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1、第十二章達標檢測卷
一、選擇題(每題3分,共30分)
1.如圖是一個杠桿式簡易起吊機,它上面裝了一個定滑輪可以改變拉繩的方向,杠桿OBA可繞O點轉(zhuǎn)動,重物通過繩子對杠桿的拉力為阻力。圖中能夠正確表示動力臂的是( )
A.l1 B.l2 C.l3 D.l4
2.如圖是一種切甘蔗用的鍘刀的示意圖,下列有關(guān)說法正確的是( )
A.刀刃很薄可以增大壓力
B.鍘刀實質(zhì)上是一種費力杠桿
C.甘蔗放在a點比b點更易被切斷
D.手沿F1方向用力比沿F2方向更省力
3.如圖所示為探究杠桿平衡條件的實驗裝置,若每個鉤碼的質(zhì)量為50 g,g取10 N/kg,為了讓杠桿在水平位置平衡,
2、下列判斷正確的是( )
A.在A點掛4個鉤碼能使杠桿平衡
B.在B點用彈簧測力計豎直向下拉,當(dāng)示數(shù)為0.5 N時,能使杠桿平衡
C.用彈簧測力計在B點拉,無論如何改變用力方向都要省力
D.用彈簧測力計在A點拉,無論如何改變用力方向都要費力
4.《墨經(jīng)》最早記述了秤的杠桿原理。圖中“標”“本”表示力臂,“權(quán)”“重”表示力。以下說法符合杠桿平衡原理的是( )
A.“權(quán)”小于“重”時,A端一定上揚
B.“權(quán)”小于“重”時,“標”一定小于“本”
C.增大“重”時,應(yīng)把“權(quán)”向A端移
D.增大“重”時,應(yīng)換用更小的“權(quán)”
5.小明在水平地面上推如圖所示的一只圓柱形油桶,油桶高
3、40 cm,底部直徑為30 cm,裝滿油后總重2 000 N。下列說法中正確的是( )
A.要使底部C稍稍離開地面,他至少應(yīng)對油桶施加600 N的力
B.他用水平力雖沒推動油桶,但他用了力,所以他對油桶做了功
C.他用水平力沒推動油桶,是因為推力小于摩擦力
D.油桶勻速運動時,地面對油桶的支持力和油桶對地面的壓力是平衡力
6.如圖所示,在研究動滑輪特點的實驗中,如果物體重為1 N,不計動滑輪重、繩重及摩擦,則彈簧測力計的讀數(shù)為( )
A.0.5 N
B.1 N
C.1.5 N
D.2 N
7.如圖所示,利用滑輪組在2 s內(nèi)將重400 N的物體勻速提升了1 m
4、,所用拉力F為150 N。不計繩重和摩擦,下列說法正確的是( )
A.繩子自由端移動的速度為2 m/s
B.動滑輪的總重為100 N
C.滑輪組的機械效率為83.3%
D.提升更重的物體,滑輪組的機械效率會變小
8.如圖所示,在拉力F作用下,一個重600 N的物體以0.1 m/s的速度沿水平地面向右沿直線勻速運動了10 s,已知滑輪組的機械效率為80%,在此過程中拉力F做了150 J的功,則下列說法中正確的是( )
A.拉力F的大小為150 N
B.拉力F的大小為50 N
C.物體與地面間的滑動摩擦力為150 N
D.物體與地面間的滑動摩擦力為480 N
9.在斜
5、面上將一個質(zhì)量為5 kg的物體勻速拉到高處,如圖所示,沿斜面向上的拉力為40 N,斜面長2 m、高1 m。把重物直接提升h所做的功為有用功,g取10 N/kg。下列說法正確的是( )
A.物體只受重力、拉力和摩擦力三個力的作用
B.做的有用功是80 J
C.此斜面的機械效率為62.5%
D.物體受到的摩擦力大小為10 N
10.臺風(fēng)是一種破壞力很強的災(zāi)害性天氣。某次臺風(fēng)把市民公園的一棵大樹吹倒了,需要兩個工人把它扶起來,工人們想到了下列四種方案,每個人所需拉力最小的方案是( )
二、填空題(每空1分,共12分)
11.端午節(jié)賽龍舟時,運動員一手撐住槳柄的末端(視為支
6、點),另一手用力劃槳,如圖所示。此時槳屬于________(填“省力”“費力”或“等臂”)杠桿;當(dāng)運動員向后劃槳時,龍舟就向前行進,說明物體間力的作用是____________。
12.如圖為小柯在科技節(jié)中制作的“杠桿力臂演示儀”。杠桿自身質(zhì)量和摩擦忽略不計,固定裝置未畫出,O為支點,OA=OD=3OB=0.6 m,CD=0.2 m。在做背景的白紙上作以O(shè)為圓心,半徑為0.2 m的圓。在A點掛5 N的重物G,要使杠桿水平平衡,則作用在B點豎直向下的力FB應(yīng)為________N,撤去FB后,按圖示方向分別施加FC、FD兩個力,且每次都使杠桿在水平位置平衡,則FC、FD大小關(guān)系為______
7、______。
13.小明用如圖所示的動滑輪提起140 N的水桶,動滑輪重20 N(不計繩重和摩擦),小明拉繩子的動力為________N;如果向水桶內(nèi)再加入40 N的水,提起時動滑輪的機械效率________(填“變大”“變小”或“不變”)。
14.在對汽車的發(fā)動機做檢修時需要將引擎蓋抬起,抬起過程應(yīng)用了杠桿原理。如圖為引擎蓋的受力分析模式圖:引擎蓋可繞O點自由轉(zhuǎn)動,A為引擎蓋重心位置。由圖可知,該杠桿屬于________杠桿。在引擎蓋抬起過程中,重力G的力臂逐漸________。
15.工人利用斜面和滑輪將物體從斜面底端勻速拉到頂端,斜面高1 m,長2 m,物體重500 N,平行
8、于斜面的拉力為200 N,所用時間為10 s。在此過程中,物體動能__________(填“增大”“減小”或“不變”),重力勢能________(填“增大”“減小”或“不變”)。拉力的功率為________W,把物體直接提高到斜面頂端做的功為有用功,則這個裝置的機械效率為________。
三、作圖題(每題4分,共12分)
16.阿基米德在發(fā)現(xiàn)了杠桿原理之后,發(fā)出了“給我一個支點,我能夠撬動地球”的感慨,請在設(shè)想示意圖中,畫出作用在A點的最小動力F1及其動力臂l1(圖中O為支點)。
17.在“探究杠桿的平衡條件”實驗中,在B點用彈簧測力計沿CD方向拉杠桿,使杠桿水平平衡,如圖所示
9、。畫出:(1)彈簧測力計對杠桿拉力F的示意圖;(2)F的力臂。
18.某人使用滑輪組提升重物,請你在圖中畫出使用滑輪組最省力的繞法(人向下拉繩)。
四、實驗與探究題(19題10分,20題12分,共22分)
19.小明在“探究杠桿的平衡條件”實驗中,所用的器材有:杠桿、支架、彈簧測力計、刻度尺、細線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個。
(1)實驗前,將杠桿中點置于支架上,調(diào)節(jié)平衡螺母,使杠桿水平平衡;實驗中,使杠桿在水平位置平衡,這樣做的好處是便于在杠桿上直接測量__________。
(2)實驗過程中,將鉤碼懸掛于圖中A點,保持阻力、阻力臂不變,在支點O右側(cè)不同位置,用彈簧測力計施加豎直向下的拉
10、力(動力),使杠桿水平平衡,測出每一組動力臂l1和對應(yīng)的動力F1,并記錄在表中。請根據(jù)表中數(shù)據(jù),在坐標系中繪制出l1與F1的關(guān)系圖象,根據(jù)圖象中實驗數(shù)據(jù)可知,當(dāng)l1為
0.5 m時,F(xiàn)1為________N。
(3)實驗中小明發(fā)現(xiàn),保持杠桿處于水平平衡,當(dāng)彈簧測力計的拉力方向偏離豎直方向時,彈簧測力計的拉力會變大,原因是__________________________。
實驗次數(shù)
動力F1/N
動力臂l1/m
1
0.75
0.40
2
1.00
0.30
3
1.50
0.20
4
2.00
0.15
5
3.00
0.10
20.小紅在“探
11、究斜面的機械效率與哪些因素有關(guān)”的活動中,提出了以下猜想:
A.斜面的機械效率可能與物體的重力有關(guān);
B.斜面的機械效率可能與斜面的傾斜程度有關(guān)。
為了驗證自己的猜想,小紅用木板搭成了如圖所示的裝置進行探究,記錄數(shù)據(jù)如下表:
實驗
次數(shù)
斜面
傾角
物重
G/N
拉力
F/N
斜面高
度h/m
斜面長
度s/m
有用功
W有/J
總功
W總/J
斜面機
械效率η
①
30°
5
4.2
0.6
1.2
3
5.04
②
30°
3
2.5
0.6
1.2
1.8
3
60%
③
42°
3
2.8
0.8
12、
1.2
2.4
3.36
71%
(1)在實驗過程中,應(yīng)沿斜面向上________拉動物體。
(2)第①次實驗中斜面的機械效率η=________%。
(3)對比實驗①②的數(shù)據(jù)可以用來驗證猜想________,對比②③兩次實驗數(shù)據(jù),可初步得出的結(jié)論是______________________________________________
________________________________________________________________。
五、綜合運用題(21題10分,22題14分,共24分)
21.疫情期間,大壯同學(xué)自制了如圖所示的健
13、身器材,堅持鍛煉身體。用細繩系在輕桿的O點將輕桿懸掛起來,在桿的A端懸掛質(zhì)量m1=10 kg的重物,在B端豎直向下緩慢拉動輕桿至水平位置。已知AO長1.5 m,OB長0.5 m,大壯質(zhì)量m2=56 kg,g取10 N/kg,求此時:
(1)大壯對桿的拉力大小。
(2)地面對大壯的支持力大小。
22.把一棱長為10 cm,質(zhì)量為8 kg的正方體實心金屬塊,放入水平放置裝水的平底圓柱形容器中。如圖甲所示,金屬塊下沉后靜止在容器底部(金屬塊與容器底部并未緊密接觸),水的密度是1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)金屬塊的密度。
(2)金屬塊受到的浮力。
(3
14、)金屬塊對容器底部的壓強。
(4)若用圖乙所示的滑輪組,把金屬塊在水中勻速提升30 cm(金屬塊未露出水面,忽略水對金屬塊的阻力),此過程滑輪組的機械效率為70%,那么繩子自由端的拉力F大小是多少?
答案
一、1.B 點撥:由圖可知,動力為拉動杠桿的力,動力作用在杠桿的B點,動力臂為支點到動力作用線的距離,為l2。
2.C 點撥:刀刃很薄是通過減小受力面積來增大壓強的,故A錯誤;鍘刀在使用時動力臂大于阻力臂,是省力杠桿,故B錯誤;甘蔗放在a點比b點時的阻力臂更小,根據(jù)杠桿的平衡條件可知,動力會越小,更易被切斷,故C正確;手沿F1方向用力比沿F2方向用力的動力臂小,根據(jù)杠桿平衡條
15、件可知動力更大,故D錯誤。
3.D 4.C
5.A 點撥:要使底部C稍稍離開地面,應(yīng)該以D為支點,要對油桶施加的力最小,應(yīng)以AD為力臂,根據(jù)杠桿的平衡條件得F1===600 N,故A正確;用水平力推油桶沒推動,油桶沒有沿力的方向移動距離,沒有做功,故B錯誤;用水平力推油桶,油桶沒動,油桶受到的摩擦力等于推力,故C錯誤;油桶勻速運動時,地面對油桶的支持力和油桶對地面的壓力是一對相互作用力,故D錯誤。
6.A
7.A 點撥:由圖知n=4,繩子自由端移動的距離s=4h=4×1 m=4 m,繩子自由端移動的速度v===2 m/s,故A正確;不計繩重及摩擦,拉力F=(G+G動),可得動滑輪所受的
16、重力G動=4F-G=4×150 N-400 N=
200 N,故B錯誤;拉力做的功W總=Fs=150 N×4 m=600 J,有用功W有=Gh=400 N×1 m=400 J,滑輪組的機械效率η==≈66.7%,故C錯誤;若用該滑輪組提升所受重力更重的物體,額外功不變,有用功增加,有用功在總功中所占的比例增加,機械效率會變大,故D錯誤。
8. B 點撥:由圖知n=3,繩子自由端移動的距離s=3s物=3v物t=3×0.1 m/s×
10 s=3 m,拉力F===50 N,故A錯誤,B正確;由η====得,物體與地面間的滑動摩擦力f=3ηF=3×80%×50 N=120 N,故C、D錯。
17、9.C 點撥:沿斜面向上拉物體時,物體受重力、支持力、摩擦力和拉力四個力的作用,故A錯誤;所做的有用功W有=Gh=mgh=5 kg×10 N/kg×1 m=50 J,故B錯誤;拉力F對物體做的總功W總=Fs=40 N×2 m=80 J,斜面的機械效率η===62.5%,故C正確;克服摩擦力所做的功為額外功W額=W總-W有=80 J-50 J=30 J,摩擦力f===15 N,故D錯誤。
10.B 點撥:被扶起的大樹相當(dāng)于一個杠桿,而繞過樹干的繩子與樹干構(gòu)成滑輪。
二、11.費力;相互的 點撥:劃槳時,以槳的末端為支點,動力臂小于阻力臂,屬于費力杠桿;劃槳時,槳給水一個向后的力,因為力的作用
18、是相互的,水同時給槳一個向前的力,推動龍舟向前運動。
12.15;FC=FD
13.80;變大 點撥:由圖可知,該滑輪為動滑輪,有兩段繩子拉著動滑輪,不計繩重和摩擦,拉繩子的動力F=(G+G動)=×(140 N+20 N)=80 N;使用同一動滑輪,在提升高度相同時,所做的額外功不變,增加水的重力,增大了有用功,有用功在總功中所占的比例變大,機械效率會變大。
14.省力;變小 點撥:據(jù)圖可知,動力臂OB大于阻力臂OA,可見此杠桿是省力杠桿。在逐漸抬高引擎蓋的過程中,重力G的力臂逐漸變小。
15.不變;增大;80;62.5% 點撥:將物體從斜面底端勻速拉到頂端,質(zhì)量不變,速度不變,則物
19、體的動能不變;物體沿斜面升高,質(zhì)量不變,高度變大,則其重力勢能增大;圖中滑輪是動滑輪,則繩端通過的距離s=2L=2×2 m=4 m;拉力做功W總=Fs=200 N×4 m=800 J;拉力的功率P===80 W;此過程的有用功W有=Gh=500 N×1 m=500 J,這個裝置的機械效率η===62.5%。
三、16.解:如圖所示。
17.解:如圖所示。
18.解:如圖所示。
四、19.解:(1)力臂 (2)如圖所示;0.6
(3)拉力方向偏離豎直方向時,拉力的力臂變小
點撥:(1)實驗前,調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡,好處是便于在杠桿上直接測量力臂。(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點作
20、圖;由表中數(shù)據(jù)和杠桿的平衡條件可知:F1l1=F2l2=3 N×0.1 m,當(dāng)l1=0.5 m時,F(xiàn)1==0.6 N。(3)當(dāng)拉力方向偏離豎直方向時,拉力的力臂變小,而拉力與其力臂的乘積不變,所以拉力要變大。
20.(1)勻速 (2)60 (3)A;斜面的機械效率與斜面的傾斜程度有關(guān)
點撥:(3)①②次實驗改變的是物體的重力;②③次實驗改變的是斜面的傾角。
五、21.解:(1)杠桿在水平位置平衡,O是杠桿支點,AO是阻力臂,阻力FA等于物重G1,F(xiàn)A=G1=m1g=10 kg×10 N/kg=100 N,由杠桿平衡條件可得:FA×OA=FB×OB,即100 N×1.5 m=FB×0.5
21、m,解得:FB=300 N,即大壯對桿的拉力為300 N。
(2)大壯的重力G2=m2g=56 kg×10 N/kg=560 N,由力的相互作用規(guī)律可知,杠對大壯的拉力F=300 N,地面對大壯的支持力F支=G2-F=560 N-300 N=260 N。
22.解:(1)金屬塊的體積V金=(10 cm)3=1 000 cm3=1×10-3m3。
則金屬塊的密度ρ金===8×103 kg/m3?!?
(2)由于金屬塊下沉后靜止在容器底部,則V排=V金=1×10-3 m3,
浮力F?。溅阉甐排g=1.0×103 kg/m3×1×10-3 m3×10 N/kg=10 N。
(3)金屬塊的重力G=mg=8 kg×10 N/kg=80 N,
金屬塊對容器底部的壓力F=G-F?。?0 N-10 N=70 N,
正方體金屬塊的底面積(受力面積)S=(10 cm)2=100 cm2=0.01 m2,
金屬塊對容器底部的壓強p===7×103 Pa。
(4)若用圖乙所示的滑輪組把金屬塊在水中勻速提升,由圖可知繩子的有效段數(shù)n=2,機械效率η===,則繩子自由端的拉力F===50 N。