物理复习资料之简单机械.doc

七 简单机械提示概要1 杠杆（1） 定义：一根硬棒，在力的作用下，如果能绕着一个固定点转动，这根硬棒叫杠杆。（2） 杠杆的几个要素：支点O：杠杆绕着转动的固定点；动力F1：使杠杆转动的力；阻力F2：阻碍杠杆转动的力；动力臂（L1）从支点到动力作用线的垂直距离；阻力臂（L2）从支点到阻力作用线的垂直距离；（3） 杠杆的平衡条件所谓杠杆的平衡状态是指杠杆静止不转或发生均速转动状态，此时杠杆满足；动力动力臂=阻力阻力臂用字母表示：F1L1=F2L2或上式表明：要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力的大小跟它们的力臂成反比，即动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。（4） 杠杆应用分类省力杠杆：动力臂大于阻力臂，省力，但费距离。费力杠杆：动力臂小于阻力臂，费力，但省距离。等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，既不省力，也不省距离。2 滑轮（1）定滑轮特征：轴心固定不定的滑轮。实质及作用：定滑轮实质是一个等臂杠杆，作用是不省力，但可以改变力的方向。（2）动滑轮特征：轴心连物体一起移动实质及作用：动滑轮实质是一个动力臂两倍的杠杆，作用是能省一半力，但不能改变力的方向。滑轮组：定滑轮和动滑轮组合在一起的叫滑轮组，其作用既能省力，又能改变用力的方向。计算动力的方法：重物和动滑轮的总重力由几段绳子承担，提起重物所用的力就是总重力的几分之一，即其中经过动滑轮的绳子股数，如果物体上升，则拉下绳子的距离为nh3.轮轴（1）定义：由轮和轴组成，能绕着共同的轴线旋转的简单机械。（2）实质：轮轴实质是一个变形的杠杆，轮半径和轴半径就是力臂。（3）轮轴省力原理：使用轮轴时，如果动力作用在轮上，则轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的动力就是作用在轴上阻力的几分之一，即其中R一轮半径，r一轴半径。4斜面（1）斜面省力原理：使用斜面时，若不考虑摩擦，则斜面长l是斜面高h的几倍，均速将物体沿斜面向上推的力f就是重物G的几分之一，即，由公式可知，利用斜面可以省力，对同样高的斜面，斜面越长越省力，但也要多移动距离。（2）螺旋省力原理：其中h表示螺纹的螺距，L表示螺旋把手的末端到螺旋轴线的长，F表示作用在把手末端的力，G表示物重。由于H总是比2小很多，因此F比G也就小很多，也就是说，使用螺旋很省力。举证例题342.一根粗细均匀的铁丝，中间用一根细线吊住，使其在水平位置平衡，如图7-1（1） 所示，当将右边的铁丝弯曲， 如图7-1（乙）所示，铁丝将（ ）A仍保持平衡 B右端向下倾斜 C左端向下倾斜 D无法判断 解析：题中铁丝可视为一条均匀的杠杆，其重心应在其中心处，当在中间用绳子吊住后，可理解为绳子左右两段的铁丝同时受到大小为1/2G，方向向下的重力的作用，并且这两个力臂L1=L2,所以铁丝平衡，将右边的铁丝弯折后，支点左、右两边的铁丝虽然重力的大小相同，但右边铁丝重力作用点向支点移近，使其力臂L2m2,所以DOM2,所以OEOE即E点较E点更远离零刻度B处，所以顾客买得买，读数大于瓜子的实际质量。故本题应选C.349.如图7-7所示，吊篮的重力为400N,动滑轮的重力为50N,定滑轮重力为40N,人的重力为600N,人在吊篮里拉着绳子不动时需用力 （ ）A.218N B.220N C.210N D236N.解析：设人对绳的拉力F，将人、吊篮和动滑轮视为一个整体，此时整体处于静止状态，整体重力由5段绳子承担，所以有5F=G人G吊G动。所以故本题应选C350如图7-8所示装置中，均匀木棒AB的A端固定在铰链上，悬线一端绕过某定滑轮，另一端套在木棒上使木棒保持水平，现使线套逐渐向右移动，但始终保持木棒水平，则悬线上拉力F(棒和悬线足够长) （ ） A.逐渐变小B.逐渐变大C.先逐渐变大，后逐渐变小D.先逐渐变小，后逐渐变大。解析：杠杆示意图7-9所示，杠杆重心在O点，重力为G,力臂AO=a,当线套从1点分别向右移至2，3，4，点时，线上拉力的力臂分别为L1,L2,L3,L4,由杠杆平衡条件得FL=Ga,由图可知，L1L2L3,L4G2,当将它们同时浸没于水中时，如图7-10（乙）则A 杠杆仍保持平衡B杠杆左端下沉 C杠杆右端下沉D无法确定解析：这是有关于杠杆的平衡条件和阿基米德原理的综合性题目，讨论这类问题关键是正确分析两球入水前、后对杠杆的作用力变化情况。铁球入水前，根据杠杆的平衡条件G1L1=G2L2,得G1/G2=L2/L1铁球入水后，设两球受到的浮力分别为F1和F2,那么，支点左侧力与力臂的乘积同理，支点右侧力与力臂的乘积显然，由上述两式可以看出（G1-F1）L1=(G2-F2)L2,因此杠杆仍然平衡。故本题应选A。352如图7-11所示，在滑轮下挂甲、乙两个实心物体，恰能处于静止状态，用手拎住甲和乙，把甲、乙两物体同时浸没在同种液体中，静止后放手，则甲、乙两物体的运动状态是（滑轮重、绳重、摩擦和水的阻力不计） （ ）A.仍都处于静止状态B.甲物体下降的速度逐渐变大C.乙物体下降的速度逐渐变大D.无法判断解析：要判断甲、乙的运动状态，只要分析甲物体或乙物体浸没在液体中的受力情况即可，若物体所受的合力为0，则物体保持原来的运动状态不变；若物体所受的合力不为零，则物体保持原来的运动状态不变；若物体所受的合力不为零，则物体的运动状态发生改变，静止物体向上运动还是向下运动，由合力的方向决定。甲、乙物体原来处于静止状态，则G乙=1/3G甲，把物体作为研究对象，甲物体受到的力为重力G甲，向上的浮力绳子对甲的拉力甲物体受到向上的合力由上式可知，若则F1=G甲，甲物体仍处于静止状态；若，则F1F甲，甲物体上升的速度逐渐变大，若，则F1F甲,甲物体下降的速度逐渐变大。从本题所给的条件知道，甲、乙两物体密度大小未知，F1、G甲,大小无法比较，所以甲、乙两物体的运动状态无法判断。故本题应选D。353如图7-12，物体M重100N，若不计摩擦、绳及滑轮自重，当滑轮在恒力F作用下以1m/s的速度匀速上升，物体M的速度及拉力F的大小分别为 （ ）A.0.5m/s、100N B. 1m/s、50N C.2m/s、200N D. 4m/s、100N解析：根据动滑轮的特点，使用动滑轮省一半力，但本题的力作用在动滑轮的轴上，故F=2GM=2100=200N;重物M移动的距离应是动滑轮距离的2倍，即V=2V滑=21=2m/s.故本题应选C354.室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味，使用时用脚踩踏板，桶盖开启，如图7-13，所示，根据室内垃圾桶的结构示意图可确定 （ ）A.桶内只有一个杠杆在起作用，且为省力杠杆B.桶内只有一个杠杆在起作用，且为费力杠杆C.桶中有两个杠杆起作用，且都是省力杠杆D.桶中有两个杠杆在一起作用，且一个是省力杠杆，一个是费力杠杆解析：脚踏板上受力是动力，杠杆另一端受力为阻力，从图中发现，动力臂大于阻力臂；盖子重力为阻力，挂构顶起盖子的力为动力，从图中发现，动力臂小于阻力臂，另外挂钩顶起盖子时，盖子明显省距离。故本题应选D355如图7-14，所示杆A可绕固定轴O转动，木块B在杆A下方的光滑桌面上，今用逐渐增大的水平力F推B，整个装置仍保持静止，由于水平力的作用，B对A的支持力将 （ ）A.减小B.增大C.不变D.无法确定解析：该问题实际是两个物体的平衡问题，一个是杠杆的平衡，另一个是下面的方块物体的平衡，杆除了受O点作用力以外，还受到本身的重力G,B对它的支持力N和B对它的向右的摩擦力F,假定它们的力臂分别是a、b和c，则根据杠杆的平衡条件有Ga=Nb+cf 又根据物体B的平衡有F=f.当F逐渐增大时，f随之增大，再由可知f增大，N就减小。故本题应选A356一架托盘天平放在水平桌面上，把一物体放在天平盘上，在右盘增减砝码并移动砝码，使天平平衡，砝码的总质量加上游码的所指示质量值是101.4g,但物体的实际质量是101.2g,造成测量不准确的原因可能是 （ ）A.横梁没有调节平衡，指针偏在标尺中央红线的右方B.调节横梁平衡时，没有将游码移至0点上C.砝码质量偏大D.天平衡梁在左端力臂偏短解析：调节天平时，横梁没有调节平衡，指针偏向标尺中央红线的右方，说明此时左方上翘，测量时，在左盘中加物体，右盘中加砝码，使横梁平衡，这时物体的质量大于右盘中的砝码的质量，才能使天平平衡，因而测量值小于真实值，所以A错；如果调节横梁平衡时，没有将游码移至0点上，这样在左盘里没有物体时天平上就已经有读数，这样测量物体的质量，其读数是物体的质量加上开始就有的读数，因而测量值比真实值大，所以B对，如果砝码质量偏大，测量值应比实际值小，所以C错；如果天平横梁左端力臂偏短，测量值也应比实际值小，所以D错。故本题应选B.357一根均匀的木条，支点在中点时恰好平衡，如果把右端锯下全长的1/4，并叠放在右端的剩余部分的上面，则此木条 （ ）A.左端上翘 B.仍平衡 C.右端上翘 D.无法判断解析：木条本来是均匀的，所以支点应在木条的中点，现把靠右端的1/4锯下，叠放在右端剩余部分的上面，如图7-15所示，这时支点右边的总重力没有改变，但是右边的中心发生了变化，原来在距支点L/4（L为木条总长）处，现在变成了距支点L/8处，所以右边的力与力臂的乘积变小，这样杠杆就不再平衡，右端上翘。故本题应选C.358.如图7-16，所示，由三只动滑轮和一只定滑轮组成的滑轮组，下悬重为G的物体，每只滑轮重均为G,摩擦及绳重不计，重物静止不动，则绳端作用的拉力F多大？ （ ）A.G/6 B.G+G/6 C. G+G/8 D. G+7G/8解析：对本题，有的同学容易错选B,理由是重物和动滑轮的总重量由6段绳子承担，所以，绳端所用的拉力就等于物体和动滑轮总重的1/6.“ 重物和动滑轮的总重由几段绳子承担，提起重物所用的力就是总重的几分之一”这一结论一般只适用于滑轮组是由一条绳子绕制而成的情况，本题中，绕制滑轮组所用的绳子有3条，每条绳子的拉力各不相同，所以上述结论不再适用。设图中各绳中拉里大小分别是T1、T2、T3（T3=F），由图可知2T1=G+G 2T2=T1+G2T3=T2+G由三式可得T1=G+G/2,T2=G+3G/4,F=T3=G+7G/8故本题应选D.359.一根轻棒，一端固定在O点，可以在竖直平面内转动，如图7-17所示，在棒的另一端A点系一根轻绳，绳跨过一定滑轮，在绳的另一端挂一重物P,在棒的B点挂一个重物Q，棒在水平位置时，整个装置处于平衡，若将A端稍许向上转动一小角度而离开平衡位置后放开，那么 （ ）A.棒将继续向上转动B.棒将静止不动C.棒将向平衡水平位置运动D.棒将回到水平位置后继续向下转动，最后静止在水平位置之下。解析：该装置主要是由一个杠杆和一个定滑轮组成，开始时杠杆水平平衡，这时有GQOB=GPOA.当A点向上移动些距离后，物Q拉杠杆的力大小不变，方向仍然沿竖直向下，根据定滑轮不省力的特点，物P通过绳子拉A端的力大小也没有变，还是物P的重力，如果绳子拉A端的力方向仍是竖直向上，则杠杆仍平衡，因为有GQOBcosa=GPOAcosa(a是杠杆此时与水平方向间的夹角)，满足杠杆的平衡条件，但是这时绳子拉A点的力不是竖直向上，而是斜向右上方，由图可知力臂不是OAcosa,而是OC,而且OCBO,若F1和F2的大小和方向都不变，将它们的作用点同时向支点O移动相同的距离L,那么（ ）A.杠杆仍能平衡 B.杠杆A端向下倾斜C.杠杆B端向下倾斜 D.无法判断杠杆是否平衡。382如图7-39所示，用力F使杠杆保持平衡，当力F由A位置移至B位置时，杠杆仍然保持平衡，则力的大小变化情况是 （ ）A.先变大后变小 B.先变小后变大C.由小变大 D.由大变小383在菜市场内个别商贩会违反公平交易的原则，使用杠杆时通过不正当方式侵犯了消费者的合法权益，例如标准杆秤的秤砣质量为1kg,秤和秤盘的总质量为0.5kg,O点为提纽悬点，A点为零刻度点，OA=3cm,OB=9cm,如图7-40所示，如换一个质量为0.7kg的秤砣，售出3.0kg的物品，消费者得到的物品实际质量为（ ）A.2.0kgB. 2.3kg C. 2.5kg D. 2.8kg384.在一杠杆的两端分别挂上质量不等的两个物体，调节两物体到支点的距离，使杠杆平衡，然后将两体同时浸没在水中，杠杆是否仍能平衡？ （ ）A.仍能平衡 B.不能平衡，挂大质量物体的一端下降C.不能平衡，挂小质量物体的一端下降 D.缺少条件，不能判断。385杆秤的秤杆上相邻刻度间所对应的质量差是相等的，因此秤杆上的刻度（ ）A.是均匀的 B.从提纽开始向后逐渐变密C.从提纽开始向后逐渐变疏 D.与秤杆的粗细是否均匀有关386一把均匀直尺可绕中点O自由转动，直尺上有三枝垂直而立的蜡烛A、B、C，它们粗细和材料都相同，但它们长度不相同，LA=LB=LC,如图7-41所示，那么点燃过程中直尺将 ( )A.逆时针转动 C.始终平衡B.顺时针转动 D.无法判断387如图7-42所示的杠杆，可绕O点转动，在A端加力F,使杠杆平衡，不计杠杆重，则F与G的大小关系是 （ ）A.FG C.F=G D.以上三种情况都有可能388如图7-43所示，A端粗，B端细的直杆AB两端各放一枝完全一样的蜡烛，支于O点时恰好平衡，若点燃蜡烛且燃烧过程相同，则在燃烧过程中杆AB出现的现象是 （ ）A. A端下降 B. B端下降C.仍然平衡 D.条件不足，无法判断389如图7-44所示，一根长为L的木头质量等于100kg,其重心O在离木头左端L/3的地方，甲、乙两人同时扛一端将木头扛起，此后丙又在木头全长的中点N处向上扛，且用力F丙=300N,由于丙的参加，乙受力减轻了 （ ）A.200N B.300NC.100N D.150N390.如图7-45所示，当重物G被均速提升时，向三个方向拉动的力分别为F1、F2、F3（不计滑轮重及摩擦），则这三个力的大小关系是 （ ）A.F1F2F3 B.F1F2F1F2391.如图7-46所示的装置中，滑轮重，绳重及摩擦不计，若用力F拉右边滑轮，则两弹簧测力计A、B的读数分别是 （ ）A.FA=3F,FB=2F B.FA=F/3,FB=2F/3C.FA=F/2,FB=F D.FA=F/2.FB=F/3392.如图7-47所示，每只铁质砝码的质量和体积都相等，当发生下列哪一种变化时，杠杆仍能保持平衡？（ ） A.两端各加同一规格的砝码 B.G1、G2的悬点都向支O点移动1格C.G1向O点移动1/3L1,G2向O点移动1/3L2 D.把G1G2都同时浸没在水中393如图7-48所示，不计摩擦力的情况下，要将物体匀速向上提起，则F1F2相比较（ ）A.F1较小 B. F2较小 C.大小相同 D.无法确定.394.如图7-49（甲）、（乙）所示，杠杆都处于平衡状态（杠杆刻度均匀），图（甲）中弹簧测力计的示数为7N，图乙中弹簧测力计示数为4N,实心物体A全部浸在水中，如果杠杆、滑轮、弹簧测力计的重力均不计，忽略一切摩擦，那么物体A的密度应为（）A.2.0103kg/m3 B. 3.0103kg/m3C. 4.0103kg/m3 D. 5.0103kg/m3395.如图7-50所示，质量为M的人两手各拿一个质量为m的球站在一个巨大的天平左盘中，天平右盘放上物体后恰好处于平衡，若他把手向水平伸出，则天平（ ）A.顺时针转动 B.逆时针转动 C.仍然平衡 D无法判断.396有粗细不均匀的圆台形长棒A、B，其截面半径从A到B均匀地减小，但密度处处相同，如图7-51所示，有一支点O处将长棒支起而平衡，如图将其两端同时截去等长的a后，则该长棒将（ ）A.仍可平衡 B.顺时针运动 C.逆时针运动 D.无法确定 397如图7-52所示，AOB为一根杠杆，O为支点，杠杆重量不计，AO=BO,再杠杆右端A处用细绳悬挂重为G的物体，当AO段在水平位置时保持杠杆平衡，这时在B端施加的最小的力为F1,当BO段在水平位置时，保持杠杆平衡，这时在B端需施加最小的力F2,则（ ）A.F1F2 C.F1=F2 D.无法比较 398如图7-53所示，长方形水槽中漂浮一个木球，水槽底部中央有一个三棱柱支持着，恰好处于平衡状态，则下列判断中正确的是( )A.当木球偏向左侧时，水槽将向左侧偏斜B.当木球偏向右侧时，水槽将向右侧偏斜C.无论木球在何处，水槽仍可处于平衡状态D.若用一个实心铁球代替木球，则铁球无论放在何处，水槽仍可处于平衡状态399如图7-54所示，通过滑轮组将物体A沿水平面匀速向右拉动，已知体重A重为200N，受到地面的摩擦力为80N，若不计滑轮重及轴心摩擦，拉力F应为_.400.一辆车陷入泥里，甲、乙两人来帮助，甲帮助拉车把，乙推车轮的上边缘，若两人用力一样大，且方向合理，则两人中实际效果更好些的是_.这是因为_.401如图7-55所示，滑轮重和摩擦忽略不计，体重为500N的人站在升降平台上拉绕过定滑轮的绳子，平台重100N，要使人和平台匀速向上运动，人拉绳的力应为_N.402如图7-56所示的两图中，物体G重都是200N，滑轮重及摩擦不计，则F1= _N，F2= _N.403如图7-57所示，物体B重20N，滑轮重1N，要拉起物体的最小拉力_.404如图7-58所示，重物挂在水平衡杆的右端，水平衡杆左端有一可转动的固定轴（支点A）。杆AC质硬但很轻，当挂重物的悬点由C点向A点移动的过程中，BD绳子的拉力将_.（填“变大”、“变小”或“不变”）405如图7-59所示，4l1= l2，杠杆已平衡，若使F2增加30N，并将支点右移，使左右臂力之比变为4:1，则杠杆仍能平衡，由此可知F1 = _N.406.如图：7-60所示，是自行车脚踏和牙盘的示意图，脚踏到轴心距离R=20cm,带动链条的牙盘为r=15cm,若脚踩的力是F=15N,则链条上产生拉力f= _N.407.汽车陷入烂泥里，附近有一棵大树，车上有两个滑轮，一根绳子，使用上述器材，怎样才能用最小力把汽车拉出来？在图 7-61中画出示意图。408怎样用一架不等臂天平测量物体的质量？409如图7-62所示，放在水平面上的物体m1重100N,通过挂有重为20N的物体m2,刚好使m1在台面上做匀速直线运动，滑轮B重5N,求物体m1与台面间的摩擦力，若要使物体m1向左做匀速直线运动，则作用在物体m1上的水平拉力应为多大？410如图7-63所示，画论本身的质量和摩擦阻力不计，整个系统处于平衡状态，求重物G1、G2之间的大小关系。411如图7-64所示，边长为10cm的正方体铁块，放在水平地面上，杠杆的AO=100 cm,OB=30 cm,BC= 40cm,作用在杠杆C点的力F1为10N的恒力，当力F1的方向由BC方向变化经到与OC垂直的CD方向的过程中，求铁块对地面的最大压强和最小压强。412如图7-65所示，重为7N的长方体A 被夹在两块竖直放置的足够长的平板MN、PQ之间，其中MN板表面光滑，PQ板表面粗糙，在滑轮b下挂一重为10N的物体B时，物体A在两板之间匀速下降，若在重物B下再挂另一重物C时，恰能使长方体A在两板之间匀速上升，求重物C的重量是多少？（滑轮重、绳重、轮与轴之间的摩擦不计）413某工地在冬季水利建设中设计了一个提取重物的机械，如图7-66所示，是这个机械组成部分的示意图，OA是一根钢管，每米长的重力为30N,O是转动轴，重物的质量m是150kg,挂在B处，OB=1m,拉力F加在A点，竖直向上，取g=10N/kg,为维持平衡，钢管OA为多长时间时所用拉力最小？这个最小拉力是多少？414如图7-67所示，有三块密度均匀、质量和形状完全相同的长方体木块搭成梁，每个长方体长12cm,求AB间的最长距离。415如图7-68所示，由n个动滑轮组成的机械提升重物，已知每一个动滑轮的重为G轮，物体重为G物，请你先算出由1、2、3动滑轮上承担重物所用的拉力，然后根据以上数据的规律推导出最终第n个动滑轮绳端所用的拉力F,当物体重G物=100N,每个动滑轮重G轮=10N时，算算看，最终所用的拉力是多少？416如图7-69所示，每个滑轮重5N（绳重和摩擦不计），物体A重60N，B、C均为轻质弹簧测力计，用手拉着弹簧测力计C,使整个装置处于静止状态，此时弹簧测力计B的读数为50N，则弹簧测力计C的读数是多少？A物对地面的压力为多少？417如图7-70所示，均匀细长棒AB,其质量为m,A端用细线悬挂起来，且悬线竖直，B端无阻碍地斜向浸在静水中，当它稳定时，棒被浸没部分的长度是全长的，求棒的密度。418如图7-71所示是一把杆秤，提纽和挂钩的距离是6cm,秤砣的质量是1.2kg不称物体时，把秤砣挂在A点，秤平衡，A点九十刻度的起点，设OA为1.6 cm,杆秤质量为0.48 kg，求杆秤的重心，在称某一物体时，秤砣移到D点后杆秤平衡，AD为24 cm，所称物体的质量是多少？419如图7-72所示，滑轮重和摩擦不计，物体重G1=20N,整个装置处于平衡状态，另一物体G2多重？420如图7-73所示，滑轮重、绳重和等因素不计，若用力F=30N,拉动机械，求两个弹簧测力计的示数与墙所受的拉力。421如图7-74所示，均匀木板AB长为L,重为G，在C、D两点将它支起，AC=L/5,BD=2L/5,重为2G的人站在板的中点O上，问支座C、D对板的支承力各为多大？若人在板上缓慢行走，则人在板上哪一段上行走板不会翘起来？全解答案381B解析：判断杠杆能否平衡的方法是看它能否满足杠杆的平衡条件，若F1L1=F1L2,则平衡，若F1L1F1L2则杠杆不平衡，且力与力臂乘积大的那一端应下降，法一：原来杠杆是平衡的，由杠杆平衡条件得F1OA=F2OB,因为OAOB,所以F