作业13 简单机械 功和功率 综合检测（月考卷）（解析版）

作业13简单机械功和功率综合检测（月考卷）一、选择题1．把一本物理书从地面竖直匀速拿到桌面高度所做的功约为（）A．0.2焦 B．2焦 C．20焦 D．200焦【答案】B【详解】物理课本的质量约为0.25kg，课桌高度约为0.8m，由重力的计算公式可得所以把一本物理书从地面竖直匀速拿到桌面高度所做的功约为故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。2．如图所示的生产生活用具中，在使用时属于省力杠杆,且最省力的是（）A．筷子 B．镊子C．动滑轮 D．羊角锤【答案】D【详解】AB．筷子，镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂根据杠杆平衡的条件可知为费力杠杆，故AB不符合题意；C．动滑轮实质为省力杠杆，因为动力臂是阻力臂的2倍，根据杠杆平衡条件可知，阻力大于动力，不计一切摩擦阻力，做多省1/2的力，故C不符合题意；D．羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，根据杠杆平衡的条件可知，动力小于阻力为省力杠杆；且动力臂远大于阻力臂，故动力远小于阻力，故D符合题意。故选D。3．下列关于功率的说法中，正确的是（）A．物体做功越快，功率越大 B．物体做功时间越短，功率越大C．物体做功越多，功率越大 D．物体做相同的功，做功时间越长，功率越大【答案】A【详解】A．功率表示物体做功的快慢，物体做功越快，功率越大，故A正确；

B．由得，物体做功时间越短，做功多少不确定，功率大小无法比较，故B错误；C．由得，物体做功越多，做功时间不确定，功率大小无法比较，故C错误；D．由得，物体做相同的功，做功时间越长，功率越小，故D错误。故选A。4．甲、乙两人做功之比为1:3，所用时间之比为2:1，则甲、乙两人的功率之比为（）A．3:2 B．2:3 C．6:1 D．1:6【答案】D【分析】已知甲、乙两人做功之比和时间之比，可利用公式计算两人做功的功率之比．【详解】甲、乙两人做功之比为1:3，所用时间之比为2:1，则两人的功率之比为，故D正确．5．如图所示，用力、和将同一物体竖直匀速提升相同高度。绳子自由端通过距离为、和，拉力做的功为、和若不计滑轮重及摩擦，则（）

A． B． C． D．【答案】D【详解】ABD．因为使用定滑轮不省力，也不省距离，所以不计滑轮重及摩擦，使用动滑轮能省一半力，但多移动一倍的距离，所以不计滑轮重及摩擦因此故AB错误，D正确。C．不计滑轮重及摩擦，同一重物，用动滑轮和动滑轮提升的高度相同，拉力做的功分别为所以故C错误。故选D。6．用如图所示的四种简单机械，将同一重物从低处匀速提升到高处，在不计机械自重及摩擦的情况下，最省力的是（）A．

B．

C．

D．

【答案】B【详解】如选项A中图，动滑轮是省力杠杆，其动力臂是阻力臂的2倍，则动力是阻力的一半，即如选项B中图，根据机械功原理，任何机械都不省功，所以由得如选项C中图，设阻力臂为L，则从支点到动力作用点长度为3L，因为动力作用线与横杆夹角为30°，说明动力臂长度为横杆的一半，即。根据杠杆平衡条件可得如选项D中图，定滑轮是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，则。综上所述，通过比较得知，B选项中最小，即在不计机械自重及摩擦的情况下，最省力的是斜面，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。7．如图所示，一根粗细不均匀的木头，当支在O点时恰好平衡，若在O点将其锯成两段，则（

）

A．粗的一段质量大 B．细的一段质量大 C．两段质量一样大 D．无法判断【答案】A【详解】根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2由题意可得G左L左=G右L右因为L左＞L右，所以G左＜G右，即粗的一端较重，则粗的一段质量大。故选A。8．如图甲所示，分别用水平拉力、拉物体A、B在水平面上做直线运动，图乙是、所做的功-路程图像，图丙是A、B的路程-时间图像，A、B所受的摩擦力分别为、，、的功率是、。下列说法正确的是（）A． B． C． D．【答案】D【详解】A．由图乙可知，当拉力移动的距离相同时，由W=Fs可知，拉力F1做的功多，水平拉力的大小关系为F1>F2，故A错误；B．由图丙可知，两物体的s-t图像均为过原点的一条直线，即两物体运动路程与时间成正比，因此两物体均做匀速直线运动，当两物体的运动时间相同时，A运动的路程大，由可知，两物体的速度关系为，故B错误；C．因为两物体都做匀速直线运动，所以，由二力平衡条件可知，A所受的摩擦力为f1=F1，B所受的摩擦力为f2=F2，由A可知，F1>F2，因此A、B所受摩擦力的大小关系为，故C错误；D．因为F1>F2，，所以，由可知，F1、F2所做功率的大小关系为，故D正确。故选D。9．如图所示，木杆在水平力F作用下偏离竖直方向角而处于平衡状态，现保持角不变而使力F的方向由水平向右逐渐变为竖直向上而杆始终处于静止状态，则在此过程中，力F的大小变化情况是（）A．一直变大 B．一直变小C．先变小，后变大 D．先变大，后变小【答案】C【详解】由图可知，阻力与阻力臂的乘积保持不变，动力逐渐移动过程中直到力刚好与杠杆垂直过程中，力臂逐渐变大，根据杠杆平衡条件可知，力逐渐变小，当力从与杠杆垂直的位置垂直继续移动过程中力臂逐渐变小，根据杠杆平衡条件可知，力逐渐变大，所以力的变化情况为先变小，后变大，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。10．如图所示，重为100N的物体A在水平拉力F的作用下，沿水平面以0.5m/s的速度做匀速直线运动,弹簧测力计的示数为4N。不计滑轮、绳子、弹簧测力计的重力、忽略绳子与滑轮间的摩擦。则（）

A．物体A受到水平面的摩擦力为50NB．拉力F的功率为4WC．若物体A匀速运动2s，拉力F做功为4JD．物体A受到的支持力和物体A对水平面的压力是一对平衡力【答案】B【详解】ABC．测力计示数为4N，则绳端拉力F也为4N，两段绳子与动滑轮接触，则物体A受到的拉力为物体做匀速直线运动，在水平方向受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，故物体A受到的摩擦力为8N。物体的运动速度为0.5m/s，则绳子自由的速度为则拉力的功率为2s时间内拉力做的功为故AC不符合题意，B符合题意；D．支持力的受力物体是物体A，压力的受力物体是水平面，这两个力没有作用在一个物体上，不是平衡力。故D不符合题意。故选B。二、填空题11．某工人用100牛的水平拉力将重300牛顿的箱子沿水平地面匀速移动5米，用时20秒，在此过程中，拉力对箱子做功焦，重力对箱子做功焦；拉力所做功的功率为瓦。【答案】500025【详解】[1]拉力做的功[2]因为物体的重力与移动的距离相互垂直，物体在重力的方向上没有移动距离，所以，重力对物体做功为0J；[3]拉力做功功率12．如图，用20N的水平推力，使重为100N的物体在水平桌面上移动。则推力做功为J；重力对物体做的功为。【答案】100【详解】[1]推力对物体做功[2]物体在水平地面上运动，在重力的方向上没有移动距离，所以重力做功为0J。13．如图所示，用甲、乙两个轻质滑轮分别匀速提起重力为10牛的物体，能省力的是滑轮（选填“甲”或“乙”）；甲滑轮的动力臂与阻力臂之比为。若不计摩擦，F1的大小为牛，A、B、C三根绳子中，所受最大的拉力与最小的拉力之比为，若物体都上升了0.5米，则两个力所做的功之比为。【答案】乙1∶1104∶11∶1【详解】[1][2]甲滑轮的轴固定不动，为定滑轮，其实质是等臂杠杆，甲滑轮的动力臂与阻力臂之比为1∶1，不能省力；乙滑轮随物体一起运动，为动滑轮，其实质是动力臂等于二倍阻力臂的杠杆，可以省力。[3]若不计摩擦，甲滑轮是定滑轮，不能省力，F1的大小为F1=G=10N[4]若不计摩擦，乙滑轮是动滑轮，轻质滑轮，不计滑轮的重力，F2的大小为A绳子拉力FA=F1=G=10NB绳子拉力FB=2F1=2G=2×10N=20NC绳子拉力FC=F2=5NA、B、C三根绳子中，所受最大的拉力与最小的拉力之比FB∶FC=20N∶5N=4∶1[5]若物体都上升了0.5米，使用定滑轮，拉力移动的距离s1=h=0.5mF1做的功W1=F1s1=10N×0.5m=5J使用动滑轮，拉力移动的距离s2=2h=2×0.5m=1mF2做的功W2=F2s2=5N×1m=5J两个力所做的功之比为W1∶W2=5J∶5J=1∶114．如图甲所示，用弹簧测力计拉同一木块在同一水平面上匀速运动，图乙中图线①、②是两次拉动木块的s﹣t图象。两次运动的时间相同，拉力做的功分别是W1、W2，功率分别为P1、P2。则W1W2，P1P2。（选填“＜”、“＝”或“＞”）。【答案】＞＞【详解】[1]两次在水平地面上拉动同一木块，压力大小和接触面的粗糙程度均不变，故木块受到的滑动摩擦力大小不变；木块在水平方向上受到拉力和摩擦力的作用，由s﹣t图象可知，木块两次都做匀速直线运动，所以拉力和摩擦力是一对平衡力，拉力等于滑动摩擦力，滑动摩擦力相等，拉力F相等，即F1＝F2；从图象中可以判断出，第①次运动的距离较大，根据公式W=Fs可知，当拉力相等时，运动距离越大，拉力做功越多，即W1＞W2。[2]已知两次运动的时间相同，由于第一做功较多，根据公式可得P1＞P2。15．如图所示，杠杆在F1、F2、F3、F4中的某一个力作用下静止在倾斜的位置，此时杠杆属于（选填“平衡”或“非平衡”）状态，这个力不可能是（选填F1、F2、F3或F4，下面一样）。进一步探究发现，若这个力是作用在A位置使杠杆平衡的最小力，则这个力是；将杠杆A端提起一小段，若力的大小没有发生变化，则这个力是。【答案】平衡F1F3F4【详解】[1]杠杆在力的作用下处于静止状态或缓慢匀速转动状态时，杠杆都处于平衡状态，所以，图中此时杠杆处于平衡状态。[2]由图知道，所挂重物使杠杆绕支点顺时针转动，所以，能使杠杆静止的力应是使杠杆绕支点逆时针转动，由图知道，F1、F2、F3、F4中只有F1不满足条件。[3]由图知道，连接支点与动力可得到最长的力臂，此时对应的就是最小的动力，由图知道，F3与杠杆垂直，满足条件，即F3力是作用在A位置使杠杆平衡的最小力。[4]由图知道，F4与G作用线平行，方向相反，所以，提起杠杆的动力若是F4，则与重力的力臂的比值是由杠杆的平衡条件知道，将杠杆A端提起一小段，则力的大小不发生变化，符合题意。提起杠杆的动力若是F1、F2、F3，则与重力的力臂的比值是是变化的，由杠杆的平衡条件知道，力的大小发生变化，不符合题意。16．如图所示光滑斜面，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部匀速拉到顶部所用时间相同，所需拉力分别为和、所做的功的功率分别为和。则，。（选填“＞”、“＝”或“＜”）【答案】＜＝【详解】[1]斜面光滑说明摩擦力为0，即使用光滑的斜面没有额外功，则拉力做的功等于克服物体重力做的功；把同一物体沿斜面BA和CA分别拉到顶端A时，G、h均相同，由可知两次克服物体重力做的功相同，则两次拉力做的功也相同，即根据图示可知而又由可知即[2]拉力做的功相同，时间相同，根据可知17．请按要求将以下四项分类：（1）动力臂大于阻力臂的杠杆是省力杠杆；（2）通过旗杆顶端的定滑轮，向下拉绳可以使旗帜升起；（3）当杠杆平衡时，动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂；（4）用力推大石块，石块没有被推动。其中为物理现象，为物理规律。（均填序号）【答案】（2）（4）（1）（3）【详解】（1）动力臂大于阻力臂的杠杆是省力杠杆，属于物理规律；（2）通过旗杆顶端的定滑轮，向下拉绳可以使旗帜升起，属于物理现象；（3）当杠杆平衡时，动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂，属于物理规律；（4）用力推大石块，石块没有被推动，属于物理现象。故其中（2）（4）为物理现象，（1）（3）为物理规律。18．如图甲和乙所示是人们从地面上搬起重物常用的两种做法：弯腰或人下蹲弯曲膝盖把它搬起来。这两种做法哪种方法好呢？下面通过建立模型来研究这一问题。我们把脊柱简化为杠杆，如图丙所示，搬起重物的过程中，脊柱可绕骶骨（轴）O转动，脊柱与水平面的夹角（即杠杆与水平面的夹角）为α，腰背部复杂肌肉的等效拉力F1作用在A点，其实际作用方向与脊柱夹角为12°且保持不变，重物对人有一个向下的拉力F2，作用在肩关节B点。①当α角增大时，F2的力臂l2将，F1将（选填“变大”、“不变”或“变小”）；②如果考虑人上半身的重力，那么腰背部肌肉的实际拉力大小将比丙图中F1要（选填“大”或“小”）；③根据丙图的分析，对比甲、乙两种搬箱子的方法，可知：图（选填“甲”或“乙”）的姿势比较正确。【答案】变小变小大乙【详解】（1）[1][2]先画出力臂的示意图：延长F2作用线，由支点作其作用线的垂线，L2是其力臂。如图：由图可知：当α角增大时，力臂L2变小；由于拉力F1的方向与脊柱夹角始终为12°，且OA这段距离不变，则O点到F1作用线的距离不变，即动力臂不变，阻力为箱子的重力不变，根据杠杆平衡条件可知，F1变小。（2）[3]如果考虑到人上半身的重力，由于上半身的重力会阻碍杠杆的转动，根据杠杆平衡条件可知：实际拉力将变大。（3）[4]比较甲、乙两种姿势可知：甲的支点太高，在搬起物体时，阻力臂减小得慢，则腰背部复杂肌肉的等效拉力F1要比较长时间的使用较大的力，所以甲姿势不正确，乙姿势比较正确。三、作图题19．在图中画出该滑轮的支点O、动力臂、阻力臂、并标出动力和阻力。

【答案】

【详解】动滑轮的支点O在绳与轮最左边的接触点；F即F1为动力，支点到动力作用线的距离为动力臂；物体对滑轮的拉力为阻力，支点到阻力作用线的距离为阻力臂，如下所示：

20．请在图中画出作用在杠杆上的力F1、F2的力臂l1和l2。【答案】【详解】将力F1的作用线反射延长，过支点O分别作力的作用的垂线段，即为对应的力臂，作图如下：21．如图所示，将一个汽车轮胎缓慢滚上一块厚木板，根据给出的支点O和圆心A，在图中画出施加在轮胎上的最小动力F和对应的力臂l。【答案】【详解】杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，阻力与阻力臂的乘积一定的情况下，最省力，即动力最小，则动力臂最长，由图可知，支点为塑料桶与台阶的接触点O，圆上的直径作为动力臂最长，如图所示四、计算题22．物体在50牛的水平拉力作用下沿拉力方向做匀速直线运动，10秒内前进了2米。求此过程中拉力所做的功和功率。【答案】100J，10W【详解】解：拉力所做的功为拉力做功的功率为答：拉力所做的功和功率分别为100J，10W。23．用图所示的滑轮，将重为10牛的物体A在5秒内匀速向上提升2米。不计绳子和滑轮间的摩擦，求：（1）拉力F所做的功W。（2）拉力F的功率P。【答案】（1）20焦；（2）4瓦【详解】解：（1）不计绳子和滑轮间的摩擦，根据定滑轮的工作特点可知，拉力F＝G＝10N绳端移动的距离s＝h＝2m拉力做功为W＝Fs＝10N×2m＝20J（2）拉力F的功率为答：（1）拉力F所做的功W是20J；（2）拉力F的功率P是4W。24．如图（a）所示，物体在牛的拉力作用下沿水平向右方向运动，它的图像如图（b）所示。求：（1）物体受到的阻力f；（2）物体运动了6秒，求此过程中拉力所做的功W；（3）拉力F的功率。【答案】（1）20N；（2）360J；（3）60W【详解】解：（1）由题意可知，物体做匀速直线运动，物体受到的拉力和阻力是平衡力，物体受到的阻力（2）由图可知，物体运动6s时，运动的距离是18m，此过程中拉力所做的功（3）拉力F的功率答：（1）物体受到的阻力是20N；（2）物体运动了6秒，求此过程中拉力所做的功是360J；（3）拉力F的功率是60W。25．如图所示，轻质杠杆AD放在钢制水平凹槽BC中，杠杆AD能以B点或C点为支点在水平面内转动。AB=2BC=2CD=0.4m，

D端挂有一重物，现在A点施加一个竖直向下力F，使得杠杆保持水平平衡。求：①重物为10牛，能保持杠杆水平平衡的最大力F。②若重物为6牛，能保持杠杆水平平衡的最小值F。③若施加在杠杆上的力F在某一范围内变化，能使得杠杆保持水平平衡，且这个范围内的力最大变化量，求重物的重力G。【答案】①10N；②2N；③18N【详解】①当AD杆水平平衡时，则以B为支点时，动力臂为AB，阻力臂为则根据杠杆平衡条件可知所以若以C为支点时，动力臂为阻力臂CD=0.2m；则根据杠杆平衡条件得所以所以，以B为支点时杠杆A端的拉力的最大为10N。②由①可知，以C为支点时，拉力F最小，根据杠杆平衡条件得所以能保持杠杆水平平衡的最小值是2N。③由①可得，以B为支点时，拉力F等于G，以C为支点时，拉力F最小，等于，拉力最大变化量，即解之得G=18N。答：①重物为10牛，能保持杠杆水平平衡的最大力F是10N。②若重物为6牛，能保持杠杆水平平衡的最小值F是2N。③重物的重力G是18N。五、实验题26．在没有起重机的情况下，工人要将木箱搬运上汽车，常用斜面。为什么不直接将木箱抬上车呢？难道这样做可以省力吗？如果能省力，那么力的大小与斜面长度有关吗？为了探究拉力大小与斜面长度的关系，小明选用弹簧测力计、重的物体和长分别为0.4m、0.8m、1m的木板进行了三次实验，每次斜面的高度均为。测得沿斜面方向向上的拉力大小分别如图甲、乙和丙所示。（假设斜面光滑，不计摩擦）

（1）初步比较图中甲、乙与丙及相关条件可知：；（2）进一步综合分析比较图中甲、乙与丙及相关条件，可知拉力F与斜面长度L的关系是。【答案】见解析见解析【详解】（1）[1]由图甲、乙和丙可知，甲图中弹簧测力计的示数是2N，乙图中弹簧测力计的示数是1N，丙图中弹簧测力计的示数是0.8N，斜面的高度一定，斜面越长，弹簧测力计的示数越小，弹簧测力计的示数随斜面长度的增大而减小。（2）[2]由图可知，斜面的高度一定，乙图中斜面的长度是甲图中的拉力变为原来的丙中斜面的长度是甲图中的拉力变为原来的所以高度不变，拉力与斜面的长度成反比。27．在“探究杠杆平衡的条件”实验中，实验开始时，杠杆的位置如图所示，且保持静止，杠杆处于（选填“平衡”或“不平衡”）状态，此时应将平衡螺母向（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡，其目的主要是为了便于直接在杠杆上读出的数值。实验中使用弹簧测力计是为了研究动力和阻力在支点（选填“同侧”或“异侧”）时杠杆的平衡条件，实验时弹簧测力计应先进行的操作，这样可以避免实验产生。【答案】平衡右力臂同侧校零错误【详解】[1]杠杆的平衡包括静止和匀速转动两种情况，故图中没挂钩码时杠杆处于平衡状态。[2][3]杠杆右端上翘，调节时重心应向右移动，应将平衡螺母向右旋一些，使杠杆在水平位置平衡，此时力臂正好在杠杆上，可直接在杠杆上读出力臂的数值。[4][5][6]在实验中通常用弹簧测力计来探究动力和阻力在杠杆支点同侧情况下杠杆平衡的条件，此时两个力的方向相反；实验时弹簧测力计应先进行校零的操作，这样可以避免实验产生错误。28．某小组同学研究发动机做功快慢与哪些因素有关，他们分别观察了做匀速直线运动的轿车、卡车和大客车发动机的做功快慢，发现每组的做功快慢不同，且第一组做功最慢，第二组其次，第三组最快。实验中有关数据分别如表一、表二、表三所示。表一

轿车

表二

卡车

表三

大客车序号发动机牵引力（×103）速度千米/时序号发动机牵引力（×103）速度千米/时序号发动机牵引力（×103）速度千米/时15.46047.25477.26023.69054.88184.89032.712063.610893.6120（1）分析比较实验序号1和7或2和8或3和9的数据和相关条件，可得出初步的结论是：（2）分析比较实验序号的数据和相关条件，可得出的初步结论是：当发动机的牵引力相同时，汽车的速度越大，则发动机做功越快；（3）请进一步综合分析表一、表二、表三中的数据和相关条件，并归纳得出结论：（a）分析比较表一或表二或表三中的数据和观察到的现象，可初步得出：（b）分析比较表一和表二和表三中的数据和观察到的现象，可初步得出：【答案】当汽车的运动速度相同时，发动机牵引力越大，则发动机做功越快4、7或5、8或2、6、9当发动机牵引力和汽车运动速度的乘积相同时，发动机做功快慢相同当发动机牵引力和汽车运动速度的乘积越大，发动机做功越快【详解】（1）[1]分析表中数据，比较实验序号1和7两次的速度都是60km/h，2和8两次的速度都是90km/h，3和9两次的速度都是120km/h；7、8、9这三次发动机牵引力分别比1、2、3的三次大；所以可得出初步的结论是：当汽车的运动速度相同时，发动机牵引力越大，则发动机做功越快。（2）[2]分析表中数据，比较实验4、7或者5、8或者2、6、9的数据，可得出的初步结论是：当发动机的牵引力相同时，汽车的速度越大，则发动机做功越快。（3）[3]根据表一、表二、表三中的数据，把牵引力和速度的乘积算出来，通过对比发现，乘积相等的做功快慢相同；所以可初步得出结论：当发动机牵引力和汽车运动速度的乘积相同时，发动机做功快慢相