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第十二章简单机械
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班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________
（考试时间：60分钟试卷满分：100分）
注意事项：
1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。
2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。
3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。
4．本章内容占70％，前面内容占30％。
第Ⅰ卷（选择题共20分）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
一、选择题：本题共10个小题，每小题2分，共20分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．（2019秋•秦淮区期末）如图所示的工具中，在使用时属于省距离杠杆的是（ ）
A．天平 B．瓶盖起子
C．食品夹 D．钳子
【答案】C
【解析】A、天平在使用时，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，不省距离也不费距离，故A不符合题意；
B、瓶盖起子在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，但费距离，故B不符合题意；
C、食品夹在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，但省距离，故C符合题意；
D、钳子在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，但费距离，故D不符合题意。
2．（2019秋•秦淮区期末）如图所示，在轻质杠杆上吊一重物G，在一端施加一个始终与杠杆垂直的动力F，使杠杆缓慢地从OA转至水平位置OB，则在转动过程中（ ）
A．F变大 B．F先变大后变小
C．F变小 D．F先变小后变大
【答案】A
【解析】由图可知，将杠杆缓慢地由最初位置拉到水平位置时，动力臂不变，阻力不变，阻力臂变大，根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，动力逐渐变大。
3．（2019•金水区模拟）如图所示，体积相同的实心铁球和实心铝球挂在杠杆两端使杠杆平衡，若将它们同时浸没在水中，则杠杆将（ ）
A．左端下沉 B．仍平衡 C．右端下沉 D．无法判断
【答案】A
【解析】两球没有浸入水中时，根据杠杆平衡条件有G铜×L1＝G铁×L2，因为铝球和铁球的体积相等，
根据公式m＝ρV可知，铁球的质量大于铝球的质量，也就是说铁球的重力大于铝球的重力，
所以L1＜L2。
球浸入水中时，对杠杆的拉力F＝G﹣F浮，因为两个球的体积相等，都同时浸没在水中，所以它们受到的浮力相等，即F浮铝＝F浮铁，但铝一侧减小的力与力臂的乘积大，所以杠杆不再平衡，铁一侧将下降，即左端下降。
4．（2019春•丰南区期末）如图，在竖直向上的力F的作用下，重为10N物体A沿竖直方向匀速上升。已知重物上升速度为0.4m/s，不计绳与滑轮摩擦以及滑轮重和绳重，则拉力F的大小和滑轮上升的速度分别为（ ）
A．20N 0.2m/s B．20N 0.8m/s
C．5N 0.2m/s D．5N 0.8m/s
【答案】A
【解析】由图可知，该滑轮是动滑轮，当重物A上升速度为0.4m/s时，滑轮上升速度应该是物体速度的一半，即v＝0.2m/s；
此时拉力应该是物重的2倍，因此拉力为F＝2G＝2×10N＝20N，故A正确。
5．（2019秋•无锡期中）如图所示甲、乙两套装置，滑轮重、绳重和摩擦力均不计。装置甲中F1和F2表示沿不同方向拉绳子，乙装置中F3表示竖直向上拉绳子；用F1、F2、F3分别将相同的重物匀速提升相同高度，则下列说法正确的是（ ）
A．甲装置为动滑轮，乙装置为定滑轮
B．F1、F2、F3所做的功相等
C．拉力大小关系是：F1＝F2＝F3
D．F1、F2所做的功相等，但比F3做的功少
【答案】B
【解析】A、甲装置不随货物一起升降为定滑轮，乙装置随货物一起升降为动滑轮，故A错误；
B、因为滑轮重、绳重和摩擦力均不计，所以提升重物时没有做额外功，则拉力做的功等于克服物体重力做的功；
将相同的重物匀速提升相同高度，由W＝Gh可知，克服物体重力做的功相等，则力F1、F2、F3做的功也相等，故B正确，D错误；
C、定滑轮既不省力也不费力、且定滑轮的实质为等臂杠杆，动滑轮能省一半的力，又因为滑轮重、绳重和摩擦力均不计，
所以F1＝F2＝G，F3＝G，则F1＝F2＞F3，故C错误。
6．（2019春•谢家集区期末）工人用如图所示的滑轮组提升重为1200N的物体，物体上升的速度为0.2m/s，工人对滑轮组绳子自由端的拉力为F，拉力移动的速度为v，考虑动滑轮重、摩擦等因素，下列各组值中可能的是（ ）
A．F＝400N，v＝0.8m/s B．F＝300N，v＝0.8m/s
C．F＝400N，v＝0.6m/s D．F＝300N，v＝0.6m/s
【答案】A
【解析】（1）由图知，n＝4，拉力移动的速度：
v＝4v物＝4×0.2m/s＝0.8m/s；
（2）若不考虑动滑轮重、摩擦等因素，拉力F＝G＝×1200N＝300N，
若考虑动滑轮重、摩擦等因素，拉力将变大，大于300N，可能为400N。
故A正确、BCD错。
7．（2018•绵阳二模）如图所示，物体M放在水平桌面上。现通过一动滑轮（质量和摩擦均不计）在绳子自由端施加一拉力F，拉着M向左做匀速直线运动，此时弹簧测力计（质量可忽略）示数为10N．若在M上加放一物块m，要保持M向左继续做匀速直线运动，需在绕过动滑轮绳子的自由端施加一拉力F′，则（ ）
A．M运动时受到向左的摩擦力
B．加放m前，M受到20N的摩擦力
C．加放m前，M受到10 N的摩擦力
D．加放m后，力F′保持10N不变
【答案】B
【解析】力F通过一个动滑轮拉着M向左匀速运动时，F的大小等于弹簧测力计的示数，并且M受到向左2×10N＝20N的拉力作用，而M受到向右的摩擦力与向左的力为平衡力，因此加放m前M受到20N的摩擦力，故AC错误，B正确；
若在M上加放一个物体m，在绳自由端施加力F′使M和m向左匀速运动，此时物体m不受摩擦力作用，由于物体对地面的压力增大，所以M受到地面的压力增大，故力F′大于10N，故D错误。
8．（2019秋•阜宁县期中）如图所示甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度。若G1＝G2，所用竖直向上的拉力分别为F1和F2，拉力做功的功率分别为P1和P2，两装置的机械效率分别为η1和η2（忽略绳重和摩擦），则下列选项正确的是（ ）
A．F1＞F2 P1＝P2 η1＝η2
B．F1＞F2 P1＜P2 η1＜η2
C．F1＜F2 P1＜P2 η1＜η2
D．F1＜F2 P1＞P2 η1＞η2
【答案】A
【解析】（1）不计绳重及摩擦，因为拉力F＝（G+G动），n1＝2，n2＝3，所以绳子受到的拉力分别为：F1＝（G1+G动），F2＝（G2+G动），G1＝G2，故F1＞F2；
（2）因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额＝G轮h，W有用＝G物h，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同；由η＝×100%可知，机械效率相同，η1＝η2；
（3）又因为所用时间相同，由P＝可知，拉力做功的功率P1＝P2。
9．（2019春•丹东期末）如图所示，重为200N的物体在20s内水平匀速移动了4m，若物体受到地面的摩擦力为60N，绳端所用的拉力F的功率为20W，不计滑轮重。下列判断正确的是（ ）
A．克服物体的重力做的功为800J
B．绳端所用的拉力为50N
C．额外功为240J
D．滑轮组的机械效率为80%
【答案】B
【解析】A、物体水平移动时，在重力的方向上没有移动距离，所以没有克服重力做功，即克服物体的重力做的功为0J，故A错；
B、由P＝可得拉力做的总功：
W总＝Pt＝20W×20s＝400J，
由图知，n＝2，拉力端移动距离s＝2s物＝2×4m＝8m，
由W总＝Fs得绳端所用的拉力：
F＝＝＝50N，故B正确；
C、使用滑轮组拉力做的有用功，即克服摩擦力做的功：W有用＝fs物＝60N×4m＝240J，
因为W总＝W有用+W额，所以额外功W额＝W总﹣W有用＝400J﹣240J＝160J，故C错；
D、滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝60%，故D错。
10．（2019秋•江都区期末）如图所示，把重力为100N的物体从底端匀速推到斜面顶端，斜面长为10m，高为3m，实际推力为50N，则下列选项错误的是（ ）
A．推力做功为500J
B．克服物体重力做功为300J
C．斜面的机械效率为60%
D．物体与斜面之间的摩擦力为50N
【答案】D
【解析】由题知，斜面长s＝10m，斜面高h＝3m，物体重G＝100N，推力F＝50N。
A、推力做的总功：W总＝Fs＝50N×10m＝500J，故A正确；
B、克服物体重力做的有用功：
W有用＝Gh＝100N×3m＝300J，故B正确；
C、斜面的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝60%，故C正确；
D、克服摩擦力做的额外功：
W额外＝W总﹣W有用＝500J﹣300J＝200J，
由W额外＝fs可得摩擦力：
f＝＝＝20N，故D错误。
第II卷（非选择题共80分）
二、填空题（每空2分，共26分）
11．（2019秋•高邮市期末）如图所示，救援队员用撬棒把滚落在公路上的石块撬起。若救援队员在撬棒D点沿DM方向用力撬起石块1，撬棒的支点是 点；若救援队员在撬棒D点沿DN方向用力撬起石块1，撬棒的支点是 点。作用力沿
（选填“DM“或“DN“）方向更省力。
【答案】A；C；DM
【解析】（1）读图可知，当沿DM方向用力撬石块1时，杠杆围绕A点转动，因此A为这时的支点；同样，当沿DN方向用力撬石块1时，杠杆围绕C点转动，因此C为此时的支点；
（2）当以A为支点时，杠杆的动力臂为AD的长，
当以C为支点时，杠杆的动力臂是从C点到DN的作用线的距离，
显然要比AD要短，因此，沿DM方向用力撬石块1更省力。
12．（2019秋•淮阴区月考）如图所示，小明将长为0.6m，质量可忽略不计的木棒搁在肩上，棒的后端A挂一个40N的物体。肩上支点O离后端A为0.2m。他用手竖直向下施力于B端使木棒保持水平平衡，则手对B端的竖直向下的拉力为 N，如果让手上用力再小一点，可以 。
【答案】20；将肩上支点O向A点移动（或物体向支点O移动）
【解析】（1）以O为支点，动力为手对木棒B端竖直向下的拉力F，动力臂为OB；阻力为物体对木棒A端的拉力，大小等于G，阻力臂为OA，
根据杠杆的平衡条件有：F×OB＝G×OA，
即：F×（0.6m﹣0.2m）＝40N×0.2m，
解得：F＝20N；
（2）物体的重力G不变，即杠杆受到的阻力不变，让手上用力再小一点，应该减小阻力臂或增大动力臂；杠杆的长度一定，可以将肩上支点O向A点移动（或物体向支点O移动）。
13．（2019秋•越秀区期末）如图甲所示，用大小为15N的水平拉力F1，将重力为20N的物体A匀速直线拉动一段距离5m，若借助如图乙所示滑轮组，用大小为10N的F2将物体A在同样的水平面上做匀速直线运动移动相同的距离5m，滑轮组的机械效率为 ，滑轮组的额外功为 J。
【答案】50%；75J
【解析】（1）由题知，两次物体均在同样的水平面上做匀速直线运动，且物体移动相同的距离s＝5m，
图乙用的是滑轮组，滑轮组对物体的拉力也等于F1，
图乙中有用功：W有用＝F1s＝15N×5m＝75J；
图乙中，n＝3，此时拉力端移动的距离s′＝3s＝3×5m＝15m，
图乙中F2做的总功：W总＝F2s′＝10N×15m＝150J，
滑轮组的的机械效率：
η＝＝×100%＝50%；
（2）图乙中的额外功：
W额＝W总﹣W有用＝3150J﹣75J＝75J。
14．（2019秋•苏州期末）如图所示，沿斜面向上匀速拉一个重为100N的物体到斜面顶端，斜面长0.5m，高0.3m，拉力为80N，则这个斜面的机械效率是 %，物体受到的摩擦力是 N。
【答案】75； 20
【解析】有用功：
W有＝Gh＝100N×0.3m＝30J，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝80N×0.5m＝40J，
斜面的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝75%，
克服摩擦力所做的额外功：
W额＝W总﹣W有＝40J﹣30J＝10J，
由W＝fs可得，物体受到的摩擦力：
f＝＝＝20N。
15．（2019秋•海州区校级月考）用如图甲所示的滑轮组运货物上楼，图乙记录了整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图象，当货物的重力为400N时，绳子的拉力为 N；此时滑轮组的机械效率为 %．（不考虑绳重和摩擦）
【答案】250；80
【解析】（1）不考虑绳重和摩擦，滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝，
由乙图可知，当G＝100N时，滑轮组的机械效率η＝50%，
即：50%＝×100%，
解得：G动＝100N；
由图可知，n＝2，当货物的重力为400N时，绳子的拉力：
F＝（G′+G动）＝（400N+100N）＝250N，
（2）此时滑轮组的机械效率：
η′＝＝＝＝＝×100%＝80%。
16． （2019秋•工业园区期末）我国自主研制的绞吸挖泥船“天鲲号”达到世界先进水平。若某段工作时间内，“天鲲号”的泥泵功率恒为1×104kW，排泥量为1.4m3/s，排泥管截面积为0.7m2，泥浆在管中的流动的速度为 m/s，泥泵对泥浆的推力为
N。
【答案】2；5×106
【解析】泥浆在管中的流动速度为：
v＝＝＝2m/s，
根据P＝＝＝Fv可得，泥泵对泥浆的推力为：
F＝＝＝5×106N。
三．作图题（每题2分，共4分）
17．（2019春•青岛期末）如图，一个小球悬挂在杠杆的A端，浸没到了水中，请你画出在杠杆的B端施加的能使0A保持水平平衡的最小的力的方向和该力的力臂。
【解析】由图知，O为支点，动力作用在B端，当以OB为力臂时为最长的动力臂，此时动力最小，由B点作OB的垂线，方向向下即为最小的动力，如图所示：
18．（2019•中山市模拟）如图所示，人站在一斜面顶上，用滑轮组将一重物G拉上来，请画出最省力的绕线方式。
【解析】图中的滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成，为最省力，则动滑轮上绳子的段数最多；从动滑轮的挂钩开始依次绕绳子，最后有三段绳子来拉动物体，这就是最省力的绕法。如图所示：
四．实验探究题（每空2分，共32分）
19．（2019秋•兴化市期末）如图所示是小明“探究杠杆的平衡条件”的装置，每只钩码重为0.5N（钩码个数若干），弹簧测力计量程为0～5N。
（1）图甲中，杠杆静止时处于 （平衡/不平衡）状态。为使杠杆在水平位置平衡，小明应将杠杆两端的平衡螺母向 （左/右）移。
（2）如图乙，小明保持弹簧秤竖直放置，然后认真调零后，用弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡。此时弹簧测力计的示数为F1，杠杆受到钩码的拉力为F2，小明发现F1×OD≠F2×OC，其原因是 。
（3）接着，小明准备作图丙所示实验，实验前小明首先再取一只弹簧秤与已调零的弹簧秤进行对拉，如图丁，他这样做的目的是 。在做了10多次图丙所示实验后，他还做了几次图戊所示的实验，他这样做的目的是： 。
【答案】（1）平衡；左；（2）杠杆自身受到的重力不能忽略；（3）对第二个倒置使用的弹簧秤进行调零；排除偶然结论总结发现普遍规律
【解析】（1）图甲中实验前没挂钩码时，杠杆处于静止的平衡状态；发现杠杆左端上翘，调节时重心应向左移动，应将杠杆两端的平衡螺母向左移，使杠杆在水平位置平衡；
（2）用如图乙所示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的自重对杠杆平衡有影响，所以小明发现F1×OD≠F2×OC；
（3）接着，小明准备作图丙所示实验，实验前小明首先再取一只弹簧秤与已调零的弹簧秤进行对拉，如图丁，他这样做的目的是对第二个倒置使用的弹簧秤进行调零；
在做了10多次图丙所示实验后，他还做了几次图戊所示的实验，他这样多次做的目的是：排除偶然结论总结发现普遍规律。
20．（2019秋•镇江期末）在“探究影响动滑轮机械效率的因素“的实验中，小佳用同一动滑轮进行了三次实验，实验装置如图所示。
序号
动滑轮物重
G动/N
钩码总重
G/N
钩码上升的
高度h/m
弹簧测力计F/N
绳自由端上升的
高度s/m
动滑轮的机械效率η/%
①
0.3
1
0.2
0.70
0.4
71.4%
②
0.3
2
0.2
1.28
0.4
78.1%
③
0.43
4
0.2
0.4
（1）实验时，小佳应沿 方向匀速拉动弹簧测力计；
（2）第3次实验时，弹簧测力计的示数如图所示，此时绳端受到的拉力为 N，拉力所做的额外功为 J，动滑轮的机械效率为 %；
（3）分析表中数据可知：用同一动滑轮将物体匀速提升相同的高度时，随着钩码总重的增加，拉力所做的额外功将 （选填“减小”、“不变”或“增大”），你认为其原因是 ；
（4）为提高动滑轮的机械效率，下列措施可行的是 （多选）
A．增加钩码的总重 B．增加提升钩码的高度
C．在滑轮转轴处涂润滑油 D．换用质量更小的滑轮
【答案】（1）竖直；（2）2.4；0.16；83.3；（3）增大；摩擦力变大；（4）ACD
【解析】（1）实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，弹簧测力计示数不变，便于读数；
（2）第3次实验中，由图可知，弹簧测力计的示数为2.4N；
滑轮对钩码所做的功为W有＝Gh＝4N×0.2m＝0.8J，
拉力做的总功W总＝Fs＝2.4N×0.4m＝0.96J；
额外功为：W额＝W总﹣W有＝0.96J﹣0.8J＝0.16J；
动滑轮的机械效率η＝×100%＝×100%≈83.3%；
（3）在用同一动滑轮将物体匀速提升相同的高度时，由表格数据可知：
第一次拉力所做的额外功W额1＝W总1﹣W有1＝F1s﹣G1h＝0.7N×0.4m﹣1N×0.2m＝0.08J，
第二次拉力所做的额外功W额2＝W总2﹣W有2＝F2s﹣G2h＝1.28N×0.4m﹣2N×0.2m＝0.114J，
综上可知，若仅增加被提升物体的物重，则拉力所做的额外功增大，由表格数据最后一列可知，动滑轮的机械效率增大；
实验中，额外功的来源为克服动滑轮自重和机械摩擦做功，额外功增大的原因是摩擦力变大；
（4）A．增加钩码的总重，有用功增大，根据1、2两次的实验数据可知，机械效率增大，故A正确；
B．钩码上升的高度与机械效率无关，故B错误；
C．在滑轮转轴处涂润滑油能减小额外功，能增大效率；故C正确；
D．换用质量更小的滑轮，能减小额外功，增大机械效率，故D正确。
21．（2019秋•兰州期末）利用如图所示的装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块就会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长L都相同，θ1＜θ2，球A、B的质量分别为mA、mB（mA＜mB）。
（1）如图甲、乙所示，同时释放A、B，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的
无关。
（2）如图甲、乙所示，观察到B球能将木块C撞得更远，由此可得出结论： 。
（3）图乙中小球B到达竖直位置时的速度 （选填“大于”“小于”或“等于”）图丙中小球B到达竖直位置时的速度。
（4）本实验中判断小球动能大小的研究方法是 法。
【答案】（1）质量；（2）速度相同时，质量越大，动能越大；（3）小于；（4）控制变量
【解析】（1）甲乙两图中，小球的质量不同，由题意知，摆角相同，小球同时到达竖直位置，说明小球的速度大小与小球的质量无关；
（2）mA＜mB，两球的速度相同，B球能将木块C撞得更远，说明B球的动能更大，因此可得速度相同时，物体质量越大，动能越大；
（3）乙丙两图，小球的质量相同，θ1＜θ2，所以丙图小球的速度更大；
（4）影响动能大小的因素有质量和速度，实验过程中采用的是控制变量法。
五．计算题（每题9分，共18分）
22．（2019秋•大丰区月考）工人用如图所示的滑轮组提升重物，在l0s内将240N的物体匀速提升2m。已知工人的拉力为l00N（不计绳重与摩擦阻力），求：
（1）对重物做的有用功；
（2）工人做功的功率；
（3）滑轮组的机械效率；
（4）动滑轮重多少？
（5）如果用此滑轮组匀速提升300N的重物，拉力应为多大？
【解析】解：（1）对重物做的有用功：
W有＝Gh＝240N×2m＝480J；
（2）由图可知，n＝3，则绳端移动的距离：
s＝nh＝3×2m＝6m，
工人做的总功：
W总＝Fs＝100N×6m＝600J，
工人做功的功率：
P＝＝＝60W；
（3）滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝80%；
（4）不计绳重与摩擦阻力，由F＝（G+G动）可得，动滑轮重：
G动＝nF﹣G＝3×100N﹣240N＝60N；
（5）如果用此滑轮组匀速提升300N的重物，则此时的拉力：
F′＝（G′+G动）＝×（300N+60N）＝120N。
答：（1）对重物做的有用功为480J；
（2）工人做功的功率为60W；
（3）滑轮组的机械效率为80%；
（4）动滑轮重为60N；
（5）如果用此滑轮组匀速提升300N的重物，拉力应为120N。
23．（2019秋•重庆期中）“千百年梦想成真，十五年玉汝于成”，上天入地，腾云驾雾，曾是巫文化中神仙大咖才有的旷世绝技，承载着世人对飞天梦的原始想象。2019年8月16日，巫山神女机场正式通航，回想艰苦奋斗的激情岁月：立项选址、建设、试飞、验收，三峡人民的“飞天梦”一步一步变成现实，实践证明，只要路走对了，就不怕遥远；只要有梦想，就一定能实现。
已知图乙中的汽车在装载完成后重力为105N，当汽车在水平路面匀速运动，所受阻力为重力的五分之一，汽车牵引力功率为92kW，请你运算汽车运动100s以内时：
（1）汽车所受的阻力有多大？
（2）牵引力做了多少功？
（3）汽车通过的距离多长？
【解析】解：（1）由题意可得，阻力：
f＝G＝×105N＝2×104N。
（2）汽车牵引力功率P＝92kW＝92000W，
由P＝得，100s内牵引力做的功：
W＝Pt＝92000W×100s＝9.2×106J。
（3）因为汽车在水平路面匀速运动，水平方向汽车受到的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，
所以，牵引力F＝f＝2×104N，
由W＝Fs得，汽车通过的距离：
s＝＝＝460m。
答：（1）汽车所受的阻力有2×104N；
（2）牵引力做的功为9.2×106J；
（3）汽车通过的距离为460m。
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