拉着动滑轮和物体,所以绳子自由端移动的距离是物体移动距离的3倍,s2=3s1=3m。拉力的大小F=W总s2=150J3m=50N。此过程中克服摩擦力做有用功,由η=W有W总可知,有用功W有=W总η=150J×80%=120J,摩擦力f=W有s1=120J1m=1208.(1)如图所示(2)如图所示(3)如图所示(4)如图所示9.(1)竖直水平(2)4.4筷子(3)37.5l1和l2[解析](3)当F2=4N,l1=30cm不变时,由于弹簧测力计的最大拉力为5N,则根据杠杆平衡条件可得,l2应不超过的数值l2=F1×l1F2=10.(1)匀速0.85.0(2)①如图所示②1.291%③高11.解:(1)有用功为W有=Gh=600N×2m=1200J;滑轮组的机械效率为η=W有W总=1200J(2)用400N的拉力提升其他货物时,额外功占总功的15%,说明机械效率为85%,且由图可知n=3,即η'=W有'W总'85%=G'解得货物重为G'=1020N。12.解:(1)如图所示(2)设B端受到细绳的拉力为FB,由杠杆平衡条件得,GN×OC=FB×OB,已知OCOB=12,则FB=GN×OCOB=2N×12=1由于力的作用是相互的,则细绳对M的拉力F=FB=1N,此时M对地面的压力F压=F支=GM-F=10N-1N=9N,M与地面的接触面积S=l2=(0.1m)2=0.01m2,则此时M对地面的压强p=F压S=9N0.01(3)沿竖直方向将M左右两边各切去厚度为12h部分后M剩余部分的底面积S'=l·l-12hM剩余部分的体积V'=S'l=l2×(l-h),M剩余部分的密度不变,则剩余部分的重力与原来重力的比值GM'GM=ρM所以M剩余部分的重力GM'=l-hl×GM=0.M剩余部分对地面的压强p'=p-Δp=900Pa-60Pa=840Pa,M剩余部分的底面积S'=l×(l-h)=0.1m×(0.1m-h),地面对M剩余部分的支持力F支'=F压'=p'S'=840Pa×0.1m×(0.1m-h)②,将C点处系着N的细绳向右移动h后,设此时B端受到细绳的拉力为FB',OCOB=12,O为AB中点,则OC=14AB=14×1m=0.25m,OB=1由杠杆平衡条件得,GN×(OC-h)=FB'×OB,则FB'=GN×(即细绳对M剩余部分的拉力F'=FB'=2N×(对M剩余部分进行受力分析,由力的平衡条件得,F支'+F'=GM'④,将①②③式代入④式得:840Pa×0.1m×(0.1m-h)+2N×(0.25m-h解得h=0.05m。13.C[解析]设木条重心在D点,当A端放在托盘秤甲上,B端放在托盘秤乙上时,以B端为支点,托盘秤甲的示数是6N,根据力的作用是相互的可知,托盘秤对木条A端的支持力为6N,如下图1所示。由杠杆平衡条件有FA×AB=G×BD,即6N×AB=24N×BD,所以AB=4BD,BD=14AB当C点放在托盘秤甲上时,以C为支点,此时托盘秤乙对木条B处的支持力为FB,如下图2所示。因为AO=BO,AC=OC,所以AC=CO=OD=BD=14AB,则BC=3BD,CD=2BD,由杠杆平衡条件有FB×BC=G×CD,即FB×3BD=24N×2BD,解得FB=16N,则托盘秤乙的示数为16N,故选C14.BC[解析]由图可知,物重由3段绳子承担,此滑轮组的机械效率η=W有W总=GhFs=Gh13(G+G动)×3h=GG+G动,则η-1=1+G动G=1+G-1×G动,已知图中纵轴表示机械效率的倒数η-1,由此可知15.C[解析]若G1=G2,且重物被匀速提升的高度相同,由W有=Gh可知,有用功相同,不计绳重及摩擦,则额外功是克服动滑轮自重做的功,即W额=G动h,因每个滑轮质量都相等,提升的高度相同,但乙装置有2个动滑轮,故乙做的额外功多,而W总=W有+W额,所以总功不相同,即F1、F2做的功不相等,故A、B错误。不考虑绳重、摩擦,则滑轮组的机械效率η甲=W有甲W总甲=G1hG1h+G动h=G1G1+G动,η乙=W有乙W总乙=G2hG2h+2G动16.C[解析]物体B处于静止状态,受平衡力作用,对物体B进行受力分析,水平方向受水平向右12N的拉力、地面水平向左4N的摩擦力,以及物体A对其水平向左的摩擦力,故受到物体A的水平向左8N的摩擦力,则物体A受到物体B水平向右8N的摩擦力,A错误。由题图知,滑轮组的绳子股数为2,则拉力端的速度为v绳=2vA=2×0.1m/s=0.2m/s,拉力F的功率为P=Fv绳=5N×0.2m/s=1W,B错误。滑轮组的机械效率η=W有W总=fAsAFs绳=