人教版物理中考复习第3单元第12课时简单机械练习含答案

这是一份人教版物理中考复习第3单元第12课时简单机械练习含答案，共16页。试卷主要包含了4G，锅炉上的安全阀门示意图如图所示等内容，欢迎下载使用。

1.(2022·四川遂宁中考)码头上的工作人员利用如图所示的杠杆将一桶淡水从地面转移到船上(杠杆始终保持水平)。挂在A端的桶重100 N,内部底面积为600 cm2,桶内装有800 N的水,水深1 m。重600 N的工作人员用绳子竖直拉住B端,工作人员的脚与地面的接触面积为300 cm2,lOA∶lOB=1∶3,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。下列计算结果错误的是( )
A.水对桶底的压强为1.0×104 Pa
B.水对桶底的压力为600 N
C.人对地面的压力为375 N
D.人对地面的压强为1.0×104 Pa
答案:C
2.(2023·四川遂宁中考)用如图所示的四种简单机械将同一重物从低处匀速提升到高处,在不计机械自重及摩擦的情况下,最省力的是( )
答案:B
解析:不计机械自重及摩擦的情况下,A图中,动滑轮可以省一半力,F=12G。B图中,根据斜面的长度和高度可知Fl=Gh,F=Ghl=G×2m5m=25G=0.4G。C图中,此时杠杆的阻力臂是l,动力臂是32l,所以F=Gl32l=23G。D图中,使用定滑轮不省力,即F=G。综上可知,最省力的是B图中的斜面,选项B符合题意。
3.(2023·云南中考)如图甲所示,用拉力F竖直向上匀速提升重720 N的货物,货物移动的距离与时间的关系如图乙所示。动滑轮重80 N,不计绳重和轴摩擦,则( )
A.绳子自由端移动的速度为0.5 m/s
B.拉力F为800 N
C.拉力F的功率为360 W
D.动滑轮的机械效率为90%
答案:D
解析:由题图乙可知,货物上升的速度v物=st=2.0m4 s=0.5 m/s,滑轮为动滑轮,绳子自由端移动的速度v=2v物=2×0.5 m/s=1 m/s,选项A错误。不计绳重和摩擦,拉力F=12(G+G动)=12×(720 N+80 N)=400 N,选项B错误。拉力F的功率P=Fv=400 N×1 m/s=400 W,选项C错误。动滑轮的机械效率η=W有W总=GsF·ns=GnF=720N2×400 N=90%,选项D正确。
4.(2023·天津中考)图甲是我国古代汲水装置——桔槔,图乙是它水平静止时的简化模型,该装置是 (填简单机械名称)。此时配重物重力为G1,水桶重力为G2,l1∶l2=2∶1,若不计杆重,则G1∶G2= 。
答案:杠杆 1∶2
解析:由题图知,该装置是杠杆。由杠杆平衡条件可得G1·l1=G2·l2,解得G1G2=l2l1=12。
5.(2022·四川德阳中考)如图所示,有一斜面长l=4 m,高h=2.5 m。小刘同学用平行于斜面向上F=150 N的拉力,将200 N重的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么小刘同学对物体做的总功为 J;物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为 N。
答案:600 25
6.(2023·湖南岳阳中考)锅炉上的安全阀门示意图如图所示。请画出物体A的重力示意图及F的力臂l。
答案:如图所示
解析:过物体的重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段,并用符号G表示;过O点向F的作用线作垂线,垂线段的长就是该力的力臂。
7.(2022·四川南充中考改编)某同学在探究杠杆平衡条件的实验中:
(1)实验前,发现杠杆如图甲所示,则应将杠杆左端平衡螺母向 (选填“左”或“右”)端适当调节,使杠杆水平平衡。
(2)该同学通过如图乙所示实验得到相关数据如下表所示,由表中数据推测出杠杆的平衡条件是 (用F1、F2、l1、l2表示)。
(3)若将乙图右侧钩码换成弹簧测力计,如图丙所示,保持杠杆水平平衡,弹簧测力计拉力方向由竖直方向a变为方向b后,弹簧测力计的示数将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
答案:(1)右 (2)F1l1=F2l2 (3)增大
模拟预测
1.小梦在做探究杠杆平衡条件的实验时,先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究,再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究,如图所示。他这样做的最终目的是( )
A.便于直接读出拉力的大小
B.便于提供不同方向的拉力
C.便于正确认识力臂
D.便于测量力臂的大小
答案:C
解析:从支点到力的作用线的距离叫力臂,在杠杆两侧挂钩码,由于重力的方向是竖直向下的,力臂在杠杆上可以直接读出,若一侧用弹簧测力计取代钩码且弹簧测力计倾斜时,拉力不再与杠杆垂直,这样力臂会发生变化,相应变短,根据杠杆的平衡条件,力会相应增大才能使杠杆仍保持平衡,这样做实验可以加深学生对力臂的正确认识。故选C。
2.吊车从图示位置向上起吊货物的工作示意图如图所示。利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点缓慢转动,伸缩撑杆为圆弧状,伸缩时伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直。下列说法正确的是( )
A.匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力大小不变
B.匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力渐渐变小
C.匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力渐渐变大
D.吊臂是一个省力杠杆
答案:B
解析:如图,画出力臂l1与l2,l13.身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900 N的重物。已知扁担长为1.8 m,重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离 OA=0.8 m,如图所示。则( )
A.以哥哥的肩A为支点,可计算出弟弟承担的压力为400 N
B.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为4∶9
C.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为9∶5
D.以弟弟的肩B为支点,可计算出哥哥承担的压力为600 N
答案:A
解析:以A为支点,由杠杆平衡条件FB·AB=G·AO得FB=G·AOAB=900N× N,即弟弟承担的压力为400 N,故选项A正确;以O为支点,由杠杆平衡条件FA·OA=FB·OB得FAFB=OBOA=,故选项B、C错误;以B为支点,由杠杆平衡条件FA·AB=G·OB得FA=G·OBAB=900N× N,即哥哥承担的压力为500 N,故选项D错误。
4.如图所示,用下列装置提升同一重物。若不计滑轮自重、绳重及摩擦,则最省力的是( )
答案:C
解析:由题图可知,若不计滑轮自重及摩擦,F1=12G,F2=G,F3=13G,F4=12G,故正确的选项是C。
5.如图所示,用20 N的力F拉着重为100 N的物体,使其沿水平面以2 m/s的速度匀速运动了5 s,若每个滑轮重10 N,忽略绳重和滑轮轴的摩擦,则下列说法正确的是( )
A.拉力F做的功为200 J
B.拉力F的功率为120 W
C.滑轮组对物体做的有用功为400 J
D.滑轮组对物体所做有用功的功率为60 W
答案:D
解析:由v=st可得,物体移动的距离s物=vt=2 m/s×5 s=10 m,拉力端移动的距离s=2s物=2×10 m=20 m,拉力F做的功W总=Fs=20 N×20 m=400 J,故A错误;拉力F的功率P=W总t=400J5s=80 W,故B错误;忽略绳重和滑轮轴的摩擦,则额外功W额=G动h=10 N×10 m=100 J,有用功W有用=W总-W额=400 J-100 J=300 J,故C错误;有用功的功率P'=W有用t=300J5s=60 W,故D正确。
6.如图所示,有一斜面长为l、高为h,现用力F沿斜面把重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为Ff,则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是( )
A.η=GhFflB.η=Gh(F-Ff)l
C.η=Gh(F+Ff)lD.η=GhGh+Ffl
答案:D
解析:斜面的机械效率η=W有W总=GhGh+Ffl。
7.用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,把相同的物体匀速提升相同的高度。若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率,W甲、W乙表示拉力所做的功(不计绳重与摩擦),则( )
A.η甲=η乙,W甲=W乙
B.η甲>η乙,W甲>W乙
C.η甲<η乙,W甲D.η甲>η乙,W甲答案:A
解析:此题中,钩码的重力相同,钩码上升的高度相同,据W有=Gh可知,所做的有用功相同;此时对动滑轮做的功是额外功,不计绳子和摩擦,滑轮相同,即额外功相同,即W额是相同的,据W总=W有+W额可知,所以W总是相同的,故拉力做的功相同,即W甲=W乙,机械效率η=W有W总,故也是相同的,即η甲=η乙。
8.在右图装置中,动滑轮重3 N,用弹簧测力计竖直向上匀速拉动绳子自由端,1 s内将重为27 N的物体提高0.2 m,如果不计绳重及摩擦,则下列计算结果正确的是( )
A.绳子自由端移动的速度为0.2 m/s
B.滑轮组的机械效率为90%
C.提升物体所做的有用功为6 J
D.弹簧测力计的示数为9 N
答案:B
解析:由题图可知,滑轮组承担物重的绳子股数n=3,1 s内将物体提高0.2 m,则物体升高速度为0.2 m/s,绳子自由端移动的速度v=3v物=3×0.2 m/s=0.6 m/s,故A错;由于不计绳重及摩擦,则绳端的拉力F=13(G物+G轮)=13×(27 N+3 N)=10 N,即弹簧测力计的示数为10 N,故D错;绳子自由端移动距离s=3h=3×0.2 m=0.6 m,拉力F做的总功W总=Fs=10 N×0.6 m=6 J,有用功W有用=Gh=27 N×0.2 m=5.4 J,故C错;滑轮组的机械效率η=W有用W总=5.4J6 J×100%=90%,故B正确。
9.如图所示,古代士兵常用定滑轮把护城河上的吊桥拉起。使用定滑轮可以 (选填“省力”“省距离”或“改变动力的方向”);吊桥可以看作杠杆,绳子对它的拉力是动力,吊桥的重力是阻力。在拉起吊桥的过程中,阻力臂大小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
答案:改变动力的方向 变小
解析:(1)图中使用定滑轮的作用是改变动力的方向;(2)吊桥的重心在中点,重力的方向是竖直向下的,在吊起桥的过程中,从支点O到重力的作用线的距离变小,即阻力臂变小。
10.小雪用三个相同的滑轮组成如图所示的滑轮组,将重为120 N的物体匀速提高了4 m。若机械效率为80%,不计绳重及滑轮与轴的摩擦,则每个滑轮重为 N。
答案:30
解析:由题图可知,n=3,η=W有W总=GhFs=GnF,则F=Gnη=120N3×80%=50 N;
若不计绳重和摩擦,F=13(G+G动),则G动=3F-G=3×50 N-120 N=30 N。
11.在下图中,画出杠杆平衡时施加在杠杆上的最小动力F1的作用点和方向,并画出挂重物的绳子对杠杆拉力的力臂l2。
答案:如图所示
12.如图所示,利用动滑轮来提升一个物体,拉力F竖直向上。动滑轮其实就是一个变形的杠杆,请在图中标出它的支点O,并画出F的力臂l。
答案:如图所示
解析:动滑轮的支点O在绳子与边框的接触点上,动力F为绳子的拉力,方向向上,过支点O向动力作用线作垂线,就得到动力臂l。
13.右图是探究杠杆的平衡条件的实验装置。
(1)实验过程中应将杠杆调节到水平位置平衡,这样做的目的是消除杠杆自重对实验的影响和 ;如果杠杆的右端向下倾斜,平衡螺母应向 (选填“左”或“右”)端调节。
(2)在杠杆的左边A处挂2个相同的钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆右端B处挂 个相同的钩码。
(3)在(2)杠杆平衡的基础上,将A、B两处的钩码同时减去1个,那么杠杆 (选填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡。
(4)去掉B处的钩码用弹簧测力计在C处由竖直向上拉动改为逐渐倾斜时,为使杠杆仍在水平位置平衡,则弹簧测力计示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
答案:(1)便于测量力臂 左 (2)3 (3)不能 (4)变大
解析:(1)当在杠杆上挂物体时,杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂,同时消除了杠杆自重对杠杆平衡的影响;杠杆的右端向下倾斜,说明这一侧的自重与力臂的乘积大,应将平衡螺母向左调节;
(2)设一个钩码的重为G,杠杆一个小格的长度为L,由F1L1=F2L2可得FB=FALALB=2G×3L2L=3G,所以应在杠杆右端B处挂3个相同的钩码;
(3)设一个钩码的重力为G,杠杆一个小格代表L,如果将图中A、B两处的钩码同时减去1个,杠杆的左端:G×3L=3GL,杠杆的右端:2G×2L=4GL,杠杆左端力和力臂的乘积不等于右端力和力臂的乘积,所以杠杆不能在水平位置保持平衡;
(4)用弹簧测力计在C处由竖直向上拉动改为逐渐倾斜时,仍然使杠杆在水平位置平衡时,动力臂变小,阻力、阻力臂不变,根据杠杆平衡条件可知,动力将变大,即弹簧测力计示数将变大。
14.某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示,实验装置如图所示。
(1)实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计,使钩码上升。
(2)通过表中数据可分析出第2次实验是用 (选填“甲”或“乙”)图所示装置做的实验。
(3)通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大),滑轮组的机械效率 (选填“越高”“不变”或“越低”)。
(4)小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验,表中第3次实验中空缺的数据应为绳端移动距离 s= m,机械效率η= 。
(5)比较第1次实验和第3次实验可得出结论:使用同一滑轮组, 。
答案:(1)匀速 (2)乙 (3)越低 (4)0.3 83.3% (5)提升的重物越重,滑轮组的机械效率越高
解析:(1)实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,使钩码上升。
(2)由表中实验数据可知,第2次实验绳端移动的距离是钩码上升高度的4倍,由图示滑轮组可知,实验使用的是乙图所示装置做的实验。
(3)由表中第1次实验和第2次实验的数据可知,使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大),滑轮组的机械效率越低。
(4)由表中第1次实验数据可知,绳端移动的距离是钩码上升高度的3倍,第三次实验使用同样的装置,则第3次实验:绳端移动距离s=3h=3×0.1 m=0.3 m,机械效率η=W有W总=GhFs=6N××0.3m×100%≈83.3%。
(5)由表中第1次实验和第3次实验数据可知:使用同一滑轮组,提升的重物越重,滑轮组的机械效率越高。
15.右图是探究斜面的机械效率跟什么因素有关的实验装置。
(1)实验器材有木块、铁块、垫块、各处粗糙程度相同的长木板、弹簧测力计各一个,砝码若干,为了完成实验,还需要的测量工具是 。
(2)实验时某同学在木块或铁块上放置不同的砝码,改变物块的重力,用弹簧测力计拉着物块沿斜面做匀速直线运动。实验的部分数据如下表:
①该同学运用控制变量法探究的是斜面的机械效率与 、 、 的关系。
②在第四次实验中,斜面的机械效率为 。
答案:(1)刻度尺 (2)①接触面的粗糙程度 物块重 斜面倾斜程度 ②71%
解析:(1)在本实验中,需要用刻度尺测量物块上升高度和物块移动的距离。(2)分析表中数据可知,该同学探究的是斜面的机械效率与接触面的粗糙程度、物块重及斜面倾斜程度的关系;在第四次实验中,W有=Gh=5.0 N×0.35 m=1.75 J,W总=Fs=3.1 N×0.80 m=2.48 J,斜面的机械效率η=W有W总=×100%≈71%。
16.如图所示,滑轮组在向上的拉力F作用下,将重为120 N的物体匀速提起,在10 s内物体上移的距离为2 m。
(1)求物体上升的速度。
(2)求有用功。
(3)若拉力F为50 N,则滑轮组提升该重物时的机械效率是多少?
答案:(1)0.2 m/s (2)240 J (3)80%
解析:(1)物体上升的速度v=st=2m10s=0.2 m/s;
(2)有用功W有=Gh=120 N×2 m=240 J;
(3)由题图可知n=3,则绳子自由端移动的距离s=3h=3×2 m=6 m,
总功W总=Fs=50 N×6 m=300 J,
η=W有W总=240J300J×100%=80%。
17.利用电子秤显示压力大小反映水箱水位变化的装置示意图如图所示。该装置由滑轮C,长方体物块A、B以及杠杆DE组成。物块A通过细绳与滑轮C相连,物块B放在
电子秤上并通过细绳与杠杆相连,杠杆可以绕支点O转动并始终在水平位置平衡,且DO∶OE=1∶2。已知物块A的密度为1.5×103 kg/m3,底面积为0.04 m2,高为1 m,物块A的上表面与水箱顶部相平,物块B的重力为 150 N。滑轮与轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦以及滑轮、杠杆和绳的自重均忽略不计(g取10 N/kg,水的密度为1.0×103 kg/m3)。
(1)当水箱装满水时,物块A的下表面受到水的压强是多大?此时物块A所受的拉力是多大?
(2)从水箱装满水到水位下降1 m,电子秤所显示的压力示数变化范围是多少?
答案:(1)104 Pa 200 N
(2)0~100 N
解析:(1)物块A的下表面受到水的压强:
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1 m=1.0×104 Pa。
物块A排开水的体积V排=VA=Sh=0.04 m2×1 m=0.04 m3。
物块A受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.04 m3=400 N。
物块A受到的重力GA=ρAgVA=1.5×103 kg/m3×10 N/kg×0.04 m3=600 N。
物块A受到的拉力F=GA-F浮=600 N-400 N=200 N。
(2)当物体A全部浸没水中时,通过滑轮对D点的拉力FD=200N2=100 N
物块B对杠杆的拉力F1=FD·ODOE=100N×OD2OD=50 N
电子秤的示数F1'=GB-F1=150 N-50 N=100 N
当物体A全部露出水面时,通过滑轮对D点的拉力FD'=600N2=300 N
物块B对杠杆的拉力F2=FD'·ODOE=300N×OD2OD=150 N
电子秤的示数F2'=GB-F2=150 N-150 N=0
从水箱装满水到水位下降1 m,电子秤所显示的压力示数变化范围为0~100 N。
序号
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.0
15.0
1.5
10.0
2
1.0
20.0
1.0
20.0
3
3.0
10.0
2.0
15.0
…
实验次数
1
2
3
钩码重G/N
4
4
6
钩码上升高度h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.8
1.6
2.4
绳端移动距离s/m
0.3
0.4
机械效率η
74.1%
62.5%
实验次数
接触面粗糙程度
物块重G/N
物块上升的高
度h/m
沿斜面的拉力
F/N
物块移动的距
离l/m
机械
效率
1
较粗糙(木块—木板)
2.0
0.25
1.2
0.80
52%
2
同上
2.0
0.35
1.4
0.80
63%
3
同上
5.0
0.35
3.5
0.80
63%
4
较光滑(铁块—木板)
5.0
0.35
3.1
0.80