1、1素养全练 9 简单机械(时间:45 分钟 满分:100 分)基础巩固一、选择题(每小题 4 分,共 16 分)1.(2018 江苏苏州)如图的常见器具都应用了杠杆,其中属于省力杠杆的是( )答案:B解析:托盘天平在使用过程中,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,不省力也不费力,A 不符合题意;独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,B 符合题意;筷子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,C 不符合题意;船桨在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,D 不符合题意。2.(2018 江苏连云港)如图所示, O 为杠杆的支点,杠杆右端挂有重为 G 的物体,杠杆在力 F1的作用下在水平位
2、置平衡。如果用力 F2代替力 F1使杠杆仍在水平位置保持平衡,下列关系中正确的是( )A.F1F2C.F2F2,故 A 错误、B 正确;用力 F2使杠杆在水平位置保持平衡时,由杠杆平衡条件可得: F2L2=GL,由图知 L2G;故 C 错误;因为F1F2,F2G,所以 F1F2G,故 D 错误。3.(2017 广东深圳)下列图中的简单机械,不能省力但能省距离的是( )2导学号 77164122答案:C解析:自行车的脚踏装置实质是轮轴,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,但费距离;盘山公路实质是利用的斜面,省力但费距离;用船桨划水时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,费力但省距离;动滑轮实质是动力臂等于
3、 2 倍阻力臂的杠杆,能省力但费距离。所以选项 C 符合题意。4.(预测题)建筑工人用如图所示的滑轮组,在 4 s 内将重为 1 500 N 的物体沿水平方向匀速移动 2 m的过程中,所用的拉力大小为 375 N,物体受到水平地面的摩擦力为物重的 。在此过程中,下列说法25正确的是( )A.绳子自由端沿水平方向移动了 6 mB.绳子自由端沿水平方向移动的速度为 1.5 m/sC.物体受到的拉力为 750 ND.物体受到的拉力为 600 N答案:D解析:由题图可知, n=2,则绳子自由端沿水平方向移动的距离 s=nsA=22m=4m,绳子自由端沿水平方向移动的速度 v= =1m/s,故选项 A、
4、B 错误;物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态,物体受st=4m4s到的拉力和摩擦力是一对平衡力,则物体受到的拉力 FA=Ff=0.4G=0.41500N=600N,故选项 C 错误,D正确。二、非选择题(共 44 分)5.(12 分)如图甲所示,定滑轮 省力,但能改变 ;如图乙所示方式拉动旅行箱时,它相当于一个 杠杆;如图丙所示,用动滑轮提升重物,使用动滑轮的好处是 ,若物体重为 4 N,不计绳重及摩擦,测力计示数为 N,动滑轮重力为 N。 3答案:不 力的方向 省力 可以省力 2.4 0.86.(4 分)(2017 甘肃兰州)如图所示为某街道路灯悬挂的情境图。画出斜拉钢丝对横杆拉力 F 的
5、示意图和对应的力臂 L。答案:如图所示7.(4 分)(2018 黑龙江齐齐哈尔)如图所示的杠杆(自重和摩擦不计), O 是支点, A 处挂一重为 50 N的物体,为保证杠杆在水平位置平衡,在中点 B 处沿 (选填“ F1”“F2”或“ F3”)方向施加的力最小,为 N。 答案: F2 100解析:为使拉力最小,动力臂要最长,拉力 F 的方向应该垂直杠杆向上,即竖直向上,即 F2;动力臂 OB最长,杠杆在水平位置平衡,根据杠杆的平衡条件: F2OB=GOA,由于 OA 是 OB 的二倍,所以F=2G=100N。8.(4 分)(2018 四川凉山州)用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组来提升重物,请
6、在图中画出最省力的绕法。答案:49.(9 分)(2018 广西梧州)如图所示,将质量为 6 kg,边长为 0.1 m 的正方体合金块,用细线挂在轻质杠杆 A 点处,在 B 点施加与杠杆垂直的力 F1时,杠杆在水平位置平衡,其中 OB=3OA(g 取 10 N/kg)。求:(1)合金块的重力;(2)合金块的密度;(3)拉力 F1的大小。答案:(1)60 N (2)6103 kg/m3 (3)20 N解析:(1)合金块的重力:G=mg=6kg10N/kg=60N;(2)正方体合金块的体积:V=L3=(0.1m)3=10-3m3;合金块的密度:= =6103kg/m3;mV= 6kg10-3m3(3
7、)已知 OB=3OA,根据杠杆的平衡条件可得: F1LOB=GLOA,代入数据得 F1=20N。10.(11 分)(2018 内蒙古呼和浩特)如图所示,用甲、乙两种滑轮组,分别匀速竖直向上提升同一重物,从相同位置开始提升至同一高度处,求:(1)若不计绳重,滑轮重及摩擦,两次拉力 F1和 F2之比;(2)若不计绳重及摩擦,重物质量为 400 g,动滑轮质量为 100 g,匀速拉动过程中甲、乙两装置的机械效率。答案:(1)3 2 (2)80%解析:(1)由题知,甲图中,接在动滑轮上的绳子段数 n1=2,乙图中,接在动滑轮上的绳子段数 n2=3,若不计绳重、滑轮重及摩擦,则拉力 F= G,1n两次拉
8、力 F1和 F2之比:F1F 2= G G= =3 2;1n1 1n2 12 13(2)重物的重力:G=mg=0.4kg10N/kg=4N。5动滑轮的重力:G 轮 =m 轮 g=0.1kg10N/kg=1N,不计绳重及摩擦时,滑轮组的机械效率 = ,W有用W总 = GhGh+G轮 h= GG+G轮由于两装置中物重和动滑轮重均相同,所以甲、乙两装置的机械效率: 1= 2= 100%=80%。GG+G轮 = 4N4N+1N能力提升一、选择题(每小题 5 分,共 15 分)1.(2017 四川宜宾)指甲刀是生活中常用的小工具,如图所示,它包含三个杠杆,关于这三个杠杆的说法正确的是( )A.一个省力杠
9、杆,两个费力杠杆B.一个费力杠杆,两个省力杠杆C.三个都是省力杠杆D.三个都是费力杠杆答案:A解析:杠杆 ABC,支点是 B,动力臂大于阻力臂,是一个省力杠杆;杠杆 OBD 和 OED,支点是 O,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故选项 A 正确。2.(2018 贵州贵阳)人们应用不同的简单机械来辅助工作,正常使用下列简单机械时说法正确的是( )A.筷子可以省距离B.所有剪刀都一定省力C.定滑轮可以省力D.撬棒越短一定越省力答案:A解析:用筷子夹菜时,动力臂小于阻力臂,所以是一个费力杠杆,费力但省距离,故 A 正确;理发用的剪刀,在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故 B 错误;定滑轮在
10、使用过程中,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,不省力,故 C 错误;撬棒在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,在其他条件不变时,省力的多少取决于动力臂的长短,撬棒越短,动力臂越小,越费力,故 D 错误。3.6(2017 浙江宁波改编)如图所示,用同一个动滑轮先后提升同一物体,使物体以相同的速度匀速上升相同的高度,所用的力分别是 F 甲 和 F 乙 。若不计摩擦、动滑轮重和绳重,则 F 甲 、 F 乙 的大小正确的是( )A.F 甲 =F 乙 B.F 甲 =2F 乙C.F 甲 =4F 乙 D.F 甲 = F 乙12导学号 77164123答案:C解析:由题知,两装置都不计摩擦、动滑轮重和绳重,
11、提升物体的重相同。甲图,拉力作用在动滑轮的轴上,费一倍的力,即 F 甲 =2G;乙图,拉力作用在绳子自由端,省一半的力,即 F 乙 = G,故 F 甲 =4F 乙 ,12故选项 C 正确,选项 A、B、D 错误。二、非选择题(共 25 分)4.(3 分)(2018 贵州六盘水)开瓶时使用的开瓶器,可以简化成不计重力的省力杠杆(如图所示), O 为支点。若动力 F1和阻力 F2都与杠杆垂直,且 AO=6 cm,BO=1 cm,F1=25 N,则 F2= N。 答案:150解析:由杠杆的平衡条件得: F1L1=F2L2代入数据得 F2=150N5.(4 分)(2018 四川广安)如图所示, AB
12、是能绕 B 点转动的轻质杠杆,在中点 C 处用绳子悬挂重为100 N 的物体(不计绳重),在 A 端施加竖直向上的拉力使杠杆在水平位置平衡,则拉力 F= N。若保持拉力方向始终垂直于杠杆,将 A 端缓慢向上提升一小段距离,在提升的过程中,拉力 F 将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。 答案:50 减小解析:杠杆在水平位置保持平衡,由 F1L1=F2L2可得,拉力的大小: F1=50N。若将 A 端缓慢向上提升一小段距离,则阻力臂 L2将变小,阻力 G 不变,即 F2L2变小,因为拉力方向始终垂直于杠杆,所以动力臂不变, L1始终等于 BA,根据 F1L1=F2L2可知 F1变小,即拉力 F
13、 将减小。6.(12 分)(2018 黑龙江)小红和小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件。7(1)若实验前杠杆如图甲所示,可将杠杆两端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡。 (2)在实验过程中,调节杠杆在水平位置平衡的目的是 。 (3)在杠杆两端加挂钩码,并移动钩码,使杠杆在水平位置平衡,测出力臂,多次实验并把数据记录在表格中。次数 F1/N L1/cm F2/N L2/cm1 1 10 2 52 2 10 1 203 2 15 3 10多次实验的目的是 。 (4)小明根据以上数据得出杠杆平衡条件是 。 (5)杠杆调节平衡后,小红在杠杆上的 A 点处挂 4 个钩码,
14、如图乙所示,为使杠杆重新平衡,应在 B 点挂 个钩码。 (6)如图丙所示,用弹簧测力计在 C 处竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时,使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 答案:(1)右 (2)便于测量力臂 (3)使结论具有普遍性 (4)F1L1=F2L2 (5)6 (6)变大解析:(1)若实验前杠杆如图甲所示,左端下沉,右端上翘,可将杠杆两端的平衡螺母向右调节,使杠杆在水平位置平衡。(2)实验时让横杆 AB 在水平位置平衡,力臂在杠杆上便于测量力臂大小,杠杆的重心通过支点,可以消除杠杆重对杠杆平衡的影响;(3)探
15、究杠杆平衡的条件时,多次改变力和力臂的大小主要是为了获取多组实验数据归纳出物理规律,使结论具有普遍性。(4)分析表格中的数据可得出杠杆平衡的条件是 F1L1=F2L2;(5)设杠杆每个格的长度为 L,每个钩码的重力为 G,根据杠杆的平衡条件: FALA=FBLB,即 4G3L=FB2L,解得 FB=6G,需挂 6 个钩码;(6)如果作用在杠杆上的力方向不与杠杆垂直则该力的力臂短了,就会使得拉力变大,故弹簧测力计的示数将变大。87.(6 分)(2017 内蒙古呼和浩特改编)图甲所示为大刚同学两手做俯卧撑时的示意图,他的身体可视为杠杆,如图乙所示, O 点为支点, A 点为重心,已知每只手所受的支持力大小为 200 N,求:该同学的质量。( g 取 10 N/kg)答案:60 kg解析:每只手所受的支持力大小为 200N,则该同学所受支持力为 F=2200N=400N,由杠杆平衡条件: FL1=GL2,即 400N1.5m=G1m,解得该同学的重力 G=600N,则该同学的质量: m= =60kg。Gg= 600N10N/kg
