第4章 机械和功 单元综合检测Ⅰ（4.1-4.2月考）（练习）（解析版）

第4章机械和功单元综合检测Ⅰ（4.1-4.2月考）一、单选题1．如图，属于费力杠杆的工具是（）A．剪刀B．起子C．钢丝钳 D．镊子【答案】D【详解】A．剪刀动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；B．起子动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意；C．钢丝钳动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；D．镊子动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D符合题意。故选D。2．小明从地上捡起一个普通鸡蛋，缓慢地放在1米高的桌子上，此过程中他对鸡蛋做的功约为（）A．0.05J B．0.5J C．5J D．50J【答案】B【详解】一个鸡蛋所受的重力约为0.5N，将鸡蛋放在1m高的桌子上，他对鸡蛋做的功约为故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。3．关于功和功率，下列说法正确的是（）A．机器做功少，功率一定少 B．功率小的机器做功不一定慢C．功率大的机器做功一定快 D．功率大的机器做功一定多【答案】C【详解】A．影响功率大小的因素是做功的多少和做功的时间，只知道做功的多少，不能判断功率的大小。故A错误；BC．功率是描述做功快慢的物理量，功率小的机器做功一定慢，功率大的机器做功一定快。故B错误，C正确；D．做功多少与功率大小和做功的时间有关，只知道功率大，不能判断做功的多少。故D错误。故选C。4．如图所示，斜面长5m，高1m，工人用沿斜面方向400N的力把重1600N的集装箱匀速推到车上，推力对集装箱做的功是（）A．1000J B．2000J C．1600J D．8000J【答案】B【详解】由题意可知，推力对集装箱做的功是故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。5．甲和乙两位体重相等的同学进行登楼比赛，甲用1分钟登上5楼，乙用45秒登上4楼，则（）A．甲和乙两位同学的功率之比为1︰1B．甲和乙两位同学做功之比为5︰4C．甲和乙两位同学的功率之比为15︰16D．甲和乙两位同学做功之比为3︰4【答案】A【详解】假设每层楼高度为h，甲乙体重为G。AC．甲和乙两位同学的功率之比为故A符合题意，C不符合题意；BD．甲和乙两位同学做功之比为故BD不符合题意。故选A。6．如图所示，用下列简单机械，使重力为G的物体都处于静止状态，其中用力最大的是（均不计摩擦）（）A． B． C． D．【答案】B【详解】不计摩擦，各选项中拉力的大小分别为：A．由于杠杆平衡，动力臂大于阻力臂，所以F1<G；B．由于杠杆平衡，动力臂小于阻力臂，所以F2>G；C．使用定滑轮不省力，所以F3=G；D．使用动滑轮可以省一半力，所以；由以上分析可知，B选项中用力最大，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。7．一端细一端粗的直棒AB，两端各放一支相同的蜡烛，然后支起来并使两端平衡，如图所示。然后点燃这两支蜡烛，当两支蜡烛都燃烧掉一半之后，直棒将（）A．A端上升 B．B端上升 C．仍然平衡 D．无法判断【答案】A【详解】由图可知，OA>OB，当燃烧相同的蜡烛后，由于左侧减少的力与力臂的乘积较大，即FALOA>FBLOB，剩余蜡烛与相应力臂的乘积B端大于A端，根据杠杆平衡条件可知，，A端上升，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。8．如图所示，一轻质杠杆长1米，支点为中点，在A端挂一重为8牛的物体，现用竖直方向大小为10牛的力F使杠杆在水平位置平衡，则力F的作用点距A点（）A．一定为0.1米 B．一定为0.9米C．可能为0.9米 D．一定为0.4米【答案】C【详解】由题意可知，杠杆A端受到的拉力为杠杆A端受到拉力的力臂为方向竖直向下时，拉力大小为因拉力位于OA部分时，杠杆会逆时针转动，不可能水平位置平衡，所以，杠杆在水平位置平衡时，拉力应位于O点右侧，由杠杆平衡条件可得则力F的作用点距O点的距离为力F的作用点距A点的距离为0.9m；方向竖直向上时，拉力大小为因拉力位于OA部分时，杠杆不会逆时针转动，可以水平位置平衡，但不可以位于O点的右侧，否则杠杆会逆时针转动，所以，杠杆在水平位置平衡时，拉力应位于O点左侧，由杠杆平衡条件可得则力F的作用点距O点的距离为力F的作用点距A点的距离为0.1m。故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。9．如图所示，一物体放在一水平面上，第一次在拉力F1的作用下，以速度v1匀速运动了距离s，第二次在拉力F2的作用下，以速度v2匀速运动了同样的距离，已知v2＞v1。比较前后两次拉力做的功及其功率的大小关系，正确的是（）A．P1＝P2 B．P1＞P2C．W1＝W2 D．W1＜W2【答案】C【详解】AB．因两次运动物体均处于受力平衡状态，且接触面的压力与粗糙程度均不变，故两次运动物体所受摩擦力相同，故可知两次运动物体所受拉力相同，即F1=F2，又因v2>v1，故由P=Fv可知，P1<P2，故AB错误；CD．因两次运动的距离相同，故由W=Fs可知，W1=W2，故C正确，D错误。故选C。10．如图所示，用10N的力F沿水平方向拉滑轮，可使物体A以0.2m/s的速度在水平面上匀速运动。弹簧测力计的示数恒为2N（不计滑轮、测力计、绳子的重力，滑轮的转轴光滑）。下列说法正确的是（）A．物体A受到地面的摩擦力是2N B．物体A受到B的摩擦力是2NC．滑轮移动的速度是0.4m/s D．拉力F做功功率为2W【答案】B【详解】AB．弹簧测力计的示数恒为2N，B处于静止，是平衡状态，那么B所受到的拉力和摩擦力是平衡力，即拉力等于摩擦力，故A对B的摩擦力为2N，方向向左。根据力的作用是相互的，B对A的摩擦力是向右，大小为2N，拉力F为10N，因为动滑轮绳子的段数为2，则绳子对物体A的拉力为5N，故地面对A的摩擦力为3N，故A错误，B正确；C．滑轮移动的速度是绳子自由端移动速度的一半，故滑轮移动的速度为0.1m/s，故C错误；D．拉力F做功功率为故D错误。故选B。二、填空题11．某杠杆的动力臂与阻力臂之比为5︰2，若此杠杆受到的阻力为20N，则当动力为______N时，杠杆处于平衡状态，此杠杆是______杠杆（选填“省力”、“等臂”或“费力”）。如图所示的常见工具中，属于省力杠杆的是______（填字母）。【答案】

8

省力

（b）、（c）、（d）【详解】[1]由杠杆平衡条件可得，动力代入数据解得[2]杠杆的动力臂与阻力臂之比为5︰2时，动力臂大于阻力臂，杠杆为省力杠杆。[3]图中常见工具中（b）、（c）、（d），在使用过程中动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。12．功率是表示物体做功_____的物理量．某机器的功率是500瓦，其物理意义是_____．这台机器工作5分钟可完成_____焦的功．【答案】

快慢

1秒钟做功500J

1.5×105【详解】功率是表示物体做功快慢的物理量，某机器的功率是500瓦，其物理意义是机器每秒做功500J；这样一台机器5min内可完成的功：W＝Pt＝500W×5×60s＝1.5×105J．13．重100牛的箱子放在水平地面上，某同学用50牛的水平力推箱子匀速前进10米，该同学做了___________焦的功，重力对箱子做功___________焦。如果该同学在2秒内把这个箱子匀速举高1米，则他做功的功率是___________瓦。【答案】

500

0

50【详解】[1]根据公式W=Fs可得，该同学做的功为W1=F1s1=50N×10m=500J[2]重力方向是竖直向下的，物体是沿水平方向移动的，没有在重力的方向上移动，所以重力不做功，即重力对箱子做功0。[3]该同学在2s内把这个箱子匀速举高1m，该同学克服重力做功，所以做的功为W2=F2s2=Gh=100N×1m=100J他做功的功率为14．如图所示，该滑轮相当于一个_______________杠杆，当用力F匀速提升重40牛物体A（滑轮重和摩擦不计），力F的大小为______________牛。若物体A在2秒内匀速上升4米，则拉力F所做的功为__________________焦，功率为________________瓦。【答案】

省力

20

160

80【详解】[1]图示是动滑轮，工作时相当于一个动力臂是阻力臂两倍的省力杠杆。[2]在滑轮重及摩擦不计时，力F的大小[3]物体A上升4m，绳子自由端移动的距离s=2h=2×4m=8m拉力所做的功为W=Fs=20N×8m=160J[4]功率大小为15．杠杆AOB中，AO=BO，现在A、B两端分别挂一物体，杠杆平衡，则GA___GB。（填<，>，=）【答案】＜【详解】如图，做出GB的力臂OC，根据杠杆平衡条件得GB×OC=GA×OA因为在直角△OCB中OC<OBOB=OA所以OC<OAGA<GB16．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

F1

F3

F4【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。17．如图所示，物体A的质量为20千克，在力F的作用下，2秒内沿水平方向运动了1米，弹簧测力计的示数为80牛，则物体受到地面的滑动摩擦力为_________牛，拉力的功率为_________瓦。【答案】

40

20【详解】[1]如图所示，使用的为定滑轮，物体A所受的摩擦力为[2]拉力做功W=Fs=40N×1m=40J拉力做功的功率18．五一长假期间，小聪随母亲去老家农村，看到很多老乡使用如图（a）所示杆秤称量质量。回家后，小聪用一根长30厘米的轻质细木棒作秤杆、用0.2千克的铁块作秤砣，在距木棒一端4厘米处系上提纽线，制作了一把简易杆秤如图（b）所示。（1）将被测物挂上并调节秤砣至图（c）所示位置时杆秤水平平衡，求被测物的质量m物。______（2）这把简易杆秤的最大称量是______千克。若小聪用0.3千克的铁块替换原0.2千克的铁块做秤砣，杆秤的最大称量______（选填“减小”、“不变”或“增大”）；（3）实际生活中的杆秤通常有两个提纽线，如图（a）所示，使用提纽______时（选填“1”或“2”），杆秤的最大称量较大。【答案】

1kg

1.3

增大

2【详解】（1）[1]由杠杆平衡条件得m秤砣gl秤砣=m物gl物m秤砣l秤砣=m物l物0.2kg×20cm=m物×4cm解得m物=1kg。（2）[2]由杠杆平衡条件得m秤砣′gl秤砣′=m物′gl物m秤砣′l秤砣′=m物′l物0.2kg×26cm=m物′×4cm解得m物′=1.3kg，这把简易杆秤的最大称量是1.3kg。[3]0.3千克的铁块替换原0.2千克的铁块做秤砣，秤砣质量变大，秤砣的力臂与物体的力臂不变，由m秤砣gl秤砣=m物gl物可知，秤的最大称量增大。（3）[4]由图示可知，使用提纽2时，秤砣的力臂变大，物体的力臂变小，由m秤砣gl秤砣=m物gl物可知，杆秤的最大称量较大。三、作图题19．根据要求作图：如图所示，轻杆OB以O点为轴静止，请画出动力臂l1。【答案】【详解】图中杠杆的支点在O点，从支点O向动力作用线作垂线，垂线段的长度即为动力臂l1，如图所示：20．如图所示，用滑轮匀速提起重物。请分别在图（a）和（b）中，画出滑轮的动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2。（O点表示支点）【答案】【详解】在滑轮中，如果把O点当作支点，阻力均为重力对滑轮的作用力，根据力臂有关概念，力臂是支点到力的作用线的垂线段的长，故如图所示21．如图所示，轻质杠杆可绕O转动，杠杆上吊一重物G，在力的作用下杠杆静止在水平位置，L为F的力臂，请在图中作出动力的示意图。【答案】【详解】过动力臂L的末端作动力臂的垂线，与杠杆的交点为力F的作用点；由图知道，重物对杠杆向下的拉力为阻力，阻力使杠杆沿逆时针方向转动，为使杠杆平衡，则动力F的方向应使杠杆沿顺时针方向转动，故动力F的方向斜向上方，作图如下四、计算题22．某物体在水平拉力作用下沿水平面做匀速直线运动，它所受的滑动摩擦力为30N，该水平拉力的功率为100W。求：（1）水平拉力大小F；（2）水平拉力在20s内做的功W。【答案】（1）30N；（2）2000J【详解】解：（1）根据二力平衡条件，匀速直线运动时，物体受到的拉力等于物体受到的摩擦力，所以水平拉力大小为（2）水平拉力在20s内做的功为答：（1）水平拉力大小为30N；（2）水平拉力在20s内做的功为2000J。23．如图所示，轻质直杆OA可绕O点转动，如果在直杆中点B挂上重为50牛的物体，保持杠杆在水平位置平衡，在杠杆的端点A施加一个拉力F1。（1）改变拉力F1的方向，使F1最小，求拉力F1的大小；（2）如果拉力F1与杠杆OA成30°，求拉力F1的大小。【答案】（1）25N；（2）50N【详解】解：（1）物体对杠杆的拉力方向竖直向下，阻碍杠杆转动，根据杠杆平衡条件，要使F1最小，则动力臂要最长，OA为最长力臂，作F1垂直OA，方向向上，此时F1最小，由题意可知由杠杆的平衡条件可得F1×OA=G×OB即解得F1=25N（2）当拉力F1与杠杆OA成30°，F1的力臂为由杠杆的平衡条件可得即解得F1=50N答：（1）改变拉力F1的方向，使F1最小，拉力F1的大小为25N；（2）如果拉力F1与杠杆OA成30°，拉力F1的大小为50N。24．如图1所示，用滑轮按甲和乙两种方式拉同一重为5牛物体在相同的水平面上做匀速直线运动，不计滑轮与绳子的摩擦力及滑轮重，拉力分别为F甲和F乙、两个拉力自由端的s-t图像如图2所示，已知F甲的大小为4牛，求：(1)按甲方式拉动时，物体的速度；(2)若物体运动3秒，F甲所做的功；(3)若物体移动了3.6米，F乙的功率。【答案】(1)0.4m/s；(2)4.8J；(3)2.4W【详解】(1)由题意可知，图2中的甲图像是图1的F甲拉力自由端的图像，由s-t图像可知，F甲拉力自由端的速度F甲拉力自由端的速度是0.4m/s；从图1的F甲拉力图像中可看到，这是一个定滑轮，物体的速度和F甲拉力自由端的速度是相等的，那么按甲方式拉动时，物体的速度是0.4m/s。(2)若物体运动3秒，那么F甲拉力自由端移动的距离已知F甲的大小为4牛，根据可知F甲所做的功F甲所做的功是4.8J。(3)由题意可知，按甲和乙两种方式拉同一重为5牛物体在相同的水平面上做匀速直线运动，那么两种方式下，物体对水平面的压力相同，接触面的粗糙程度相同，那么两种方式下的滑动摩擦力大小相同；已知F甲的大小为4牛，那么甲方式中拉物体的拉力也是4N，物体做匀速直线运动，那么物体受到的摩擦力大小等于物体的拉力，也是4N，即那么乙方式中物体做匀速直线运动，受到的摩擦力大小等于物体受到的拉力，从图中乙方式可以看到，这是一个动滑轮，两条绳子托着动滑轮，那么F乙的大小F乙的大小是8N；从图2可以看到，乙拉力自由端的速度根据可知，这情况下F乙的功率这情况下F乙的功率是2.4W。答：(1)按甲方式拉动时，物体的速度是0.4m/s；(2)若物体运动3秒，F甲所做的功是4.8J；(3)若物体移动了3.6米，F乙的功率是2.4W。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．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_____上静止。这样做的目的是：_____。（2）杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码（如图甲所示）为了使杠杆仍在水平位置平衡，发现要在B点处挂6个钩码；于是小明得出杠杆的平衡条件为：_____。他这样得出的结论是_____的（选填“合理”或“不合理”），理由是_____。（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：_____。【答案】

左

水平位置

便于读出力臂的长

F1L1＝F2L2

不合理

实验次数太少，结论具有偶然性

杠杆有自重【详解】（1）[1]根据题意知道，杠杆右端下沉，说明杠杆的重心在支点右侧，所以，应将平衡螺母（左端和右端的平衡螺母调节方向一致）向左调节，调节平衡螺母应使杠杆重心左移，直至杠杆在水平位置平衡；[2][3]杠杆在水平位置平衡主要是便于测量力臂的大小，同时消除杠杆自身重力的影响。（2）[4][5][6]设一个钩码重为G，杠杆上一个小格为L，所以4G×3L＝6G×2L故得出杠杆平衡条件F1L1＝F2L2小明只通过一组实验数据便得出结论，是不合理的，一次实验很具有偶然性，要多进行几次实验，避免偶然性。（3）[7]用如图乙所示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的重对杠杆平衡有影响。27．测量两位同学从一楼登上到三楼做功快慢的实验，下表是两位同学的实验数据，其中实验次数1、2做功快慢相同并且最快，次数4做功快慢其次，次数3做功最慢：同学实验次数做功时间（秒）做功（焦）甲1306000甲26012000乙3304000乙4506000（1）比较实验次数1和3可得到：当______，做功越快；（2）比较实验次数______可知：当两位同学做功多少相同时，所用时间越短，做功越快；（3）当做功多少和做功时间均不相同时，需要对表格中的数据进行综合分析，当______，做功越快。因此，为了比较两位同学做功的快慢，应该在表格最后一列增加一栏项目，这个项目是______（要写上单位），为此物理学中引入了一个新的物理量叫______。【答案】

做功时间相同时，做功越多

1与4

做功与时间的比值越大时

做功/时间（焦/秒）

功率【详解】（1）[1]比较实验次数1和3，做功时间相同时，1做功多，1做功快，可知做功时间相同时，做功越多，做功越快。（2）[2]比较实验次数1与4，两位同学做功多少相同，甲所用时间越短，甲做功快，可知做功多少相同时，所用时间越短，做功越快。（3）[3]由实验数据可知，当做功多少和做功时间均不相同时，当做功与时间的比值越大时，做功越快。[4][5]为了比较两位同学做功的快慢，应该列增加的一栏项目是做功/时间（焦/秒），我们物理学中把做功与所用时间之比叫功率。28．某小组同学研究使用动滑轮匀速提起物体时，竖直向上的拉力F的大小的变化情况．他们按图所示方式用三个重力不同的滑轮进行实验，并将相应的滑轮重G滑、物体重G物和拉力F的大小分别记录在表一、表二和表三中．表一：动滑轮G甲=5N表二：动滑轮G乙=4N表三：动滑轮G丙=___N实验序号G物（牛）F（牛）实验序号G物（牛）F（牛）实验序号G物（牛）F（牛）144.5623.01111.5265.5744.01222.0386.5865.01343.04107.5981464.05128.510107.01585.0（1）分析比较表一中F与G物的大小及相关条件，可得出的初步结论是：使用动滑轮匀速提起物体时，________．（2）完成表格中数据的填写：序号9中F=______N，表三中G丙=______N．（3）分析比较实验序号______________的数据及相关条件，可得出的初步结论是：使用动滑轮匀速提起物体，当G物相等时，G滑越大，F越大．（4）综合分析表一或表二或表三中的_________的数据及相关条件，还可以得出的实验结论是：当_________时，使用动滑轮不能省力．【答案】

滑轮重力相同，物体重力越大，拉力越大

6.0

2

1与7与13或2与8与14或3与9与15或4与10或6与12

1或6或7或11或12

滑轮重力大于等于物体重力【详解】(1)[1]分析表一中动滑轮的重力相同，被提升的物重G物越大，拉力F越大，可得出的初步结论是：使用动滑轮匀速提起物体时，滑轮重力相同，物体重力越大，拉力越大．(2)[2]分析比较表中F与G滑、G物的数据及相关条件，F=(G物+G滑)，在序号9中：F=(G物+G乙)=×(8N+4N)=6.0N，[3]从表三中找一组实验数据，动滑轮：G丙=2F−G物=2×1.5N−1N=2N．(3)[4]分析比较实验序号1、7、13或2、8、14或3、9、15或4、10或6、12的数据及相关条件，可得出的初步结论是：使用动滑轮匀速提起物体，当G物相等时，G滑