2020-2021学年第十二章 简单机械综合与测试课堂检测

这是一份2020-2021学年第十二章 简单机械综合与测试课堂检测，共10页。试卷主要包含了选择题，填空题，作图题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。

本章检测
满分:100分,限时:45分钟一、选择题(每小题3分,共27分)

1.(2021湖北宜昌中考)下列有关机械做功、功率、机械效率的说法,正确的是( )

A.效率越高的机械,功率越大
B.做功越多的机械,功率越大
C.做有用功越多的机械,效率越高
D.功率越大的机械,做功越快
2.(2021广西北部湾中考)如图12-4-1是小华在劳动教育实践活动中体验中国传统农耕“舂稻谷”的示意图。小华若要更省力,下列做法可行的是( )
图12-4-1
A.支点不动,脚在杆上的位置前移
B.将支点靠近人,脚在杆上的位置不动
C.将支点靠近人,同时脚在杆上的位置前移
D.将支点远离人,同时脚在杆上的位置后移
3.(2021湖南怀化仿真模拟)如图12-4-2所示,杠杆处于平衡状态,作用在A点的4个力中力臂最大的是( )
图12-4-2
A.F1B.F2C.F3D.F4
4.(2021黑龙江齐齐哈尔建华二模)用如图12-4-3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12-4-3
A.该滑轮组绳自由端拉力移动的距离是重物上升距离的三倍
B.用该滑轮组提升不同的物体,物体越重,其机械效率越低
C.用该滑轮组提升重物能够省三分之一的力
D.如果将滑轮组中的动滑轮重力变大,其机械效率不变
5.(2021独家原创试题)在学习了杠杆知识后,小明制作了一个简易杆秤,如图12-4-4所示。杆秤的提纽固定在悬点O处,他用橡皮制作了杆秤的“秤砣”,用纸杯制作了杆秤的秤盘,并固定在悬点B处。关于该杆秤的下列说法中正确的是( )
图12-4-4
A.该杆秤的支点在B点
B.若杆秤在如图所示的位置水平平衡,则“秤砣”的质量大于“秤盘”和物体的质量之和
C.因杆秤的秤杆粗细不均匀,所以杆秤的刻线分布也不均匀
D.利用该杆秤称量物体质量时,若杆秤左端上扬,可将“秤砣”向左侧适当移动一段距离
6.(2021贵州贵阳三模)如图12-4-5所示是一个杠杆式简易起吊机的原理示意图,其中杠杆OBA可绕O点转动。现施加一个始终垂直于杠杆的力F,在将重物匀速吊起的过程中,下列说法正确的是( )
图12-4-5
A.杠杆的阻力臂为OA
B.拉力F逐渐变小
C.动力臂逐渐增大
D.此杠杆一定为省力杠杆
7.(2021辽宁沈阳于洪二模)如图12-4-6所示,是公园内的四座跷跷板。小明想与爸爸用此跷跷板玩游戏,但爸爸的体重几乎是小明体重的2倍,聪明的小明把爸爸拉到跷跷板跟前,安排好座位后,就顺利地玩了起来。小明安排的座位是( )
图12-4-6
A.小明A位,爸爸C位
B.小明A位,爸爸D位
C.小明B位,爸爸C位
D.小明B位,爸爸D位
8.(2021四川南充名校联盟二模)如图12-4-7所示,手用F1的力直接将物体A匀速提升h,F1做功为300 J;若借助斜面用力F2把A匀速提升相同高度,斜面的机械效率是80%,则( )
图12-4-7
A.借助斜面做的有用功为240 J
B.借助斜面做的额外功为80 J
C.借助斜面做的总功为300 J
D.F2所做的功为375 J
9.(2020北京石景山一模)用如图12-4-8所示的装置提升重为700 N的物体A,动滑轮受到的重力为100 N,在卷扬机对绳子的拉力F作用下,物体A在5 s内匀速竖直上升了0.8 m。在此过程中,不计绳重和摩擦。下列结果正确的是( )
图12-4-8
A.物体A上升的速度为1.6 m/s
B.拉力F的功率为64 W
C.5秒内拉力F做的功为560 J
D.此装置提升物体A的机械效率为87.5%
二、填空题(每空2分,共28分)
10.(2021上海松江期末)如图12-4-9所示,分别利用甲、乙两滑轮匀速提起两个重物,其中乙为 滑轮,使用时相当于 杠杆,使用甲滑轮的优点是 ;若不计动滑轮重力及摩擦,且拉力F1=F2,则GA GB(选填“小于”“等于”或“大于”)。
图12-4-9
11.如图12-4-10甲所示是学校里面常用的一种移动指示牌,结构示意图如图乙所示,其中AB为指示牌牌面,CD和BE为支架(支架重力不计)。指示牌被风吹倒时可看做杠杆,根据图示风向,则支点是 点(填图中字母),若增大BE的长度,则指示牌更 (填“容易”或“不容易”)被风吹倒。
甲 乙
图12-4-10
12.(2021黑龙江齐齐哈尔中考)杠杆是我们生活中一种常见的简单机械,如图12-4-11所示,轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动,A点悬挂一个重为20 N的物体,B点施加一个竖直向上的拉力F,使杠杆在水平位置平衡,且OB∶AB=2∶1。则F= N,此杠杆是 杠杆。
图12-4-11
13.(2021陕西中考)如图12-4-12所示,工人师傅用沿斜面向上1 000 N的推力,将重为2 000 N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4 m、高1.5 m,则此过程中的有用功为 J,斜面的机械效率为 。使用斜面可以 (选填“省力”或“省功”)。
图12-4-12
14.(2020辽宁鞍山中考)如图12-4-13所示,小丽用滑轮组拉动重为600 N的物体A。以0.1 m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动10 s。所施加的拉力F=100 N(忽略绳重和滑轮重)。若该滑轮组的机械效率为75%,则绳端移动的距离为 m,滑轮组做的有用功为 J,地面对物体A的摩擦力为
N。
图12-4-13
三、作图题(每小题4分,共8分)
15.(2021独家原创试题)如图12-4-14甲所示是一农业观光园内的桔槔提水装置。该桔槔相当于一个杠杆,如图乙,其上端的横长杆AB相当于硬棒,横长杆的一点O由支架支撑起来,相当于支点。横长杆的B端绑上重石,A端用细竹竿与提水容器相连。请画出人向下拉竹竿汲水时,竹竿对杠杆AB的拉力F1的力臂l1和重石对杠杆的压力F2。
图12-4-14
16.(2020广东仿真一)如图12-4-15所示,用向下的力拉绕在滑轮组上的绳子的一端,10 s内绳子自由端移动了1.5 m,重物上升了0.5 m,画出滑轮组的绕绳情况。
图12-4-15
四、实验探究题(17题10分,18题12分,共22分)
17.(2021河南郑州巩义二检)某同学用如图12-4-16所示的实验装置测量滑轮组的机械效率,相关数据记录在表中。(不计绳重和摩擦)
图12-4-16
(1)组装滑轮组时,为了绕绳比较平稳,应该 (选填“A”或“B”)。
A.先把钩码挂在动滑轮下方,然后再进行绕绳
B.先将滑轮组绕绳组装完成后,再把钩码挂在动滑轮下方
(2)该同学设计的记录数据的表格中,有一处不当之处,你认为是 。
(3)实验中,使用滑轮组提升重物时,应竖直向上 拉动弹簧测力计。
(4)第3次实验中,绳端移动的距离为 m,此时滑轮组的机械效率为 。
(5)你认为影响测量精度的因素有哪些?请写出一条 。
18.(2021云南曲靖罗平二模)在探究杠杆平衡条件的实验中:
图12-4-17
(1)如图12-4-17甲所示实验前杠杆左端下沉,则应将左端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直到 。
(2)如图乙杠杆上的刻度均匀,在A点挂4个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂 个相同的钩码;当杠杆平衡后,将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格,则此时杠杆在水平位置 (选填“能”或“不能”)保持平衡。
(3)如图丙所示,若不在B点挂钩码,改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆使杠杆仍在水平位置平衡,当测力计从a位置转到b位置时其示数大小将 ;小明经过多次实验,分析实验数据后得出了杠杆的平衡条件 。
(4)如图丁所示,已知每个钩码重0.5 N,杠杆上每个小格长度为2 cm,当弹簧测力计在C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拉力F的力臂大小为 cm,弹簧测力计示数大小为 N
五、计算题(共15分)
19.(2021四川绵阳二模)用如图12-4-18所示的滑轮组提升水中的物体M,物体M高为3 m,底面积为0.02 m2,密度为4.5×103 kg/m3。物体M完全在水面下以0.2 m/s的速度匀速竖直上升的过程中,电动机加在绳子自由端的拉力为F,拉力F做功的功率为P,滑轮组的机械效率为η。已知电动机的输出功率为480 W恒定不变,g取10 N/kg,绳重、摩擦及水的阻力均可忽略不计。求:
(1)物体M的重力;
(2)物体M完全在水面下时受到的浮力;
(3)物体M完全在水面下时滑轮组的机械效率η。
图12-4-18
第十二章 简单机械
本章检测
一、选择题
1.D 机械做功快慢与机械效率没有关系,故A错误;功率大小决定于做功多少和所用时间,做功较多,时间不确定,功率大小不能确定,故B错误;机械效率是有用功与总功的比值,有用功较多,总功不确定,机械效率不能确定,故C错误;功率描述的是物体做功的快慢,所以功率越大的物体,做功越快,故D正确。
2.D 支点不动,脚在杆上的位置前移,此时阻力、阻力臂不变,动力臂变小,根据杠杆的平衡条件可知,动力变大,不能省力,故A错误;将支点靠近人,脚在杆上的位置不动,此时阻力不变,阻力臂变大,动力臂变小,根据杠杆的平衡条件可知,动力变大,不能省力,故B错误;将支点靠近人,同时脚在杆上的位置前移,阻力不变,阻力臂变大,动力臂变小,根据杠杆的平衡条件可知,动力变大,不能省力,故C错误;将支点远离人,同时脚在杆上的位置后移,阻力不变,阻力臂变小,动力臂变大,根据杠杆的平衡条件可知,动力变小,能省力,故D正确。
3.B 如图所示,以O为支点,作出几个力的力臂可知,F2的力臂L2最长。
4.A 由题图知,n=3,s=3h,滑轮组绳自由端拉力移动的距离是重物上升距离的三倍,故A正确;不计一切摩擦和绳重,用该滑轮组提升不同的物体,提升的物体越重,其机械效率越大,动滑轮重力越大,机械效率越小,故B、D错误;不计一切摩擦和绳重,拉力F=13(G+G动),所以用该滑轮组提升重物能够省不到三分之二的力,故C错误。
5.D 在使用杆秤时,秤杆围绕O点转动,所以O点是杆秤的支点,故A错误;若杆秤在如题图所示的位置水平平衡时,“秤砣”对秤杆拉力的力臂大于“秤盘”和重物对秤杆拉力的力臂,所以“秤砣”的质量小于“秤盘”和物体的质量之和;由杠杆平衡条件F1L1=F2L2,可知mg×OA=m'g×OB,即OA=OBmm',因为OB和m都是定值,所以OA与m'成正比,因此无论杆秤粗细是否均匀,秤的刻度线分布都是均匀的,故C错误;若秤杆左端上扬,即右端重,应将“秤砣”向左移,增大力臂使其水平平衡,故D正确。
6.B 因为从支点到杠杆的重力作用线的距离为阻力臂,所以OA不是阻力臂,故A错误;根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知,在将重物匀速吊起的过程中,动力臂不变,阻力不变,阻力臂变小,所以动力变小,F逐渐变小,故B正确,C错误;由于不知道动力的作用点,所以无法判定动力臂和阻力臂的大小关系,无法判定杠杆的种类,故D错误。
7.A 爸爸的体重几乎是小明体重的2倍,则爸爸对跷跷板的压力几乎是小明对跷跷板的压力的2倍,要想顺利地玩跷跷板,根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可知,小明对跷跷板压力的力臂是爸爸对跷跷板压力的力臂的2倍,即小明A位,爸爸C位,故A正确。
8.D 借助斜面做的有用功为克服物体重力所做的功,即用F1直接提升物体做的功,W有用=300 J,拉力F2所做的功:W总=W有用η=300J80%=375 J,额外功:W额外=W总-W有用=375 J-300 J=75 J。
9.D 物体A上升的速度为:v=ℎt=0.8m5s=0.16 m/s,故A错误;图中,绳子的有效股数为n=2,拉力F=1n(G物+G动)=12×(700 N+100 N)=400 N,拉力端移动距离:s=2h=2×0.8 m=1.6 m,卷扬机所做总功:W总=Fs=400 N×1.6 m=640 J,拉力F的功率:P=W总t=640J5 s=128 W,故B、C错误;有用功:W有=Gh=700 N×0.8 m=560 J,滑轮组的机械效率:η=W有W总=560J640 J=87.5%,故D正确。
二、填空题
10.答案 动 省力 可以改变力的方向 小于
解析 甲属于定滑轮,使用定滑轮不能省力,但可以改变力的方向;乙属于动滑轮,使用动滑轮可以省力,动滑轮实质是个省力杠杆;不计摩擦和动滑轮重,用F1提升重物时,用的是定滑轮,则F1=GA,用F2提升重物时,用的是动滑轮,则F2=12GB;又因为F1=F2,则GA11.答案 C 容易
解析 根据图示风向可知,当指示牌刚好把D端吹离地面时,支点为C点;根据题意可知,指示牌的模型可以看做杠杆模型,当指示牌的D端被吹离地面时,支点为C点,如图所示,把风力看成动力,那阻力是指示牌重力;根据杠杆平衡条件可得:G·CE=F·L,因此若增大BE的长度,则力臂L增大,则它更容易被风吹倒。
12.答案 30 费力
解析 杠杆水平平衡时,A端受到的阻力大小FA=G=20 N,由杠杆平衡条件F1·L1=F2·L2可得:F·OB=FA·OA,因为OB=2AB,所以OA=OB+AB=3AB,即OB∶OA=2∶3,解得F=30 N,由于F>FA,所以此杠杆是费力杠杆。
13.答案 3 000 75% 省力
解析 斜面作为简单机械使用时,有用功等于克服物体重力做的功,因此W有=Gh=2 000 N×1.5 m=3 000 J,总功等于推力做的功,因此W总=Fs=1 000 N×4 m=4 000 J,所以,机械效率为η=W有W总×100%=3 000J4 000J×100%=75%;任何机械都不能省功,反而需要做额外功,使用斜面的时候,推力比重力小,因此可以省力。
14.答案 2 150 150
解析 由题图知,绳子自由端移动的距离:s绳=2s物=2v物t=2×0.1 m/s×10 s=2 m,拉力做的总功:W总=Fs绳=100 N×2 m=200 J,有用功:W有用=η×W总=75%×200 J=150 J;则地面对物体A的摩擦力:f=W有用s物=W有用v物t=150J0.1m/s×10 s=150 N。
三、作图题
15.答案 如图所示
解析 从支点O作力F1的作用线的垂线,所得垂线段的长度为F1的力臂l1;重石对杠杆的压力F2作用在杠杆上与杠杆垂直向下。
16.答案 如图所示
解析 向下拉绳子时,承担动滑轮和物体总重的绳子有效股数:n=sn=,根据“奇动偶定”的原则,绳子的固定端应系在动滑轮挂钩上,据此绕绳。
四、实验探究题
17.答案 (1)A (2)设计了求机械效率的平均值 (3)匀速
(4)0.45 83.3% (5)弹簧测力计读数时会出现误差(测量绳子移动的距离以及物体移动的距离时会出现误差)
解析 (1)做实验时,先固定定滑轮上端,动滑轮下端最好先挂上钩码,然后再进行绕线,故A正确,B错误;(2)不计绳重和摩擦,影响机械效率的因素是动滑轮的重力和物体的重力,物体的重力不同,滑轮组的机械效率不同,取平均机械效率没有意义,故表格不当之处是设计了求机械效率的平均值;(3)实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计,此时系统处于平衡状态,测力计示数才等于拉力;(4)由图示可知,滑轮组承重绳子有效股数n=3,所以第3次实验中,绳端移动的距离:s=nh=3×0.15 m=0.45 m;滑轮组的机械效率:η3=W有用W总=GℎFs=1.5N×0.15 m0.6N×0.45m×100%≈83.3%;(5)弹簧测力计读数时会出现误差、测量绳子移动的距离以及物体移动的距离会出现误差,这都会影响测量精度。
18.答案 (1)右 杠杆在水平位置平衡 (2)6 不能 (3)变大 F1l1=F2l2(或动力×动力臂=阻力×阻力臂) (4)4 3
解析 (1)调节杠杆在水平位置平衡,杠杆右端偏高,左端的平衡螺母应向上翘的右端移动;(2)根据杠杆的平衡条件可得FALA=FBLB,即4G×3L=FB×2L,解得FB=6G,需挂6个钩码;若A、B两点的钩码同时向远离支点的方向移动一个格,则左侧4G×4L=16GL,右侧6G×3L=18GL,因为16GL<18GL,杠杆不能平衡,右端下降;(3)保持B点不变,若拉力F向右倾斜时,此时F的力臂变小,根据杠杆的平衡条件,力F变大;杠杆的平衡条件为F1l1=F2l2;(4)当弹簧测力计在C点斜向上拉杠杆,拉力F的力臂大小为:l1=12OC=12×4×2 cm=4 cm;根据杠杆的平衡条件得Fl1=G总l2,弹簧测力计示数大小为:F=l2l1G总=3×2cm4cm×4×0.5 N=3 N。
五、计算题
19.答案 (1)2 700 N (2)600 N (3)87.5%
解析 (1)物体M的体积:V=Sh=0.02 m2×3 m=0.06 m3,M的质量:m=ρV=4.5×103 kg/m3×0.06 m3=270 kg,M的重力:G=mg=270 kg×10 N/kg=2 700 N;(2)物体M完全在水面下受到的浮力:F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.06 m3=600 N;(3)电动机拉绳子的速度:v绳=nv物=3×0.2 m/s=0.6 m/s,由P=Wt=Fst=Fv可得,电动机加在绳子自由端的拉力:F=Pv绳=480W0.6m/s=800 N,绳重、摩擦及水的阻力均可忽略不计,物体M完全在水面下时滑轮组的机械效率:η=W有用W总=(G-F浮)ℎFs=G-F浮nF=2 700N-600N3×800N=87.5%。
实验
次数
钩码
重/N
钩码上升
的高度/m
绳端的
拉力/N
绳端移动
的距离/m
机械
效率
机械效率
的平均值
1
1
0.10
0.5
0.3
66.7%
2
1.5
0.10
0.6
0.3
83.3%
3
1.5
0.15
0.6