山东省邹平县实验中学九年级物理课时提升作业(十二)

简单机械
(40分钟100分)
一、选择题(本大题共7小题,每小题5分,共35分)
1.在日常生活中,用10N的拉力不能提起重15N的物体的简单机械是( )
A.一个定滑轮
B.一个动滑轮
C.杠杆
D.斜面
【解析】选A。

本题考查简单机械的作用。

使用定滑轮只能改变力的方向,不能省力,而使用动滑轮、杠杆、斜面都可以省力,故选A。

2.如图所示是小丽在“研究杠杆平衡条件”的实验中,使杠杆在水平位置平衡。

如果在杠杆两边的钩码下面各增加一个大小相等的钩码,则杠杆( )
A.仍然平衡
B.不平衡,左端下降
C.不平衡,右端下降
D.无法确定
【解析】选B。

本题考查杠杆的平衡条件。

杠杆的平衡取决于力和力臂的乘积,哪端的力和力臂乘积较大,哪端就下降,由题意可知杠杆两边的钩码下面各增加一个大小相等的钩码时,左端力和力臂乘积大于右端力和力臂乘积,故杠杆左端下降。

故选B。

【方法归纳】判断杠杆平衡的方法
(1)假设:设杠杆每一个小格代表L,一个钩码的重为G。

(2)代入:将数据分别代入杠杆平衡条件的公式F1l1=F2l2,当杠杆左端的力和力臂的乘积等于杠杆右端的力和力臂的乘积时,杠杆平衡,否则杠杆不平衡。

(3)得出答案。

3.如图所示的剪刀剪纸的机械效率为80%,这表示( )
A.若作用在剪刀的动力是1N,则阻力是0.8N
B.若作用在剪刀的阻力是1N,则动力是0.8N
C.若作用在剪刀的动力做功1J,则有0.2J的功用于剪纸
D.若作用在剪刀的动力做功1J,则有0.8J的功用于剪纸
【解析】选D。

本题考查机械效率的理解。

机械效率是有用功和总功的比值,不是动力和阻力的比值,则A、B错。

用剪刀剪纸时,有用功为剪纸时克服阻力做的功,总功为手作用在剪刀上的动力做的功。

当动力做功为1J时,因为机械效率为80%,故有用功为0.8J,即有0.8J的功用于剪纸。

4.(2014·天津滨海期末)如图所示的简单机械,使重都为G的物体处于静止状态,其中用力F最大的是(不计摩擦和杠杆、滑轮重力) ( )
A.F1
B.F2
C.F3
D.F4
【解析】选B。

本题考查使用简单机械时的省力情况。

在不计摩擦和杠杆、滑轮重力的情况下,F1=G;F2=2G;F3=G;F4=G,故F2最大,故选B。

5.如图所示,一根粗细均匀的铁棒AB静止在水平地面上,现用力F将铁棒从水平地面拉至竖直立起。

在这个过程中,力F作用在B端且始终与铁棒垂直,则力F将( )
A.逐渐变大
B.逐渐变小
C.保持不变
D.先变小后变大
【解析】选B。

本题考查杠杆平衡条件的应用。

当用力将铁棒提起时,阻力为杠杆的重力且方向始终竖直向下,动力为F,动力F始终与杠杆垂直,则F的力臂不变,抬起时,阻力的力臂变小,则阻力与阻力臂的乘积变小,动力臂不变,则动力变小,故力F不断变小。

故选B。

【互动探究】(1)在上题中,若力F的方向始终竖直向上,则力F将( )
A.逐渐变大
B.逐渐变小
C.保持不变
D.先变小后变大
【解析】选C。

本题考查杠杆平衡条件的应用。

如图,当用力将铁棒提起
时,阻力为杠杆的重力且方向始终竖直向下,动力为F,若力F的方向始终
竖直向上,则动力臂始终为阻力臂的,阻力大小不变,故动力大小不变,
故抬起铁棒时,F大小不变,故选C。

(2)若铁棒竖直悬于O点,在其下端施一水平拉力F,让棒缓慢转到图中虚线所示位置。

在转动的过程中( )
A.动力臂逐渐变大
B.阻力臂逐渐变小
C.动力F逐渐变大
D.动力F逐渐变小
【解析】选C。

本题考查杠杆的平衡条件的应用。

分析杠杆的转动过程可以看出,动力是力F,阻力是杠杆的重力,在竖直位置,动力的力臂最大,是杠杆的长度,转动到虚线位置过程中,动力的力臂逐渐变小,而阻力的力臂在竖直位置时,是0,转动到虚线位置的过程中,阻力的力臂逐渐变大,在整个转动过程中阻力大小不变,因为阻力臂变大,因此阻力与阻力臂的乘积变大,即动力与动力臂的乘积变大,又因为动力臂逐渐变小,所以动力逐渐变大。

6.如图所示用滑轮组将重600N的物体在10s内匀速提升了5m,如拉力为400N,则下列各
计算结果正确的是( )
A.拉力所做的功为6000J
B.机械所做的有用功为2000J
C.拉力的功率为600W
D.该滑轮组的机械效率为75%
【解析】选D。

本题考查功、功率、机械效率的计算。

图中滑轮组由两段绳子承担物重,
则拉力所做的功为W总=Fs=400N×5m×2=4000J,A错;机械所做的有用功为W有=Gh=600N×5m=3000J,B错;拉力的功率为P===400W,C错;滑轮组的机械效率为η===75%,故D对。

7.如图所示,不计摩擦,把重G=16 N的物体匀速提起所用的拉力F=10 N,则关于该动滑
轮的说法中错误的是( )
A.动滑轮重4N
B.使用该动滑轮要费距离
C.该动滑轮的机械效率为80%
D.提升物体的速度越快,机械效率越高
【解析】选D。

本题考查动滑轮的特点和机械效率大小的判断。

动滑轮可以省一半的力,但是费距离。

F=,故G动=2F-G物=2×10N-16N=4N,则η==
===80%,由η===知,用同一滑轮组,当提升的物重相同时,滑轮组的机械效率与提升物体的速度无关。

故选D。

二、填空题(本大题共4小题,每空2分,共20分)
8.刘佳的妈妈从超市买回一袋胡萝卜,刘佳捡了一个最大的用细线系好挂在弹簧测力计上(如图所示)。

胡萝卜重为N,如果在系线处将胡萝卜切成两段,则G A(选填“大于”“小于”或“等于”)G B。

【解析】本题考查了弹簧测力计的读数和杠杆的应用。

从图上可以看出,每一大格为1N,每一小格为0.2N,根据指针所指的位置读出胡萝卜的重力为2.4N。

用线将胡萝卜系好后从支点处分成两份,左侧粗,其重心与支点距离小,其力臂l A短,右侧细,其重心与支点距离大,其力臂l B长,根据杠杆的平衡条件可得G A l A=G B l B,因为l A<l B,所以G A>G B。

答案:2.4 大于
9.如图所示是列车上常用的手推车,车内货物均匀摆放。

车前行时,需经
过障碍物。

当车的前轮遇到障碍物A时,售货员向下按扶把,这时手推车
可以视为杠杆,若手推车和货物总重200N,动力臂和阻力臂之比为2∶3,
则售货员作用在扶把上的动力为N。

当后轮遇到障碍物A时,
售货员竖直向上提扶把,这时支点是(选填“A”“B”或“C”)
点,这种情况下,手推车可以视为(选填“省力”或“费力”)杠杆。

【解析】本题考查杠杆的平衡条件及分类。

当车的前轮遇到障碍物A时,售货员向下按扶把,此时C点为杠杆的支点,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2,得F1=F2=×200N=300N;当后轮遇到障碍物A时,售货员竖直向上提扶把,此时B点为杠杆的支点,此时动力臂大于阻力臂,手推车可以视为省力杠杆。

答案:300 B 省力
【知识拓展】动力和阻力及方向的判断
抓住“转动”的特点来判断动力、阻力的方向
(1)动力和阻力的判断:明确使用杠杆的目的,则为了达到目的而施加的这个力即为动力。

而阻碍达到目的的力即为阻力。

如图甲,用钳子夹物体,我们施加在柄上的力是为了使钳口夹住物体,则施加在钳子柄上的力即为动力,而东西为了不被夹住,要产生一个反抗的力,即物体施加给钳口向外的力即为阻力。

(2)动力和阻力方向的判断:只在动力作用下杠杆的转动认定为正转,动力作用下正转的方向为动力的方向。

则只有阻力作用时必定使杠杆反转,阻力作用点处反转方向就是阻力的方向。

如图乙中的F1,假定使杠杆绕O点正转,作用在A点的阻力,应使杠杆绕O点反转,即F2。

10.某同学家新房装修时,在地面与窗台间放置一斜木板,将瓷砖沿木
板从地面匀速拉上窗台。

如图所示,已知窗台高3m,木板长5m,瓷砖重
500N,沿斜面所用拉力400N,则斜面的机械效率是。

【解析】本题考查斜面机械效率的计算。

有用功为克服重力做的功,
即W有=Gh=
500 N×3 m=1 500 J,总功为拉力做的功,即W总=Fs=400 N×5 m=2 000 J,
η===75%。

答案:75%
11.下表是小明做“测算斜面的机械效率”的实验记录数据:
斜面倾
斜程度
小车重
力G/N
斜面高
度h/m
沿斜面拉
力F/N
斜面长
s/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械
效率η较缓10 0.1 3 1 1 3 33% 较陡10 0.2 4 1 2 50% 最陡10 0.3 5 1 3 5
(1)将表中数据补充填写完整;
(2)分析实验数据可知:同一斜面,倾斜程度越高,拉同一个物体所用的拉力越,机械效率越。

【解析】本题考查斜面的机械效率。

(1)第1个空:W总=Fs=4N×1m=4J;第2个空:η===60%;(2)由实验数据分析得,同一斜面,倾斜程度越高,拉同一个物体所用的拉力越大,机械效率越高。

答案:(1)4 60% (2)大高
【方法归纳】解读斜面机械效率
(1)分清三个功:有用功、额外功、总功。

①有用功:克服物体重力做的功,即W有=h。

②额外功:物体与斜面间的摩擦做的功,即W额外=f·l,如果考虑牵引绳重,对绳子做的功也为额外功,即W额外=G绳h。

③总功:拉力做的功,即W总=F拉·l。

(2)影响因素:接触面光滑程度和斜面的倾角。

斜面越粗糙,倾角越大,斜面的机械效率越高。

与物体移动的距离、移动的速度、物重无关。

(3)斜面效率与拉力的关系:
①在接触面粗糙程度、物重一定时,倾角越大,越费力;
②在倾角和物重不变时,接触面越粗糙,越费力。

三、作图题(5分)
12.(2014·南京高淳区期末)如图所示,杠杆OBA处于平衡状态,请分别画出力F1的力臂L1和力F2的力臂L2。

【解析】本题考查力臂的作图。

从支点O分别向力F1、F2的作用线作垂线,垂线段的长即为力臂L1、L2。

答案:
【变式训练】在图中画出杠杆AB在图示位置静止时作用在B点的最小力F及其力臂l。

【解析】本题考查杠杆平衡条件的利用和力的示意图的画法。

物体对A点施加的力使杠杆逆时针转动,则在支点另一端施加的力的方向应该使杠杆反转,即顺时针转动,故在B点施加向下的力。

根据杠杆平衡条件
知,要使作用在B点的力F最小,力臂l应最长,O为杠杆的支点,则最长的力臂应为OB,故使杠杆静止时作用在B点最小的力F应垂直于OB向下。

答案:如图所示
四、实验探究题(本大题共2小题,共16分)
13.(6分)小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中
(1)实验前他应先调节杠杆在水平位置平衡,其目的是。

(2)杠杆平衡后,小明在图甲所示的A位置挂上两个钩码,可在B位置挂上
个钩码,使杠杆在水平位置平衡。

(3)他改用弹簧测力计在图乙所示的C位置斜向下拉,若每个钩码重1N。

当杠杆在水平位置平衡时,测力计的示数将(选填“大于”“等于”或“小于”)1N。

【解析】本题考查杠杆平衡条件的探究。

(1)当杠杆在水平位置平衡时,力臂和杠杆重合,便于测量力臂;(2)根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知,在B位置挂上4个钩码时杠杆平衡;(3)根据杠杆平衡条件,当测力计竖直向下拉时,测力计的示数是1N,现在测力计斜向下拉,拉力的力臂变小,故拉力要变大,大于1N。

答案:(1)便于在杠杆上直接读出力臂的大小
(2)4 (3)大于
14.(10分)如图是某一学习小组探究“斜面的机械效率”实验装置及实验数据记录表:
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10 0.1 5.0 1 20%
较陡10 0.3 6.7 1 45%
最陡10 0.5 8.4 1 60%
(1)沿斜面拉动木块时,为使测力计的示数稳定,应尽量使木块做
运动。

(2)比较表中“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)本实验研究了对斜面机械效率的影响,其影响规律是。

【解析】本题考查实验探究斜面的机械效率。

(1)沿斜面匀速直线拉动木块时,拉力等于摩擦力,摩擦力不变,拉力的示数不变。

(2)比较拉力和物块重力可以发现,拉力小于重力,斜面是一种省力机械。

(3)本题采用控制变量法。

当其他因素都相同时,斜面的倾斜程度越大,斜面的机械效率越大。

答案:(1)匀速直线(2)沿斜面拉力省力
(3)斜面的倾斜程度在其他条件相同时,斜面倾斜程度越大,机械效率越大(或斜面长度不变,斜面越高,斜面的机械效率越大)
五、计算题(本大题共2小题,共24分)
15.(12分)(2014·连云港东海晶都双语期末)如图所示,一个边长为80cm的正方
体重640N,放在水平地面上,一个人站在地上利用滑轮组将重物匀速提起来。

求:
(1)人还没有用力拉之前,重物对地面的压强是多大?
(2)要想使人所用的拉力最小,请在图上画出滑轮组上绳子的绕法。

(3)如果人对绳子的实际拉力是360N,滑轮组的最大机械效率是多少?
【解析】本题考查压强、滑轮组机械效率的计算及滑轮组的绕法。

(1)重物对地面的压力:
F=G=640N,
与地面的接触面积:
S=80cm×80cm=6400cm2=0.64m2。

则对地面的压强:
p===1000Pa。

(2)要想使人所用的拉力最小,需承担物重的绳子段数最多,即n=3。

(3)设重物升高的高度为h,则绳子自由端移动的距离为s=3h。

有用功:W有=Gh,
总功:W总=Fs
机械效率:
η=====59.3%
答案:(1)1000Pa
(2)如图所示
(3)59.3%
16.(12分)(2014·安徽模拟)2013年,很多山区发生了洪涝灾害,泥石流和
山体滑坡造成道路不通,给救援工作造成了困难。

为了抢通道路,用如图所
示的铲土车,其额定功率为120kW,质量是1.5×104kg,车辆与地面的总接触
面积是1.25m2。

(1)铲土车对地面的压强是多少?
(2)铲土车以额定功率进行推土作业时,在平直的路面上以5km/h的速度前进了1km,求铲土车所做的功和受到的阻力。

(3)若铲土车实际工作时的功率为P,在时间t内把质量为m的土举起装到高为h的运土车上,试写出铲土车效率的表达式。

【解析】(1)铲土车对地面的压力
F=G=mg=1.5×104kg×10N/kg=1.5×105N,
故对地面的压强
p===1.2×105Pa
(2)铲土车行驶的时间是
t===720s,
由P=知,
W=Pt=120×103W×720s=8.64×107J
由W=Fs知,
F===86400N
(3)铲土车做的总功W总=Pt,
做的有用功W有=Gh=mgh,
则η==
答案:(1)1.2×105Pa (2)8.64×107J 86400N (3)
【拓展提升】
如图所示,质量为70kg的工人站在水平地面上,用带有货箱的滑轮组把货物运到高处。

第一次运送货物时,放入货箱的货物质量为160kg,工人用力F1匀速拉绳的功率为P1,货箱以0.1m/s的速度匀速上升,地面对工人的支持力为N1。

第二次运送货物时,放入货箱的货物质量为120kg,工人用力F2匀速拉绳,货箱以0.2m/s 的速度匀速上升,地面对工人的支持力为N2,滑轮组机械效率为η2。

N1与N2之比为15∶19。

(不计绳重及滑轮摩擦,g取10N/kg)求:
(1)货箱和动滑轮的总质量m;
(2)功率P1;
(3)机械效率η2。

【解析】本题考查滑轮组功率、机械效率的相关计算。

(1)承担总重的绳子段数:n=5,
则有:F1=(m物1+m)g;F2=(m物2+m)g;
人静止在地面上,受平衡力作用,即:N=m人g-F,则:
N1=m人g-F1=70kg×g-×(160kg+m)g; ①
N2=m人g-F2=70kg×g-×(120kg+m)g, ②
因为=③
联立①②③式解得:m=40kg
(2)F1=(m物1+m)g=×(160kg+40kg)×10N/kg=400N 第一次提货箱时绳子自由端移动的速度
v=5×0.1m/s=0.5m/s
故P1=F1·v=400N×0.5m/s=200W
(3)F2=(m物2+m)g=×(120kg+40kg)×10N/kg=320N 则η2===75%
答案:(1)40kg (2)200W (3)75%。