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第十二讲　简单机械
第1节　杠杆
(建议用时：25 min)
一、选择题
1.(2025四川甘孜州)使用各种简单机械，可以使我们的工作和生活更省力、更方便。下列工具中属于省力杠杆的是(　 　)
A.筷子 B.托盘天平 C.钳子　　 D.镊子
2.(2025定西一模改编)剪纸是我省一些地区的传统文化艺术。如图所示，用剪刀剪纸的过程中，下列说法正确的是(　 　)
第2题图
A.剪刀对纸的压力是阻力
B.在图示状态使用时剪刀是费力杠杆
C.把纸往剪刀的轴处靠近是为了省力
D.把纸往剪刀的轴处靠近是为了增大阻力臂
3.(2025四川眉山)“探究杠杆的平衡条件”实验中，杠杆在水平位置平衡，如图所示。下列操作能使杠杆在水平位置保持平衡的是(　 　)
第3题图
A.同时将左右两侧的钩码取下一个
B.将A、B两处所挂的钩码交换位置
C.将右侧钩码取下一个，左侧钩码向支点移动一格
D.将左侧钩码向支点移动两格，右侧钩码向支点移动三格
二、填空题
4.[古人智慧·投石器]如图甲所示，投石器是人类历史上最古老的远程武器之一，其工作原理如图乙所示。发射前，通过人力或机械装置抬起配重，释放配重时，重物下落，驱动杠杆另一端的石弹沿预定轨迹抛出。投石器相当于　 　(选填“省力”或“费力”)杠杆；若OA∶OB＝3∶1，当动力F1＝900 N时，最多可投　 　kg的石块。(不计杆重及摩擦，g取10 N/kg)
甲 乙
第4题图
5.(2025江苏扬州改编)如图是兄弟二人抬水的场景，扁担相当于杠杆，若以哥哥的肩为支点，弟弟对扁担的作用力是动力，哥哥将水桶悬挂点向自己移动一段距离，则　 　变小，弟弟对扁担的作用力　 　(填变化情况)。
第5题图
三、识图、作图题
6.(2024江苏苏州)健身步道上的坐式划船训练器如图所示。人坐在座板上，用始终与把手垂直的力缓慢向后将把手拉至身体两侧，此过程中，拉力大小变化情况是　 　。若要增加训练强度，应将配重盘向　 　(选填“a”或“b”)端移。
第6题图
7.(2025山西)图甲是L型应急防洪板，能有效阻挡洪水。图乙为单个防洪板的结构简图，请你在图乙中画出能阻碍防洪板向左翻倒的压力F的力臂。
甲 乙
第7题图
8.(2025平凉一模)图甲是管道工人撬开马路上的井盖时的情景，撬棒相当于杠杆，图乙为简化图，其中O为支点，请在图乙中画出工人在A点施加的最小动力F1的示意图及动力臂L1。
甲 乙
第8题图
四、简答题
9.[古人智慧·运送巨木]如图为我国古人运送巨木的劳动场景示意图。他们通过横杆、支架、石块等，将巨木的一端抬起，垫上圆木，以便将其移到其他地方。请用所学物理知识回答下列问题：
(1)支架下端垫有面积较大的石块，其作用是什么？
(2)如果他们无法将巨木抬起，请你提出一个有可能抬起巨木的改进方案，并简述其中的物理学原理。
第9题图
10.[模型建构](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，A、B间的距离等于前、后车轴间的距离，C在AB中点。g取10 N/kg。
甲 乙 丙
第10题图
(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2节　滑轮 斜面 机械效率
(建议用时：15 min)
一、选择题
1.(2025湖南省卷)如图，这是小静设计的一款无需电池和燃料的无碳小车。在重物下落驱动无碳小车运动的过程中，下列说法正确的是(　 　)
第1题图
A.顶部的定滑轮可以省力
B.机械效率可达到100％
C.主要是利用重力势能转化为动能
D.给车轮轴承加润滑油可以增大摩擦力
2.(2025四川广元)用如图所示的滑轮组将重450 N 的物体M沿水平地面匀速拉动1 m，绳子末端拉力F大小为40 N，物体M所受摩擦力大小是物重的0.2倍。则下列说法错误的是(　 　)
第2题图
A.物体M所受摩擦力方向水平向左
B.绳子末端移动的距离为3 m
C.该滑轮组的机械效率为70％
D.在绳子与滑轮间加润滑油可提高滑轮组的机械效率
3.如图所示，斜面长10 m，高4 m。用平行于斜面F＝50 N的拉力，将重100 N的物体从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是(　 　)
第3题图
A.利用此装置既可以省力，也可以省功
B.物体受到的摩擦力为50 N
C.对物体所做的有用功为500 J
D.该斜面的机械效率为80％
二、填空题
4.甲图盘山公路修得弯弯曲曲，其主要目的是　 　(选填“省力”或“省距离”)，乙图是用螺丝刀将螺纹钉旋进木板的情景，手柄　 　(选填“粗”或“细”)一些的螺丝刀用起来更省力。
甲 乙
第4题图
5.(2025江苏南京)如图所示，用动滑轮将重180 N 的木箱在5 s内沿竖直方向匀速提升2 m，所用拉力为100 N，不计绳重和摩擦。此过程中木箱上升的速度为　 　m/s，有用功是　 　J，拉力的功率是　 　W；若用此装置沿竖直方向匀速提升380 N重物时，机械效率为　 　％。
第5题图
三、作图题
6.(2022甘肃17题)如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请用笔画线代替绳子，画出最省力的绕绳方法。
第6题图
四、计算题
7.(2025四川遂宁)我国很早就有使用滑轮的记载，如图甲的汉代砖刻便记录了矿山使用滑轮做起吊机械的场景。借助如图乙所示的装置(篮子质量不计)，质量为60 kg 的采矿工人用400 N 的拉力将70 kg的矿石从矿坑匀速提起，10 s内矿石上升了2 m。(忽略绳重及滑轮的摩擦，g取10 N/kg)求：
甲 乙
第7题图
(1)绳子自由端移动的速度；
(2)此滑轮组的机械效率；
(3)若工作时矿工双脚与地面接触面积为400 cm2，他对水平地面的压强大小。
第十二讲　简单机械 【参考答案】
第1节　杠杆
1.C　
2.C　
3.D　
4.费力　30　
5.阻力臂　变小　
6.变小　a　
7.如答图所示
第7题答图
8.如答图所示
第8题答图
9.答：(1)支架下面垫有面积较大的石块，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小对地面的压强。
(2)如果他们无法将巨木抬起，说明动力偏小，故将支点往靠近巨木一端移动。由F1l1＝F2l2可得l1增大，l2减小，F2不变，则F1减小，他们就可以将巨木抬起。(合理即可)
10.解：(1)货车的总质量m＝16 t ＝1.6×104 kg
货车的总重力
G＝mg＝1.6×104 kg×10 N/kg＝1.6×105 N
设前轴的总支持为F1，后轴的总支持力为F2。以A点为支点，后轴的总支持力F2为动力，货车重力G为阻力，如图所示，其中AB为动力臂L1，AC为阻力臂L2
根据杠杆平衡条件得，F2L1＝GL2。C在AB的中点，所以 L1＝ 2L2。因此F2＝G＝＝8×104 N，即B点所受到的总支持力F2＝8×104 N
(2)A点总支持力F1＝G－F2＝1.6×105 N－8×104 N＝8×104 N
每个轮胎与地面的接触面积
S＝400 cm2＝400×10－4 m2＝0.04 m2
前轴2个车轮，每个车轮对地面的压力
F前＝F1＝×8×104 N＝4×104 N
故单个车轮的压强p前＝＝＝1.0×106 Pa
前轴单个轮胎的压强 1.0×106 Pa＞7.0×105 Pa
因此，货车的前轴轮胎对路面的压强超过了限定值，该货车超限。
第2节　滑轮 斜面 机械效率
1.C　
2.C　
3.D　
4.省力　粗　
5.0.4　360　80　95　
6.如答图所示
第6题答图
7.解：(1)由图乙可知，动滑轮上的绳子段数为n＝2，绳子自由端移动的距离
s＝nh＝2×2 m＝4 m
绳子自由端移动的速度v＝＝＝0.4 m/s
(2)矿石的重力G＝mg＝70 kg×10 N/kg＝700 N
此滑轮组的机械效率
η＝×100％＝×100％＝×100％＝×100％＝×100％＝87.5％
(3)工人的重力G人＝m人g＝60 kg×10 N/kg＝600 N
工作时工人对水平地面的压力等于他的重力与绳子拉力之差，即
F压＝G人－F＝600 N－400 N＝200 N
他对水平地面的压强
p＝＝＝5 000 Pa

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