初中第十二章 簡單機械綜合與測試單元測試一課一練

這是一份初中第十二章 簡單機械綜合與測試單元測試一課一練，共26頁。試卷主要包含了單選題，填空題，作圖題，實驗探究題，計算題等內(nèi)容，歡迎下載使用。
學(xué)校:___________姓名：___________班級：___________考號：___________
第I卷（選擇題）
一、單選題（本大題共12小題，共24.0分）
古代護城河上安裝的吊橋可以看成一個以O(shè)為支點的杠桿，如圖所示。一個人通過定滑輪用力將吊橋由圖示位置緩慢拉至豎直位置，若用L表示拉力F的力臂，則關(guān)于此過程中L的變化以及乘積FL的變化情況，下列說法中正確的是。( )
A. L始終在增加，F(xiàn)L始終在增加B. L始終在增加，F(xiàn)L始終在減小
C. L先增加后減小，F(xiàn)L始終在減小D. L先減小后增加，F(xiàn)L先減小后增加
一個重為600N的物體Q底面積750cm2，將其放在水平地面上，如圖所示，現(xiàn)將物體Q掛在杠桿的B端，在A端懸掛一個重為450N的物體P使杠桿在水平位置平衡，忽略杠桿自重的影響，若OA：OB=1：2，那么( )
A. 繩子對物體Q的拉力為375NB. 地面對物體Q的支持力為225N
C. 物體Q對地面的壓強是5000PaD. 物體Q對地面的壓強是10000Pa
如圖所示，輕質(zhì)杠桿pq可繞O點轉(zhuǎn)動，當物體m浸沒在水中時杠桿恰好水平靜止，p、q兩端的繩子均不可伸長且處于張緊狀態(tài)。已知m是體積為1 dm3、重為80 N的實心物體，M是邊長為20 cm、質(zhì)量為20 kg的正方體，Op︰Oq=2︰1，圓柱形容器的底面積為400 cm2(取g=10 N/kg)，則下列結(jié)果中不正確的是。( )
A. 物體m的密度為8×103kg/m3
B. 杠桿p端受到細線的拉力為70 N
C. 物體M對地面的壓強為1.5×103Pa
D. 物體m浸沒在水中前后，水對容器底的壓強增大了2×103Pa
如圖所示，長度為2L的鐵鏈掛在寬度為L的桌面上，桌面與鐵鏈之間的摩擦因數(shù)為1/3，為保證鐵鏈靜止在桌面上，鐵鏈左端距離桌面的最短距離為。( )
A. L/3
B. L/4
C. L/5
D. L/6
在如圖所示的裝置中，A、B是動滑輪，C是定滑輪，D是輪軸，D的輪半徑R=6 cm，軸半徑r=2 cm，物重G=500 N，每個動滑輪重G=30 N。如果不計繩重和軸摩擦，各段繩的方向保持平行，為把重物提起，作用在輪上的動力F至少要大于 ( )
A. 45 N
B. 75 N
C. 90 N
D. 135 N
用水平力F1拉動如圖所示裝置，使木板A在粗糙水平面上向右勻速運動，物塊B在木板A上表面相對地面靜止，連接B與豎直墻壁之間的水平繩的拉力大小為F2.不計滑輪重和繩重，滑輪軸光滑。則F1與F2的大小關(guān)系是( )
A. F1=F2B. F2”“2F2。
故選：D。
在平衡力的作用下，物體保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。對動滑輪、物塊B和木板A進行受力分析，明確各自受哪些力，方向如何，確定大小關(guān)系。
此題考查了運動和力的關(guān)系及力的作用相互性的應(yīng)用，正確對物體進行受力分析，明確物體受力情況，是解答此題的關(guān)鍵。
7.【答案】C
【解析】解：A、物體A重100N，重力方向豎著向下，在這個方向上物體A沒有移動距離，所以根據(jù)W=Gh可知重力做功為0，故A錯誤；
B、當A向右做勻速直線運動，A水平方向上受到水平向右的拉力和向左的摩擦力為一對平衡力，由動滑輪省一半的力，故f=12GB=12×40N=20N，故B錯誤；
C、當A向左做勻速直線運動，水平方向上受到水平向左的拉力、向右的摩擦力、B對A的拉力，由于滑動摩擦力的大小跟壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)，因壓力不變，接觸面的粗糙程度不變，故摩擦力不變，所以向右的摩擦力為：f=20N。
A向左做勻速直線運動，受到平衡力的作用，A受到的水平向左的拉力為：F=f+12GB=20N+20N=40N，
拉力F做功：W=Fs=40N×1m=40J，故C正確；
D、右下的滑輪為動滑輪，當用一水平向左的力F拉動物體A在2s內(nèi)勻速向左移動1m的過程中，A移動的距離為B升高高度的2倍，B上升了hB=1m2=0.5m，故D錯誤。
故選：C。
A、根據(jù)W=Gh計算A的重力做功；
B、當A向右做勻速直線運動，分析其受力情況，根據(jù)二力平衡和動滑輪省一半的力分析；
C、當A向左做勻速直線運動，分析其受力情況，根據(jù)滑動摩擦力的大小跟壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)可知摩擦力不變，根據(jù)力的平衡求出A受到的水平向左的拉力；根據(jù)W=Fs求出拉力F做功；
D、右下的滑輪為動滑輪，根據(jù)動滑輪的特點，A移動的距離為B升高高度的2倍。
本題考查動滑輪的使用，力的平衡及功的計算、影響摩擦力大小的因素，考查知識點較多，難點是求A所受的摩擦力，關(guān)鍵是對物體進行受力分析。
8.【答案】D
【解析】
【分析】
本題涉及到滑輪組繩子拉力的計算、浮力的計算、滑輪組的機械效率等，考查的知識點多，用到的公式多，難點是求最大拉力，明確滑輪組有3段繩子承擔，當A完全浸沒時繩子對物體A拉力最大是關(guān)鍵。
(1)利用ρ=mV求A的質(zhì)量，再利用G=mg求A的重力；A浸沒在水中V排=VA，利用阿基米德原理求A浸沒在水中受到的浮力；當A完全浸沒時繩子對物體A拉力最大，電動機對繩子的拉力F=13(F浮?G+G動)，利用P=Fv求繩子自由端運動的最小速度；物體向下移動速度v=13v繩；
(2)拉力F=13(F浮?G+G動)，物體A向下運動過程中，浮力先變大、后不變，電動機拉著繩子的力先變大，后不變；
(3)當A完全浸沒時，滑輪組受到的拉力最大，滑輪組的機械效率最大，有用功W有用=(F浮?G)h，總功W總=Fs=13(F浮?G+G動)3h=(F浮?G+G動)h，滑輪組機械效率等于有用功與總功之比。
【解答】
解：
BD、由ρ=mV可得A的質(zhì)量：mA=ρAVA=0.4×103kg/m3×0.2m3=80kg；
A的重力：GA=mAg=80kg×10N/kg=800N；
A浸沒在水中V排=VA=0.2m3，
A浸沒在水中受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m3=2×103N；
當A完全浸沒時繩子對物體A的拉力最大，電動機對繩子的拉力也最大，不計繩重、摩擦和水的阻力，則電動機對繩子的最大拉力：F=13(F浮?G+G動)=13(2×103N?800N+300N)=500N，
由P=Wt=Fst=Fv可得，繩子自由端運動的最小速度：v繩=PF=1.5×103W500N=3m/s；
則物體向下運動的最小速度：v=13v繩=13×3m/s=1m/s；故B正確，D錯誤；
C、電動機對繩子的拉力F=13(F浮?G+G動)，物體A向下運動過程中，浮力先變大、后不變，所以電動機拉著繩子的力先變大，后不變，故C正確；
A、當A完全浸沒后，滑輪組受到的拉力最大，此時滑輪組的機械效率最大，有用功：W有用=(F浮?G)h，
總功：W總=Fs=13(F浮?G+G動)×3h=(F浮?G+G動)h，
滑輪組機械效率的最大值：η=W有用W總×100%=(F浮?G)h(F浮?G+G輪)h×100%=F浮?GF浮?G+G輪×100%=2×103N?800N2×103N?800N+300N×100%=80%，故A正確。
9.【答案】C
【解析】
【分析】
本題考查滑輪組中相關(guān)量的計算，不計摩擦和繩重時拉力的求法。
(1)由圖可知，兩滑輪組的繩子的有效股數(shù)n，不計繩重及摩擦，拉力F=1n(G物+G動)比較兩滑輪組拉力的大小關(guān)系；
(2)由圖可知，兩滑輪組的繩子的有效股數(shù)n，繩子自由端移動的速度等于物體升高速度的n倍，據(jù)此比較甲、乙繩子自由端移動的速度關(guān)系；
(3)不計繩重、滑輪與軸之間的摩擦，滑輪組的機械效率η=W有W總=G物hFs=G物hFnh=G物Fn=G物G物+G動，據(jù)此比較甲、乙滑輪組的機械效率；
(4)由滑輪組的結(jié)構(gòu)知道承擔物重的繩子股數(shù)n，則繩子自由端移動的距離s=nh；
【解答】
A.不計繩重及摩擦，因為拉力F=1n(G物+G動)，n1=2，n2=3，
所以繩端的拉力：F1=12(G物+G動)，F(xiàn)2=13(G物+G動)，所以F1>F2，故A錯誤；
B.由圖知，n甲=2，n乙=3，甲滑輪組繩子自由端移動的速度v甲=2v物，乙滑輪組繩子自由端移動的速度v乙=3v物，所以甲繩子自由端移動速度小于乙繩的自由端移動的速度，故B錯誤；
C.不計繩重、滑輪與軸之間的摩擦，滑輪組的機械效率η=W有W總=G物hFs=G物hFnh=G物Fn=G物G物+G動，物體和動滑輪重力相等，所以甲、乙滑輪組的機械效率相等，故C正確；
D.因為繩子自由端移動的距離s=nh，n1=2，n2=3，提升物體的高度h相同，所以s1=2h，s2=3h，則s1≠s2，故D錯誤；
10.【答案】C
【解析】解：(1)每個滑輪的質(zhì)量均相等且繩重和摩擦不計，由圖可知，甲圖n=2，而乙圖n=3，所以F甲=G動+200N2，F(xiàn)乙=G動+100N3。故A錯誤。
(2)克服重力所做的功就是有用功，即W=Gh，也就是重力乘以重物被舉高的高度，W甲=200N×h，W乙=100N×h，W甲不等于W乙，故B錯誤。
(3)繩重和摩擦不計，所以克服動滑輪所做的功就是額外功，W額=G動h，也就是動滑輪的重力乘以其上升的高度，由于每個滑輪的質(zhì)量均相等且被提升相同高度，所以兩裝置中，額外功相同。故C正確。
(4)η=W有W總=W有W額+W有，W額相同，而有用功不同，所以機械效率不同，故D錯誤。
故選：C。
(1)繩重和摩擦不計，拉力大小利用F=G動+G物n來計算；
(2)克服重力所做的功就是有用功，即W=Gh；
(3)由題知，繩重和摩檫不計，使用滑輪組做的額外功等于提升動滑輪做的功，由于每個滑輪的質(zhì)量相等，將重物勻速提升相同高度，做的額外功相等；
(4)機械效率的大小利用η=W有W總=W有W額+W有來判斷。
本題考查了關(guān)于滑輪組的拉力大小，有用功，額外功，機械效率的相關(guān)計算，是一道綜合性很強的題。
11.【答案】C
【解析】
【分析】
(1)已知滑輪組繩子的段數(shù)n和拉力F拉，物體靜止，設(shè)滑輪組對物體的拉力F′，其關(guān)系為F拉=13(F′+G動)；地面對物體的支持力等于物體對地面的壓力，等于物體的重力G減去整個滑輪組對物體的拉力F′；
(2)由圖丙確定出1～2s時物體的運動狀態(tài)；
(3)由F?t圖象得出在2～3s內(nèi)的拉力F，由v?t圖象得出重物上升的速度，求出拉力F的作用點下降的速度，利用P=Fv求拉力做功功率；
(4)知道拉力F和物重G大小，以及S與h的關(guān)系，利用效率求滑輪組的機械效率。
本題是一道力學(xué)綜合題，涉及到功率、機械效率的計算，能從題目提供的圖中得出相關(guān)信息是解答本題的關(guān)鍵。
【解答】
A.由圖乙可知，在0～1s內(nèi)，拉力F=30N，取動滑輪和重物為研究對象，受到向下的重力G和G動，向上的支持力F支，及三根繩子向上的拉力F′作用，處于靜止狀態(tài)，
地面對重物的支持力：F支=G?F′=G?3F拉+G動=100N?3×30N+G動=G動+10N，故A正確，不符合題意；
B.由圖丙可知，在1～2s內(nèi)物體速度在增加，做加速運動，故B正確，不符合題意
C.由圖可知在2～3s內(nèi)，重物做勻速運動，v3=2.50m/s，拉力F3=40N，
因為從動滑輪上直接引出的繩子股數(shù)(承擔物重的繩子股數(shù))n=3，
所以拉力F的作用點下降的速度v3′=3v3=3×2.50m/s=7.5m/s，
拉力做功功率(總功率)：
P總=F3V3′=40N×7.5m/s=300W，故C錯誤，符合題意；
D.2～3s時滑輪組的機械效率：
η=W有用W總=Gh3F3h3=Gh3F3·3h=G3F3=100N3×40N≈83.33％，故D正確，不符合題意。
故選C。

12.【答案】B
【解析】
【分析】
(1)忽略繩重及一切阻力，圖甲的機械效率，η=W有用W總×100％=GhFs×100％=GhFnh×100％=GnF×100％可求拉力F1的大??；
(2)根據(jù)F1=12(G+G動)可求動滑輪的重力；再根據(jù)η=W有用W總×100％=GhGh+G動h×100％=GG+G動×100％可求用圖乙繞法勻速提升400N重物時，機械效率的大?。?br>(3)(4)分別用兩種繞法勻速提升相同重物時，有用功相同，忽略繩重及一切阻力，克服動滑輪做的功是額外功，額外功相同，總的總功相同，機械效率相同。
理解機械效率的含義，明確額外功的產(chǎn)生原因，能分析出額外功相同是正確解答本題的關(guān)鍵。
【解答】
解：A、忽略繩重及一切阻力，用圖甲繞法勻速提升重為900N的物體時，機械效率為90%，
圖甲中n=2，由η=W有用W總×100％=GhFs×100％=GhFnh×100％=GnF×100％可得拉力F1的大?。?br>F1=Gnη=900N2×90%=500N，故A錯誤；
B、圖甲中，根據(jù)F1=12(G+G動)可得動滑輪的重力：
G動=2F1?G=2×500N?900N=100N；
忽略繩重及一切阻力，
滑輪組的機械效率η=W有用W總×100％=GhGh+G動h×100％=GG+G動×100％，則用圖乙繞法勻速提升400N重物時，其機械效率為：
η′=G′G′+G動×100％=400N400N+100N×100%=80%，故B正確；
CD、分別用兩種繞法勻速提升相同重物時，有用功相同，忽略繩重及一切阻力，克服動滑輪做的功是額外功，因同一滑輪組中動滑輪的重不變、提升高度相同，額外功相同，總功相同(即F1和F2做功相同)，機械效率也相同，故CD錯誤；
故選B。
13.【答案】100 200
【解析】解：
(1)由乙圖可知，當提升貨物重G=100N時，η=50%，
不考慮繩重和摩擦，滑輪組的機械效率η=W有用W總=W有用W有用+W額=GhGh+G輪h=GG+G輪，
即：50%=100N100N+G輪，
解得動滑輪重：G輪=100N；
(2)當運送3件貨物時，貨物的總重G′=3×100N=300N，
由圖甲可知n=2，不考慮繩重和摩擦，此時繩子的拉力：
F′=12(G′+G輪)=12×(300N+100N)=200N。
故答案為：100；200。
(1)不計繩子重和摩擦，動滑輪不變，取物重G=100N，由圖乙知道此時的機械效率為50%，利用η=W有用W總=W有用W有用+W額=GhGh+G輪h=GG+G動求動滑輪重；
(2)當運送3件貨物時，求出貨物重，不考慮繩重和摩擦，此時拉力F=12(G+G輪)。
本題考查了使用滑輪組機械效率公式的應(yīng)用和拉力的計算，能從圖象中得出相關(guān)信息是本題的關(guān)鍵。
14.【答案】2.5
80％

【解析】注意分析題目所述的各物體運動距離的關(guān)系。
15.【答案】杠桿 0.1R
【解析】解：
(1)兩圓盤材質(zhì)都是均勻的，可把兩個圓心的相連的線段看成杠桿；
所以整個裝置可以看成杠桿模型。
(2)大小圓盤的重力之比為：

由杠桿平衡的條件，G大：G小=4：1，
則力臂L大：L小=1：4；
且距O點的距離為該線段的15，而支點位置應(yīng)在兩個圓心相連的線段上，
所以整體重心離大圓盤圓心的距離是15×(R?12R)=0.1R；
故答案為：(1)杠桿；(2)0.1R。
兩圓盤材質(zhì)都是均勻的，可把兩個圓心的相連的線段看成杠桿，再利用杠桿平衡的條件，計算出整體重心的位置，從而判斷整體重心離大圓盤圓心的距離。
此題考查的是杠桿模型，確定重心位置，且較難的題目，通常需要先找出各部分重心再確定整體的重心，難度較大。
16.【答案】省力 180
【解析】解：
(1)獨輪車在使用過程中，動力臂為1m，阻力臂為0.3m，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，費距離；
所以獨輪車是省力杠桿。
(2)由FL1=GL2，即：F×1m=600N×0.3m；
解得F=180N；
由此人向上的力為180N。
故答案為：(1)省力；(2)180N。
(1)判斷杠桿在使用過程中，動力臂和阻力臂的大小關(guān)系，再判斷它是屬于哪種類型的杠桿。獨輪車在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，費距離；
(2)知道阻力、阻力臂、動力臂，利用杠桿的平衡條件，求動力大小。
此題考查的是杠桿的分類和特點，主要包括以下幾種：①省力杠桿，動力臂大于阻力臂，省力但費距離；②費力杠桿，動力臂小于阻力臂，費力但省距離；③等臂杠桿，動力臂等于阻力臂，既不省距離也不省力；以及杠桿平衡的條件的應(yīng)用。
17.【答案】
【解析】
【分析】
根據(jù)重力的方向是豎直向下的，過重心做豎直向下的力即可。根據(jù)杠桿的平衡條件，力臂越長，作用力越小的思路，先確定最長的力臂，然后根據(jù)力與力臂垂直的關(guān)系確定杠桿的最小作用力。本題考查重力示意圖的畫法、杠桿中最小力的作圖，畫杠桿中最小作用力的關(guān)鍵是找出最長的力臂，一般以支點到動力作用點的距離作為動力臂最長。
【解答】
過電熱水壺的重心B，沿豎直向下的方向畫一條有向線段，用G表示，即為其所受重力示意圖；連接OA就是最長的動力臂，根據(jù)杠桿平衡的條件，要使杠桿平衡，動力方向向上，據(jù)此可畫出最小的動力F；如圖所示。

18.【答案】解：找到支點O及F2的作用線，從支點開始向力的作用線作垂線，并標出力臂，如圖所示：

【解析】力臂即點到線的距離。找到支點、力的作用線，再作支點到力的作用線的垂線段。
畫力臂的方法是：一找點(支點)，二作線(力的作用線)，點向線作垂線。
19.【答案】(1)便于測量力臂 (3)小于 左(4)ρ水L1L2 (5)<
【解析】杠桿在水平位置平衡時，力臂與杠桿均水平，便于測量力臂；將裝滿水的礦泉水瓶懸掛在D點時，BC對電子秤的壓力F=mg，由杜桿平衡條件得mg×OA=ρ水gV×L1…①，將裝滿待測液體的礦泉水瓶仍懸掛在D點，BC對電子秤的壓力F′=m′g，有m′g×OA=ρ水gV×L1…②，因m′