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第十讲 简单机械
　　基础练 　　　　　　　　　　
1.人体中有很多结构可简化为杠杆。如图所示,手提起物体时,桡骨在肱二头肌的收缩牵引下绕肘关节转动,这是一种 　杠杆,此过程中肱二头肌收缩的距离 　(选填“大于”“小于”或“等于”)手移动的距离。
第1题图　第2题图
2.如图所示,用杠杆将物体A提起。请画出使杠杆平衡的最小力F的示意图和物体A所受重力的示意图。
3.如图所示是小丽妈妈脚踩缝纫机踏板工作时的情景。脚对缝纫机踏板的压力F1作用于A点,连杆对踏板的拉力F2作用于B点,已知OA=8 cm,OB=16 cm,F1=20 N,则F2= 　N。
第3题图　　　第4题图
4.如图所示,在新农村建设的工地上,工人使用一个 　(选填“定”或“动”)滑轮匀速提升重300 N的建筑材料(不计绳重和摩擦),则人的拉力为 　N。工人在拉动的过程中不断后退,拉力的大小 　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
5.在“探究动滑轮的特点”的实验中,竖直向上拉弹簧测力计,如图所示。两个弹簧测力计静止时的示数分别为F1、F2,则F1、F2的大小关系是 　。若钩码匀速上升0.1 m,则绳子自由端移动的距离为 　m。
第5题图　　　第6题图
6.如图所示,园艺工人在修剪枝条时,常把枝条尽量往剪刀的轴处靠近,这样做是为了 ( )
A.增大动力臂,能够省力
B.增大阻力臂,方便使用
C.减小动力臂,方便使用
D.减小阻力臂,能够省力
7.下列挪动球形石墩的方法中,最省力的是 ( )
　 　　　　　　　　　　　　　　
　　A　　　　　B　　　　　C　　　　D
8.如图所示是某款壁灯的示意图。已知OA=20 cm,点O到重力作用线的距离为35 cm。若壁灯总重为48 N,则A处受到的墙面垂直的力FA= 　N。
第8题图　　　第9题图
9.如图所示,杠杆AB放在钢制圆柱体的正中央水平凹槽CD中,杠杆AB能以凹槽两端的点C或点D为支点在竖直平面内转动,AC=CD=DB,左端重物G=12 N。当作用在点B竖直向下的拉力F足够大时,杠杆容易绕点 　(选填“C”或“D”)点翻转。为使杠杆AB保持水平衡,拉力的最小值F1= 　N,最大值F2= 　N。(杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计)
10.如图所示,重为100 N的物体在水平拉力F=10 N的作用下,沿水平面向左做匀速直线运动,物体受到的水平地面的摩擦力是其重力的0.12倍。若物体在10 s内向左移动了10 m,则拉力所做的功为 　J,滑轮组所做的有用功的功率为 　W。
第10题图　
11.某同学在做“探究杠杆的平衡条件”实验,实验中所用的钩码的质量均相同。
第11题图
(1)如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母适当向 　调节。
(2)如图乙所示,实验时,为使杠杆在水平位置平衡,应该在点A处悬挂 　个钩码。
(3)人类很早以前就会使用杠杆了。如图丙所示是我们的祖先在建造宫殿时利用木杆撬动沉重木料时的情景。由此过程可知,其中的木杆属于 　(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
12.如图甲所示是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂,“横木穿插碓头,硬嘴为铁,足踏其末而舂之。”若碓头的质量为20 kg,不计横木的重力和转动摩擦,捣谷人双手与扶手之间的作用力为0。质量为72 kg的捣谷人,左脚与地面的接触面积为200 cm2,当他右脚在B点用最小力踩横木使其刚好转动时,示意图如图乙所示,已知OA∶OB=3∶2,g取10 N/kg。求:
(1)碓头的重力。
(2)碓头竖直下落0.5 m,用时0.4 s,重力做功的功率。
(3)人左脚对地面的压强。
第12题图
强化练　　　　　　　　　　　　　　　
1.用水桶从井中提水时,克服 　的重力所做的功是有用功;若桶掉到井里,捞桶时桶里带了一些水,则克服 　的重力所做的功是额外功。(均选填“水”或“桶”)
2.用如图所示滑轮组将重300 N的物体匀速提升1 m,拉力F的大小为120 N,则拉力F做的有用功为 　J,滑轮组的机械效率为 　。
第2题图　　　第3题图
3.如图所示,重800 N的物体在100 N的拉力F的作用下,沿水平地面向左做匀速直线运动,滑轮组的机械效率为80%,在此过程中,物体与地面间的滑动摩擦力的大小为 　N。
4.如图所示是一种液压千斤顶,当手压摇臂时,重物便被举高。它的工作原理是:用这种千斤顶把某汽车的一个后轮顶起时,施加在摇臂上竖直向下的压力为200 N,每压一次,手竖直向下移动的距离是50 cm,压10次后,车后轮被抬高10 cm,整个过程做的有用功为600 J,则该千斤顶的机械效率是 　%。
第4题图　　　第5题图
5.如图所示,供轮椅上下的斜坡长L=4 m,高h=2 m。小明用120 N的拉力平行于斜坡向上将重为200 N的木箱从底端匀速拉到顶端。他所做的有用功为 　J,斜坡的机械效率为 　(精确到0.1%),木箱所受摩擦力的大小为 　N。
6.用弹簧测力计将钩码缓慢、匀速提升到某一高度,弹簧测力计的示数如图甲所示。如图乙所示,用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢、匀速提升到相同高度,弹簧测力计的示数为1.2 N,不计绳重和摩擦。下列说法正确的是 ( )
　　　第6题图
A.图甲中拉力做的功等于图乙中的额外功
B.图乙中动滑轮的重为0.6 N
C.图乙中动滑轮的机械效率为83.3%
D.增加图乙中钩码的重力,动滑轮的机械效率会降低
7.如图甲所示,用滑轮组将重为90 N的物块匀速提起,拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图像如图乙所示,不计绳重和摩擦,则图乙中阴影部分的面积表示的物理量是 　(选填“总功”“有用功”或“额外功”),该滑轮组的机械效率为 　。将物块提升更大的高度,滑轮组的机械效率将 　(选填“增大”“减小”或“不变”)
甲　乙
第7题图
8.如图所示,利用滑轮组匀速拉动放在水平地面上重为G的物体,物体移动的距离为s1,绳子自由端移动的距离为s2,A点的拉力为FA,滑轮组的机械效率为η。下列说法正确的是 ( )
A.FA=2F
B.有用功为Gs1
C.物体受到的地面的摩擦力为2Fη
D.额外功为Fs2-Gs1
第8题图　　　第9题图
9.某实验小组用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率,部分实验数据如表所示。
实验次数 1 2 3 4
钩码重G物/N 0.5 1.0 1.5 2.0
钩码上升的高度h/m 0.1 0.1 0.1 0.1
绳端的拉力F/N 0.3 0.5 0.7 0.9
绳端移动的距离s/m 0.3 0.3 0.3 0.3
机械效率η 67% 71% 74%
(1)实验中应尽量竖直向上 　拉动弹簧测力计。
(2)第一次实验中测得滑轮组的机械效率约为 　。
(3)分析以上数据可知,使用同一个滑轮组提升重物时,被提升物体的重力越 　,滑轮组的机械效率越高。
10.如图所示是工人用滑轮组提升建筑材料的示意图,在400 N的拉力的作用下,使质量为70 kg的建筑材料在10 s的时间内匀速竖直上升了2 m。不计绳重和摩擦,g取10 N/kg。求:
(1)拉力的功率。
(2)滑轮组的机械效率。
(3)动滑轮的重力。
第10题图
11.小兴学习了简单机械后,设计了如图所示的装置,粗糙斜面的长为1 m、高为0.5 m,滑轮组位于斜面顶端,不计绳重、滑轮重、滑轮的摩擦,各段绳子均与斜面平行。她把重为24 N的物体从斜面底端匀速拉到顶端,用时10 s,弹簧测力计的示数为5 N,则拉力对物体做的有用功为 　J,绳子末端的拉力做功的功率为 　W,物体受到的斜面的摩擦力的大小为 　N。
第11题图第十讲 简单机械
基础练 　　　　　　　　　　　
1.人体中有很多结构可简化为杠杆。如图所示,手提起物体时,桡骨在肱二头肌的收缩牵引下绕肘关节转动,这是一种　费力　杠杆,此过程中肱二头肌收缩的距离　小于　(选填“大于”“小于”或“等于”)手移动的距离。
第1题图　第2题图
2.如图所示,用杠杆将物体A提起。请画出使杠杆平衡的最小力F的示意图和物体A所受重力的示意图。
3.如图所示是小丽妈妈脚踩缝纫机踏板工作时的情景。脚对缝纫机踏板的压力F1作用于A点,连杆对踏板的拉力F2作用于B点,已知OA=8 cm,OB=16 cm,F1=20 N,则F2=　10　N。
第3题图　　　第4题图
4.如图所示,在新农村建设的工地上,工人使用一个　定　(选填“定”或“动”)滑轮匀速提升重300 N的建筑材料(不计绳重和摩擦),则人的拉力为　300　N。工人在拉动的过程中不断后退,拉力的大小　不变　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
5.在“探究动滑轮的特点”的实验中,竖直向上拉弹簧测力计,如图所示。两个弹簧测力计静止时的示数分别为F1、F2,则F1、F2的大小关系是　 F1=F2　。若钩码匀速上升0.1 m,则绳子自由端移动的距离为　0.2　m。
第5题图　　　第6题图
6.如图所示,园艺工人在修剪枝条时,常把枝条尽量往剪刀的轴处靠近,这样做是为了 (　D　)
A.增大动力臂,能够省力
B.增大阻力臂,方便使用
C.减小动力臂,方便使用
D.减小阻力臂,能够省力
7.下列挪动球形石墩的方法中,最省力的是 (　A　)
　 　　　　　　　　　　　　　　
　　A　　　　　B　　　　　C　　　　D
8.如图所示是某款壁灯的示意图。已知OA=20 cm,点O到重力作用线的距离为35 cm。若壁灯总重为48 N,则A处受到的墙面垂直的力FA= 　84　N。
第8题图　　　第9题图
9.如图所示,杠杆AB放在钢制圆柱体的正中央水平凹槽CD中,杠杆AB能以凹槽两端的点C或点D为支点在竖直平面内转动,AC=CD=DB,左端重物G=12 N。当作用在点B竖直向下的拉力F足够大时,杠杆容易绕点　D　(选填“C”或“D”)点翻转。为使杠杆AB保持水平衡,拉力的最小值F1=　6　N,最大值F2=　 24　N。(杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计)
10.如图所示,重为100 N的物体在水平拉力F=10 N的作用下,沿水平面向左做匀速直线运动,物体受到的水平地面的摩擦力是其重力的0.12倍。若物体在10 s内向左移动了10 m,则拉力所做的功为　300　J,滑轮组所做的有用功的功率为　12　W。
第10题图　
11.某同学在做“探究杠杆的平衡条件”实验,实验中所用的钩码的质量均相同。
第11题图
(1)如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母适当向　右　调节。
(2)如图乙所示,实验时,为使杠杆在水平位置平衡,应该在点A处悬挂　1　个钩码。
(3)人类很早以前就会使用杠杆了。如图丙所示是我们的祖先在建造宫殿时利用木杆撬动沉重木料时的情景。由此过程可知,其中的木杆属于　省力　(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
12.如图甲所示是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂,“横木穿插碓头,硬嘴为铁,足踏其末而舂之。”若碓头的质量为20 kg,不计横木的重力和转动摩擦,捣谷人双手与扶手之间的作用力为0。质量为72 kg的捣谷人,左脚与地面的接触面积为200 cm2,当他右脚在B点用最小力踩横木使其刚好转动时,示意图如图乙所示,已知OA∶OB=3∶2,g取10 N/kg。求:
(1)碓头的重力。
(2)碓头竖直下落0.5 m,用时0.4 s,重力做功的功率。
(3)人左脚对地面的压强。
第12题图
解:(1)碓头的重力G=mg=20 kg×10 N/kg=200 N。
(2)碓头竖直下落0.5 m,重力做的功W=Gh=200 N×0.5 m=100 J,
重力做功的功率P===250 W。
(3)根据杠杆的平衡条件可得F1×OB=G×OA,
则捣谷人右脚对横木的压力F1===300 N,
因为力的作用是相互的,则横木对右脚的支持力F右支=F1=300 N,
捣谷人的重力G人=m人g=72 kg×10 N/kg=720 N,
以捣谷人为研究对象,根据力的平衡条件可得,
G人=F右支+F左支,
则左脚受到的地面的支持力
F左支=G人-F右支=720 N-300 N=420 N,
左脚对地面的压力和左脚受到的地面的支持力是一对相互作用力,大小相等,则F压=F左支=420 N,
左脚对地面的压强p===2.1×104 Pa。
答:(1)碓头的重力为200 N。
(2)重力做功的功率为250 W。
(3)左脚对地面的压强为2.1×104 Pa。
强化练　　　　　　　　　　　　　　　
1.用水桶从井中提水时,克服　水　的重力所做的功是有用功;若桶掉到井里,捞桶时桶里带了一些水,则克服　水　的重力所做的功是额外功。(均选填“水”或“桶”)
2.用如图所示滑轮组将重300 N的物体匀速提升1 m,拉力F的大小为120 N,则拉力F做的有用功为　300　J,滑轮组的机械效率为　83.3%　。
第2题图　　　第3题图
3.如图所示,重800 N的物体在100 N的拉力F的作用下,沿水平地面向左做匀速直线运动,滑轮组的机械效率为80%,在此过程中,物体与地面间的滑动摩擦力的大小为　160　N。
4.如图所示是一种液压千斤顶,当手压摇臂时,重物便被举高。它的工作原理是:用这种千斤顶把某汽车的一个后轮顶起时,施加在摇臂上竖直向下的压力为200 N,每压一次,手竖直向下移动的距离是50 cm,压10次后,车后轮被抬高10 cm,整个过程做的有用功为600 J,则该千斤顶的机械效率是　60　%。
第4题图　　　第5题图
5.如图所示,供轮椅上下的斜坡长L=4 m,高h=2 m。小明用120 N的拉力平行于斜坡向上将重为200 N的木箱从底端匀速拉到顶端。他所做的有用功为　400　J,斜坡的机械效率为　83.3%　(精确到0.1%),木箱所受摩擦力的大小为　20　N。
6.用弹簧测力计将钩码缓慢、匀速提升到某一高度,弹簧测力计的示数如图甲所示。如图乙所示,用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢、匀速提升到相同高度,弹簧测力计的示数为1.2 N,不计绳重和摩擦。下列说法正确的是 (　C　)
　　　第6题图
A.图甲中拉力做的功等于图乙中的额外功
B.图乙中动滑轮的重为0.6 N
C.图乙中动滑轮的机械效率为83.3%
D.增加图乙中钩码的重力,动滑轮的机械效率会降低
7.如图甲所示,用滑轮组将重为90 N的物块匀速提起,拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图像如图乙所示,不计绳重和摩擦,则图乙中阴影部分的面积表示的物理量是　总功　(选填“总功”“有用功”或“额外功”),该滑轮组的机械效率为　60%　。将物块提升更大的高度,滑轮组的机械效率将　不变　(选填“增大”“减小”或“不变”)
甲　乙
第7题图
8.如图所示,利用滑轮组匀速拉动放在水平地面上重为G的物体,物体移动的距离为s1,绳子自由端移动的距离为s2,A点的拉力为FA,滑轮组的机械效率为η。下列说法正确的是 (　C　)
A.FA=2F
B.有用功为Gs1
C.物体受到的地面的摩擦力为2Fη
D.额外功为Fs2-Gs1
第8题图　　　第9题图
9.某实验小组用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率,部分实验数据如表所示。
实验次数 1 2 3 4
钩码重G物/N 0.5 1.0 1.5 2.0
钩码上升的高度h/m 0.1 0.1 0.1 0.1
绳端的拉力F/N 0.3 0.5 0.7 0.9
绳端移动的距离s/m 0.3 0.3 0.3 0.3
机械效率η 67% 71% 74%
(1)实验中应尽量竖直向上　匀速　拉动弹簧测力计。
(2)第一次实验中测得滑轮组的机械效率约为　56%　。
(3)分析以上数据可知,使用同一个滑轮组提升重物时,被提升物体的重力越　大　,滑轮组的机械效率越高。
10.如图所示是工人用滑轮组提升建筑材料的示意图,在400 N的拉力的作用下,使质量为70 kg的建筑材料在10 s的时间内匀速竖直上升了2 m。不计绳重和摩擦,g取10 N/kg。求:
(1)拉力的功率。
(2)滑轮组的机械效率。
(3)动滑轮的重力。
第10题图
解:(1)由图可知,绳子自由端移动的距离s=2h=2×2 m=4 m,
拉力做的功W总=Fs=400 N×4 m=1 600 J,
拉力的功率P===160 W。
(2)建筑材料的重力G=mg=70 kg×10 N/kg=700 N,
有用功W有=Gh=700 N×2 m=1 400 J,
滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=87.5%。
(3)不计绳重和摩擦,由F=(G+G动)可得,动滑轮的重力G动=2F-G=2×400 N-700 N=100 N。
答:(1)拉力的功率是160 W。
(2)滑轮组的机械效率是87.5%。
(3)动滑轮的重力是100 N。
11.小兴学习了简单机械后,设计了如图所示的装置,粗糙斜面的长为1 m、高为0.5 m,滑轮组位于斜面顶端,不计绳重、滑轮重、滑轮的摩擦,各段绳子均与斜面平行。她把重为24 N的物体从斜面底端匀速拉到顶端,用时10 s,弹簧测力计的示数为5 N,则拉力对物体做的有用功为　12　J,绳子末端的拉力做功的功率为　1.5　W,物体受到的斜面的摩擦力的大小为　3　N。
第11题图

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