资源简介 九年级科学上册 核心概念专题集训专题9 简单机械 参考答案及解析一.选择题1.如图所示的伸缩隔离柱常用来分流人群,其顶端的布带由内部弹性装置固定。当布带被向右拉出时,将隔离柱看作杠杆,则其支点及所受拉力的示意图正确的是( )A. B. C. D.【解答】解:隔离柱整体看成是一根杠杆,布带向右水平拉出时,杠杆绕底座右端的O点转动,因此底座右端的O是支点,拉力的方向水平向右,故B正确。故选:B。2.长期低头会对颈部肌肉造成损伤,图中A点为头部重力作用点,B点为颈部肌肉受力点,下列能正确表示人低头时杠杆示意图是( )A.B. C.D.【解答】由题意知,头部重力方向是竖直向下,颈部肌肉拉力的方向应垂直于OB向下,如图所示:故选:B。4.用圆形磁块将一长方形硬卡纸固定在黑板上,则松手后下列固定方式中硬卡纸最容易转动的是( )A. B. C. D.【解答】解:有规则形状的物体,它的重心就在几何中心上,所以D选项的中心位置离磁块的水平距离最远,所以最容易转动,故D正确,A、B、C错误。故选:D。5.如图为我国古人运送巨木的劳动情境示意图,他们通过横杆、支架、石块等,将巨木的一端抬起。当巨木太重无法抬起时,下列改进方法可行的是( )A.减少横杆右端的人数 B.将支架向左移动C.横杆右端的人向支架靠近 D.增大横杆上悬绳与支架间的距离【解答】A、减少横杆右端的人数,减小了动力,则阻力和阻力的乘积不变,而动力和动力臂的乘积变小,不能将巨木抬起,故A错误;B、将支架向左移动,阻力臂变小,动力臂变大,则阻力和阻力的乘积变小,而动力和动力臂的乘积变大,能将巨木抬起,故B正确;C、横杆右端的人向支架靠近,减小了动力臂,则阻力和阻力的乘积不变,而动力和动力臂的乘积变小,不能将巨木抬起,故C错误;D、增大横杆上悬绳与支架间的距离,增大了阻力臂,则阻力和阻力的乘积变大,而动力和动力臂的乘积不变,不能将巨木抬起,故D错误。故选:B。6.在刚刚落幕的校第76届运动会上,同学们努力拼搏,携手奋进,展现了“致偶像志少年”的校运精神。根据所学内容回答下面小题。运动会期间工作人员运送东西,将长为L质量不计的木棒置在肩上C点,木棒A端挂一个重为G的物体,他用手压住B端使木棒保持水平平衡,用手压B端不动,移动木棒,改变CB的长度记为x,则木棒对肩膀的压力F随x的变化关系图像为( )A.B. C.D.【解答】由题图可知,以B为支点,阻力的大小等于物体的重力,阻力的作用点在杠杆上,物体的重力作用点在物体的重心,使杠杆沿逆时针转动,此时肩膀对木棒的支持力F′为动力,根据杠杆的平衡条件动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂,则有:F′×CB=G×AB,根据力的作用是相互的可知:木棒对肩膀的压力F与肩膀对木棒的支持力F′大小相等,且CB的长度记为x,则:F=F′==,因G与AB是定值,由此可知:木棒对肩膀的压力F与x成反比,故D正确。故选:D。7.如图所示,一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动,在木杆的右端施加一个始终垂直于木杆的作用力F,使木杆从OA位置匀速转到水平位置的过程中,力F的大小将( )A.逐渐变大B.逐渐变小C.先变大,后变小D.先变小,后变大【解答】将杠杆缓慢地由最初位置拉到水平位置时,因作用力F始终与OA垂直,则动力臂不变,阻力为杠杆的重力,则阻力大小也不变,但阻力臂变大,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,动力F变大。故选:A。8.如图,用竖直向上的力F抬起一根放在水平地面上的均匀木棒的一端,使木棒能够绕另一端转动,关于这一过程的下列说法正确的是( )A.F的力臂逐渐变小B.F逐渐变小C.F和它相应的力臂的乘积保持不变D.木棒具有的机械能保持不变【解答】如图,AB、若动力总是竖直向上,动力臂逐渐减小,阻力臂也逐渐减小,但△OAC∽△OBD,所以 =为定值即动力臂和阻力臂的比值为定值,因为阻力(木棒重)不变,根据F×OB=G×OA可得:动力F保持不变,故A正确,B错误;C、由于木棒的重力G不变,OB逐渐减小,G×OB也减小,又因为F×OB=G×OA,所以F和它相应的力臂的乘积减小,故C错误;D、木棒在匀速逐渐变高的过程中,质量不变,速度不变,动能不变,高度升高,重力势能增加,机械能增加,故D错误。故选:A。9.一根轻质杠杆可绕O点转动,在杠杆的中点挂一重物G,在杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力F,如图。力F使杆从所示位置慢慢抬起的过程中,力F和它的力臂LF、重力G和它的力臂LG的变化情况( )A.F增大,LF减小 B.F减小,LF增大C.G不变,LG减小 D.G不变,LG不变【解答】解:根据力臂的概念做出力F和重力G的力臂,如图所示:使杠杆从图中所示位置慢慢抬起的过程中,重物的重力不变但力臂LG变大,F的力臂LF变小;根据杠杆平衡条件F LF=G LG可得:F=,则F一直在增大,故A正确,BCD错误。故选:A。10.如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。为了切断甘蔗,下列最省力的是( )A.F1 B.F2 C.F3 D.F4【解答】为了能切断甘蔗,动力的方向需向下,由动力臂的定义可知,手沿F1、F3方向用力比沿F2方向用力时的动力臂要小,由杠杆平衡条件可知,动力更大,即F1、F3>F2,所以手沿F2方向最省力,故B正确。故选:B。11.如图所示是《天工开物》中就记录的舂米工具。人在A端用力踩下后立即松脚,B端的碓就会立即下落,打在石臼内的稻谷上,从而把谷物打碎,舂米工具在使用时是( )A.省力杠杆 B.费力杠杆 C.等臂杠杆 D.省功杠杆【解答】解:如下图,该杠杆的O是支点,在使用过程中,动力臂OA小于阻力臂OC,是费力杠杆。故选:B。12.下面四种生活中常见的工具,以如图所示的方式使用,属于省力杠杆的是( )A.食品夹 B.筷子 C.核桃夹D.鱼竿【解答】A、食品夹在使用过程中,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故A错误;B、筷子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故B错误;C、核桃夹在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故C正确;D、鱼竿在使用过程中,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故D错误。故选:C。13.如图甲是一种可以单手开启酒瓶盖的开瓶器,其实质是杠杆。观察并分析图乙,下列说法正确的是( )A.该杠杆的支点是A点 B.该杠杆可以省距离C.该杠杆可以省力 D.沿F2方向开瓶用力最小【解答】A、由图知,将开瓶器看成一个杠杆,是绕B点转动的,所以B是支点,故A错误;BC、开瓶器使用时动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,费距离,故B错误,C正确;D、阻力和阻力臂一定,作用在F1的力臂要比F2力臂长一些,根据杠杆的平衡条件可知动力臂越长越省力,又因为开瓶盖时,动力与开瓶器垂直向下时动力最大,故沿F1方向开瓶用力最小,故D错误。故选:C。14.现有史籍中最早讨论滑轮的是《墨经》。书中将向上提举重物的力称为“挈”,将自由往下降落称为“收”,将整个滑轮称为“绳制”(图1)。现分别用甲、乙两个力替代“收”(图2),使重物在相同的时间内匀速上升相同高度。不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( )A.使用这个滑轮能省力 B.甲拉力大小等于乙拉力大小C.甲拉力做的功大于乙拉力做的功D.甲拉力使绳自由端移动的速度小于乙拉力使绳自由端移动的速度【解答】A、由图可知,图中的滑轮是定滑轮,使用定滑轮只能改变力的方向,不能省力,故A错误;B、定滑轮是等臂杠杆,由于阻力和阻力臂不变,动力臂都等于滑轮的半径,即甲、乙拉力的力臂相等,根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2,可知,甲拉力大小等于乙拉力的大小,故B正确C、由题意可知,重物上升的距离相同;在使用定滑轮中,绳子移到的距离等于重物上升的距离;由于甲、乙拉力大小相等,根据W=Fs可知甲、乙拉力做功的大小相等,故C错误;D、由题意可知,重物在相同时间内上升的距离相同,即重物上升的速度相同;在使用定滑轮中,绳子移动的距离等于重物上升的距离,绳子移动的时间和重物上升的时间相同,根据v=可知,甲、乙拉力移动的速度都等于重物上升的速度,故D错误。故选:B。15.如图所示,分别用力F1、F2、F3,匀速提起重物A,若不计摩擦,关于三个力的大小关系,下列选项中正确的是( )A.F1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1>F2=F3 D.F1<F2<F3【解答】因为定滑轮相当于一等臂杠杆,只能改变力的方向,而不省力,故定滑轮拉同一重物G,不计摩擦,沿三个不同方向,用的拉力大小相等,即F1、F2、F3都等于物体的重力。故A正确,BCD错误。故选:A。16.小乐用如图所示的两种方式竖直匀速提升某物体,且都使物体上升了2m。已知物体重200N,滑轮重40N,提升时的拉力分别为F甲和F乙。若不计绳重和摩擦,则在提升过程中( )A.F甲=240N B.F甲做的功为240JC.F乙向上移动距离为4m D.F乙所做的功为440J【解答】A、甲图n=2,F甲=(G+G动)=×(200N+40N)=120N,故A错误;B、根据不计绳重及摩擦,拉力做功W=(G+G动)h=(200N+40N)×2m=480J,故B错误;C、乙动力作用在轴心,属于费力杠杆,可以省距离,拉力移动的距离是物体高度的一半,即1m,故C错误;D、根据不计绳重及摩擦,拉力做功W=Gh+G动h动=200N×2m+40N×1m=440J,故D正确。故选:D。17.如图所示,在水平拉力F的作用下重100N的物体A,沿水平桌面做匀速直线运动,弹簧秤B的示数为10N,则拉力F的大小为( )N,物体A与水平桌面的摩擦力大小( )N。A.200N;10N B.200N;20N C.20N;10N D.20N;20N【解答】如图所示,弹簧测力计B测出了动滑轮上的绳子上的拉力为10N;则物体A受到拉力为10N;又因物体A做匀速直线运动,则物体A与水平桌面的摩擦力与物体A受到拉力是一对平衡力,则摩擦力大小也是10N;拉力F=2f=2×10N=20N。故选:C。18.一辆汽车不小心陷进泥潭后,若司机按如图所示的甲、乙两种方法将汽车从泥潭中匀速拉出相同的距离,不考虑滑轮、绳子的重和滑轮绳子间的摩擦力,则下列分析正确的是( )A.甲组比乙组省力 B.乙组比甲组省力C.甲组比乙组做功多 D.乙组比甲组做功多【解答】由图可知,甲图使用的是定滑轮,拉力等于汽车受到的阻力;乙图使用的是动滑轮,拉力为汽车所受阻力的一半,所以乙方法能省力;根据功的原理可知,使用任何机械都不省功。故选:B。19.如图所示,用三种方法拉动同一物体以相等速度v匀速上升相同的高度h。拉力F1、F2、F3的功率分别是P1、P2、P3,绳子自由端移动的速度分别为v1、v2、v3。不计滑轮与线及滑轮与转轴之间的摩擦,不计滑轮、绳的重量。则下列判定正确的是( )A.F1<F2<F3 B.v1>v2>v3 C.P1>P2>P3 D.P1=P2=P3【解答】由题意可知,用三种方法拉动同一物体以相等速度v匀速上升相同高度h,不计滑轮与线及滑轮与转轴之间的摩擦,不计滑轮、绳的重量。甲图:滑轮为动滑轮,动滑轮能省一半的力,则此时拉力F1=G;但是多费1倍的距离,则拉力作用点移动的速度v1=2v;乙图:滑轮为动滑轮,但拉力的作用点在动滑轮的轴上,因此是一个费力杠杆,多费1倍的力,省一半的距离,因此F2=2G,拉力作用点移动的速度v2=v;丙图:滑轮为定滑轮,定滑轮不能省力,且不计滑轮重及摩擦,则此时拉力F3=G;拉力作用点移动的速度v3=v;由以上分析可知:F1<F3<F2,v1>v3>v2;根据P===Fv可知,拉力的功率分别为:P1=F1v1=G×2v=Gv,P2=F2v2=2G×v=Gv,P3=F3v3=G×v=Gv,所以拉力F1、F2、F3的功率P1=P2=P3,故ABC错误,D正确。故选:D。20.如图所示,小明用滑轮提升某一重物,G物=200N(不计绳重、轮重和摩擦),要使物体竖直匀速提升2米。下列说法正确的是( )A.F甲=200N,并向上移动2米B.F甲=100N,并向上移动2米C.F甲=100N,并向上移动4米D.F甲=400N,并向上移动1米【解答】不计绳重、轮重和摩擦时,动滑轮可以省一半力,但是费距离。即:拉力方向上移动的距离为:s=2h=2×2米=4米。故C正确,ABD错误。故选:C。21.如图是小金家阳台上的手摇晾衣架,衣服和晾衣架的总重为100牛,在拉力作用下5s内使衣服匀速上移了1m,不计滑轮重、绳重及摩擦。下列说法正确的是( )A.A为动滑轮,B为定滑轮B.利用该装置能省力,也能改变力的方向C.衣服匀速上升时,摇柄对绳的拉力F为20牛D.拉力的功率为80W【解答】A.A滑轮的轴是固定不动的,是定滑轮,B滑轮的轴与物体一起运动,是动滑轮,故A错误;B.由图可知,晾衣架右两个动滑轮,连接动滑轮绳子的股数n=4,不计滑轮重、绳重及摩擦,人对绳的拉力F=G,拉力方向向下,可见,利用该装置既能省力,又能改变力的方向,故B正确;C.由图可知,连接动滑轮绳子的股数n=4,不计滑轮重绳重及摩擦,静止时绳的拉力:F=G总=×100N=25N,故C错误;D.由图可知,晾衣架有两个动滑轮,连接动滑轮绳子的股数n=4,晾衣架上升1m,摇柄端绳子要下降s=4h=4×1m=4m,不计滑轮重、绳重及摩擦,摇柄对绳做功W=Fs=25N×4m=100J,拉力的功率:P===20W,故D错误。故选:B。22.用如图所示的三个装置先后提升同一个物体G,若不考虑滑轮的自重和摩擦,作用于绳子自由端的拉力F1、F2、F3的大小关系是( )A.F1最大 B.F2最大 C.F3最大 D.一样大【解答】不计滑轮重力和摩擦,左边图中使用定滑轮不省力,也不省距离,所以F1=G;不计滑轮重力和摩擦,中间图中与动滑轮相连的绳子有2股,故F2=;不计滑轮重力和摩擦,右边图中与动滑轮相连的绳子有3股,故F3=;故选:A。24.在野外用滑轮组拉越野车脱困时的情景如图所示,有关力的分析正确的是( )A.车对地面的压力与车的重力是一对平衡力B.车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是一对平衡力C.脱困必需2400N的拉力时,绳索自由端的力F至少为1200ND.脱困必需2400N的拉力时,绳索自由端的力F至少为800N【解答】A、车对地面的压力与车的重力是作用在不同物体上的两个力,所以不是一对平衡力。故A错误;B、车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是作用在不同物体上的两个力,所以不是一对平衡力。故B错误;CD、由图可知,n=2,不计绳重和摩擦,则绳子自由端的拉力F=F′=×2400N=1200N,因为绳重和摩擦必然存在,所以绳索自由端的力F至少为1200N.故C正确,D错误。故选:C。25.如图所示的甲、乙两套装置,每个滑轮的质量均相等,且绳重和摩擦不计。用它们分别将质量相同的重物匀速提升相同高度,若拉力均竖直向上,两装置中,下列四个科学量不相同的是( )A.额外功 B.有用功 C.机械效率 D.拉力大小【解答】(1)绳重和摩擦不计,所以克服动滑轮重力所做的功就是额外功,W额=G动h,由于每个滑轮的质量均相等且被提升相同高度,所以两装置中,额外功相同,故A错误。(2)克服物体所做的功就是有用功,即W=Gh,质量相同的重物匀速提升相同高度,故有用功相同,故B错误。(3)η==,W额相同,W有也相同,所以机械效率也相同,故C错误。(4)每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计,由图可知,甲图n=2,而乙图n=3,所以F甲=,F乙=,即二者拉力大小不等,故D符合题意。故选:D。26.如图所示,分别使用滑轮或滑轮组匀速提升同一物体,滑轮质量均相等且G动小于G物,在相同的时间内物体被提升的高度也相等,不计绳重和摩擦,下列说法不正确的是( )A.三个装置所做的有用功为W甲=W乙=W丙B.绳子自由端移动的速度关系为v甲<v乙<v丙C.绳子自由端的拉力大小为F甲>F乙=F丙D.三个装置的机械效率为η甲>η乙=η丙【解答】A、克服物体重力做的功为有用功,甲、乙、丙三种装置做的有用功都为W有用=G物h,故A正确;B、从图中可知,甲为定滑轮(n=1),乙为动滑轮(n=2),丙为滑轮组(n=3),在相同的时间内物体被提升的高度均为h,则绳子自由端移动的距离s甲=h,s乙=2h,s丙=3h,因此s甲<s乙<s丙,运动时间相同,根据v=可知绳子自由端移动的速度关系为v甲<v乙<v丙,故B正确;C、不计绳重和摩擦,F甲=G物,F乙=×(G物+G动),F丙=×(G物+G动),滑轮质量均相等且G动小于G物,故F甲>F乙>F丙,故C错误;D、不计绳重和摩擦,甲的有用功与总功相等,机械效率为100%,乙和丙克服动滑轮的重力做的功为额外功,W额=G动h,乙、丙两种装置的机械效率η===,则η乙=η丙,故D正确。故选:C。27.如图为某学生用所做的升降电梯模型模拟电梯工作的情况,电动机的拉力为F,动滑轮重为5N,在10s内将重20N的轿厢连同内部重5N的物品一起匀速升高了1m,忽略绳重和摩擦,下列说法中正确的是( )A.绳端的移动速度为0.1m/sB.绳端拉力大小为12.5NC.拉力F做功的功率为3WD.滑轮组的机械效率为90%【解答】A、由图可知,n=2,绳子自由端的速度为:v绳=nv物===0.2m/s,故A错误;B、忽略绳重和摩擦,绳端拉力大小为:F=(G+G轿+G动)=×(5N+20N+5N)=15N,故B错误;C、拉力F做功的功率为:P===Fv绳=15N×0.2m/s=3W,故C正确;D、该滑轮组的机械效率为:η=====×100%≈16.7%,故D错误。故选:C。28.杭州亚运会以其热情周到的志愿服务、精彩高超的赛事水平收获来自世界的关注和好评。下列小题为运动员参赛情景,请回答相应问题。如图中的皮划艇运动员一手支撑住桨柄的末端,另一手用力划桨,此时的船桨可看作是一个杠杆。下列船桨模型中最合理的是( )A. B. C. D.【解答】解:由题意可知,撑住桨柄的末端为支点,下面的手给浆向后的力,这时水给浆一个向前的力,使船前进。故选:B。29.如图所示,为了把两件相同的货物搬运到平板货车上,工人用相同材质的木板搭建了AB、CD两个斜面(AB<CD,且B、D等高),用沿斜面向上的力将其中一件货物从斜面AB的底端匀速推到顶端,另一件货物以同样的速度沿斜面CD推上顶端。下列说法正确的是( )A.沿斜面AB推动更省力 B.沿斜面CD推动更省功C.无论利用哪个斜面,工人克服货物重力做功一定相同D.无论利用哪个斜面,工人克服货物重力做功的功率一定相同【解答】A、因为CD斜面的倾斜角度更小,所以沿斜面CD推动更省力,故A错误;B、根据功的原理可知,沿斜面CD推动不能省功,故B错误;C、由W=Gh可知,G与h均相等,所以斜面CD推动和AB推动,工人克服货物重力做的功相等,故C正确;D、由P=可知,W相同,时间的大小不确定,所以沿两个斜面推货物,工人克服货物重力做功的功率不一定相同,故D错误。故选:C。30.如图甲所示,重500N、底面积为0.2m2的箱子放在水平地面上。现用一块直木板将该箱子匀速拉上平台(图乙)。已知拉力为350N,箱子沿板移动了2m,升高1m,用时20s。下列说法错误的是( )A.箱子对水平地面的压强是2500PaB.将箱拉高1m所做的有用功是500JC.上移过程中拉力做功的功率35WD.箱子受到斜面对它的摩擦力为150N【解答】A.重500N、底面积为0.2m2的箱子放在水平地面上,箱子对水平地面的压强p===2500Pa;故A正确;BC.现用一块直木板将该箱子匀速拉上平台(图乙)。已知拉力为350N,箱子沿板移动了2m,升高1m,用时20s。有用功W有=Gh=500N×1m=500J;拉力做功W总=Fs=350N×2m=700J;拉力做功的功率P===35W;故B、C正确;D.将该箱子匀速拉上平台做的额外功W额=700J﹣500J=200J;克服斜面摩擦做的功是额外功,W额=fs,物体受到的摩擦力f===100N;故D错误。故选:D。二.填空题31.亚运志愿者们在巡视时,发现路边有石块滚落在公路上。若志愿者在撬棒D点沿DN方向用力撬起石块1,撬棒的支点是 C 点。若救援队员在撬棒D点沿DM方向用力撬起石块1,撬棒的支点是 A 点。【解答】解:读图可知,当沿DN方向用力撬石块l时,杠杆围绕C点转动,因此C为此时的支点;当沿DM方向用力撬石块l时,杠杆围绕A点转动,因此A为这时的支点;故答案为:C;A。32.杠杆在我国古代就有了许多巧妙的应用。护城河上安装使用的吊桥就是一个杠杆,由图可知它的支点是 C 点(填“A”、B”或“C”),请在答题卷的图中画出动力臂L1。【解答】如图所示,在拉力的作用下吊桥绕着点C转动,所以它的支点在C点;动力作用在A点,方向沿绳子斜向上,过支点C做动力F作用线的垂线段,即为动力臂L1,如下图所示:故答案为:C;动力臂L1见解答图。33.图甲是一种落地式海报架,图乙是海报架的侧视结构示意图。若视海报架为杠杆,水平向右的风将其吹倒的瞬间,支点是 C (选填“B”或“C”)。适当增大∠BAC角度的大小,能否使海报架抵抗更大的风力?判断并说明理由 能;增大∠BAC角度,重力G的力臂L2越长 。【解答】(1)根据图片可知,水平向右的风将其吹倒的瞬间,只有C点不动,故支点为C点;(2)从支点到动力作用线的距离叫动力臂,重力G的力臂L2,如图所示:当∠BAC角度越大时,重力G的力臂L2越长,重力G大小不变,且结合图示和力臂的概念可知风力的力臂不变,根据杠杆平衡条件可知,此时可承受更大的风力,故若要使海报架抵抗更大的风力,应增大∠BAC角度。故答案为:C;能;增大∠BAC角度,重力G的力臂L2越长。34.一根轻质杠杆AB,长为1.5m,用细绳系于O点处悬挂起来,在A、B端各挂一个重物,此时杠杆处于静止状态,其中OA=2OB,如图所示。则:(1)如图所示杠杆 是 (填“是”或“不是”)处于平衡状态。(2)B端物体重30N,则A端物体重 15 N。【解答】(1)杠杆处于静止或匀速转动,则杠杆平衡,此时杠杆静止,故是平衡态;(2)由数学知识可知,此时的动力臂与阻力臂之比等于OA与OB之比,即;根据杠杆平衡可得:FAL1=GBL2,=15N。故答案为:是;15。35.在体育课上做仰卧起坐,前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲,后半段是上半身完全离开地面。(1)仰卧起坐时,人体可看成杠杆模型,O为支点,肌肉的拉力F为动力,先将头向前抬起,可以减小 阻 力臂;在平躺至坐起的过程中,运动员肌肉所施加的动力变化情况是 变小 ;(2)同学们可以改变仰卧起坐的快慢,来控制体育锻炼的效果,从物理学角度分析,其实质是改变 功率 的大小。【解答】(1)先将头向前抬起,人的重心向右移动,可以减小阻力臂;在平躺至坐起的过程中,动力臂不变,阻力不变,阻力臂变小,根据杠杆的平衡条件可知,动力会变小;(2)做仰卧起坐时,每次所做的功相同,同学们可以改变仰卧起坐的快慢,则做功的功率发生了改变,所以其实质是改变功率的大小。故答案为:(1)阻;变小;(2)功率。36.小金推着购物车在超市购物,如右图所示,购物车和货物的总重为100N,A点离地面距离为0.9m,B、C点为车轮与地面的接触点,当购物车前轮遇到障碍物时,小金先后两次在A点对购物车施加了最小作用力,使车的前后轮分别越过障碍物。第一次施加的力的方向为 垂直AB所在直线向下 ;第二次的施力大小为 20 N。【解答】当购物车前轮遇到障碍物时,支点为B轮,故应在A端施加一个垂直AB所在直线向下的力时,所用的力是最小的;当购物车后轮B遇到障碍物时,小明应竖直向上提扶把,车体是绕着C点转动的,故C点就是支点,故应在A端施加一个垂直AC所在直线向上的力时,所用的力是最小的;由图知,此时L动==1.5m,L阻′=0.3m,由杠杆平衡条件可知:F′L动′=GL阻′,即;F′×1.5m=100N×0.3m,解得F=20N。故答案为:垂直AB所在直线向下;20。37.如图甲所示的拆解器是玩乐高的工具之一,图乙为某次拆解过程,若作用在A点上的力为54N,并瞬间在力的方向上移动了2cm。(1)图乙所示使用拆解器时,拆解器相当于 省力 杠杆。(2)在本次使用拆解器的过程中,人体消耗了 化学 能转化成机械能,对拆解器做了 1.08 J的功。【解答】(1)根据乙图可知,使用拆解器时,动力臂大于阻力臂,为省力杠杆;(2)在本次使用拆解器的过程中,人体消耗了化学能转化成机械能;对拆解器做的功:W=Fs=54N×0.02m=1.08J。故答案为:( 1 )省力;(2)化学;1.08。38.如图所示,小科用180N的拉力F使重1000N的物体以1m/s的速度做匀速直线运动,已知物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.3倍。(1)绳子自由端移动的速度是 2m/s 。(2)物体受到的拉力为 300N 。(3)滑轮组的机械效率为 83.3% 。【解答】(1)由图知,通过动滑轮绳子的段数n=2,绳子自由端移动的速度:v=nv物=2×1m/s=2m/s;(2)物体做匀速直线运动,水平方向受力平衡,物体受到的拉力:F物=f=0.3G=0.3×1000N=300N;(3)滑轮组的机械效率:η====≈83.3%。故答案为:(1)2m/s;(2)300N;(3)83.3%。40.盘山公路相当于 斜面 ,是一种省力的简单机械。当汽车在盘山公路上行驶时,公路的倾斜角度越小,汽车对公路的压力 越大 (选填“越大”、“越小”或“不变”)。【解答】盘山公路相当于斜面,省力费距离,是一种省力的简单机械。当汽车在盘山公路上行驶时,公路的倾斜角度越小,汽车对公路的压力越大。故答案为:斜面;越大。41.如图所示,AC、BC为同一水平面上的两个光滑斜面,AC>BC,∠CAB=30°,∠C=90°。在相等时间内把重为80N的同一物体从斜面底端分别沿AC、BC以相同的速度匀速推至C点,物体的机械能 增大 (选填“增大”“减少“不变”),若推力分别为F1、F2,斜面的机械效率分别为η1、η2,则F1 < F2,η1 = η2(选填“>”“<”或“=”)。【解答】物体匀速运动,物体的动能不变,物体的高度增加,物体的重力势能增大,机械能等于动能与势能的总和,则物体的机械能增大,AC>BC,∠CAB=30°,由图可知斜面AC倾斜角度小于BC的倾角,所以物体沿AC运动时推力较小,即F1<F2;由题知,AC和BC是两个光滑的斜面,额外功为0,根据W=Gh可知推力在两斜面上做的有用功相同,根据η=可知η1=η2。故答案为:增大;<;=。二.实验探究题42.研习小组制作了一个可以直接测量液体密度的“液体密度秤”,并制作了一份“制作说明书”,如图所示。【原理探析】为探究“液体密度秤”刻度是均匀的,小东进行了推论:根据步骤①和②,由杠杆平衡原理可得:mg×OA=m2g×OB………………①(m1g﹣F浮)×OA=m2g×OC……………②①②两式相减,可得:F浮×OA=m2g×BC…………③由阿基米德原理可知:F浮=ρ液gV液由③④可得:(1)根据推理结果,液体密度秤刻度是均匀的原因是 根据,由于m2、V排、OA都是定值,故ρ液与BC成正比,液体密度秤刻度是均匀的 。【制作与应用】小东根据说明书制作了“液体密度秤”,并对已知密度为0.7g/cm3的液体进行测量验证,发现测量值为0.9g/cm3,经排查是大螺母放入烧杯时候有错误操作。(2)其错误操作可能是 大螺母完全浸没液体中且与底接触 。【评价与改进】制作“液体密度秤”评价量表评价指标 优秀 合格 待改进指标一 刻度均匀、量程大 刻度较均匀、量程一般 刻度不均匀、量程小指标二 测量精确程度高 测量精确程度一般 测量精确程度低(3)根据评价量表该小组制作的密度秤指标一被评为“优秀”,指标二被评为“合格”。为使指标二达到“优秀”,请你提出一条合理的改进意见 增大大螺母的体积或减小小螺母的质量 。【解答】(1)由图可知,V排=V大螺母;由式③和④可得,ρ液gV排×OA=m2g×BC,则,由于m2、V排、OA都是定值,故ρ液与BC成正比,液体密度秤刻度是均匀的;(2)排查是大螺母放入烧杯时候有错误操作,,由m2、OA是定值,已知密度为0.7g/cm3的液体进行测量验证,发现测量值为0.9g/cm3,密度偏大了,BC偏小,说明小螺母向左移动较多,因而是浮力大螺母的拉力减小过多,可能是故大螺母完全浸没液体中且与底接触,使得拉力偏小;(3)由知,增大大螺母的体积或减小小螺母的质量可以提高精确度。故答案为:(1)根据,由于m2、V排、OA都是定值,故ρ液与BC成正比,液体密度秤刻度是均匀的;(2)大螺母完全浸没液体中且与底接触;(3)增大大螺母的体积或减小小螺母的质量。43.杆秤(如图甲)是我国古老的衡量工具,现今人们仍然在使用。某兴趣小组在老师的指导下,动手制作量程为20克的杆秤(如图乙)。【制作步骤】①做秤杆:选取一根筷子,在筷子左端选择两点依次标上“A”、“B”。②挂秤盘:取一个小纸杯,剪去上部四分之三,系上细绳,固定在秤杆的“A”处。③系秤纽:在秤杆的“B”处系上绳子。④标零线:将5克的砝码系上细绳制成秤砣,挂到秤纽的右边,手提秤纽,移动秤砣,使秤杆在水平位置处于平衡状态,在秤砣所挂的位置标上“0”。⑤定刻度:……【交流评价】(1)当在秤盘上放置物体称量时,秤砣应从“0”刻度向 右 侧移动。(2)步骤④标零线的目的是 避免杆秤自身重力对称量的干扰 。(3)根据杠杆平衡条件可知,杆秤的刻度是 均匀 (选填“均匀”或“不均匀”)的。定刻度时,小科和小思采用不同的方法,你认为 小思 的方法更合理。小科:先在秤盘上放1克物体,移动秤砣,使秤杆在水平位置处于平衡状态,在秤砣所挂的位置标上1;然后在秤盘上放2克物体 ;按上述方法直到标出所有刻度。小思:在秤盘上放20克物体,移动秤砣,使秤杆在水平位置处于平衡状态,在秤砣所挂的位置标上20,0和20之间分为20等份,依次标上相应刻度。【解答】(1)当在秤盘上没有放置物体时,秤杆在水平位置平衡后,秤砣所挂的位置为“0”;当在秤盘上放置物体称量时,由杠杆的平衡条件(m物gAB=m秤砣gBO)可知,在秤砣质量和AB不变的情况下,要使秤杆在水平位置平衡,应增大BO的大小,即秤砣应从“0”刻度向右侧移动;(2)如图,秤钩处不放物体时,杆秤平衡,则O点作为杆秤对应的质量刻度值为0g;该杆秤所能测量的物体质量的最大时,秤砣M在C点,根据杠杆平衡条件,可知:G物×AB=G秤砣×BC,则G物= BC,由于AB和G秤砣是定值,所以G物与BC成正比,即杆秤的刻度是均匀;图乙中,B点是支点,当在秤盘上没有放置物体时,秤砣挂在“0”点与杆秤自重平衡,所以步骤④标零线的目的是避免杆秤自身重力对称量的干扰;(3)根据杠杆平衡条件可知,杆秤的刻度是均匀的,所以定刻度时,小科的方法比较麻烦,而小思的方法比较简单,更合理。故答案为:(1)右;(2)避免杆秤自身重力对称量的干扰;(3)均匀;小思。44.小东想估测出某种油的密度ρ油,他手边的测量工具只有刻度尺。小东利用身边的器材设计出一个实验方案。首先找一根直硬棒,用细线系在O点吊起,硬棒在水平位置平衡,然后将已知密度为ρ的金属块B挂在硬棒左端C处,另外找一个重物A挂在硬棒右端,调节重物A的位置,使硬棒在水平位置平衡,此时重物挂在硬棒上的位置为E,如图所示。下面是小东测出ρ油的部分实验步骤:步骤一:用刻度尺测出OE的长度L0。步骤二:把金属块B浸没在油中,把重物A从E处移动到D处时,硬棒再次在水平位置平衡。步骤三: 用刻度尺测出OD的长度L1 。步骤四:利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ油。(1)实验中,将硬棒调节至水平位置平衡的好处是 便于测量力臂 。(2)请根据小东的实验思路,将步骤三补充完整: 用刻度尺测出OD的长度L1 。(3)ρ油的表达式为: ρ油= ρ 。(用实验中测量出的物理量和题中的已知量来表示)【解答】(1)实验中,将硬棒调节至水平位置平衡的好处是便于测量力臂。(2)在步骤2中,把金属块B浸没在待测油中,把重物A从E处移动到D处时,硬棒再次在水平位置平衡;本实验是杠杆平衡条件和浮力知识来测油的密度,仿照步骤1,故应该用刻度尺测出OD的长度L1。(3)设B物体的体积为VB,其重力GB=mBg=ρVBg,当两物体都在空气中时,根据杠杆的平衡条件可得:ρVBg OC=GA L0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①把金属块B浸没在油中时,B将受到油向上的浮力作用,其浮力F浮=ρ油gVB,则根据杠杆的平衡条件得:(ρVBg﹣ρ油gVB) OC=GA L1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②由②÷①化简可得:ρ油= ρ。故答案为:(1)便于测量力臂; (2)用刻度尺测出OD的长度L1;(3)ρ油= ρ。45.小红在研究滑轮组机械效率与哪些因素有关的实验中,所用装置如图所示,每个钩码重2N,测得的数据如表:次数 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η1 4 0.1 1.8 0.3 74%2 6 0.1 0.33 4 0.1 1.4 0.5 57%4 4 0.2 1.4 1.0 57%(1)第2次测量中,测力计示数如乙图。由乙图可知拉力大小为 2.4 N;第2次实验测得的机械效率为 83% ;(结果保留整数)(2)分析表中数据可知:第4次实验是用 丙 (填“甲”、“乙”或“丙”)图装置完成的;(3)分析第3、4次实验数据得出结论: 机械效率与提升物体的高度无关 ;(4)生活中汽车作为一种“机械”,提高效率对节能减排有重要意义。汽车制造厂用新材料减轻车身重量来提高效率,这种方法运用了实验中 1、3 两次数据分析得出的结论。【解答】(1)由图乙可知拉力为2.4N;第2次实验测得的机械效率为:η===≈83%;(2)由表格中第4次实验的数据可知,连接动滑轮的绳子的段数为n===5,即使用的是图丙装置进行的实验;(3)分析第3、4次实验数据可知,物体提升的高度变大,机械效率不变,即机械效率与提升物体的高度无关;(4)分析第1、3次实验数据可知,使用的是不同的滑轮组,第3次机械效率低,说明动滑轮的个数增多,机械效率减小;汽车制造厂用新材料减轻车身重量来提高效率,这种方法运用了实验中1、3两次数据分析得出的结论。故答案为:(1)2.4;83%;(2)丙;(3)机械效率与提升物体的高度无关;(4)1、3。46.项目学习小组在使用密度计时发现由于刻度不均匀,估读时误差较大,由此准备制作一个刻度均匀的密度计。【小组讨论】液体密度计是根据排开液体的体积变化判断密度大小;根据密度公式ρ=,想到是否可以通过密度与质量之间的关系来制作刻度均匀的密度。经过查阅资料及深入讨论最后确定了制作方案。【查阅资料】杆秤是我国古老的质量称量工具(如图甲),刻度是均匀的。使用时先把被测物体挂在秤钩处,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时,秤砣悬挂点对应的数值即为物体的质量。(1)杆秤的工作原理是 F1L1=F2L2 。【产品制作】器材:木棒、塑料杯、细线、刻度尺、金属块(代替秤砣)。步骤:①模仿杆秤结构,用杯子代替秤钩,先自制一根无刻度“密度秤”。②杯中不加液体,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时(如图乙),将此时秤砣的悬挂点A标记为“0”刻度。③杯中加水200cm3至a处,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时,将此时秤砣的悬挂点B标记为“1”刻度(单位g/cm3)。④以AB两点之间长度的为标准,在整根秤杆上均匀地标上刻度。(2)在制作过程中,秤杆出现左低右高现象(如图丙),要调至水平位置平衡,秤砣应往 右 侧移动。【产品检验】用多种密度已知的液体对“密度秤”刻度准确度进行检验。【产品升级】(3)为了制作出精确度更高的“密度秤”,下列改进措施可行的是 AB 。A.把秤纽位置往远离秤钩一侧移动 B.减小秤砣的质量C.减少加入杯中的液体体积 D.换用更细的秤杆(4)小科同学通过测量图乙中的以下数据,OC=10cm、OA=5cm、OD=55cm、秤砣(金属块)的质量为100g,计算出该杆秤D点的密度为 2.5×103 kg/m3。【解答】(1)通过图示的模型结合杠杆的定义,即可确定它用到的相关知识,杆秤的工作原理是杠杆平衡原理,即F1L1=F2L2;(2)秤杆出现左低右高现象,根据杠杆平衡原理,右侧的动力和动力臂的乘积小于左侧阻力和阻力臂的乘积,所以向右移动秤砣,增大动力臂,可以达到水平平衡;(3)A、把秤纽位置往远离秤钩一侧移动,说明阻力臂增大,根据杠杆平衡原理F1L1=F2L2,动力和阻力不变,动力臂也要随着增大,AB两点之间长度增大,密度秤会更精确,故A正确;B、减小秤砣的质量,说明动力减小,根据杠杆平衡原理F1L1=F2L2,动力臂也要随着增大,AB两点之间长度增大,分度值更小,密度秤会更精确,故B正确;C、杯中不加液体,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时,G0×L1=G砣×LA;杯中加水至a处,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时,(G0+G水)×L1=G砣×LB;联立两式可得G水=;杯中加某种液体至a处,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在AB中某一点E处,水平位置平衡时,可得G液=;=;当液体体积和水的体积相同时,液体和水的密度比就是重力比,也为长度比;如果减少加入杯中的液体体积,则不能通过密度秤得到液体的密度大小,故C错误;D、由上述计算可知,秤杆的重力不影响最后的密度结果,故D错误;(4)杯中不加液体,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时(如图乙),将此时秤砣的悬挂点A标记为“0”刻度,此时m秤砣gLOA=G桶LOC,解得:G桶===0.5N;设该杆秤D点的密度为ρ,此时杠杆平衡,由杠杆的平衡条件得:(ρVg+G桶)LOD=m秤砣gLOD,代入数据得:(ρ×200×10﹣6m3×10N/kg+0.5N)×10cm=100×10﹣3kg×10N/kg×55cm,解得:ρ=2.5×103kg/m3。故答案为:(1)F1L1=F2L2;(2)右;(3)AB;(4)2.5×103。三.解答题47.学校举行“把时间称出来——复刻秤漏”项目化学习活动。秤漏是一种古代计时工具,主要由显时系统和供水系统两部分组成。显时系统主要构件为秤杆、秤砣、受水壶等,其中秤杆质量分布均匀,并在秤杆上标有时间刻度。称漏法中记载:“漏水一斤,时过一刻”,通过称量受水壶中水的质量来计量时间。在初次校准后,需要知道当日时刻,仅需移动秤砣即可在秤杆上读出时间。如表是学校制定的评价指标。评价等级 评价等级优秀 合格 待改进最小刻度 1﹣10分钟 10﹣30分钟 30﹣60分钟量程 15小时﹣24小时 12﹣15小时 不足12小时如图为小科设计的秤漏模型图。【产品制作】①在A处悬挂一个空桶并保持不动,已知QA为5cm,移动秤砣至悬挂点B,使木棒重新回到水平平衡状态,测得OB为6cm,并将该点标记为0刻度线。②供水系统以40g/h的速度为空桶均匀供水小时后,移动秤砣,当木棒达到水平平衡时,将此时的悬挂点C标记为1小时,测出BC的距离L,标记为“1小时”。③离C点L处标上“2小时”,以此类推,在整个秤杆上均匀的刻上刻度。(1)经过一段时间后,受水壶中水量增加,应该如何移动秤砣以读出时间? 秤砣向右移动使得杠杆平衡,根据距离读出时间 。(2)秤砣质量50克,计算BC的距离L的长度。(写出计算过程)【产品检测】(3)秤杆总长55cm,最小刻度为1cm。小科使用匀速出水装置作供水系统;结合评价指标,判断该模型图的评价等级为 合格 。【解答】(1)经过一段时间后,受水壶中水量增加,左侧的动力增大,动力臂和阻力不变,则阻力臂变大,故秤砣向右移动使得杠杆平衡,根据距离读出时间;(2)根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2知,m桶gQA=m砣gQB;﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①加水后,(m桶+m水)gQA=m砣gQC;﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②2小时加水的质量m水=40g/h×2h=80g;联立①②有m水QA=m砣BC;80g×5cm=50g×BC;解得BC=8cm;(3)根据2小时移动了8cm,每cm表示0.25h;秤杆总长55cm,可以移动的长度BC'=55cm﹣5cm=50cm,计时t=50cm×0.25h/cm=12.5h,根据表格的指标,属于合格等级。故答案为:(1)秤砣向右移动使得杠杆平衡,根据距离读出时间;(2)BC的距离L的长度为8cm;(3)合格。48.如图所示,轻质木板OB可绕O点转动,OB长1.2m,细线AB能承受的最大拉力为60N,在C点放一重为36N的物体M,OC长10cm,此时木板在水平位置处于静止状态,现在物体M上再加一水平向右的拉力F,大小为10N,恰好使物体M在木板上匀速移动。(1)物体受到的摩擦力为多少?(2)当物体静止在C点时,绳子的拉力是多少?(3)以绳子拉力作为动力,当物体离O点的距离为 0.6m<d≤1m 范围内时,此杠杆为费力杠杆。(写出计算过程)【解答】(1)因物体M在木板上匀速移动,故物体M受到的滑动摩擦力:f=F=10N;(2)由数学知识可知,绳子拉力的力臂:L'=OB=×1.2m=0.6m=60cm,由杠杆平衡条件可得:F'×L'=G×OC,代入数据有:F'×60cm=36N×10cm,解得:F'=6N;(3)由杠杆平衡条件可知,动力臂小于阻力臂时,动力大于阻力,此时杠杆为费力杠杆,因此阻力臂L2>L'=0.6m,当细线AB承受的拉力最大为60N时,由杠杆平衡条件可得:Fmax×L'=G×L2max,代入数据有:60N×60cm=36N×L2max,则L2max=100cm=1m,所以物体离O点的距离范围为0.6m<d≤1m时,此杠杆为费力杠杆。答:(1)物体受到的摩擦力10N;(2)当物体静止在C点时,绳子的拉力是6N;(3)0.6m<d≤1m。49.如图甲所示燕尾夹包括夹柄和夹体,夹体的截面为三角形。夹柄是钢丝制成,与夹体相连接的一端可活动,燕尾夹柄可简化为杠杆ABC,其中AB=BC,以图乙方式按住C点打开该夹子,力F垂直于夹柄所在平面。(1)杠杆ABC的支点为 B (选填“A”“B”或“C”)。(2)若F大小为10N时,刚好可以打开夹子,则夹体给杠杆的作用力至少为多少牛?(3)在不改变夹体的前提下,为能更轻松的打开夹子,可以使用什么办法,并列式说明理由。【解答】(1)图中的燕尾夹,绕着B点转动,支点是B点;(2)作用力垂直于燕尾所在平面时,动力臂是BC,阻力臂是AB,AB=BC,即动力臂等于阻力臂,此时动力与阻力相等,若F大小为10N时,刚好可以打开夹子,则夹体给杠杆的作用力最小是10N,作用在A点;(3)由杠杆的平衡条件可得:F1L1=F2L2,在不改变夹体的前提下,阻力和阻力臂都不变,为能更轻松的打开夹子(即减小动力),应该增大动力臂,所以可以换用长度更长的夹柄。答:(1)B;(2)夹体给杠杆的作用力至少为10N;(3)换用长度更长的夹柄。50.钓鱼是目前最受欢迎的户外休闲活动之一。如图甲是人坐在钓箱上垂钓时的情景。该钓箱长40cm、宽25cm、高30cm,空箱时,整箱质量仅5kg,轻便易携,还可以安装遮阳伞等配件。(1)小明把空箱向上搬100cm后放到车上,向上搬100cm的过程中小明对钓箱做了多少功?(2)空箱时,钓箱可以近似看作是一个质量分布均匀的长方体,如图乙,试计算把左侧底边稍微抬离地面需要施加的最小力是多少牛。(3)如图丙,若风从左往右吹,安装遮阳伞后,钓箱容易发生翻倒。除遮阳伞外,钓箱(包括箱内的物品)重心可近似看做在钓箱的几何中心。遮阳伞(包括伞杆)的质量为4kg,重心在M点下方30cm处。已知某时刻遮阳伞承受的水平风压为20N/m2,遮阳伞承受该风压的等效垂直面积为1.5m2,风压的作用点可视为M点。为了使钓箱不翻倒,至少应该在钓箱内放多少千克的重物?(空气对遮阳伞的升力忽略不计)【解答】(1)空钓箱的重力为:G=mg=5kg×10N/kg=50N;小明对钓箱做的功为:W=Gh=50N×1m=50J;(2)钓箱可以近似看作是一个质量分布均匀的长方体,把左侧底边稍微抬离地面时,要使施加的力最小,则动力臂应该是最大的,如下所示:;当AB为动力臂时,此时的动力臂最大;L1=AB==50cm;钓箱重力的力臂为:L2=×40cm=20cm;根据杠杆的平衡条件可知,所需的最小动力为:F===20N;(3)遮阳伞承受风压的面积为1.5m2,某时刻风压为20N/m2,则风力的大小为:F1=1.5m2×20N/m2=30N,根据杠杆平衡条件可得G0L0=F1L1,即G0××40cm=30N×(105cm+30cm+5cm),解方程可得G0=210N,钓箱内放重物的质量:m′===16kg。答:(1)小明对钓箱做的功为50J;(2)把左侧底边稍微抬离地面需要施加的最小力是20N;(3)当人离开钓箱后,为了使钓箱不翻倒,至少应该在钓箱内放16kg的重物。51.如图甲是一个家用的抽水马桶,每次按压冲水旋钮出水后,水箱会自动流进一定量的水,水位上升到一定高度后,可以自动停止进水。项目化小组通过查阅资料学习了它的工作原理后,计划制作一个模型,具体设计如图乙:当水箱中的水位较低时,进水口进水,浮球随水箱水面上浮,达到设定水位后,金属杆AOB(O为支点)带动针阀下降堵住进水口,从而稳定水箱水位。O点还可以调节松紧,以方便固定金属杆OB在不同角度。(1)产品设计:已知针阀对进水阀门的压力达到6牛时,进水阀被关严而停止进水。小组同学计划用一个重2牛、体积为500厘米3的浮球来装配模型,当OA=10厘米时,请计算出OB的最短长度。(摩擦力和金属杆的质量、针阀的质量均忽略不计,下同)(2)产品测试:项目小组在实际测试过程中发现,每次水箱进水后,此时浮球未浸没,但水箱中的水量比较少(这样影响冲水的实际效果),这时需要对浮球和金属杆AOB做出改进的方案是 可以减小浮球的体积使得全部浸没而提高水位;也可以按照图中将OB逆时针转动一定的角度,使得水位提高 。(写出2点)【解答】(1)浮球浸没时受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×500×10﹣6m3=5N,浮球的重力G=2N,则B端受到向上的压力FB=5N﹣2N=3N,根据杠杆平衡原理:FA×OA=FB×OB,即6N×10cm=3N×OB,解得OB=20cm;(2)在实际测试过程中发现,每次水箱进水后,此时浮球未浸没,可以减小浮球的体积使得全部浸没而提高水位;也可以按照图中将OB逆时针转动一定的角度,使得水位提高。答:(1)OB的最短长度为20cm;(2)可以减小浮球的体积使得全部浸没而提高水位;也可以额按照图中将OB逆时针转动一定的角度,使得水位提高。四.计算题52.如图甲是一种壶口处配有自动开合小壶盖的电水壶。(1)图乙是自动开合小壶盖简化侧视图,OA是小壶盖,C是其重力作用点,请在图乙中画出小壶盖重力的力臂。(2)B是小壶盖的配重。OB是配重柄。AOB能绕固定点O自由转动,小壶盖质量为4g,OA=3cm,OC=1.4cm,OB=1cm,∠AOB=135°,要求倒水时,壶身最多倾斜45°,小壶盖便自动打开;壶身竖直时,小壶盖在水平位置自动闭合。求配重B的质量取值范围(配重柄的质量和O点处摩擦均忽略不计,取1.4。如若不能整除,结果保留2位小数)。【解答】(1)支点到小壶盖重力作用线的距离为小壶盖重力的力臂L1,如下图:(2)小壶盖的重力为G1,对应的力臂为L1,当壶身倾斜∠DOC=45°时,此时的配重质量最小m2;由杠杆的平衡条件得:F1L1=F2L2G1 cos45°OC=G2OB m1gcos45°OC=m2gOB4g××1.4cm=m2×1cm解得:m2=3.92g当壶身竖直时,最大配置质量m21由杠杆的平衡条件得:F1L11=F21L21 G1OC=G2OBcos∠EOB m1gOC=m21gOC cos45°4g×1.4cm=m2× 解得:m21=8g故配置质量取值范围:3.92g﹣8g;故答案为:(1)见解答;(2)配置质量取值范围:3.92g﹣8g。53.高速公路ETC收费系统,对过往车辆无需停车即能实现收费。如图甲是某高速公路入口处的ETC通道示意图,现有一辆总质量为1800kg的汽车,在进入ETC收费岛区域前S1=50m处开始减速,经t1=4s后运动至ETC收费岛(图中阴影区域)边界,然后再经t2=6s匀速通过ETC收费岛,其长S2=36m。(不计车长,g取10N/kg)求:(1)汽车从减速开始到离开ETC收费岛全过程的平均速度;(2)ETC通道入口处常用横杆来控制车辆的进出,如图乙所示,若横杆AB粗细相同、质量分布均匀,且可绕O点转动,重力G=120N,AB=3.0m,AO=0.3m,要匀速转动提升横杆,让车辆通过,对横杆A端施加的拉力F至少是多大;(3)若汽车车轮与水平地面的总接触面积为0.1m2,求汽车静止时对水平地面的压强。【解答】(1)由题意可知,汽车从减速开始到离开ETC收费岛全过程的平均速度大小为:v====8.6m/s;(2)横杆AB粗细相同、质量分布均匀,所以其重心C在几何中心上,支点为O,则OA就是动力臂,OC就是阻力臂,已知AB=3.0m,AO=0.3m,则阻力臂OC=AB﹣OA=×3.0m﹣0.3m=1.2m,由杠杆的平衡条件可得:F×OA=G×OC,则F===480N;(3)汽车的自重:G车=mg=1800kg×10N/kg=1.8×104N,汽车对地面的压强:p===1.8×105Pa。答:(1)汽车从减速开始到离开ETC收费岛全过程的平均速度为8.6m/s;(2)对横杆A端施加的拉力F至少是480N;(3)汽车静止时对水平地面的压强为1.8×105Pa。第1页(共1页)九年级科学上册 核心概念专题集训专题9 简单机械一.选择题1.如图所示的伸缩隔离柱常用来分流人群,其顶端的布带由内部弹性装置固定。当布带被向右拉出时,将隔离柱看作杠杆,则其支点及所受拉力的示意图正确的是( )A. B. C. D.2.长期低头会对颈部肌肉造成损伤,图中A点为头部重力作用点,B点为颈部肌肉受力点,下列能正确表示人低头时杠杆示意图是( )A.B. C.D.3.用圆形磁块将一长方形硬卡纸固定在黑板上,则松手后下列固定方式中硬卡纸最容易转动的是( )A. B. C. D.4.如图为我国古人运送巨木的劳动情境示意图,他们通过横杆、支架、石块等,将巨木的一端抬起。当巨木太重无法抬起时,下列改进方法可行的是( )A.减少横杆右端的人数 B.将支架向左移动C.横杆右端的人向支架靠近 D.增大横杆上悬绳与支架间的距离5.在刚刚落幕的校第76届运动会上,同学们努力拼搏,携手奋进,展现了“致偶像志少年”的校运精神。根据所学内容回答下面小题。运动会期间工作人员运送东西,将长为L质量不计的木棒置在肩上C点,木棒A端挂一个重为G的物体,他用手压住B端使木棒保持水平平衡,用手压B端不动,移动木棒,改变CB的长度记为x,则木棒对肩膀的压力F随x的变化关系图像为( )A.B. C.D.6.如图所示,一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动,在木杆的右端施加一个始终垂直于木杆的作用力F,使木杆从OA位置匀速转到水平位置的过程中,力F的大小将( )A.逐渐变大B.逐渐变小C.先变大,后变小D.先变小,后变大7.如图,用竖直向上的力F抬起一根放在水平地面上的均匀木棒的一端,使木棒能够绕另一端转动,关于这一过程的下列说法正确的是( )A.F的力臂逐渐变小B.F逐渐变小C.F和它相应的力臂的乘积保持不变D.木棒具有的机械能保持不变8.一根轻质杠杆可绕O点转动,在杠杆的中点挂一重物G,在杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力F,如图。力F使杆从所示位置慢慢抬起的过程中,力F和它的力臂LF、重力G和它的力臂LG的变化情况( )A.F增大,LF减小 B.F减小,LF增大C.G不变,LG减小 D.G不变,LG不变9.如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。为了切断甘蔗,下列最省力的是( )A.F1 B.F2 C.F3 D.F410.如图所示是《天工开物》中就记录的舂米工具。人在A端用力踩下后立即松脚,B端的碓就会立即下落,打在石臼内的稻谷上,从而把谷物打碎,舂米工具在使用时是( )A.省力杠杆 B.费力杠杆 C.等臂杠杆 D.省功杠杆11.下面四种生活中常见的工具,以如图所示的方式使用,属于省力杠杆的是( )A.食品夹 B.筷子 C.核桃夹D.鱼竿12.如图甲是一种可以单手开启酒瓶盖的开瓶器,其实质是杠杆。观察并分析图乙,下列说法正确的是( )A.该杠杆的支点是A点 B.该杠杆可以省距离C.该杠杆可以省力 D.沿F2方向开瓶用力最小13.现有史籍中最早讨论滑轮的是《墨经》。书中将向上提举重物的力称为“挈”,将自由往下降落称为“收”,将整个滑轮称为“绳制”(图1)。现分别用甲、乙两个力替代“收”(图2),使重物在相同的时间内匀速上升相同高度。不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( )A.使用这个滑轮能省力 B.甲拉力大小等于乙拉力大小C.甲拉力做的功大于乙拉力做的功D.甲拉力使绳自由端移动的速度小于乙拉力使绳自由端移动的速度14.如图所示,分别用力F1、F2、F3,匀速提起重物A,若不计摩擦,关于三个力的大小关系,下列选项中正确的是( )A.F1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1>F2=F3 D.F1<F2<F315.小乐用如图所示的两种方式竖直匀速提升某物体,且都使物体上升了2m。已知物体重200N,滑轮重40N,提升时的拉力分别为F甲和F乙。若不计绳重和摩擦,则在提升过程中( )A.F甲=240N B.F甲做的功为240JC.F乙向上移动距离为4m D.F乙所做的功为440J16.如图所示,在水平拉力F的作用下重100N的物体A,沿水平桌面做匀速直线运动,弹簧秤B的示数为10N,则拉力F的大小为( )N,物体A与水平桌面的摩擦力大小( )N。A.200N;10N B.200N;20N C.20N;10N D.20N;20N17.一辆汽车不小心陷进泥潭后,若司机按如图所示的甲、乙两种方法将汽车从泥潭中匀速拉出相同的距离,不考虑滑轮、绳子的重和滑轮绳子间的摩擦力,则下列分析正确的是( )A.甲组比乙组省力 B.乙组比甲组省力C.甲组比乙组做功多 D.乙组比甲组做功多18.如图所示,用三种方法拉动同一物体以相等速度v匀速上升相同的高度h。拉力F1、F2、F3的功率分别是P1、P2、P3,绳子自由端移动的速度分别为v1、v2、v3。不计滑轮与线及滑轮与转轴之间的摩擦,不计滑轮、绳的重量。则下列判定正确的是( )A.F1<F2<F3 B.v1>v2>v3 C.P1>P2>P3 D.P1=P2=P319.如图所示,小明用滑轮提升某一重物,G物=200N(不计绳重、轮重和摩擦),要使物体竖直匀速提升2米。下列说法正确的是( )A.F甲=200N,并向上移动2米B.F甲=100N,并向上移动2米C.F甲=100N,并向上移动4米D.F甲=400N,并向上移动1米20.如图是小金家阳台上的手摇晾衣架,衣服和晾衣架的总重为100牛,在拉力作用下5s内使衣服匀速上移了1m,不计滑轮重、绳重及摩擦。下列说法正确的是( )A.A为动滑轮,B为定滑轮B.利用该装置能省力,也能改变力的方向C.衣服匀速上升时,摇柄对绳的拉力F为20牛D.拉力的功率为80W21.用如图所示的三个装置先后提升同一个物体G,若不考虑滑轮的自重和摩擦,作用于绳子自由端的拉力F1、F2、F3的大小关系是( )A.F1最大 B.F2最大 C.F3最大 D.一样大22.在野外用滑轮组拉越野车脱困时的情景如图所示,有关力的分析正确的是( )A.车对地面的压力与车的重力是一对平衡力B.车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是一对平衡力C.脱困必需2400N的拉力时,绳索自由端的力F至少为1200ND.脱困必需2400N的拉力时,绳索自由端的力F至少为800N23.如图所示的甲、乙两套装置,每个滑轮的质量均相等,且绳重和摩擦不计。用它们分别将质量相同的重物匀速提升相同高度,若拉力均竖直向上,两装置中,下列四个科学量不相同的是( )A.额外功 B.有用功 C.机械效率 D.拉力大小24.如图所示,分别使用滑轮或滑轮组匀速提升同一物体,滑轮质量均相等且G动小于G物,在相同的时间内物体被提升的高度也相等,不计绳重和摩擦,下列说法不正确的是( )A.三个装置所做的有用功为W甲=W乙=W丙 B.绳子自由端移动的速度关系为v甲<v乙<v丙C.绳子自由端的拉力大小为F甲>F乙=F丙 D.三个装置的机械效率为η甲>η乙=η丙25.如图为某学生用所做的升降电梯模型模拟电梯工作的情况,电动机的拉力为F,动滑轮重为5N,在10s内将重20N的轿厢连同内部重5N的物品一起匀速升高了1m,忽略绳重和摩擦,下列说法中正确的是( )A.绳端的移动速度为0.1m/sB.绳端拉力大小为12.5NC.拉力F做功的功率为3WD.滑轮组的机械效率为90%26.杭州亚运会以其热情周到的志愿服务、精彩高超的赛事水平收获来自世界的关注和好评。下列小题为运动员参赛情景,请回答相应问题。如图中的皮划艇运动员一手支撑住桨柄的末端,另一手用力划桨,此时的船桨可看作是一个杠杆。下列船桨模型中最合理的是( )27.如图所示,为了把两件相同的货物搬运到平板货车上,工人用相同材质的木板搭建了AB、CD两个斜面(AB<CD,且B、D等高),用沿斜面向上的力将其中一件货物从斜面AB的底端匀速推到顶端,另一件货物以同样的速度沿斜面CD推上顶端。下列说法正确的是( )A.沿斜面AB推动更省力 B.沿斜面CD推动更省功C.无论利用哪个斜面,工人克服货物重力做功一定相同D.无论利用哪个斜面,工人克服货物重力做功的功率一定相同28.如图甲所示,重500N、底面积为0.2m2的箱子放在水平地面上。现用一块直木板将该箱子匀速拉上平台(图乙)。已知拉力为350N,箱子沿板移动了2m,升高1m,用时20s。下列说法错误的是( )A.箱子对水平地面的压强是2500PaB.将箱拉高1m所做的有用功是500JC.上移过程中拉力做功的功率35WD.箱子受到斜面对它的摩擦力为150N二.填空题29.亚运志愿者们在巡视时,发现路边有石块滚落在公路上。若志愿者在撬棒D点沿DN方向用力撬起石块1,撬棒的支点是 点。若救援队员在撬棒D点沿DM方向用力撬起石块1,撬棒的支点是 点。30.杠杆在我国古代就有了许多巧妙的应用。护城河上安装使用的吊桥就是一个杠杆,由图可知它的支点是 点(填“A”、B”或“C”),请在答题卷的图中画出动力臂L1。31.图甲是一种落地式海报架,图乙是海报架的侧视结构示意图。若视海报架为杠杆,水平向右的风将其吹倒的瞬间,支点是 (选填“B”或“C”)。适当增大∠BAC角度的大小,能否使海报架抵抗更大的风力?判断并说明理由 。32.一根轻质杠杆AB,长为1.5m,用细绳系于O点处悬挂起来,在A、B端各挂一个重物,此时杠杆处于静止状态,其中OA=2OB,如图所示。则:(1)如图所示杠杆 (填“是”或“不是”)处于平衡状态。(2)B端物体重30N,则A端物体重 。33.在体育课上做仰卧起坐,前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲,后半段是上半身完全离开地面。(1)仰卧起坐时,人体可看成杠杆模型,O为支点,肌肉的拉力F为动力,先将头向前抬起,可以减小 力臂;在平躺至坐起的过程中,运动员肌肉所施加的动力变化情况是 ;(2)同学们可以改变仰卧起坐的快慢,来控制体育锻炼的效果,从物理学角度分析,其实质是改变 的大小。34.小金推着购物车在超市购物,如右图所示,购物车和货物的总重为100N,A点离地面距离为0.9m,B、C点为车轮与地面的接触点,当购物车前轮遇到障碍物时,小金先后两次在A点对购物车施加了最小作用力,使车的前后轮分别越过障碍物。第一次施加的力的方向为 ;第二次的施力大小为 N。35.如图甲所示的拆解器是玩乐高的工具之一,图乙为某次拆解过程,若作用在A点上的力为54N,并瞬间在力的方向上移动了2cm。(1)图乙所示使用拆解器时,拆解器相当于 杠杆。(2)在本次使用拆解器的过程中,人体消耗了 能转化成机械能,对拆解器做了 J的功。36.如图所示,小科用180N的拉力F使重1000N的物体以1m/s的速度做匀速直线运动,已知物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.3倍。(1)绳子自由端移动的速度是 。(2)物体受到的拉力为 。(3)滑轮组的机械效率为 。37.盘山公路相当于 ,是一种省力的简单机械。当汽车在盘山公路上行驶时,公路的倾斜角度越小,汽车对公路的压力 (选填“越大”、“越小”或“不变”)。38.如图所示,AC、BC为同一水平面上的两个光滑斜面,AC>BC,∠CAB=30°,∠C=90°。在相等时间内把重为80N的同一物体从斜面底端分别沿AC、BC以相同的速度匀速推至C点,物体的机械能 增大 (选填“增大”“减少“不变”),若推力分别为F1、F2,斜面的机械效率分别为η1、η2,则F1 < F2,η1 = η2(选填“>”“<”或“=”)。二.实验探究题39.研习小组制作了一个可以直接测量液体密度的“液体密度秤”,并制作了一份“制作说明书”,如图所示。【原理探析】为探究“液体密度秤”刻度是均匀的,小东进行了推论:根据步骤①和②,由杠杆平衡原理可得:mg×OA=m2g×OB………………①(m1g﹣F浮)×OA=m2g×OC……………②①②两式相减,可得:F浮×OA=m2g×BC…………③由阿基米德原理可知:F浮=ρ液gV液由③④可得:(1)根据推理结果,液体密度秤刻度是均匀的原因是 。【制作与应用】小东根据说明书制作了“液体密度秤”,并对已知密度为0.7g/cm3的液体进行测量验证,发现测量值为0.9g/cm3,经排查是大螺母放入烧杯时候有错误操作。(2)其错误操作可能是 。【评价与改进】制作“液体密度秤”评价量表评价指标 优秀 合格 待改进指标一 刻度均匀、量程大 刻度较均匀、量程一般 刻度不均匀、量程小指标二 测量精确程度高 测量精确程度一般 测量精确程度低(3)根据评价量表该小组制作的密度秤指标一被评为“优秀”,指标二被评为“合格”。为使指标二达到“优秀”,请你提出一条合理的改进意见 。40.杆秤(如图甲)是我国古老的衡量工具,现今人们仍然在使用。某兴趣小组在老师的指导下,动手制作量程为20克的杆秤(如图乙)。【制作步骤】①做秤杆:选取一根筷子,在筷子左端选择两点依次标上“A”、“B”。②挂秤盘:取一个小纸杯,剪去上部四分之三,系上细绳,固定在秤杆的“A”处。③系秤纽:在秤杆的“B”处系上绳子。④标零线:将5克的砝码系上细绳制成秤砣,挂到秤纽的右边,手提秤纽,移动秤砣,使秤杆在水平位置处于平衡状态,在秤砣所挂的位置标上“0”。⑤定刻度:……【交流评价】(1)当在秤盘上放置物体称量时,秤砣应从“0”刻度向 侧移动。(2)步骤④标零线的目的是 。(3)根据杠杆平衡条件可知,杆秤的刻度是 (选填“均匀”或“不均匀”)的。定刻度时,小科和小思采用不同的方法,你认为 的方法更合理。小科:先在秤盘上放1克物体,移动秤砣,使秤杆在水平位置处于平衡状态,在秤砣所挂的位置标上1;然后在秤盘上放2克物体 ;按上述方法直到标出所有刻度。小思:在秤盘上放20克物体,移动秤砣,使秤杆在水平位置处于平衡状态,在秤砣所挂的位置标上20,0和20之间分为20等份,依次标上相应刻度。41.小东想估测出某种油的密度ρ油,他手边的测量工具只有刻度尺。小东利用身边的器材设计出一个实验方案。首先找一根直硬棒,用细线系在O点吊起,硬棒在水平位置平衡,然后将已知密度为ρ的金属块B挂在硬棒左端C处,另外找一个重物A挂在硬棒右端,调节重物A的位置,使硬棒在水平位置平衡,此时重物挂在硬棒上的位置为E,如图所示。下面是小东测出ρ油的部分实验步骤:步骤一:用刻度尺测出OE的长度L0。步骤二:把金属块B浸没在油中,把重物A从E处移动到D处时,硬棒再次在水平位置平衡。步骤三: 。步骤四:利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ油。(1)实验中,将硬棒调节至水平位置平衡的好处是 。(2)请根据小东的实验思路,将步骤三补充完整: 。(3)ρ油的表达式为: 。(用实验中测量出的物理量和题中的已知量来表示)42.小红在研究滑轮组机械效率与哪些因素有关的实验中,所用装置如图所示,每个钩码重2N,测得的数据如表:次数 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η1 4 0.1 1.8 0.3 74%2 6 0.1 0.33 4 0.1 1.4 0.5 57%4 4 0.2 1.4 1.0 57%(1)第2次测量中,测力计示数如乙图。由乙图可知拉力大小为 N;第2次实验测得的机械效率为 ;(结果保留整数)(2)分析表中数据可知:第4次实验是用 (填“甲”、“乙”或“丙”)图装置完成的;(3)分析第3、4次实验数据得出结论: ;(4)生活中汽车作为一种“机械”,提高效率对节能减排有重要意义。汽车制造厂用新材料减轻车身重量来提高效率,这种方法运用了实验中 两次数据分析得出的结论。43.项目学习小组在使用密度计时发现由于刻度不均匀,估读时误差较大,由此准备制作一个刻度均匀的密度计。【小组讨论】液体密度计是根据排开液体的体积变化判断密度大小;根据密度公式ρ=,想到是否可以通过密度与质量之间的关系来制作刻度均匀的密度。经过查阅资料及深入讨论最后确定了制作方案。【查阅资料】杆秤是我国古老的质量称量工具(如图甲),刻度是均匀的。使用时先把被测物体挂在秤钩处,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时,秤砣悬挂点对应的数值即为物体的质量。(1)杆秤的工作原理是 。【产品制作】器材:木棒、塑料杯、细线、刻度尺、金属块(代替秤砣)。步骤:①模仿杆秤结构,用杯子代替秤钩,先自制一根无刻度“密度秤”。②杯中不加液体,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时(如图乙),将此时秤砣的悬挂点A标记为“0”刻度。③杯中加水200cm3至a处,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时,将此时秤砣的悬挂点B标记为“1”刻度(单位g/cm3)。④以AB两点之间长度的为标准,在整根秤杆上均匀地标上刻度。(2)在制作过程中,秤杆出现左低右高现象(如图丙),要调至水平位置平衡,秤砣应往 侧移动。【产品检验】用多种密度已知的液体对“密度秤”刻度准确度进行检验。【产品升级】(3)为了制作出精确度更高的“密度秤”,下列改进措施可行的是 。A.把秤纽位置往远离秤钩一侧移动 B.减小秤砣的质量C.减少加入杯中的液体体积 D.换用更细的秤杆(4)小科同学通过测量图乙中的以下数据,OC=10cm、OA=5cm、OD=55cm、秤砣(金属块)的质量为100g,计算出该杆秤D点的密度为 kg/m3。三.解答题44.学校举行“把时间称出来——复刻秤漏”项目化学习活动。秤漏是一种古代计时工具,主要由显时系统和供水系统两部分组成。显时系统主要构件为秤杆、秤砣、受水壶等,其中秤杆质量分布均匀,并在秤杆上标有时间刻度。称漏法中记载:“漏水一斤,时过一刻”,通过称量受水壶中水的质量来计量时间。在初次校准后,需要知道当日时刻,仅需移动秤砣即可在秤杆上读出时间。如表是学校制定的评价指标。评价等级 评价等级优秀 合格 待改进最小刻度 1﹣10分钟 10﹣30分钟 30﹣60分钟量程 15小时﹣24小时 12﹣15小时 不足12小时如图为小科设计的秤漏模型图。【产品制作】①在A处悬挂一个空桶并保持不动,已知QA为5cm,移动秤砣至悬挂点B,使木棒重新回到水平平衡状态,测得OB为6cm,并将该点标记为0刻度线。②供水系统以40g/h的速度为空桶均匀供水小时后,移动秤砣,当木棒达到水平平衡时,将此时的悬挂点C标记为1小时,测出BC的距离L,标记为“1小时”。③离C点L处标上“2小时”,以此类推,在整个秤杆上均匀的刻上刻度。(1)经过一段时间后,受水壶中水量增加,应该如何移动秤砣以读出时间? 。(2)秤砣质量50克,计算BC的距离L的长度。(写出计算过程)【产品检测】(3)秤杆总长55cm,最小刻度为1cm。小科使用匀速出水装置作供水系统;结合评价指标,判断该模型图的评价等级为 。45.如图所示,轻质木板OB可绕O点转动,OB长1.2m,细线AB能承受的最大拉力为60N,在C点放一重为36N的物体M,OC长10cm,此时木板在水平位置处于静止状态,现在物体M上再加一水平向右的拉力F,大小为10N,恰好使物体M在木板上匀速移动。(1)物体受到的摩擦力为多少?(2)当物体静止在C点时,绳子的拉力是多少?(3)以绳子拉力作为动力,当物体离O点的距离为 范围内时,此杠杆为费力杠杆。(写出计算过程)46.如图甲所示燕尾夹包括夹柄和夹体,夹体的截面为三角形。夹柄是钢丝制成,与夹体相连接的一端可活动,燕尾夹柄可简化为杠杆ABC,其中AB=BC,以图乙方式按住C点打开该夹子,力F垂直于夹柄所在平面。(1)杠杆ABC的支点为 (选填“A”“B”或“C”)。(2)若F大小为10N时,刚好可以打开夹子,则夹体给杠杆的作用力至少为多少牛?(3)在不改变夹体的前提下,为能更轻松的打开夹子,可以使用什么办法,并列式说明理由。47.钓鱼是目前最受欢迎的户外休闲活动之一。如图甲是人坐在钓箱上垂钓时的情景。该钓箱长40cm、宽25cm、高30cm,空箱时,整箱质量仅5kg,轻便易携,还可以安装遮阳伞等配件。(1)小明把空箱向上搬100cm后放到车上,向上搬100cm的过程中小明对钓箱做了多少功?(2)空箱时,钓箱可以近似看作是一个质量分布均匀的长方体,如图乙,试计算把左侧底边稍微抬离地面需要施加的最小力是多少牛。(3)如图丙,若风从左往右吹,安装遮阳伞后,钓箱容易发生翻倒。除遮阳伞外,钓箱(包括箱内的物品)重心可近似看做在钓箱的几何中心。遮阳伞(包括伞杆)的质量为4kg,重心在M点下方30cm处。已知某时刻遮阳伞承受的水平风压为20N/m2,遮阳伞承受该风压的等效垂直面积为1.5m2,风压的作用点可视为M点。为了使钓箱不翻倒,至少应该在钓箱内放多少千克的重物?(空气对遮阳伞的升力忽略不计)48.如图甲是一个家用的抽水马桶,每次按压冲水旋钮出水后,水箱会自动流进一定量的水,水位上升到一定高度后,可以自动停止进水。项目化小组通过查阅资料学习了它的工作原理后,计划制作一个模型,具体设计如图乙:当水箱中的水位较低时,进水口进水,浮球随水箱水面上浮,达到设定水位后,金属杆AOB(O为支点)带动针阀下降堵住进水口,从而稳定水箱水位。O点还可以调节松紧,以方便固定金属杆OB在不同角度。(1)产品设计:已知针阀对进水阀门的压力达到6牛时,进水阀被关严而停止进水。小组同学计划用一个重2牛、体积为500厘米3的浮球来装配模型,当OA=10厘米时,请计算出OB的最短长度。(摩擦力和金属杆的质量、针阀的质量均忽略不计,下同)(2)产品测试:项目小组在实际测试过程中发现,每次水箱进水后,此时浮球未浸没,但水箱中的水量比较少(这样影响冲水的实际效果),这时需要对浮球和金属杆AOB做出改进的方案是 。(写出2点)四.计算题49.如图甲是一种壶口处配有自动开合小壶盖的电水壶。(1)图乙是自动开合小壶盖简化侧视图,OA是小壶盖,C是其重力作用点,请在图乙中画出小壶盖重力的力臂。(2)B是小壶盖的配重。OB是配重柄。AOB能绕固定点O自由转动,小壶盖质量为4g,OA=3cm,OC=1.4cm,OB=1cm,∠AOB=135°,要求倒水时,壶身最多倾斜45°,小壶盖便自动打开;壶身竖直时,小壶盖在水平位置自动闭合。求配重B的质量取值范围(配重柄的质量和O点处摩擦均忽略不计,取1.4。如若不能整除,结果保留2位小数)。50.高速公路ETC收费系统,对过往车辆无需停车即能实现收费。如图甲是某高速公路入口处的ETC通道示意图,现有一辆总质量为1800kg的汽车,在进入ETC收费岛区域前S1=50m处开始减速,经t1=4s后运动至ETC收费岛(图中阴影区域)边界,然后再经t2=6s匀速通过ETC收费岛,其长S2=36m。(不计车长,g取10N/kg)求:(1)汽车从减速开始到离开ETC收费岛全过程的平均速度;(2)ETC通道入口处常用横杆来控制车辆的进出,如图乙所示,若横杆AB粗细相同、质量分布均匀,且可绕O点转动,重力G=120N,AB=3.0m,AO=0.3m,要匀速转动提升横杆,让车辆通过,对横杆A端施加的拉力F至少是多大;(3)若汽车车轮与水平地面的总接触面积为0.1m2,求汽车静止时对水平地面的压强。第1页(共1页) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 【核心概念专题集训】九上科学专题9 简单机械 参考答案及解析.doc 【核心概念专题集训】九上科学专题9 简单机械.doc