13.3专题13简单机械（10题型）（原卷版）

专题13简单机械（练习）（原卷版）目录TOC\o"13"\h\u 2题型01杠杆、杠杆的分类 2题型02杠杆作图 3题型03探究杠杆平衡条件 4题型04杠杆平衡条件的应用 6题型05定滑轮、动滑轮 8题型06理想滑轮组的计算 10题型07实际滑轮组的计算 11题型08水平滑轮组 13题型09滑轮组的绕绳 14题型10斜面与轮轴 14 15 19

题型01杠杆、杠杆的分类1.下列关于杠杆的一些说法中，正确的是（）。A.杠杆只可以是直的 B.动力臂就是支点到动力作用点的距离C.杠杆支点一定在杠杆上 D.杠杆的长度等于动力臂与阻力臂之和2.如图所示的情景展示了物理世界的平衡之美。用细线将铁锤悬挂在光滑的尺子上，锤柄末端紧贴尺面，尺子一端置于水平桌面边缘O点处，整个装置恰好处于平衡状态。若尺面水平且不计尺子和细线所受重力，下列说法正确的是（）。A．尺子可以视为能绕O点转动的杠杆；B．细线对铁锤的拉力与铁锤所受重力是一对平衡力；C．细线对尺子的拉力大于锤柄末端对尺子的作用力；D．尺子与铁锤组成的整体，其重心在O点的正下方3.如图所示，开瓶器开启瓶盖时，可看作是（）。A．以A为支点的费力杠杆B．以A为支点的省力杠杆C．以B为支点的费力杠杆D．以B为支点的省力杠杆4.下图是生活中几种常见的杠杆，其中属于省力杠杆的是（）。A.钓鱼竿 B.道钉撬C.筷子 D.理发剪刀5.如图所示，为一可绕O点转动的杠杆，在A端通过绳作用一竖直向下的拉力F使杠杆平衡，此时AB部分水平，保持重物静止不动，而使绳绕A点从图示位置沿图中的虚线转动，则（）。A．逆时针转，F先变小后变大B．顺时针转，F先变小后变大C．逆时针转，F先变大后变小D．顺时针转，F先变大后变小6.如图所示，用剪刀将一张纸片缓慢地一刀剪断的过程中，阻力臂l阻和动力F动的变化情况是（）。A．l阻不变，F动变大B．l阻不变，F动不变C．l阻变大，F动变大D．l阻变大，F动不变7.生活中有很多小妙招，如图甲所示，用钢勺很轻松就可以打开饮料瓶盖，模型如图乙，它是以______为支点（选填“A”或“B”）的省力杠杆，手在______（选填“C”或“D”）点向下压时会更省力。题型02杠杆作图1.如图所示，轻质杠杆在力F₁、F₂的作用下处于平衡状态。O点为支点，l₂为F₂的力臂，请在图中画出F₁的力臂l₁和力F₂。2.画出图中羊角锤所受力F的力臂L。3.在图中画出力F的力臂l。4．如图所示，轻质杠杆OAB上挂一物体，拉力F使杠杆在图中位置平衡，请在图中画出力F的力臂L和物体所受的重力示意图。5．如图，轻质杠杆平衡，请作出动力F1的力臂l1和杠杆所受阻力F2的示意图。题型03探究杠杆平衡条件1.如图所示，在探究杠杆平衡条件的实验中，杠杆处于水平平衡状态，所用钩码完全相同。下列做法中能使杠杆再次平衡的是（）。A．分别在两边钩码下再增加一个相同钩码B．左边减少1个钩码，右边减少2个钩码C．两边钩码均向支点移动相同的距离D．左边钩码向左移1.5个格，右边钩码向右移1个格2.如图所示，小勇利用铁架台，带有均匀刻度的杠杆，细线，弹簧测力计，钩码若干（每个钩码质量相同）等实验器材，探究杠杆的平衡条件。（1）实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，则此时杠杆处于___________（选填“平衡”或“非平衡”）状态；（2）为了便于测量___________（选填“力”或“力臂”），应使杠杆在水平位置平衡。为此，应将平衡螺母向___________（选填“左”或“右”）调节；（3）将杠杆调成水平位置平衡后，如图乙所示，在A点挂3个钩码，则应在B点挂___________个钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡；随后两边各取下一个钩码，杠杆___________（选填“左”或“右”）端将下沉；（4）小勇用弹簧测力计替代钩码，在B点竖直向下拉，然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一小段至如图丙所示位置。在旋转过程中，要使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐___________（选填“变大”、“变小”或“不变”），原因是___________；（5）实验结果表明，杠杆的平衡条件是：动力___________=___________阻力臂。3.如图所示，用10N的水平推力推重为20N的物体沿水平方向做匀速直线运动。若5s内推力对物体做了80J的功，则在这一过程中，物体沿水平方向运动了________m。如图甲所示，小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉，此时，应把杠杆两端的平衡螺母向_______（左/右）调节，使杠杆在不挂钩码时在水平位置平衡；（2）杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码杠杆恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为：_________（用字母表示）。他这样得出的结论_________（合理/不合理）；原因是：_________________；（3）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于水平平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符，其原因是：_____________。4.图甲是某实验小组探究“杠杆的平衡条件”的实验装置。（1）挂钩码前，杠杆在图甲所示的位置静止，此时杠杆处于______（选填“平衡”或“非平衡”）状态；要想使杠杆在水平位置平衡，接下来应将杠杆两端的螺母向______（选填“左”或“右”）侧调节。（2）图乙是一个平衡的杠杆，此时若推动右侧钩码的悬线（如图丙所示），就会发现杠杆______（选填“左端下沉”、“仍然平衡”或“右端下沉”）。（3）在探究过程中，需要进行多次实验的目的是______。（4）某同学提出，若支点不在杠杆的中点，杠杆的平衡条件是否仍然成立？于是该小组利用图丁所示的装置进行探究，在杠杆O点处挂上2个钩码，用弹簧测力计在A点处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计示数为______N。以弹簧测力计的拉力为动力F1，钩码处绳子拉力为阻力F2，多次改变动力作用点的位置进行实验发现：当杠杆水平平衡时，F1l1总是______（选填“大于”、“等于”或“小于”）F2l2，其原因可能是______。（5）图丁中，弹簧测力计处在A点位置时，此杠杆属于______（选填“省力”或“费力”）杠杆，请举出它在生活生产中的一个应用实例：______。题型04杠杆平衡条件的应用1.码头上的工作人员，利用如图所示的杠杆将一桶淡水从地面转移到船上（杠杆始终保持水平）。挂在A端的的桶重100N，内部底面积为，桶内装有800N的水，水深1m。重600N的工作人员用绳子竖直拉住B端，工作人员的脚与地面的接触面积，。下列计算结果错误的是（）（，g取）。A.水对桶底的压强为 B.水对桶底的压力为600NC.人对地面的压力为375N D.人对地面的压强为2.2021年1月30日，荆州沙市机场正式通航，为荆州640万人口出行带来极大便利。某游客来机场乘机，他所用的拉杆旅行箱示意图如图所示。装有物品的旅行箱整体可视为杠杆，O为支点，B为重心，A为拉杆的端点。在A点沿图示方向施加拉力F使旅行箱保持静止。下列说法中正确的是（）。A．旅行箱受到的重力与水平地面对它的支持力是一对平衡力；B．其它条件不变时，仅缩短拉杆的长度，拉力F减小；C．其它条件不变时，使拉力F的方向沿顺时针改变10°，拉力F增大；D．箱内物体下滑，重心位置由B变至B′，拉力F增大3．如图所示，将同种材料制成的实心物体甲、乙用细绳分别挂在轻质杠杆AB的两端，杠杆在水平位置平衡。已知：G甲=150N，G乙=30N，AO∶OB=1∶3，甲物体与水平地面的接触面积为0.2m2，不计绳重。下列说法正确的是（）。A．乙物体对杠杆的拉力为10NB．甲、乙两物体质量之比为4∶1C．水平地面对甲物体的支持力为60ND．甲物体对水平地面的压强为750Pa4．如图所示，重力不计的杠杆OA，O为支点，用力F提起重为30N的物体，恰在水平位置平衡。已知OA=80cm，AB=50cm，杠杆与转轴间摩擦忽略不计，下列说法中不正确的是（）。A．利用该机械提起重物时不能省功B．拉力F的力臂为40cmC．拉力F的大小为22.5ND．拉力F为作用在A点的最小动力5.如图所示，自重不计的杠杆ABO能绕O点自由转动，B为杠杆的中点，在B处挂一重为100N的物体，若在杠杆末端A点施加一个力，使杠杆在水平位置平衡，则此杠杆______（选填“一定”或“不一定”）是省力杠杆；若在A点施加一个最小的力使杠杆在水平位置平衡，此力的大小是______N。6.如图所示，轻质杠杆AOB以O为支点，AB=3OB，物体C重800N，底面积为，在杠杆A端与物体C的上表面中点用一根轻质硬棒连接。当在B端用50N的动力F竖直向上拉时，杠杆在水平位置平衡，该杠杆为______杠杆，此时物体C对水平地面的压强是______Pa。7.骨胳、肌肉和关节构成了人体的运动系统，最基本的运动都是肌肉牵引骨胳绕关节转动产生的，其模型就是杠杆。如图所示是踮脚时的示意图，人体的重力为阻力，小腿肌肉施加的拉力为动力。重600N的小明在lmin内完成50个双脚同时踮起动作，每次踮脚过程中脚跟离开地面的高度是0.09m。求：（1）小腿肌肉对双脚的拉力；（2）小明踮脚过程中克服重力做功的功率。题型05定滑轮、动滑轮1.下列各图中利用了动滑轮的是（）。A．

B．C．D．2.关于滑轮，下列说法中正确的是()。A．使用动滑轮一定可以改变力的方向B．使用定滑轮一定可以省力C．定滑轮实质上是一种等臂杠杆D．动滑轮实质上是一种费力杠杆3.用如图所示的四种方式匀連提升同一物体（不计机械自重和摩擦），其中最费力的是（）。A．B．C．D．4.如图所示，用定滑轮提升重物（摩擦和绳重不计）时（）。A．沿1方向拉力最小B．沿2方向拉力最小C．沿3方向拉力最小D．沿三个方向拉力相同5．如图所示，物体A、B都处于静止状态，它们所受的重力分别是6N和14N，关于它们的受力情况，下面说法正确的是（）。A．物体A受到的合力是8NB．物体A受到的拉力是14NC．物体B受到重力与拉力的合力是8ND．物体B受到地面的支持力是14N6.如图所示，滑轮______（选填“A”或“B”）可以看作等臂杠杆；若物体的重力均为30N且处于静止状态，不计摩擦和滑轮重力，力F1的大小为______N，使用B滑轮______（选填“能”“不能”）省功。题型06理想滑轮组的计算1.在图示的装置中，已知重物牛，重物牛，在摩擦和动滑轮重力均不考虑的情况下，使重物保持平衡的拉力F应等于（）。A．牛B．牛C．牛D．牛2.如图所示，物体A、B的重分别为30N、10N，滑轮和绳子的重忽略不计，此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动，若用力F向左拉物体A，使物体A向左做匀速直线运动，则（）。A．B．C．D．3.利用两个滑轮提升同一重物，滑轮重、绳重、滑轮与绳子及滑轮与轴之间的摩擦力均忽略不计。下列四种组合中，最省力的是（）。A． B．C．D．4.如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，G1＝60N，G2＝38N，甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止。则每个动滑轮的重力为（）。A．3NB．6NC．11ND．22N5.如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，通过滑轮A和滑轮B使物体C匀速上升，关于人拉动绳子时的过程，下列分析正确的是（）。A．滑轮A相对子物体C在运动，所以A是动滑轮B．滑轮B相对于物体C静止不动，故B是定滑轮C．滑轮A起到了改变人所施加的拉力方向的作用D．滑轮B起到了改变人所施加的拉力方向的作用6.图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景，吊篮可在电动机的作用下实现升降，其简化结构原理如图乙所示。吊篮的质量为，两名工人及工具的总质量为，某次吊升过程中，吊篮在内匀速上升了。不计滑轮重、绳重和摩擦，关于该过程的分析正确的是（）。A.吊篮的动能不变 B.吊篮的机械能守恒C.电动机对绳子的拉力为 D.电动机拉动绳子的功率为题型07实际滑轮组的计算1.如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，G1＝60N，G2＝38N，甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止．则每个动滑轮的重力为（）。A．3NB．6NC．11ND．22N2.工人用如图所示的装置运送砂石．下列说法正确的是（）。A．滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小；B．图中动滑轮相当于一个省力杠杆；C．绳子自由端下拉1m，桶上升2m；D．质量为65kg的工人利用该滑轮组能提起150kg的砂石3.如图，某人用一个距离自己3m高的定滑轮拉住重100N的物体，从滑轮正下方沿水平方向在2s内移动4m，若不计绳重和摩擦，则他的功率为（）。A．100W B．150W C．200W D．250W4.如图所示，如果绳重和摩擦不计，动滑轮重不计，物重G=300N，则图中的拉力F=_____N；如果不计绳重及摩擦，动滑轮的重力为30N，物重G=300N，拉力F′=_____N。5.如图所示，小明用一个滑轮组匀速提升重为200N的物体，物体在4s内上升2m，所用的拉力为125N，此过程中，绳子自由端移动的距离为___________m，拉力的功率是___________W，如果不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为___________N。6.用如图所示的滑轮组匀速提起重1000N的物体，每个滑轮重100N，拉力F为______N；如果要用275N的拉力提升同一个重物，滑轮组承担重物的绳子的段数应为______段。（不计摩擦和绳重）7.如图所示，小明用一个滑轮组匀速提升重为200N的物体，物体在4s内上升2m，所用的拉力为125N，此过程中，绳子自由端移动的距离为___________m，拉力的功率是___________W，如果不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为___________N。8.用滑轮组提升重1000N的物体，作用于绳子自由端的拉力是312.5N，拉力做功的功率是625W，滑轮组的机械效率是80%，不计绳重和摩擦。求：（1）动滑轮上绳子的股数；（2）重物上升的速度；（3）动滑轮的重力；（4）如果用这个滑轮组匀速提升2000N的重物，作用与绳子自由端的拉力多大。题型08水平滑轮组1.用水平力F1拉动如图所示装置，使木板A在粗糙水平面上向右匀速运动，物块B在木板A上表面相对地面静止，连接B与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为F2．不计滑轮重和绳重，滑轮轴光滑。则F1与F2的大小关系是（）。A．F1＝F2B．F2＜F1＜2F2C．F1＝2F2D．F1＞2F22.如图所示，用不变的拉力F匀速拉动重为G的物体A，使物体A沿水平方向移动了一段距离s，在此过程中拉力F做的功为（）。A．FsB．GsC．2FsD．（G+F）s3．如图所示，不计动滑轮与绳的重力以及之间的摩擦，在水平拉力F的作用下，物体M以0.5m/s的速度向左匀速直线运动，弹簧测力计的示数为20N，则下列说法中错误的是（）。A．M受到地面的摩擦力为20N；B．动滑轮移动的速度是1m/s；C．拉力F的功率为10W；D．M受到的重力与地面对M的支持力是一对平衡力题型09滑轮组的绕绳1.如图所示，在图中画出最省力的绕绳方法。2.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，请画出最省力的绕绳方法。 3.如图所示，一辆汽车不慎陷入泥坑难以脱困，司机找来了两个滑轮和一根足够长的绳子，请你用笔代替绳子在图中画出最省力的绕法拉动车辆。4.小明准备做探究“滑轮组的机械效率是否与滑轮组细绳的绕法有关”的实验。他根据探究目的先画出第一次实验装置图如图1所示。请你在图2中画出第二次实验的装置图。题型10斜面与轮轴1.如图所示，下列简单机械中，忽略杠杆、滑轮的自重、绳重及摩擦，当提起同一重物时，最省力的是（）。A．B．C．

D．2．如图所示，为了把两件相同货物搬运到汽车上，工人用相同材质的木板搭建了AB、CD两个斜面，用沿斜面向上的力将其中一件货物从斜面的底端匀速推到顶端，另一件货物用同样的方法沿斜面搬运。下列说法正确的是（）。A．沿斜面推动更省力；B．沿斜面推动，工人克服货物重力做的功更多；C．无论利用哪个斜面，工人克服货物重力做功的功率一定相同；D．沿斜面推动货物的过程中，货物的机械能增大3.盘山公路的物理模型是______（选填“轮轴”或“斜面”），利用该装置可以______（填“省力”或“省距离”）1.（2023·深圳）下列属于费力杠杆的是（）。A.汽车方向盘B.门把手C.小白同学家的水龙头D.雨刮器2.（2023·荆州）一位同学用如图所示的滑轮组拉着重500N的物体，使物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10s，已知物体与地面间的滑动摩擦力为150N，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中下列选项正确的是（）。A.绳子自由端移动的距离为3m B.拉力做的有用功为500JC.拉力做的额外功为150J D.拉力做功的功率为25W3.（2023·常德）如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，G物=200N（不计绳重、轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升2m。下列说法中正确的是（）。A.F甲=200N，并向上移动4mB.F甲=100N，并向上移动2mC.F乙=200N，并向上移动1mD.F乙=400N，并向上移动lm4.（2023·连云港）如图所示，每个钩码的质量为50g，在均匀杠杆的A处挂2个钩码，B处挂1个钩码，杠杆恰好水平平衡。在A、B两处再各加1个钩码，那么（）。A.杠杆仍水平平衡B.杠杆的左边向下倾斜C.杠杆的右边向下倾斜D.将A处的钩码向左移动一格，杠杆仍能水平平衡5.（2023·本溪、辽阳、葫芦岛）工人师傅使用如图所示的滑轮组，将重为450N的建筑材料在10s内匀速提升4m，此次滑轮组的机械效率为75%，忽略绳重和摩擦。下列有关这次提升过程说法正确的是（）。A.所做的有用功为1800J B.在绳端的拉力F为150NC.动滑轮所受的重力为75N D.拉力F的功率为180W6.（2023·龙东）如图所示，当右端挂一个重为10N的物体A时，物体B在水平桌面上恰好能向右做匀速直线运动，若现在要使物体B水平向左做匀速直线运动，则应在物体B上施加一个水平向__________、大小是__________N的拉力。7.（2023·绥化）如图，斜面长L=5m，高h=2m。小华用平行于斜面向上的拉力F，用10s将重为150N的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端，物体沿斜面匀速向上运动时所受摩擦阻力恒为20N。则拉力所做的功为______J，拉力的功率为______W。8.（2023·武威）如图所示是三种类型的剪刀，请为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀，你会选择_______（选填“A”“B”或“C”）剪刀，这样选择的目的是为了___________（选填“省力”“省距离”或“省功”）。9.（2023·兰州）建筑工地上，工人利用杠杆提起重物。如图所示，杠杆AOB在竖直拉力的作用下恰好在水平位置平衡。已知，物体的重力为1600N，与地面的接触面积为400cm2，此时物体对水平地面的压强为。若工人的重力为700N，则工人对地面的压力为___________N，工人最多能拉起___________N的重物（杠杆与绳的自重、转轴上的摩擦均不计）。10.（2023·岳阳）如图是锅炉上的安全阀门示意图。请画出物体A的重力示意图及F的力臂L。11.（2023·武威）如图所示，小亮用滑轮组将装修材料运到楼上，请用笔画线帮他组装最省力滑轮组。12.（2023·广东省）杠杆在如题图所示位置静止，此时杠杆___________（选填“是”或“不是”）处于平衡状态，调节杠杆两端的螺母使杠杆保持水平并静止，此操作可方便测量力臂，原因是此时___________。13.（2023·成都）在探究杠杆平衡条件的实验中：（1）调节平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止。选取若干个质量均为50g的钩码，在杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码，使杠杆重新在水平位置平衡，分别记下F1、F2、l1、l2的数值。重做几次实验，部分实验数据如下表所示。次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm13.05.01.510.022.015.02.015.031.05.02.510.0…………由表中数据可得，F1、F2、l1、l2之间的关系式是___________；（2）①在第（1）问的某次实验中，杠杆右侧挂了4个钩码，左侧用弹簧测力计竖直向下拉，当杠杆在如图甲所示位置静止时，弹簧测力计的示数是___________N；②保持杠杆右侧所挂4个钩码的位置不变，取下弹簧测力计，在杠杆右侧用弹簧测力计沿竖直方向拉杠杆，当杠杆再次水平并静止时，弹簧测力计对杠杆的拉力为F=1.5N，请在图乙中画出弹簧测力计对杠杆的拉力F的示意图及其力臂l。___________14.（2023·随州）生活中有些低层建筑没有电梯，房屋装修时聪明的工人常用滑轮组提升沙石等物料。如下图，物料及桶总质量为60kg，工人质量为80kg，工人的双脚与水平地面接触面积为400cm2，某段时间内工人将物料及桶缓缓匀速提升了3m。不计滑轮组和绳的重量及绳与轮之间的摩擦。图中拉力的方向近似认为是竖直方向，g取10N/kg。求：（1）工人拉绳子的力是多大？（2）这段时间内工人提升物料及桶做了多少功？（3）这段时间内工人对地面的压强是多少？1.（2023·潍坊）如图甲所示，工人用推力F将重