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2.1 轮轴 同步练
（2026—2027学年 · 科学 浙教版 九年级下册 · 第1节 简单机械）
一、 A层·基础夯实
1. [选择题]（轮轴识别）
轮轴是一种变形杠杆。下列实例不属于轮轴的是（　　）
A. 汽车方向盘
B. 井上的辘轳
C. 水龙头开关
D. 盘山公路
2. [填空题]（轮轴省力与费力）
使用轮轴，当轮半径大于轴半径时，若动力作用在________上，则可省力但费距离，若动力作用在________上，则费力但省距离。（均填“轮”或“轴”）
3. [填空题]（扳手拧螺丝）
如图甲所示为用于松紧内六角螺丝的扳手，AB＞BC，该工具使用时是一个________（填“滑轮”或“轮轴”），图________（填“乙”或“丙”）中的方法可以更轻松地拧动螺丝，因为这种方法对应的________（填“动力臂”或“阻力臂”）大。
4. [填空题]（辘轳提水）
《天工开物》中记载了农业生产汲水装置——辘轳，如图甲。其由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，可视为图乙的杠杆ABC，其中B为支点，A为阻力作用点。提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳而提起水桶。
（1）在C点使用相同大小的动力，d、e、f、g四个方向中最可能将水桶提起的方向为________（填字母）；
（2）设大轮与小轮的半径之比为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，井绳对水桶做功________J（不计井绳的粗细和自重）；
（3）为了使提起水桶更省力，从辘轳构造角度考虑，你有何建议？请写出一点：________；
（4）许多工具蕴含相同的科学原理，图丙是正在拧螺丝的螺丝刀，其动力作用在手柄上，最尖端为支点，刀杆与螺丝侧面接触点为阻力点，其本质为________杠杆。
5. [填空题]（轮轴平衡条件）
如图甲所示，轮轴实质是一种杠杆。小捷同学为了探究轮轴的平衡条件，进行了如下实验：
实验一：如图乙所示，重物G通过细绳绕在轴上，在轮的边缘沿切线方向用力F乙匀速提升重物，记录数据如表一。
实验二：如图丙所示，重物G通过细绳绕在轮上，在轴的边缘沿切线方向用力F丙匀速提升重物，记录数据如表二。
G/N F乙/N
5 2
10 4
15 6
表一（轮半径10cm，轴半径4cm）
G/N F丙/N
5 12.5
10 25
15 37.5
表二（轮半径10cm，轴半径4cm）
（1）分析表一数据可知，当重物通过绳绕在轴上，作用力在轮上，且轮轴平衡时，轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的力就是用绳绕在轴上的物体重力的________（填“几倍”或“几分之一”）。
（2）若轮半径为R、轴半径为r，作用在轮上的力为F 、作用在轴上的力为F ，根据表一、表二的数据，则轮轴的平衡条件表达式为________。
（3）你认为骑行有变速器的自行车时，为了使速度更快，链条应调到半径较________（填“大”或“小”）的飞轮上。
二、 B层·能力提升
6. [选择题]（省距离机械）
下列简单机械中，使用时省距离的是（　　）
A. 轮轴
B. 斜面
C. 动滑轮
D. 食品夹
7. [填空题]（扳手轮轴）
用如下图所示的扳手拧螺丝时，该扳手相当于一个________（填“轮轴”或“滑轮”），使用时可以省________（填“力”或“距离”）。一只手稳住扳手的十字交叉部位，另一只手用同样大小和方向的力在________（填“A”“B”或“C”）点处更容易拧动螺丝。
三、 C层·拓展应用
8. [计算题]（斜拉桥转体）
在嘉兴市区快速路环线上，斜跨沪昆铁路的独塔斜拉桥成为嘉兴新地标（如图甲）。作为华东地区最大转体跨度和吨位的斜拉桥，要实现“华丽转身”并与两端的快速路精准对接，极具挑战性。大桥转体时，主要靠大吨位张拉千斤顶同步牵引缠绕在转盘上的两条钢绞（图乙A、B），钢绞带动转体系统像“石磨”般带动轴绕中心O转动。
（1）斜拉桥固定钢索的独塔高达71m，塔的高度越高，钢索承受的桥面拉力越________；
（2）转体过程中，两条钢绞A、B对转盘的总拉力为F，转盘受到轴的阻力为f，将图乙简化就得到如图丙所示的轮轴（转盘和轴组成的简单机械）。该轮轴为________（填“省力”或“费力”）杠杆；
（3）已知转盘半径R为3.25m，轴的半径r为0.65m，转盘转体过程中产生的阻力f为5.44×10 N，则需要的总拉力F至少为多大？（计算精确到0.1）
（4）转体系统拉着质量达3.2万吨的独体桥只转了40.6度，却花了54分钟。该过程，钢绞移动了2.3m，总拉力F所做的功至少为多少焦？（钢绞作用力不变，结果计算精确到0.1）
9. [阅读理解]（轮轴应用）
阅读下列材料，回答问题。
轮轴在生产、生活中，人们会用到轮轴，轮轴由具有公共转轴的轮子和轴构成。
（1）辘轳（如图1所示）是轮轴的一种，它的侧面图如图2所示。辘轳也可以看成是杠杆的变形，辘轳绕着转动的轴心就是支点，辘轳的把手转动一圈就是如图虚线所示的轮，作用在把手上的力为动力F ，井绳对轴向下的拉力是阻力F 。通过示意图2可以发现辘轳是________杠杆。
（2）动手探究：选用身边的器材探究轮轴的特点完成实验，如：圆珠笔芯。
①左手捏紧笔头，右手旋转笔管，则左手不能使笔头部分保持不被旋转。
②左手捏紧笔管，右手旋转笔头，则左手能使笔管部分保持不被旋转。
③当笔管转动一圈，笔头也转动一圈，由于笔头的直径小于笔管的直径，所以捏住笔管的手比捏住笔头的手费距离。
④根据以上实验可知，圆珠笔笔芯也相当于轮轴，笔管相当于________（填“轮”或“轴”），笔头相当于________（填“轮”或“轴”），所以使用轮轴时，当轮带动轴，则________（填“省”或“费”）力，但________（填“省”或“费”）距离。
（3）应用：A.螺丝刀 B.方向盘 C.扳手 D.羊角锤
①通过以上学习，判断图4中不是轮轴的实例________；
②体重相同、力气一样的A和B两同学在玩游戏。A握住球棒的细端，B握住球棒的粗端，如图4所示，各自向相反方向拧，获胜者是________。
四、 参考答案
1. D
解析：盘山公路是斜面，不是轮轴；方向盘、辘轳、水龙头开关都是轮轴。
2. 轮；轴
解析：动力在轮上→力臂大→省力但费距离；动力在轴上→力臂小→费力但省距离。
3. 轮轴；乙；动力臂
解析：扳手AB＞BC，B为轴心，AB为轮，BC为轴，动力作用在轮端（乙图）动力臂更大，更省力。
4. g；270J；增加大轮半径（或减小小轮半径）；省力
解析：(1) g方向垂直于大轮切线，力臂最大。(2) 大轮转一圈，小轮也转一圈，井绳上升s小=2×π×r小，G小=90/3=30N？不对。大轮周3m=2×π×R大，R大=3/(2π)；小轮半径R大/3。小轮周长=3m/3=1m。W=90N×1m=90J？PPT答案为270J。可能理解为3段绳。
5. 几分之一；F R=F r；小
解析：(1) 表一：F乙=G×(轴/轮)=G×4/10，力为几分之一。(2) 平衡条件F R=F r。(3) 小飞轮→轮轴比大→相同踏频下车速更快。
6. D
解析：食品夹为费力杠杆（动力臂＜阻力臂），省距离。
7. 轮轴；力；C
解析：扳手是轮轴，力作用在轮端省力；C点距轴心最远（力臂最大），最省力。
8. 小；省力；F≈1.1×10 N；W≈2.5×10 J
解析：(1) 塔越高，钢索与桥面夹角越小，水平分力越大，但索承受的桥面拉力（沿索方向）变化。PPT答案为"小"。(2) FR=fr，R>r所以省力。(3) F=fr/R=5.44×10 ×0.65/3.25≈1.1×10 N。(4) W=Fs=1.1×10 ×2.3≈2.5×10 J。
9. 省力；轮；轴；省；费；D；B
解析：(1) 辘轳轮半径＞轴半径，轮带动轴→省力。(4) 笔管粗→轮；笔头细→轴；轮带动轴→省力但费距离。(3)①D(羊角锤)不是轮轴。②B握粗端（力臂大），省力。

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