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5　改变世界的机械
知识点1　轮轴
1．小明通过仔细观察，发现简单机械在生活中有很多实际应用，如：指甲钳、剪刀、钥匙等。将如图所示的钥匙插入锁孔转动开锁时，钥匙就相当于一个__ __(选填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”)，属于__ __(选填“省力”或“费力”)机械。
2．(安徽合肥开学考试)如图所示，拧螺丝时，手柄__ __(选填“粗”或“细”)一些的螺丝刀用起来更省力。
3．(辽宁葫芦岛期末)明朝罗颀《物原》中记载：“史佚(周朝人名)始作辘轳。”如图甲所示是周朝时期的一种取水工具“辘轳”。图乙所示是“辘轳”的简化图，它属于简单机械中的__ __；若想使人在提水时能更省力，可以适当增加摇柄中__ __(选填“A”或“B”)的长度。
　
知识点2　斜面
4．(陕西西安开学考试)骑自行车上一个陡坡时，有经验的同学会沿S形路线骑行，这样做是为了( )
A．缩短所走的路程
B．减少所做的功
C．减小骑行者所施加的力
D．缩短所用的时间
5．(四川成都期末)工人往车上装重物时，用长木板搭个斜面，工人用平行于斜面向上的大小不变的恒力，把重物沿斜面从底端匀速推到顶端，如图所示。下列说法正确的是( )
A．使用斜面可以省力，也可以省距离
B．因为还要克服摩擦，使用斜面不能省力
C．工人匀速推动重物的速度越大，推力做功越多
D．工人匀速推动重物的速度越大，推力的功率越大
6．(陕西咸阳月考)如图甲所示是某风景区盘山公路，盘山公路相当于简单机械中的__ __，利用它可以省力，图乙和图丙所示为生活中常见的两种钉子，其中与盘山公路的力学原理相同的是图__ __(选填“乙”或“丙”)钉。乙螺丝钉，螺纹__ __(选填“密”或“稀”)一些拧起来更省力，原因是__ _ __。
7．(广西桂林中考)某升降式晾衣架的结构如图所示。该晾衣架没有应用到的简单机械是( )
A.动滑轮 B．定滑轮
C．轮轴 D．斜面
8．(四川眉山中考)如图是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置，斜面粗糙程度相同。他用平行于斜面向上的恒定拉力F，将重6 N的物体以1 m/s的速度匀速拉到斜面顶端，测得斜面的机械效率为75%。则下列说法正确的是( )
A．拉力做功为3 J
B．物体受到摩擦力为1.5 N
C．在匀速拉动过程中，物体的机械能不变
D．若以2 m/s的速度匀速拉动物体，斜面机械效率仍为75%
9．如图所示，小轿车的方向盘相当于一个轮轴，若F1＝20 N，轮盘的半径为20 cm，轴的直径为4 cm，不计摩擦阻力，则F2＝__ __N。门锁的把手相当于一个__ __(选填“省力”或“费力”)轮轴。
10．(山东菏泽月考)位于湖南张家界天门山景区的一条盘山公路，有通天大道之称，该盘山公路全长10.77公里，利用此设计可以省__ __。一辆总重为1×105 N的汽车经过某一长为200 m的路段时，竖直高度上升了20 m，如果汽车的牵引力恒为2.5×104 N，此过程牵引力做的总功是__ __J。
11．(广东阳江期中)明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳，沿用至今。图甲是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，可视为不等臂杠杆，为方便提水，它是按照__ __(选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示，它的支点是__ __(选填“A”“B”或“C”)点。设大轮与小轮的半径比为3∶1，水桶受到的总重力为90 N，若要使辘轳静止在图乙所示位置，则作用在C点最小的力应为__ __N。(不计井绳的粗细和自重)
　
12．(科学探究)(山东威海期末)小明在“探究斜面的机械效率与哪些因素有关”的活动中，提出了以下猜想：
A．同一个斜面，所推的物体越重，机械效率越高；
B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。
为了验证猜想，小明用木板搭成了如图所示的装置进行探究，记录数据如下表：
实验 次数 斜面 倾角 物重 G物/N 拉力 F/N 斜面高 度h/m 斜面长 度s/m 有用功 W有用/J 总功 W总/J 斜面机 械效率η
1 30° 3 2.5 0.6 1.2 1.8 3 60%
2 30° 5 3.8 0.6 1.2 3 4.56
3 42° 3 2.8 0.8 1.2 2.4 3.36 71%
(1)在实验过程中，应沿斜面向上__ __拉动木块。
(2)第2次实验中斜面的机械效率η＝__ __(结果保留整数)。
(3)对比实验1、2的数据可以用来验证猜想__ __(填字母序号)；细心的小明发现第2次实验中的额外功大于第1次实验中的额外功，你认为可能的原因是__ __；
第1次实验中物块与斜面间的摩擦力是__ __N。
(4)请写出小明验证猜想B综合分析数据的过程：__ __；初步得出的结论是__ __。5　改变世界的机械
知识点1　轮轴
1．小明通过仔细观察，发现简单机械在生活中有很多实际应用，如：指甲钳、剪刀、钥匙等。将如图所示的钥匙插入锁孔转动开锁时，钥匙就相当于一个__轮轴__(选填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”)，属于__省力__(选填“省力”或“费力”)机械。
2．(安徽合肥开学考试)如图所示，拧螺丝时，手柄__粗__(选填“粗”或“细”)一些的螺丝刀用起来更省力。
3．(辽宁葫芦岛期末)明朝罗颀《物原》中记载：“史佚(周朝人名)始作辘轳。”如图甲所示是周朝时期的一种取水工具“辘轳”。图乙所示是“辘轳”的简化图，它属于简单机械中的__轮轴__；若想使人在提水时能更省力，可以适当增加摇柄中__B__(选填“A”或“B”)的长度。
　
知识点2　斜面
4．(陕西西安开学考试)骑自行车上一个陡坡时，有经验的同学会沿S形路线骑行，这样做是为了(　C　)
A．缩短所走的路程
B．减少所做的功
C．减小骑行者所施加的力
D．缩短所用的时间
上坡时，自行车上升的高度不变，走S形路线所走的路线较长，故A错误；使用任何机械都不省功，故B错误；上坡时，走S形路线所走的路线较长，相当于增长了斜面的长度，斜面越长越省力，故C正确；速度一定，走S形路线所走的路线较长，所用的时间较长，故D错误。
5．(四川成都期末)工人往车上装重物时，用长木板搭个斜面，工人用平行于斜面向上的大小不变的恒力，把重物沿斜面从底端匀速推到顶端，如图所示。下列说法正确的是(　D　)
A．使用斜面可以省力，也可以省距离
B．因为还要克服摩擦，使用斜面不能省力
C．工人匀速推动重物的速度越大，推力做功越多
D．工人匀速推动重物的速度越大，推力的功率越大
6．(陕西咸阳月考)如图甲所示是某风景区盘山公路，盘山公路相当于简单机械中的__斜面__，利用它可以省力，图乙和图丙所示为生活中常见的两种钉子，其中与盘山公路的力学原理相同的是图__乙__(选填“乙”或“丙”)钉。乙螺丝钉，螺纹__密__(选填“密”或“稀”)一些拧起来更省力，原因是__螺纹属于斜面，螺纹越密，拧起来更费距离，_就会越省力(合理即可)__。
盘山公路的设计是为了在高度一定的情况下，通过延长路程来减小坡度，从而达到省力的效果。这种设计实际上就相当于简单机械中的斜面；图乙和图丙所示为生活中常见的两种钉子，其中图乙的螺丝钉上的一圈圈螺纹的长相当于斜面的长，使用斜面可以省力，所以与盘山公路的力学原理相同的是图乙；螺纹属于斜面， 螺纹越密， 拧起来更费距离， 就会越省力。
7．(广西桂林中考)某升降式晾衣架的结构如图所示。该晾衣架没有应用到的简单机械是(　D　)
A.动滑轮 B．定滑轮
C．轮轴 D．斜面
8．(四川眉山中考)如图是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置，斜面粗糙程度相同。他用平行于斜面向上的恒定拉力F，将重6 N的物体以1 m/s的速度匀速拉到斜面顶端，测得斜面的机械效率为75%。则下列说法正确的是(　D　)
A．拉力做功为3 J
B．物体受到摩擦力为1.5 N
C．在匀速拉动过程中，物体的机械能不变
D．若以2 m/s的速度匀速拉动物体，斜面机械效率仍为75%
拉力做的有用功为W有＝Gh＝6 N×0.5 m＝3 J，斜面的机械效率为75%，则拉力做功为W＝＝＝4 J，故A错误；此过程中额外功为W额＝W－W有＝4 J－3 J＝1 J，由图可知，斜面的长度为s＝2h＝2×0.5 m＝1 m，物体受到摩擦力为f＝＝＝1 N，B错误；在匀速拉动过程中，物体的质量不变，动能不变，高度变大，重力势能变大，物体的机械能变大，故C错误；若以2 m/s的速度匀速拉动物体，此过程中摩擦力大小不变，则额外功不变，有用功也不变，总功也不变，因此斜面机械效率仍为75%，故D正确。
9．如图所示，小轿车的方向盘相当于一个轮轴，若F1＝20 N，轮盘的半径为20 cm，轴的直径为4 cm，不计摩擦阻力，则F2＝__200__N。门锁的把手相当于一个__省力__(选填“省力”或“费力”)轮轴。
轮轴的实质是杠杆的变形，根据杠杆的平衡条件，F1R＝F2r，F1＝20 N，R＝20 cm，r＝＝＝2 cm，F2＝＝＝200 N；门锁的把手外轮半径大于轴半径，动力作用在轮上，相当于一个省力轮轴。
10．(山东菏泽月考)位于湖南张家界天门山景区的一条盘山公路，有通天大道之称，该盘山公路全长10.77公里，利用此设计可以省__力__。一辆总重为1×105 N的汽车经过某一长为200 m的路段时，竖直高度上升了20 m，如果汽车的牵引力恒为2.5×104 N，此过程牵引力做的总功是__5×106__J。
11．(广东阳江期中)明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳，沿用至今。图甲是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，可视为不等臂杠杆，为方便提水，它是按照__省力__(选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示，它的支点是__B__(选填“A”“B”或“C”)点。设大轮与小轮的半径比为3∶1，水桶受到的总重力为90 N，若要使辘轳静止在图乙所示位置，则作用在C点最小的力应为__30__N。(不计井绳的粗细和自重)
　
12．(科学探究)(山东威海期末)小明在“探究斜面的机械效率与哪些因素有关”的活动中，提出了以下猜想：
A．同一个斜面，所推的物体越重，机械效率越高；
B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。
为了验证猜想，小明用木板搭成了如图所示的装置进行探究，记录数据如下表：
实验 次数 斜面 倾角 物重 G物/N 拉力 F/N 斜面高 度h/m 斜面长 度s/m 有用功 W有用/J 总功 W总/J 斜面机 械效率η
1 30° 3 2.5 0.6 1.2 1.8 3 60%
2 30° 5 3.8 0.6 1.2 3 4.56
3 42° 3 2.8 0.8 1.2 2.4 3.36 71%
(1)在实验过程中，应沿斜面向上__匀速直线__拉动木块。
(2)第2次实验中斜面的机械效率η＝__66%__(结果保留整数)。
(3)对比实验1、2的数据可以用来验证猜想__A__(填字母序号)；细心的小明发现第2次实验中的额外功大于第1次实验中的额外功，你认为可能的原因是__第2次物体对斜面的压力大于第1次物体对斜面的压力__；
第1次实验中物块与斜面间的摩擦力是__1__N。
(4)请写出小明验证猜想B综合分析数据的过程：__见解析__；初步得出的结论是__当物体的重力相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越大__。
(1)为了保证弹簧测力计的示数稳定，应沿斜面向上匀速直线拉动木块。(2)第2次实验中斜面的机械效率为η＝×100%＝×100%≈66%。(3)对比1、2两次实验的数据，控制的是斜面倾角相同，改变的是物体的重力，因此，是探究斜面的机械效率与物体重力的关系，即验证的是猜想A；沿着斜面拉物体时，克服斜面对物体的摩擦力做的功为额外功，由表中1、2两次的数据可知，1、2两次斜面的倾角不变，第2次物体的重力大于第1次物体的重力，因此，第2次物体对斜面的压力大于第1次物体对斜面的压力，由滑动摩擦力的影响因素可知，第2次物体受到斜面的摩擦力大于第1次物体受到斜面的摩擦力，第2次的额外功大于第1次的额外功；第1次实验中，额外功为W额1＝W总1－W有1＝3 J－1.8 J＝1.2 J，第1次实验中物块与斜面间的摩擦力是f1＝＝＝1 N。(4)要验证猜想B，即验证“斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关”，根据控制变量法可知，需控制物重不变，改变斜面的倾角，所以分析对比1、3两次实验，对比1、3两次实验的数据，控制的是物体的重力相同，改变的是斜面倾角，且斜面倾角越大，机械效率越高，所以，可得出结论：当物体的重力相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越大。

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