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/ 让教学更有效 精品试卷 | 二轮专题复习
专题12简单机械
一、杠杆
1.杠杆定义
一根能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆（硬棒可以直、可以弯）。
2.杠杆五要素
①. 支点O：杠杆绕着转动的固定点
②. 动力F ：使杠杆转动的力
③. 阻力F ：阻碍杠杆转动的力
④. 动力臂L ：支点到动力作用线的垂直距离
⑤. 阻力臂L ：支点到阻力作用线的垂直距离
易错点：力臂不是支点到作用点的线段。
3.力臂画图步骤
①.找点：找准支点O
②.画线：画出动力、阻力作用线
③.作垂：从支点向力的作用线作垂线
④.标字母：垂线段即为力臂，标L 、L
4.杠杆平衡条件（必考）
动力×动力臂 = 阻力×阻力臂
公式：
平衡含义：杠杆静止、匀速转动都叫平衡。
5.三类杠杆分类
①. 省力杠杆：L1>L2，F1省力、费距离
例子：撬棍、扳手、羊角锤、瓶盖起子、钳子、独轮车
②. 费力杠杆：L1F2
费力、省距离
例子：筷子、镊子、钓鱼竿、船桨、理发剪刀、前臂
③. 等臂杠杆：L1=L2，F1=F2
不省力不费力、不省距离不费距离
例子：天平、定滑轮
二、滑轮
1.定滑轮
轴固定不动的滑轮
- 实质：等臂杠杆
- 特点：
①不省力：F=G_物
②不省距离：绳子移动距离s=h
③可以改变力的方向
2.动滑轮
轴随物体一起运动的滑轮
- 实质：动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆
- 特点：
①省一半力：（不计滑轮重、绳重、摩擦）
②费一倍距离：
③不能改变力的方向
3.滑轮组
定滑轮+动滑轮组合
绳子段数n判断：只数直接连在动滑轮上的绳子
1.拉力公式：（不计绳重、摩擦、动滑轮重力）
考虑动滑轮重力：
2.距离关系：
s：绳子自由端移动距离
h：物体上升高度
3.速度关系：
4.方向：绕线不同，拉力方向可改变、可不改变
绕线口诀：奇动偶定
n为奇数：绳子起点从动滑轮开始绕
n为偶数：绳子起点从定滑轮开始绕
三、斜面
1.斜面是一种省力机械
2.斜面越长、高度越低，越省力
3.拉力与重力关系：不计摩擦
F：沿斜面拉力；L：斜面长；h：斜面高度
生活实例：盘山公路、螺丝钉、斜坡
四、高频易错总结
1.力臂一定垂直于力的作用线
2.杠杆平衡只看力×力臂，不是力相等就平衡
3.动滑轮只有绳子段数n=2理想情况才省一半力
4.滑轮组n数只数动滑轮上绳子
5.定滑轮改变方向不省力，动滑轮省力不改方向
6.省力机械一定费距离，费力机械一定省距离
习题巩固
一．选择题（共20小题）
1．如图是我国民间“立夏称人”的传统习俗，人们用杆秤称量孩童体重，寓意健康成长。下列说法正确的是（　　）
A．该杆秤是一种费力杠杆
B．该杆秤的零刻度线在悬挂点O处
C．如果秤砣磨损，则测量结果会比真实质量偏小
D．要使该杆秤的量程变大，可以将秤的悬挂点O向左移
2．齐济项目黄河特大桥采用钢索斜拉式设计，如图甲所示。大桥的一部分可简化为图乙所示的模型，其中F1为钢索的拉力，F2代表桥所受的重力，O为支点，若N点不动，钢索A端向右移动，则钢索的拉力F1将会（　　）
A．变大 B．不变 C．变小 D．无法判断
3．一质量分布不均匀的木条重90N。如图所示，甲、乙两个弹簧测力计分别连接此木条的A、B两端，使木条处于水平静止状态，此时弹簧测力计乙的示数是60N。C、O是木条上的两个点，AO＝OB，AC＝CO，若将弹簧测力计甲的位置移到C点，则弹簧测力计甲的示数是（　　）
A．30N B．40N C．50N D．60N
4．如图所示两个轮轴使用时，两图中拉力F大小相等，轮轴的轮半径是轴半径的二倍，则所挂重物G1、G2的重力比是（　　）
A．1：1 B．2：1 C．4：1 D．1：4
5．图甲为停车场的电子闸杆，其结构图如图乙所示，闸杆和摇杆组成一根可绕转轴O转动的杠杆，闸杆质量分布均匀，摇杆质量不计。当力F作用于A点时，闸杆恰好开始向上转动，下列说法正确的是（　　）
A．此装置可视为费力杠杆
B．力F的力臂大于OA
C．杠杆的阻力臂为OB
D．当力F垂直于OA向下时，F为最大值
6．如图是小滨在跨学科实践中自制的杆秤，提纽B为支点，O为定盘星，秤砣对秤杆的拉力为F1（动力），物体对秤钩的拉力为F2（阻力）。杆秤水平平衡时，则阻力臂是（　　）
A．BA B．BO C．OC D．BC
7．如图所示，当我们举起哑铃时，肘关节为支点，肱二头肌的拉力为动力，哑铃对手臂的拉力为阻力。关于这个杠杆系统，下列说法正确的是（　　）
A．该杠杆是省力杠杆
B．该杠杆的特点是费距离
C．哑铃越重，肱二头肌需要施加的拉力就越大肘
D．从图示位置向上举起哑铃的过程中动力逐渐增大
8．如图所示，现将杠杆两边的钩码同时向里（支点）移动一格，则（　　）
A．杠杆保持平衡 B．杠杆左端下降
C．杠杆右端下降 D．无法判断
9．我国古代科技著作《天工开物》记载了脚踏碓（碓：duì）的情景，如图所示，碓是一种给稻谷去壳的工具，用脚连续踏木杠的一端，另一端的碓头就会连续起落舂米（将稻米去壳）。下列有关说法正确的是（　　）
A．碓的头部较尖，是为了增大压力
B．使用脚踏碓时，可以省距离
C．使用脚踏碓时，木杆相当于省力杠杆
D．脚踏的一端做得比较粗糙，可减小摩擦力
10．如图所示，利用动滑轮提升物体，使物体在10s内匀速上升4m，物体的重力为10N，动滑轮的重力为2N，不计绳重与摩擦。下列说法正确的是（　　）
A．使用动滑轮可以省距离
B．物体运动的速度为2m/s
C．拉力的大小为5N
D．绳子自由端移动的距离为8m
11．如图所示，湖面上一艘小船，在时间t内，站在岸上的人通过滑轮用大小为F的水平拉力拉绳子的自由端，使小船向岸边匀速直线移动的距离为s。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．绳子自由端向左移动的距离是
B．船受到的拉力大小为F
C．拉力F的功率是
D．木桩受到的拉力大小为
12．如图所示是小明利用同一滑轮往高处搬运同一货物的两种方法。甲、乙两图中，物体匀速上升速度相同，不计滑轮重，不计绳重与摩擦，则（　　）
A．甲绳自由端的拉力等于乙绳自由端的拉力
B．甲绳自由端的拉力小于乙绳自由端的拉力
C．甲绳自由端移动速度等于乙绳自由端移动速度
D．甲绳自由端移动速度小于乙绳自由端移动速度
13．如图所示，甲物体重为6N，乙物体重为10N，甲、乙均保持静止状态，不计弹簧测力计自重和绳的重力及摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．乙对地面的压力是10N
B．弹簧测力计的示数为12N
C．乙受到的合力为4N
D．拉乙物体的绳子的拉力为6N
14．如图是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式，不计机械自重和摩擦，其中所需拉力最小的是（　　）
A．
B．
C．
D．
15．小艳和老郭进行一场“拔滑轮”比赛。A为固定在地面的柱子，小艳、老郭所拉绳子对滑轮的拉力分别为F1、F2，如图所示，M、N均为绳子上的点。（忽略滑轮轮重以及轮与轴之间的摩擦力），则（　　）
A．若滑轮保持静止，则F1＝F2
B．若N点向右移动0.2m，则M点只向右移动0.1m
C．小艳拉的那端更省力，小艳会获胜
D．若M点向左移动0.2m，则N点只向左移动0.1m
16．如图所示，重物G＝300N，动滑轮重40N，要使重物匀速上升3m，不计摩擦和绳重，则下列说法正确的是（　　）
A．F＝640N，并向上移动6m
B．F＝640N，并向上移动1.5m
C．F＝340N，并向上移动6m
D．F＝150N，并向上移动1.5 m
17．如图所示，关于简单机械，下列说法不正确的是（　　）
A．如图甲是一个费力杠杆
B．如图乙使用定滑轮可以改变力的方向
C．如图丙使用斜面可以省功
D．如图丁使用滑轮组可以省力
18．下列关于简单机械的说法，正确的是（　　）
A．定滑轮既能省力又能改变力的方向
B．动滑轮既能省力又能改变力的方向
C．滑轮组既能省力又能改变力的方向
D．斜面是一种费力的简单机械
19．小乐购买了玩具并自己组装，用到了内六角螺丝和与其配套的内六角扳手，如图所示，下列说法错误的是（　　）
A．内六角螺丝是一种类似斜面的机械
B．螺纹密一些的螺丝拧起来会更省力
C．内六角扳手使用过程中相当于轮轴
D．将扳手M点插入螺丝孔使用更省力
20．如图所示，下列组合机械的相关描述中正确的是（　　）
A．吊车是轮轴与定滑轮的组合，为了省力和改变施力的方向
B．绞车是轮轴与定滑轮的组合，为了改变施力的方向，但不能省力
C．吊桥是杠杆与定滑轮的组合，为了省功
D．塔式起重机是杠杆与滑轮组的组合，为了省距离
二．填空题（共20小题）
21．吊车吊起货物时，与吊臂垂直的圆弧状伸缩撑杆可使吊臂绕O点缓慢转动，如图所示，吊臂是一个　 　 杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”）；在匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆对吊臂的支持力　 　 （选填“不变”“变小”或“变大”）。
22．如图所示，在杠杆C点挂上钩码，且有一圆形纸板固定在杠杆上，其半径大小为20cm，纸板圆心也在O点。在杠杆上先后施加与纸板边缘相切的拉力FA、FB，杠杆都能在水平位置保持平衡（知识链接：圆的切线与过切点的半径垂直）。杠杆平衡时，拉力FA　 　 FB（选填“＞”“＜”或“＝”）。平衡时若拉力FA＝3N，则钩码质量为　 　 g。
23．杆秤是我国古老且至今仍在使用的一种衡量工具，如图的杆秤可视为杠杆，提纽处为支点O，若不计其自重，当在挂钩悬挂被称物体后处于平衡状态，已知CO＝2cm、OD＝12cm，秤砣质量为0.5kg，则被称物体的质量为　 　 kg。
24．如图甲所示是学校里面常用的一种质量为2.2kg的移动指示牌，其侧视图如图乙所示，其中AB为指示牌牌面，CD和BE为支架（AB长为120cm，BE、CE长为50cm，菱架重力不计）。指示牌被风吹倒时可看作杠杆；假设此时指示牌重力G的作用线通过E点，风力F的作用点在AB的中点，则F　 　 G；若增大BE的长度，则指示牌更　 　 （选填“容易”或“不容易”）被风吹倒；根据图乙所示风向可计算出刚好把D端吹离地面这一瞬间的风力大小为　 　 N。
25．杠杆的平衡状态是指杠杆处于 　 　 或匀速转动状态。在探究杠杆的平衡条件实验中，未挂钩码前，应调节平衡螺母使杠杆在 　 　 位置平衡。若如图所示在O点左侧第6格挂2个钩码，应在A点挂 　 　 个钩码使杠杆保持平衡。
26．如图所示的装置中，A物重7N，B物重3N，A、B均保持静止，不计弹簧测力计和绳子的自重及滑轮摩擦，则弹簧测力计的示数为　 　 N，A受到地面的支持力为　 　 N。
27．如图，小明想利用所学知识把树扶正。他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子。此过程中，甲树相当于　 　 （选填“动”或“定”）滑轮，可以　 　 （选填“省力”或“改变拉力的方向”）。
28．如图所示，甲、乙两名同学各持一根较光滑的木棍面对面站立。将绳子的一端系在其中一根木棍上，再按图示依次绕过两根木棍，木棍和绳子组成了一种简单机械，叫　 　 ，丙同学用较小的力缓慢拉动绳子的另一端，这两根木棍将　 　 （靠拢/分开）。若丙同学用10N的力向左匀速拉绳子，则甲同学至少需要　 　 N的力。
29．如图所示，物体重400N，滑轮重10N（绳重、摩擦不计），若要匀速提升重物，则自由端匀速竖直向上的拉力F为　 　 N，若拉力F的方向向右倾斜一些，如图所示的虚线所示，则拉力将　 　 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
30．如图（a）、（b）所示，若不计摩擦和滑轮重力，分别用力FA、FB匀速提升重力均为100牛的物体，图（b）中，力FB的大小为 　 　 牛；若A物体匀速上升3米，则拉力FA作用的距离是 　 　 米。
31．如图，每个滑轮自重相等，不计绳重和滑轮上的摩擦，分别用甲、乙滑轮组匀速向上提升重物A、B时，F甲＝F乙。已知GA＝60N，GB＝38N，则每个滑轮重　 　 N。
32．小红设计了一个升降装置，如图所示。通过它把一个重力为260N的物体从地面提升到9m高的阳台上，所用拉力F为90N，用时10s，不计绳重和摩擦，动滑轮的质量为　 　 kg，绳端移动的速度为　 　 m/s。（g取10N/kg）
33．在水平桌面上放一个200N的重物，现用如图所示装置将物体匀速拉动，物体与桌面的摩擦力是54N，不考虑滑轮和绳的重力以及滑轮与绳间摩擦，水平拉力F为　 　 N。若绳子自由端移动速度为0.6m/s，则物体移动速度为　 　 m/s。
34．如图甲所示的水龙头很难徒手拧开，将如图乙的钥匙，安装后（如图丙所示）容易打开，则此时钥匙相当于一个 　 　 （选填“斜面”、“滑轮”或“轮轴”），属于 　 　 （选填“省力”或“费力”）机械。
35．如图甲所示是疆山上的盘山路“秦岭十八弯”，盘山路相当于简单机械中的　 　 ，该机械的优点是可以　 　 （选填“省力”或“省功”）；图乙和图丙所示是生活中常见的螺丝钉和图钉，其中与盘山公路的力学原理相同的是图　 　 （选填“乙”或“丙”）所示钉子。
36．图甲是《天工开物》中记载的一种农业生产汲水装置——辘，图乙是它提水时的示意图，为方便提水，应按照 　 　 （省力/费力）杠杆来设计，支点是 　 　 （A/B/C）点；图丙中水龙头开关的设计也应用了同样原理，开关选用 　 　 （①/②）效果更好。
37．如图甲所示，要用更小的力来夹碎核桃则该力应作用在　 　 点（选填“A”或“B”）上更好；如图乙所示，手柄　 　 （选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力；螺纹　 　 （选填“密”或“疏”）一些的螺丝钉拧起来更省力。
38．如图所示是一款晾衣架，天花板上的方框内安装的是 　 　 滑轮（选填“定’或“动）。若不计滑轮重、绳重及摩擦，当晾衣架静止时绳子上的拉力F为20N，则杆和衣架总重为 　 　 N。摇柄可绕O点转动，逆时针摇动摇柄使晾衣架匀速上升时，作用在摇柄上的力F'　 　 （选填“大于”、“小于”或“等于”）F。
39．如图所示，用力F拉重为400N的木箱在水平地面上做匀速直线运动，木箱受到的摩擦力为200N，则方向为水平向　 　 ；若木箱匀速运动了5m，则拉力F移动的距离为　 　 m，拉力F为　 　 N。（不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦）
40．在跨学科实践活动中，小明制作了一杆秤如图所示，杆秤秤砣的质量为0.3kg，杆秤自身质量忽略不计。若杆秤水平静止时，被测物体和秤砣到秤组的距离分别为0.05m和0.2m，则被测物体的质量为　 　 kg；若秤砣有缺损，则测量值比被测物体的真实质量要　 　 （选填“偏大”或“偏小”）；若想增大这杆秤的测量范围，可将提纽向　 　 （选填“左”或“右”）移动。
三．作图题（共6小题）
41．如图所示是古人用来汲水的桔桳示意图，请在图中画出作用在A点的最小动力F的示意图。
42．如图所示，OA是一根杠杆，O是转轴，MN是一面竖直的墙，现有一根绳子PQ将杠杆拉着使它保持平衡，绳子的一端系在墙上的P点，另一端系在OA上的Q点，若绳子PQ对OA拉力的力臂为l，试确定PQ的位置，画出重物给OA的阻力F2和阻力臂l2。
43．在杠杆上的A点挂一重物，在B点对杠杆施加一个最小的力，使杠杆平衡在如图所示的位置。试画出这个力的示意图。
44．如图，人在楼上用滑轮组提升重物，画出滑轮组的绕绳方式。
45．如图所示，小明站在地上借助滑轮组提升重物，请画出满足以上条件下尽可能省力的绳子绕法。
46．将汽车拉出泥潭，画出用力最小的绕法。
四．实验探究题（共4小题）
47．图甲、乙、丙是小李利用刻度均匀的均质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验。（每个钩码重0.5N）
（1）实验前呈现图甲所示情况，该杠杆处于 　 　 （平衡状态/非平衡状态）。要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 　 　 （选填“左”或“右”）调节。
（2）如图乙所示，在B点处施加一个竖直向下的拉力F＝3N时，杠杆仍然在水平位置平衡，当拉力F向右倾斜时，仍要保持杠杆在水平位置平衡，拉力F的大小将 　 　 （变大/变小/不变）。
（3）如果小李又进行了如图丙所示的探究，发现用弹簧测力计在C点竖直向上拉，使杠杆仍然处于水平位置平衡时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因是：　 　 。
（4）小李利用身边的物品来探究杠杆的平衡条件（图丁所示），铅笔水平平衡后，不小心将前端的铅笔芯弄断了，她立刻将铅笔稳住，并将铅笔芯放到右端细线下固定，则松手后铅笔 　 　 （填字母序号）。
A.左端下沉
B.右端下沉
C.仍然水平平衡
（5）学习了功的知识后，小李回看表格中记录的数据，她想能否将：“F1L1/（N m）”中的单位“N m”换成“J”，根据功的定义，你觉得可以换吗？　 　 （可以/不可以）。
48．在“探究杠杆平衡条件”实验中：所用的实验器材有：杠杆（每小格均等长）、铁架台、刻度尺、细线和若干个重力1N的钩码。
（1）实验前杠杆左端下沉，应将平衡螺母向　 　 调，使杠杆在水平位置平衡。
（2）多次实验后得出杠杆平衡条件：　 　 。多次实验的目的是　 　 （选填“A．取平均值减小误差”或“B．使实验结论具有普遍性”）。
（3）如图丁所示，杠杆平衡时，若在两边钩码下各加挂一个相同钩码，杠杆　 　 （选填“保持平衡”“左端下沉”或“右端下沉”）。
（4）如图戊，用弹簧测力计竖直向上拉杠杆，使杠杆平衡，拉力为　 　 N；若将弹簧测力计倾斜拉，始终保持杠杆水平平衡，拉力大小将　 　 （选填“变大”“不变”或“变小”）。
49．物理兴趣小组的同学们利用如图所示的装置共同探究滑轮的特点。
（1）在探究定滑轮特点时，做的实验如图甲所示，据此可证明：使用定滑轮不能省力，　 　 （选填“能”或“不能”）改变力的方向。
（2）在探究动滑轮特点时，如图乙所示，据此可证明：使用动滑轮 　 　 省力，　 　 改变力的方向。（均选填“能”或“不能”）。
（3）在探究滑轮组的特点时，他们进行的实验如图丙所示，实验时应 　 　 （选填“竖直向上”或“斜向上”）拉弹簧测力计，使钩码 　 　 （选填“匀速”或“变速”）上升，读出弹簧测力计的示数。如图丙所示，据此可证明：利用滑轮组提升重物能 　 　 。图丙中，如果物体被提升时的速度为0.2m/s，则绳子自由端移动的速度为 　 　 m/s。
50．在学习滑轮的相关知识时，小星和同学组建实验小组对滑轮组的特点进行探究，请你和她们一起完成下题。
（1）该实验小组在探究滑轮组的特点时，做了以下设想，其中正确的是 　 　 。
A.任何一个滑轮组都具备既省力又能改变动力的方向的优点
B.滑轮组的省力情况取决于动滑轮的个数
C.滑轮组的省力情况取决于承担物重的绳子段数
D.任何滑轮组都具有既省力又省距离的优点
（2）如图1所示是小星所在小组在进行实验时所使用的两个滑轮组，请回答：
a.　 　 滑轮组能改变动力的方向，而 　 　 滑轮组不能改变动力的方向。（均填“甲”或“乙”）
b.甲滑轮组中有 　 　 段绳子承担物重，乙滑轮组中有 　 　 段绳子承担物重，　 　 滑轮组更省力一些。
c.如果都使物体上升高度h，那么甲滑轮组绳子自由端移动的距离是 　 　 ，乙滑轮组绳子自由端移动的距离是 　 　 。
d.使用滑轮组的好处是：　 　 和 　 　 ；缺点是 　 　 。
（3）小星所在实验小组完成实验后，与其他实验小组的同学进行了交流，发现其他小组使用了不同的滑轮组合方式，在图2装置中（滑轮重、绳重和摩擦不计），最省力的是 　 　 ，最省距离的是 　 　 。
五．计算题（共6小题）
51．如图所示，OB为轻质杠杆，OA＝30厘米，AB＝10厘米，在杠杆的B端挂一个所受重力为90牛的重物。求：
（1）杠杆B点受到的阻力F2。
（2）要使杠杆在水平位置上平衡，在A点施加的最小力的大小和方向。
52．如图，O为杠杆的支点，OB长60cm，在B点挂了重为200N的重物，已知OC长为40cm，AC长为30cm。
（1）画出使杠杆平衡时在A点作用的最小动力的F示意图；
（2）求出F的大小为多少N？
53．如图所示，小华正在做俯卧撑，可以将他的身体看作一个杠杆，O为支点，A为他的重心，相关长度已在图中标明。已知他的质量m＝60kg，g＝10N/kg。
（1）求小华受到的重力G；
（2）求图示时刻地面对双手支持力F的力臂l1；
（3）求图示时刻地面对双手的支持力F。
54．杆秤是我国古老且至今仍在使用的一种衡量工具，如图的杆秤可视为杠杆，提纽处为支点O，若不计其自重，当在挂钩悬挂被称物体后处于平衡状态，已知CO＝2cm，OD＝20cm，秤砣的重力为10N，（g取10N/kg）求：
（1）秤砣的质量；
（2）被称物体的重力；
（3）若这杆秤所能测物体的最大重力为200N，求OB的长度。
55．如图所示，体重为600N的工人师傅用力匀速拉动绳子自由端，将重为300N的物体匀速提升2m。已知动滑轮的重为90N（不计绳重及摩擦，g取10N/kg）。
（1）求绳子自由端移动的距离。
（2）求工人师傅在绳子自由端的拉力。
（3）若绳子所能承受的最大拉力为700N，则工人师傅所能提起的物体的最大质量是多少？
56．如图所示，用滑轮组将120kg的物体匀速提起1m，动滑轮重为300N，不计绳重和摩擦，g取10N/kg，求：
（1）物体所受的重力；
（2）作用在绳自由端的拉力大小；
（3）绳自由端移动的距离。
六．综合能力题（共4小题）
57．明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳，沿用至今。图甲是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，提起水桶；
（1）如图甲所示，辘轳可视为不等臂杠杆，为方便提水，它是按照 　 　 （选填“省力”或“费力”）杠杆来设计的。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示，它的支点是“A”“B”或“C”中的 　 　 点；
（2）若大轮与小轮的半径比为3：1，水桶受到的总重力为90N。使周长为3m的大轮转动一圈，水桶匀速上升，井绳对水桶做多少功？若要使辘轳静止在图乙所示位置，作用在C点最小的力最小要多大？（不计井绳的粗细和自重）
58．据报道，一位物理老师在动物园内，用弹簧测力计称出了一头大象的质量，如图，在称象过程中，他用到吊车、铁笼和一根很长的槽钢等辅助工具，操作步骤如下：
①如图1，将铁笼系于槽钢上的B点，当吊车吊钩在槽钢上的悬吊点移至O点时，槽钢在水平位置平衡：
②如图2，将大象引入铁笼，用弹簧测力计竖直向下拉住槽钢的另一端，使之再次在水平位置平衡，测得OB＝0.06m，OA＝9m，弹簧测力计的示数为200N。（g＝10N/kg）
（1）步骤①的目的是消除 　 　 对杠杆平衡的影响，便于测量力臂；
（2）此时槽钢为 　 　 杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂）；
（3）计算大象的质量为 　 　 kg；
（4）一位学生看到后，设计了如图3所示的滑轮组来代替测力计，滑轮组绕绳的一端和槽钢A端相连，且竖直穿过地面上的定滑轮。请你帮他完成余下的滑轮组绕线设计，要求挂上适当的重物后，槽钢能水平平衡，计算槽钢水平平衡时，所挂重物的总重力为 　 　 N（不计滑轮及绳重，不计所有摩擦）。
59．在学习杠杆相关知识后，兴趣小组尝试了制作简易杆秤的实践活动。
（1）该兴趣小组制作的杆秤由秤杆、秤盘（放置待称量的物体）、提纽、秤砣组成，如图所示，提纽相当于杠杆五要素中的　 　 ，结合“秤砣虽小压千斤”这句话，此时杆秤相当于　 　 （选填“省力”“等臂”或“费力”）杠杆。
（2）A点为秤盘挂绳位置，B点为提纽位置，秤砣的质量为0.4kg，调节秤砣的位置到C点，此时秤杆恰好平衡，则C点为定盘星位置，对应的刻度线数值应为　 　 （选填“0”或“1”）。若秤砣最远可移至D点，则此杆秤最大可称量　 　 kg的物体。
（3）图中杆秤要设置更大的量程，可在提纽B的　 　 （选填“左侧”或“右侧”）增加一个提纽，为确保对买卖双方公平，使用杆秤时，秤杆应在　 　 方向保持静止。
60．如图甲为虎门大桥的示意图，“桥塔为什么要造这么高？”小强对此进行了研究：他将大桥的结构进行简化，抽象成图乙的模型，又画了桥塔高低不同的两幅图丙和丁。
（1）可以看出它用到了　 　 的相关知识，其中O是　 　 ，　 　 代表桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力。
（2）小强通过比较发现：适当增加桥塔的高度，可　 　 （填“增大”或“减小”）斜拉索拉力的力臂，从而　 　 （填“增大”或“减小”）斜拉索的拉力。
（3）假如让你来设计新的斜拉索式大桥，你还能提出什么方法可以减轻钢索承受拉力？（说出一种方法即可）
专题12简单机械习题
参考答案与试题解析
一．选择题（共20小题）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
答案 D C B C A A C C B D C
题号 12 13 14 15 16 17 18 19 20
答案 D D D D B C C D A
二．填空题（共20小题）
21．【答案】费力；变小。
【分析】根据图中动力臂与阻力臂大小分析分类，由于支持力始终与吊臂垂直，则动力的力臂保持不变；随着重物的上升，重力的力臂逐渐变小；结合杠杆平衡条件解答。
【解答】解：支持力始终与吊臂垂直，动力臂等于支撑点到支点的距离，故动力力臂l1小于物体对吊臂的拉力的阻力臂l2，所以吊臂是一个费力杠杆。
伸缩撑杆为圆弧状，伸缩时对吊臂的支持力始终与吊臂垂直，动力臂保持不变，在伸缩撑杆缓慢匀速顶起吊臂的过程中，重物的阻力臂逐渐减小，由杠杆的平衡条件可知，伸缩撑杆受到支持力渐渐变小。
故答案为：费力；变小。
22．【答案】＝；200。
【分析】由题意由圆心与切点的连线与切线垂直结合力臂的定义确定FA、FB对应的力臂；
由题意知，阻力与阻力臂是一定的，根据杠杆的平衡条件比较两力的大小。
根据杠杆平衡条件计算解答。
【解答】解：在杠杆上先后施加与纸板边缘相切的拉力FA、FB，由数学知识，圆心与切点的连线与切线垂直，即对应的半径与切线垂直，根据力臂的定义，图中FA、FB对应的力臂均为20cm；
由题意知，阻力与阻力臂是一定的，根据杠杆的平衡条件，动力与动力臂之积也为一定值，因两力的力臂相等，故FA＝FB。
平衡时若拉力FA＝3N，根据图中知，物体的拉力力臂为3格，是半径的1.5倍；
根据杠杆平衡知，FA×R＝mg×1.5R；
即3N×R＝m×10N/kg×1.5R；
解得m＝0.2kg＝200g；
故答案为：＝；200。
23．【答案】3
【分析】根据杠杆平衡条件得G物LCO＝G秤砣LOD，结合数据计算解答。
【解答】解：图中支点是O，左右拉力的力臂分别是OC和OD的长，由杠杆平衡条件得G物LCO＝G秤砣LOD；
即m物×10N/kg×2cm＝0.5kg×10N/kg×12cm；
解得m物＝3kg。
故答案为：3。
24．【答案】＜；容易；10。
【分析】使用杠杆时，杠杆绕着转动的点叫支点，根据图示确定支点位置，从而分析出杠杆的动力、动力臂、阻力、阻力臂；再根据杠杆平衡条件解答。
【解答】解：根据题意可知，指示牌的模型可以看作杠杆，指示牌被风吹倒时，根据图乙所示风向，风力F的作用点在AB的中点，支点为C点，如下图：
；
把风力看成动力，那阻力是指示牌重力G＝mg＝2.2kg×10N/kg＝22N，由图可知，动力臂L60cm+50cm＝110cm；
阻力臂为CE＝50cm，由此可知，指示牌被风吹倒时可看作是个省力杠杆，根据杠杆的平衡条件：F×L＝G×CE，由此可得F＜G；
若要加长BE，阻力和阻力臂不变，动力臂变大，动力变小，即指示牌更容易被风吹倒；
图乙所示风向刚好把D端吹离地面，由杠杆平衡条件可得F×L＝G×CE，即：F×110cm＝22N×50cm，解得：F＝10N。
故答案为：＜；容易；10。
25．【答案】静止；水平；4
【分析】在探究在探究杠杆的平衡条件实验中，未挂钩码前，应调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，目的是便于直接读出力臂；根据杠杆的平衡条件求出钩码的个数。
【解答】解：杠杆的平衡状态是指杠杆处于静止或匀速转动状态；
在探究在探究杠杆的平衡条件实验中，未挂钩码前，应调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，目的是便于直接读出力臂；
在O点左侧第6格挂2个钩码，A点在O点右侧3格处，根据杠杆的平衡条件6格×2个＝3格×n，故n＝4个。
故答案为：静止；水平；4。
26．【答案】3；4。
【分析】（1）定滑轮不能省力，只能改变方向；
（2）根据力的合成计算A受到地面的支持力的大小。
【解答】解：B保持静止，说明B受力平衡，故B受到的拉力等于B的重力，拉力为3N；A保持静止，故A受到的合力为0N，A受到的支持力加上定滑轮的拉力等于A的重力，故A受到的支持力＝7N﹣3N＝4N。
故答案为：3；4。
27．【答案】动；省力。
【分析】动滑轮：轴随被吊物体一起运动的滑轮；动滑轮可以省力，但不可以改变力的方向，而且费距离。
【解答】解：将甲树看作滑轮，把树扶正过程中，甲树的轴会随绳子一起运动，故甲树相当于动滑轮；动滑轮可以省力，但不能改变力的方向。
故答案为：动；省力。
28．【答案】滑轮组；靠拢；60。
【分析】（1）一根木棍相当于定滑轮另一根相当于动滑轮，那么两根木棍和绳子组成的机械相当于滑轮组；
（2）根据与木棍相连的绳子段数计算拉力大小。
【解答】解：木棍和绳子组成的简单机械是滑轮组，其中一根木棍相当于定滑轮，另一根相当于动滑轮。
丙同学拉动绳子时，绳子的拉力会使两根木棍靠拢。
观察绳子绕法，甲同学手中的木棍受到6段绳子的拉力，每段拉力等于丙的拉力10N，故甲同学至少需要的力为6×10N＝60N。
故答案为：滑轮组；靠拢；60。
29．【答案】205；变大
【分析】动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省力多费1倍距离。
已知用一个动滑轮使物体向上运动，所以动滑轮上有2段绳子，绳端的拉力是物体重力和动滑轮重力的一半，根据此关系求出动滑轮的重力。
【解答】解：由题意可得：F205N；
因为若拉力F的方向向右倾斜一些，动力臂减小，所以根据杠杆平衡条件可知拉力将变大。
故答案为：205，变大。
30．【答案】100；6。
【分析】（1）轴的位置固定不动的滑轮称为定滑轮，定滑轮不省力，但是可以改变力的方向；
（2）动滑轮绳子股数为2，根据s＝nh求出拉力FA作用的距离。
【解答】解：由图（b）可知，该滑轮为定滑轮，定滑轮不省力，但是可以改变力的方向，因此FB＝GB＝100N；
由图（a）可知，该滑轮为动滑轮，动滑轮绳子股数为2，则拉力FA作用的距离为s＝nh＝2×3m＝6m。
故答案为：100；6。
31．【答案】6。
【分析】由图甲可知n甲＝3，利用不计绳重和摩擦时F（G+G动）表示出拉力F甲，由图乙可知n乙＝2，利用不计绳重和摩擦时F（G+G动）表示出拉力F乙，根据F甲＝F乙解方程求出每个滑轮重。
【解答】解：由图甲可知n甲＝3，因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力：F甲（GA+G动）（60N+G动），
由图乙可知n乙＝2，因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力：F乙（GB+G动）（38N+G动），
由于F甲＝F乙，所以有（60N+G动）（38N+G动），
解得动滑轮的重力：G动＝6N。
故答案为：6。
32．【答案】1；2.7。
【分析】（1）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用F（G+G动）求出动滑轮的重力，根据G＝mg求出动滑轮的质量；
（2）根据v求出绳端移动的速度。
【解答】解：由图可知，n＝3，不计绳重和摩擦，由F（G+G动）可知，动滑轮的重力为：
G动＝nF﹣G物＝3×90N﹣260N＝10N，
动滑轮的质量为：
；
绳端移动的速度为：
v2.7m/s。
故答案为：1；2.7。
33．【答案】18；0.2。
【分析】（1）根据二力平衡求出物体受到的绳子的拉力；根据滑轮组装置确定绳子股数，不考虑滑轮和绳的重力以及滑轮与绳间摩擦，利用FF拉求出水平拉力F；
（2）根据v绳＝nv物求出物体移动速度。
【解答】解：由于物体在做匀速直线运动，故物体受到的绳子的拉力应与滑动摩擦力大小相等，即F拉＝f＝54N；
由图可知，滑轮组中的动滑轮上所挂的绳子的股数n＝3，故水平拉力为：
；
若绳子自由端移动的速度为0.6m/s，则物体移动的速度为：
。
故答案为：18；0.2。
34．【答案】轮轴；省力。
【分析】简单机械包括：杠杆、滑轮、轮轴、斜面等，从钥匙的使用情况判断，使用轮轴时，若动力作用在轮上、阻力作用在轴上，为省力机械；否则为费力机械。
【解答】解：钥匙在使用时绕中心轴转动，属于轮轴；使用钥匙时，动力作用在轮上、阻力作用在轴上，为省力机械。
故答案为：轮轴；省力。
35．【答案】斜面；省力；乙。
【分析】盘山路时可以看成斜面模型，使用斜面可以省力，斜面越平缓，越省力，但同时越费距离，但不省功。
【解答】解：在高度一定的情况下，盘山公路增加了路面的长度，盘山公路实际上是简单机械中的斜面，使用斜面可以省力；
图乙和图丙所示为生活中常见的两种钉子，其中图乙的螺丝钉上的一圈圈螺纹的相当于斜面，使用斜面可以省力，所以与盘山公路的力学原理相同的是图乙。
故答案为：斜面；省力；乙。
36．【答案】省力；B；①。
【分析】（1）辘轳的实质是轮轴，根据轮轴的作用分析；
（2）水龙头开关的设计也应用了轮轴，增大轮的半径可以增大动力臂，在阻力和阻力臂一定时，可以省力。
【解答】解：辘轳的实质是轮轴，为方便提水，根据题图可知，它是按照省力杠杆来设计的；由于轮围绕B点进行旋转，可知B点为其支点。
水龙头开关的设计也应用了轮轴，增大轮的半径可以增大动力臂，在阻力和阻力臂一定时，可以减小动力，故选择图中的①可以更省力。
故答案为：省力；B；①。
37．【答案】B；粗；密。
【分析】利用杠杆的平衡条件分析解答；
轮轴属于变形的杠杆，其它条件一定时，动力臂越大，越省力；
螺纹属于变形的斜面，斜面越费距离，越省力。
【解答】解：由图可看出，核桃夹可以看作是一个杠杆，夹核桃时前段是支点，用大小相同的力垂直于手柄作用在B点比作用在A点的动力臂大，更容易夹碎核桃；
图中的螺丝刀属于轮轴，本质也是杠杆，支点在手柄截面的中心，手柄越粗，动力臂越大，在其他条件一定时，动力越小，即越省力；
螺丝钉的螺纹属于斜面，螺纹越密，即越费距离，就会越省力。
故答案为：B；粗；密。
38．【答案】定；80；小于。
【分析】（1）使用过程中，轴固定不动的滑轮是定滑轮，滑轮和物体一起移动的是动滑轮；
（2）根据滑轮组装置确定绳子股数，若不计滑轮重、绳重及摩擦，利用FG杆+架求出杆和衣架总重；
（3）根据轮轴知识可知，轮半径大于轴半径，轮上的力小于轴上的力。
【解答】解：由图可知，天花板上方框内的滑轮固定不动，是定滑轮；
由图可知，n＝4，若不计滑轮重、绳重及摩擦，根据FG杆+架可知，杆和衣架总重为：
G杆+架＝nF＝4×20N＝80N；
根据轮轴知识可知，轮半径大于轴半径，轮上的力小于轴上的力，所以匀速旋转摇柄时，摇柄上的力F'小于绳子上的拉力F。
故答案为：定；80；小于。
39．【答案】右；10；100。
【分析】（1）摩擦力的方向与物体相对运动方向相反；
（2）由图可知，动滑轮上有2段绳子，所以绳子自由端移动的距离是物体移动距离的2倍；
（3）不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦，绳子自由端的拉力为动滑轮对木箱拉力的二分之一。
【解答】解：木箱向左运动，滑动摩擦力的方向与木箱相对于地面滑动方向相反，为水平向右；
由图可知，n＝2，若木箱匀速运动了5m，则拉力F移动的距离为：
s＝2s物＝2×5m＝10m；
木箱在水平地面上做匀速直线运动，动滑轮对木箱拉力与木箱受到的摩擦力是一对平衡力，即F拉＝f；不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦，拉力F为：
FF拉f200N＝100N。
故答案为：右；10；100。
40．【答案】1.2；偏大；左。
【分析】知道秤砣的质量和两边力臂的大小，利用重力公式和杠杆的平衡条件求被测物的质量；
若秤砣有缺损时，左边的力和力臂不变，右边的力减小，根据杠杆的平衡条件知道右边的力臂增大，即：杆秤所示的质量值要大于被测物的真实质量值。根据物体的拉力变大，结合平衡条件分析。
【解答】解：因为杠杆平衡，所以G1L1＝G2L2，被测物体和秤砣到秤提纽的距离分别为0.05m和0.2m，
即：m1g×0.05m＝0.3kg×g×0.2m，
则m1＝1.2kg。
若秤砣有缺损，m2减小，而G1L1不变，所以L2要变大，杆秤所示的质量值要偏大。
若想增大这杆秤的测量范围，m2不变，需要减小L1，L2增大；故支点向左移动。
故答案为：1.2；偏大；左。
三．作图题（共6小题）
41．【答案】
【分析】杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1l1＝F2l2），在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小。
【解答】解：由杠杆平衡条件：F1l1＝F2l2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小，越省力；已知图中支点在O点，故当OA为动力臂时，动力臂最大，此时动力最小，由于阻力要使杠杆顺时针转动，故过点A垂直于OA向上作出最小动力F1，如图所示：
42．【答案】
【分析】已知支点、绳子对杠杆OA拉力的力臂，根据力臂的画法，过拉力的力臂的末端作垂直于动力臂的力，即可确定PQ的位置；阻力是物体对杠杆的拉力，由此作出阻力的示意图。
【解答】解：过力臂l1的另一端点作与力臂垂直的直线交MN于P，交OA于Q，即为绳子PQ所在的位置；
阻力为物体通过绳子对杠杆施加的拉力F2，过O点向阻力作用线作垂线即为阻力臂l2，如图所示：
43．【答案】见试题解答内容
【分析】由杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，知阻力×阻力臂是定值时，当力臂最大时，即力臂为OB时，力是最小的。
【解答】解：根据杠杆平衡条件，要想动力最小，动力臂就要最大，因为支点是O点，在B点对杠杆施加一个最小的力，则最长力臂为OB．所以连接OB，过点B作垂直于OB的有向线段，即为最小力的示意图，要使杠杆平衡，其方向应该向下，如图所示：
44．【答案】
【分析】由图知，滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，其绕法，有两种：
一是绳子先系在定滑轮的下挂钩上，绕过下面的动滑轮，再绕过上面的定滑轮；这种连接方式，承担物重的绳子股数n＝2；
二是绳子先系在动滑轮的上挂钩上，绕过定滑轮，然后再绕过动滑轮；这种连接方式，承担物重的绳子股数n＝3。
【解答】解：滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，人在楼上用滑轮组提升重物，从手向下绕起，依次绕过下面的动滑轮、上面的定滑轮，最后固定在动滑轮的上挂钩，如图所示：
45．【答案】
【分析】由题可知，工人站在地面上利用滑轮组提升重物，故拉力的方向向下，可从人手处向定滑轮绕绳，由外向里完成滑轮组的绕绳。
【解答】解：由图可知，图中有一个动滑轮和一个定滑轮，小明站在地上借助滑轮组提升重物，故拉力的方向应向下，先从定滑轮的挂钩开始绕绳，依次绕过动滑轮、定滑轮，最终绳子自由端向下，如图所示：
46．【答案】见试题解答内容
【分析】要解决此题，需要知道滑轮组的绕线方法。可以从定滑轮或动滑轮绕起。要知道从动滑轮绕起比从定滑轮绕起多中间一根绕线承担物重，更省力。
【解答】解：只有一个动滑轮，要求最省力，绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，然后绕过右边的定滑轮，再绕过动滑轮。如图所示：
四．实验探究题（共4小题）
47．【答案】（1）平衡状态；右；（2）变大；（3）杠杆自重的影响；（4）A；（5）不可以。
【分析】（1）杠杆平衡状态：静止或者匀速转动；为使杠杆在水平位置平衡，应调节螺母向上翘的一端移动；
（2）当拉力F向右倾斜时，分析出力臂的变化结合杠杆的平衡条件判断力的变化；
（3）图丙给出的杠杆，自身重力对杠杆平衡的影响不能忽略，再利用杠杆平衡条件分析判断；
（4）根据杠杆平衡的条件分析；
（5）根据功的概念分析功的单位J与杠杆平衡条件中力与力臂的乘积FL/N m的不同。
【解答】解：（1）如图甲所示，杠杆在此位置静止，所以此时杠杆处于平衡状态；要使它在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向右调节；
（2）如改变弹簧测力计拉力的方向，向右倾斜时，阻力和阻力臂不变，动力臂减小，动力要增大，所以弹簧测力计示数变大，才能使杠杆仍然水平平衡；
（3）若不计杠杆的重力，根据杠杆的平衡条件3G×6L＝F×3L，
解得F＝6G，
F＝6×0.5N＝3N。
由于杆的重心在杆的中点，重心在支点的左侧，考虑杠杆自身重力的影响，杠杆的重力与钩码同时使杠杆向逆时针方向转动，所以弹簧测力计的示数应大于3N；
（4）铅笔水平平衡后，将铅笔稳住，并将断裂的铅笔芯放到右端细线上方固定，如图所示，铅笔芯所放位置的力臂小于原位置的力臂，根据杠杆平衡条件可知，其不会保持平衡，而是左端会下沉，故选：A；
（5）功等于力与物体在力的方向上通过距离的乘积，功的单位是焦耳（J），杠杆平衡条件中力与力臂垂直，所以力与力臂的乘积FL/N m不是功，所以不能把表格中F1L1/N m单位N m换成J。
故答案为：（1）平衡状态；右；（2）变大；（3）杠杆自重的影响；（4）A；（5）不可以。
48．【答案】（1）右；
（2）F1l1＝F2l2；B；
（3）左端下沉；
（4）1；变大。
【分析】（1）调节杠杆在水平位置平衡时将螺母向上翘的一端移动；
（2）动力、动力臂的乘积等于阻力、阻力臂的乘积，可得杠杆平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂；多次实验的目的是寻找普遍规律，避免偶然性；
（3）设一个钩码重为G，杠杆一个小格长为L，根据杠杆平衡条件判断是否平衡；
（4）根据杠杆的平衡条件计算出在B点挂的钩码个数或拉力的大小；当拉力F向左倾斜时，分析出力臂的变化结合杠杆的平衡条件判断力的变化。
【解答】解：（1）实验前发现杠杆静止时，右端高、左端低，此时杠杆处于平衡状态。接下来应将杠杆的平衡螺母向右调节，使杠杆处于水平位置平衡；
（2）给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡；根据表格中的数据可知，杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即F1l1＝F2l2；多次实验的目的是寻找普遍规律，避免偶然性，故选：B；
（3）设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件FALA＝FBLB可得，若在两边钩码下各加挂一个相同钩码，左侧4G×4L＝16GL，右侧5G×3L＝15GL，因为16GL＞15GL，所以杠杆不能平衡，杠杆左端下沉；
（4）设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G＝1N，根据杠杆的平衡条件：F1L1＝F2L2，2G×2L＝F×4L，解得F＝G＝1N，
保持杠杆平衡，将细绳转到虚线位置时，拉力F向左倾斜时，此时F的力臂变短，阻力、阻力臂不变，根据杠杆的平衡条件，力变大。
故答案为：（1）右；
（2）F1l1＝F2l2；B；
（3）左端下沉；
（4）1；变大。
49．【答案】（1）能；（2）能；不能；（3）竖直向上；匀速；省力；0.6。
【分析】（1）观察甲图三次弹簧测力计示数与物重，可得出拉力与物重相等，但改变了用力的方向，给做功带来了方便；
（2）观察乙图弹簧测力计示数与物重，可得出拉力小于物重，即使用动滑轮时省力；
（3）实验中应沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计，使钩码上升，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小；
根据丙图数据分析；使用滑轮组时，先确定绳子的段数n，绳子自由端移动的速度为重物移动速度的n倍。
【解答】解：（1）从甲图中可看出，三种拉力情况，每次拉力的方向都不相同。在实验过程中不断改变拉力的方向，观察测力计的示数都为1N，等于物重，可得出结论：定滑轮可以改变力的方向，但不省力。
（2）在图乙中，拉力F＝0.6N＜G＝1N，故使用动滑轮时省力，但不能改变力的方向。
（3）实验中应沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计，使钩码匀速上升，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小；
由图丙可知，物体的重力为2N，测力计的示数为0.8N，故利用滑轮组提升重物能省力。物体上升10cm，绳子自由端上升30cm，故绳子自由端移动的速度为重物移动速度的3倍，故绳子自由端移动的速度v′＝3v＝3×0.2m/s＝0.6m/s。
故答案为：（1）能；（2）能；不能；（3）竖直向上；匀速；省力；0.6。
50．【答案】（1）C；（2）a.甲；乙；
b.2；3；乙；
c.2h；3h；
d.省力；改变动力的方向；费距离；（3）C；A。
【分析】使用动滑轮会省力费距离，使用定滑轮时不省力也不费距离，结合在一起使用时称为滑轮组，会省力费距离；
滑轮组中，承担物重的绳子段数为n，则施加在绳自由端的拉力F（G物+G动），绳子自由端移动的距离s＝nh；
【解答】解：（1）ABC.滑轮组中，施加在绳自由端的拉力F（G物+G动），滑轮组的省力情况取决于承担物重的绳子段数，承重绳的段数越多，越省力，与动滑轮的个数无关，
当承担物重的绳子段数是奇数时，并不能达到改变动力方向的目的，A、B错误，C正确；
D.使用动滑轮会省力费距离，使用定滑轮时不省力也不费距离，结合在一起使用滑轮组时会省力费距离，故D错误；
（2）a.甲滑轮组向下拉，能使物体向上运动，能改变动力的方向；
乙滑轮组只能向上拉动，使物体上升，不能改变动力的方向；
b.甲滑轮组中有2段绳子承担物重，乙滑轮组中有3段绳子承担物重；
承重绳股数为n，拉力F（G物+G动），乙滑轮组更省力一些；
c.物体上升高度h，绳子自由端移动的距离s＝nh，那么甲滑轮组绳子自由端移动的距离是 2h，乙滑轮组绳子自由端移动的距离是 3h；
d.由F（G物+G动）和s＝nh可知，使用滑轮组的好处是：省力和 改变动力的方向；缺点是 费距离；
（3）在图2装置中（滑轮重、绳重和摩擦不计），绳子的拉力依次为：G、G、G、G，所以最省力的是 C；
绳子自由端移动的距离依次为：h、2h、3h、2h，所以最省距离的是A。
故答案为：（1）C；
（2）a.甲；乙；b.2；3；乙；c.2h；3h；d.省力；改变动力的方向；费距离；
（3）C；A。
五．计算题（共6小题）
51．【答案】（1）杠杆B点受到的阻力为90N；
（2）要使杠杆在水平位置上平衡，在A点施加的最小力的大小为120N，方向竖直向上。
【分析】（1）杠杆B点受到的阻力大小等于物体的重力；
（2）求出动力臂和阻力臂，知道阻力大小，利用杠杆的平衡条件求在A点施加的竖直向上的拉力。
【解答】解：（1）杠杆B点受到的阻力大小等于物体的重力，即F2＝G＝90N；
（2）在A点施加竖直向上的力最小，因为杠杆在水平位置上平衡，由杠杆的平衡条件得：
FA×OA＝F2×OB，即：FA×0.3m＝90N×0.4m，
解得：FA＝120N。
答：（1）杠杆B点受到的阻力为90N；
（2）要使杠杆在水平位置上平衡，在A点施加的最小力的大小为120N，方向竖直向上。
52．【答案】（1）；
（2）F的大小为240N。
【分析】阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长，根据数学知识求出动力臂，进而进而求出最小的动力。
【解答】解：（1）OA为阻力臂，根据杠杆平衡的条件，F1×L1＝F2×L2，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长。连接OC就是最长的动力臂，根据杠杆平衡的条件，要使杠杆平衡动力方向向下，如图所示：
；
（2）在直角三角形ACO中，已知OC长为40cm，AC长为30cm，所以；
根据杠杆平衡条件得GLOB＝FLOA，解得。
答：（1）；
（2）F的大小为240N。
53．【答案】（1）小华受到的重力G为600N；
（2）图示时刻地面对双手支持力F的力臂l1为150cm；
（3）图示时刻地面对双手的支持力F为400N。
【分析】（1）已知质量，利用G＝mg求解重力；
（2）力臂的概念：力臂是指从支点到力的作用线的距离。据此计算；
（3）根据杠杆的平衡条件求解支持力F。
【解答】解：（1）小华受到的重力G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N。
（2）过支点做支持力F的作用线的垂线段，即为其力臂，
可知l1＝100cm+50cm＝150cm。
（3）根据杠杆平衡的条件可得Fl1＝Gl2，
即F×150cm＝600N×100cm，
解得F＝400N。
故答案为：（1）小华受到的重力G为600N；
（2）图示时刻地面对双手支持力F的力臂l1为150cm；
（3）图示时刻地面对双手的支持力F为400N。
54．【答案】（1）秤砣的质量为1kg；
（2）被称物体的重力为100N；
（3）OB的长度为40cm。
【分析】（1）由G＝mg可得秤砣的质量；
（2）已知阻力与阻力臂、动力臂，由杠杆平衡条件可以求出动力，即物体的重力。
（3）已知阻力、阻力臂、动力，由杠杆平衡条件可以求出动力臂。
【解答】解：（1）由G秤砣＝mg得，秤砣的质量m1kg
（2）由杠杆平衡条件得：F1L1＝F2L2，G物LCO＝G秤砣LOD，
即：G物×2cm＝10N×20cm，解得：G物＝100N；
（3）由杠杆平衡条件得：G最大 LCO＝G秤砣LOB，
即：200N×2cm＝10N×LOB，解得：LOB＝40cm。
答：（1）秤砣的质量为1kg；
（2）被称物体的重力为100N；
（3）OB的长度为40cm。
55．【答案】（1）绳子自由端的移动的距离为9m；
（2）工人师傅在绳子自由端的拉力是130N；
（3）工人师傅所能提起的物体的最大质量是171kg。
【分析】（1）由图知，n＝3，绳子自由端的移动的距离s＝nh；（2）不计绳重与摩擦，绳子自由端的拉力F（G+G动）；
（3）已知绳子所能承受的最大拉力为700N，绳子最大拉力为工人师傅的体重，根据拉力F最大（G最大+G动）可求提起的最大重力，再根据m可求所能提起的物体的最大质量。
【解答】解：（1）由图知，n＝3，绳子自由端的移动的距离：s＝nh＝3×2m＝6m；
（2）不计绳重与摩擦，绳子自由端的拉力：
F（G+G动）（300N+90N）＝130N；
（3）因为工人师傅体重为600N，则绳子最大拉力只能为600N，根据拉力F最大（G最大+G动）可得提起的最大重力：G最大＝nF最大﹣G动＝3×600N﹣90N＝1800N﹣90N＝1710N，
所能提起的物体的最大质量：m171kg。
答：（1）绳子自由端的移动的距离为9m；
（2）工人师傅在绳子自由端的拉力是130N；
（3）工人师傅所能提起的物体的最大质量是171kg。
56．【答案】（1）物体所受的重力为1200N；
（2）作用在绳自由端的拉力大小为500N；
（3）绳自由端移动的距离为3m。
【分析】（1）根据G＝mg求出物体所受的重力；
（2）根据滑轮组装置确定绳子股数，不计绳重和摩擦，利用F（G+G动）求出绳自由端的拉力大小；
（3）根据s＝nh求出绳自由端移动的距离。
【解答】解：（1）物体所受的重力为：
G＝mg＝120kg×10N/kg＝1200N；
（2）由图可知，n＝3，不计绳重和摩擦，绳自由端的拉力大小为：
F（G+G动）（1200N+300N）＝500N；
（3）绳自由端移动的距离为：
s＝nh＝3×1m＝3m。
答：（1）物体所受的重力为1200N；
（2）作用在绳自由端的拉力大小为500N；
（3）绳自由端移动的距离为3m。
六．综合能力题（共4小题）
57．【答案】（1）省力；B；（2）井绳对水桶做90J的功；作用在C点最小的力为30N
【分析】（1）辘轳的实质是轮轴，根据轮轴的作用分析；支点是绕着转动的固定点；
（2）根据大轮与小轮的的半径比为3：1，计算水桶匀速上升高度，根据W＝Gh计算做功；
根据杠杆的平衡条件计算最小动力。
【解答】解：（1）辘轳的实质是轮轴，动力作用在轮上，可以省力；支点是绕着转动的固定点，即B点；
（2）设大轮与小轮的的半径比为3：1，水桶受到的总重力为90N。
使周长为3m的大轮转动一圈，水桶匀速上升高度是小轮的周长，为大轮周长的，即1m，井绳对水桶做功W＝Gh＝90N×1m＝90J；
若要使辘轳静止在图乙所示位置，作用在C点最小的力为F，根据杠杆的平衡条件有：FR＝Gr；则F30N。
故答案为：（1）省力；B；（2）井绳对水桶做90J的功；作用在C点最小的力为30N。
58．【答案】（1）槽钢和铁笼重力对测量的影响；
（2）省力；
（3）3×103kg；
（4）见解析；400。
【分析】（1）设计步骤1的目的，从列式中分析可知消除槽钢和铁笼重力对杠杆的影响；
（2）根据动力臂大于阻力臂，分析杠杆类型；
（3）利用杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，根据已知条件确定杠杆所受的力及力臂代入便可求出未知量；
（4）根据拉力的方向判定滑轮组的绕法；不计滑轮及绳重，不计所有摩擦，则拉力等于弹簧测力计的示数，根据FG求出重物的总重力。
【解答】解：
（1）将铁笼系于槽钢上的B点，当吊车吊钩在槽钢上的悬吊点移至O点时，槽钢在水平位置平衡；由于槽钢和铁笼受重力的作用，所以使槽钢在水平位置平衡的目的是：消除槽钢和铁笼重力对杠杆平衡的影响；
（2）由图可知动力臂大于阻力臂，即此时的杠杆属于省力杠杆；
（3）杠杆的平衡条件：F1L1＝F2L2，则：200N×OA＝G×OB，200N×9m＝G×0.06m，
解得：G＝30000N＝3×104N；
大象的质量m3×103kg；
（4）由图可知，杠杆A端受到拉力的方向是竖直向下的，故绳子自由端应从地面定滑轮先后绕过上方定滑轮、动滑轮、定滑轮下端的挂钩，如图所示：
有两段绳子拉着动滑轮，不计滑轮及绳重，不计所有摩擦，根据FG可知，所挂重物的总重力为：G'＝nF＝2×200N＝400N。
故答案为：（1）槽钢和铁笼重力对测量的影响；
（2）省力；
（3）3×103kg；
（4）见解析；400。
59．【答案】（1）支点；省力；（2）0；10；（3）左侧；水平。
【分析】（1）杠杆绕着转动的点叫支点；动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆；
（2）杆秤定盘星位置是刻度线的起点，根据杠杆的平衡条件和结合重力公式可求出杆秤最大可称物体的质量；
（3）根据杠杆的平衡条件分析；杆秤水平平衡状态下，力臂才能与秤杆重合。
【解答】解：（1）在放入待称物体后，移动秤砣让秤杆达到水平平衡过程中，秤杆在围绕提纽转动，根据杠杆的特点可知，提纽相当于杠杆中的支点；根据“秤砣虽小压千斤”，说明秤砣通过较长的力臂可以平衡较重的物体，根据杠杆分类条件，秤砣一边力臂长，则为省力杠杆；
（2）秤砣在C点为定盘星位置，此时秤盘中未放物体，因此对应的刻度线数值应为0；
由题可知，m砣＝0.4kg，L1＝0.5m，L2＝0.02m。秤盘一侧和秤砣一侧杆秤受到的力分别为杠杆平衡条件中的阻力和动力，若左侧阻力不考虑秤盘重力，则右侧力臂不考虑BC长，根据杠杆平衡条件可得G砣L1＝G物L2；
根据G＝mg可把G砣L1＝G物L2变形为m砣L1＝m物L2；
根据为m砣L1＝m物L2可得杆秤最大可称物体的质量为：
；
（3）在秤砣质量不变的情况下，提纽位置越靠左，右边力臂越大，根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2，到平衡时，左边秤盘里放入的物体越重，杆秤的量程就更大；
杆秤的刻度是在水平平衡状态下标定的。只有在水平位置平衡时，刻度才能正确反映物体的重量。若倾斜，刻度值与实际重量的对应关系会被破坏，因此要在水平方向保持静止。
故答案为：（1）支点；省力；（2）0；10；（3）左侧；水平。
60．【答案】见试题解答内容
【分析】（1）根据图丁可知其相当于一个杠杆，由此分析解答；
（2）在图中画出桥塔增加后拉索对桥力的力臂比较，根据杠杆平衡条件分析斜拉索的拉力的变化；
（3）斜拉索克服的是桥重和过往车辆等产生的对桥的压力，从这个角度来减轻钢索承受拉力。
【解答】解：
（1）由抽象成的模型图可知，它用到了杠杆的相关知识，图中F0为拉索的拉力，F1相当于桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力，O点为杠杆的支点；
（2）如下图所示，桥塔高度增加后，阻力F1及其力臂不变，L0'＞L0，即动力臂增大，
由杠杆的平衡条件可知：斜拉索的拉力F0减小；
（3）斜拉索克服的是桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力，所以要减轻钢索承受的拉力，就要从减轻桥的自身重力和载重汽车的最大载重量来入手考虑。即：使用新型材料，减小桥自重、限制载重汽车的最大载重量等。
故答案为：（1）杠杆；支点；F1；（2）增大；减小；（3）使用新型材料，减小桥自重。

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