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文档简介
第11讲简单机械
【基础作业】
1.(2023•高安模拟)人体某些部位也具有杠杆的功能,如图,这是肱二头肌收缩将前臂收回的动
作,此时支点是(选填"“或"8”)点,前臂属于杠杆。
2.(原创)使用机械提高了人改造自然的能力。如图甲所示,用扳手拧螺帽时,图(b)与图(a)相比
更有利于拧紧或松开螺帽,因为该握法的(选填“动力臂''或"阻力臂”)更大。图乙是用钥
匙打开门锁的情景,此时钥匙相当于(选填“斜面”或“轮轴”)。
3.(2023・抚州模拟)如图甲所示,这是生活中常用的夹子,此时手对夹子施加的力为工,夹子上
的钢丝对夹子的作用力为右,则F](选填或“<”)尸2;用该夹子夹住物体时(如图
乙所示),夹子是(选填“省力”、“费力”或“等臂”)杠杆。
甲乙
4.(2023•上饶模拟)如图所示,我们打开笔记本电脑时可以把它的屏盖视为(选填“费力”、
“省力”或“等臂”)杠杆;若用与电脑屏幕始终垂直的力F匀速掀开屏盖到竖直位置,在这个过
程中,力尸的大小将(选填“增大”、"减小”或"不变”)。(假设连接处的阻力不变)
上
5.(改编)如图所示,工人师傅利用滑轮将沙发运上楼,该滑轮是___滑轮,若工人师傅用1000
N的拉力,将重为800N的沙发匀速提升5m,则该滑轮的机械效率为。
1
6.(原创)某小区正在进行改造施工。工人用如图所示的滑轮组将重750N的沙子匀速提上了
二楼。若工人所用的拉力为300N,则动滑轮重N;若每个滑轮重均相等,则天花板受到的
拉力为No(不计绳重和摩擦)
7.(2023・遂宁)用如图所示的四种简单机械,将同一重物从低处匀速提升到高处,在不计机械自
重及摩擦的情况下,最省力的是)
回
CD
8.某小区在垃圾桶上安装了“翻盖神器”,其原理示意图如图所示。使用时,人向下拉吊把就能
打开垃圾桶桶盖,非常方便,下列有关说法正确的是)
2
A.装置中的滑轮是动滑轮
B.装置中的滑轮起到了省力的作用
C.绳子拉起桶盖时,桶盖可视为省力杠杆
D.使用这个装置打开桶盖时,克服桶盖的重力做的功是额外功
9.(2023・南昌期中)在如图所示的滑轮组上挂钩码后恰好静止(不计绳重、滑轮重及摩擦)。
若再在钩码/、2下面各挂上一个质量相等的小钩码,下列说法正确的是()
A.钩码/和钩码B仍保持静止
B.钩码A下降,钩码B上升
C.钩码/上升,钩码8下降
D.钩码/上升2cm,钩码B下降2cm
10.(2023・连云港)如图所示,每个钩码的质量均为50g,在均匀杠杆的/处挂2个钩码方处挂1
个钩码,杠杆恰好水平平衡。在/、8两处再各加1个钩码,那么()
AB
4t1害j1」包+
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/处的钩码向左移动一格,杠杆仍能水平平衡
11.(2023•广元)如图所示,杠杆OBA可绕O点在竖直平面内转动,08=28/,在8点悬挂一个重
10N的重物G,在/点施加竖直向上的动力",使杠杆OBA水平平衡(杠杆自重及摩擦均忽略
不计),下列说法正确的是()
A.在4点施加竖直向上的力尸]时,该杠杆是费力杠杆
B.作用在/点的力F,的大小为5N
3
C.如果重物的悬挂点8向。点移动,要使杠杆水平平衡产1应变小
D.若将作用于N点的力/变为图中尸2,要使杠杆水平平衡尸2应小于尸1
【素养作业】
12.(原创)(多选)如图甲、乙所示,小凯分别用两种机械(绳长不变)使物体M做匀速直线运动,
测得拉力、物体M自重及物体M所受摩擦力如表所示,则下列选项正确的是()
甲乙M,甲,乙
如图甲,改变尸目的方向尸E的大小也改变
A.甲甲
B.图乙中的机械一定省力
C.图甲中机械的机械效率大于图乙中机械的机械效率
D.若不计绳重、滑轮重及摩擦,图乙中滑轮对物体M的拉力等于尸甲
13.(原创X多选)一均匀木板/用台端固定在墙壁的转轴上,木板可以在竖直面内转动,木板下垫
有长方体木块C,恰好使木板水平放置,如图所示。现用水平力厂由N处向2处缓慢匀速推动
木块C。在推动过程中,则()
A.地面受到的压力将变小
B.木块C受到地面的摩擦力变大
C.推力户的大小与木块C到墙壁的距离成反比
D.推力厂的大小与木块C到墙壁的距离成正比
14.如图甲所示,这是《天工开物》中记载的三千多年前中国古人利用桔椽在井上汲水的情境,
受桔椽的启发,小明组装了如图乙所示的装置。其中,杠杆CZ)可绕支点O在竖直平面内转动,
且0C=20D。物体/悬挂在C端,静止在水平桌面上的正方体2悬挂在。端,此时杠杆在水
平位置平衡。已知:G,=30N,G.=8()N,正方体8的边长为0.1m。杠杆、悬绳的质量均不计。
求:
4
(1)杠杆。端所受的拉力;
(2)需要在/端施加竖直向下多大的力尸才能使正方体5对地面的压力为0。
15.(2023・赣州模拟)中国高铁运营里程突破4万公里,稳居世界第一。如图甲所示,高速铁路的
输电线,采用坠碗牵引自动补偿线,无论冬、夏输电线都绷得直直的,以保障列车电极与输电线
的良好接触。图乙为输电线的牵引装置工作原理图,钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的配重为
200N坠花,若某段时间内坠就串下降了20cm,不计滑轮和钢绳自重、摩擦。
(1)/、2滑轮分别属于什么滑轮?
(2)输电线尸端受到的拉力大小为多少N?
(3)输电线尸端向左移动了多少cm?
16.(2023・南昌模拟)小明对杠杆开展相关实验探究(不计支点处摩擦)。
【进行实验搜集证据】
5
(1)小明安装好杠杆,将平衡螺母向左调节,杠杆在水平位置平衡,说明一开始杠杆的(选
填“左”或“右”)端翘起。
(2)如图甲所示,在/点挂3个自重均为0.5N的钩码,在8点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆,
使其在水平位置平衡,弹簧测力计的示数为N;若在第(1)小题所描述的情形中未调节平
衡螺母而直接开展上述实验,弹簧测力计的示数将(选填“偏大''、"偏小”或“不变
【拓展1】
(3)小明换用可变形杠杆(NOB可绕O点转动)进一步探究杠杆平衡条件。
1当杠杆处于图乙所示位置水平平衡时,测得CM=0.2m,物块M重为G1=4N,物块N重为
G2=8N;08=mo
口保持物块M的位置不变向下折至如图丙所示的位置。要使杆在图丙所示位置保持平
衡,则应将物块N的悬挂点移动到o
A.□点处
B二点处
C二和□之间
【拓展2】
(4)小明提出新的问题产当支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是小明
利用如图丁所示装置进行探究,在杠杆的4点处挂上2个钩码,用弹簧测力计在8点处竖直向
上拉,使杠杆在水平位置处于平衡状态,以弹簧测力计的拉力为动力尸],钩码拉力为阻力尸2,多
次调整力和力臂的大小进行测量,发现尸/总是(选填或“="W2,其原因主要
是。
6
参考答案
1.A费力
【解析】如图,肱二头肌收缩将前臂收回时,绕着/点转动H点为支点/点为肱二头肌的作用
点,即动力作用点;肱二头肌收缩将前臂收回时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆。
2.动力臂轮轴
【解析】通过对比图(a)和图(b)知道,对于同一螺帽,阻力和阻力臂是一定的,而图(b)中的动力
臂要大于图(a)中的动力臂,所以图(b)所用动力更小。钥匙在使用时绕中心轴转动,所以属于轮
轴,轮轴是杠杆的一种变形,是一种省力杠杆。
3.小于费力
【解析】
用手捏开夹子时,手施加的力是动力,夹子上的钢丝对夹子的作用力是阻力,由题图甲可知,此
时动力臂大于阻力臂,所以此时夹子是省力杠杆,则储<£。用夹子夹物体时,动力来自钢丝,阻
力来自被夹的物体,而且夹子是由2个杠杆组成的,我们画出其中的一组力和力臂;过支点作
动力作用线的垂线段,即动力臂4;过支点作阻力作用线的垂线段,即阻力臂4;如图所示,由图
知所以用该夹子夹住物体时,动力臂小于阻力臂,则夹子是费力杠杆。
4.省力减小
【解析】根据题图可知,我们打开笔记本时,阻力臂小于动力臂,为省力杠杆;连接处的阻力不
变,所以在逐渐打开的过程中,阻力臂逐渐减小,阻力与阻力臂的乘积减小,根据杠杆的平衡条
件可知,动力和动力臂的乘积也减小,因为动力臂不变,所以动力厂逐渐减小。
5.定80%
【解析】由题图可知,该滑轮不随重物一起移动,故该滑轮为定滑轮;工人师傅做的有用功为W
*=G力=800Nx5m=4000J;工人师傅做的总功为少.=尸〃=1000Nx5m=5000J,则该滑轮的机
有总
械效率为〃=上=也皿、100%=80%。
W5000J
芯
6.1501500
【解析】由题图可知,滑轮组承担物重的绳子的有效股数〃=3,不计摩擦和绳重,由尸=:(GJG
)可得,动滑轮的重G=nFG=3x300N750N=150N;天花板受到竖直向下的拉力尸=2G
动‘动物拉
+47^=2x150N+4x300N=1500No
定
7
7.B【解析】动滑轮可以省一半力尸HG;不计机械自重及摩擦的情况下,根据斜面的长度和
2
高度可知FL=G/z,F=a=3^=2G=0.4G;根据题图可知,此时杠杆的动力臂是阻力臂的1.5倍,
L5m5
所以b=4=%=2GRO.7G;使用定滑轮不省力,即F=GO综上可知最省力的是斜面,故B符合
L11.5L23
题意。
8.C【解析】由题图可知,该装置使用过程中,滑轮轴固定不动,所以该装置中的滑轮为定滑
轮;定滑轮实质上相当于等臂杠杆,不省力,可以改变力的方向,故A、B错误;由题图可知,垃圾
桶桶盖使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故C正确;使用这个装置打开桶盖时,克
服桶盖的重力做的功是有用功,不是额外功,故D错误。
9.C【解析】由题图可知,〃=2,不计动滑轮和绳子的自重及摩擦力的大小,则GBUG/,若在钩
码4、B下面再挂一个质量相等的钩码,6」=6月+冲,6/=6/+叫,所以钩码/上升,
钩码B下降,故A、B错误,C正确;〃=2,s=〃/z,钩码A上升2cm,钩码B下降4cm,故D错误。
10.C【解析】每个钩码的质量均为50g,重力为G=mg=0.05kgxl0N/kg=0.5N,杠杆上每小
格的长度假设为1cm,则F=0.5Nx2=lN乙=1cmx2=2cm,F=0.5N,L=1cm><4=4cm,杠杆
A
平衡,则FAXLA=FBXLB•,在、B两处再各加挂一个50g的钩码后死M).5Nx3=L5N,£/=0.5
Nx2=lN1/和"的长度都不变,则FA'^LA=1.5NX2cm=3N-cm耳々与=1Nx4cm=4N-cm,
则杠杆右边下倾,故A、B错误,C正确;将4处的钩码向左移动一格,杠杆左端
为1.5Nx3cm=4.5N-cm,杠杆右端为1Nx4cm=4N,cm,左右两侧力与力臂的乘积不相等,所
以杠杆不能水平平衡,故D错误。
11.C【解析】在/点施加竖直向上的力与时,动力臂是。4,阻力臂是08,动力臂大于阻力
臂,该杠杆是省力杠杆,故A错误;由杠杆的平衡条件可知x04=GxOB,且O4=02+A4=3R4,
即F,x3A4=Gx2A4H=2G=2xlON=6.7N,故B错误;如果重物的悬挂点B向。点移动,则OB
变小,由/xO4=Gx°B可知0/与G大小不变,要使杠杆水平平衡不应变小,故C正确;将作
用于4点的力尸1变为题图中尸2,动力臂会变小,由杠杆的平衡条件可知,在OB与G不变的情
况下尸2应大于尸J故D错误。
12.CD【解析】从题图可以看既题图甲使用的定滑轮是等臂杠杆,定滑轮使用时不能省力,
故改变F回的方向下回的大小不改变,故A错误;从表中数据可知,物体受到的摩擦力为6N,但
拉力是故错误;题图甲中的定滑轮是等臂杠杆,尸.等于物体所受摩擦力;题图乙中动
8N,B甲M
8
滑轮拉着物体M做匀速直线运动,故题图乙中的滑轮对物体M的拉力也等于物体M所受摩
擦力,故题图乙中的滑轮对物体M的拉力等于下总图甲中机械的机械效率为〃回=&=坐=75%,
甲甲F8N
甲
图乙中机械的机械效率为〃=£=皿=37.5%,故C、D均正确。
13.BC【解析】以木板为研究对象,木板所受重力为G和木块C对它的支持力为F+,两力
支
臂如图所示。
根据杠杆平衡条件可得尸*=G2「,水平力尸由/处向8处缓慢匀速推动木块C,bm的力
支支。支
臂在减小,重力G及其力臂工「均不变,所以根据杠杆平衡条件可知,在整个过程中支持力
在逐渐增大;根据物体间力的作用是相互的可知,木板对C的压力变大,木块C对地面的压力
也变大、木块C受到地面的摩擦力变大,故A错误、B正确;水平力厂由/处向2处缓慢匀
速推动木块尸+的力臂在减小,重力G及其力臂分均不变,由变形公式尸可知,推力厂的
支G支L
支
大小与物体C到墙壁的距离成反比,故C正确、D错误。
14.【解】(1)由杠杆的平衡条件可得
GAA^OC=FD^OD
则杠杆。端受到的拉力:
尸皿XG,=3X30N=60N
DODAOD
(2)根据杠杆平衡的条件,要使正方体8对地面的压力为0,则(GJ/)xOC=G/OZ),即
(30N+F)x2(9D=80Nx。。
解得尸=10N
15.【解】(1)由题图乙可知,滑轮A不随物体运动,是定滑轮,滑轮B会随物体
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