课时训练10 简单机械 机械效率.docx
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课时训练10简单机械机械效率
课时训练（十） 简单机械 机械效率
（限时:
40分钟）
|基础过关|
一、选择题
1.[2019·重庆]如图K10-1所示,在“探究杠杆平衡条件”实验中,弹簧测力计从位置A逆时针转到位置B,杠杆仍在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将（ ）
图K10-1
A.变大B.变小C.不变D.不能确定
2.密度均匀的直尺AB放在水平桌面上,直尺伸出桌面的部分OB是全尺长的
当在B端挂5N的重物P时,直尺的A端刚刚开始翘起,如图K10-2所示,则此直尺受到的重力是（ ）
图K10-2
A.2.5NB.5NC.10ND.无法确定
3.[2019·临沂]各式各样的剪刀都是一对对杠杆。
如图K10-3所示的剪刀中,最适合用于剪开较硬物体的是（ ）
图K10-3
4.皮划艇是我国奥运优势项目之一,如图K10-4所示,比赛中运动员一只手撑住桨柄的末端（视为支点）,另一只手用力划桨。
下列说法正确的是（ ）
图K10-4
A.为省力,可将用力划桨的手靠近支点
B.为省力,可将用力划桨的手远离支点
C.为省距离,可将用力划桨的手远离支点
D.将用力划桨的手靠近支点,既能省力又能省距离
5.[2019·台州]消防安全,人人有责。
灭火器使用方法如图K10-5所示,下列分析不正确的是（ ）
图K10-5
A.提灭火器时,手靠近瓶口,容易提起B.拔保险销时,放开手柄,有利于拔出
C.用力压手柄时,手靠近瓶口,容易压下D.对准火源根部扫射,灭火物质覆盖可燃物,快速灭火
6.[2018·贵港]同一滑轮用如图K10-6所示的甲、乙两种方式匀速提升重均为10N的A、B两物体,已知滑轮重1N,绳重和滑轮的摩擦力不计。
则下列说法中正确的是（ ）
图K10-6
A.乙中手的拉力F乙=10N
B.A物体受到的合力与B物体受到的合力相等
C.若A、B两物体都被提升0.5m,则按乙方式做的有用功比较多
D.若A、B两物体都被提升0.5m,则手的拉力F甲做的功比F乙做的功多
7.图K10-7为小明测滑轮组机械效率的实验装置,动滑轮重1N,用3N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重4N的物体,物体沿竖直方向上升0.2m。
此过程中,额外功和机械效率分别是（ ）
图K10-7
A.0.2J 83.3%B.0.2J 66.7%
C.0.4J 80%D.0.4J 66.7%
8.[2019·广安]如图K10-8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K10-8
A.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
9.如图K10-9所示,A物体受到的重力是100N,在拉力F的作用下,能以0.2m/s的速度在水平地面上向左做匀速直线运动,已知拉力F=5N,滑轮组的机械效率为80%,则下列说法正确的是（ ）
图K10-9
A.拉力F的功率是1W
B.2s内绳子自由端移动的距离是1.4m
C.5s内拉力F所做功的大小是20J
D.物体A受到水平地面的摩擦力大小是12N
二、填空题
10.图K10-10所示的起瓶器在使用过程中,它的动态特征是 ,使用它可以轻松地打开瓶盖是因为它实质是一个 ;请在图中画出阻力F阻的示意图。
图K10-10
11.[2019·吉林]如图K10-11所示,用滑轮组把300N的重物匀速提升3m,人所做的有用功是 J;如果用该滑轮组提升400N的重物,它的机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
图K10-11
12.[2017·烟台]往车上装重物时,常常用长木板搭个斜面,把重物沿斜面推上去,如图K10-12所示,工人用3m长的斜面,把120kg的重物提高1m,假设斜面光滑,则需要施加的推力为 ,若实际用力为500N,斜面的机械效率为 ,重物受到的摩擦力为 。
（g取10N/kg）
图K10-12
三、作图题
13.[2019·广安]如图K10-13所示,请画出作用在杠杆B端上最小的动力F1和阻力F2的力臂l2。
图K10-13
14.[2019·深圳]如图K10-14所示,在C点用力把桌腿A抬离地面时,桌腿B始终没有移动,请在C点画出最小作用力F的示意图。
图K10-14
四、实验探究题
15.[2019·太原二模]在“探究杠杆平衡条件”的实验中,先将轻质杠杆中点O置于支架上,调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡;在两侧挂上钩码后,杠杆所处状态如图K10-15甲所示,通过调节使杠杆在水平位置平衡,多次改变两侧所挂钩码的数量及位置,调平后获取多组对应数据;然后换用弹簧测力计进行实验,始终保持杠杆在水平位置平衡,如图乙所示,已知每个钩码重0.5N,请你解答:
图K10-15
（1）实验时,调节杠杆在水平位置平衡的目的是 。
（2）图甲中,将O点右端的钩码向 （选填“左”或“右”）调节,可使杠杆在水平位置平衡。
（3）图乙中,用弹簧测力计在B处沿①方向拉动时,其示数为 N;拉动方向从①转动到②时,其示数将
（选填“变大”“不变”或“变小”）。
（4）实验中,多次改变所挂钩码的数量及位置来获取数据的目的是 。
16.在“探究杠杆的平衡条件”的实验中:
（1）在没有挂钩码时杠杆如图K10-16甲所示。
为使杠杆在 位置平衡,应将杠杆左端的平衡螺母向
（选填“左”或“右”）调节。
图K10-16
（2）调好后,第一组按图乙进行实验,第二组按图丙进行实验。
你认为第 组实验更好,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?
为解决此问题,小组同学利用如图丁所示装置进行探究,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水平平衡时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符,其原因是 。
17.[2019·邵阳]某物理兴趣小组在测量滑轮组的机械效率,实验过程如下:
①用弹簧测力计测量沙和袋所受的总重力G并填入表格;
②按图K10-17所示安装滑轮组,分别记下沙袋和绳端的位置。
图K10-17
③匀速拉动弹簧测力计,使沙袋升高,读出拉力F的值,用刻度尺测出沙袋上升的高度h和绳端移动的距离s,将这三个量填入表格。
④算出有用功W有,总功W总,机械效率η。
⑤改变沙袋中沙子的重量,重复上面的实验。
次数
沙和袋所受的总重力G/N
提升高度h/m
有用功W有/J
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
总功W总/J
机械效率η
1
0.6
0.2
0.12
0.3
0.18
66.7%
2
0.9
0.2
0.18
0.4
0.6
0.24
3
1.2
0.2
0.24
0.5
0.6
0.30
80%
请根据实验过程和实验记录,思考并回答:
（1）在第一次实验中,粗心的小冬同学忘记在表格中填写绳端移动的距离s,你认为s应该为 m。
（2）根据表中数据,可计算出第二次实验的机械效率为 。
（3）根据表中数据,分析得出所用动滑轮的重为 N。
（绳重和摩擦忽略不计）
（4）分析三次实验中的数据,可以发现用同一个滑轮组提升重物,物重越大,滑轮组的机械效率 （选填“越大”“越小”或“不变”）。
18.[2019·自贡]小明和小强在测“滑轮组机械效率”的实验中组装好如图K10-18所示实验装置,他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。
图K10-18
（1）实验时,小明 竖直向上拉动弹簧测力计,使钩码升高,弹簧测力计示数为0.5N;同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为10cm,以上测量结果准确无误,其他被测物理量和计算数据记录如下表所示。
钩码重G/N
弹簧测力计提升的高度s/m
有用功W有/J
总功W总/J
机械效率η
1
0.2
0.1
0.1
100%
（2）小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为100%,他们意识到出现了错误,请你帮他俩找出错误的原因:
。
（3）该滑轮组的机械效率实际为 。
（精确到0.1%）
（4）在实验中,若将钩码的重增加到6N,则该滑轮组的机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
19.[2019·眉山]为了探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系,探究小组的同学利用木板、刻度尺、弹簧测力计、木块等器材设计了如图K10-19所示的实验装置。
实验测得的数据如下表:
图K10-19
实验次数
1
2
3
斜面倾斜程度
较缓
较陡
最陡
木块重力G/N
3
3
3
斜面高度h/m
0.2
0.3
0.4
沿斜面拉力F/N
1.6
1.8
2.0
斜面长度s/m
1
1
1
机械效率
37.5%
60%
请你根据表中的数据解答下列问题:
（1）实验中要求用沿斜面向上的力拉着木块在斜面上做 运动,该过程中木块的机械能 （选填“变大”“不变”或“变小”）。
（2）第2次实验中,斜面的机械效率为 ,斜面对木块的摩擦力为 N。
（3）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系是 。
（4）试列举出生活中利用斜面的一个实例 。
|能力培优|
20.“低头族”长时间低头看手机,会引起颈部肌肉损伤。
当头颅低下时,颈部肌肉会产生一定的拉力,如图K10-20所示是探究拉力F大小与低头角度θ大小的“头颅模型”:
1kg的“头颅”可看成绕支点O（代表“颈椎”）转动的杠杆,A点为“头颅”的重心,B点是“肌肉”拉力作用点,拉力方向始终垂直于OB。
OA长为20cm,OB长为5cm。
当θ=30°时,重力的力臂为 cm,拉力F的大小为 N。
（g取10N/kg）
图K10-20
21.实验桌上有一个标有刻度的杠杆,请你设计一个实验证明“当作用在杠杆上的阻力和阻力臂保持不变时,为使杠杆平衡,作用在该杠杆上的动力和动力臂成反比”。
（1）实验中还需要的器材是
。
（2）实验步骤:
。
22.小明要测量一根长L、质地均匀、粗细不等（一头粗一头细）的细木棒的质量,通过估测发现木棒的重力会略超出现有弹簧测力计的量程。
请你帮小明只利用以下器材进行测量:
弹簧测力计、几根足够长的细绳。
（1）写出主要的实验步骤和需测量的物理量。
（2）写出木棒质量的表达式（用测量量和g来表示）。
23.[2019·株洲]采用如图K10-22所示站姿锻炼手臂力量:
双脚并拢,脚尖O触地,脚后跟踮起,手臂水平,手掌支撑在竖直墙壁上的A点,B为人体重心所在位置。
锻炼时,躯体伸直,手臂弯曲和伸直动作交替进行。
现要估测手掌对墙壁的压力F。
（g为已知常量）
图K10-21
（1）用体重计称出人体的体重（质量）m:
用卷尺分别测量出 两点间的竖直距离l1和 两点间的水平距离l2。
（均选填“A、O”或“B、O”）
（2）手掌对墙壁的压力F= （用已知量和测量量表示）。
（3）锻炼时,脚尖离开墙壁越远,手掌对墙壁的压力就越 。
【参考答案】
1.A 2.C 3.B 4.B 5.C 6.B 7.D
8.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=
=
=
η乙=
=
=
;若G1>G2,则η甲-η乙=
-
=
>0,所以甲的机械效率大于乙的机械效率,故D错误,C正确。
9.D
10.绕固定点转动 省力杠杆
如图所示
11.900 变大
12.400N 80% 100N
13.如图所示
14.如图所示
15.
（1）便于测量力臂大小
（2）右 （3）2 变大 （4）避免偶然性,使结论更具有普遍性
16.
（1）水平 右
（2）二 便于从杠杆上直接读取力臂的大小
（3）杠杆自重的影响
17.
（1）0.6
（2）75% （3）0.3 （4）越大
18.
（1）匀速
（2）弹簧测力计提升的高度s应该是0.3m,不是0.2m
（3）66.7% （4）变大
[解析]
（1）小明在进行实验时,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计,此时绳子自由端的拉力等于弹簧测力计示数。
（2）由图示滑轮组可知,滑轮组承担物重的有效绳子股数n=3,已知钩码上升高度h=0.1m,则弹簧测力计移动距离s=nh=3×0.1m=0.3m,由表中实验数据可知,弹簧测力计移动距离错误,从而导致滑轮组效率错误。
（3）滑轮组的机械效率η=
=
=
≈66.7%。
（4）提升的钩码重增加到6N,有用功增加,有用功在总功中所占的比例增大,则该滑轮组的机械效率将变大。
19.
（1）匀速直线 变大
（2）50% 0.9
（3）同一斜面,斜面越陡,机械效率越高
（4）盘山公路（或用木板搭成斜面,将重物推上汽车等）
[解析]
（1）在本实验中,要求木块处于平衡状态,所以应拉着它在斜面上做匀速直线运动。
由于木块沿斜面匀速上升,速度不变,故动能大小不变,但高度增加,重力势能变大,所以机械能变大。
（2）由第2组数据可得,做的有用功W有=Gh=3N×0.3m=0.9J,总功W总=Fs=1.8N×1m=1.8J,则机械效率η=
=
=50%;对于斜面来说,克服摩擦力做的功为额外功,额外功W额=W总-W有=1.8J-0.9J=0.9J,则斜面对木块的摩擦力为f=
=
=0.9N。
20.10 20
21.
（1）弹簧测力计、铁架台、细线、钩码
（2）①将杠杆悬挂在铁架台上,调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡;②将钩码挂在杠杆一端,用弹簧测力计竖直拉住杠杆某一点使杠杆重新水平平衡,记录弹簧测力计拉力F1以及对应的力臂l1;③保持悬挂钩码位置不变,改变弹簧测力计拉杠杆的点,竖直拉杠杆,使杠杆再次水平平衡,记录弹簧测力计的拉力F2以及对应的力臂l2;④多次重复步骤③至少得出六组实验数据并加以分析。
22.
（1）a.将木棒放在水平地面上;
b.将细绳系在木棒的一端,用弹簧测力计挂住细绳,然后将弹簧测力计垂直于木棒向上拉,当木棒刚好被提起时,读出弹簧测力计的示数F1;
c.取下细绳,将细绳系在木棒的另一端,用弹簧测力计挂住细绳,然后将弹簧测力计垂直于木棒向上拉,当木棒刚好被提起时,读出弹簧测力计的示数F2。
（2）m=
23.
（1）A、O B、O
（2）
（3）大
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