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第4节 简单机械
一、单选题
1.小柯用图中提升重为400牛的物体，不计摩擦和滑轮自重，下列说法正确的是（? ）
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A.两个滑轮均为定滑轮B.人将绳子拉过1米，物体也上升1米C.物体匀速上升时，人对绳子的拉力为200牛D.使用该装置不能省力，但能改变力的方向
2.如图所示，用同一个动滑轮先后提升同一物体，使物体以相同速度匀速上升相同的高度，所用的力分别是F甲和F乙， 拉力做功的功率分别是Ｐ甲和P乙。若不计摩擦、动油轮重和绳重，则F甲与F乙、Ｐ甲与P乙之间的大小关系是（　 ）
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A.F甲F乙? Ｐ甲>P乙
C.F甲>F乙? Ｐ甲=P乙 D.F甲3.小明在按压式订书机的N点施加压力，将订书针钉入M点下方的纸张中，能正确表示他使用该订书机时的杠杆示意图是（? ）
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A. B. C. D.
4.如图所示装置，在水平拉力F的作用下，物体M沿水平地面做匀速直线运动，已知弹簧秤读数为10牛，物体M的运动速度为1米/秒（若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间的摩擦）。那么在此过程中（?? ）
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A.物体M与地面间的摩擦力为5牛
B.物体M与地面间的摩擦力为10牛
C.水平拉力F做功的功率为20瓦D.1秒内滑轮对物体M做功为10焦
5.下列做法，不能够改变滑轮组机械效率的是（?? ）
A.用大小相等的塑料动滑轮代替铸铁动滑轮B.给定滑轮的轴加润滑油C.改变重物提升的高度D.改变被提升的物重
6.如图为三种滑轮组装方法，每只滑轮的质量相等，绳子重力和体系内的摩擦忽略不计，用这三套滑轮组在相同的时间内把质量相同的重物提升到同一高度，则(? )
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A.动力大小：F甲＞F乙＞F丙
B.动力所做的功大小：W甲＜W乙＜W丙
C.动力做功的功率大小：P甲＞P乙＝P丙?
D.机械效率大小：η甲＝η乙＝η丙
7.如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速直线运动，弹簧测力计的示数为3N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法正确的是( ???)
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A.B受到的摩擦力为3N，方向水平向左
B.滑轮移动的速度为0.4m/s
C.绳子拉物体A的功率为2WD.在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数仍为3N
8.如图所示，使用时属于费力杠杆的是（??? ）
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A.镊子夹石块 B.起子开瓶盖 C.羊角锤拔铁钉 D.天平称物体质量
9.如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。下列有关说法正确的是（?? ）
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A.刀刃很薄可以增大压力B.铡刀实质上是一种费力杠杆C.甘蔗放在a点比b点更易被切断D.手沿F1方向用力比沿F2方向更省力
10.如图甲是制作面团的情景，把竹竿的一端固定在绳扣中，人骑在另一端施加一个向下的大小为F的力，面团被不断挤压后变得更有韧性，图乙为压面团原理图。关于压面团过程的叙述正确的是（?? ）
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A.面团对杆的作用力方向向下B.面团对杆的作用力大小等于FC.面团被压扁说明力能使物体发生形变D.A点向下移动的距离小于B点向下移动的距离
二、填空题
11.小翔同学利用课余时间制作图示一款捕鼠器。将一块木板用铰链固定在桌边的O点，木板能绕O点转动，食饵放于A点，A的下方放一水桶，木板经打蜡后，很光滑。捕鼠器的工作原理是________，木板的重心位于________（选填“O点”、“略偏O点左侧”或“略偏O点右侧”）。
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12.用如图所示的机械拉着400N的物体在水平地面上匀速运动，物体受到的摩擦力为100N，绳子末端的水平拉力为50N，则滑轮组的机械效率为________。若物体运动的速度为0.2m/s，则10s内拉力做功________J。
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13.小金将长为0.6米、质量可忽略不计的木棒搁在肩上，棒的后端A挂一个40牛的物体，肩上支点O离后端A为0.2米，他用手压住前端B使木棒保持水平平衡，如图所示。小金的质量为50千克，则此时手压木棒的力大小为________牛，肩对木棒的支持力大小为________牛，人对地面的压力大小为________牛（g=10牛/千克）。
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14.普通洗衣机的脱水桶都安装了安全制动系统，如图是脱水制动示意图，当用力F打开脱水桶盖板时，制动钢丝产生的力使刹车带抱紧刹车盘，阻碍脱水桶运转，起到了制动作用，同时弹簧________（填“伸长”或“缩短”或“不变”）。以弹簧的拉力为动力，请你判断杠杆MN是________杠杆。（填“省力”或“费力”或“等臂”）
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15.如图所示，物体A的质量m =20kg，在30 N的水平拉力F的作用下，物体A以0.4m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，忽略滑轮与绳子的摩擦力以及滑轮、弹簧测力计和绳子所受的重力，并且绳子足够长。
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(1)物体A与水平面间摩擦力为________N；
(2)拉力F做功的功率________W；
(3)如果将水平拉力F增加到60N，使物体A向右运动，此时物体A与水平面间摩擦力为________N。
16.简单机械在我们的生活中应用广泛。请回答下列有关问题：
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(1)如图甲，物体处于静止状态，若滑轮重为0.4N，则物体的重力是________N（不计摩擦和绳子的自重），当弹簧秤往上提升20cm，物体被提升了________cm。
(2)如图乙是一把剪刀，在使用过程中要达到相对省力的效果，则被剪物体应放在________点（填字母A或B）。
17.如图所示，AOB?为一杠杆（质量忽略不计），A端悬挂一物体，并浸没在饱和的氯化钠溶液中，B端施加一竖直向下的力F使杠杆处于水平平衡状态。若在恒温条件下蒸发烧杯中的水分（物体未露出液面），此时杠杆将________(填“左端向下倾斜”、“右端向下倾斜”或“继续水平平衡”)。若在恒温条件下向烧杯内溶液中加入蒸馏水，若杠杆仍水平平衡，则拉力F将________(填“变大”、“不变”或“变小”)。
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18.如图所示，用固定在墙上的三角支架ABC放置空调室外机。如果A处螺钉松脱，则支架会绕C点翻转，以C为支点，ABC是一个杠杆。AB长40cm，AC长30cm，室外机的重力为300N，处在AB中点处，则A处螺钉的水平拉力为________N（支架重力不计）。为了安全，室外机位置应________（选“靠近”或“远离”）墙壁。
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19.在对汽车的发动机做检修时需要引擎盖抬起，抬起过程应用了杠杆原理。图2为引擎盖的受力分析模式图：引擎盖可绕O点自由转动，A为引擎盖重心位置。由图2可知，该杠杆属于________杠杆。在引擎盖抬起过程中，重力G的力臂逐渐________。
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20.如图为小柯制作的“杠杆力臂演示仪”，杠杆AOB可绕O点(螺母)转动，OA=0.2m，OB=0.1m，G1=2N，杠杆自身重力和摩擦不计，固定装置未画出。
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(1)当杠杆处于甲图所示水平位置平衡时，G2的重力为________N。
(2)松开螺母保持OA不动，使OB向下折一个角度后，再拧紧螺母形成一根可绕O点转动的杠杆AOB'? （B'点对应B点），保持G1位置不变，要使杠杆在图乙位置保持平衡，则G2应该移动到__________。
A.B’点处 B.① 点处 C.②点处 D.③点处
三、探究题
21.?探究杠杆的平衡条件。
(1)安装好杠杆，发现杠杆右端下沉，应把杠杆右端的平衡螺母向________ 调节。使杠杆在水平位置平衡，此时杠杆自身重力的力臂为________ 。
(2)弹簧测力计使用前指针如图所示，则测量时，首先应该进行的操作是________ 。
(3)小红在杜杆的一侧挂钩码，在杠杆的另一侧某一位置用弹簧测力计沿________ 方向拉住杠杆，使其在水平位置平衡，以便直接从杠杆上读出力臂。
(4)如表是小红实验得到的数据，据此分折可以发现这次实验不妥之处________?。
实验次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.5
10
3.0
5
2
1.0
20
2.0
10
3
1.0
30
2.0
15
22.从地面上搬起重物我们的常见做法是弯腰（如图甲）或人下蹲弯曲膝盖（如图乙）把它搬起来，哪种方法好呢？下面就建立模型说明这个问题。把脊柱简化为杠杆如图丙所示，脊柱可绕骶骨（轴）O转动，腰背部复杂肌肉的等效拉力F1作用在A点，其实际作用方向与脊柱夹角为12°且保持不变，搬箱子拉力F2作用在肩关节B点，在B点挂一重物代替箱子。用测力计沿F1方向拉，使模型静止，可测出腰背部复杂肌肉拉力的大小。接着，改变脊柱与水平面的夹角即可改变杠杆与水平面的夹角α，多次实验得出结论。
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(1)在丙图中画出F2力臂L2。
(2)当α角增大时，F1________（变大/不变/变小）。
(3)对比甲乙两种姿势所对应丙图中的两种状态，由以下分析可得，________（甲/乙）图中的姿势比较正确。
四、解答题。
23.?如图，O为支点，请画出路灯所受重力G的示意图及其力臂l。
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24.?如图是一种抽水马桶的水箱自动上水装置示意图。当水箱内的水达到一定深度时，浮标带动杠杆压住入水口，停止上水。请在图中作出F1、F2的力臂L1、L2 ， O为支点。
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25.?图中，杠杆OBA在图示位置静止，请画出作用在A点的力F的力臂l。
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26.?一位同学站在地面上，要利用如图所示的滑轮组将重物提升到10m高的楼上，请你帮他在图中画出符合要求且省力的绳子绕法。
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27.如图所示的汽车起重机是装在普通汽车底盘上的一种起重机，这种起重机的优点是机动性好，转移迅速。滑轮组是其主要结构之一，试联系实际提出一条增大该起重机机械效率的有效方法。
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28.如今大城市普遍存在着停车难的问题，图甲是集存车、绿化、景观、防盗、户外广告等多功能为一体的“路边空中绿化存车亭”；存车时只需40秒就可以把车子“锁上天”。图乙为“路边空中绿化存车亭”的工作原理图，其中A为存车架，O为杆OB的转动轴，杆的B端固定悬挂泊车装置，BC为牵引OB杆转动的钢丝绳，M为牵引钢丝绳的电动机。存车时，汽车开到存架上，电动机通过钢丝绳BC将杆OB拉到一定高度固定；取车时，将OB杆放下使存车架落回地面。
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请根据以上信息回答下列问题（忽略OB的重力和机械各部分的摩擦力）：
(1)图乙中使用了定滑轮，它的作用是________。
(2)若使汽车离开地面到如图乙所示的位置，钢丝绳的拉力会逐渐________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
(3)若汽车的质量为1吨，停车时，为使车的重心提高2米，需对它做功多少焦？
29.建筑工人利用如图所示装置，将质量为100千克的沙袋从地面匀速提到3米高的一楼楼面，用时30秒。已知动滑轮的质量为8千克，不计绳子重力和摩擦。求：
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(1)拉力的大小。
(2)这段时间内人拉绳子做功的功率。
30.某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：①将杠杆的O点悬挂，能自由转动，在A点悬挂总重为9牛的钩码，在B点用弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆保持水平静止。其中 AO＝10厘米，AB＝20厘米。②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持O点位置不变)，在此过程中弹簧测力计的读数为3.75牛。
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回答下列问题：
(1)杠杆静止时，若杠杆自重和摩擦不计，弹簧秤示数应为多少？
(2)杠杆缓慢转动时，其机械效率为多少？
(3)若只将钩码的悬挂点由A移至C点，O和B位置不变，仍将钩码提升相同的高度(不计摩擦阻力)，杠杆的机械效率将如何变化，请简单说明理由。
参考答案
一、单选题
1.C 2.C 3.A 4.C 5.C 6.D 7.D 8.A 9.C 10.C
二、填空题
11.杠杆平衡条件 略偏O点右侧
12.66.67% 300
13.20 60 560
14.缩短 省力
15.（1）15 （2）6 （3）15
16.（1）4.4 10 （2）B
17.继续水平平衡 变大
18.200 靠近
19.省力 变短
20.（1）4 （2）C
三、探究题
21.（1）左 零 （2）调节指针在零刻度线处 （3）竖直
（4）实验次数少：动力臂是阻力臂的两倍，实验数据不具普遍性
22.（1）/
（2）变小 （3）乙
四、解答题
23.过灯的重心沿竖直向下的方向画出重力G，过支点O向重力的作用线画垂线就是重力的力臂L，如图所示：
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24.过支点O分别作动力作用线和阻力作用线的垂线段（即动力臂L1和阻力臂L2）。如图所示：
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25.解：反向延长力的作用线F，由支点O向F的作用线做垂线，垂线段的长度为F的力臂L。如图所示：
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26.解：对由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有两股和三股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有三股绕线的方法拉力方向向上；有两股绕线的方法拉力方向向下，根据题意工人站在楼下地面上可知拉力方向向下，具体图形如下：
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27.解：通过加润滑剂减小转轴处的摩擦或在一定范围内增加所提重物的重力可以起重机机械效率（答案合理即可）。28.（1）改变力的方向 （2）变小 （3）W=Gh=mgh=1000kg×10N/kg×2m=2×104J
29.（1）解：物体的重力为：G=mg=100kg×10N/kg=1000N
动滑轮的重力为：G轮=m轮g=8kg×10N/kg=80N；则拉力为：F= /（G+G轮）= /×（1000N+80N）=540N；答：拉力的大小为540N；（2）拉力移动的距离为s=2h=2×3m=6m；拉力做的功为：W=Fs=540N×6m=3240J；拉力的功率为：P= /= /=108W。答：这段时间内人拉绳子做功的功率为108W。30.（1）根据F1L1＝F2×L2? ?F1＝ /（2）/（3）变大，钩码的悬挂点由A移至C点，O和B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，即有用功大小不变，当把钩码提升到相同高度时，杠杆提升的高度减小，而克服杠杆自重做的额外功减小，因此杠杆的机械效率变大。

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