资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
第12章 简单机械（选拔卷）
（考试时间：60分钟 试卷满分：100分）
一、选择题：本题共14个小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．（2024 连云港）如图所示是生活中几种常见的杠杆，其中属于费力杠杆的是（　　）
A．托盘天平 B．钢丝钳
C．开瓶扳手 D．筷子
2．（2024 海南）用起子开瓶盖，下列杠杆能正确解释这现象的是（　　）
A． B． C． D．
3．（2024 北京）如图所示，园艺工人在修剪枝条时，常把枝条尽量往剪刀的轴处靠近，这样做是为了（　　）
A．增大动力臂，能够省力
B．增大阻力臂，方便使用
C．减小动力臂，方便使用
D．减小阻力臂，能够省力
4．（2024 青岛）如图所示，小明用手提起哑铃，这一动作从生物学的视角，可以认为桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动；从物理学的视角，可以认为是一个杠杆在工作。下列说法正确的是（　　）
A．此杠杆的支点为A点
B．此杠杆的阻力是哑铃受到的重力
C．此杠杆是一个费力杠杆
D．肱二头肌的收缩距离大于哑铃的移动距离
5．（2024 重庆）同学们模仿中药房的戥秤制作杆秤，用筷子做秤杆，用钩码做秤砣，用细线将秤盘系在A点。当不挂秤砣、且秤盘不放物体时，在O点提起提纽，秤杆水平平衡；当秤盘放100g物体、秤砣移到B点时，秤杆再次水平平衡，如图所示。在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线。下列说法正确的是（　　）
A．自制杆秤的每一格约表示2.08g
B．称中药时B端翘起应减少中药恢复水平平衡
C．如果秤砣磨损则测量结果会比真实质量偏小
D．若将提纽移到O点右侧可以增大杆秤的量程
6．（2024 广安）桔槔是《天工开物》中记载的一种原始的汲水工具，在拗石辅助下，人几乎可以不用力就能将一桶水从井中提起。如图所示，已知A点所挂拗石重力为100N，OA：OB＝2：1，两侧悬挂的绳子始终保持在竖直方向，忽略横杆和绳的重力。下列说法错误的是（　　）
A．桔槔平衡时，桶内水的体积为2×10﹣2m3
B．桔槔是杠杆装置
C．桔槔平衡时，A、B两点所受的拉力之比为1：2
D．要想一次提取更多的水，可以将悬挂点A向远离O点方向移动
7．（2024 天津）高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子，旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶部有一个滑轮，关于该滑轮的说法正确的是（　　）
A．它是动滑轮
B．利用它可以省力
C．利用它可以省距离
D．利用它可以改变力的方向
8．（2024 内江）如图所示，一根绳子绕过定滑轮，一端拴在物体上，另一端拴在弹簧测力计上，沿四个不同方向匀速拉起物体，弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，则它们的大小关系为（　　）
A．F1＞F2 B．F3＞F4
C．F1＜F4 D．F1＝F2＝F3＝F4
9．（2024 河南）如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（　　）
A．甲做的有用功多
B．乙做的总功多
C．甲做总功的功率大
D．乙所用装置的机械效率小
10．（2024 东营）如图所示，用甲、乙、丙三种简单机械分别提起同一重物G，已知滑轮重20N，杠杆（OB＝2OA）重10N，手的拉力始终沿竖直方向，忽略绳重及摩擦，下列说法错误的是（　　）
A．甲图：该装置不省力也不省距离
B．乙图：该装置的机械效率是三者中最低的
C．丙图：在匀速拉动物体上升的过程中，拉力F3逐渐变小
D．若提升的物体越重，乙、丙的机械效率就会越高
11．（2024 德州）如图甲所示，虚线框内是两个滑轮连成的滑轮组，工人利用该滑轮组，用200N竖直向上的拉力F，将物体匀速提高3m，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，已知动滑轮重120N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的速度为0.5m/s
B．工人做的有用功为360J
C．该滑轮组的机械效率为80%
D．拉力F的功率为100W
12．（2024 眉山）如图是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置。斜面粗糙程度相同。先用平行斜面向上的恒定拉力F，将重6N的物体以1m/s的速度匀速拉到斜面顶端，测得斜面的机械效率为75%。则下列说法正确的是（　　）
A．拉力做功为3J
B．物体受到摩擦力为1.5N
C．在匀速拉动过程中，物体的机械能不变
D．若以2m/s的速度匀速拉动物体，斜面机械效率仍为75%
13．（2024 无锡）如图所示，用滑轮组匀速提升重为200N的物体，拉力F为125N，物体升高的高度为4m，不计绳重和摩擦，则在此过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．总功为800J
B．动滑轮重为5N
C．绳端移动的距离为4m
D．滑轮组的机械效率为80%
14．（2024 泰安）如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为3×103kg，牵引力F1为4000N，对绳子的拉力F2为2500N；物体的重力为6000N，物体匀速上升的速度始终为0.5m/s，汽车受到的摩擦力为汽车重力的0.05倍，g取10N/kg。下列说法中（　　）
①滑轮组的机械效率为80%； ②汽车受到的摩擦力为150N
③汽车牵引力在4s内做的功为8×103J； ④汽车牵引力的功率为6000W
A．只有①正确 B．只有①④正确
C．只有①②正确 D．只有③④正确
二、填空题（每空1分，共22分）
15．（2024 珠海模拟）如图所示，当用镊子夹取物体时，镊子就相当于 　 　（选填“省力”或“费力”）杠杆，它的支点在 　 　点。若要用较小的力夹起物体，则手压的地方应尽量靠近 　 　点。
16．（2024 广州模拟）图是小明做俯卧撑时撑地静止的情景，O、B分别为脚、手与地面的接触点（双手接触点视为1个），A为其重心，已知小明体重为560N。将小明做俯卧撑过程中的身体视为杠杆，　 　点为支点；小明撑地静止时，双手所受地面支持力 　 　（选填“大于”“小于”或“等于”）双脚所受地面支持力，地面对双手的支持力为 　 　N。
17．（2024 昆明模拟）如图甲所示，AB为轻质杠杆，AC为轻质硬棒且与力传感器相连。已知OA的长度为30cm，OB足够长，AC能承受的最大拉力大小为15N。图乙是物体M从A点开始向右匀速运动过程中力传感器读数大小与时间的关系图象，则物体M的质量大小为 　 　g，物体M运动的速度为 　 　cm/s，若要杆不断，物体从A点开始运动时间最长为 　 　s。（g取10N/kg）
18．（2024 孝感三模）使用简单机械可以给人们的生活带来便利：旗杆的顶端安装着一个 　 　（选填“动”或“定”）滑轮，用来改变力的方向；用剪枝刀剪树枝时，为了剪起来更省力应将树枝 　 　（选填“靠近”或“远离”）剪刀的转动轴。
19．（2024 西安模拟）道路救援车对故障车辆拖移时可构建成如图所示的模型，将重为1×104N的车辆A沿斜面匀速拉至斜面顶端，用时10s，钢绳对车辆的拉力为5000N，已知斜面高为2m，斜面长为5m，则有用功是
　 　J，拉力的功率是 　 　W，斜面的机械效率为 　 　。
20．（2024 日照模拟）为了既能省力，又能改变力的方向，小明设计了如图所示的装置来搬运货物。如果把重为800N的货物提升2m，绳子末端需要下降 　 　m；若所用拉力F为500N，则此时滑轮组的机械效率是 　 　%。
21．（2024 重庆模拟）小明放学回家发现一辆轿车陷入了泥泞路面，不使用工具很难将小车拉出，于是小明找来滑轮组成了如图所示的滑轮组，这样设计过后使用F＝1.2×103N拉力恰好能拉动小车。已知小车的质量为3.5×103kg，在拉力作用下小车移动了1.5m。不计滑轮和绳子的重及摩擦，求小车受到的阻力为 　 　N，拉力F端绳子移动的距离为 　 　m。
22．（2024 南京二模）如图所示，是为了搬运建筑材料而使用的简单机械。某次用该机械匀速起吊600kg的物体时，物体上升5m用时3s，滑轮组的机械效率是80%，则所做有用功是　 J，总功的功率是 　W，拉力F是　 N。若用该装置提升质量更大的物体，其机械效率将 　 　。
三、实验探究题（每空1分，共17分）
25．（2024 自贡）如图所示，小王在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有：刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量为50克的钩码若干个（g取10N/kg）。
（1）如图甲所示，实验前杠杆左侧下沉，则可将左端的平衡螺母向 　 　（选填“左”或”右”）调节，直到杠杆在水平位置平衡；
（2）在图乙中杠杆平衡时，若在杠杆左右两边所悬挂的钩码下同时增加一个相同的钩码，则杠杆 　 　（选填“左”或”右”）端下沉；
（3）如图丙所示，在A点悬挂3个钩码，在B点用弹簧测力计竖直向下拉，使杠杆在水平位置再次平衡，则拉力大小为 　 　N。若保持杠杆平衡状态不变，将弹簧测力计由a方向缓慢转动到b方向的过程中，其示数将
　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。
26．（2024 泸州）在某届泸州市青少年科技创新大赛中，小明制作的“杆秤液体密度计”如图甲所示，选取了一根质量不计的硬质轻杆，P为提挂点，P点的左侧端点A处悬挂透明塑料杯，右侧悬挂秤砣，不计细线质量。将相同体积不同密度的待测液体加入杯中，根据杠杆平衡条件可知，杠杆平衡时，秤砣悬挂点到P点的距离与待测液体的密度成一次函数关系，即可在杠杆上均匀标出刻度线来测量液体密度。其制作与测量过程中进行了如下操作：
（1）距离左端点A处10cm的位置制作提挂点P；用天平称得空塑料杯质量如图乙所示，则空塑料杯质量为
　 　g；右侧秤砣采用50g钩码拴上细线制成；
（2）将空塑料杯悬挂在A点，调节右侧秤砣细线位置，使杠杆在水平位置平衡，此时细线位置处标记为“0g/cm3”，此刻度线到提挂点P距离为 　 　cm；
（3）将100mL密度为1g/cm3的水倒入塑料杯中，在液面处作标记，调节秤砣细线位置使杠杆再次在水平位置平衡，并在此时秤砣细线位置处标记为“1”，此刻度线到提挂点P的距离为 　 　cm；将“0”到“1”刻度线之间均分10等份，则该密度计的分度值为 　 　g/cm3；按该分度值在杠杆上均匀画出刻度线，即杆秤密度计制作完成；
（4）用制作好的密度计测量某一液体密度时，将100mL的液体倒入空塑料杯中，秤砣细线位置如图丙所示，则待测液体密度为 　 　g/cm3；
（5）制作好的密度计不仅能够测出液体的密度，还可以测算某些固体的密度。某次测量时，小明将石块放入空塑料杯中，杠杆平衡时，秤砣细线在“0.5”刻度处，再向杯中加水至100mL标记处（石块浸没），杠杆再次平衡时，秤砣细线在“1.3”刻度处，则小石块的密度为 　 　g/cm3。
27．（2024 淄博）同学们利用蜡烛、细铁丝、杯子等制作了一个蜡烛“跷跷板”，如图甲。一端烛油滴下时，此端就上升，两端交替上下。为了寻找上述现象的原因，同学们用铁架台、杠杆（已在水平位置平衡）、质量相等的钩码等器材进行以下探究。
（1）图乙中杠杆水平平衡，分别改变一侧钩码的个数或悬挂位置，发现杠杆不再平衡。
小聪认为：影响杠杆平衡的因素是力的大小和支点到力的作用点的距离；
小明认为：影响杠杆平衡的因素是力的大小和支点到力的作用线的距离。
为判断谁的观点正确，同学们利用图丙中水平平衡的杠杆（OD＞OA＝OC）进行实验，保持B处悬挂钩码的个数和位置不变。
①把A处悬挂的钩码改挂在C处，发现杠杆不再平衡。与A处相比，支点到力的作用点的距离　 　（选填“变小”“不变”或“变大”）；
②把A处悬挂的钩码改挂在D处，发现杠杆仍保持平衡，这两种情况下　 　的距离不变；
③由此初步判断　 　的观点是正确的；
（2）明确影响因素后，同学们利用图乙的器材探究杠杆平衡的条件，将实验数据记录在设计的表格中。
实验次数 动力F1/N a 阻力F2/N b
1 1.0 10 2.0 5
2 1.5 5 0.5 15
3 2.0 15 1.5 20
①表格中a处应填写的内容是　 　；
②分析表中数据，得出杠杆平衡的条件是　 　；
③若在图乙中杠杆两侧钩码下端各加挂一个钩码，杠杆　 　端下沉；
（3）交替上下的蜡烛“跷跷板”，一端烛油滴下时，此端上升。原因是　 　。
四、计算题（28题9分，29题10分，共19分）
28．（2024 北京模拟）如图所示杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动，AO：OB＝2：3，D是OB的中点，滑轮重为100N。第一次在B点施加竖直向下的拉力F时，杠杆在水平位置平衡，底面积为0.04m2的物体M对水平地面的压强为7500Pa；第二次在D点施加同样竖直向下的拉力F时，杠杆在水平位置平衡，物体M对水平地面的压强为15000Pa（不计杠杆重、绳重和摩擦）。
（1）求第一次施加拉力时，物体M对地面的压力；
（2）求拉力F的大小。
29．（2024 扬州三模）用如图所示的滑轮组匀速提升重力为60N的物体，在绳子自由端移动6m的过程中，拉力F做的功为150J，所用时间为5s．求：
（1）拉力F做功的功率。
（2）滑轮组的机械效率。
（3）若克服摩擦和绳重所做的功为总功的2%，则动滑轮的重力多大？
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台
第12章 简单机械（选拔卷）
（考试时间：60分钟 试卷满分：100分）
一、选择题：本题共14个小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．（2024 连云港）如图所示是生活中几种常见的杠杆，其中属于费力杠杆的是（　　）
A．托盘天平 B．钢丝钳
C．开瓶扳手 D．筷子
解：A、托盘天平属于等臂杠杆，故A错误；
B、钢丝钳属于省力杠杆，故B错误；
C、开瓶扳手属于省力杠杆，故C错误；
D、筷子属于费力杠杆，故D正确；
答案：D。
2．（2024 海南）用起子开瓶盖，下列杠杆能正确解释这现象的是（　　）
A． B． C． D．
解：由图可知，用起子开瓶盖时，绕着最左端转动，所以支点在最左端；手施加的动力方向向上，瓶盖施加的阻力方向向下，故图B符合题意。
答案：B。
3．（2024 北京）如图所示，园艺工人在修剪枝条时，常把枝条尽量往剪刀的轴处靠近，这样做是为了（　　）
A．增大动力臂，能够省力
B．增大阻力臂，方便使用
C．减小动力臂，方便使用
D．减小阻力臂，能够省力
解：在同样的情况下，把枝条往剪刀轴靠近，减小了阻力臂，而阻力和动力臂不变，由F1L1＝F2L2可知，动力会变小，因此可以省力，故ABC错误，D正确。
答案：D。
4．（2024 青岛）如图所示，小明用手提起哑铃，这一动作从生物学的视角，可以认为桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动；从物理学的视角，可以认为是一个杠杆在工作。下列说法正确的是（　　）
A．此杠杆的支点为A点
B．此杠杆的阻力是哑铃受到的重力
C．此杠杆是一个费力杠杆
D．肱二头肌的收缩距离大于哑铃的移动距离
解：A、肘关节处，即C点，是前臂杠杆的支点，故A错误；
B、此杠杆的阻力是哑铃对手的压力，故B错误；
CD、由图可知，用手提起哑铃的过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，费力省距离，因此肱二头肌的收缩距离小于哑铃的移动距离，故C正确，D错误。
答案：C。
5．（2024 重庆）同学们模仿中药房的戥秤制作杆秤，用筷子做秤杆，用钩码做秤砣，用细线将秤盘系在A点。当不挂秤砣、且秤盘不放物体时，在O点提起提纽，秤杆水平平衡；当秤盘放100g物体、秤砣移到B点时，秤杆再次水平平衡，如图所示。在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线。下列说法正确的是（　　）
A．自制杆秤的每一格约表示2.08g
B．称中药时B端翘起应减少中药恢复水平平衡
C．如果秤砣磨损则测量结果会比真实质量偏小
D．若将提纽移到O点右侧可以增大杆秤的量程
解：A、当秤盘放100g物体、秤砣移到B点时，秤杆再次水平平衡，则在B点所示的质量为物体的质量，在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线，从O到B点共50个小格每一小格表示的质量为：m02g，故A错误；
B、称中药时B端翘起，杆秤不能水平平衡，说明物体的质量大于秤砣指示的示数，可以向右侧移动秤砣，也可以减少物体的质量来使杆秤恢复水平平衡，故B正确；
C、根据G＝mg和杠杆平衡条件可得m物g×OA＝m砣g×OB，秤砣磨损了，OB变大，则测量结果将偏大，故C错误；
D、若将提纽移到O点右侧，测量相同质量的物体时，左边力臂变大，则其量程变小，故D错误。
答案：B。
6．（2024 广安）桔槔是《天工开物》中记载的一种原始的汲水工具，在拗石辅助下，人几乎可以不用力就能将一桶水从井中提起。如图所示，已知A点所挂拗石重力为100N，OA：OB＝2：1，两侧悬挂的绳子始终保持在竖直方向，忽略横杆和绳的重力。下列说法错误的是（　　）
A．桔槔平衡时，桶内水的体积为2×10﹣2m3
B．桔槔是杠杆装置
C．桔槔平衡时，A、B两点所受的拉力之比为1：2
D．要想一次提取更多的水，可以将悬挂点A向远离O点方向移动
解：A、桔槔平衡时，FA×OA＝FB×OB，FB200N，G桶+G水＝FB＝200N，
∴G水≠200N，V水≠2×10﹣2m3，故A错误；
B、一根硬棒能绕固定点转动，这根硬棒就是杠杆，桔槔是杠杆装置，故B正确；
C、桔槔平衡时，FA×OA＝FB×OB，，故C正确；
D、把石头的拉力看成动力，悬挂点A向远离O点方向移动，可以增大动力臂，动力与动力臂的乘积变大，根据杠杆平衡条件，阻力与阻力臂的乘积也变大，而阻力臂不变，所以阻力变大，提取更多的水，故D正确。
答案：A。
7．（2024 天津）高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子，旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶部有一个滑轮，关于该滑轮的说法正确的是（　　）
A．它是动滑轮
B．利用它可以省力
C．利用它可以省距离
D．利用它可以改变力的方向
解：旗杆顶部滑轮的轴固定不动，是一个定滑轮；
升旗仪式上，旗手缓缓向下拉动绳子，旗子就会徐徐上升，这是因为用定滑轮可以改变力的方向。
故D正确。
答案：D。
8．（2024 内江）如图所示，一根绳子绕过定滑轮，一端拴在物体上，另一端拴在弹簧测力计上，沿四个不同方向匀速拉起物体，弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，则它们的大小关系为（　　）
A．F1＞F2 B．F3＞F4
C．F1＜F4 D．F1＝F2＝F3＝F4
解：定滑轮实质是一个等臂杠杆，使用定滑轮不能省力，无论沿哪个方向匀速拉起物体，力的大小都相等，故F1＝F2＝F3＝F4，故D符合题意，ABC不符合题意。
答案：D。
9．（2024 河南）如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（　　）
A．甲做的有用功多
B．乙做的总功多
C．甲做总功的功率大
D．乙所用装置的机械效率小
解：A、提升物体的重力相等，在相同的时间内物体升高了相同的距离，由W有用＝Gh可知两次提升物体所做的有用功相等，故A错误；
BC、图甲使用的是动滑轮，拉力端移动距离s甲＝2h，不计绳重和摩擦；
使用甲动滑轮时，拉力F甲（G+G动）；所以拉力做功W甲＝F甲s甲（G+G动）×2h＝（G+G动）h＞Gh；
使用乙定滑轮时，拉力F乙＝G，拉力做功W乙＝F乙s乙＝Gh，所以乙装置中拉力F做的总功少，由P知乙装置中拉力F做的总功率小，甲做总功的功率大，故B错误，C正确；
D、不计绳重和摩擦，使用定滑轮时，额外功为0J，机械效率为100%；使用动滑轮时，要提升动滑轮做额外功，机械效率小于100%；所以两种装置的机械效率η乙＞η甲，故D错误。
答案：C。
10．（2024 东营）如图所示，用甲、乙、丙三种简单机械分别提起同一重物G，已知滑轮重20N，杠杆（OB＝2OA）重10N，手的拉力始终沿竖直方向，忽略绳重及摩擦，下列说法错误的是（　　）
A．甲图：该装置不省力也不省距离
B．乙图：该装置的机械效率是三者中最低的
C．丙图：在匀速拉动物体上升的过程中，拉力F3逐渐变小
D．若提升的物体越重，乙、丙的机械效率就会越高
解：A、甲图是定滑轮，定滑轮的实质是等臂杠杆，使用定滑轮不省力也不省距离，故A正确，不符合题意；
B、利用三个装置，将同一重物提升相同的高度，即做相同的有用功，已知滑轮重20N，杠杆（OB＝2OA）重10N，即乙图滑轮比丙图杠杆重，乙克服机械重力所做的额外功最大，由η可知，乙的机械效率最低，故B正确，不符合题意；
C、若始终保持拉力F3的方向竖直向上，则在杠杆匀速拉动物体上升过程中，动力臂总是阻力臂的2倍，由杠杆平衡条件可知，拉力F3保持不变，故C错误，符合题意；
D、若提升的物体越重，提升相同的高度，所做的有用功越大，而额外功不变，由η可知，机械效率就会越高，故D正确，不符合题意。
答案：C。
11．（2024 德州）如图甲所示，虚线框内是两个滑轮连成的滑轮组，工人利用该滑轮组，用200N竖直向上的拉力F，将物体匀速提高3m，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，已知动滑轮重120N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的速度为0.5m/s
B．工人做的有用功为360J
C．该滑轮组的机械效率为80%
D．拉力F的功率为100W
解：A、由绳子自由端移动的距离s＝nh可知，绳子自由端移动的距离大于物体上升的高度，
由图乙可知，时间为6s时，绳子自由端移动的距离为9m，物体上升的高度为3m，所以绳子的股数n3，则绳端移动的速度：v1.5m/s，故A错误；
B、不计绳重和摩擦，则F，可得G ＝nF﹣G动 ＝3×200 N﹣120 N＝480 N，工人做的有用功W有用＝Gh＝480 N×3 m＝1440J，故B错误；
C、工人做的总功W＝Fs＝200N×9 m＝1800J，该滑轮组的机械效率η80%，故C正确。
D、D.拉力F的功率P300W，故D错误。
答案：C。
12．（2024 眉山）如图是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置。斜面粗糙程度相同。先用平行斜面向上的恒定拉力F，将重6N的物体以1m/s的速度匀速拉到斜面顶端，测得斜面的机械效率为75%。则下列说法正确的是（　　）
A．拉力做功为3J
B．物体受到摩擦力为1.5N
C．在匀速拉动过程中，物体的机械能不变
D．若以2m/s的速度匀速拉动物体，斜面机械效率仍为75%
解：A、此过程所做的有用功为：W有＝Gh＝6N×0.5m＝3J，
根据η变形得，拉力做功为：W总4J，故A错误；
B、由图可知，斜面的夹角为30°，高为0.5m，所以斜面的长度L＝1m；
拉力做的额外功为：
W额＝W总﹣W有＝4J﹣3J＝1J；
物体所受的摩擦力为：f1N，故B错误；
C、在匀速拉动过程中，物体的质量不变，速度不变，高度增加，动能不变，重力势能增加，机械能变大，故C错误；
D、若以2m/s的速度匀速拉动物体，拉力、摩擦力、物体的重力均不变，斜面的机械效率不变，仍为75%，故D正确。
答案：D。
13．（2024 无锡）如图所示，用滑轮组匀速提升重为200N的物体，拉力F为125N，物体升高的高度为4m，不计绳重和摩擦，则在此过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．总功为800J
B．动滑轮重为5N
C．绳端移动的距离为4m
D．滑轮组的机械效率为80%
解：A、由图可知，n＝2，滑轮组做的总功为：
W总＝Fs＝Fnh＝125N×2×4m＝1000J，故A错误；
B、不计绳重和摩擦，根据F（G+G动）可知，动滑轮重为：
G动＝nF﹣G＝2×125N﹣200N＝50N，故B错误；
C、绳端移动的距离为：
s＝nh＝2×4m＝8m，故C错误；
D、该滑轮组的机械效率为：
η100%＝80%。故D正确。
答案：D。
14．（2024 泰安）如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为3×103kg，牵引力F1为4000N，对绳子的拉力F2为2500N；物体的重力为6000N，物体匀速上升的速度始终为0.5m/s，汽车受到的摩擦力为汽车重力的0.05倍，g取10N/kg。下列说法中（　　）
①滑轮组的机械效率为80%
②汽车受到的摩擦力为150N
③汽车牵引力在4s内做的功为8×103J
④汽车牵引力的功率为6000W
A．只有①正确 B．只有①④正确
C．只有①②正确 D．只有③④正确
解：
①由图可知，n＝3，滑轮组的机械效率为：
η100%＝80%，故①正确；
②汽车受到的摩擦力为汽车重力的0.05倍，则汽车受到的摩擦力为：
f＝0.05G车＝0.05m车g＝0.05×3×103kg×10N/kg＝1.5×103N，故②错误；
③汽车牵引力在4s内做的功为：
W＝F1s＝F1nvt＝4000N×3×0.5m/s×4s＝24000J，故③错误；
④汽车牵引力的功率为：
P6000W，故④正确。
答案：B。
二、填空题（每空1分，共22分）
15．（2024 珠海模拟）如图所示，当用镊子夹取物体时，镊子就相当于 　费力　（选填“省力”或“费力”）杠杆，它的支点在 　A　点。若要用较小的力夹起物体，则手压的地方应尽量靠近 　C　点。
解：（1）如图，在使用镊子时，绕A点转动，所以A是支点，AC的长度为阻力臂，AB的长度为动力臂，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；
（2）动力垂直作用在B点，阻力垂直作用在C点，A为支点，由杠杆平衡条件可知，在阻力和阻力臂一定时，动力臂越大、动力越小。所以，要用较小的力夹起物体，应该减小动力臂，即手压的地方应尽量靠近C点。
答案：费力；A；C。
16．（2024 广州模拟）图是小明做俯卧撑时撑地静止的情景，O、B分别为脚、手与地面的接触点（双手接触点视为1个），A为其重心，已知小明体重为560N。将小明做俯卧撑过程中的身体视为杠杆，　O　点为支点；小明撑地静止时，双手所受地面支持力 　大于　（选填“大于”“小于”或“等于”）双脚所受地面支持力，地面对双手的支持力为 　400　N。
解：观察图片，我们可以发现，小明在做俯卧撑时，他的脚并没有离开地面，也就是说脚与地面的接触点O是固定不动的，因此，点O就是杠杆的支点。
由于小明的身体是一个整体，他受到的支持力应该作用在他的重心A上，并且由双手和双脚共同承担，此时可以看做以A点为支点的杠杆，手的支持力为动力F1，动力臂l1＝1.0m，脚的支持力为动力F2，阻力臂l2＝0.4m，则根据杠杆平衡原理F1l1＝F2l2可知，当l1＜l2时，双手所受地面支持力F1大于双脚所受地面支持力F2，即F1＞F2。
由杠杆平衡条件F×l1'＝G×l2'，
即F×（0.4m+1m）＝560N×1m，
解得地面对双手的支持力F＝400N。
答案：O；大于；400。
17．（2024 昆明模拟）如图甲所示，AB为轻质杠杆，AC为轻质硬棒且与力传感器相连。已知OA的长度为30cm，OB足够长，AC能承受的最大拉力大小为15N。图乙是物体M从A点开始向右匀速运动过程中力传感器读数大小与时间的关系图象，则物体M的质量大小为 　1000　g，物体M运动的速度为 　6　cm/s，若要杆不断，物体从A点开始运动时间最长为 　12.5　s。（g取10N/kg）
解：（1）由乙图知，M在A点时，传感器受到的压力是F＝10N，
物体M在A点，传感器受到的力的大小等于M 重力大小，
则M受到的重力G＝F＝10N，则M的质量为m1kg＝1000g。
（2）由乙图知，当M运动到支点O时，传感器受到的力是0，用时5s，OA＝30cm，
则M的运动速度v6cm/s。
（3）当M运动到支点O的右端时，AC能承受的最大拉力F'＝15N，此时M距离支点O距离为L，
根据杠杆平衡条件得：F'×OA＝G×L，
代入数据有：15N×30cm＝10N×L，
解得：L＝45cm，
则M运动距离为s'＝OA+L＝30cm+45cm＝75cm，
由速度公式得，则M运动的时间t'12.5s。
答案：1000；6；12.5。
18．（2024 孝感三模）使用简单机械可以给人们的生活带来便利：旗杆的顶端安装着一个 　定　（选填“动”或“定”）滑轮，用来改变力的方向；用剪枝刀剪树枝时，为了剪起来更省力应将树枝 　靠近　（选填“靠近”或“远离”）剪刀的转动轴。
解：使用简单机械可以给人们的生活带来便利；旗杆的顶端安装着一个定滑轮，用来改变力的方向：用剪枝刀剪树枝时，根据杠杆的平衡条件，在阻力和动力臂一定时，减小阻力臂可以更省力。
答案：定；靠近。
19．（2024 西安模拟）道路救援车对故障车辆拖移时可构建成如图所示的模型，将重为1×104N的车辆A沿斜面匀速拉至斜面顶端，用时10s，钢绳对车辆的拉力为5000N，已知斜面高为2m，斜面长为5m，则有用功是 　2×104　J，拉力的功率是 　2500　W，斜面的机械效率为 　80%　。
解：（1）克服车辆重力做的有用功：
W有用＝Gh＝1×104N×2m＝2×104J；
（2）拉力做的总功：
W总＝Fs＝5000N×5m＝2.5×104J，
拉力做功功率：
P2500W；
（3）斜面的机械效率：
η100%＝80%。
答案：2×104；2500；80%。
20．（2024 日照模拟）为了既能省力，又能改变力的方向，小明设计了如图所示的装置来搬运货物。如果把重为800N的货物提升2m，绳子末端需要下降 　4　m；若所用拉力F为500N，则此时滑轮组的机械效率是 　80　%。
解：（1）由图可知n＝2，则绳子末端需要下降s＝nh＝2×2m＝4m。
（2）此时滑轮组的机械效率是。
答案：4；80。
21．（2024 重庆模拟）小明放学回家发现一辆轿车陷入了泥泞路面，不使用工具很难将小车拉出，于是小明找来滑轮组成了如图所示的滑轮组，这样设计过后使用F＝1.2×103N拉力恰好能拉动小车。已知小车的质量为3.5×103kg，在拉力作用下小车移动了1.5m。不计滑轮和绳子的重及摩擦，求小车受到的阻力为 　3.6×103　N，拉力F端绳子移动的距离为 　4.5　m。
解：由图可知n＝3，根据Ff知，
阻力f＝nF＝3×1.2×103N＝3.6×103N；
拉力端移动距离s＝ns车＝3×1.5m＝4.5m.
答案：3.6×103；4.5。
22．（2024 南京二模）如图所示，是为了搬运建筑材料而使用的简单机械。某次用该机械匀速起吊600kg的物体时，物体上升5m用时3s，滑轮组的机械效率是80%，则所做有用功是 　3×104　J，总功的功率是 　1.25×104　W，拉力F是 　2.5×103　N。若用该装置提升质量更大的物体，其机械效率将 　变大　。
解：有用功为：
W有＝Gh＝mgh＝600kg×10N/kg×5m＝3×104J；
根据η可知，总功为：
W总3.75×104J，
总功的功率为：
P1.25×104W；
由图可知，n＝3，
根据W总＝Fs＝Fnh可知，拉力F为：
F2.5×103N；
若用该装置提升质量更大的物体时，额外功不变、有用功增大，有用功与总功的比值变大，机械效率变大。
答案：3×104；1.25×104；2.5×103；变大。
三、实验探究题（每空1分，共17分）
25．（2024 自贡）如图所示，小王在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有：刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量为50克的钩码若干个（g取10N/kg）。
（1）如图甲所示，实验前杠杆左侧下沉，则可将左端的平衡螺母向 　右　（选填“左”或”右”）调节，直到杠杆在水平位置平衡；
（2）在图乙中杠杆平衡时，若在杠杆左右两边所悬挂的钩码下同时增加一个相同的钩码，则杠杆 　右　（选填“左”或”右”）端下沉；
（3）如图丙所示，在A点悬挂3个钩码，在B点用弹簧测力计竖直向下拉，使杠杆在水平位置再次平衡，则拉力大小为 　2　N。若保持杠杆平衡状态不变，将弹簧测力计由a方向缓慢转动到b方向的过程中，其示数将 　变大　（选填“变大”“变小”或“不变”）。
解：（1）由图可知，杠杆左端下沉，右端上升，则按照“左高左调，右高右调”的原则，将平衡螺母向右调节。
（2）在图乙中杠杆平衡时，若在杠杆左右两边所悬挂的钩码下同时增加一个相同的钩码，则杠杆左侧所受的拉力F1＝4G＝4mg＝4×0.05kg×10N/kg＝2N，杠杆右侧所受的拉力为F2＝3G＝3mg＝3×0.05kg×10N/kg＝1.5N。假设杠杆上每一小格的长度为l，则F1的力臂l1＝2l，F2的力臂l2＝3l。比较可得，F1l1（＝2N×2l）＜F1l1（＝1.5N×3l），所以杠杆的右端将下沉。
（3）如图丙所示，在A点悬挂3个钩码，杠杆左侧所受的拉力为F3＝3G＝3mg＝3×0.05kg×10N/kg＝1.5N，F3的力臂l3＝4l；在B点用弹簧测力计竖直向下拉，则F4的力臂l4＝3l。则根据杠杆的平衡条件有：F3l3＝F4l4。将F3＝1.5N、l3＝4l、l4＝3l代入可得，F4＝2N。若保持杠杆平衡状态不变，将弹簧测力计由a方向缓慢转动到b方向的过程中，F3l3保持不变，l4变小，则F4将变大，即弹簧测力计的示数将变大。
答案：（1）右。（2）右。（3）2；变大。
26．（2024 泸州）在某届泸州市青少年科技创新大赛中，小明制作的“杆秤液体密度计”如图甲所示，选取了一根质量不计的硬质轻杆，P为提挂点，P点的左侧端点A处悬挂透明塑料杯，右侧悬挂秤砣，不计细线质量。将相同体积不同密度的待测液体加入杯中，根据杠杆平衡条件可知，杠杆平衡时，秤砣悬挂点到P点的距离与待测液体的密度成一次函数关系，即可在杠杆上均匀标出刻度线来测量液体密度。其制作与测量过程中进行了如下操作：
（1）距离左端点A处10cm的位置制作提挂点P；用天平称得空塑料杯质量如图乙所示，则空塑料杯质量为 　25　g；右侧秤砣采用50g钩码拴上细线制成；
（2）将空塑料杯悬挂在A点，调节右侧秤砣细线位置，使杠杆在水平位置平衡，此时细线位置处标记为“0g/cm3”，此刻度线到提挂点P距离为 　5　cm；
（3）将100mL密度为1g/cm3的水倒入塑料杯中，在液面处作标记，调节秤砣细线位置使杠杆再次在水平位置平衡，并在此时秤砣细线位置处标记为“1”，此刻度线到提挂点P的距离为 　25　cm；将“0”到“1”刻度线之间均分10等份，则该密度计的分度值为 　0.1　g/cm3；按该分度值在杠杆上均匀画出刻度线，即杆秤密度计制作完成；
（4）用制作好的密度计测量某一液体密度时，将100mL的液体倒入空塑料杯中，秤砣细线位置如图丙所示，则待测液体密度为 　0.8　g/cm3；
（5）制作好的密度计不仅能够测出液体的密度，还可以测算某些固体的密度。某次测量时，小明将石块放入空塑料杯中，杠杆平衡时，秤砣细线在“0.5”刻度处，再向杯中加水至100mL标记处（石块浸没），杠杆再次平衡时，秤砣细线在“1.3”刻度处，则小石块的密度为 　2.5　g/cm3。
解：（1）物体质量等于砝码质量加上游码对应刻度，即空烧杯质量为m空＝20g+5g＝25g；
（2）把APB看作杠杆，P为支点，A点受力为FA＝G杯＝m杯g＝0.025kg×10N/kg＝0.25N，
B点受力为FB＝G钩码＝m钩码g＝0.05kg×10N/kg＝0.5N，
根据杠杆平衡条件，有FA AP＝FB PB
此刻度线到提挂点P距离为PB0.05m＝5cm；
（3）100mL密度为1g/cm3的水倒入塑料杯中，水的质量为m水＝ρ水V水＝1g/cm3×100cm3＝100g，
A点受力为FA′＝G杯+G水＝0.25N+0.1kg×10N/kg＝1.25N，
根据杠杆平衡条件，有FA′ AP＝FB PB′
此刻度线到提挂点P距离为PB′；
将“0”到“1”刻度线之间均分10等份，则该密度计的分度值为0.1g/cm3；
（4）该密度计的分度值为0.1g/cm3，如图丙所示，则待测液体密度为0.8g/cm3；
（5）“0”到“1”之间共20cm，将“0”到“1”刻度线之间均分10等份，每份长度2cm，秤砣细线在“0.5”刻度处，此刻度线到“0”距离为10cm，“0.5”刻度线到提挂点P距离为15cm，将石块放入空塑料杯中，杠杆平衡时，秤砣细线在“0.5”刻度处，可得FA1，
则石块重力为G石＝FA1﹣G杯＝0.75N﹣0.25N＝0.5N，
则石块质量为m石，
秤砣细线在“1.3”刻度处，此刻度线到提挂点P距离为31cm，向杯中加水至100mL标记处（石块浸没），杠杆再次平衡时，秤砣细线在“1.3”刻度处，可得FA2，
则加入水的重力为G水＝FA2﹣FA1＝1.55N﹣0.75N＝0.8N，
则加入水的体积为V水80cm3，
则石块体积为V石＝100cm3﹣80cm3＝20cm3，
所以石块密度为ρ。
答案：（1）25；（2）5；（3）25；0.1；（4）0.8；（5）2.5。
27．（2024 淄博）同学们利用蜡烛、细铁丝、杯子等制作了一个蜡烛“跷跷板”，如图甲。一端烛油滴下时，此端就上升，两端交替上下。为了寻找上述现象的原因，同学们用铁架台、杠杆（已在水平位置平衡）、质量相等的钩码等器材进行以下探究。
（1）图乙中杠杆水平平衡，分别改变一侧钩码的个数或悬挂位置，发现杠杆不再平衡。
小聪认为：影响杠杆平衡的因素是力的大小和支点到力的作用点的距离；
小明认为：影响杠杆平衡的因素是力的大小和支点到力的作用线的距离。
为判断谁的观点正确，同学们利用图丙中水平平衡的杠杆（OD＞OA＝OC）进行实验，保持B处悬挂钩码的个数和位置不变。
①把A处悬挂的钩码改挂在C处，发现杠杆不再平衡。与A处相比，支点到力的作用点的距离　不变　（选填“变小”“不变”或“变大”）；
②把A处悬挂的钩码改挂在D处，发现杠杆仍保持平衡，这两种情况下　支点到力的作用线　的距离不变；
③由此初步判断　小明　的观点是正确的；
（2）明确影响因素后，同学们利用图乙的器材探究杠杆平衡的条件，将实验数据记录在设计的表格中。
实验次数 动力F1/N a 阻力F2/N b
1 1.0 10 2.0 5
2 1.5 5 0.5 15
3 2.0 15 1.5 20
①表格中a处应填写的内容是　动力臂l1/cm　；
②分析表中数据，得出杠杆平衡的条件是　动力×动力臂＝阻力×阻力臂　；
③若在图乙中杠杆两侧钩码下端各加挂一个钩码，杠杆　左　端下沉；
（3）交替上下的蜡烛“跷跷板”，一端烛油滴下时，此端上升。原因是　此端力和力臂的乘积变小　。
解：（1）①由题意知，OD＞OA＝OC，当把A处悬挂的钩码改挂在C处，支点到力的作用点的距离不变，但杠杆不再平衡；
②把A处悬挂的钩码改挂在D处，支点到力的作用线的距离相同，发现杠杆仍保持平衡；
③由①②可知影响杠杆平衡的因素是力的大小和支点到力的作用线的距离，故小明的观点是正确的；
（2）①由杠杆平衡条件可知，还需要测量力臂，因此a处应填：动力臂l1/cm，b处应填：阻力臂l2/cm；
②由表中数据可知，每一组实验中动力与动力臂的乘积都等于阻力与阻力臂的乘积，故得出杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。
③设一个钩码的重为G，标尺上一格的长度为L，则在图乙中杠杆两侧钩码下端各加挂一个钩码，此时左侧：2G×2L＝4GL
右侧：3G×L＝3GL
因左侧力和力臂的乘积较大，故杠杆左端下沉；
（3）当一端烛油滴下时，此端蜡烛的重力变小，导致此端的力和力臂的乘积变小，杠杆失去平衡，所以此端上升。
答案：
（1）①不变；②支点到力的作用线；③小明；（2）①动力臂l1/cm；②动力×动力臂＝阻力×阻力臂；③左；（3）此端力和力臂的乘积变小。
四、计算题（28题9分，29题10分，共19分）
28．（2024 北京模拟）如图所示杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动，AO：OB＝2：3，D是OB的中点，滑轮重为100N。第一次在B点施加竖直向下的拉力F时，杠杆在水平位置平衡，底面积为0.04m2的物体M对水平地面的压强为7500Pa；第二次在D点施加同样竖直向下的拉力F时，杠杆在水平位置平衡，物体M对水平地面的压强为15000Pa（不计杠杆重、绳重和摩擦）。
（1）求第一次施加拉力时，物体M对地面的压力；
（2）求拉力F的大小。
解：（1）由p得，正方体M对水平地面的压力：
F压＝p1S＝7500Pa×0.04m2＝300N；
（2）因正方体M对水平地面的压力和地面对正方体M的支持力是一对相互作用力，
所以，正方体M受到的支持力F支持＝F压＝300N，
把动滑轮和正方体M看做整体，受到竖直向上地面的支持力、两股竖直向上绳子的拉力和竖直向下总重力处于平衡状态，
当在B点施加大小为F的竖直向下的拉力时，杠杆在水平位置平衡，
由杠杆的平衡条件可得：F OB＝FA AO，
则作用在A端绳子的拉力FAFF，
由整体受到的合力为零可得：F支持+2FA＝G动+G，即300N+3F＝100N+G﹣﹣﹣﹣﹣①
当在D点施加大小为F的竖直向下的拉力时，杠杆在水平位置平衡，
由杠杆的平衡条件可得：F OD＝FA′ AO，
则作用在A端绳子的拉力FA′FFF，
正方体M对水平地面的压力：
F压′＝p2S＝15000Pa×（0.2m）2＝600N，
则正方体M受到的支持力F支持′＝F压′＝600N，
把动滑轮和正方体M看做整体，受到竖直向上地面的支持力、两股竖直向上绳子的拉力和竖直向下总重力处于平衡状态，
由整体受到的合力为零可得：F支持′+2FA′＝G动+G，即600NF＝100N+G﹣﹣﹣﹣②
由①②可得：F＝200N，G＝800N。
答：（1）第一次施加拉力时，物体M对地面的压力为300N；
（2）拉力F的大小为200N。
29．（2024 扬州三模）用如图所示的滑轮组匀速提升重力为60N的物体，在绳子自由端移动6m的过程中，拉力F做的功为150J，所用时间为5s．求：
（1）拉力F做功的功率。
（2）滑轮组的机械效率。
（3）若克服摩擦和绳重所做的功为总功的2%，则动滑轮的重力多大？
解：
（1）拉力F做的功为W＝150J，
则拉力F做功的功率：
P30W；
（2）由图可知n＝3，
则物体上升的高度为：h2m，
做的有用功为：W有用＝Gh＝60N×2m＝120J，
滑轮组的机械效率为：
η100%100%＝80%；
（3）克服动滑轮重力做的功：
W动＝（1﹣80%﹣2%）×W总＝18%×150J＝27J，
由W动＝G动h可得，动滑轮的重力：
G动13.5N。
答：（1）拉力的功率是30W；
（2）滑轮组的机械效率为80%；
（3）动滑轮的重力为13.5N。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑