专项提高重难点突破九上第3章简单机械杠杆高中低难度含答案.docx
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专项提高重难点突破九上第3章简单机械杠杆高中低难度含答案
简单机械(滑轮)
一、基础题
1.下列关于机械效率的说法正确的是( )
A. 越省力的机械,机械效率越高 B. 做功越少的机械,机械效率越低
C. 做功越慢的机械,机械效率越低 D. 总功相同,有用功越大的机械,机械效率越高
2.如图所示,健身员向下摆动脚踝使细绳拉着物体缓慢提升时,图中的滑轮是( )
A. 定滑轮,可省力 B. 动滑轮,可省力
C. 定滑轮,可改变力的方向 D. 动滑轮,可改变力的方向
3.一辆汽车不小心陷进泥源后,司机按图中所示的甲、乙两种方法安装滑轮,均可将汽车从泥潭中匀速拉出。
比较这两个装置(端子与滑轮间的摩擦及滑轮自重不计),下列说法正确的是( )
A. 乙比甲省力 B. 甲比乙省力 C. 甲比乙省功 D. 乙比甲省功
4.某种活动黑板的示意图如图,两块形状相同的黑板的重力均为C,其上端分别用两根绕过两只定滑轮的纸绳相连。
当其中一块黑板沿竖直方向匀速运动时,另一块黑板同时做等速反向运动,不计一切摩擦力,每根绳的拉力为( )
A. 2G B. G C. G/2 D. 0
5.如图所示,小青用四个滑轮组分别匀速提升重力相同的物体,若不计滑轮重、绳重及摩擦,其中小青用力最小的是( )
6.如图所示,滑轮第一次受到F1的作用,第二次受到竖直向上F2的作用,物体的重力为G。
在不计摩擦的情况下,将物体匀速向上提起时( )
A.F1 C. F1的力臂为OA D. 在F2方向上移动的距离为物体上升距离的2倍 7.用如图所示的动滑轮提起200牛的水桶,不计滑轮重及摩擦,人拉绳子的动力为( ) A. 600牛 B. 400牛 C. 200牛 D. 100牛 8.如图所示,用下列装置提升同一重物,若不计滑轮自重及摩擦,则最省力的是( ) 9.如图所示,一根绳子绕过定滑轮,一端拴在钩码上,手执另一端,分别用沿着不同方向的拉力F1、F2和F3拉起钩码。 则( ) A. F1较大 B. F2较大 C. F3较大 D. 三个力一样大 10.质量为0.5千克的塑料桶装满水后总质量为10千克,小明将其从地面匀速搬到高度为1米的桌面上,在竖直向上搬水的过程中所做的总功是________焦,有用功是________焦,机械效率是________。 (g取10牛/千克) 11.如图所示的两个滑轮中,属于动滑轮的是________,若滑轮的自重和摩擦不计,当分别用F1、F2匀速提起同一物体时,则F1、F2的大小关系是F1________F2。 二、中档题 12.如图所示,三个滑轮拉同一物体在水平面做匀速直线运动,所用拉力分别为F1、F2、F3,那么有( ) 13.如图是胖子和瘦子用滑轮组锻炼身体的简易装置(忽略轮重及滑轮和绳之间的摩擦)。 ⑴瘦子固定不动,胖子用力F1拉绳使货物G匀速上升。 ⑵胖子固定不动,瘦子用力F2拉绳使货物G匀速上升。 下列说法中正确的是( ) A、滑轮A、B、C都是定滑轮 B.F1=G C.滑轮A、C的作用相同 D.F1 14.如图所示,用甲、乙两种装置分别将重1牛的物体匀速提升相同的高度,滑轮重0.2牛,不计摩擦和绳重,所用的拉力分别是F甲和F乙,机械效率分别是η甲和η乙,则( ) A. F甲>F乙 B. F甲=F乙 C. η甲>η乙 D. η甲<η乙 15.残奥会开幕式上,运动员手拉绳索向上攀登,最终点燃了主火炬,体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神。 为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用,可将过程简化。 一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图所示。 设运动员的质量为65kg,吊椅的质量为15kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦。 重力加速度取g=10m/s2。 当运动员与吊椅一起匀速上升时,试求: (1)运动员竖直向下拉绳的力; (2)吊椅对运动员的支持力。 三、拓展题 16.小乐设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾角之间的关系,如图所示。 她先测出小车重,然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车,调节斜面倾角的大小多次实验,得到下表所示数据: (1)表格中A处的数据应是________ (2)实验过程中应沿着斜面________拉动小车。 (3)分析表中数据,可以得出的结论是________ 简单机械(滑轮) 一、基础题 1.下列关于机械效率的说法正确的是( ) A. 越省力的机械,机械效率越高 B. 做功越少的机械,机械效率越低 C. 做功越慢的机械,机械效率越低 D. 总功相同,有用功越大的机械,机械效率越高 【答案】D 【解析】根据公式η=W有/W总可知,机械效率的大小只与有用功和总功的大小有关,与省力与否、做功的快慢和多少都无关系。 【解答】A.机械效率的高低与是否省力无关,故A错误; B.机械效率的高低与做功多少无关,故B错误; C.做功的快慢用功率表示,与机械效率无关,故C错误; D.总功相同,有用功越大的机械,机械效率越高,故D正确。 故选D。 2.如图所示,健身员向下摆动脚踝使细绳拉着物体缓慢提升时,图中的滑轮是( ) B. 定滑轮,可省力 B. 动滑轮,可省力 C. 定滑轮,可改变力的方向 D. 动滑轮,可改变力的方向 【答案】C 【解析】根据滑轮的位置是否移动,可将滑轮分为定滑轮和动滑轮。 定滑轮的轴是固定不变的,动滑轮的轴随钩码仪器移动。 定滑轮不能省力,但可以改变力的方向,动滑轮可以省一半的力,但不能改变力的作用方向。 【解答】由于图中的滑轮轴是固定不变的,故为定滑轮,提升物体的方向是竖直向上的,实际拉动的拉力方向为水平向右,故可以改变力的方向。 故答案为: C 3.一辆汽车不小心陷进泥源后,司机按图中所示的甲、乙两种方法安装滑轮,均可将汽车从泥潭中匀速拉出。 比较这两个装置(端子与滑轮间的摩擦及滑轮自重不计),下列说法正确的是( ) A. 乙比甲省力 B. 甲比乙省力 C. 甲比乙省功 D. 乙比甲省功 【答案】A 【解析】定滑轮不省力也不费力,只能改变力的方向;动滑轮能省一半力,不能改变力的方向,据此解答。 【解答】甲图中用的是定滑轮,不省力不费力,因此甲用的力等于汽车受到的阻力; 乙图中用的是动滑轮,可以省一半的力,因此乙用的力等于汽车受到的阻力的一半; 那么乙图比甲图省力,故A正确。 故选A 4.某种活动黑板的示意图如图,两块形状相同的黑板的重力均为C,其上端分别用两根绕过两只定滑轮的纸绳相连。 当其中一块黑板沿竖直方向匀速运动时,另一块黑板同时做等速反向运动,不计一切摩擦力,每根绳的拉力为( ) A. 2G B. G C. G/2 D. 0 【答案】C 【解析】当黑板匀速直线运动时,它受到的力是平衡力,分析它的受力情况利用二力平衡知识解答即可。 【解答】黑板受到向下的重力G,向上的两个拉力都是F;当黑板做匀速直线运动时,它受到的是平衡力,即: G=2F;那么每根绳子上的拉力为: F=0.5G。 故选C 5.如图所示,小青用四个滑轮组分别匀速提升重力相同的物体,若不计滑轮重、绳重及摩擦,其中小青用力最小的是( ) 【答案】B 【解析】 (1)定滑轮不省力不费力,即拉力等于重力; (2)使用滑轮组提升重物时,省力程度由承担重力的绳子段数决定;绳子段数越多,拉力就越小。 【解答】A中承担重力的绳子段数n=2,B中承担重力的绳子段数n=3,D中承担重力绳子段数n=2,因此A、B、D中最小的力是B;C中都是定滑轮,不省力不费力,因此小青用力最小的是B。 故选B 6.如图所示,滑轮第一次受到F1的作用,第二次受到竖直向上F2的作用,物体的重力为G。 在不计摩擦的情况下,将物体匀速向上提起时( ) B.F1 C. F1的力臂为OA D. 在F2方向上移动的距离为物体上升距离的2倍 【答案】D 【解析】动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,所以s=2h;不考虑动滑轮重时F=1/2G。 【解答】A、由图可知拉力F1力臂l1小于拉力F2力臂l2,根据杠杆的平衡条件可知F1>F2,故A错误; B、只有不计动滑轮重时,F2=1/2G,故B错误; C、由于OA与拉力F1不垂直,所以OA不是拉力F1的力臂,故C错误; D、该动滑轮拉力F2方向上移动的距离为物体上升距离的2倍,故D正确。 故答案为: D。 7.用如图所示的动滑轮提起200牛的水桶,不计滑轮重及摩擦,人拉绳子的动力为( ) A. 600牛 B. 400牛 C. 200牛 D. 100牛 【答案】D 【解析】动滑轮的省力特点: 有几段绳子拉着重物,拉力就是重物重力的几分之一。 不计动滑轮、绳子的重量及摩擦时,动滑轮能省一半的力; 【解答】由题意可知,水桶重200N,根据图示可知,该滑轮是动滑轮,不计滑轮重及摩擦,所以人拉绳子的动力F=G=0.5×200N=100N;故答案为: D。 8.如图所示,用下列装置提升同一重物,若不计滑轮自重及摩擦,则最省力的是( ) 【答案】C 【解析】使用时,轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮;动滑轮可以看做是一个省力杠杆;动滑轮的作用: 可以省力,但不能改变力的方向;定滑轮的中心轴固定不动。 定滑轮的功能是改变力的方向,但不能省力;动滑轮的省力特点: 有几段绳子拉着重物,拉力就是重物重力的几分之一;不计动滑轮、绳子的重量及摩擦时,动滑轮能省一半的力; 【解答】A、根据图示可知,该滑轮为动滑轮,拉力F1=0.5G;故A错误; B、根据图示可知,该滑轮为定滑轮,拉力F2=G;故B错误; C、根据图示可知,拉力F3=1/3G;故C正确; D、根据图示可知,F4=0.5G;故D错误;故答案为: C。 9.如图所示,一根绳子绕过定滑轮,一端拴在钩码上,手执另一端,分别用沿着不同方向的拉力F1、F2和F3拉起钩码。 则( ) A. F1较大 B. F2较大 C. F3较大 D. 三个力一样大 【答案】D 【解析】定滑轮的作用是可以改变力的方向但不能省力,定滑轮相当于一个等臂杠杆,动力臂和阻力臂都等于滑轮圆的半径。 【解答】根据定滑轮的特点可知,定滑轮是一个等臂杠杆,分别用沿着不同方向的拉力F1、F2和F3拉起钩码时,所用的力大小相同,D选项正确。 故选D 11.质量为0.5千克的塑料桶装满水后总质量为10千克,小明将其从地面匀速搬到高度为1米的桌面上,在竖直向上搬水的过程中所做的总功是________焦,有用功是________焦,机械效率是________。 (g取10牛/千克) 【答案】100;95;95% 【解析】根据W=Fs即可求出竖直方向上所做的功。 有用功是指对人们需要的,有价值的功。 额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功,额外功加有用功就是总功。 有用功和总功的百分比叫做机械效率。 【解答】竖直方向的力为塑料桶和桶内水的总重力G=mg=10kg 10N/kg=100N,竖直方向所做的功W总=Fs=100N 1m=100J; 有用功为人对桶内水所做的功W有用=G水 1m=(10kg-0.5kg) 10N/kg 1m=95J; 机械效率=W有/W总=95/100=95%; 故答案为: 100;95;95% 11.如图所示的两个滑轮中,属于动滑轮的是________,若滑轮的自重和摩擦不计,当分别用F1、F2匀速提起同一物体时,则F1、F2的大小关系是F1________F2。 【答案】乙;> 【解析】使用时,轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮;动滑轮可以看做是一个省力杠杆;动滑轮的作用: 可以省力,但不能改变力的方向;定滑轮的中心轴固定不动。 定滑轮的功能是改变力的方向,但不能省力。 【解答】甲图滑轮的中心轴固定不动,属于定滑轮,乙图滑轮的轴随物体一起移动,属于动滑轮;定滑轮的特点为: 不省力,但可以改变力的方向,动滑轮的特点为: 可以省力,但不能改变力的方向,所以当滑轮的自重和摩擦不计时,F1>F2;故答案为: 乙>;。 二、中档题 12.如图所示,三个滑轮拉同一物体在水平面做匀速直线运动,所用拉力分别为F1、F2、F3,那么有( ) 【答案】D 【解析】三个滑轮拉动同一物体在水平面上做匀速直线运动,那么绳子上受到的拉力都等于物体与地面之间的摩擦力f,分析三个拉力和f的关系即可。 【解答】三个滑轮拉动同一物体在水平面上做匀速直线运动, 那么绳子上受到的拉力都等于物体与地面之间的摩擦力f; a图中,滑轮是定滑轮,不省力,即F1=f; b图中,滑轮是动滑轮,可以省一半的力,即F2=0.5f; c图中,拉力作用在动滑轮的轴上,是费力省距离的,那么F3=2f因此: F2 故选D 13.如图是胖子和瘦子用滑轮组锻炼身体的简易装置(忽略轮重及滑轮和绳之间的摩擦)。 ⑴瘦子固定不动,胖子用力F1拉绳使货物G匀速上升。 ⑵胖子固定不动,瘦子用力F2拉绳使货物G匀速上升。 下列说法中正确的是( ) A、滑轮A、B、C都是定滑轮 B.F1=G C.滑轮A、C的作用相同 D.F1 【答案】C 【解析】 (1)不随物体上下移动的滑轮是定滑轮,跟随物体上下移动的滑轮是动滑轮; (2)以滑轮B为对象受力分析,可得到F1与G的关系;以滑轮C为对象受力分析,可得到F2与G的关系,进而得到两个拉力的大小关系。 【解答】当瘦子不动时,滑轮B根据物体上下移动,它是动滑轮;当胖子不动时,滑轮B不随物体上下移动,它是定滑轮;而A和C始终都是定滑轮,故A错误,C正确; 因为滑轮C是定滑轮,所以瘦子的拉力F2=G;滑轮B受到胖子向上的拉力F1,向下的物体重力和拉力,而重力和拉力相等,所以F1=2G,因此F1>F2,故B、D错误。 故选C 14.如图所示,用甲、乙两种装置分别将重1牛的物体匀速提升相同的高度,滑轮重0.2牛,不计摩擦和绳重,所用的拉力分别是F甲和F乙,机械效率分别是η甲和η乙,则( ) A. F甲>F乙 B. F甲=F乙 C. η甲>η乙 D. η甲<η乙 【答案】D 【解析】定滑轮的中心轴固定不动。 定滑轮的功能是改变力的方向,但不能省力。 使用时,轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮;动滑轮可以看做是一个省力杠杆;动滑轮的作用: 可以省力,但不能改变力的方向;动滑轮的省力特点: 动滑轮上有几段绳子拉着重物,拉力就是重物重力的几分之一,绳子自由端移动的距离为重物上升高度的几倍。 【解答】A、甲装置为动滑轮,乙装置为定滑轮,根据动滑轮和定滑轮的特点可知,F甲<F乙;故A错误; B、甲装置为动滑轮,乙装置为定滑轮,根据动滑轮和定滑轮的特点可知,F甲<F乙;故B错误; C、在不计摩擦和绳重的条件下,甲装置绳子自由端的拉力要对动滑轮做功,所以η甲<η乙;故C错误; D、在不计摩擦和绳重的条件下,甲装置绳子自由端的拉力要对动滑轮做功,所以η甲<η乙;故D正确; 故答案为: D 15.残奥会开幕式上,运动员手拉绳索向上攀登,最终点燃了主火炬,体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神。 为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用,可将过程简化。 一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图所示。 设运动员的质量为65kg,吊椅的质量为15kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦。 重力加速度取g=10m/s2。 当运动员与吊椅一起匀速上升时,试求: (1)运动员竖直向下拉绳的力; (2)吊椅对运动员的支持力。 【答案】 (1)解: 设运动员受到绳向上的拉力为F,由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等,吊椅受到绳的拉力也是F。 对运动员和吊椅整体进行受力分析,则有: 2F=(m人+m椅)g解得F=400N。 (2)解: 设吊椅对运动员的支持力为FN,对运动员进行受力分析,则有: F+FN=m人g解得FN=250N。 【解析】 (1)将运动员和吊椅看作一个整体,受到向下的总重力,向上的拉力2个且大小相等,根据2F=(m人+m椅)g计算即可; (2)对运动员进行受力分析,受到向上的支持力和拉力,向下的重力,根据F+FN=m人g计算支持力即可。 三、拓展题 16.小乐设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾角之间的关系,如图所示。 她先测出小车重,然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车,调节斜面倾角的大小多次实验,得到下表所示数据: (1)表格中A处的数据应是________ (2)实验过程中应沿着斜面________拉动小车。 (3)分析表中数据,可以得出的结论是________ 【答案】 (1)81% (2)匀速(3)斜面倾角越大,斜面省力越少,斜面的机械效率也越高。 【解析】 (1)根据机械效率公式求出A处的数据; (2)该实验中应沿着斜面匀速拉动小车;(3)分析表中实验数据,找出不变的量和变化的量,分析实验数得出结论。 【解答】 (1)由表中实验数据可知,表格中A处的数据应是: η=W有/W总×100%=3.5/4.3×100%≈81%; (2)实验过程中应沿着斜面匀速拉动小车; (3)分析表中数据可知: 斜面倾角越大,斜面省力越少,斜面的机械效率也越高。 故答案为: (1)81%; (2)匀速;(3)斜面倾角越大,斜面省力越少,斜面的机械效率也越高。
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