第4章機械和功單元綜合檢測Ⅰ（4.1-4.2月考）一、單選題1．如圖，屬于費力杠桿的工具是（）A．剪刀B．起子C．鋼絲鉗 D．鑷子【答案】D【詳解】A．剪刀動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故A不符合題意；B．起子動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故B不符合題意；C．鋼絲鉗動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故C不符合題意；D．鑷子動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，故D符合題意。故選D。2．小明從地上撿起一個普通雞蛋，緩慢地放在1米高的桌子上，此過程中他對雞蛋做的功約為（）A．0.05J B．0.5J C．5J D．50J【答案】B【詳解】一個雞蛋所受的重力約為0.5N，將雞蛋放在1m高的桌子上，他對雞蛋做的功約為故ACD不符合題意，B符合題意。故選B。3．關于功和功率，下列說法正確的是（）A．機器做功少，功率一定少 B．功率小的機器做功不一定慢C．功率大的機器做功一定快 D．功率大的機器做功一定多【答案】C【詳解】A．影響功率大小的因素是做功的多少和做功的時間，只知道做功的多少，不能判斷功率的大小。故A錯誤；BC．功率是描述做功快慢的物理量，功率小的機器做功一定慢，功率大的機器做功一定快。故B錯誤，C正確；D．做功多少與功率大小和做功的時間有關，只知道功率大，不能判斷做功的多少。故D錯誤。故選C。4．如圖所示，斜面長5m，高1m，工人用沿斜面方向400N的力把重1600N的集裝箱勻速推到車上，推力對集裝箱做的功是（）A．1000J B．2000J C．1600J D．8000J【答案】B【詳解】由題意可知，推力對集裝箱做的功是故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。5．甲和乙兩位體重相等的同學進行登樓比賽，甲用1分鐘登上5樓，乙用45秒登上4樓，則（）A．甲和乙兩位同學的功率之比為1︰1B．甲和乙兩位同學做功之比為5︰4C．甲和乙兩位同學的功率之比為15︰16D．甲和乙兩位同學做功之比為3︰4【答案】A【詳解】假設每層樓高度為h，甲乙體重為G。AC．甲和乙兩位同學的功率之比為故A符合題意，C不符合題意；BD．甲和乙兩位同學做功之比為故BD不符合題意。故選A。6．如圖所示，用下列簡單機械，使重力為G的物體都處于靜止狀態，其中用力最大的是（均不計摩擦）（）A． B． C． D．【答案】B【詳解】不計摩擦，各選項中拉力的大小分別為：A．由于杠桿平衡，動力臂大于阻力臂，所以F1<G；B．由于杠桿平衡，動力臂小于阻力臂，所以F2>G；C．使用定滑輪不省力，所以F3=G；D．使用動滑輪可以省一半力，所以；由以上分析可知，B選項中用力最大，故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。7．一端細一端粗的直棒AB，兩端各放一支相同的蠟燭，然后支起來并使兩端平衡，如圖所示。然后點燃這兩支蠟燭，當兩支蠟燭都燃燒掉一半之后，直棒將（）A．A端上升 B．B端上升 C．仍然平衡 D．無法判斷【答案】A【詳解】由圖可知，OA>OB，當燃燒相同的蠟燭后，由于左側減少的力與力臂的乘積較大，即FALOA>FBLOB，剩余蠟燭與相應力臂的乘積B端大于A端，根據杠桿平衡條件可知，，A端上升，故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。8．如圖所示，一輕質杠桿長1米，支點為中點，在A端掛一重為8牛的物體，現用豎直方向大小為10牛的力F使杠桿在水平位置平衡，則力F的作用點距A點（）A．一定為0.1米 B．一定為0.9米C．可能為0.9米 D．一定為0.4米【答案】C【詳解】由題意可知，杠桿A端受到的拉力為杠桿A端受到拉力的力臂為方向豎直向下時，拉力大小為因拉力位于OA部分時，杠桿會逆時針轉動，不可能水平位置平衡，所以，杠桿在水平位置平衡時，拉力應位于O點右側，由杠桿平衡條件可得則力F的作用點距O點的距離為力F的作用點距A點的距離為0.9m；方向豎直向上時，拉力大小為因拉力位于OA部分時，杠桿不會逆時針轉動，可以水平位置平衡，但不可以位于O點的右側，否則杠桿會逆時針轉動，所以，杠桿在水平位置平衡時，拉力應位于O點左側，由杠桿平衡條件可得則力F的作用點距O點的距離為力F的作用點距A點的距離為0.1m。故C符合題意，ABD不符合題意。故選C。9．如圖所示，一物體放在一水平面上，第一次在拉力F1的作用下，以速度v1勻速運動了距離s，第二次在拉力F2的作用下，以速度v2勻速運動了同樣的距離，已知v2＞v1。比較前后兩次拉力做的功及其功率的大小關系，正確的是（）A．P1＝P2 B．P1＞P2C．W1＝W2 D．W1＜W2【答案】C【詳解】AB．因兩次運動物體均處于受力平衡狀態，且接觸面的壓力與粗糙程度均不變，故兩次運動物體所受摩擦力相同，故可知兩次運動物體所受拉力相同，即F1=F2，又因v2>v1，故由P=Fv可知，P1<P2，故AB錯誤；CD．因兩次運動的距離相同，故由W=Fs可知，W1=W2，故C正確，D錯誤。故選C。10．如圖所示，用10N的力F沿水平方向拉滑輪，可使物體A以0.2m/s的速度在水平面上勻速運動。彈簧測力計的示數恒為2N（不計滑輪、測力計、繩子的重力，滑輪的轉軸光滑）。下列說法正確的是（）A．物體A受到地面的摩擦力是2N B．物體A受到B的摩擦力是2NC．滑輪移動的速度是0.4m/s D．拉力F做功功率為2W【答案】B【詳解】AB．彈簧測力計的示數恒為2N，B處于靜止，是平衡狀態，那么B所受到的拉力和摩擦力是平衡力，即拉力等于摩擦力，故A對B的摩擦力為2N，方向向左。根據力的作用是相互的，B對A的摩擦力是向右，大小為2N，拉力F為10N，因為動滑輪繩子的段數為2，則繩子對物體A的拉力為5N，故地面對A的摩擦力為3N，故A錯誤，B正確；C．滑輪移動的速度是繩子自由端移動速度的一半，故滑輪移動的速度為0.1m/s，故C錯誤；D．拉力F做功功率為故D錯誤。故選B。二、填空題11．某杠桿的動力臂與阻力臂之比為5︰2，若此杠桿受到的阻力為20N，則當動力為______N時，杠桿處于平衡狀態，此杠桿是______杠桿（選填“省力”、“等臂”或“費力”）。如圖所示的常見工具中，屬于省力杠桿的是______（填字母）。【答案】

8

省力

（b）、（c）、（d）【詳解】[1]由杠桿平衡條件可得，動力代入數據解得[2]杠桿的動力臂與阻力臂之比為5︰2時，動力臂大于阻力臂，杠桿為省力杠桿。[3]圖中常見工具中（b）、（c）、（d），在使用過程中動力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿。12．功率是表示物體做功_____的物理量．某機器的功率是500瓦，其物理意義是_____．這臺機器工作5分鐘可完成_____焦的功．【答案】

快慢

1秒鐘做功500J

1.5×105【詳解】功率是表示物體做功快慢的物理量，某機器的功率是500瓦，其物理意義是機器每秒做功500J；這樣一臺機器5min內可完成的功：W＝Pt＝500W×5×60s＝1.5×105J．13．重100牛的箱子放在水平地面上，某同學用50牛的水平力推箱子勻速前進10米，該同學做了___________焦的功，重力對箱子做功___________焦。如果該同學在2秒內把這個箱子勻速舉高1米，則他做功的功率是___________瓦。【答案】

500

0

50【詳解】[1]根據公式W=Fs可得，該同學做的功為W1=F1s1=50N×10m=500J[2]重力方向是豎直向下的，物體是沿水平方向移動的，沒有在重力的方向上移動，所以重力不做功，即重力對箱子做功0。[3]該同學在2s內把這個箱子勻速舉高1m，該同學克服重力做功，所以做的功為W2=F2s2=Gh=100N×1m=100J他做功的功率為14．如圖所示，該滑輪相當于一個_______________杠桿，當用力F勻速提升重40牛物體A（滑輪重和摩擦不計），力F的大小為______________牛。若物體A在2秒內勻速上升4米，則拉力F所做的功為__________________焦，功率為________________瓦。【答案】

省力

20

160

80【詳解】[1]圖示是動滑輪，工作時相當于一個動力臂是阻力臂兩倍的省力杠桿。[2]在滑輪重及摩擦不計時，力F的大小[3]物體A上升4m，繩子自由端移動的距離s=2h=2×4m=8m拉力所做的功為W=Fs=20N×8m=160J[4]功率大小為15．杠桿AOB中，AO=BO，現在A、B兩端分別掛一物體，杠桿平衡，則GA___GB。（填<，>，=）【答案】＜【詳解】如圖，做出GB的力臂OC，根據杠桿平衡條件得GB×OC=GA×OA因為在直角△OCB中OC<OBOB=OA所以OC<OAGA<GB16．如圖所示，杠桿在F1、F2、F3、F4中的某一個力作用下靜止在傾斜的位置，此時杠桿屬于________（選填“平衡”或“非平衡”）狀態，這個力不可能是______（選填F1、F2、F3或F4，下面一樣）。進一步探究發現，若這個力是作用在A位置使杠桿平衡的最小力，則這個力是_______；將杠桿A端提起一小段，若力的大小沒有發生變化，則這個力是_____。【答案】

平衡

F1

F3

F4【詳解】[1]杠桿在力的作用下處于靜止狀態或緩慢勻速轉動狀態時，杠桿都處于平衡狀態，所以，圖中此時杠桿處于平衡狀態。[2]由圖知道，所掛重物使杠桿繞支點順時針轉動，所以，能使杠桿靜止的力應是使杠桿繞支點逆時針轉動，由圖知道，F1、F2、F3、F4中只有F1不滿足條件。[3]由圖知道，連接支點與動力可得到最長的力臂，此時對應的就是最小的動力，由圖知道，F3與杠桿垂直，滿足條件，即F3力是作用在A位置使杠桿平衡的最小力。[4]由圖知道，F4與G作用線平行，方向相反，所以，提起杠桿的動力若是F4，則與重力的力臂的比值是由杠桿的平衡條件知道，將杠桿A端提起一小段，則力的大小不發生變化，符合題意。提起杠桿的動力若是F1、F2、F3，則與重力的力臂的比值是是變化的，由杠桿的平衡條件知道，力的大小發生變化，不符合題意。17．如圖所示，物體A的質量為20千克，在力F的作用下，2秒內沿水平方向運動了1米，彈簧測力計的示數為80牛，則物體受到地面的滑動摩擦力為_________牛，拉力的功率為_________瓦。【答案】

40

20【詳解】[1]如圖所示，使用的為定滑輪，物體A所受的摩擦力為[2]拉力做功W=Fs=40N×1m=40J拉力做功的功率18．五一長假期間，小聰隨母親去老家農村，看到很多老鄉使用如圖（a）所示桿秤稱量質量。回家后，小聰用一根長30厘米的輕質細木棒作秤桿、用0.2千克的鐵塊作秤砣，在距木棒一端4厘米處系上提紐線，制作了一把簡易桿秤如圖（b）所示。（1）將被測物掛上并調節秤砣至圖（c）所示位置時桿秤水平平衡，求被測物的質量m物。______（2）這把簡易桿秤的最大稱量是______千克。若小聰用0.3千克的鐵塊替換原0.2千克的鐵塊做秤砣，桿秤的最大稱量______（選填“減小”、“不變”或“增大”）；（3）實際生活中的桿秤通常有兩個提紐線，如圖（a）所示，使用提紐______時（選填“1”或“2”），桿秤的最大稱量較大。【答案】

1kg

1.3

增大

2【詳解】（1）[1]由杠桿平衡條件得m秤砣gl秤砣=m物gl物m秤砣l秤砣=m物l物0.2kg×20cm=m物×4cm解得m物=1kg。（2）[2]由杠桿平衡條件得m秤砣′gl秤砣′=m物′gl物m秤砣′l秤砣′=m物′l物0.2kg×26cm=m物′×4cm解得m物′=1.3kg，這把簡易桿秤的最大稱量是1.3kg。[3]0.3千克的鐵塊替換原0.2千克的鐵塊做秤砣，秤砣質量變大，秤砣的力臂與物體的力臂不變，由m秤砣gl秤砣=m物gl物可知，秤的最大稱量增大。（3）[4]由圖示可知，使用提紐2時，秤砣的力臂變大，物體的力臂變小，由m秤砣gl秤砣=m物gl物可知，桿秤的最大稱量較大。三、作圖題19．根據要求作圖：如圖所示，輕桿OB以O點為軸靜止，請畫出動力臂l1。【答案】【詳解】圖中杠桿的支點在O點，從支點O向動力作用線作垂線，垂線段的長度即為動力臂l1，如圖所示：20．如圖所示，用滑輪勻速提起重物。請分別在圖（a）和（b）中，畫出滑輪的動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2。（O點表示支點）【答案】【詳解】在滑輪中，如果把O點當作支點，阻力均為重力對滑輪的作用力，根據力臂有關概念，力臂是支點到力的作用線的垂線段的長，故如圖所示21．如圖所示，輕質杠桿可繞O轉動，杠桿上吊一重物G，在力的作用下杠桿靜止在水平位置，L為F的力臂，請在圖中作出動力的示意圖。【答案】【詳解】過動力臂L的末端作動力臂的垂線，與杠桿的交點為力F的作用點；由圖知道，重物對杠桿向下的拉力為阻力，阻力使杠桿沿逆時針方向轉動，為使杠桿平衡，則動力F的方向應使杠桿沿順時針方向轉動，故動力F的方向斜向上方，作圖如下四、計算題22．某物體在水平拉力作用下沿水平面做勻速直線運動，它所受的滑動摩擦力為30N，該水平拉力的功率為100W。求：（1）水平拉力大小F；（2）水平拉力在20s內做的功W。【答案】（1）30N；（2）2000J【詳解】解：（1）根據二力平衡條件，勻速直線運動時，物體受到的拉力等于物體受到的摩擦力，所以水平拉力大小為（2）水平拉力在20s內做的功為答：（1）水平拉力大小為30N；（2）水平拉力在20s內做的功為2000J。23．如圖所示，輕質直桿OA可繞O點轉動，如果在直桿中點B掛上重為50牛的物體，保持杠桿在水平位置平衡，在杠桿的端點A施加一個拉力F1。（1）改變拉力F1的方向，使F1最小，求拉力F1的大小；（2）如果拉力F1與杠桿OA成30°，求拉力F1的大小。【答案】（1）25N；（2）50N【詳解】解：（1）物體對杠桿的拉力方向豎直向下，阻礙杠桿轉動，根據杠桿平衡條件，要使F1最小，則動力臂要最長，OA為最長力臂，作F1垂直OA，方向向上，此時F1最小，由題意可知由杠桿的平衡條件可得F1×OA=G×OB即解得F1=25N（2）當拉力F1與杠桿OA成30°，F1的力臂為由杠桿的平衡條件可得即解得F1=50N答：（1）改變拉力F1的方向，使F1最小，拉力F1的大小為25N；（2）如果拉力F1與杠桿OA成30°，拉力F1的大小為50N。24．如圖1所示，用滑輪按甲和乙兩種方式拉同一重為5牛物體在相同的水平面上做勻速直線運動，不計滑輪與繩子的摩擦力及滑輪重，拉力分別為F甲和F乙、兩個拉力自由端的s-t圖像如圖2所示，已知F甲的大小為4牛，求：(1)按甲方式拉動時，物體的速度；(2)若物體運動3秒，F甲所做的功；(3)若物體移動了3.6米，F乙的功率。【答案】(1)0.4m/s；(2)4.8J；(3)2.4W【詳解】(1)由題意可知，圖2中的甲圖像是圖1的F甲拉力自由端的圖像，由s-t圖像可知，F甲拉力自由端的速度F甲拉力自由端的速度是0.4m/s；從圖1的F甲拉力圖像中可看到，這是一個定滑輪，物體的速度和F甲拉力自由端的速度是相等的，那么按甲方式拉動時，物體的速度是0.4m/s。(2)若物體運動3秒，那么F甲拉力自由端移動的距離已知F甲的大小為4牛，根據可知F甲所做的功F甲所做的功是4.8J。(3)由題意可知，按甲和乙兩種方式拉同一重為5牛物體在相同的水平面上做勻速直線運動，那么兩種方式下，物體對水平面的壓力相同，接觸面的粗糙程度相同，那么兩種方式下的滑動摩擦力大小相同；已知F甲的大小為4牛，那么甲方式中拉物體的拉力也是4N，物體做勻速直線運動，那么物體受到的摩擦力大小等于物體的拉力，也是4N，即那么乙方式中物體做勻速直線運動，受到的摩擦力大小等于物體受到的拉力，從圖中乙方式可以看到，這是一個動滑輪，兩條繩子托著動滑輪，那么F乙的大小F乙的大小是8N；從圖2可以看到，乙拉力自由端的速度根據可知，這情況下F乙的功率這情況下F乙的功率是2.4W。答：(1)按甲方式拉動時，物體的速度是0.4m/s；(2)若物體運動3秒，F甲所做的功是4.8J；(3)若物體移動了3.6米，F乙的功率是2.4W。25．如圖所示，輕質杠桿AD放在鋼制水平凹槽BC中，杠桿AD能以B點或C點為支點在水平面內轉動。AB=2BC=2CD=0.4m，

D端掛有一重物，現在A點施加一個豎直向下力F，使得杠桿保持水平平衡。求：①重物為10牛，能保持杠桿水平平衡的最大力F。②若重物為6牛，能保持杠桿水平平衡的最小值F。③若施加在杠桿上的力F在某一范圍內變化，能使得杠桿保持水平平衡，且這個范圍內的力最大變化量，求重物的重力G。【答案】①10N；②2N；③18N【詳解】①當AD桿水平平衡時，則以B為支點時，動力臂為AB，阻力臂為則根據杠桿平衡條件可知所以若以C為支點時，動力臂為阻力臂CD=0.2m；則根據杠桿平衡條件得所以所以，以B為支點時杠桿A端的拉力的最大為10N。②由①可知，以C為支點時，拉力F最小，根據杠桿平衡條件得所以能保持杠桿水平平衡的最小值是2N。③由①可得，以B為支點時，拉力F等于G，以C為支點時，拉力F最小，等于，拉力最大變化量，即解之得G=18N。答：①重物為10牛，能保持杠桿水平平衡的最大力F是10N。②若重物為6牛，能保持杠桿水平平衡的最小值F是2N。③重物的重力G是18N。五、實驗題26．小明在探究“杠桿的平衡條件”實驗中所用的實驗器材有：杠桿、支架、彈簧測力計、刻度尺、細線和質量相同的鉤碼若干個。（1）實驗前，將杠桿中點置于支架上，當杠桿靜止時，發現杠桿右端下沉。此時，應把杠桿兩端的平衡螺母向_____（選填“左”或“右”）調節，使杠桿在_____上靜止。這樣做的目的是：_____。（2）杠桿調節平衡后，小明在杠桿上A點處掛4個鉤碼（如圖甲所示）為了使杠桿仍在水平位置平衡，發現要在B點處掛6個鉤碼；于是小明得出杠桿的平衡條件為：_____。他這樣得出的結論是_____的（選填“合理”或“不合理”），理由是_____。（3）實驗結束后，小明提出了新的探究問題：“若支點不在杠桿的中點時，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小組同學利用如圖乙所示裝置進行探究，發現在杠桿左端的不同位置，用彈簧測力計豎直向上拉使杠桿處于平衡狀態時，測出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符。其原因是：_____。【答案】

左

水平位置

便于讀出力臂的長

F1L1＝F2L2

不合理

實驗次數太少，結論具有偶然性

杠桿有自重【詳解】（1）[1]根據題意知道，杠桿右端下沉，說明杠桿的重心在支點右側，所以，應將平衡螺母（左端和右端的平衡螺母調節方向一致）向左調節，調節平衡螺母應使杠桿重心左移，直至杠桿在水平位置平衡；[2][3]杠桿在水平位置平衡主要是便于測量力臂的大小，同時消除杠桿自身重力的影響。（2）[4][5][6]設一個鉤碼重為G，杠桿上一個小格為L，所以4G×3L＝6G×2L故得出杠桿平衡條件F1L1＝F2L2小明只通過一組實驗數據便得出結論，是不合理的，一次實驗很具有偶然性，要多進行幾次實驗，避免偶然性。（3）[7]用如圖乙所示裝置進行探究，杠桿的重心沒有通過支點，杠桿的重對杠桿平衡有影響。27．測量兩位同學從一樓登上到三樓做功快慢的實驗，下表是兩位同學的實驗數據，其中實驗次數1、2做功快慢相同并且最快，次數4做功快慢其次，次數3做功最慢：同學實驗次數做功時間（秒）做功（焦）甲1306000甲26012000乙3304000乙4506000（1）比較實驗次數1和3可得到：當______，做功越快；（2）比較實驗次數______可知：當兩位同學做功多少相同時，所用時間越短，做功越快；（3）當做功多少和做功時間均不相同時，需要對表格中的數據進行綜合分析，當______，做功越快。因此，為了比較兩位同學做功的快慢，應該在表格最后一列增加一欄項目，這個項目是______（要寫上單位），為此物理學中引入了一個新的物理量叫______。【答案】

做功時間相同時，做功越多

1與4

做功與時間的比值越大時

做功/時間（焦/秒）

功率【詳解】（1）[1]比較實驗次數1和3，做功時間相同時，1做功多，1做功快，可知做功時間相同時，做功越多，做功越快。（2）[2]比較實驗次數1與4，兩位同學做功多少相同，甲所用時間越短，甲做功快，可知做功多少相同時，所用時間越短，做功越快。（3）[3]由實驗數據可知，當做功多少和做功時間均不相同時，當做功與時間的比值越大時，做功越快。[4][5]為了比較兩位同學做功的快慢，應該列增加的一欄項目是做功/時間（焦/秒），我們物理學中把做功與所用時間之比叫功率。28．某小組同學研究使用動滑輪勻速提起物體時，豎直向上的拉力F的大小的變化情況．他們按圖所示方式用三個重力不同的滑輪進行實驗，并將相應的滑輪重G滑、物體重G物和拉力F的大小分別記錄在表一、表二和表三中．表一：動滑輪G甲=5N表二：動滑輪G乙=4N表三：動滑輪G丙=___N實驗序號G物（牛）F（牛）實驗序號G物（牛）F（牛）實驗序號G物（牛）F（牛）144.5623.01111.5265.5744.01222.0386.5865.01343.04107.5981464.05128.510107.01585.0（1）分析比較表一中F與G物的大小及相關條件，可得出的初步結論是：使用動滑輪勻速提起物體時，________．（2）完成表格中數據的填寫：序號9中F=______N，表三中G丙=______N．（3）分析比較實驗序號______________的數據及相關條件，可得出的初步結論是：使用動滑輪勻速提起物體，當G物相等時，G滑越大，F越大．（4）綜合分析表一或表二或表三中的_________的數據及相關條件，還可以得出的實驗結論是：當_________時，使用動滑輪不能省力．【答案】

滑輪重力相同，物體重力越大，拉力越大

6.0

2

1與7與13或2與8與14或3與9與15或4與10或6與12

1或6或7或11或12

滑輪重力大于等于物體重力【詳解】(1)[1]分析表一中動滑輪的重力相同，被提升的物重G物越大，拉力F越大，可得出的初步結論是：使用動滑輪勻速提起物體時，滑輪重力相同，物體重力越大，拉力越大．(2)[2]分析比較表中F與G滑、G物的數據及相關條件，F=(G物+G滑)，在序號9中：F=(G物+G乙)=×(8N+4N)=6.0N，[3]從表三中找一組實驗數據，動滑輪：G丙=2F?G物=2×1.5N?1N=2N．(3)[4]分析比較實驗序號1、7、13或2、8、14或3、9、15或4、10或6、12的數據及相關條件，可得出的初步結論是：使用動滑輪勻速提起物體，當G物相等時，G滑