常州市天一中学简单机械单元训练.docx
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常州市天一中学简单机械单元训练
常州市天一中学简单机械单元训练
一、选择题
1．如图，斜面长s为1.2m、高h为0.3m，现将重为16N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端，若拉力F为5N，拉力的功率为3W，则（ ）
A．拉力做的总功为4.8JB．斜面的机械效率为90%
C．斜面上物体受到的摩擦力为5ND．物体由斜面底端运动到顶端用时2s
2．用图3甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N、绳重和摩擦力不计．则
A．手的拉力：
F甲=F乙；机械效率：
η甲=η乙
B．手的拉力：
F甲＜F乙；机械效率：
η甲＜η乙
C．手的拉力：
F甲＞F乙；机械效率：
η甲＜η乙
D．手的拉力：
F甲＞F乙；机械效率：
η甲＞η乙
3．下列关于功、功率和机械效率的说法正确的是
A．机械效率越高，机械做功一定越多
B．机械做功越多，机械效率一定越高
C．功率越大的机械，做功一定越快
D．做功越快的机械，机械效率一定越高
4．如图，在竖直向上的力F的作用下，重为10N物体A沿竖直方向匀速上升。
已知重物上升速度为0.4m/s，不计绳与滑轮摩擦以及滑轮重和绳重，则拉力F的大小和滑轮上升的速度分别为（ ）
A．5N0.8m/sB．20N0.8m/sC．5N0.2m/sD．20N0.2m/s
5．如图，用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度（不计绳重和摩擦），提升A时滑轮组的机械效率大。
下列说法中正确的是（ ）
①A物体比B物体轻；②提升A的拉力大；
③提升A做的额外功多；④提升A做的有用功多
A．只有②④B．只有①③C．只有②③D．只有①④
6．如图所示，杠杆始终处于水平平衡状态，改变弹簧测力计拉力F的方向，使其从①→②→③，此过程中（ ）
A．①位置力臂最长B．③位置力臂最长
C．弹簧测力计示数先变大后变小D．弹簧测力计示数先变小后变大
7．如图所示是某建筑工地用升降机提升大理石的滑轮组示意图。
滑轮组通过固定架被固定住，滑轮组中的两个定滑轮质量相等，绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为2000N．大理石的密度是2.8×103kg/m3，每块大理石的体积是1.0×10﹣2m3，升降机货箱和动滑轮的总重力是300N．在某次提升15块大理石的过程中，升降机在1min内将货箱中的大理石沿竖直方向匀速提升了15m，绳子末端的拉力为F，拉力F的功率为P，此时滑轮组的机械效率为η．不计绳子的重力和轮与轴的摩擦，g取10N/kg．下列选项中正确的是
A．升降机一次最多能匀速提升40块大理石
B．拉力F的大小为1300N
C．拉力F的功率P为1125W
D．滑轮组的机械效率η为85%
8．用4只完全相同的滑轮和2根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在绳的自由端用大小分别为F1和F2的拉力，将同一重物在相同的时间内，匀速提升相同的高度，两滑轮组绳子的自由端移动的速度分别为v1和v2．若不计绳重和摩擦，下列说法正确的是
A．甲乙滑轮组绳子自由端移动的距离相同
B．F1大于F2
C．v1大于v2
D．F1和F2做的功不相等
9．如图，质量分别为m1、m2、m3（m1＞m2）的物体通过轻绳和弹簧连接起来，三个物体均处于静止状态．不计弹簧自重、绳重和摩擦，关于此装置的说法错误的是（）
A．绳子对m2的拉力大小为m2g
B．绳子对m1的拉力大小为m1g
C．弹簧中拉力大小为（m1-m2）g
D．地面对m3的支持力大小为（m2+m3-m1）g
10．如图所示，在水平拉力F的作用下重100N的物体A，沿水平桌面做匀速直线运动，弹簧秤B的示数为10N，则拉力F的大小为（ ）N，物体A与水平桌面的摩擦力大小（ ）N．
A．200N；10N
B．200N；20N
C．20N；10N
D．20N；20N
11．如图所示，物体A所受重力为GA，在水平向左的拉力F的作用下沿水平面向左做匀速直线运动．物体A所受的支持力为N，物体A与水平面间的摩擦力为f，绳子对物体A水平向右的拉力为F1．物体B所受重力为GB，绳子对物体B竖直向上的拉力为F2，忽略绳子质量及滑轮轴处摩擦，下列说法正确的是
A．F与f是一对平衡力B．F1、f之和与F大小相等
C．GB与F2是一对相互作用力D．GA与N是一对相互作用力
12．如图所示的是工人在平台上通过滑轮组向上拉起重物G的情景．已知重物G所受的重力为700N，当他沿水平方向用400N的力拉重物G时，重物G恰好做匀速直线运动．不计绳重及摩擦，下列说法正确的是
A．该滑轮组的动滑轮所受的重力为100N
B．若工人拉动绳子的速度为0.5m/s，则4s后，绳子的拉力所做的功为1400J
C．当工人用等大的力使绳子以不同速度匀速运动，且绳端运动相同的距离时，工人所做的功大小不同
D．若将重物G换为质量更大的物体，则在不改变其他条件的情况下，工人将更省力
二、填空题
13．在科技节，小海用传感器设计了如图甲所示的力学装置，杠杆OAB始终在水平位置保持平衡，O为杠杆的支点，OB＝3OA，竖直细杆a的上端通过力传感器连在天花板上，下端连在杠杆的A点，竖直细杆b的两端分别与杠杆和物体M固定，水箱的质量为0.8kg，不计杠杆、细杆及连接处的重力．当图甲所示的水箱中装满水时，水的质量为3kg．力传感器可以显示出细杆a的上端受到作用力的大小，图乙是力传感器的示数大小随水箱中水的质量变化的图象，（取g＝10N/kg）
（1）图甲所示的水箱装满水时，水受到的重力为_____N；
（2）物体M的质量为_____kg；
（3）当向水箱中加入质量为1.1kg的水时，力传感器的示数大小为F，水箱对水平面的压强为p1；继续向水箱中加水，当力传感器的示数大小变为4F时，水箱对水平面的压强为p2，则p1：
p2＝_____．
14．如图，重力不计的一长木板AB可绕O点无摩擦转动，且OA=1m，OB=4m。
在A端用一细绳挂一边长为0.5m的正方体C，体重为600N的小明站在B点时，正方体C对地面的压力刚好为300N，则正方体C的重力为____N；当小明由B点向左走____m时，正方体C对地面的压是6000Pa。
15．一物体质量为10kg，小红用定滑轮将该物体在4s内匀速提升2m，所用拉力为120N，此过程中，小红做的有用功是_______，定滑轮的机械效率是________，拉力做功的功率是_______。
（g=10N/kg）
16．如图所示，重为40牛的物体A通过轻质滑轮在水平拉力F的作用下，沿水平面以0.4米/秒的速度做匀速直线运动，物体A所受的摩擦力为20牛，则拉力F为_____牛；弹簧测力计的示数为_____牛，5秒钟内拉力F做功是_____焦，其功率为_____瓦。
物体A受到的重力对物体所做的功为_____焦。
17．如图所示，一块均匀的厚木板长15m，重400N，对称的搁在相距8m的A、B两个支架上．一个体重为500N的人，从A点出发向左走到离B点_________m处时，木板将开始翘动．
18．如图6，长为3米的匀质平板的中点能绕固定的支点转动，平板与水平地面的夹角为30°，在板上站两个小孩．已知20千克的甲小孩位于板的中点，30千克的乙小孩位于板的左端．现两个小孩均以0.1米／秒的速度同时向右慢慢移动，_____s时间后平板开始转动；乙小孩在这一过程中克服自身重力做功的功率为_____W．（g=10N／kg）
19．如图所示，用F为40N的拉力，通过滑轮组拉着重为300N的物体A在水平面上以0.4m/s的速度向左做匀速直线运动。
物体受到的摩擦力是物重的0.3倍，滑轮组的机械效率是，拉力的功率是W。
20．如图所示，物体G重60N，挂在匀质杠杆的一端，要使杠杆平衡可以在A点加一个方向为_____的_____N的力；也可以在B点加一个方向为_____的_____N的力.
三、实验题
21．在“探究杠杆平衡条件”的实验中，杠杆刻度均匀，每个钩码的重力均为
。
（1）实验开始时，杠杆如图甲所示处于静止状态。
为使杠杆在水平位置平衡，应将两端的平衡螺母向______移动（选填“左”或“右”）；
（2）调节杠杆水平平衡后，如图乙所示，在M点挂上2个钩码，在N点挂上3个钩码。
此时，杠杆在水平位置______（选填“平衡”或“不平衡”）；
（3）用弹簧测力计和钩码配合使用，也可以探究杠杆平衡条件。
如图丙所示，用弹簧测力计在A处竖直向上拉杠杆，使其在水平位置平衡，此时弹簧测力计示数为______N。
22．在测量“滑轮组机械效率”的实验中，小明用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，实验数据记录如下表：
实验次数
钩码的重力G/N
钩码提升高度h/m
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率η/%
1
2
0.05
1.0
0.15
66.7
2
2
0.1
1.0
0.3
66.7
3
4
0.05
1.7
0.15
78.4
4
6
0.05
①
0.15
②
（1）第4次实验时的情景如图丙所示，则表格中①处的数据应为______，②处的数据应为______；
（2）比较______两次实验，小组同学发现：
同一滑轮组的机械效率与重物被提升高度______（选填“有关”或“无关”）；
（3）分析以上实验可以得出结论：
同一滑轮组的机械效率主要与______有关；
（4）将滑轮组换另一种绕绳方法，提升相同的物体时，若不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率______。
（选填“变大”、“变小”或“不变”）
23．
（1）如图是某街道路灯悬挂的情景。
画出斜拉钢丝对横杆拉力F的示意图和对应的力臂L（_______________）
（2）某同学在研究滑动摩擦力时，先后做了如下两次实验：
实验一：
将重为G的物块A放在一水平薄木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动物块，使它在木板上匀速运动，如图甲所示。
读出弹簧测力计示数为F0。
实验二：
再将上述木板一端垫起，构成一个长为s、高为h的斜面；然后用弹簧测力计沿斜面拉动物块A，使它在斜面上匀速向上运动，如图乙所示。
读出弹簧测力计的示数为F1。
请你结合实验过程，运用所学知识解答如下问题。
（阅读图丙）
①画出物块A在斜面上运动时对斜面的压力FN的示意图____________。
②物块A与薄木板之间摩擦力的比例常数μ=_________。
（用实验中的数据表示）
24．小华用图示装置探究滑轮组的机械效率，实验数据记录如下：
次数
物重G/N
物体上升高度h/m
拉力F/N
机械效率η
1
2
0.10
1.0
66.7%
2
3
0.10
1.4
71.4%
3
6
0.10
2.5
（1）实验中应竖直向上_____拉动弹簧测力计，绳端移动距离为_____m．
（2）第3次实验的机械效率为_____%．
（3）分析数据可知，提高同一滑轮组的机械效率，可以采取的措施是_____；小华所用动滑轮的重一定小于_____N．
25．测量滑轮组的机械效率
步骤
如图所示为测量某滑轮组机械效率的实验装置．
①实验时沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计
②分析表中数据可知：
实验2是用图______做的实验
③实验序号3中的机械效率η=______
装置图
表格
实验序号
钩码重量G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
4
0.1
1.8
0.3
74%
2
8
0.1
3.1
0.3
86%
3
8
0.1
2.5
0.4
结论
通过比较______（填实验序号）两次实验数据得出结论：
同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高．通过比较2、3两次实验数据可得出结论：
不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率______
问题讨论
实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，有同学认为应静止时读数．你认为他的想法______（选填“正确”或“不正确”），因为他没有考虑到______对滑轮组机械效率的影响．
26．用如图的实验装置“探究滑轮组的机械效率”，其中甲、乙滑轮组相同，丙滑轮组中的动滑轮比甲、乙的动滑轮重，每个钩码重均为2N，三次实验的测量数据如下表。
（1）实验中要用______测量钩码和绳子通过的距离；应尽量竖直向上______拉动弹簧测力计；
（2）实验3中用滑轮组做的有用功是______J，滑轮组的机械效率为______；
（3）通过比较1、2两次实验数据得出结论：
用同一滑轮组提升重物时，物重越______，滑轮组的机械效率越高；通过比较1、3两次实验数据可得出结论：
用滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越______。
实验序号
钩码重
G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
1
0.3
66.7%
2
4
0.1
1.5
0.3
88.9%
3
2
0.1
1.1
0.3
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．D
解析：
D
【详解】
拉力做的总功为
故A选项错误；
有用功为
斜面的机械效率为
故B选项错误；
C．斜面上物体受到的摩擦力做的功为
斜面上物体受到的摩擦力的大小为
故C选项错误；
D．根据
，物体由斜面底端运动到顶端的速度为
物体由斜面底端运动到顶端用时
故D选项正确。
2．D
解析：
D
【详解】
由图可知，甲滑轮是定滑轮，使用该滑轮不省力，所以拉力等于物体的重力；乙滑轮是动滑轮，使用该滑轮可以省一半的力，即拉力等于物体和滑轮总重力的一半，则手的拉力：
F甲＞F乙；两幅图中的W有是克服物体重力做的功是相同的，但乙图中拉力做功要克服动滑轮的重力做功，比甲图中做的总功要多，所以结合机械效率公式
可知，有用功相同时，总功越大的，机械效率越小；
所以选D．
3．C
解析：
C
【解析】
A．机械效率是有用功和总功的比值，其高低与机械做功的多少无关，故A不正确；
B．机械做的功多，但不知道做的是总功还是有用功，机械效率无法确定，故B不正确；
C．功率是表示做功快慢的物理量，功率越大的机械，做功一定越快，故C正确；
D．做功越快的机械说明功率大，但有用功和总功不确定，机械效率不一定越高，故D不正确．
故选C．
【点睛】本题考查机械效率和功率的物理意义，关键知道机械效率是有用功与总功的比值，并不能表示做功的快慢和多少．
4．D
解析：
D
【详解】
由图可知，该滑轮是动滑轮，当重物A上升速度为0.4m/s时，滑轮上升速度是物体速度的一半，即0.2m/s；此时拉力为是物重的2倍，因此拉力为
故D正确。
故选D。
5．A
解析：
A
【详解】
由题知，提起两物体所用的滑轮组相同，将物体提升相同的高度，不计绳重和摩擦，克服动滑轮重力所做的功是额外功，由W额=G动h知，提升A和B所做额外功相同，不计绳重与摩擦的影响，滑轮组的机械效率
额外功相同，提升A物体时滑轮组的机械效率较大，所以提升A物体所做的有用功较大，由于提升物体高度一样，所以A物体较重，提升A物体用的拉力较大，故BCD错误，A正确。
故选A。
6．D
解析：
D
【详解】
AB．力臂是支点到力的作用点的线段，由图可知当弹簧测力计在②位置时力臂最大，故AB不符合题意；
CD．从①→②→③时动力臂先变大后变小，由图可知阻力等于钩码重力不变，在水平位置平衡所以阻力臂也不变，根据杠杆平衡的条件可知，弹簧测力计给杠杆的拉力先变小后变大，故C不符合题意，D符合题意。
故选D。
7．C
解析：
C
【解析】
【分析】
（1）已知大理石的密度和体积，利用m=ρV求质量，再利用公式G=mg得到重力；由图知，作用在动滑轮上的绳子有3段，已知钢丝绳能够承受的最大拉力、升降机货箱和动滑轮的总重力和作用在动滑轮上的绳子段数，可以得到动滑轮能够提升的最大重力；已知动滑轮提升的最大重力和货箱的重力，可以得到大理石的总重力；已知大理石的总重力和每块大理石的重力，两者之比就是大理石的数量；
（2）利用F=
（G+G0）求拉力；
（3）利用s=3h求拉力端移动的距离，利用W=Fs求拉力做的功；已知做功时间，利用公式P=
求拉力的功率．
（4）求出有用功，再利用效率公式η=
×100%求滑轮组的机械效率．
【详解】
（1）由ρ=
得每块大理石的质量：
m=ρV=2.8×103kg/m3×1.0×10-2m3=28kg
每块大理石重：
G=mg=28kg×10N/kg=280N；
升降机一次能够提起的总重为G总=3×F最大=3×2000N=6000N
升降机一次能提起的大理石的总重为G石=G总-G0=6000N-300N=5700N
升降机一次能提起的大理石的块数为n=
=
≈20（块），故A错；
（2）提升15块大理石的过程中，钢丝绳端移动的距离：
s=3h=3×15m=45m
F=
（G+G0）=
（15×280N+300N）=1500N，故B错；
（3）把货物提升15m拉力做的功：
W=Fs=1500N×45m=6.75×104J
升降机的功率为P=
=
=1125W；故C正确；
（4）W有用=Gh=15×280N×15m=6.3×104J，
η=
×100%=
×100%≈93.3%，故D错．
故选C．
8．B
解析：
B
【解析】
A.如图，甲滑轮组由两段绳子承担物重，则F1移动的距离为：
；
乙滑轮组由三段绳子承担物重，则F2移动的距离为：
，所以
，故A错误；
B.在不计绳重和摩擦时，
；
，所以F1大于F2，故B正确；
C.在相同的时间内，匀速提升相同的高度，由于
，根据
得，v1小于v2，故C错误；
D.在不计绳重和摩擦时，F1和F2做的功都为：
，即做功相等，故D错误；
故选B．
9．A
解析：
A
【解析】
分析：
分别对质量为m1、m2、m3的物体进行受力分析，然后对照各选项逐一进行判断即可．
解答：
如图所示：
A、根据定滑轮工作特点可知，绳子对甲物体的拉力等于物体乙对绳子的拉力，等于乙物体的重力，所以，绳子对甲物体的拉力大小为m1g，故A错误；
B、对乙物体进行受力分析可知，此时乙物体的重力与绳子对乙物体的拉力是一对平衡力，所以，绳子对乙物体的拉力大小为m1g．故B正确；
C、弹簧中拉力为乙物体与甲物体的重力之差，即（m1-m2）g，故C正确；
D、对丙物体进行受力分析可知，物体丙受到地面的支持力、甲物体的压力（等于重力）、乙物体的拉力（等于重力）三个力的作用，地面对丙物体的支持力大小为（m2+m3-m1）g．故D正确．
故选A．
【点睛】此题考查定滑轮及其工作特点、力与运动的关系，关键是对各个物体进行正确的受力分析，有一定难度！
10．C
解析：
C
【解析】
解答本题需掌握物体A匀速运动，受到的合力为零，故A物体所受拉力和摩擦力相等；动滑轮上有两段绳子，拉力F是A所受摩擦力的2倍．
解答：
如图所示，弹簧测力计B测出了动滑轮上的绳子上的拉力为10N；又因为动滑轮上承担物重的两段绳上的力是相等的，所以A受到拉力为10N；又因物体A做匀速直线运动，则物体A与水平桌面的摩擦力与物体A受到拉力是一对平衡力，则摩擦力大小也是10N；
拉力F=2f=2×10N=20N.
故选C.
11．B
解析：
B
【解析】
对物体A进行受力分析可知，物体A在水平方向上受到三个力的作用，水平向左的拉力F、物体与平面间的摩擦力f和绳子对物体A水平向右的拉力为F1，这三个力平衡，故A错；F1、f的合力与F是平衡力，所以F1、f之和与F大小相等，故B正确；GB与F2是一对平衡力，而不是相互作用力，故C错；GA与N是一对平衡力，而不是相互作用力，故D错；应选B．
12．A
解析：
A
【解析】
A、不计绳重及摩擦，动滑轮组进行受力分析，
，
滑轮组的动滑轮所受的重力：
G动=2F-G物=2×400N-700N=100N，故A正确；
B、绳子移动的距离，s=vt=0.5m/s×4s=2m，
绳子的拉力所做的功：
W=Fs=400N×2m=800J，故B错误；
C、工人所做的功，等于绳子的拉力与绳子移动距离的乘积，与绳子的不同速度无关，大小W=Fs，工人所做的功相同，故C错误；
D、不计绳重及摩擦，动滑轮组进行受力分析，
，当重物G换为质量更大的物体时，F将变大，更费力，故D错误．
故选A．
二、填空题
13．0.22：
3
【详解】
第一空．根据题意知道，当图甲所示的水箱中装满水时，水的质量为3kg，所以，水受到的重力是：
G水＝m水g＝3kg×10N/kg＝30N；
第二空．由图乙知道，
解析：
0.22：
3
【详解】
第一空．根据题意知道，当图甲所示的水箱中装满水时，水的质量为3kg，所以，水受到的重力是：
G水＝m水g＝3kg×10N/kg＝30N；
第二空．由图乙知道，水箱中没有水时（m＝0），压力传感器受到的拉力F0＝6N，由杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2知道，
F0•OA＝GM•OB，
所以，
即物体M的质量是：
；
第三空．设M的底面积为S，压力传感器示数为0时M浸入水中的深度为h1，M的高度为h，当压力传感器的压力为零时，M受到的浮力等于M的重力2N，
由阿基米德原理知道：
ρ水gSh1＝2N﹣﹣﹣﹣﹣①
由图乙知道，当M完全浸没时，压力传感器的示数为24N，
由杠杆的平衡条件知道，FA•OA＝FB•OB，
所以，
，
M受到竖直向上的浮力．竖直向下的重力和杆的作用力，则此时M受到的浮力是：
F浮＝GM+FB＝2N+8N＝10N，
由阿基米德原理可知，
ρ水gSh＝10N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②解得：
h＝5h1，
由图乙知道，加水1kg时水面达到M的下表面（此时浮力为0），加水2kg时M刚好浸没（此时浮力为10N），该过程中增加水的质量为1kg，浮力增大了10N，所以，每加0.1kg水，物体M受到的浮力增加1N，当向水箱中加入质量为1.1kg的水时，受到的浮力为1N，B点受到的向上的力是：
FB′＝GM﹣F浮′＝2N﹣1N＝1N，
由杠杆的平衡条件知道，
，
当力传感器的示数大小变为4F时，B点受到的向下的力是：
，
此时M受到的浮力是：
F浮″＝GM+FB″＝2N+4N＝6N，
再次注入水的质量是：
，
当向水箱中加入质量为1.1kg的水时，水箱对水平面的压力：
F1＝（m水箱+m水+mM）g﹣FB′＝（0.8kg+1.1kg+0.2kg）×10N/kg﹣1N＝20N，
继续向水箱中加水，当力传感器的示数大小变为4F时，水箱对水平面的压力：
F2＝（m水箱+m水+mM+m水′）g+FB″＝（0.8kg+1.1kg+0.2kg+0.5kg）×10N/kg+4N＝30N，
所以，两种情况下水箱对水平面的压强之比为：
．
14．2
【详解】
[1]根据杠杆的平衡条件得
因力的作用是相互的，正方体C受到的拉力为2400N，正方体C受力平衡，故重力为
2400N300N=2700N
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