第十二章 简单机械
一、选择题
1． 下面关于功、功率、机械效率的说法正确的是（ ）
A．功率小的机械做功一定快
B．做功时间越长，机械的功率越大
C．机械做功少，功率一定小，机械效率一定低
D．有用功一定时，额外功少的机械，机械效率一定高
2．人的前臂就是物理学中的杠杆。如图所示，对于利用前臂提起重物的过程中，以下分析合理的是（ ）
A．前臂是省力杠杆 B．重物给前臂的力是动力
C．肱二头肌给桡骨的力是阻力 D．前臂杠杆的支点O在肘关节处
3．城市大力推行垃圾分类，为了方便市民便捷投放垃圾，部分收集点增设了如图所示的垃圾桶“翻盖神器”，向下拉动拉手就能打开桶盖，方便又卫生。下列分析正确的是（ ）
A．滑轮起到省力作用 B．使用该滑轮费距离
C．装置中的滑轮是动滑轮 D．滑轮起到改变力方向的作用
4．如图所示是生活中几种常见的杠杆，其中属于费力杠杆的是（ ）
A．托盘天平 B．钢丝钳
C．筷子 D．开瓶扳手
5．如图所示，用甲、乙滑轮组在相同时间分别将A、B物体匀速提升相同高度，已知物体受到的重力GA＞GB，滑轮组的机械效率η甲＜η乙（忽略绳重和摩擦）．下列判断正确的是（ ）
A．两滑轮组绳端移动的距离相等 B．甲滑轮组的有用功比乙的少
C．甲滑轮组的总功率比乙的小 D．甲滑轮组的动滑轮比乙的重
6．如图所示，O为杠杆的支点，A点挂一重物，为使杠杆在水平位置平衡，在B点施加动力的方向可能沿（ ）
A．BM方向 B．BN方向 C．BQ方向 D．BP方向
7．用如图所示的装置提升重为800N的物体A，动滑轮重为200N。在卷扬机对绳子的拉力F作用下，物体A在10s内竖直匀速上升了2m。在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．物体A上升的速度为0.4m/s B．滑轮组的有用功为2000J
C．拉力F的功率为100W D．滑轮组的机械效率为80%
8．用如图所示的滑轮组，将重10N的物体以0.1m/s的速度匀速提升，拉力，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．动滑轮重力为4N B．滑轮组的机械效率为60%
C．拉力的功率为1.2W D．物重不变，增加动滑轮重力，可以提高机械效率
二、填空题
9．如图所示是常用的核桃夹，当用力摁住C点夹核桃时，可把 点看作支点，此时核桃夹可看作 杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”）。
10．如图所示，动滑轮重，物体重，当时，为使轻质杠杆保持水平平衡，在A端沿竖直向下的方向所施加的力应为 N（不计绳重及摩擦）。
11．如右图所示的滑轮组，动滑轮的重、绳重和摩擦均不计，物体的质量为。则物体受到的重力为 ；当提起物体匀速上升时，拉力F为 ，绳子自由端移动的距离为 。（取）
12．如下图甲所示，交警部门对道路两旁违停车辆进行拖移，工作原理图如图乙所示，当钢绳对违停车辆施加沿斜面向上的拉力F＝5×103N时，在50s内可将违停车辆沿斜面底端匀速拉至斜面顶端，违停车辆的重量为1.5×104N，斜面高为1m，斜面长为5m。不计违停车辆的车长，g取10N/kg，在违停车辆由斜面底端匀速拉至斜面顶端的过程中，拉力F做的有用功为 J；斜面的机械效率为 ；使用斜面可以 （选填“省力”或“省功”）。
13．如下图所示，小丽用滑轮组匀速提升一个重为的物体，物体上升的速度为，人拉绳的力F为，不计绳重和摩擦，则绳子自由端移动的速度 ，人拉绳做功的功率为 W。
三、实验探究题
14．小明用如图所示的装置探究杠杆平衡条件
（1）如图甲所示中，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 （选填左或右）移；
（2）如图乙所示，在杠杆左侧 A 位置（左边位置第四格）先挂了 3 个钩码，每个钩码为 0.5 N，在右侧 B 位置（右边位置第三格）用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置平衡，弹簧测力计的示数为 N；
（3）如图丙所示，小明在A位置挂一个弹簧测力计，在B位置挂了2个钩码，现将弹簧测力计从C位置移到D位置，在此过程中，杠杆始终在水平位置保持平衡，则弹簧测力计示数 （选填变大、变小或不变）；
（4）小明用如图丁装置进行探究，发现总是无法得到教材上所给出的杠杆平衡条件，其原因是 ；
（5）小明多次实验收集多组数据，目的是 （选填a或b）。
a.多次实验取平均值减小实验误差 b.使实验结论更具有科学性和普遍性
15．物理兴趣小组的同学们在“探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关”实验时，提出如下猜想：
猜想一：滑轮组的机械效率与物体提升的高度有关；
猜想二：滑轮组的机械效率与动滑轮所受的重力有关；
猜想三：滑轮组的机械效率与被提升物体所受的重力有关。
根据猜想，利用如图甲、乙、丙所示的装置进行实验探究，测得的实验数据如下表所示。请你完成下列内容：
实验次数 钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η
1 2.0 0.1 0.90 0.3 74.1%
2 4.0 0.1 1.50 0.3 88.9%
3 4.0 0.1 1.25 0.4
4 4.0 0.2 1.50 0.8 88.9%
（1）在实验中应竖直向上 拉动弹簧测力计。
（2）分析表中数据可知：第3次实验是利用了图 （选填“甲”、“乙”或“丙”）的装置完成的，它的机械效率η= ；
（3）比较2、4两次实验数据，可以验证猜想一是 （选填“正确”或“错误”）的；
（4）通过比较 （选填实验序号）两次实验数据得出结论：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率越高；
（5）通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 （选填“高”或“低”）。
（6）小欣同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止时读数，他的想法是 （选填“正确”或“错误”）的，测得的机械效率 （选填“偏高”“偏低”或“不变”）。
四、作图题
16．如图所示，站在地面上的小明利用滑轮组将放在水平地面上的重物G提起，请画出最省力的绳子绕法。
17．图甲是打开的汽车后备箱盖，它被液压杆支撑（不计后备箱盖重）。关箱盖时，它可看作一个杠杆，图乙是其简化图：O是支点，F2是液压杆作用在A点的阻力。请在图乙中画出：在B点关上后备箱盖的最小动力F1。
五、计算题
18．图甲是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂，“横木插碓头，硬嘴为铁，促踏其末而舂之”。若碓头质量为，不计横木的重力和转动摩擦，捣谷人双手与扶手之间的作用力为0。
（1）求碓头的重力：
（2）碓头竖直下落，用时，求重力做功的功率；
（3）质量为的捣谷人，左脚与地面的接触面积为，当他右脚在B点用最小力踩横木使其刚好转动时，示意图如图乙，已知，求人左脚对地面的压强。
19．巨型货轮“长赐”号满载时排水量达，是最大的远洋船之一。年月日该货轮载有超过万个集装箱，从深圳盐田港出发，途径苏伊士运河斜向搁浅如图甲。救援队用挖掘机挖走船头和船尾底部的泥沙，利用水的浮力使船体重新漂浮。求取：
（1）货轮满载正常航行时所受浮力大小；
（2）满载时货轮吃水深度约为，求此时船底受到水的压强是多大；
（3）救援前载，救援队还制定了通过卸载船上的集装箱，减小船的排水量来使船脱困的方案。若采用此方案，利用如图乙所示的塔式起重机卸载集装箱，当把重约的一个集装箱匀速吊起时，绳端的拉力为，求此时滑轮组的机械效率。
参考答案
1．D
2．D
3．D
4．C
5．D
6．A
7．D
8．C
9．A；省力
10．2
11．120；60；2
12．1.5×104；60%；省力
13．0.3；84
14．右；2；变小；杠杆的自重对杠杆平衡有影响；b
15．匀速；丙；；错误；1，2；低；错误；偏高
16．
17．
18．（1）解：碓头的重力
答：碓头的重力200N：
（2）解：碓头竖直下落 ，重力做的功
重力做功的功率
答：碓头竖直下落 ，用时 ，求重力做功的功率250W；
（3）解：由杠杆平衡条件得，人对杠杆的力为
由力的相互作用得，人受到杠杆的力为
人受到重力、地面支持力、杠杆的力的作用处于静止状态，地面对人的支持力为
由力的相互作用得，人左脚对地面的压力
人左脚对地面的压强
答：人左脚对地面的压强2.1×104。
19．（1）解：由阿基米德原理可知，货轮满载正常航行时所受浮力：；
答：货轮满载正常航行时所受浮力大小为；
（2）解：此时船底受到水的压强：；
答：此时船底受到水的压强为；
（3）解：由图可知，滑轮组的机械效率：。
答：此时滑轮组的机械效率为。
