機(jī)械和功單元測(cè)試題（含解析北師大版）
 (45分鐘  100分)
一、選擇題(本大題共8小題，每小題5分，共40分)
1.下列簡單機(jī)械中，不能夠用20 N的力提起50 N的物體的是(   )
A.杠桿               B.動(dòng)滑輪
C.斜面               D.輪軸
2.(2012•綏化中考)如圖所示，下列簡單機(jī)械中，省距離的是(   )
 
3.一輛汽車不小心陷進(jìn)泥潭后，司機(jī)按如圖所示的甲、乙兩種方法安裝滑輪，均可將汽車從泥潭中勻速拉出。比較這兩個(gè)裝置，下列說法正確的是(   )
 
A.甲、乙安裝的都是動(dòng)滑輪，都能省力     
B.甲、乙安裝的都是定滑輪，都不能省力
C.甲安裝的是動(dòng)滑輪，能省力           
D.乙安裝的是動(dòng)滑輪，能省力
4.泉韻中學(xué)進(jìn)行大掃除，同學(xué)們都忙得熱火朝天，滿頭大汗，其中并沒有對(duì)物體做功的是(   )
A.小玉用力把水桶提起
B.小園端著水盆走進(jìn)教室
C.小浩用抹布擦玻璃
D.小華把凳子倒放在課桌上
5.(2012•連云港中考)一個(gè)人先后用同樣大小的力F將不同質(zhì)量的物體分別在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移動(dòng)相同的距離s(如圖所示)，該力在這三個(gè)過程中所做的功分別為W1、W2、W3，關(guān)于它們之間的大小關(guān)系說法正確的是(   )
 
A.W1＜W2＜W3                    B.W1＜W2＝W3
C.W1＝W2＝W3                    D.W1＝W2＜W3
6.在如圖所示的滑輪組中，用110 N的力在5 s內(nèi)把重為200 N的物體勻速提高2 m，則(   )
A.對(duì)重物做的有用功約為200 J
B.滑輪組的機(jī)械效率約為91％
C.拉力做的總功約為220 J
D.拉力的功率約為44 W
7.(2012•黃岡中考)如圖是由相同的滑輪組裝的滑輪組，甲乙兩人分別用兩裝置在相等時(shí)間內(nèi)將質(zhì)量相等的重物勻速提升相同的高度，空氣阻力、摩擦、滑輪和繩子的質(zhì)量均不計(jì)，下列說法正確的是(   )
 
A.甲的拉力是乙的拉力的3倍
B.乙拉繩子的速度大小是甲拉繩子速度大小的2倍
C.甲拉力的功率大于乙拉力的功率
D.如果考慮滑 輪質(zhì)量，左圖裝置的機(jī)械效率比右圖的小
8.(2012•廣州中考)如圖所示的剪刀剪紙機(jī)械效率為80%，這表示(   )
A.若作用在剪刀上的動(dòng)力是1 N，則阻力是0.8 N
B.若作用在剪刀上的阻力是1 N，則動(dòng)力是0.8 N
C.若作用在剪刀上的動(dòng)力做功1 J，則有0.2 J的功用于剪紙
D.若作用在剪刀上的動(dòng)力做功1 J，則有0.8 J的功用于剪紙
二、填空題(本大題共6小題，每空2分，共26分)
9.如圖是2015年倫敦奧運(yùn)會(huì)皮劃艇靜水 比賽的體育圖標(biāo)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員用船槳?jiǎng)澦畷r(shí)，運(yùn)動(dòng)員手中使用的船槳屬于______(選填“費(fèi)力”“省力”或“等臂”)杠桿，使用它的好處是________。

10.如圖所示，物體A在拉力F的作用下勻速前進(jìn)，圖中的滑輪是__________滑輪，若拉力F=200 N，則物體所受滑動(dòng)摩擦力為__________N。
 
11.2015年6月30日，新疆新源縣、和靜縣交界處發(fā)生6.6級(jí)地震，救災(zāi)工作立即緊張展開，大型機(jī)械車挖掘機(jī)清理現(xiàn)場比起人工挖土搶救而言，相同時(shí)間內(nèi)挖掘機(jī)做的功遠(yuǎn)__________(選填“大于”“小于”或“等于”)人力做的功，說明挖掘機(jī)做功較快，即挖掘機(jī)做功的__________較大。
12.(2012•桂林中考)在體育考試中，小明投出的實(shí)心球在空中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示。若實(shí)心球重20 N，從最高點(diǎn)到落地點(diǎn)的過程中，球下降的高度為2.7 m，用時(shí)約0.75 s。則球下降過程中重力做功為___________J，功率為__________W。
 
13.如圖所示，用平行于斜面、大小為1.25 N的拉力F，將重為1.8 N的物體從斜面底端勻速拉至頂端，則有用功是__________J，機(jī)械效率是__________.
 
14.(2012•淮安中考)如圖所示，在測(cè)定杠桿機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中，豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使掛在杠桿OB下面的物塊緩慢上升至虛線位置，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為_________N，彈簧測(cè)力計(jì)上升的高度s為0.2 m，物塊重G為1.5 N，物塊上升的高度h為0.3 m，則杠桿的機(jī)械效率為____________%，使用該杠桿做額外功的一個(gè)原因是________________________________。
 
三、作圖題(本大題共2小題，共6分)
15.(3分)(2012•濱州中考)濱州黃河大橋如圖甲所示。若將大橋斜拉部分的一半簡化成圖乙所示的杠桿模型，其中O點(diǎn)為支點(diǎn)，P為橋面部分的重心，請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出拉索對(duì)橋面拉力F的力臂l和橋面所受重力G。
 
16.(3分)(2012•自貢中考)如圖所示，用滑輪組提升物體，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出最省力的繩子繞法。
 
四、實(shí)驗(yàn)探究題(本大題共2小題，共18分)
17.(8分)(2011•桂林中考)如圖甲所示，小明在探究“杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)中所用的實(shí)驗(yàn)器材有：杠桿、支架、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、細(xì)線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個(gè)。
(1)實(shí)驗(yàn)前，將杠桿中點(diǎn)置于支架上，當(dāng)杠桿靜止時(shí)，發(fā)現(xiàn)杠桿右端下沉。此時(shí)，應(yīng)把杠桿兩端的平衡螺母向__________(選填“左”或“右”)調(diào)節(jié)，使杠桿在不掛鉤碼時(shí)，保持___________并 靜止，達(dá)到平衡狀態(tài)。這樣做的好處是便于在杠桿上直接測(cè)量____________。
 
(2)杠桿調(diào)節(jié)平衡后，小明在杠桿上A點(diǎn)處掛4個(gè)鉤碼，在B點(diǎn)處掛6個(gè)鉤碼，杠桿恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠桿的平衡條件為_____________。他這樣得出的結(jié)論是否合理？________________________________________；為什么？__________________________________________________________。
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明提出了新的探究問題：“若支點(diǎn)不在杠桿的中點(diǎn)時(shí)，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小組同學(xué)利用如圖乙所示裝置進(jìn)行探究，發(fā)現(xiàn)在杠桿左端的不同位置，用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上拉使杠桿處于平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符。其原因是_____________________。
18.(10分)(2012•遵義中考)小明在測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中，所用裝置如圖所示，實(shí)驗(yàn)中每個(gè)鉤碼重2 N，測(cè)得的數(shù)據(jù)如表：
 
 
(1)在實(shí)驗(yàn)中，測(cè)繩端拉力F時(shí)，應(yīng)盡量豎直向上___________拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)且在拉動(dòng)過程中讀數(shù)。
( 2)第1次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的機(jī)械效率為__________。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(3)分析表中數(shù)據(jù)可知：第2次實(shí)驗(yàn)是用________圖做的；第4次實(shí)驗(yàn)是用
______圖做的。(選填“甲”“乙”或“丙”)
(4)分析第1、2次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：使用同一滑輪組，_______________可以提高滑輪組的機(jī)械效率；分析第1、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：使用不同的滑輪組，提升相同的重物，動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)越多(即動(dòng)滑輪總重越重)，滑輪組的機(jī)械效率________。
(5)分析第3、4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機(jī)械效率與物體被提升的高度_____。
五、計(jì)算題(10分)
19.(2012•東營中考)以前，我國北方經(jīng)常用轆轤將水從井里提上來，如圖所示。轆轤的本質(zhì)是可以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿。已知吊桶的質(zhì)量是2 kg，容積是8×10-3 m3；井中水面到地面的高度為5 m，水的密度是1.0×103 kg/m3。不計(jì)摩擦及繩和搖柄質(zhì)量，取g＝10 N/kg。
 
(1)當(dāng)人通過轆轤用20 s的時(shí)間，將裝滿水的吊桶從水面勻速提升到地面時(shí)，人所做的有用功是多少？人所做有用功的功率是多大？該機(jī)械的機(jī)械效率是多少？
(2)當(dāng)人通過轆轤將裝半桶水(體積為4×10-3 m3)的吊桶勻速提升到地面時(shí)，該機(jī)械的機(jī)械效率是多少？
(3)根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果，提出改進(jìn)吊桶的辦法，以提高該機(jī)械的機(jī)械效率。
(4)請(qǐng)列舉使用該機(jī)械比人直接提升吊桶的好處。(答出兩條即可)

 

 

答案解析
1.【解析】選B。根據(jù)題意，必須選擇一個(gè)可以省力的杠桿才行。杠桿的動(dòng)力臂大于阻力臂時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)省力的目的，A對(duì)；動(dòng)滑輪的動(dòng)力臂相當(dāng)于它的直徑，阻力臂相當(dāng)于它的半徑。雖然動(dòng)力臂大于阻力臂，可以實(shí)現(xiàn)省力的目的，但只能省一半力，無法實(shí)現(xiàn)用20 N的力提起50 N的物體，B錯(cuò)；斜面相當(dāng)于一個(gè)省力杠桿，C對(duì)；輪軸的動(dòng) 力作用線相當(dāng)于圓的切線，動(dòng)力臂相當(dāng)于圓的半徑，阻力臂遠(yuǎn)小于動(dòng)力臂 ，D對(duì)。
2.【解析】選C。本題考查了杠桿的使用。使用定滑輪既不省距離也不省力，故A錯(cuò)誤；使用斜面省力但費(fèi)距離， 故B錯(cuò)誤；C圖是費(fèi)力杠桿，動(dòng)力臂要小于阻力臂的一半，雖然費(fèi)了力，但省了距離，故C正確；動(dòng)滑輪能省一半的力，但費(fèi)一倍的距離，故D錯(cuò)誤。
3.【解析】選D。本題主要考查定滑輪和動(dòng)滑輪的判斷及其特點(diǎn)。首先判斷出滑輪是定滑輪還是動(dòng)滑輪，然后再根據(jù)定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)判斷省力情況。甲圖中的滑輪，軸固定不動(dòng)，是定滑輪，定滑輪不能省力；乙圖中的滑輪，軸隨物體一起運(yùn)動(dòng)，是動(dòng)滑輪，動(dòng)滑輪能省力。故選D。
4.【解析】選B。端著水盆走進(jìn)教室，力的方向豎直向上，水盆在水平方向移動(dòng)距離，力的方向與物體移動(dòng)的距離方向垂直，故小園沒有對(duì)水盆做功。
5.【解析】選C。一個(gè)人先后用同樣大小的 力F使物體沿力的方向移動(dòng)相同的距離s，該力在這三個(gè)過程中所做的功分別為W1、W2、W3，三個(gè)功的大小都等于Fs，即W1=W2=W3，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。
6.【解析】選B。由圖可以知道繩子的股數(shù)為2，由s=nh可知s=2h=2×2 m=4 m
W有用=Gh=200 N×2 m=400 J
W總=Fs=110 N×4 m=440 J
 
7.【解析】選B。由題圖可知甲的拉力等于物體的重力，而乙的拉力是物體重力的一半，因此在相同的時(shí)間內(nèi)將物體提升相同的高度，乙的拉力通過的距離是甲的二倍，所以乙拉繩子的速度大小是甲拉繩子速度大小的2倍；在相同的時(shí)間內(nèi)甲拉力做的功和乙拉力做的功一樣，所以甲拉力的功率等于乙拉力的功率；如果考慮滑輪質(zhì)量，右圖中在提升物體的同時(shí)要對(duì)動(dòng)滑輪做額外功，機(jī)械效率比左圖裝置的低。故選B。
8.【解析】選D。本題考查機(jī)械效率的有關(guān)知識(shí)。由題意可知，剪刀剪紙機(jī)械效率為80%，即有用功占總功的比例為80%，故A、B錯(cuò)誤。剪刀動(dòng)力做的功是總功，剪紙所做的功為有用功，若動(dòng)力做功為1 J，則有用功為0.8 J，故D正確。
9.【解析】船槳的上端為支點(diǎn)，上端到下面手的距離為動(dòng)力臂，船槳的上端到末端為阻力臂。顯然動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿，但是可以省距離。
答案：費(fèi)力    省距離
10.【解析】F由兩段繩子承擔(dān),每段繩子的拉力 物體A勻速前進(jìn),其摩擦力跟每段繩子的拉力相等,為100 N。
答案：動(dòng)    100
11.【解析】在相同時(shí)間內(nèi)，挖掘機(jī)所做的功遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人工挖土搶救所做的功，由 做功越快，功率越大。
答案：大于    功率
12.【解析】由題圖知實(shí)心球在重力方向上移動(dòng)的距離即為球下降的高度，球下降過程中重力做功W=Gh=20 N×2.7 m=54 J，重力做功的功率 答案：54    72
13.【解析】克服物體的重力所做的功為有用功：
W有用=Gh=1.8 N×0.2 m=0.36 J
拉力F所做的功為總功：
W總=Fs=1.25 N×0.4 m=0.5 J
機(jī)械效率：
答案：0.36    72%
14.【解析】由題圖可知，彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.1 N，所以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2.5 N；W有用=Gh=1.5 N×0.3 m=0.45 J,W總=Fs=2.5 N×0.2 m=0.5 J， 在提升物體的過程中，同時(shí)要提升杠桿，還要克服軸處的摩擦，這些都是不得不做的額外功。
答案：2.5   90   克服杠桿重力和軸處的摩擦做功
15.【解析】本題考查力臂和重力示意圖的畫法。杠桿力臂的正確畫法為從支點(diǎn)O向力的作用線引垂線，標(biāo)出垂足和力臂。重力示意圖畫法為從重心P沿豎直向下方向畫一條 線段，在線段末端標(biāo)上箭頭表示力的方向，最后在箭頭附近標(biāo)上重力符號(hào)G。
答案：如圖所示
 
16.【解析】滑輪組最省力的繞法就是讓繩子的固定點(diǎn)在動(dòng)滑輪上。
答案：
 
17.【解析】(1)若杠桿的右端下沉，即右端較重，所以應(yīng)將平衡螺母向左調(diào)節(jié)，以達(dá)到其在水平位置靜止的目的，這時(shí)，掛上的鉤碼的重力就是我們所要加的動(dòng)力或阻力，由于重力的方向是豎直向下的，所以此時(shí)該力與杠桿恰好成直角，即此時(shí)對(duì)應(yīng)杠桿的長度即為力臂。(2)通過這一次實(shí)驗(yàn)得出“動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂”這一結(jié)論是不合理的，因?yàn)榕紶栆淮螌?shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)很可能具有偶然性，所以必須多進(jìn)行幾次實(shí)驗(yàn)方可得出結(jié)論。
(3)由于該實(shí)驗(yàn)中，杠桿的支點(diǎn)沒有在中間，所以該實(shí)驗(yàn)中會(huì)受到杠桿自身重力的影響，所以出現(xiàn)了題目中所提到的問題。
答案：(1) 左   水平   力臂
(2)F1l1=F2l2       不合理結(jié)論具有偶然性(結(jié)論沒有普遍性)
(3)杠桿自重的影響
18.【解析】(1)在測(cè)繩端拉力時(shí)，需豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。
(2)
(3)由數(shù)據(jù)知第2次實(shí)驗(yàn)中，s為h的3倍，所以滑輪組由3段繩子承擔(dān)物重，而被提升的物重為 6 N，其他3組為4 N。所以第2次實(shí)驗(yàn)是用乙圖做的；
第4次實(shí)驗(yàn)s為h的5倍，所以滑輪組由5段繩子承擔(dān)物重，所以第4次實(shí)驗(yàn)是由丙圖做的。
(4)分析第1、2次實(shí)驗(yàn)，兩次所用滑輪組相同，但第2次物重大于第1次物重，機(jī)械效率也大于第1次的機(jī)械效率，所以可得使用同一滑輪組，增加物重可以提高滑輪組的機(jī)械效率。分析第1、3次實(shí)驗(yàn)，兩次提升物體的重力相同，第3次實(shí)驗(yàn)的動(dòng)滑輪較重，而機(jī)械效率較低，所以可得使用不同的滑輪組，提升相同的重物，動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)越多(即動(dòng)滑輪總重越重)，滑輪組的機(jī)械效率越低。
(5)第3、4次實(shí)驗(yàn)只是改變了物體被提升的高度，機(jī)械效率沒變，所以可得滑輪組的機(jī)械效率與物體被提升的高度無關(guān)。
答案：(1)勻速    (2)74    (3)乙    丙    (4)增加物重越低    (5)無關(guān)
19.【解析】(1)滿桶水的質(zhì)量
m1=ρV=1.0×103 kg/m3×8×10-3 m3=8 kg
人所做的有用功
W有用=m1gh=8 kg×10 N/kg×5 m=400 J
人所做有用功的功率
提升吊桶所做總功
W總=Fh=(m1+m2)gh=(8 kg+2 kg)×10 N/kg×5 m=500 J
機(jī)械效率
(2)半桶水的質(zhì)量
m′1=ρV′=1.0×103 kg/m3×4×10-3 m3=4 kg
所做有用功
W′有用=m′1gh=4 kg×10 N/kg×5 m=200 J
所做總功W′總=F′h=(m′1+m2)gh=(4 kg+2 kg)×10 N/kg×5 m=300 J
機(jī)械效率
(3)減小吊桶的質(zhì)量，增大吊桶的容積。
(4)省力；改變施力方向，方便用力(或“方便”)；安全。
答案：(1)400 J    20 W    80%    (2)66 .7%
(3)、(4)見解析

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