湖南中考物理高分一轮单元14简单机械机械效率课时训练.docx
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湖南中考物理高分一轮单元14简单机械机械效率课时训练
课时训练14 简单机械 机械效率
基础过关
一、选择题
1.[2018·河南]下列工具中,使用时属于费力杠杆的是（ ）
图K14-1
2.[2018·巴中]如图K14-2所示,在轻质杠杆OA的中点悬挂一个重物,在右端施加一个始终与OA垂直的力F,由水平位置匀速提到如图虚线所示的位置,在这个过程中,拉力F的大小（ ）
图K14-2
A.一直变大B.始终不变
C.一直变小D.先变小后变大
3.[2018·临沂]图K14-3（a）所示的杠杆是水平平衡的,如果在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体,如图（b）所示,则杠杆（ ）
图K14-3
A.右端下沉
B.左端下沉
C.要保持平衡应将左端的物体向右移动
D.要保持平衡应在右端再加挂一个物体
4.[2018·福建B卷]《墨经》最早记述了秤的杠杆原理。
图K14-4中“标”“本”表示力臂,“权”“重”表示力。
以下说法符合杠杆平衡原理的是（ ）
图K14-4
A.“权”小于“重”时,A端一定上扬
B.“权”小于“重”时,“标”一定小于“本”
C.增大“重”时,应把“权”向A端移
D.增大“重”时,应换用更小的“权”
5.[2018·黄石]为探究动滑轮和定滑轮的特点,设计如图K14-5所示的两种方式拉升重物。
下面关于探究的做法和认识正确的是（ ）
图K14-5
A.用动滑轮提升重物上升h高度,弹簧测力计也上升h高度
B.若拉升同一物体上升相同高度,用动滑轮拉力更小,且做功更少
C.减小动滑轮质量可以提高动滑轮机械效率
D.若用定滑轮
提升重物,当拉力竖直向下时最省力
6.如图K14-6所示,小华用250N的力将重400N的物体匀速提升2m,共用10s,在此过程中忽略绳重和摩擦,下列说法正确的是（ ）
图K14-6
A
.绳子自由端下降了6m
B.动滑轮重是10N
C.滑轮组的机械效率为80%
D.提升的重物变为500N时,此滑轮组的机械效率将变小
7.[2018·滨州改编]如图K14-7所示,重40
0N的物体在30N的水平拉力F的作用下,以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s,滑轮组的机械效率为80%,则在此过程中,下列说法不正确的是（ ）
图K14-7
A.绳子自由端移动的距离为3m
B.有用功为400J
C.拉力F的功率为9W
D.物体与地面间的滑动摩擦力为72N
8.[2018·广安]如图K14-8所示,斜面长3m、高0.6m,建筑工人用绳子在6s内将重500N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端,拉力是150N（忽略绳子的重力）,则下列说法正确的是（ ）
图K14-8
A.斜面上的摩擦力是50N
B.拉力的功率是50W
C.拉力所做的功是300J
D.斜面的机械效率是80%
9.[2018·包头]关于下列四种情况说法正确的是（ ）
图K14-9
A.图K14-9甲中,物体在2~7s内的平均速度为2m/s
B.图乙中,a、b两种物质的密度之比为1∶4
C.图丙中,物块M向左做匀速直线运动,该装置的机械效率为75%
D.图丁中,杠杆在水平位置平衡,OA∶AB=1∶2,则F∶G=1∶2
二、填空题
10.如图K14-10所示,小强同学用动滑轮将重400N的物体匀速提升2m,已知动滑轮的机械效率是80%,则小强同学做的有用功是
J,绳子末端的拉力是 N。
图K14-10
11.如图K14-11所示的是滑轮组,每个滑轮的重为10N（绳重、摩擦不计）,用此滑轮组匀速提起重为490N的重物A,人的拉力F大小为 N;此滑轮组的机械效率为 %。
图K14-11
12.如图K14-12所示,用40N的力向下拉绳子,使物体在5s内匀速上升0.3m,滑轮组的机械效率为80%,则物体的重力为 N,拉力的功率为 W,动滑轮的重力为 N。
（不计摩擦和绳重）
图K14-12
三、作图题
13.[2018·衡阳]如图K14-13所示,一根木棒以O点为支点撬动石块,画出作用在A点最小动力F1,并画出阻力F2的力臂l2。
图K14-13
14.如图K14-14所示,O是杠杆的支点,请画出作用在A点让杠杆保持平衡的最小力F的示意图并标出其力臂l。
图K14-14
四、实验探究题
15.[2018·长沙]在认识到杠杆转动跟力、力臂有关后,某实验小组通过实验进一步探究杠杆的平衡条件,以下是他们的部分实验过程:
（1）首先,将杠杆放在水平桌面上,在不挂钩码的情况下,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在 位置平衡,以方便直接读出力臂。
（2）接下来,他们使杠杆在如图K14-15位置静止,多次实验,记录数据如表格所示（每个钩码的重力为1N,杠杆质量、刻度分布均匀）;小玲认为杠杆的平衡条件应为F1=F2,l1=l2;而小军则认为实验还需要进一步改进。
你认为小玲总结的杠杆的平衡条件是 （选填“正确的”或“错误的”）。
图K14-15
实验序号
F1/N
l1/cm
F2/N
l2/cm
1
2
3
2
3
2
3
3
3
3
3
4
3
4
3
（3）如果小军在杠杆的左端A点处再加挂2个钩码（即左端共4个钩码）,接下来,他应该将右侧的两个钩码向右移动 格,杠杆才会在原位置再次平衡。
16.[2018·鞍山]斜面是在生活和生产中常见的简单机械,也是物理实验中常用的实验器材。
（1）使用斜面提升物体可以省力。
如图K14-16甲所示,将重力为5N的木块放在长1m、高0.2m的斜面上,沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计,记下弹簧测力计的示数为1.6N,则该斜面的机械效率η= %;木块在斜面上运动时受到的滑动摩擦力为 N。
继续探究,可以得出斜面越陡,省力越 （选填“多”或“少”）,机械效率越 （选填“高”或“低”）。
图K14-16
（2）用斜面探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验,如图乙所示,使一个小球从斜面上不同高度由静止开始滚下,撞击水平面上的小木块,通过观察 比较小球动能的大小,可以探究物体的动能跟 这一
因素的关系。
四、计算题
17.[2018·广东]如图K14-17是建筑工地上的起重机示意图,起重机的电动机功率为3×103W,当它把质量为1t的重物匀速提起24m时,用时100s。
（g取10N/kg）
（1）在这段时间内起重机提起重物做功的功率是多少?
机械效率是多少?
（2）若起重机AB长为20m,吊起重物时B端的配重质量为4t,为使起重机不翻倒,则OB长为多少?
（不计摩擦和起重机自重）
图K14-17
能力培优
18.[2018·温州]如图K14-18为吸盘式挂杆,将吸盘压在瓷砖上排尽其中的空气,挂杆就能被固定在瓷砖上。
挂有平底锅的挂钩沿光滑水平横杆从P点开始向吸盘B移动,若吸盘与横杆的重力、吸盘大小均忽略不计,设挂钩与吸盘A的距离为l,则吸盘B受到的摩擦力F的大小与l的关系图像为（ ）
图K14-18
图K14-19
19.图K14-20为一健身器材模型,杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动,OA∶OB=1∶4,质量为60kg的小明站在水平放置的体重计上,通过该杠杆提起吊篮中的重物,吊篮重80N,当边长为20cm的正方体重物甲刚被提起时,体重计示数为43kg;当边长为40cm的正方体重物乙刚被提起时,体重计示数为18kg,杠杆始终在水平位置保持平衡,AB两端绳子拉力保持竖直。
不计绳重、杠杆自重和摩擦,g取10N/kg。
则重物甲与重物乙的密度之比为（ ）
图K14-20
A.1∶3B.2∶3
C.3∶2D.3∶1
20.[2017·株洲改编]如图K14-21所示,一张重90N的笔记本电脑桌放在水平地面上,桌面上不放任何物品时,工字型底座右侧两个滚轮对地面的压力共50N,则左侧两个滚轮对地面的压力共 N。
若底座的长度为63cm,则桌子中间支柱到底座右侧的水平距离为 cm。
图K14-21
21.[2018·衡阳]如图K14-22所示,用滑轮组提起一个重为7N的物体,在拉力F=4N的作用下,10s内物体沿竖直方向匀速升高了2m,不计绳重和摩擦,可知拉力F的功率为 W,此滑轮组的机械效率为 。
图K14-22
22.[2018·泸州]如图K14-23甲所示的滑轮组装置,不计绳重和摩擦,绳对滑轮的拉力方向均为竖直方向。
用该滑轮组提升放置在水平地面上重力G=80N的重物到高处。
用竖直向下的拉力拉绳的自由端,拉力F随时间t变化的图像如图乙所示,重物上升的速度v随时间t变化的图像如图丙所示。
已知在2~4s内重物上升的竖直高度为2m,求:
（1）在4~6s内,重物克服重力做功的功率。
（2）在2~4s内,绳自由端下降的平均速度。
（3）在0~2s内,重物对地面的压力大小。
图K14-23
23.图K14-24是小华利用杠杆提升浸没在水中的物体B的示意图。
杠杆CD可绕支点O在竖直平面内转动,OC∶OD=1∶2,物体A为配重,其质量为200g,烧杯的底面积为75cm2,物体B的质量是320g,体积是40cm3。
当物体B浸没在水中时,水对杯底的压强为p1。
当用力拉物体A,将物体B从容器底提出水面一部分以后,杠杆恰好在水平位置平衡
此时,竖直向下拉物体A的力为F,水对杯底的压强为p2。
若p1与p2之差为40Pa,则:
（g取10N/kg）
（1）物体B浸没在水中时受到的浮力多大?
（2）水对烧杯底部的压力差多大?
（3）拉力F是多少?
（杠杆的质量、悬挂物体A和物体B的细绳的质量均忽略不计）
图K14-24
参考答案
1.B
2.C [解析]由图可知,O为杠杆的支点,动力F始终与OA垂直,杠杆长即为
动力臂。
将杠杆缓慢地由位置A拉到位置B,动力臂不变,重物对杠杆的拉力为阻力,大小等于重物的重力,其力臂在杠杆由位置A到位置B过程中逐渐变小,根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知拉力F一直变小,故选C。
3.A 4.C 5.C
6.C [解析]由图可知,滑轮的承重绳n=2,物体上升2m,绳端应该下降2h=2×2m=4m,故A错误;因2F=G物+G动,故G动=2F-G物=2×250N-400N=100N,故B错误;W总=G总h=（400N+100N）×2m=1000J,W有=G物h=400N×2m=800J,则η=
=
=80%,故C正确;由以上分析可知重物越重,滑轮组的机械效率越高,故D错误。
7.B [解析]由图可知,摩擦力由3段绳子承担,即n=3。
物体10s内移动的距离s1
=vt=0.1m/s×10s=1m,则绳子自由端移动的距离为s2=ns1=3×1m=3m;拉力F做的功为总功其大小为W总=Fs2=30N×30m=90J,则此过程中有用功为W有=W总η=90
J×80%=72J;拉力F的功率为P=
=
=9W;物体与地面间的滑动摩擦力f=
=
=72N。
故选B。
8.A 9.C
10.800 250
11.250 98
12.96 7.2 24
13.如图所示
14.如图所示
15.
（1）水平
（2）错误的 （3）3
[解析]（3）若A点挂4个钩码,即力变为原来的2倍,右端挂2个钩码不变,则力臂应为原来的2倍,即应将右侧的两
个钩码向右移动3格,杠杆才会在原位置再次平衡。
16.
（1）62.5 0.6 少 高
（2）小木块移动的距离 速度
[解析]
（1）木块
在斜面上运动时,拉力做的总功为W总=Fs=1.6N×1m=1.6J,有用功为W有=Gh=5N×0.2m=1J,则斜面的机械效率η=
=
=62.5%,额外功为W额=W总-W有=1.6J-1J=0.6J,滑动摩擦力为f=
=
=0.6N。
继续探究,可得结论:
斜面越陡,省力越少,机械效率越高。
17.解:
（1）起重机做的功
W有=Gh=mgh=103kg×10N/kg×24m=2.4×105J,
功率P=
=
=2400W,
机械效率η=
=
=
=80%。
（2）根据杠杆平衡条件,有FA·OA=FB·OB,
即mAg·OA=mBg·OB①,
OA+OB=AB=20m②,
①②联立,代入数
据解得,OB=4m。
18.D 19.D
20.40 28
[解析]桌子重90N,由左右两侧各两个滚轮支持,右侧两个滚轮对地面的压力为50N,则对桌子的支持力为50N,可知左侧两个滚轮对桌子的支持力为90N-50N=40N,对地面的压力共40N;由杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可得50N·l1=40N·l2①,且l2+l2=63cm②,联立①②可得l1=28cm。
21.1.6 87.5%
22.解:
（1）由图丙可知,在4~6s内,重物匀速上升,速度为2m/s,
重物克服重力做功的功率P=
=Gv=80N×2m/s=160W。
（2）由图甲可知,该滑轮组n=2,2~4s内重物做加速直线运动,重物上升的平均速度v'=
=
=1m/s,绳自由端下降的平均速度v拉=nv'=2×1m/s=2m/s。
（3）4~6s内重物匀速上升,处于平衡状态,则动滑轮重力G动=nF-G=2×50N-80N=20N,0~2s内,重物静止,此时滑轮组绳子自由端的拉力为30N,即F拉=
（G动+F绳）,物体上方的绳子对物体的拉力F绳=nF拉-G动=2×30N-20N=40N,
重物静止,受力平衡,则地面对重物的支持力F支=G-F绳=80N-40N=40N,
重物对地面的压力和地面对重物的支持力是一对相互作用力,大小相等,则重物对地面的压力也是40N。
23.解:
（1）由阿基米德原理可知,物体B浸没在水中时的浮力F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×40×10-6m3×10N/kg=0.4N。
（2）前后两次水对烧杯底的压强差Δp=40Pa,
则前后两次水对烧杯底的压力差ΔF=Δp×S=40Pa×75×10-4m2=0.3N。
（3）物体A的重力为GA=mAg=200×10-3kg×10N/kg=2N,
物体B的重力为GB=mBg=320×10-3kg×10N/kg=3.2N;
当用竖直向下的力F拉物体A,将物体B提出水面一部分后,杠杆在水平位置平衡时,物体B受到的浮力减小;因为容器中水的重力不变,容器底受到压力的变化是由浮力变化引起的,故浮力减小值为ΔF浮=ΔF
=0.3N;
物体受到的浮力减小,则杠杆右端受到拉力增大量为ΔF'=ΔF浮=0.3N,
此时杠杆
恰好在水平位置平衡,由杠杆的平衡条件可得
（GA+F）×OC=（GB-F浮+ΔF'）×OD,
即（2N+F）×OC=（3.2N-0.4N+0.3N）×OD①,
已知OC∶OD=1∶2②,
联立①②解得F=4.2N。
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