中考物理第十二章简单机械课时作业高效提能.docx
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中考物理第十二章简单机械课时作业高效提能
第十二章简单机械课时作业高效提能
一、选择题
1.（2017·哈尔滨质检）如图所示的器材中,正常使用时属于费力机械的是
（ ）
【解析】选C。
本题考查杠杆的分类。
A选项,扳手在使用时动力臂大于阻力臂,是省力机械,不符合题意;B选项,天平的实质是等臂杠杆,既不省力也不费力,不符合题意;C选项,镊子在使用时动力臂小于阻力臂,是费力机械,符合题意;D选项,剪树枝的剪刀在使用时动力臂大于阻力臂,较为省力,是省力机械,不符合题意。
故选C。
【方法归纳】调节杠杆平衡的方法
（1）假设:
设杠杆每一个小格代表L,一个钩码的重为G,则判断已知一端力与力臂的乘积关系。
（2）代入:
将四个选项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。
2.（2017·陕西质检）一根轻质杠杆,在左右两端分别挂上300N的铜块和200N的铝块时,杠杆恰好平衡。
若将两边物重同时减少50N,则杠杆 （ ）
A.左端下沉 B.右端下沉
C.仍然平衡D.无法确定
【解析】选A。
本题考查杠杆平衡的判断。
根据杠杆平衡的条件可得:
300N×OA=200N×OB;因为300N>200N,所以OA（200N-50N）×OB,即左端下沉。
故选A。
3.如图所示,轻质杠杆的支点为O,在杠杆的A点始终作用竖直向上的力F,将重为G的物体匀速提升至杠杆处于水平位置的过程中,则力F的大小将 （ ）
世纪金榜导学号59944162
A.逐步变大B.逐步变小
C.始终不变D.无法确定
【解析】选C。
本题考查杠杆平衡条件的应用。
如图所示,
设杠杆与水平方向的夹角为θ,则阻力臂和动力臂分别为:
LG=OB·cosθ,LF=OA·cosθ,由杠杆平衡条件得:
GLG=FLF,则:
F=
=
=
由于G、OB、OA保持不变,则力F将保持不变。
故选C。
4.（2017·丹阳质检）用滑轮组匀速提升重物,当绳子的自由端被拉下2m时,重物升高了0.5m,被提升的重物的质量为20kg。
若不计动滑轮重和摩擦阻力,则拉绳子的力应为 （ ）
A.40N B.49N C.98N D.5N
【解析】选B。
本题考查滑轮组的相关计算。
绳子自由端被拉下2m时,重物升高了0.5m,则n=
=4,说明有4段绳子在拉重物,故拉力为重物重力的四分之一,即:
F=
G=
mg=
×20kg×9.8N/kg=49N,故选B。
5.（2017·江阴质检）如图所示,斜面长10m,高4m,用沿斜面方向的推力F,将一个质量为50kg的货物由斜面底端匀速推到顶端,运动过程中克服摩擦力做功500J（g取10N/kg）,下列说法正确的是 （ ）
A.机械效率为80%B.F=300N
C.摩擦力为100ND.条件不足无法计算
【解析】选A。
本题考查斜面机械效率的相关计算。
拉力F做的有用功为W有用=Gh=mgh=50kg×10N/kg×4m=2000J,W总=W有用+W额外=2000J+500J=2500J,斜面的机械效率η=
=
=80%,故A正确;由W总=Fs可得:
F=
=
=250N,故B错误;摩擦力f=
=
=50N,故C错误。
因为A正确,所以D错误。
故选A。
6.（2017·江阴模拟）小华分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组,分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度,每个滑轮的重量均相等,不计绳重及摩擦。
针对这一现象,小明得出了以下4个结论:
①F1做的功等于F2做的功;②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率;③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力;④F1做功的功率等于F2做功的功率,其中正确的结论共有几个 （ ）
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【解析】选D。
本题考查滑轮组的相关知识及对功、功率、机械效率的理解。
不计绳重及摩擦,拉力做的功:
W1=F1s1=
（G物+G轮）×2h=（G物+G轮）h,W2=F2s2=
（G物+G轮）×3h=（G物+G轮）h,W1=W2,故①正确;动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同,W额
=G轮h,W有用=G物h,利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,总功相同,由η=
可知,滑轮组的机械效率相同,故②正确;不计绳重及摩擦,拉力F=
（G物+
G轮）,n1=2,n2=3,绳子的拉力:
F1=
（G物+G轮）,F2=
（G物+G轮）,所以F1>F2,故③正确;因为W1=W2,且做功时间相同,由P=
可知,功率相同,故④正确。
综上分析,①②③④说法都正确。
故选D。
二、填空题
7.如图是小楠练习书法时的简化图。
写字时毛笔杆相当于____________（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆;手握笔的位置向上移动,则写字时所需的动力将__________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【解析】写字时,毛笔杆的支点和动力作用点都在手指上,二者距离较近,而阻力作用点是笔端,距离支点较远,动力臂小于阻力臂,所以相当于费力杠杆;手握笔的位置向上移动,则阻力臂变大,纸张对笔的阻力基本不变;而支点和动力作用点同时上移,所以动力臂基本不变,由杠杆平衡条件可知,写字时所需的动力将变大。
答案:
费力 变大
8.（2017·盐城质检）在地震中,救援队员把滚落在公路上的石块撬起,如图所示,若救援队员在撬棒D点沿DM方向用力撬起石块1,撬棒的支点是__________点;若救援队员在撬棒D点沿DN方向用力撬起石块1,撬棒的支点是________点。
这两种方式中,沿________（选填“DM”或“DN”）方向用力撬起石块比较省力。
【解析】本题考查杠杆五要素及杠杆省力情况的分析。
由图可知,当沿DM方向用力撬石块1时,杠杆围绕A点转动,因此A为这时的支点;同样,当沿DN方向用力撬石块1时,杠杆围绕C点转动,因此C为此时的支点;当以A为支点时,杠杆的动力臂为AD的长,当以C为支点时,杠杆的动力臂是从C点到DN的作用线的距离,显然要比AD要短,因此,沿DM方向（第一种方法）用力撬石块1更省力。
答案:
A C DM
9.（2017·扬州质检）如图是在水平面上移动重物的装置,若物重为600N,在阻力为重力的0.3倍时,匀速移动物体,使其以20cm/s的速度前进了5s,该装置机械效率为60%,则阻力f的大小为________N,拉力F的大小为______N,拉力F所做的功为________J。
【解析】本题考查平衡力的判断、滑轮组省力情况的判断、速度、功的计算。
物体受的阻力:
f=0.3G=0.3×600N=180N;由v=
可得,物体移动距离:
s=vt=0.2m/s×5s=1m,绳端移动的距离:
s′=3s=3×1m=3m,克服阻力所做的功:
W有=fs=180N×1m=180J,根据机械效率公式可得,拉力做的功:
W总=
=
=300J,由W总=Fs′可得,拉力F的大小:
F=
=
=100N。
答案:
180 100 300
10.（2017·句容市质检）如图所示,小伟同学通过斜面用平行于斜面F=200N的推力,将质量为30kg的物体在5s时间内匀速推到1m高的平台上,斜面长s=2m。
（g取10N/kg）则推力做的有用功是________J,推力做的总功是__________J,推力的功率为__________W,斜面的机械效率为________%,斜面对物体的摩擦力为________N。
世纪金榜导学号59944163
【解析】本题考查使用斜面时有用功、额外功、总功、功率和机械效率的计算。
物体的重力:
G=mg=30kg×10N/kg=300N,推力做的有用功:
W有用=Gh=300N×1m=300J;推力做的总功:
W总=Fs=200N×2m=400J,推力做功功率:
P=
=
=80W;斜面的机械效率:
η=
=
=75%;因为W总=W有用+W额,所以克服摩擦力做的额外功:
W额=W总-W有用=400J-300J=100J,因为W额=fs,所以斜面对物体的摩擦力:
f=
=
=50N。
答案:
300 400 80 75 50
【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有用=G物h。
②额外功:
克服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。
影响因素:
接触面光滑程度和斜面的倾角。
斜面越粗糙,倾角越小,斜面的机械效率越低。
与物体移动的距离、移动的速度、物重无关。
（2）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
11.（2017·连云港质检）如图,在“W对称梁型”机械的横梁AOB（O为转轴）上挂了一个重为G的物体,为使横梁在图中的位置静止,请在图上画出最小动力及其力臂。
【解析】本题考查杠杆平衡条件的应用及力臂的作图。
阻力与阻力臂的乘积一定的情况下,最省力即动力臂最长,由图知,OA等于OB,即动力臂为OA或OB时为最长动力臂,故在A点施加一个垂直于OA向下的力或在B点施加一个垂直于OB向上的力时,动力最小,且这两个力大小相等。
答案:
如图所示
12.（2016·无锡质检）用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来,试在图中画出最省力的绕绳方法。
【解析】本题考查滑轮组的作图。
只有一个动滑轮,要求最省力,绳子先系在动滑轮的固定挂钩上,然后绕过左边的定滑轮,再绕过动滑轮。
答案:
【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,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。
四、实验探究题
13.（2017·扬中质检）小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系,如图甲所示。
她首先测出小车重,然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车,调节斜面倾斜角θ的大小多次测量,得如表所示的数据:
世纪金榜导学号59944164
斜面倾
斜角θ
小车重
G/N
斜面高
h/m
斜面长
s/m
拉力
F/N
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械
效率η
12°
5
0.2
1
2.1
____
2.1
48%
30°
5
0.5
1
3.6
2.5
____
69%
45°
5
0.7
1
4.3
3.5
4.3
__
（1）请你替小芳在表中的空格中填上适当的数据。
（2）分析表中的数据,可以得出的探究结论是:
斜面倾斜角θ越____________,斜面越省力,斜面的机械效率越________。
（3）实验过程中拉力的方向应与斜面_________________。
（4）若想探究斜面的机械效率与物重的关系,则要保持________不变,斜面的光滑程度不变,只改变________,这种研究问题的方法我们称之为________法。
（5）在上述实验中,物重、斜面长度不变,若不考虑斜面摩擦,如图乙所示,哪个图能正确表示F与斜面高度h的关系 （ ）
【解析】本题考查斜面机械效率的实验探究。
（1）W有1=Gh1=5N×0.2m=1J;W总2=F2s=3.6N×1m=3.6J;η3=
=
=81%。
（2）比较数据θ3>θ2>θ1时,拉力F3>F2>F1,机械效率η3>η2>η1;
即:
斜面倾斜角θ越小时,越省力,斜面机械效率越低。
（3）为了使拉力方向必须与摩擦力方向保持在同一条直线上,所以应与斜面平行向上。
（4）探究斜面的机械效率与物重的关系,要保持斜面倾角不变,斜面的光滑程度不变,只改变小车重力,这种研究问题的方法我们称之为控制变量法。
（5）从表中数据可知,拉力F随着斜面高度h的增大而增大,排除C和D两个图;随着斜面的高度增大,若不考虑斜面摩擦,物重、斜面长度不变,Fs=Gh,拉力与h成正比,故选B。
答案:
（1）1 3.6 81%
（2）小 低 （3）平行向上
（4）斜面倾角 小车重力 控制变量 （5）B
14.（2017·宿州一模）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法,分别做了甲、乙、丙3组实验,实验数据记录如下:
次
数
钩码
重
/N
动滑
轮重
/N
钩码上升
的距离
/cm
弹簧测
力计的
示数/N
弹簧测力
计上升的
距离/cm
机械
效率
1
2
0.8
5
1
15
66.7%
2
4
0.8
5
1.7
15
/
3
6
0.8
5
/
15
83.3%
（1）在实验操作中应该使钩码__________（选填“快速”或“缓慢”）上升。
（2）进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为__________（保留三位有效数字）。
（3）进行第3次测量时,弹簧测力计示数为________N,滑轮组做的有用功是__________J。
（4）分析实验数据,实验小组得出的实验结论是:
滑轮组的机械效率与__________有关。
（5）分析表中数据可知,F≠
可能的原因是:
___________________。
（6）某次实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F,钩码重记为G,动滑轮重记为G′,绳自由端移动距离记为s,钩码提升高度记为h,不计绳子重及摩擦。
则下列关于滑轮组机械效率的计算关系中错误的是__________。
A.η=
B.η=
C.η=
D.η=1-
【解析】本题考查滑轮组机械效率的实验探究。
（1）在实验过程中,应缓慢竖直向上匀速拉动弹簧测力计。
（2）由表中数据可知,滑轮组的机械效率:
η=
=
=
≈78.4%。
（3）由图示测力计可知,其分度值为0.2N,示数为2.4N;
有用功:
W有=G3h=6N×0.05m=0.3J。
（4）从实验数据看,钩码上升的高度没有变化,所以机械效率不断增大不是由于被提升高度的变化而引起的。
钩码重不断增大,机械效率不断提高。
所以可以看出增大被提升物体的重力可以提高滑轮组的机械效率。
（5）由于拉动过程中需克服滑轮的转轴处的摩擦,所以F≠
。
（6）①有用功为W有用=Gh,总功为W总=Fs,所以η=
=
故A正确;
②有用功为W有用=Gh,总功为W总=（G+G′）h,所以η=
=
=
故B错误,C正确;
③额外功W额=G′h,总功为W总=Fs,有用功W有用=W总-W额=Fs-G′h,所以
η=
=
=1-
故D错误。
故选B、D。
答案:
（1）缓慢
（2）78.4% （3）2.4 0.3
（4）提升钩码的重力
（5）拉动过程中需克服滑轮的转轴处的摩擦 （6）B、D
五、计算题
15.一卡车车厢底板距地面1.5m高,小军把3m长的钢板AB搭在车厢底板上,构成一个斜面,如图所示,他沿着斜面方向用500N的力,把一个木箱由B处推到A处,已知木箱重为800N,推木箱的时间是50s,在这一过程中,求:
（1）小军做的功。
（2）小军做功的功率。
（3）斜面的机械效率。
【解析】
（1）小军做的功为
W总=Fs=500N×3m=1500J;
（2）小军做功的功率为P=
=
=30W;
（3）小军推木箱做的有用功为
W有=Gh=800N×1.5m=1200J;
斜面的机械效率为η=
=
=80%。
答案:
（1）1500J
（2）30W （3）80%
16.2015年10月5日考古学家在黄海海域发现甲午海战沉船“致远舰”的消息轰动了整个考古界,随着水下考古工作的进行,一些重要文物陆续出水重见天日,关于这艘在海水中沉睡了120余年的战舰是如何被打捞起的谜题也逐步解开。
现某课外活动小组,照此设计了如图所示的简单机械,模拟打捞沉船,实验中用实心立方体A代替沉船,已知A的体积为0.1m3,质量为280kg。
（设整个过程A均为匀速直线运动状态,忽略钢绳重及滑轮摩擦,不考虑风浪、水流等因素的影响）
（1）A完全浸没在水中时受到的浮力是多大?
（ρ水=1.0×103kg/m3）
（2）若A完全浸没在水中时,滑轮组的机械效率为60%,那么A完全打捞出水面后,岸上钢绳的拉力F为多大?
（3）若A完全打捞出水面后,以0.1m/s的速度被匀速提升,求岸上钢绳拉力F的功率。
【解析】
（1）A完全浸没在水中时受到的浮力:
F浮=ρ液gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m3=980N
（2）物体A的重力G=mg=280kg×9.8N/kg=2744N,A完全浸没在水中时,总功为W总=（G+G动-F浮）h,有用功为W有=（G-F浮）h,所以,滑轮组的机械效率η=
=
=
=60%,解得G动=1176N,由图可知,n=5,A完全打捞出水面后,岸上钢绳的拉力F=
（G+G动）=
×（2744N+1176N）=784N。
（3）A完全打捞出水面后,以0.1m/s的速度被匀速提升时,绳端的速度v绳=nv物=5×0.1m/s=0.5m/s,岸上钢绳拉力F的功率P=Fv绳=784N×0.5m/s=392W。
答案:
（1）980N
（2）784N （3）392W
【学科素养题】
在探究“杠杆的平衡条件”实验中,所用的实验器材有:
杠杆（杠杆上每小格长为2cm）、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,杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆处于________（选填“平衡”或“不平衡”）状态。
（2）实验时,使杠杆在水平位置平衡,主要是为了_____________,因此应将如图甲所示杠杆左端的平衡螺母适当往______（选填“左”或“右”）调。
（3）杠杆在水平位置平衡后,小明在杠杆A点处挂上2个钩码,作为动力F1,B点处挂上1个钩码,作为阻力F2,杠杆恰好在水平位置平衡,如图乙所示,分别测量出两个力的力臂L1和L2,计算后发现:
F1L1=F2L2,便得出杠杆的平衡条件是:
F1L1=F2L2。
但小红认为小明这种实验处理方法是不完善的,理由是____________________。
（4）接着,小明提出新的探究问题:
“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?
”于是小明利用如图丙所示装置进行探究,在杠杆D点处挂上2个钩码,用弹簧测力计在C点处竖直向上拉使杠杆在水平位置处于平衡状态,此时弹簧测力计的示数如图丙所示,则弹簧测力计的拉力是________N。
以弹簧测力计的拉力为动力F1′,钩码重力为阻力F2′,多次调整力和力臂的大小进行测量,发现:
F1′L1′总是大于F2′L2′,其原因主要是受________的影响。
（5）实验中,用图丁所示的方式悬挂钩码,杠杆也能水平平衡（杠杆上每格等距）,但老师建议同学不宜采用这种方式,该种方式的不足主要是因为________。
A.一个人无法独立操作
B.力臂与杠杆不重合
C.力和力臂数目过多,不易得出结论
D.杠杆受力不平衡
【解析】本题考查探究杠杆平衡条件的实验。
（1）杠杆静止在如图甲所示位置,杠杆静止,此时杠杆处于平衡状态。
（2）为了便于测量力臂,应使杠杆在水平位置平衡,由图知,右端偏高,为使杠杆在水平位置平衡,需要将平衡螺母向右调节。
（3）小明仅凭一次测量就得出杠杆平衡条件,这种实验处理方法是不完善的,因为实验次数过少,会导致实验结论具有偶然性,应该改变动力或阻力的方向进行多次测量,寻找普遍规律,以避免偶然性。
（4）由图可知,弹簧测力计的分度值为0.1N,指针在3N以下三格处,示数为
3.3N;用图丙所示装置进行探究,杠杆的重心没有通过支点,杠杆的自重对杠杆平衡有影响。
（5）实验中,图丁所示的方式悬挂钩码,杠杆平衡是杠杆的左侧在多个力共同作用下的结果,采用这种方式是不妥当的。
这主要是因为杠杆的力和力臂数目过多,故选C。
答案:
（1）平衡
（2）便于测量力臂大小 右
（3）通过一次实验就得出结论具有偶然性,不能得出普遍规律 （4）3.3 杠杆自重 （5）C
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