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第十二章简单机械一、选择题(每小题3分,共30分)本章检测满分:100分,限时:45分钟1.(独家原创试题)夏威夷果含油量高达60%~80%,还含有丰富的微量元素,有“干果皇后”的美称。夏威夷果有一层坚硬的外壳,为了方便食用,厂家往往都要在果实的外壳上加工出一个裂缝,并且还配送一个专门将果实撬开的小起子,如图12-4-1是用小起子撬开夏威夷果的情形。关于这个小起子的说法正确的是()图12-4-1A.使用小起子撬开夏威夷果时小起子相当于一个费力杠杆B.小起子的宽大的部分越小越省力C.使用小起子顺时针转动更省力D.在能够撬开果子的前提下,起子尖端插入越深越费力答案D使用小起子起开果子时,小起子可以看成一个杠杆,该杠杆的动力作用在宽大部分,阻力作用在它的尖端,因此使用时它的动力臂大于阻力臂,是一个省力杠杆,小起子的宽大的部分越大,动力臂越大,越省力,故A、B错误;无论是顺时针还是逆时针转动小起子,其他条件不变时,动力臂、阻力臂和阻力都不变,动力就不变,故C错误;由图知,在能够撬开果子的前提下,起子尖端插入越深阻力臂越大,动力臂不变,由杠杆的平衡条件知,越费力,D正确。2.(2019黑龙江哈尔滨中考)质地均匀杠杆,每个钩码重0.5N,下列操作中可以使杠杆在水平位置平衡的是(杠杆上有等间隔的刻度)()答案D由图知,A、C两个作用力使杠杆沿相同方向转动,它们一定不能使杠杆平衡,故A、C错误;设杠杆上一格长L,图B左边悬挂2个钩码时,右边弹簧测力计的示数为1.5N,0.5N×2×4L≠1.5N×5L,杠杆不平衡,故C错误;图D右边悬挂2个钩码,弹簧测力计的示数为2N,0.5N×2×6L=2N×3L,杠杆平衡,故D正确。3.(2018福建中考)如图12-4-2,用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。与提升B相比,提升A的过程滑轮组的机械效率较大。若不计绳重与摩擦的影响,则提升A的过程()A.额外功较小B.额外功较大图12-4-2C.总功较小D.总功较大W有用答案D由题意知,用相同的滑轮组提起A、B过程,不计绳重与摩擦的影响,ηAηB,滑轮组的机械效率η=总,W有用=Gh,W=W+W=Gh+Gh,因为ηη,则有GAhGBhGA+G滑GB+G滑,化简得出GG,也就是说相同的滑轮组总有用额外滑GAh+G滑hGBh+G滑h,即GAGBAB匀速提升A、B过程,提起A时,所做有用功大,但所做额外功相同,故A、B选项错。由于总功等于有用功和额外功之和,所以提升A物体过程总功大,故C错,D正确。4.如图12-4-3是小明探究“杠杆平衡条件”的实验装置,实验中杠杆始终处于水平平衡状态,若在C处逐渐改变弹簧测力计拉力的方向,使其从①→②→③,则拉力的变化情况是()图12-4-3A.先变小后变大B.先变大后变小C.逐渐变大D.逐渐变小答案A由图知,测力计在②位置时,其动力臂等于OC,此时动力臂最长;测力计由①→②→③的过程中动力臂先变大后变小,根据杠杆平衡条件可知,拉力先变小后变大。5.(2018山东临沂沂水二模)重为G的均匀木棒竖直悬于O点,在其下端施一水平拉力F,让棒缓慢转到图12-4-4中虚线所示位置,在转动的过程中()图12-4-4A.动力臂逐渐变大B.阻力臂逐渐变小C.动力F逐渐变大D.动力F保持不变答案C图中杠杆在转动过程中,杠杆重力大小不变,重力的力臂L2逐渐变大,拉力的力臂L1逐渐变小,根据杠杆平衡条件,可知拉力逐渐变大。所以选C项。6.(独家原创试题)罐头的瓶盖很难拧开,用螺丝刀把瓶盖撬起一个缝隙,会听到“噗”的一声,瓶盖就很容易被拧开。关于此过程涉及的物理知识,下列说法错误的是()图12-4-5A.起初瓶盖很难拧开是由于受到大气压的作用ABWB.撬起一个缝隙时听到“噗”的一声是空气振动产生的C.撬瓶盖时用的螺丝刀相当于费力杠杆D.瓶盖沿瓶口的螺纹螺旋上升(如图),利用了斜面省力的原理答案C撬瓶盖时用的螺丝刀动力臂比阻力臂大,是一个省力杠杆。7.(2019河南南阳镇平一模)小明利用两个滑轮A、B组成如图12-4-6所示的装置,将两个重力相等的重物G1、G2分别挂在绳子两端,若不计滑轮、绳子的重力和摩擦,下列说法正确的是()2图12-4-6A.A、B均为定滑轮B.A、B均为动滑轮C.放手后G1上升D.放手后G2上升答案C由图可知,上面的滑轮固定不动,是定滑轮,下面的滑轮和物体G2一起移动,是动滑轮,故A、B错误;若不计滑11轮、绳子的重力和摩擦,定滑轮左端绳子对动滑轮的拉力应为F1=G1,施加在动滑轮左端的拉力F2=2F1=G1,因为G1=G2,所以F2G2,放手后G2下降,G1上升,故C正确,D错误。8.(2018四川攀枝花中考)某实验小组分别用如图12-4-7所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮等重),在相同时间内把重物G提升相同高度,F1和F2大小相等,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是()图12-4-7A.力F1和F2做功的功率相同B.力F1和F2做的总功相同C.乙滑轮组更省力,两个滑轮组机械效率一样大D.甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高答案D由题图知,甲滑轮组中承担物重的绳子段数n甲=3,乙滑轮组中承担物重的绳子段数n乙=4。若重物上升高度为h,则两滑轮组中绳端移动的距离分别为s甲=3h,s乙=4h;甲滑轮组中拉力做的总功为W甲总=F1·3h,乙滑轮组中拉力做的总功为W乙总=F2·4h,已知F1=F2,所以W甲总W乙总,故B错误;W已知时间相同,由公式P=t知,P甲总P乙总,故A错误;甲、乙两滑轮组提升的重物相同,设一个动滑轮重为G动,不计绳重及摩擦,则甲滑轮组的机械效率为η甲W有用=W=W有用=G物hG物=,总W有用+W额G物h+G动hG物+G动G物乙滑轮组中有2个动滑轮,乙滑轮组的机械效率为η乙=物,+2G动所以η甲η乙,故C错误、D正确。9.(2018湖北黄石中考)为探究动滑轮和定滑轮的特点,设计如图12-4-8所示两种方式拉升重物,下面关于探G究的做法和认识正确的是()2A.用动滑轮提升重物上升h高度,测力计也上升h高度图12-4-8B.若拉升同一物体上升相同高度,用动滑轮拉力更小,且做功更少C.减小动滑轮质量可以提高动滑轮的机械效率D.若用定滑轮拉重物,当拉力竖直向下时最省力答案C用动滑轮提升重物上升h高度,测力计上升2h高度,A错;拉升同一物体上升相同高度,用动滑轮时,提起动滑轮需要做额外功,故做功较多,B错;减小动滑轮质量,可以减小额外功,故可以提高动滑轮的机械效率,C正确;用定滑轮拉重物,向各个方向的拉力都等于物重,D错。10.(2019四川自贡中考)如图12-4-9所示,物体A、B的重分别为20N、10N,滑轮重和滑轮与绳子之间的摩擦忽略不计,此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动,若用力F向左拉物体A,使物体A向左做匀速直线运动,则()A.F=20NB.F=10NC.F=5ND.F=30N图12-4-9答案B11由图知,滑轮组由2段绳子承担物重,所以FA=2GB=×10N=5N;在水平方向A受到的摩擦力和绳对A的拉力平衡,所以f=FA=5N,方向水平向左;若使物体A向左做匀速直线运动,则A受摩擦力水平向右,F=FA+f=5N+5N=10N。二、填空题(每空2分,共26分)11.(2019湖北咸宁中考)如图12-4-10所示,杠杆AB放在钢制圆柱体的正中央水平凹槽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,左端重物G=12N。当作用在B点竖直向下的拉力F足够大时,杠杆容易绕(选填“C”或“D”)点翻转,为使杠杆AB保持水平位置平衡,拉力的最小值F1=N,最大值F2=N。(杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计)答案D624图12-4-10解析由图可知,D点更加靠近拉力一端,故当作用在B点竖直向下的拉力F足够大时,杠杆容易绕D点翻转;由以上分析知,当以C点为支点时拉力最小,以D点为支点时拉力最大,根据杠杆平衡条件可得F1×BC=G×AC,F2×BD=G×AD,因为AC=CD=DB,所以BC∶AC=2∶1,BD∶AD=1∶2,代入上式求得,F1=6N,F2=24N。12.如图12-4-11所示,把重力为600N的物体匀速推到斜面顶端,斜面长为3m,高为0.9m,实际推力为300N,那么物体与斜面之间的摩擦力是N,斜面的机械效率是。图12-4-11答案12060%解析将物体推到斜面顶端所做的有用功为W有=Gh=600N×0.9m=540J将物体推到斜面顶端所做的总功为W总=Fs=300N×3m=900J将物体推到斜面顶端所做的额外功为W额=W总-W有=900J-540J=360JW额360J物体和斜面之间的摩擦力为f=s=3m=120NW有540J斜面的机械效率为η===60%W总900J13.(2018陕西西安未央三模)图12-4-12甲所示为一种搬运建筑材料的机械装置,AB是个杠杆,O为支点,杠杆平衡时,B端受到的向下的拉力A端受到的向下的拉力(选填“大于”“小于”或“等于”);用于装载货物的小车自重为500N,若搬运2000N的货物,电动卷扬机拉钢丝绳的力F甲=1600N,该滑轮组的机械效率η甲=;若用同样的滑轮按乙图组装,匀速提升相同的货物,电动卷扬机拉钢丝绳的力为F乙,乙滑轮组的机械效率为η乙,考虑实际情况,则F甲F乙,η甲η乙(选填“”“”或“=”)。图12-4-12答案小于62.5%W有G2000N解析因为OAOB,由FA×OA=FB×OB可知,FAFB;图甲中滑轮组的机械效率:η甲==W总=甲2×1600N=62.5%;由图示可知,甲图中n=2,乙图中n=3,可知F甲F乙;两种方法提升相同货物到相同高度,有用功相同,而乙图中绳子的长度将增加,且乙图W有中多了一个定滑轮,因此乙中的额外功会大于甲中的额外功,由η=W总W有=W有+W额可知,η甲η乙。14.(2019江苏南通海安一模)现用如图12-4-13甲的装置来探究滑轮组的机械效率η与所挂物重G物的关系,改变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,若不计绳重和摩擦,则:(1)动滑轮自重是N;图12-4-13(2)当G物=4N时,重物以v=2m/s的速度匀速上升,拉力F做功的功率是W;(3)图乙中的曲线表明,同一滑轮组的机械效率η随所挂物重G物的增大而增大,最终(会/不会)达到100%;仅改变图甲中的绕绳方式、重复上述实验,所得到的η-G物图线与图乙曲线(相同/不同)。2F答案(1)2(2)12(3)不会相同解析(1)由图乙可知,物重G=8N时,滑轮组的机械效率η=80%,不计绳重和摩擦,克服物重做的功为有用功,克服动滑轮W有用Gh重力和物重做的功为总功,所以,滑轮组的机械效率η=W==G=8N=80%,解得G动=2N;(2)由图可知,n=3,总(G+G动)hG+G动8N+G动11不计绳重和摩擦,当G物=4N时,拉力F=(G物+G动)=×(4N+2N)=2N,绳端移动的速度v绳=nv=3×2m/s=6m/s,拉力F做功的n3功率P=Fv绳=2N×6m/s=12W;(3)不计绳重和摩擦,使用滑轮组提升物体时,需要克服动滑轮重力做额外功,有用功一定小于额外功,故滑轮组的机械效率达不到100%;不计绳重和摩擦,用滑轮组提升相同的物体上升相同的高度时,改变图甲中的