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第26讲简单机械
一、选择题：本大题共15小题，共60分。
1.如图所示的各种工具，正常使用时省力的是（）
A. 定滑轮 B. 动滑轮
C. 筷子 D. 船桨
2.小科利用注射器设计制作了一个挖掘机模型，如图所示。通过推拉注射器①②的活塞，引起注射器③④的活塞移动而带动机械臂挖土。对此挖掘机工作原理分析错误的是( )
A. 模型中可以找到三个杠杆
B. 图中杠杆均可以用来省力
C. 抓手P处重物重力太大引起挖掘机翻倒时，以O2为支点
D. 若在Q点放置重物，则挖掘机挖掘时更不易翻倒
3.如图是一个杠杆式简易起吊机，它上面装了一个定滑轮可以改变拉绳的方向，杠杆OBA可绕O点转动，重物通过绳子对杠杆的拉力为阻力。图中能够正确表示动力臂的是 （ ）
A. l1 B. l2 C. l3 D. l4
4.如图所示，AOB为轻质杠杆，B端用细线挂一重物G，在A端分别施加作用力F1、F2、F3时，杠杆都能在图示位置平衡。则下列说法正确的是 （ ）
A. F1最小
B. F2最大
C. 使用此杠杆、筷子、轮轴等机械一定能省力，但不能省功
D. 若作用力为F3，保持F3与OA垂直，使重物匀速上升，F3将逐渐减小
5.图1、图2是由相同的滑轮组装的滑轮组，甲、乙两人分别用两装置在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计，下列说法正确的是( )
A. 甲的拉力是乙的拉力的3倍
B. 乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的2倍
C. 甲拉力的功率大于乙拉力的功率
D. 如果考虑滑轮质量，图1装置的机械效率比图2的小
6.如图所示，小明用一轻质杠杆自制简易密度秤的过程中，在A端的空桶内分别注入密度已知的不同液体，改变物体M悬挂点B的位置，当杠杆在水平位置平衡时，在M悬挂点处标出相应液体的密度值。下列关于密度秤制作的说法中，错误的是()
A. 每次倒入空桶的液体体积相同 B. 秤的刻度值向右越来越大
C. 悬点O适当右移，秤的量程会增大 D. 增大M的质量，秤的量程会增大
7.小明用下图所示的装置探究杠杆的机械效率。他将两个钩码悬挂在B点，在A点用弹簧测力计保持竖直方向向上拉动杠杆，使其绕O点缓慢转动，带动钩码上升一定的高度h(不计摩擦)。下列说法正确的是()
A. 杠杆转动过程中，弹簧测力计的示数会变小
B. 仅增加钩码的个数，拉力所做的额外功增大
C. 仅将钩码的悬挂点从B点移到C点，拉力做的总功变大
D. 仅将拉力的作用点从A点移到C点，杠杆的机械效率不变
8.如图所示， F1＝4 N， F2＝3 N，此时物体 A相对于地面静止，物体 B以0.1 m/s的速度在物体 A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。下列说法错误的是( )
A. 绳端移动速度为0.2 m/s B. 弹簧测力计读数为9 N
C. 物体A和地面之间有摩擦力 D. 如果增大F2，物体A可能向左运动
9.图所示的晾衣装置，每个滑轮重为0.5 N，晾衣竿重4 N。小明要用F＝20 N的力提升总质量为5.6 kg的三件衣服，他用拉力F竖直向下匀速拉动绳的自由端，在2 s内，绳端匀速竖直下降了1 m。则下列判断正确的是(g取10 N/kg)(　 )
A. 滑轮组的有用功率为28 W B. 拉力F做功的功率为20 W
C. 滑轮组的机械效率为70% D. 在2 s内，人做的总功为40 J
10.轻质杠杆每小格的长度相等，O为支点。在杠杆左侧挂一物体甲，若在杠杆右侧挂一物体乙，并在物体乙的下方拴接一个弹簧，如图所示，当杠杆在水平位置时，整个装置处于平衡状态。已知物体乙的重力为800 N，弹簧对物体乙的作用力为200 N。下列说法正确的是()
A. 物体甲的重力一定为500 N
B. 物体甲的重力可能为300 N
C. 弹簧一定处于压缩状态
D. 物体乙受到绳子的拉力可能为900 N或500 N
11.如图所示为探究杠杆平衡条件的实验装置，若每个钩码的质量为50 g，为了让杠杆在水平位置平衡，下列判断正确的是（g取10 N/kg） （ ）
A. 在A点挂4个钩码能使杠杆平衡
B. 在B点用弹簧测力计竖直向下拉，当示数为0.5 N时，能使杠杆平衡
C. 用弹簧测力计在B点拉，无论如何改变用力方向都要省力
D. 用弹簧测力计在A点拉，无论如何改变用力方向都要费力
12.如图甲所示，重为80 N的物体在大小为10 N、水平向左的拉力 F1作用下，沿水平地面以3 m/s的速度做匀速直线运动。如图乙所示，保持拉力 F1不变，用水平向右的拉力 F2拉物体匀速向右运动1 m。若不计滑轮、绳的质量和轮与轴间的摩擦，则()
　　
A. 物体向左运动时，拉力F1的功率P1＝30 W
B. 物体向右运动时，物体与地面之间的摩擦力f＝10 N
C. 物体向右运动时，拉力F2＝10 N
D. 物体向右运动时，拉力F2所做的功W＝40 J
13.如图所示，在轻质杠杆上吊一重物G，在一端施加一个始终与杠杆垂直的动力F，使杠杆缓慢地从OA转至OB，则在转动过程中(　 )
A. F不变，杠杆是省力杠杆 B. F变大，杠杆是省力杠杆
C. F不变，杠杆是费力杠杆 D. F变大，杠杆是费力杠杆
14.小凡利用图甲所示的滑轮组从地面向上提起质量为6 kg的物体，他用图乙所示随时间变化的水平向右的拉力 F拉绳，物体的速度 v随时间 t变化的关系图像如图丙所示，不计绳重和摩擦( g取10 N/kg)，以下说法正确的是()
A. 0～1 s内，拉力F做的功为75 J B. 动滑轮的重力为30 N
C. 2～3 s内，滑轮组的机械效率为62.5% D. 2～3 s内，拉力F做功的功率为200 W
15.如图所示，工人师傅在50 s内用大小为500 N的力F，将物体从斜面底端拉到顶端，若此装置的机械效率为80%，则下列说法正确的是(g取10 N/kg)(　 )
A. 所拉物体的质量为800 kg
B. 拉力的功率是40 W
C. 物体在斜面上运动时受到的摩擦力是100 N
D. 物体在斜面上运动时增加的内能大于800 J
二、填空题：本大题共8小题，共48分。
16.汽车在冰雪路面上行驶，轮子上安装防滑链，这是通过增大接触面________的方法来增大与路面的摩擦力。如图所示，汽车起重机通过液压装置推动吊臂时，吊臂属于________（填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。
17.如图所示，轻质细杆可绕竖直墙上的O点转动，末端挂一个重为150 N的物体，拉力F沿水平方向，当θ＝45°时，拉力F＝________N。若保持拉力沿水平方向，让细杆顺时针缓慢旋转到图中虚线位置，则拉力将________（填“变大”或“变小”）。
18.如图所示，将长为1.2米的轻质木棒平放在水平方形台面上，左右两端点分别为A、B，它们距台面边缘处的距离均为0.3米。在A端挂一个重为30牛的物体，在B端挂一个重为G的物体。
（1）若G＝30牛，台面受到木棒的压力为__________牛。
（2）若要使木棒右端下沉，B端挂的物体至少要大于__________牛。
（3）若B端挂物体后，木棒仍在水平台面上静止，则G的取值范围为__________牛。
19.工人师傅常利用斜面把重物搬运到汽车上，如图所示，汽车车厢底板高度h＝1.5 m，斜面长度s＝3 m。现用力F沿斜面把重力为G＝1 800 N的重物匀速推到车上，若不计重物与斜面之间的摩擦，推力F为 N。若实际存在的摩擦力f＝400 N，则工人师傅实际用的推力F′＝ N，该斜面的机械效率是 。
20.如图所示，A物体重10 N，B物体重30 N，绳重、滑轮自重、绳与轮之间的摩擦均不计，且绳均为竖直方向。图中滑轮 (填“1”或“2”)是动滑轮，A物体在图中位置保持静止，此时弹簧测力计C读数为 N，B对地面的压力 N。

21.物理实验要遵循实事求是的原则。小明同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验中，完成了下图所示的实验并记录了数据。
实验 次数 物重 G/N 使用定滑轮时弹簧测力计的示数F1/N 使用动滑轮时弹簧测力计的示数F2/N
1 1.00 0.60 0.65
2 1.50 1.10 0.90
3 2.00 1.60 1.15
通过分析数据，他觉得与书中的结论有较大偏差。你一定也做过这样的实验，回想你的实验经历，回答下列问题。
(1)在使用定滑轮时，弹簧测力计的示数总是小于物体的重力，这与使用定滑轮不省力相矛盾，请仔细观察实验装置图，分析造成这一现象的原因是 。
(2)在使用动滑轮提升物体时，弹簧测力计的示数也不等于物重的一半。小明猜想是由于动滑轮本身也有重力且绳子与滑轮之间有摩擦的缘故，你同意小明的猜想吗？ 。如果不考虑绳子与滑轮之间的摩擦，利用小明测得的数据可求出动滑轮的重力为 N。
22.如图甲，有一轻质杆，左右各挂由同种金属制成、质量分别为m1和m2(m1＞m2)的实心物块后恰好水平平衡。
（1）求左右悬挂点到支点O的距离L1与L2之比。
（2）将两物块分别浸没于水中（如图乙），杆将会______________（选填“左端下降”“右端下降”或“仍然平衡”），试通过推导说明。
23.图甲为塔式起重机简易示意图，塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装。
问1：为保持平衡，起重臂的长度越长的塔式起重机，配备的平衡重的质量应越 (填“大”或“小”)。
问2：图乙为起重机钢丝绳穿绳简化示意图，滑轮a是 (填“动滑轮”或“定滑轮”)，若钢丝绳能承受的最大拉力为3×104 N，则能吊起货物的质量不能超过 kg。(动滑轮重、绳重及摩擦均不计，g取10 N/kg)
问 3：若将重为1.2×104 N的货物由地面沿竖直方向匀速提升30 m，再沿水平方向移动20 m，则在此过程中钢丝绳做功 J。问4：若换用图丙所示滑轮组，用5 000 N的拉力F将重为8 000 N的物体A匀速提升0.5 m，则滑轮组的机械效率η1＝ 。若把A换为重16 000 N的物体，则滑轮组的机械效率η2＝ 。(忽略绳重、摩擦的影响)
三、实验探究题：本大题共1小题，共8分。
24.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，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计。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“_？_”刻度（单位g/cm3）；
④以AB两点之间长度的1/10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。
（3）步骤③中，秤砣悬挂点B标记的刻度值应为______________。
【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】
（4）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
四、分析计算题：本大题共1小题，共8分。
25.已知一根质量分布均匀的圆柱体木料质量为60 kg，体积为0.1 m3。问：
（1）此木料的密度为多少？
（2）如图所示，甲、乙两人分别在A点和B点共同扛起此木料并恰好水平，其中AO＝BO，O为木料的中点。求此时乙对木料的作用力大小。
（3）若在（2）中当乙的作用点从B点向O点靠近时，请列式分析此过程中甲对木料作用力大小变化情况。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】略
2.【答案】B
【解析】略
3.【答案】B
【解析】略
4.【答案】D
【解析】略
5.【答案】B
【解析】略
6.【答案】C
【解析】略
7.【答案】D
【解析】略
8.【答案】D
【解析】略
9.【答案】C
【解析】略
10.【答案】B
【解析】略
11.【答案】D
【解析】略
12.【答案】D
【解析】略
13.【答案】B
【解析】略
14.【答案】D
【解析】略
15.【答案】C
【解析】略
16.【答案】粗糙程度； 费力
【解析】【分析】
略
【解答】
略
17.【答案】150 变大
【解析】略
18.【答案】（1）60 （2）90 （3）10～90
【解析】略
19.【答案】900；300；69.2%
【解析】略
20.【答案】2；20；10
【解析】【分析】
略
【解答】
略
21.【答案】（1）没有考虑弹簧测力计自身有重力
（2）同意；0.3
【解析】略
22.【答案】解：（1）当杠杆平衡时，有F1×L1＝F2×L2，则m1g×L1＝m2g×L2，变形得到L1:L2＝m2:m1。 （2）仍然平衡 以浸没于水的物体为研究对象进行受力分析：F拉+F浮＝m物g， ，所以 ，同理 ，因为m1gL1＝m2gL2，则F拉1×L1＝F拉2×L2，因此杠杆仍然平衡。
【解析】略
23.【答案】问1：大
问2：定滑轮；6000
问3：3.6×105
问4：80%；88.9%
【解析】略
24.【答案】（1）杠杆平衡原理（或F1·l1＝F2·l2） （2）右 （3）1.0（或1） （4）AB
【解析】略
25.【答案】解：（1） 。
（ 2）G＝mg＝60 kg×10 N/kg＝600 N，以A为支点，根据杠杆平衡条件F1×l1＝F2×l2，
得F乙×AB＝G×AO，即 。
（3）当乙的作用点向O点靠近时，此时作用点记为B′，以A为支点，
根据杠杆平衡条件：F1×l1＝F1×l2，
得：F×AB′＝G×AO，即 ，
因为AB′减小，而G×AO不变，所以F乙变大，而F乙+F甲＝G，所以F甲变小。
【解析】略
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