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第十二讲　简单机械
A层·练基础
1.(2025广东)升旗时,利用旗杆顶部的定滑轮可以( )
A.省力 B.省功
C.省距离 D.改变拉力方向
2.如图所示是西安某住宅小区门口栏杆的示意图,当在A处施加一个动力时,可将栏杆逆时针拉起来,下列四个选项中的杠杆与它类型一致的是( )
A.钓鱼竿 B.核桃夹
C.托盘天平　 　D.羊角锤
3.(2025北京)如图所示,园艺工人在修剪枝条。关于园艺剪的使用,下列说法正确的是( )
A.园艺剪对枝条的压力是阻力
B.在如图所示状态使用时,园艺剪是费力杠杆
C.把枝条往园艺剪的轴处靠近是为了省力
D.把枝条往园艺剪的轴处靠近是为了增大阻力臂
4.智慧的中国人在修房屋时,利用杠杆方便快捷地吊起材料。地面上的人沿竖直方向用210 N的力,在10 s内将重300 N的材料从地面匀速提升到4 m高的屋顶,拉力端绳子下降的距离是6 m。此过程中( )
A.杠杆是费力杠杆
B.有用功是1 260 J
C.机械效率约为95.2%
D.人做功的功率是120 W
5.(多选)(2025昆明盘龙区一模)在图中利用动滑轮将10 N的重物匀速提升4 m,用时10 s。已知动滑轮的重力为2 N,不计绳重和摩擦,下列相关说法正确的是( )
A.使用动滑轮可以省距离
B.拉力F的大小为6 N
C.绳子自由端拉力的功率为4.8 W
D.此动滑轮提升的重物越轻,机械效率越大
6.人体中有很多结构可简化为杠杆。如图所示,手提起物体时,桡骨在肱二头肌的收缩牵引下绕肘关节转动,这是一种 杠杆,此过程中肱二头肌收缩的距离 (选填“大于”“等于”或“小于”)手移动的距离。
7.如图所示是三种类型的剪刀,请为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀,你会选择 (选填“A”“B”或“C”)剪刀,这样选择的目的是 (选填“省力”“省距离”或“省功”)。
8.如图所示,分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400 N的物体匀速向上提起;已知每个滑轮重20 N,忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦,图甲中车对绳子的拉力为 N,图乙中人对绳子的拉力为 N。
9.如图甲所示,用核桃钳夹核桃时,用力握紧手柄即可夹碎核桃。将上部的手柄ABC简化为如图乙所示的杠杆,若F1=20 N,l1=10 cm,l2=4 cm,忽略杠杆自身的重力,则F2的大小为 N。
10.如图所示,画出用起子撬图钉的动力F1的力臂l1。
B层·提能力
11.(多选)如图所示是建筑工人站在高处用滑轮吊装物体的情景。工人在绳端施加280 N的拉力,将重为500 N的物体匀速提起15 m,用时总计1 min,则下列分析正确的是(BD)
A.使用的动滑轮的重力为220 N
B.在此过程中,拉力所做的额外功为900 J
C.拉力做功的功率为70 W
D.绳子自由端移动的速度为0.5 m/s
12.(2025曲靖麒麟区模考)如图所示,一根轻质木杆A端细线下挂40 N的重物静止在水平地面上。当在B端加竖直向下的作用力F=30 N时,木杆恰能在水平位置处于平衡状态,此时细线竖直,重物对地面的压强为3 000 Pa。已知OA=30 cm,重物与地面的接触面积为100 cm2。则下列说法正确的是( )
A.OB的长度为10 cm
B.重物对水平地面的压力为40 N
C.此杠杆是一个省力杠杆
D.将F向右转过一个角度时,要使重物对地面的压强不变,则F变小
13.图甲是小明自行车的手闸,其中ABO可视为一种杠杆,简化示意图如图乙所示,O为支点,F2为阻力,请在图乙中画出作用在A点的最小动力F1及其力臂l1。
14.(2025昆明五华区校级模考)在“探究杠杆平衡条件”的实验中:
(1)如图甲所示,实验前杠杆左端下沉,则应将螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡;使杠杆处于水平位置平衡的目的是便于 。
(2)如图乙所示,杠杆上刻度均匀,在A点挂3个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂 个相同的钩码;当杠杆平衡后,在A、B两点下方同时增加一个相同的钩码,则杠杆将 (选填“左端下沉”“右端下沉”或“仍保持静止不动”)。
(3)如图丙所示,若不在B点挂钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡;当弹簧测力计从图丙位置转到图丁位置时,其示数会 (选填“变大”“不变”或“变小”),原因是 。
(4)如图戊所示装置是老师制作的“杠杆力臂演示仪”。杠杆自身质量和摩擦忽略不计,O为支点,A、D为左右两端点。AO=0.8 m,OB=0.2 m。在作为竖直背景面的白纸上作有以O为圆心、OB长为半径的圆(图中虚线圆所示),在图中未画出作为背景的白纸。
①实验时在A点挂上重物G,为使杠杆在水平位置平衡,需在B点沿竖直向下方向施加16 N的拉力F,则重物G的重力为 N;
②保持A点所挂重物不变,撤去拉力F,在BD间任一位置施加拉力F,大小为16 N不变。为使杠杆始终能在水平位置平衡,发现拉力方向延长线均需要满足 (填圆与线的位置关系)的要求。
C层·培素养
15.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100 g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2.08 g
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测量范围
16.(2025北京)图甲所示的载货汽车,其前面为“单轴—单轮”(一根轴上有2个车轮),后面为“单轴—双轮”(一根轴上有4个车轮),如图乙所示。装货后该货车总质量为16 t,每个轮胎与地面的接触面积约为400 cm2。实际货车和货物整体的重心到前、后轴的距离一般不相等,常偏向车的后半部,为简化研究问题,假设整体重心C到前、后轴的距离相等,水平地面对货车前面两个车轮的作用力相等,等效作用在A点;水平地面对货车后面四个车轮的作用力均相等,等效作用在B点;因此,货车可看成水平杠杆,如图丙所示,AB距离等于前、后车轴间的距离,C在AB中点。g取10 N/kg。
(1)求货车在B点所受的总支持力。
(2)为了保护路面,需要限定车辆对路面的压强大小。只要车辆的任何一个轮胎对路面的压强超过限定值,即视为车辆超限。若某水平路面能承受的最大压强为7.0×105 Pa,请通过计算判断该货车是否超限。第十二讲　简单机械
A层·练基础
1.(2025广东)升旗时,利用旗杆顶部的定滑轮可以(D)
A.省力 B.省功
C.省距离 D.改变拉力方向
2.如图所示是西安某住宅小区门口栏杆的示意图,当在A处施加一个动力时,可将栏杆逆时针拉起来,下列四个选项中的杠杆与它类型一致的是(A)
A.钓鱼竿 B.核桃夹
C.托盘天平　 　D.羊角锤
3.(2025北京)如图所示,园艺工人在修剪枝条。关于园艺剪的使用,下列说法正确的是(C)
A.园艺剪对枝条的压力是阻力
B.在如图所示状态使用时,园艺剪是费力杠杆
C.把枝条往园艺剪的轴处靠近是为了省力
D.把枝条往园艺剪的轴处靠近是为了增大阻力臂
4.智慧的中国人在修房屋时,利用杠杆方便快捷地吊起材料。地面上的人沿竖直方向用210 N的力,在10 s内将重300 N的材料从地面匀速提升到4 m高的屋顶,拉力端绳子下降的距离是6 m。此过程中(C)
A.杠杆是费力杠杆
×,210 N<300 N,省力杠杆
B.有用功是1 260 J
×,W有用=Gh=300 N×4 m=1 200 J
C.机械效率约为95.2%
√,W总=Fs=210 N×6 m=1 260 J,η===95.2%
D.人做功的功率是120 W
×,P===126 W
5.(多选)(2025昆明盘龙区一模)在图中利用动滑轮将10 N的重物匀速提升4 m,用时10 s。已知动滑轮的重力为2 N,不计绳重和摩擦,下列相关说法正确的是(BC)
A.使用动滑轮可以省距离
B.拉力F的大小为6 N
C.绳子自由端拉力的功率为4.8 W
D.此动滑轮提升的重物越轻,机械效率越大
6.人体中有很多结构可简化为杠杆。如图所示,手提起物体时,桡骨在肱二头肌的收缩牵引下绕肘关节转动,这是一种　费力　杠杆,此过程中肱二头肌收缩的距离　小于　(选填“大于”“等于”或“小于”)手移动的距离。
7.如图所示是三种类型的剪刀,请为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀,你会选择　A　(选填“A”“B”或“C”)剪刀,这样选择的目的是　省力　(选填“省力”“省距离”或“省功”)。
8.如图所示,分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400 N的物体匀速向上提起;已知每个滑轮重20 N,忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦,图甲中车对绳子的拉力为　400　N,图乙中人对绳子的拉力为　210　N。
9.如图甲所示,用核桃钳夹核桃时,用力握紧手柄即可夹碎核桃。将上部的手柄ABC简化为如图乙所示的杠杆,若F1=20 N,l1=10 cm,l2=4 cm,忽略杠杆自身的重力,则F2的大小为　50　N。
10.如图所示,画出用起子撬图钉的动力F1的力臂l1。
答案:如图所示
B层·提能力
11.(多选)如图所示是建筑工人站在高处用滑轮吊装物体的情景。工人在绳端施加280 N的拉力,将重为500 N的物体匀速提起15 m,用时总计1 min,则下列分析正确的是(BD)
A.使用的动滑轮的重力为220 N
×,G动=2F-G=2×280 N-500 N=60 N
B.在此过程中,拉力所做的额外功为900 J√,s=2h=2×15 m=30 m,W总=Fs=280 N×30 m=8 400 J,W有用=Gh=500 N×15 m=7 500 J,W额外=W总-W有用=8 400 J-7 500 J=900 J
C.拉力做功的功率为70 W
×,P===140 W
D.绳子自由端移动的速度为0.5 m/s
√,v===0.5 m/s
12.(2025曲靖麒麟区模考)如图所示,一根轻质木杆A端细线下挂40 N的重物静止在水平地面上。当在B端加竖直向下的作用力F=30 N时,木杆恰能在水平位置处于平衡状态,此时细线竖直,重物对地面的压强为3 000 Pa。已知OA=30 cm,重物与地面的接触面积为100 cm2。则下列说法正确的是(A)
A.OB的长度为10 cm
B.重物对水平地面的压力为40 N
C.此杠杆是一个省力杠杆
D.将F向右转过一个角度时,要使重物对地面的压强不变,则F变小
13.图甲是小明自行车的手闸,其中ABO可视为一种杠杆,简化示意图如图乙所示,O为支点,F2为阻力,请在图乙中画出作用在A点的最小动力F1及其力臂l1。
答案:如图所示
14.(2025昆明五华区校级模考)在“探究杠杆平衡条件”的实验中:
(1)如图甲所示,实验前杠杆左端下沉,则应将螺母向　右　(选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡;使杠杆处于水平位置平衡的目的是便于　测量力臂大小　。
(2)如图乙所示,杠杆上刻度均匀,在A点挂3个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂　4　个相同的钩码;当杠杆平衡后,在A、B两点下方同时增加一个相同的钩码,则杠杆将　左端下沉　(选填“左端下沉”“右端下沉”或“仍保持静止不动”)。
(3)如图丙所示,若不在B点挂钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡;当弹簧测力计从图丙位置转到图丁位置时,其示数会　变大　(选填“变大”“不变”或“变小”),原因是　根据杠杆的平衡条件,阻力和阻力臂不变,动力臂变小,动力
变大　。
(4)如图戊所示装置是老师制作的“杠杆力臂演示仪”。杠杆自身质量和摩擦忽略不计,O为支点,A、D为左右两端点。AO=0.8 m,OB=0.2 m。在作为竖直背景面的白纸上作有以O为圆心、OB长为半径的圆(图中虚线圆所示),在图中未画出作为背景的白纸。
①实验时在A点挂上重物G,为使杠杆在水平位置平衡,需在B点沿竖直向下方向施加16 N的拉力F,则重物G的重力为　4　N;
②保持A点所挂重物不变,撤去拉力F,在BD间任一位置施加拉力F,大小为16 N不变。为使杠杆始终能在水平位置平衡,发现拉力方向延长线均需要满足　拉力方向延长线与圆相切　(填圆与线的位置关系)的要求。
C层·培素养
15.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100 g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(B)
A.自制杆秤的每一格约表示2.08 g
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测量范围
16.(2025北京)图甲所示的载货汽车,其前面为“单轴—单轮”(一根轴上有2个车轮),后面为“单轴—双轮”(一根轴上有4个车轮),如图乙所示。装货后该货车总质量为16 t,每个轮胎与地面的接触面积约为400 cm2。实际货车和货物整体的重心到前、后轴的距离一般不相等,常偏向车的后半部,为简化研究问题,假设整体重心C到前、后轴的距离相等,水平地面对货车前面两个车轮的作用力相等,等效作用在A点;水平地面对货车后面四个车轮的作用力均相等,等效作用在B点;因此,货车可看成水平杠杆,如图丙所示,AB距离等于前、后车轴间的距离,C在AB中点。g取10 N/kg。
(1)求货车在B点所受的总支持力。
(2)为了保护路面,需要限定车辆对路面的压强大小。只要车辆的任何一个轮胎对路面的压强超过限定值,即视为车辆超限。若某水平路面能承受的最大压强为7.0×105 Pa,请通过计算判断该货车是否超限。
解析:(1)由题意知,装货后该货车总质量为16 t,则货车的总重力为G=mg=16×103 kg×10 N/kg=1.6×105 N,把货车可看成水平杠杆,以A点为支点,货车重力G为阻力,则B点的支持力为动力,由杠杆平衡的条件可得G×AC=FB支持×AB,C在AB中点,则货车在B点所受的总支持力FB支持=×G=×1.6×105 N=8×104 N。
(2)由题意知,每个轮胎与地面的接触面积约为400 cm2,则后轮胎对路面的压强为p后===5×105 Pa<7.0×105 Pa,则后胎未超限;把货车可看成水平杠杆,以B点为支点,货车重力G为阻力,则A点的支持力为动力,由杠杆平衡的条件可得G×BC=FA支持×BA,C在AB中点,则货车在A点所受的总支持力FA支持=×G=×1.6×105 N=8×104 N,
则前轮胎对路面的压强为p前===1×106 Pa>7.0×
105 Pa,则前胎超限了,因此该货车超限。
答案:(1)8×104 N
(2)超限　计算过程见解析

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