第11章 简单机械和功 基础检测卷（原卷版+解析版）

这是一份第11章 简单机械和功 基础检测卷（原卷版+解析版），文件包含第11章简单机械和功基础检测卷原卷版docx、第11章简单机械和功基础检测卷解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共26页， 欢迎下载使用。
（考试时间：60分钟 �试卷满分：100分）
一、单选题（共30分）
1．（本题3分）“爱物理，爱生活”，对一些生活常识的认知是科学素养的重要方面，下列对一些生活中的相关物理量估测比较贴近事实的是（ ）
A．一位中学生受到的重力约60N
B．把一个鸡蛋举起1m做的功约20J
C．一位中学生正常站立对地面的压强约104Pa
D．中学生正常步行的速度约10m/s
【答案】C
【详解】A．中学生的质量在50kg左右，受到的重力大约为
故A不符合题意；
B．两个鸡蛋重约1N，把2个鸡蛋举起1m做的功约为
故B不符合题意；
C．中学生的体重在G=500N左右，双脚站立时与水平地面的接触面积在0.05m2左右，双脚对水平地面的压强大约为
故C符合题意；
D．中学生正常步行的速度大约为
故D不符合题意。
故选C。
2．（本题3分）如图所示的工具，正常使用时属于费力杠杆的是（ ）
A．核桃夹B．筷子
C．瓶起子D．钳子
【答案】B
【详解】ACD．核桃夹、瓶起子、钳子在使用过程中动力臂都大于阻力臂是省力杠杆，故不符合题意；
B．筷子在使用时动力臂小于阻力臂是费力杠杆，故符合题意。
故选B。
3．（本题3分）用如图所示的滑轮或滑轮组，不计滑轮重、绳重及曝擦，将同一物体匀速提高h，最省力的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【详解】根据滑轮相关知识，动滑轮上的绳越多，越省力，A中无动滑轮，而定滑轮不能省力，只能改变力的方向；BC中动滑轮上有两股绳，D中动滑轮上有三股绳，则D中最省力，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
4．（本题3分）下列简单机械，在使用时可以省距离的是（ ）
A． 赛艇的浆B． 钳子
C． 独轮车D． 撬棒
【答案】A
【详解】A．赛艇的桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，费力可以省距离，故A符合题意；
B．钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离，故B不符合题意；
C．独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离，故C不符合题意；
D．撬棒在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离，故D不符合题意。
故选A。
5．（本题3分）下列现象中，力对物体没有做功的是（ ）
A．流动的风推动帆船前进B．马拉车在水平路面上前行
C．人举着杠铃在空中不动D．人将木箱推到斜坡的顶端
【答案】C
【详解】A．在风力的作用下，帆船沿着力的方向前进了一定的距离，所以风对帆船做了功，故A不合题意；
B．车在拉力的作用下通过了一段距离，同时具备了做功的两个必要因素，故拉力对车做了功，故B不合题意；
C．人举着杠铃不动，虽然此时运动员对杠铃有一个支持力的作用，但此时杠铃不再运动，有力但没有距离，故支持力不做功，故C符合题意；
D．人将木箱推到斜面顶端，在向上推力的作用下，木箱上升了一定的高度，所以推力对木箱做了功，故D不合题意。
故选C。
6．（本题3分）下列关于功、功率、机械效率的说法中正确的是（ ）
A．机械效率越高，机械做功一定越快
B．越省力的机械，其机械效率一定越高
C．做功越慢的机械，功率一定越小
D．功率不同的机器，做的功一定不相等
【答案】C
【详解】A．机械效率越高，说明转化成的有用功占比大，不能说明机械做功一定越快，故A错误；
B．机械效率是指有用功占总功的百分比，与是否省力没有必然的联系，故B错误；
C．功率是指做功的快慢，则做功越慢的机械其功率一定越小，故C正确；
D．做功与功率及时间有关，则功率不同的机器做的功可能相等，故D错误。
故选C。
7．（本题3分）如图所示，是甲乙两台机械做功时的功与时间图像，由图像可知甲乙两台机械的功率大小关系是（ ）
A．B．C．D．无法确定
【答案】A
【详解】取时间，在图像上找出机械对应做的功，如图：
由图可知，在相同时间内，甲物体做的功多，乙物体做的功少，根据P＝可知，甲物体的功率大于乙物体的功率，即，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
8．（本题3分）建筑工地上需要将6块相同的砖从地面运送到楼顶，工人师傅利用如图所示的装置分三次运送，第一次运1块，第二次运2块，第三次运3块，每次运动时，绳重及摩擦均忽略不计，这三次拉力依次为F1、F2、F3，效率为η1、η2、η3，则（ ）
A．F1+F2=F3B．F1+F2>F3C．η1+η2=η3D．η1>η2>η3
【答案】B
【详解】AB．由图可知，作用在动滑轮上绳子的股数n=2；设一块砖的重力为G，绳重及摩擦均忽略不计，由
可得这3次的拉力分别为
则
因此
F1+F2>F3
故A不符合题意，B符合题意；
CD．绳重及摩擦均忽略不计，则滑轮组的机械效率
分析可得，动滑轮的重一定，滑轮组的机械效率越大
η1 W 乙，根据功率公式P=可知， P 甲＞ P 乙．
13．（本题4分）四月春光明媚，万物复苏，小明和同学到游乐园乘坐“森林小火车”。若火车以5m/s的速度在平直轨道上匀速行驶5min，则通过的路程为 m，若车此时受到的阻力为2×104N，该小火车的功率是 kW。
【答案】 1500 100
【详解】[1]由题知，火车的速度5m/s，行驶时间5min，由可得，火车通过的路程
s=vt=5m/s×5×60s=1500m
[2]火车在平直轨道上匀速行驶，处于平衡状态，则牵引力
F=f=2×104N
其功率
14．（本题8分）如图所示，请回答下列问题：
（1）图甲中的茶壶是应用 原理工作的，图乙中要使杠杆保持水平平衡，用力最小的是 （选填“F1”“F2”或“F3”）；
（2）用起重机吊臂上的滑轮组吊起某箱式板房的情景如图丙所示，其中使用滑轮组上面的小滑轮的好处是 ，最下面的大滑轮相当于 杠杆。
【答案】 连通器 F2 改变力的方向 省力
【详解】（1）[1]茶壶的壶身和壶嘴上端开口、底部连通，利用了连通器的原理。
[2]图乙中，阻力和阻力臂不变，由杠杆平衡条件可知，要使杠杆保持平衡用力最小，就应使动力臂最长，动力臂OA最长，F2的力臂是OA，因此最省力的是F2。
（2）[3]图丙中滑轮组上面的小滑轮是定滑轮，可以改变力的方向。
[4]最下面的大滑轮是动滑轮，动滑轮实质是动力臂是阻力臂2倍的杠杆，是省力杠杆。
15．（本题4分）如图所示，用滑轮组拉着一只重力为10N的木块P沿水平面向右匀速运动，此时弹簧测力计的读数为8N。若每只滑轮重2N，不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦，则拉力F的大小为 N，该滑轮组的机械效率为 。
【答案】 5 80％
【详解】[1]如图，弹簧测力计的读数为8N，动滑轮下端受到绳的拉力为8N，如图，由两根绳承担物重，不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦，则拉力F的大小为
[2]物体克服摩擦做的功为有用功，拉力做的功为总功，设物体向右移动的距离为s，该滑轮组的机械效率
16．（本题2分）如图所示，将杠杆AB放在钢制圆柱体正中央的水平凹槽CD中，杠杆AB能以凹槽两端的C点或D点为支点在竖直平面内转动，长度AC=CD=DB。已知杠杆左端所挂重物G=18N，若杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计，为使杠杆AB保持在水平位置平衡，则拉力F的最小值应为 N。
【答案】9
【详解】根据杠杆的平衡条件可知，要使拉力F的大小最小，那么需要拉力F的力臂最大，从图中可以看到，以C点为支点时，力臂CB是大于以D点为支点时的力臂DB，那么以C点为支点时，拉力F最小，可得到
而长度关系
解得；拉力F的最小值是。
三、作图题（共8分）
17．（本题4分）如图甲是一个手动榨汁机，其上部手柄在使用时可看做一个杠杆，图乙是其简化的示意图，O为支点，是压水果时B点受到的阻力。请在图乙中画出作用在A点的最小动力的示意图及阻力臂。
【答案】
【详解】由支点向阻力的作用线作垂线，垂线段的长度即为阻力臂；根据杠杆平衡条件可知，当阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小，由图可知，连接OA，OA即为最长的动力臂，与它垂直的力即为最小动力，阻力使杠杆逆时针转动，所以动力应使杠杆顺时针转动，动力应斜向下，故作图如下：
18．（本题4分）如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请用笔画线代替绳子，画出最省力的绕绳方法。
【答案】
【详解】要使滑轮组最省力，需要承担物重的绳子段数最多，所以要从动滑轮绕起，依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮，再绕过上面的另一个定滑轮，如图所示：
四、实验题（共17分）
19．（本题9分）杆秤是我国最古老也是现今人们仍然在使用的衡量工具，是根据杠杆原理制造出来的，以方便人们买卖，映射出中国古代汉族劳动人民的聪明才智，具有悠久的历史。在物理实践活动中，小明探究杠杆的平衡条件后制作了一把杆秤。
（1）将杠杆的中点悬挂，杠杆在图甲所示的位置静止，此时杠杆 （选填“平衡”或“不平衡”）。为使杠杆在水平平衡，小明应将杠杆的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，这样做的目的是便于直接在杠杆上读出 ；
（2）调节杠杆水平平衡后，在杠杆两侧悬挂同质量的钩码并移动钩码的位置，使杠杆重新水平平衡，测得的实验数据如下表；
①分析数据可得出杠杆的平衡条件是 （用字母表示）；
②小明多次实验的目的是 ；
（3）如图乙，小明在杠杆A位置挂一个弹簧测力计，在B位置挂了2个钩码，将弹簧测力计沿D竖直向下拉，为使杠杆保持水平平衡，弹簧测力计的示数为 N；然后沿C斜向下拉，在此过程中杠杆始终在水平位置保持平衡，则弹簧测力计的示数 （选填“变大”“变小”或“不变”），其原因是 （每个钩码重均为0.5N，杠杆每格刻度均匀且杠杆重不计）；
（4）实验结束后，小明制作了如图丙所示的杆秤，经测试发现能测的物体的最大质量太小。下列操作能使杆秤所测最大质量变大的是 （填选项）。
A．将a点向左移
B．将b点向左移
C．将a、b点都向右移动等长距离
D．换一个质量较小的秤砣
【答案】 平衡 右 力臂 寻找普遍规律 0.75 变大 弹簧测力计拉力的力臂变小 B
【详解】（1）[1]杠杆处于静止时为平衡状态。因此在没有挂钩码时，杠杆在图甲所示位置静止，此时杠杆平衡。
[2][3]杠杆在图甲所示的位置静止时，左端偏低右端偏高，为使得杠杆在水平位置平衡应将右端的平衡螺母向右调节，这样做的目的是便于直接在杠杆上读出力臂。
（2）[4]分析实验数据
1N×10cm=2N×5cm
2N×10cm=1N×20cm
2N×15cm=3N×10cm
因此可得出杠杆平衡的条件为F1l1=F2l2。
[5]实验次数少，得出的结论具有偶然性，所以小明多次实验的目的是寻找普遍规律。
（3）[6]由题意及杠杆平衡原理可得，在B点处的拉力为
FB=2×0.5N=1N
设杠杆上每一小格的长度为l，则有
FA×4l=FB×3l
解得。
[7][8]在图乙中，保持A点不变，测力计从D位置转动到C位置时，拉力F向左倾斜，此时F的力臂变短，阻力和阻力臂不变。根据杠杆的平衡条件，拉力变大，即弹簧测力计的示数变大。
（4）[9]如图丙所示的杆秤，支点为b，假设动力臂为lab，阻力臂为lbc，不计杆杆自身的重力，根据杠杆的平衡条件知
G物×lab=G秤砣×lbc
m物g×lab=m秤砣g×lbc
所以在秤砣和杆秤长短不变时，能使杆秤所测最大质量变大的是将b点向左移，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
20．（本题8分）在学习了机械效率的相关知识后，课外研究小组有同学猜想：同一个机械的机械效率是不变的。为了验证猜想，他们用如图所示的滑轮组进行实验，改变钩码个数，用弹簧测力计沿竖直方向拉着细绳，使钩码匀速向上运动，测得的数据如表。
（1）分析表中的数据，他的猜想是 （选填“正确”或“错误”）的；
（2）实验小组又进行了如下的探究：改变滑轮的个数组成不同的滑轮组，仍用弹簧测力计沿竖直方向向上匀速拉动细绳，测得的数据如表。
分析数据可知：物重相同，动滑轮个数越多越省力，但机械效率越 。进一步分析还发现，当滑轮组越来越省力时，它的额外功越来越 ，所以设计一个机械模型时，既要考虑省力，还要考虑 ；
（3）根据表2中的数据，如果增加动滑轮个数继续实验，将会出现的困难是 ，你的改进方法是 。
【答案】 错误 低 大 机械效率 绳端移动距离太长，不便操作 降低重物上升的高度
【详解】（1）[1]表格中第1、2、3次实验，使用同一滑轮组提升不同重力的钩码，机械效率不同，所以他们的猜想是错误。
（2）[2]由第4、5、6次实验的表格数据知，提升钩码的重力相同时，动滑轮的个数越多，机械效率越小。
[3]由第4、5、6次实验知，动滑轮的个数分别为1、2、3个时，提升相同钩码，分别做的额外功
，
滑轮组中，动滑轮越多，它的额外功越来越大。
[4]由实验知，动滑轮个数越多，越省力，但额外功也随之增大，机械效率会减小，所以设计一个机械模型时，即要考虑省力，还要考虑机械效率。
（3）[5]继续增加动滑轮的个数，则承重绳子越来越多，将钩码提升相同高度时，绳子自由端需要移动的距离越来越大，绳端移动距离太长时，操作不便。
[6]为了避免绳子自由端移动过多的距离，可减少钩码提升的高度。
五、计算题（共20分）
21．（本题10分）某人用如图所示的滑轮组匀速提升500N的重物，所用的拉力F为300N，绳子自由端被拉下4m，在此过程中，不计摩擦和绳重，求：
（1）物体被提升的高度；
（2）滑轮组中动滑轮的重力；
（3）若物重再增加240N，要使重物匀速上升，则作用在绳自由端的拉力至少为多大？

【答案】（1）2m；（2）100N；（3）420N
【详解】解：（1）由图知，承担重物绳子的段数n=2，由s=nh可得，物体被提升的高度
（2）不计摩擦和绳重，滑轮组中动滑轮的重力
G动=nF﹣G=2×300N﹣500N=100N
（3）如果用此滑轮组匀速提升物重再增加240N的重物时，绳端拉力
答：（1）物体被提升的高度为2m；
（2）滑轮组中动滑轮的重力为100N；
（3）如果用此滑轮组匀速提升800N的重物，拉力应为420N。
22．（本题10分）如图所示，工人师傅要将重为1000N的木箱拉到1.5m高的车厢里，他将一块5m长的木板搁在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用400N的拉力将物体从斜面低端匀速拉倒车厢里，用时20s，求：
（1）工人拉动木箱的速度；
（2）工人做的功；
（3）该斜面的机械效率。
【答案】（1）0.25m/s；（2）1500J；（3）75%
【详解】解：（1）工人拉动木箱的速度

（2）工人做的功
（3）有用功
斜面机械效率
答：（1）工人拉动木箱的速度是0.25m/s；
（2）工人做的功是1500J；
（3）该斜面的机械效率是75%。实验次数
动力/N
动力臂/cm
阻力/N
阻力臂/cm
1
1
10
2
5
2
2
10
1
20
3
2
15
3
10
实验次数
钩码重G/N
钩码上升的高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
有用功
总功机
机械效率
1
2
0.1
1.0
0.3
0.2
0.30
66.7
2
3
0.1
1.4
0.3
0.3
0.42
71.4
3
5
0.1
2.2
0.3
0.5
0.66
75.8
实验次数
动滑轮个数
钩码重G/N
绳端拉力F/N
钩码上升的高度h/m
绳端移动距离s/m
有用功
总功机
机械效率
4
1
6
3.6
0.2
0.4
1.2
1.44
83.3
5
2
6
2.4
0.2
0.8
1.2
1.92
62.5
6
3
6
2.2
0.2
1.2
1.2
2.64
45.5