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1、第十二章 简单机械单元检测试卷一、选择题（每题3分，共30分）1.下列图中的简单机械，不能省力但能省距离的是（）。A自行车的脚踏装置B盘山公路C划船用的船桨D动滑轮【答案】C。【解析】A：自行车的脚踏装置，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，省力但费距离。B：盘山公路实质是利用的斜面，省力但费距离。C：用船桨划水时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，费力但省距离。D：动滑轮实质是动力臂等于2倍阻力臂的杠杆，能省力但费距离。故选C。2.下列简单机械中属于省力机械的是（）。A斜面；B赛艇的船桨；C定滑轮；D镊子【答案】A。【解析】知道杠杆的动力臂大于阻力臂时，杠杆为省力杠杆，杠杆的动力臂小于阻力臂时，杠杆
2、为费力杠杆，结合各个选项逐一分析。A：使用斜面可以省力，属于省力机械，故A正确。B：赛艇的船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故B错误。C：定滑轮是等臂杠杆，所以使用定滑轮不省力，故C错误。D：镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故D错误。故选A。3.下图所示的简单机械一定省力的是（）。A撬石头用的木棒B华赛艇用的船桨C理发用的剪刀D升旗用的定滑轮【答案】A。【解析】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是否省力。A：用木棒撬石头时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。B：用船桨划水时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。C：用图示剪刀理发时
3、，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。D：定滑轮实质是一等臂杠杆，不能省力，但可以改变力的方向。故选A。4.如图所示，使用时属于费力杠杆的是（）。A镊子夹石块B起子开瓶盖C羊角锤拔铁钉D天平称物体质量【答案】A。【解析】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。A：用镊子夹石块，在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A正确。B：用瓶起子开瓶盖，在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B错误。C：用羊角锤拔钉子，在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C错误。D：天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故D错误。故选
4、A。5.踮脚是一项很好的有氧运动（如图），它简单易学，不受场地的限制，深受广大群众的喜爱，踮脚运动的基本模型是杠杆，下列分析正确的是（）。A脚后跟是支点，是省力杠杆；B脚后跟是支点，是费力杠杆；C脚掌与地面接触的地方是支点，是省力杠杆；D脚掌与地面接触的地方是支点，是费力杠杆【答案】C。【解析】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。如图所示，踮脚时，脚掌与地面接触的地方是支点，小腿肌肉对脚的拉力向上，从图中可知动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。故选C。6.下列关于简单机械在实际应用中的说法正确的是（）。A指甲剪是省力省功的机械； B定滑
5、轮不省力，但能改变力的方向；C滑轮组既省力，又省距离，还省功；D斜面的机械效率可以达到100%【答案】B。【解析】A：指甲剪由三条杠杆组成，其中既有省力杠杆也有费力杠杆，但其最终可以达到省力的目的，所以为省力机械，但使用任何机械都不省功，故A错误。B：定滑轮的实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变力的方向，故B正确。C：滑轮组可以省力，但费距离，且不可能省功，故C错误。D：使用任何机械都要做额外功，所以机械效率不可能达到100%，故D错误。故选B。7.分别使用定滑轮、动滑轮、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为定、动、组（不计绳重和摩擦，设每个
6、滑轮质量相等），则下列选项中正确的是（）。A组动定；B动定组；C定动组；D定组动【答案】A。【解析】克服物体的重力所做的功是有用功，由题知匀速提升同一物体到同一高度处，可知做的有用功相同；不计绳子质量和摩擦，额外功W额=G轮h，知道使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为0、1、2，可以得出做的额外功的大小关系，由于W总=W有用+W额，可以得出所做的总功的大小关系，再利用效率公式比较三种情况下机械效率的高低。匀速提升同一物体到同一高度处，由W有用=Gh可知，三种情况下做的有用功相同，大小都为W有用；不计绳子质量和摩擦，所做的额外功：W额=G动h，使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时，动滑轮的个数分别
7、为0、1、2，使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时，做的额外功：W额定W额动W额组，由W总=W有用+W额可知三种情况下做的总功：W定W动W组，由可知，使用定滑轮、动滑轮，滑轮组的机械效率：组动定。故选A。8.如图所示，某工地用滑轮组将重为5000N的货物匀速提升6m，所用时间为20s，在绳的末端所用拉力为2200N，下列说法错误的是（）。AM处滑轮的作用是改变力的方向；B提升货物过程中的有用功是3104J；C拉力的功率为660W；D若只增加货物所受的重力，滑轮组的机械效率将增大【答案】C。【解析】M处滑轮轴的位置不变，是定滑轮，其作用是改变力的方向，故A正确。提升货物过程中的有用功，故B正确。由图可知
8、，n=3，则拉力端移动距离为：S=3h=36m=18m，拉力做的总功为：，故拉力做功功率：，故C错。只增加货物所受的重力，有用功增加，额外功不变，有用功占总功的比值变大，滑轮的机械效率也会增大，故D正确。此题答案是C。9.如图，用300N的力将重为500N的物体在10s内匀速提升2m，不计绳重和摩擦，在此过程中（ ）。A绳子自由端移动的距离为6m；B动滑轮重100N；C拉力做功的功率为100W； D滑轮组的机械效率为60%【答案】B。【解析】A绳子自由端移动的距离为6m ，错误，绳子段数为2，移动距离为4m。 B动滑轮重100N，正确，2F=G物+G动，代入，解之得。C拉力做功的功率为100W
9、，错误，正确答案为120W。D滑轮组的机械效率为60%，错误，正确答案为83%。故选B。10.建筑工人用如图所示的滑轮组，在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中下列说法正确的是（）。A绳子自由端沿水平方向移动了6m；B物体受到的拉力为750N；C拉力F的功率为750W； D滑轮组的机械效率为80%【答案】D。【解析】A由图可知，n=2，则绳子自由端沿水平方向移动的距离s=nSA=22m=4m，故A错误。B物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的拉力
10、FA=f=0.4G=0.41500N=600N，故B错误。C拉力F做的功W总=Fs=375N4m=1500J，则拉力F的功率，故C错误。D有用功W有=FASA=600N2m=1200J，则滑轮组的机械效率，故D正确。故选D。二、填空题（每空2分，共28分）11.如题图所示，由不同物质制成的甲和乙两种实心球的体积相等，此时杠杆平衡（杠杆自重、挂盘和细线的质量忽略不计）。则杠杆左右两边的力臂之比为，1个甲球和1个乙球的质量之比为，甲球和乙球的密度之比为。【答案】答案是：2:1、1:3、1:3。【解析】图中，杠杆平衡，左侧杠杆力臂是右侧杠杆力臂的2倍，力臂之比是：2:1；如果甲物体质量用m甲、乙物体
11、质量用m乙表示，那么可以得到：即：，质量之比为1:3；由于甲乙两球体积相同，故其密度比也是1:3。故答案是：2:1、1:3、1:3。12小可在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200N的水桶，若不计绳重、滑轮重及摩擦，则人拉绳子A端的动力为 N；实际测量A端的拉力为110N，不计绳重及摩擦，则滑轮重为 N。【答案】100、20。【解析】（1）不计动滑轮重、绳重和摩擦，根据F=G求出拉力；（2）根据F=（G+G动）求出动滑轮重。（1）因为动滑轮有两段绳子吊着物体，不计动滑轮重、绳重和摩擦，拉力F=G=200N=100N；（2）若不计绳重及摩擦，实际测量A端的拉力为110N时，根据F=（G+G动）得G
12、动=2FG=2110N200N=20N。故答案为：100、20。13.某建筑工地用如图所示的滑轮组提升重物，工人对绳的拉力F为400N，并能用10s的时间将96kg的重物匀速提升2m，则拉力F的功率为 W，此时滑轮组的机械效率为 %。（不计绳重和摩擦，取g=10N/kg）【答案】240、80。【解析】（1）由图知，n=3，则绳端移动的距离：s=3h=32m=6m，拉力F做的功：W总=FS=400N6m=2400J；拉力F做功的功率：；（2）重物的重力：G=mg=96kg10N/kg=960N，有用功：W有用=Gh=960N2m=1920J；滑轮组的机械效率：。故答案为：240、80。14.用不
13、计绳重和摩擦的滑轮组把重为720N的货物匀速提高10m，所做的总功为12000J，此时滑轮组的机械效率为_，用该滑轮组提升更重的物体，机械效率会_。（选填“变小”、“不变”或“变大”）【答案】60%、变大。【解析】所做有用功W有=Gh=720N 10m=7200J ；机械效率。提高机械效率的措施，有用功一定时，减小额外功；额外功一定时，增大有用功，对于同一滑轮组可增大提升物体重力提高机械效率。故答案为：60%、变大。15用如图所示的滑轮组将重85N的物体匀速提升2m，拉力F为50N此过程中有用功为 J，总功为 J，滑轮组机械效率为 ，根据已知条件，以下四个物理量：动滑轮上升的高度、动滑轮的重力
14、、额外功、拉力的功率，还能求出的有 和 （选填序号）。【答案】170；200；85%；。【解析】（1）拉力做的有用功：W有=Gh=85N2m=170J；（2）由图可知，n=2，拉力端移动的距离：s=2h=22m=4m，拉力做的总功：W总=Fs=50N4m=200J；（3）滑轮组的机械效率：=100%=75%；（4）因为动滑轮和物体一起运动，动滑轮上升的高度等于物体上升的高度，大小为2m；不计摩擦和绳重，拉力F=（G+G轮），据此可求动滑轮重力，但题目没有提高“不计摩擦和绳重”这个条件，无法计算动滑轮的重力；额外功等于总功减去有用功，W额=W总W有用=200J170J=30J；因为不知道做功时间
15、，所以无法计算拉力的功率。可见，还能求出的有、。故答案为：170；200；85%；。三、作图题（4分）16.如图所示，质地均匀的圆柱形细木棒放在地面上，另一端与支点O连接，在图中画出木棒所受重力的示意图、重力的力臂。【解析】重力G的作用点在重心（粗细均匀的木棒，中心在几何中心上），方向是竖直向下，重力的力臂是从支点O到重力作用线的垂直距离。均匀木棒的中心为木棒的重心，从重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段，并标上符号G，即为重力的示意图；从支点O作重力作用线的垂线，垂线段的长即为重力的力臂L，如图所示。三、实验探究题（18分）17（12分）小红和小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件。（1）
16、若实验前杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向 （填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡。（2）在实验过程中，调节杠杆在水平位置平衡的目的是 。（3）在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂，多次实验并把数据记录在表格中。次数F1/NL1/cmF2/NL2/cm11102522101203215310小明根据以上数据得出杠杆平衡条件是 。（4）杠杆调节平衡后，小红在杠杆上的A点处挂4个钩码，如图乙所示，为使在重新平衡，应在B点挂 个钩码。当杠杆平衡后，将A点和B点下方所挂的钩码同时向支点0靠近一格，杠杆会 （填“左侧下降”、“右侧下降”或“仍水平平衡”）。（5）如
17、图丙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计在原位置逐渐向左倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将 （填“变大”，“变小”或“不变”）。【答案】（1）右；（2）便于测量力臂；（3）F1L1=F2L2；（4）6；左侧下降；（5）变大。【解析】（1）若实验前杠杆如图甲所示，左端下沉，右端上翘，可将杠杆两端的平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡。（2）实验时让横杆AB在水平位置平衡，力臂在杠杆上便于测量力臂大小，杠杆的重心通过支点，可以消除杠杆重对杠杆平衡的影响；（3）分析表格中的数据可得出杠杆平衡的条件是：F1L1=F2L2；（4）设杠杆每个格的长度
18、为L，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件：FALA=FBLB，即4G3L=FB2L，解得FB=6G，需挂6个钩码；根据杠杆的平衡条件：FALA=FBLB，若A、B两点的钩码同时向靠近支点的方向移动一个格，则左侧4G2L=8GL，右侧6GL=6GL，因为8GL6GL，所以杠杆左端会下降；（5）如果作用在杠杆上的力方向不与杠杆垂直则该力的力臂短了，就会使得拉力变大；故答案为：（1）右；（2）便于测量力臂；（3）F1L1=F2L2；（4）6；左侧下降；（5）变大。18(6分)某小组同学测量滑轮组的机械效率。实验步骤有：（i）按照如图所示安装滑轮组，测钩码重力G并记钩码和绳端的位置（ii）用弹簧测
19、力计缓慢拉动绳端，使钩码上升，读出拉力F的值，并测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s；（iii）记录实验数据填入表格中（表格略）；（iv）多次改变钩码的数量，重复上述实验；（v）用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的钩码，分别测机械效率；（vi）分析测量结果，讨论影响机械效率的因素回答以下问题：（1）除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的器材是 。（2）滑轮组机械效率的计算公式是= （用直接测得的物理量符号表示）。（3）关于影响滑轮组机械效率的因素，该小组同学讨论后得到以下认识，你认为正确的有 （填序号，可能不止一项正确）。A在相同情况下，摩擦越大，机械效率越小B在相同情况下，摩擦越大，机械
20、效率越大C忽略摩擦，定滑轮质量相同，则机械效率相同D忽略摩擦，动滑轮质量相同，则机械效率相同E忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越大F忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越小【答案】（1）绳子；（2）；（3）ADE。【解析】（1）由图可知，除了滑轮，弹簧测力计外，还需要组装滑轮的绳子；（2）由滑轮组的图上可知，n=3滑轮组做的有用功为W有=Gh，总功为W总=Fs=Fnh=3Fh，机械效率的表达式为=；（3）AB、在相同情况下，摩擦越大，所做的额外公功越多，机械效率越小，故A正确，B错误；CD、忽略摩擦，滑轮组的机械效率，与定滑轮的质量无关，动滑轮质量相同，
21、重力相同，额外功相同，则机械效率相同，故C错误、D正确；EF、忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，所做的有用功越多，则机械效率越大。故E正确、F错误。故选ADE。故答案为：（1）绳子；（2）；（3）ADE。五、计算题（16分）19.（9分）如图是工人利用滑轮组提升重为810N物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s，工人拉力F的功率为90W，物体上升10s拉力F克服滑轮组的摩擦做的功是60J，不计绳重。求：（1）工人拉绳子的速度；（2）滑轮组的机械效率；（3）滑轮组中的动滑轮的重力。【答案】（1）工人拉绳子的速度是0.3m/s；（2）滑轮组的机械效率是90%；（3）滑轮
22、组中的动滑轮的重力是30N。【解析】（1）由图可知，n=3，绳端移动的速度：v绳=nv物=30.1m/s=0.3m/s；（2）根据可得，工人的拉力：，滑轮组的机械效率：；（3）重物上升的高度：h=vt=0.1m/s10s=1m，拉力做的有用功：W有用=Gh=810N1m=810J，拉力做的总功：W总=FS=Fnh=300N31m=900J，提升动滑轮做的额外功：W轮=W总W有用Wf=900J810J60J=30J，由W轮=G轮h可得，动滑轮的重：G轮=30N。答：（1）工人拉绳子的速度是0.3m/s；（2）滑轮组的机械效率是90%；（3）滑轮组中的动滑轮的重力是30N。20（7分）工人师傅用如图所示的滑轮组匀速提升重1200N的建筑料，建筑材料在30s内上升了3m。（1）求工人师傅做的有用功；（2）提升该建筑材料时滑轮组的机械效率为80%，求工人师傅对绳端拉力的功率。【解析】（1）工人师傅做的有用功：W有用=Gh=1200N3m=3600J；（2）由=得：拉力做的总功：W总=4500J，工人师傅对绳端拉力的功率：P=150W。答：（1）工人师傅做的有用功3600J；（2）工人师傅对绳端拉力的功率150W。12