资源描述
【物理】 简单机械单元检测题
一、简单机械选择题
1.皮划艇是我国奥运优势项目之一,如图所示,比赛中运动员一手撑住浆柄末端(视为支点),另一手用力划浆.下列说法对是( )
A.为省力,可将用力划浆手靠近支点
B.为省力,可将用力划浆手远离支点
C.为省距离,可将用力划浆手远离支点
D.将用力划浆手靠近支点,既能省力又能省距离
【答案】B
【解析】
【分析】
结合图片和生活经验,判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂大小关系,再判断它是属于哪种类型杠杆.
【详解】
运动员一手撑住浆柄末端(视为支点),另一手用力划浆.
根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知,船桨在使用过程中,动力臂不不小于阻力臂,是费力杠杆.
AB.为省力,可将用力划浆手远离支点,故A错误,B对;
CD.为省距离,可将用力划浆手靠近支点,但费距离,故CD错误;
2.用一种定滑轮和一种动滑轮构成滑轮组把重150N物体匀速提高1m,不计摩擦和绳重时,滑轮组机械效率为60%.则下列选项错误是( )
A.有用功一定是150J B.总功一定是250J
C.动滑轮重一定是100N D.拉力大小一定是125N
【答案】D
【解析】
【分析】
懂得物体重和物体上升高度,运用W=Gh求对物体做有用功;
又懂得滑轮组机械效率,运用效率公式求总功,求出了有用功和总功可求额外功,不计绳重和摩擦,额外功W额=G轮h,据此求动滑轮重;
不计摩擦和绳重,根据F=(G物+G轮)求拉力大小.
【详解】
对左图滑轮组,承担物重绳子股数n=3,对物体做有用功:W有=Gh=150N×1m=150J,由η=,得:W总===250J,因此,W额=W总-W有=250J-150J=100J;由于不计绳重和摩擦,W额=G轮h,因此动滑轮重:G轮===100N,拉力F大小:F=(G物+G轮)=(150N+100N)=N;对右图滑轮组,承担物重绳子股数n=2,对物体做有用功:W有=Gh=150N×1m=150J,由η=,得:W总===250J,因此W额=W总-W有=250J-150J=100J;由于不计绳重和摩擦,W额=G轮h,因此动滑轮重:G轮===100N,拉力F大小:F=(G物+G轮)=(150N+100N)=125N;由以上计算可知,对物体做有用功都是150J,总功都是250J,动滑轮重都是100N,故A、B、C都对;但拉力不一样,故D错.
故选D.
3.如图所示,定滑轮重4N,动滑轮重0.5N,在拉力F作用下,1s内将重为4N物体A沿竖直方向匀速提高了10cm.假如不计绳重和摩擦.则如下计算成果对是
A.绳子自由端移动速度为0.3m/s
B.拉力F大小为4N
C.拉力F功率为0.45W
D.滑轮组机械效率为75%
【答案】C
【解析】
【详解】
由图懂得,承担物重绳子有效股数是:n=2,
A.绳端移动距离是:
s=2h=2×0.1m=0.2m,
绳子自由端移动速度是:
,
故A错误;
B.不计绳重和摩擦,则拉力,
故B错误;
C.拉力做总功:W总 =Fs=2.25N×0.2m=0.45J,拉力F功率:
,
故C对;
D.拉力做有用功W有 =Gh=4N×0.1m=0.4J,滑轮组机械效率是:
≈88.9%,
故D错误。
4.如图,小明分别用甲、乙两滑轮把同一沙桶从1楼地面缓慢地提到2楼地面,用甲滑轮所做功为W1,机械效率为;用乙滑轮所做总功率为W2,机械效率为,若不计绳重与摩擦,则( )
A.W1<W2,η1>η2 B. W1=W2,η1<η2
C.W1>W2 , < D.W1=W2 , =
【答案】A
【解析】由于用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面,因此两种状况有用功相似;根据η =可知:当有用功一定期,运用机械时做额外功越少,则总功越少,机械效率越高。而乙滑轮是动滑轮,因此运用乙滑轮做额外功多,则总功越多,机械效率越低。即W1<W2,η1>η2.故选C.
5.工人师傅运用如图所示两种方式,将重均为300N货物从图示位置向上缓慢提高0.5m。F1、F2一直沿竖直方向;图甲中OB=2OA,图乙中动滑轮重为60N,重物上升速度为0.01m/s。不计杠杆重、绳重和摩擦,则下列说法对是
A.甲乙两种方式都省二分之一力
B.甲方式F1由150N逐渐变大
C.乙方式有用功是180J
D.乙方式F2功率为3.6W
【答案】D
【解析】
【分析】
(1)根据杠杆特点和动滑轮特点分析甲乙两种方式省力状况;
(2)根据动力臂和阻力臂关系分析甲方式F1变化;
(3)根据W有用=Gh可求乙方式有用功;
(4)根据公式P=Fv求出乙方式F2功率。
【详解】
A、甲图,F1为动力,已知OB=2OA,即动力臂为阻力臂2倍,由于不计摩擦、杠杆自重,由杠杆平衡条件可知,动力为阻力二分之一,即F1=150N;由图乙可知,n=3,不计绳重和摩擦,则,故A错误;
B、甲图中,重力即阻力方向是竖直向下,动力方向也是竖直向下,在提高重物过程中,动力臂和阻力臂比值不变,故动力F1为150N不变,故B错误;
C、不计绳重和摩擦,乙方式有用功为:W有用=Gh=300N×0.5m150J,故C错误;
D、乙方式中F2=120N,绳子自由端速度为v绳=0.01m/s×3=0.03m/s,则乙方式F2功率为:,故D对。
故选D。
6.某商店有一不等臂天平(砝码精确),一顾客要买2kg白糖,营业员先在左盘放一包白糖右盘加1Kg砝码,待天平平衡后;接着又在右盘放一包白糖左盘加1kg砝码,待天平平衡后.然后把两包白糖交给顾客.则两包白糖总质量
A.等于2Kg B.不不小于2Kg C.不小于2Kg D.无法懂得
【答案】C
【解析】
解答:由于天平两臂不相等,故可设天平左臂长为a,右臂长为b(不妨设a>b),先称得白糖实际质量为m1,后称得白糖实际质量为m2
由杠杆平衡原理:bm1=a×1,am2=b×1,解得m1=,m2=
则m1m2= 由于(m1+m2)2=由于a≠b,因此(m1+m2)-2>0,即m1+m2>2这样可知称出白糖质量不小于2kg.故选C.
点睛:此题要根据天平有关知识来解答,即在此题中天平臂长不等,这是此题关键.
7.如图所示,一长为L直杆可绕O点转动,杆下挂一所受重力为G物块,刚开始直杆与竖直方向夹角为60º.为了安全下降物块,用一种一直水平向右且作用于直杆中点拉力F,使直杆缓慢地转动到竖直位置(可以认为杠杆每一瞬间都处在平衡状态),则下列说法对
A.拉力F大小保持不变 B.拉力F和物块重力G是一对平衡力
C.这个过程中物块重力所做功为 D.这个过程中直杆一直都是费力杠杆
【答案】C
【解析】
【详解】
A.由图知,杠杆由与竖直方向成60°角逐渐转到竖直位置时,由于拉力一直水平,因此其力臂逐渐变大;物体对杠杆拉力为阻力,转动过程中阻力臂逐渐变小;由杠杆平衡条件可知拉力F逐渐变小,故A错误;
B.拉力F和物块重力大小不等、不一条直线上,不作用在一种物体上,因此不是一对平衡力,故B错误;
C.杠杆由与竖直方向成60°角时,杠杆右端高度,转到竖直位置时杠杆下端高度降到L处,因此物体下降高度,因此物体重力做功
,故C对;
D.当杠杆转到竖直位置时,阻力臂为0,杠杆为省力杠杆,故D错误。
8.在斜面上将一种质量为5kg物体匀速拉到高处,如图所示,沿斜面向上拉力为40N,斜面长2m、高1m.(g取10N/kg).下列说法对是( )
A.物体沿斜面匀速上升时,拉力大小等于摩擦力
B.做有用功是5J
C.此斜面机械效率为62.5%
D.物体受到摩擦力大小为10N
【答案】C
【解析】
A. 沿斜面向上拉物体时,物体受重力、支持力、摩擦力和拉力四个力作用,故A错误;B. 所做有用功:W有用=Gh=mgh=5kg×10N/kg×1m=50J,故B错误;C. 拉力F对物体做总功:W总=Fs=40N×2m=80J;斜面机械效率为:η=×100%=×100%=62.5%,故C对;D. 克服摩擦力所做额外功:W额=W总−W有=80J−50J=30J,由W额=fs可得,物体受到摩擦力:f===15N,故D错误.故选C.
点睛:(1)对物体进行受力分析,受重力、支持力、摩擦力和拉力;(2)已知物体重力和提高高度(斜面高),根据公式W=Gh可求重力做功,即提高物体所做有用功;(3)求出了有用功和总功,可运用公式η=计算出机械效率;(4)总功减去有用功即为克服摩擦力所做额外功,根据W额=fs求出物体所受斜面摩擦力.
9.如图所示,一均匀木板AB,B端固定在墙壁转轴上,木板可在竖直面内转动,木板下垫有长方形木块C,恰好使木板水平放置.既有水平拉力F拉木块C,在粗糙水平地面上由B向A缓慢运动过程中,拉力F将
A.变小 B.不变
C.逐渐增大 D.先减小后增大
【答案】A
【解析】
【详解】
以杆为研究对象,杆受重力G和C对它支持力F支,根据杠杆平衡条件可得:F支•l支=G•lG,水平力F由B向A缓慢匀速推进木块,F支力臂在增大,重力G及其力臂lG均不变,因此根据杠杆平衡条件可知,在整个过程中支持力在逐渐减小;由于支持力逐渐减小,且力作用是互相,因此可知杆对物体C压力也逐渐减小,根据影响摩擦力大小原因可知,C和木板间、C和地面间摩擦力逐渐减小,拉力和摩擦力是平衡力,由力平衡条件可知,水平拉力F也逐渐减小.
10.如图用同一滑轮组分别将两个不一样物体A和B匀速提高相似高度,不计绳重和摩擦影响,提高A过程滑轮组机械效率较大,则下列判断对是①A物体比B物体轻 ②提高A拉力较大 ③提高A所做额外功较少 ④提高A做有用功较多
A.只有①③ B.只有②④
C.只有②③ D.只有①④
【答案】B
【解析】
【详解】
由题知,提起两物体所用滑轮组相似,将物体提高相似高度,不计绳重和摩擦,克服动滑轮重力所做功是额外功,由W额=G动h知,提高A和B所做额外功相似,不计绳重与摩擦影响,滑轮组机械效率:η==,额外功相似,提高A物体时滑轮组机械效率较大,因此提高A物体所做有用功较大,由于提高物体高度同样,因此A物体较重,提高A物体用拉力较大,故ACD错误,B对。
11.甲乙两个滑轮组如图所示 ,其中每一种滑轮都相似,用它们分别将重物G1、G2提高相似高度,不计滑轮组摩擦,下列说法中对是( )
A.若G1= G2,拉力做额外功相似
B.若G1= G2,拉力做总功相似
C.若G1= G2,甲机 械效率不小于乙机械效率
D.用甲乙其中任何一种滑轮组提起不一样重物,机械效率不变
【答案】C
【解析】
【详解】
有用功为GH,若则有用功相等.对动滑轮做功为额外功,乙动滑轮质量大额外功多,因此乙总功多,机械效率低.答案AB错,C对.同一种滑轮组提起不一样重物,有用功不一样,额外功相似,机械效率不一样,提高重物越重机械效率越高.D错.
12.在生产和生活中常常使用多种机械,使用机械时
A.功率越大,做功越快
B.做功越多,机械效率越高
C.做功越快,机械效率越高
D.可以省力、省距离,也可以省功
【答案】A
【解析】
【分析】
(1)功率是表达做功快慢物理量,即功率越大,做功越快;
(2)机械效率是表达有用功所占总功比例;即效率越高,有用功所占比例就越大;
(3)功率和效率是无必然联络;
(4)使用任何机械都不省功.
【详解】
A.功率是表达做功快慢物理量,故做功越快功率一定越大,故A对;
B.机械效率是表达有用功所占总功比例,故做功多,而不懂得是额外功还是有用功,因此无法判断机械效率,故B错误;
C.由于功率和效率没有直接关系,因此功越快,机械效率不一定越高,故C错误;
D.使用任何机械都不省功,故D错误.
故选A.
13.如图所示,一根木棒在水平动力(拉力)F作用下以O点为轴,由竖直位置逆时针匀速转到水平位置过程中,若动力臂为L,动力与动力臂乘积为M,则
A.F增大,L增大,M增大 B.F增大,L减小,M减小
C.F增大,L减小,M增大 D.F减小,L增大,M增大
【答案】C
【解析】
【分析】
找某一瞬间:画出力臂,分析当转动时动力臂和阻力臂变化状况,根据杠杆平衡条件求解.
【详解】
如图,
l为动力臂,L为阻力臂,由杠杆平衡条件得:Fl=GL;以O点为轴,由竖直位置逆时针匀速转到水平位置过程中,l不停变小,L逐渐增大,G不变;由于杠杆匀速转动,处在动态平衡;在公式 Fl=GL 中,G不变,L增大,则GL、Fl都增大;又知:l不停变小,而Fl不停增大,因此F逐渐增大,综上可知:动力F增大,动力臂l减小,动力臂和动力乘积M=Fl增大;
故选C.
【点睛】
画力臂:
①画力作用线(用虚线正向或反方向延长);
②从支点作力作用线垂线得垂足;
③从支点到垂足距离就是力臂.
14.如图所示,用三个滑轮分别拉同一种物体,沿同一水平面做匀速直线运动,所用拉力分别是F1、F2、F3,比较它们大小应是( )
A.F1>F2>F3 B.F1<F2<F3 C.F2>F1>F3 D.F2<F1<F3
【答案】D
【解析】
【详解】
设物块与地面摩擦力为f,
第一种图中滑轮为定滑轮,由于使用定滑轮不省力,因此F1=f;
第二个图中滑轮为动滑轮,由于动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍杠杆,使用动滑轮能省二分之一力.因此F2=f;
第三个图中滑轮为动滑轮,但F3处作用在动滑轮上,此时动力臂是阻力臂二分之一,因此要费力即F3=2f;
故F2<F1<F3;答案为D.
15.如图所示,工人用250N力F将重为400N物体在10s内匀速提高2m,则此过程中
A.工人做有用功为800J B.工人做总功为500J
C.滑轮组机械效率为60% D.拉力做功功率为20W
【答案】A
【解析】
【详解】
A.工人做有用功:
,
A选项对。
B.绳子自由端移动距离是4m,工人做总功:
,
B选项错误。
C.滑轮组机械效率:
,
C选项错误。
D.拉力做功功率:
,
D选项错误。
16.用如图甲所示装置来探究滑轮组机械效率η与物重G物关系,变化G物,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,计算并绘出η与G物关系如图乙所示,若不计绳重和摩擦,则下列说法对是( )
A.同一滑轮组机械效率η随G物增大而增大,最终将超过100%
B.G物不变,变化图甲中绕绳方式,滑轮组机械效率将变化
C.此滑轮组动滑轮重力为2N
D.当G物=6N时,机械效率η=66.7%
【答案】D
【解析】
【详解】
A、使用滑轮组时,克服物重同步,不可避免地要克服动滑轮重、摩擦和绳子重做额外功,因此总功一定不小于有用功;由公式η=知:机械效率一定不不小于1,即同一滑轮组机械效率η随G物增大而增大,但最终不能超过100%,故A错误;
B、G物不变,变化图甲中绕绳方式,如图所示,
由于此图与题干中甲图将同一物体匀速提高相似高度,因此所做有用功相似,忽视绳重及摩擦时,额外功:W额=G轮h,即额外功W额相似,又由于W总=W有+W额,因此总功相似,由η=可知,两装置机械效率相似,即η1=η2.故B错误;
C、由图可知,G=12N,此时η=80%,则η=====,即80%=,解得G动=3N,故C错误;
D、G物=6N时,机械效率η=×100%=×100%=×100%=×100%≈66.7%.故D对.
故选D.
17.如图所示,物体浸没在水中,工人用200N拉力F在10s内将重为400N物体匀速提高2m,物体没有露出水面,此时滑轮组机械效率是80%,不计绳重和摩擦,g=10N/kg,则下列说法中对是( )
A.物体露出水面前,工人匀速提高重物时拉力功率为40W
B.物体在水中受到浮力为320N
C.物体体积为8×10-3m3
D.物体露出水面后,此滑轮组提高该物体机械效率将不不小于80%
【答案】C
【解析】
【详解】
A.由图知,n=2,拉力端移动距离:s=2h=2×2m=4m,拉力端移动速度:v=s/t=4m/10s=0.4m/s,拉力功率:P=Fv=200N×0.4m/s=80W,故A错;
B.滑轮组机械效率:η=W有用/W总=(G−F浮)h/Fs=(G−F浮)h/F×2h=G−F浮/2F=400N−F浮/2×200N=80%,解得:F浮 =80N,故B错;
C.由F浮 =ρ水 V排 g得物体体积:V=V排 =F浮/ρ水g=80N/1×103kg/m3×10N/kg=8×10-3 m3 ,故C对;
D.物体露出水面后,没有了浮力,相称于增长了提高物体重,增大了有用功,不计绳重和摩擦,额外功不变,有用功和总功比值变大,此滑轮组提高该物体机械效率将不小于80%,故D错。
18.如下图所示四种机械提起同一重物,不计机械自重和摩擦,最省力是
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】
根据题意懂得,在不计机械自重和摩擦条件下使用简单机械;
A.图杠杆提高重物时,由于动力臂不不小于阻力臂,因此是费力杠杆,即
F>G;
B.用图中杠杆提高重物时,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,即
F=G;
C.图中滑轮组承担物重绳子有效股数是:
n=2,
因此,绳端拉力是:
;
D.图中滑轮组承担物重绳子有效股数是:
n=3
因此,绳端拉力是:
;
综上所述,只有D图中机械最省力。
19.如图所示,作用在杠杆一端且一直与杠杆垂直力F,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B,在这个过程中,力F大小将( )
A.不变 B.变小 C.变大 D.先变大后变小
【答案】C
【解析】
【详解】
在杠杆缓慢由A到B过程中,力F一直与杠杆垂直,因此动力臂OA长度没有变化,阻力G大小没有变化,而阻力臂l却逐渐增大;由杠杆平衡条件知:F•OA=G•l,当OA、G不变时,l越大,那么F越大;因此拉力F在这个过程中逐渐变大.C符合题意,选项ABD不符合题意.
20.如图所示滑轮组,用F=30N拉力,拉动水平地面上重为300N物体,使物体匀速前进了2m.物体和地面之间摩擦力为45N,在此过程中,下列说法对是
①拉力做功是120J ②绳子自由端移动距离是2m ③滑轮组机械效率是75%
④A点受到拉力为300N
A.①④ B.②③
C.①③ D.③④
【答案】C
【解析】
【详解】
①②.由图可知,n=2,则绳子自由端移动距离:
;故②错误;
拉力做功:
;故①对;
③.克服物体和地面之间摩擦力做功为有用功,则有用功:
W有=fs物=45N×2m=90J,
滑轮组机械效率:
故③对;
④.因物体在水平地面上做匀速运动,则此时A处绳子拉力与物体受到摩擦力是一对平衡力,因此,A点受到拉力:FA=f=45N;故④错误;
故ABD错误,C对。
21.在使用下列简单机械匀速提高同一物体四种方式,所用动力最小是(不计机械自重、绳重和摩擦)( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】不计机械自重绳重和摩擦,即在理想状况下:A. 图示是一种定滑轮拉力F1=G;B. 根据勾股定理知h==3m,图中为斜面,F2×5m=G×3m,得到F2=0.6G;C. 如图所示,由图可知,由杠杆平衡条件可得:F3×L2=G×LG,拉力F3=G×G=0.4G;D. 由图示可知,滑轮组承重绳子有效股数n=3,拉力F4=G;因此最小拉力是F4;故选:D。
点睛:由图示滑轮组,确定滑轮组种类,根据滑轮组公式求出拉力F1、F4;由勾股定理求出斜面高,根据斜面公式求出拉力F2大小;由图示杠杆求出动力臂与阻力臂关系,然后由杠杆平衡条件求出拉力F3;最终比较各力大小,确定哪个拉力最小。
22.室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味,使用时用脚踩踏板,桶盖启动.根据室内垃圾桶构造示意图可确定:( )
A.桶中只有一种杠杆在起作用,且为省力杠杆
B.桶中只有一种杠杆在起作用,且为费力杠杆
C.桶中有两个杠杆在起作用,用都是省力杠杆
D.桶中有两个杠杆在起作用,一种是省力杠杆,一种是费力杠杆
【答案】D
【解析】
图中垃圾桶有两个杠杆,DEF为一种杠杆,动力臂不小于阻力臂属于省力杠杆;ABC为另一种杠杆,动力臂不不小于阻力臂属于费力杠杆,故答案选D.
点睛:本题考察杠杆分类,难点是怎样从生活中工具中抽象出杠杆,解题措施是判断省力费力杠杆时从动力臂和阻力臂大小入手.
23.如图所示是工人在平台上通过滑轮组向上拉起重物G情景.已知重物G所受重力为700 N,当他沿水平方向用400 N力拉重物G时,重物G恰好做匀速直线运动.不计绳重及摩擦,下列说法对是
A.该滑轮组动滑轮所受重力为100 N
B.若工人拉动绳子速度为0.5 m/s,则4 s后,绳子拉力所做功为1 400 J
C.当工人用等大力使绳子以不一样速度匀速运动,且绳端运动相似距离时,工人所做功大小不一样
D.若将重物G换为质量更大物体,则在不变化其他条件状况下,工人将更省力
【答案】A
【解析】
A、不计绳重及摩擦,动滑轮组进行受力分析,,
滑轮组动滑轮所受重力:G动=2F-G物=2×400N-700N=100N,故A对;
B、绳子移动距离,s=vt=0.5m/s×4s=2m,
绳子拉力所做功:W=Fs=400N×2m=800J,故B错误;
C、工人所做功,等于绳子拉力与绳子移动距离乘积,与绳子不一样速度无关,大小W=Fs,工人所做功相似,故C错误;
D、不计绳重及摩擦,动滑轮组进行受力分析,,当重物G换为质量更大物体时,F将变大,更费力,故D错误.
故选A.
24.如图所示,可绕 O 点转动轻质杠杆,在 D 点挂一种重为 G 物体 M.用一把弹簧测力 计依次在 A、B、C 三点沿与圆 O 相切方向用力拉,都使杠杆在水平位置平衡,读出三 次示数分别为 F1、F2、F3,它们大小关系是
A.F1=F2=F3=G
B.F1<F2<F3<G
C.F1>F2>F3>G
D.F1>F2=F3=G
【答案】A
【解析】
【分析】
运用杠杆平衡条件分析,当阻力和阻力臂不变时,假如动力臂不变,只改动用力方向,其动力不变,据此分析解答。
【详解】
设拉力力臂为L,则由题意可知,当杠杆在水平位置平衡时:G×OD=F×L
由此可得:
由于G,OD不变,OD=L=r,故F=G,由于F1、F2、F3力臂都为圆半径都相等,因此得:F1=F2=F3=G。
故选:A。
25.如图所示,用滑轮组提高重物时,重200N物体在5s内匀速上升了1m.已知拉绳子力F为120N,假如不计绳重及摩擦,则提高重物过程中
A.绳子自由端被拉下3m B.拉力F做功为200J
C.滑轮组机械效率是83.3% D.拉力F功率是40W
【答案】C
【解析】
【详解】
A、物重由两段绳子承担,因此,当物体提高1m时,绳子自由端应被拉下2m,故A错误;
B、拉力为120N,绳子自由端应被拉下2m,则拉力做功为:,故B错误;
C、滑轮组机械效率,故C对;
D、拉力F功率,故D错误.
故选C.
【点睛】
波及机械效率问题时,关键是要清晰总功、有用功、额外功都在哪,尤其要清晰额外功是对谁做功,弄清晰这些功后,求效率和功率就显得简单了。
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