第4章機械和功單元綜合檢測Ⅱ（4.1-4.4期中測試）一、單選題1．下列工具中屬于費力杠桿的是（）A．鉗子 B．筷子C．門把手 D．自行車手閘【答案】B【詳解】A．鉗子在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故A不符合題意；B．筷子在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，故B符合題意；C．門把手在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故C不符合題意；D．自行車手閘在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故D不符合題意。故選B。2．若汽車發(fā)動機的功率一定，當汽車在加速行駛時，發(fā)動機的牽引力（）A．增大 B．減小 C．不變 D．無法確定【答案】B【詳解】汽車發(fā)動機的功率一定，由P＝Fv知道，當汽車在加速行駛時，發(fā)動機的牽引力減小，故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。3．一架直升機勻速飛上高空的過程中，直升機的（）A．動能增大，重力勢能不變，機械能增大B．動能不變，重力勢能增大，機械能增大C．動能不變，重力勢能減小，機械能減小D．機械能轉(zhuǎn)化過程中總量不變【答案】B【詳解】直升機勻速上升的過程中，質(zhì)量不變，速度不變，高度增加，故動能不變，重力勢能增大，總的機械能增大，故ACD不符合題意，B符合題意。故選B。4．下列各選項中，能實現(xiàn)甲的功率比乙的功率小的是（）A．W甲=W乙，t甲＜t乙 B．W甲>W乙，t甲＜t乙C．W甲>W乙，t甲>t乙 D．W甲>W乙，t甲=t乙【答案】C【詳解】A．由知道，若W甲=W乙，t甲＜t乙，則甲的功率一定比乙的功率大，故A不符合題意；B．由知道，若W甲>W乙，t甲＜t乙，則甲的功率一定比乙的功率大，故B不符合題意；C．由知道，若W甲>W乙，t甲>t乙，則甲的功率可能比乙的功率小，故C符合題意；D．由知道，若W甲>W乙，t甲=t乙，則甲的功率一定比乙的功率大，故D不符合題意。故選C。5．如圖所示使用下列三個裝置分別用、、勻速提起同樣的重物，不計滑輪的重力和摩擦，則、、的大小關(guān)系為（）A．B．C．D．【答案】A【詳解】不計滑輪的重力和摩擦且不計繩重的情況下；左邊的滑輪是動滑輪，能夠省一半的力，故中間的滑輪是動滑輪，作用在動滑輪的軸上，費一倍的力，則右邊的滑輪是定滑輪，只能改變力的方向，不省力也不費力，故所以故A符合題意；BCD不符合題意。故選A。6．如圖所示，人通過定滑輪拉住重為98牛的物體，當人拉繩子從A點慢慢移動到B點時，人對繩子的拉力和拉力所做的功為（）A．拉力逐漸增大，拉力所做的功為98焦B．拉力的大小不變，拉力所做的功為196焦C．拉力的大小不變，拉力所做的功為294焦D．拉力的大小不變，拉力所做的功為392焦【答案】B【詳解】滑輪為定滑輪，不省力，則拉力由勾股定理得故繩子現(xiàn)在的長度則繩子被拉力拉長了拉力所做的功故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。7．人造地球衛(wèi)星沿橢圓軌道運行，我們把衛(wèi)星運行過程中離地球最近的點叫近地點，最遠的一點叫遠地點（如圖所示），衛(wèi)星在太空飛行過程中，不受到任何的阻力衛(wèi)星從遠地點向近地點運行過程中（）A．機械能變小，動能不變，勢能變小 B．機械能不變，動能變小，勢能變大C．機械能變大，動能變大，勢能變大 D．機械能不變，動能變大，勢能變小【答案】D【詳解】衛(wèi)星在運行過程中質(zhì)量不變，衛(wèi)星在近地點和地球的相對距離最小，速度最大，近地點勢能最小，動能最大；衛(wèi)星在遠地點和地球的相對距離最大，速度最小，遠地點的勢能最大，動能最小；衛(wèi)星從遠地點向近地點運行過程中，勢能變小，動能變大。由于不計阻力，機械能是守恒的，保持不變，故D符合題意，ABC不符合題意。故選D。8．甲、乙兩人質(zhì)量之比為，他們沿靜止的自動扶梯勻速跑上樓的功率之比為，甲跑上樓所用的時間是t1。當甲站在自動扶梯上不動，開動自動扶梯把甲送上樓所用的時間是t2。那么，當乙用原來的速度沿向上開動的扶梯跑上樓時，所用的時間為（）A． B．C． D．【答案】A【詳解】甲乙的重力之比為功率之比由功率的公式得得設(shè)扶梯長度為s，則甲的速度且扶梯速度當乙用原來的速度沿向上開動的扶梯跑上樓時，所用的時間為故選A。9．如圖所示的裝置，滑輪自重20N，其下端掛重280N的物體C，杠桿可繞軸O無摩擦地轉(zhuǎn)動，繩和杠桿的重力不計，杠桿上刻度均勻。要使杠桿在圖示水平位置平衡，在杠桿的A點所加的豎直向上的力F應(yīng)是（）A．150N B．200N C．300N D．400N【答案】B【詳解】因滑輪自重20N，提升物體需要的拉力由于力的作用是相互的，所以杠桿左端受到的拉力F′＝F拉＝150N因OA∶OB＝3∶4由杠桿的平衡條件得F′×OB＝F×OA即故選B。10．如圖輕桿（不計杠桿重力），O為支點，物重為30N，OA∶AB=1∶2，在豎直向上的拉力作用下始終保持平衡狀態(tài)。下列說法正確的是（）A．該杠桿與鑷子類型相同B．圖甲位置時，拉力大小為20NC．圖甲位置時，若僅增加物重，則拉力的變化量與物重的變化量之比為3∶1D．如圖乙保持拉力方向不變，將輕桿勻速提到虛線位置，拉力不變【答案】D【詳解】A．根據(jù)圖甲可知，動力臂大于阻力臂，因此該杠桿為省力杠桿；而鑷子使用時，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，因此它們的類型不同，故A錯誤；B．已知物重為30N，圖甲位置時且動力臂為OB，阻力臂為OA；由杠桿平衡條件可得則拉力故B錯誤；C．圖甲位置時，原來杠桿平衡，則有若僅增加物重，杠桿再次平衡時，有

②②-①可得所以即拉力的變化量與物重的變化量之比為1∶3，故C錯誤；D．如圖乙，保持拉力方向不變，將輕桿勻速提到虛線位置，其力臂如圖所示為動力臂，為阻力臂，阻力不變?yōu)镚，因為（此處不用相似，利用圖形旋轉(zhuǎn)前后的等量關(guān)系即可）所以由杠桿平衡條件可得則由此可知保持拉力方向不變，將輕桿勻速提到虛線位置，拉力大小不變，故D正確。故選D。二、填空題11．在平直地面上，一個物體在牛的水平拉力作用下，秒內(nèi)沿水平方向前進了米，則拉力對物體做的功為___________焦，拉力的功率為_________瓦；若物體重力為牛，重力對物體做的功為___________焦?！敬鸢浮?/p>

【詳解】[1]拉力對物體做的功為W=Fs=30N×5m=150J[2]拉力的功率=15W[3]物體在重力的方向上沒有移動距離，重力對物體做功為0。12．小明騎自行車上坡走的是“S”型路線，他這樣______省力______省功（選填“能”或“不能”）?！敬鸢浮?/p>

能

不能【詳解】[1][2]根據(jù)功的原理可知：使用任何機械都不能省功；當小明騎自行車上坡走“S”型路線時，增大了距離，做功一定時，由公式可知，他這樣能省力。13．蹦床運動是運動員從蹦床彈向空中表演技巧動作的一項體育活動。當運動員離開蹦床彈向空中的過程中，運動員具有的重力勢能______，剛開始由最高點下落時，動能______。如不考慮空氣阻力，下落過程中機械能______。（選填“增大”、“不變”或“減小”）【答案】

變大

變大

不變【詳解】[1]根據(jù)影響重力勢能的因素可知，當運動員離開蹦床彈向空中的過程中，運動員的質(zhì)量不變，高度變大，重力勢能變大。[2]根據(jù)動能的影響因素可知，剛開始由最高點下落時，質(zhì)量不變，速度變大，動能變大。[3]根據(jù)動能和勢能的變化情況可知，如不考慮空氣阻力，下落過程中機械能守恒，保持不變。14．如圖所示，一根粗細均勻的鐵棒MN長0.5米，鐵棒一端用鉸鏈固定后，另一端通過細線用彈簧測力計拉住不動，此時測力計的示數(shù)為8牛?？芍?，杠桿的支點是______點，阻力臂為______米，阻力為______牛?！敬鸢浮?/p>

M

0.25

16【詳解】[1]由圖可知，MN是杠桿，在用彈簧測力計拉時，會繞著M點轉(zhuǎn)動，故M點為杠桿的支點。[2]由圖可知，彈簧測力計的拉力為動力，MN長0.5m為動力臂，阻力是杠杠的重力，阻力臂為杠桿的支點到杠杠重心處的長，由于是粗細均勻的鐵棒，所以阻力臂為MN的一半為0.25m。[3]根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2l2得，阻力為15．如圖甲所示，用彈簧測力計拉同一木塊在同一水平面上勻速運動，圖乙中圖線①、②是兩次拉動木塊的s﹣t圖象。兩次運動的時間相同，拉力做的功分別是W1、W2，功率分別為P1、P2。則W1______W2，P1______P2。（選填“＜”、“＝”或“＞”）?！敬鸢浮?/p>

＞

＞【詳解】[1]兩次在水平地面上拉動同一木塊，壓力大小和接觸面的粗糙程度均不變，故木塊受到的滑動摩擦力大小不變；木塊在水平方向上受到拉力和摩擦力的作用，由s﹣t圖象可知，木塊兩次都做勻速直線運動，所以拉力和摩擦力是一對平衡力，拉力等于滑動摩擦力，滑動摩擦力相等，拉力F相等，即F1＝F2；從圖象中可以判斷出，第①次運動的距離較大，根據(jù)公式W=Fs可知，當拉力相等時，運動距離越大，拉力做功越多，即W1＞W(wǎng)2。[2]已知兩次運動的時間相同，由于第一做功較多，根據(jù)公式可得P1＞P2。16．如圖所示，拉力F1和F2分別經(jīng)過滑輪A和B使物體沿水平方向做勻速直線運動，若物體與水平面間的滑動摩擦力大小約為5牛，則F1的大小為___________牛，F(xiàn)2的大小為___________牛，如果F2水平移動2米，則物體移動___________米?！敬鸢浮?/p>

5

2.5

1【詳解】[1]由圖可知，A為定滑輪，所以[2]B為動滑輪，所以[3]使用動滑輪，繩端移動距離應(yīng)為物體移動距離的2倍，所以17．停車場入口處常用橫桿來控制車輛的進出，如圖甲所示。我們可以把該裝置簡化成如圖乙所示的杠桿，若橫桿AB粗細相同，質(zhì)量分布均勻，重120N，AB=2.8m，AO=0.3m。要使橫桿AB保持水平平衡，則在A端施加最小動力的方向是豎直向___________，這個力的大小是___________N，此杠桿是一個___________杠桿（選填“省力”“費力”或“等臂”）?！敬鸢浮?/p>

下

440

費力【詳解】[1][2]要使橫桿AB保持水平平衡，則在A端施加最小力的方向應(yīng)該豎直向下的。橫桿AB粗細相同、質(zhì)量分布均勻，所以其重心C在幾何中心上，支點為O，則OA就是動力臂，OC就是阻力臂，如圖所示：已知AB=2.8m，AO=0.3m，則阻力臂由杠桿的平衡條件可得F×OA=G×OC則力的大小是[3]由題意可知，動力臂AO小于阻力臂OC，為費力杠桿。18．在如圖(a)所示裝置中，杠桿OA在水平位置平衡，OA=50厘米，B為OA的中點，物體G重200牛，可在A點沿不同方向施加作用力FA，則：(1)作用在A點的最小的力的大小為_____牛？方向_______(2)有小虹、小楊兩位同學用作圖法進一步分析FA大小時發(fā)現(xiàn)，如圖(a)(b)所示，小虹認為：當FA與杠桿OA的夾角為90°時，lA＞lB，為省力杠桿；小楊認為：當FA與杠桿OA的夾角為20°時，lA＜lB，為費力杠桿；①請判斷：就他們設(shè)想的角度而言，小虹的結(jié)論是_____小楊的結(jié)論是___(均選填“正確”或“錯誤”)②請你根據(jù)所學的數(shù)學知識猜想，是否有可能存在FA與杠桿OA的夾角為θ時，該杠桿為等臂杠桿？若有，則θ角可能為____度，（不需要解題過程）？若沒有可能，說明理由___【答案】

100N

方向豎直向上

正確

正確

30

存在杠桿為等臂杠桿【詳解】(1)[1][2]圖a中，阻力和阻力臂均不變，在A點施加一個力FA，則OA為動力臂時，動力臂最大，動力最小，方向垂直于杠桿豎直向上，根據(jù)杠桿平衡條件可得：FA×OA=G×OB，所以FA==G=×200N=100N；(2)[3][4]當FA與杠桿OA的夾角為90°時,lA=OA,lB=OA，lA>lB，則此時杠桿是省力杠桿；當FA與杠桿OA的夾角為20°時,由數(shù)學知識可知lA<OA,lB=OA,此時lA<lB，此時杠桿是費力杠桿，故小虹和小楊的結(jié)論都是正確的；[5][6]當FA與杠桿OA的夾角為30°時,由數(shù)學知識可知lA=OA,lB=OA,此時lA=lB，此時杠桿是等臂杠桿，即當θ=30°，該杠桿為等臂杠桿．三、作圖題19．在圖中，畫出該滑輪的支點O、阻力F2、動力臂L1【答案】【詳解】動滑輪是一個變形杠桿如圖，支點是O，動力作用點在右側(cè)；阻力就是重物對滑輪的拉力F2，方向豎直向下；過支點O向動力F1作用線畫垂線段即為動力臂L1，如圖所示：20．畫出圖中羊角錘所受力F的力臂L【答案】【詳解】羊角錘與物體的接觸點是支點O，從支點到力F的作用線作垂線段，即可作出力臂L，如下圖21．如圖所示，杠桿AO在力F1、F2的作用下處于靜止狀態(tài)，l2是力F2的力臂，請在圖中畫出力F1的力臂l1和力F2的示意圖。【答案】【詳解】過力臂l2的右端，作垂直于l2的直線，與杠桿OA的交點即為力F2的作用點，方向斜向右上方，即為力F2的示意圖；作F1的反向延長線，過支點O作F1作用線的垂線段，即為F1的力臂l1，如圖所示：四、計算題22．某人用如右圖所示的牽引裝置來鍛煉關(guān)節(jié)的功能．重物的質(zhì)量為3千克，若小腿拉繩使重物在3秒內(nèi)勻速上升0.5米．求：(1)小腿對繩的拉力．(2)繩拉重物的功率．【答案】(1)29.4N

(2)4.9W【詳解】(1)由定滑輪的定義可知，此滑輪是定滑輪，小腿對繩的拉F=G=mg=3kg×9.8N/kg=29.4N；(2)拉力所做的功W=Fs=29.4N×0.5m=14.7J，繩拉重物的功率為答：(1)小腿對繩的拉力29.4N；(2)繩拉重物的功率4.9W．23．無人機已被廣泛運用在民用領(lǐng)域，發(fā)揮了重大作用。如圖，一無人機下方懸掛著重力為10牛的攝像機，在10秒內(nèi)沿豎直方向勻速上升了20米，求：（1）無人機對攝像機所做的功W；（2）無人機對攝像機做的功率P?！敬鸢浮浚?）200J；（2）20W【詳解】解：（1）無人機對攝像機做的功，即克服攝像機重力做的功為（2）做的功率為答：（1）無人機對攝像機所做的功W為200J；（2）無人機對攝像機做的功率P為20W。24．如圖所示的滑輪裝置，水平拉力F的大小為20牛，物體A重為200牛。若物體A在2秒內(nèi)勻速前進了6米，不計滑輪重及繩與滑輪的摩擦，求：（1）拉力F所做的功W；（2）拉力F做功的功率P。【答案】（1）240J；（2）120W【詳解】解：（1）由圖可知動滑輪由二段繩子拉動，物體運動6m，繩子移動距離拉力

F

所做的功（2）拉力

F

做功的功率答：（1）拉力

F

所做的功為240J；（2）拉力

F

做功的功率120W。25．如圖所示的杠桿AB，O為支點，在A端掛一重為20牛的物體作為阻力F2。（1）若AB為輕質(zhì)杠桿（重力忽略不計），在B端施加一個豎直向下的動力F1使杠桿在水平位置平衡，求動力F1的大?。唬?）若AB為均勻杠桿且重力無法忽略，此時杠桿恰好在水平位置平衡，求杠桿AB的重力G0；（3）若實心均勻杠桿AB的重力G為數(shù)據(jù)30牛，杠桿無法在水平位置平衡。如果切去BC段后，杠桿恰好在水平位置平衡，求BC段的長度L?！敬鸢浮浚?）4N；（2）10N；（3）0.5m【詳解】解：（1）由杠桿平衡原理可知F1動力的大小為（2）若AB為均勻杠桿且重力無法忽略，則杠桿重心到支點O的距離為由杠桿平衡原理可知杠桿AB的重力G0為（3）杠桿的長度為BC段的重力為減去BC段后，杠桿的重力為切去BC段后，杠桿的重心到支點的距離由杠桿平衡原理可知即解得BC段的長度或因杠桿的總長僅1.5m，所以BC段的長度L為0.5m。答：（1）動力F1的大小為4N；（2）杠桿AB的重力G0為10N；（3）BC段的長度L為0.5m。五、實驗題26．為了探究“動能大小的影響因素”，某科學小組利用斜面、鋼球，木塊等器材開展了如圖所示的探究實驗：（1）實驗中通過比較木塊被撞擊后的______來判斷鋼球動能的大小，運用的研究方法是______（選填“轉(zhuǎn)換法”、“控制變量法”）；（2）通過比較______兩次實驗可知，在速度相同時，質(zhì)量越大，動能越大；（3）若斜面絕對光滑，小球從斜面某一高處由靜止?jié)L到斜面底部的過程中，其機械能______（選填“變大”、“不變”或“變小”），若水平面表面絕對光滑，本實驗將______（選填“能”或“不能”）達到實驗探究目的?！敬鸢浮?/p>

移動距離

轉(zhuǎn)換法

甲丙

不變

不能【詳解】（1）[1][2]探究物體動能大小與哪些因素有關(guān)時，物體動能的大小無法直接體驗，所以通過木塊被推動的距離來判斷小球動能的大小，所用方法為轉(zhuǎn)換法。（2）[3]探究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系時，需要控制速度相同，質(zhì)量不同，即需要使質(zhì)量不相同的小球從斜面的相同高度自由滾下，故要對比甲丙兩圖。（3）[4]若斜面絕對光滑，小球從斜面某一高處由靜止?jié)L到斜面底部的過程中，沒有能量的損失，小球的機械能是守恒的，保持不變。[5]如果水平木板是絕對光滑的，小車撞擊靜止的木塊后，木塊將一直做勻速直線運動，無法根據(jù)木塊移動的距離來判定動能的大小，故不能達到實驗?zāi)康摹?7．小紅在學習完“動滑輪省一半力的知識點”后，她覺得結(jié)論與真實情況肯定有偏差；所以她再一次進行如圖所示實驗，實驗時她選擇不同滑輪緩慢豎直提起6N的物體，記錄的數(shù)據(jù)如下表。（不考慮滑輪與繩子之間的摩擦力）實驗序號滑輪重力（牛）彈簧測力計示數(shù)（牛）113.5224.0334.544（1）比較實驗序號1、2、3，可得初步結(jié)論：用動滑輪緩慢豎直提起同一重物時，______；（2）實驗序號4中的彈簧測力計示數(shù)是_____牛；（3）根據(jù)表中信息推理，當_________時，彈簧測力計的示數(shù)等于物體重力的一半；（4）若小紅同學還想繼續(xù)研究緩慢提起物體時，拉力方向?qū)Φ挠绊?，則需要選擇_____滑輪與_____重力的物體來進行實驗對比（選填“相同”或“不同”）?！敬鸢浮?/p>

可以省力

5

滑輪重力為0

相同

相同【詳解】(1)[1]比較了實驗序號1、2、3彈簧測力計的示數(shù)和對應(yīng)的物體重力，可知使用動滑輪勻速提起重物，可以省力。(2)[2]實驗序號4中的彈簧測力計示數(shù)是(3)[3]根據(jù)表中信息以及可知，當滑輪重力為0時，彈簧測力計的示數(shù)等于物體重力的一半。(4)[4][5]根據(jù)控制變量法的應(yīng)用要求，研究拉力方向?qū)Φ挠绊憰r，只改變拉力的方向，其他的因素應(yīng)該一樣，所以需要選擇相同滑輪與相同重力的物體來進行實驗對比。28．在“研究杠桿平衡條件”的實驗中：（1）所用的器材有：帶有刻度的杠桿、支架、彈簧測力計、線（彈簧夾）和______等；（2）在調(diào)節(jié)杠桿平衡的過程中，發(fā)現(xiàn)杠桿的右端翹起，如圖所示，他可以調(diào)節(jié)右端的平衡螺母，使它向______（填“左”或“右”）移動使杠桿在______位置平衡，其目的是為了______；（3）某同學進行正確的實驗操作得到的數(shù)據(jù)為F1=0.5牛，l1=20厘米，F(xiàn)2=2牛，l2=5厘米。該同學根據(jù)這些實驗數(shù)據(jù)能否得出探究結(jié)論？______（選填“能”或“不能”），理由是_______；（4）若不計杠桿質(zhì)量和摩擦且杠桿刻度均勻，每個鉤碼均重1牛，如圖在A點掛兩個鉤碼時，為了使杠桿恢復平衡，可以在C點掛______個鉤碼，或者在B點作用一個大小為______牛，方向豎直向______（選填“上”或“下”）的力；（5）接上題，若選擇在C點掛鉤碼，現(xiàn)將左邊的鉤碼拿掉一個，要使杠桿仍保持平衡狀態(tài)，應(yīng)將右邊的鉤碼向______（選填“左”或“右”）移動______格。【答案】

鉤碼

右

水平

排除杠桿自重對實驗的影響

不能

實驗次數(shù)太少，無法得出普遍結(jié)論

4

4

上

左

1【詳解】（1）[1]所用的器材除了已給的，還需要鉤碼，通過鉤碼上所標的質(zhì)量的大小，就可以算出鉤碼的重力，從而知道鉤碼對杠桿的拉力的大小。（2）[2][3][4]調(diào)節(jié)杠桿平衡的方法是“左傾右調(diào)，右傾左調(diào)”，圖中杠桿的右端翹起，是“左傾”，因此不管哪邊的平衡螺母都要向右調(diào)節(jié)；使杠桿在水平位置平衡，目的是為了排除杠桿自重對實驗的影響，同時便于測量力臂。（3）[5][6]該同學根據(jù)這些實驗數(shù)據(jù)不能得出探究結(jié)論，因為實驗次數(shù)太少，無法得出普遍的實驗結(jié)論。（4）[7]A點距支點O四個小格，C點距支點O兩個小格，A點掛兩個鉤碼，根據(jù)杠桿平衡原理可得FA·AO=FC·CO故應(yīng)在C點掛4個鉤碼。[8][9]因為B點和A點在支點的同側(cè)，要使它們對杠桿的作用恰好相反，則在B點施加的力應(yīng)豎直向上；B點距支點O兩個小格，大小應(yīng)和C點的力一樣，為4N。（5）[10][11]若將左邊A點的鉤碼拿掉一個，則A點對杠桿的力FA′=1N，力臂AO大小不變，右邊C點的力大小不變，力臂C′O為所以應(yīng)將右