专题10简单机械(原卷版+解析)(第2期)

专题10简单机械（原卷版）（第2期）一、选择题1.（2022·湖北十堰）下列工具正常使用时，能省力的是（）。A.瓶盖起子；B.托盘天平；C.筷子夹食品；D.理发剪刀2.（2022·湖南邵阳）某天，“生物”和“物理”两位大师在一起进行体育锻炼。“生物”大师伸出健硕的手臂对“物理”大师说：“看，我能提起很重的物体哦（如图）！"“物理”大师竖起大拇指说：“真厉害！其实，你的前臂就是物理学中的一根杠杆。”以下对于这根杠轩在提起重物的过程中，分析合理的是（）。A.前臂杠杆的支点O在肘关节处 B.肱二头肌给桡骨的力F1是阻力C.重物给前臂的力F2是动力 D.前臂是一根省力杠杆3.（2022·湖北黄冈、孝感、咸宁）对下列情境的判断正确的是（）。A.图甲：改变提升物体受到的重力，动滑轮的机械效率不变；B.图乙：人不接触高压电线就不会触电；C.图丙：拇指所指那端就是通电螺线管的N极；D.图丁：天宫课堂授课是通过超声波实现天地之间的互动4.（2022·河南）为了将一物块送到高处，小杰用木板和滑轮搭建了如图所示的装置。用力F拉动绳端，物块沿斜面匀速向上运动，下列说法正确的是（）。A.该装置使用滑轮是为了更加省力；B.此过程中物块的动能转化为重力势能；C.物块所受摩擦力的方向沿斜面向下；D.若绳子突然断开，物块将立即下滑5.（2022·四川乐山）爸爸领着小梅玩跷跷板。下图中，最有可能让跷跷板在水平方向上保持平衡的是（）。A. B.C.D.二、填空题6.（2022·河北）在劳动课上，小明利用钳子反复弯折铁丝，弯折处铁丝的温度升高，这是通过___________的方式改变铁丝内能的，如图所示，在剪断铁丝的过程中，钳子是一个___________（选填“省力”或“费力”）杠杆。三、作图题7.（2022·江苏苏州）在图中画出杠杆的阻力臂l，并在A点画出使杠杆静止在图示位置的最小力F；8.（2022·山西）如图甲所示，清明假期，亮亮同学回到老家，看到工程队正施工埋电线杆，进行电网改造。亮亮发现他们挖坑形很特别，如图乙所示。工程师告诉亮亮这种坑不仅省力，还能缩短移动的距离。要把图乙中的电线杆竖立到坑内，请你画出作用在杆上A点最小力的示意图。9.（2022·四川成都）如图是小兰在练习“斜身引体”项目时的情景。把人体视为杠杆，O为支点，动力等效为F1，请画出F1的力臂l1。10.（2022·贵州黔东南）如图所示，用杠杆将物体A提起，请画出使杠杆平衡最小力F的示意图和物体A所受重力的示意图。四、实验题11.（2022·湖南岳阳）在“探究杠杆的平衡条件”实验中：（1）杠杆静止在图甲所示位置，为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向_______（选填“左”或“右”）调节；（2）调节平衡后，如图乙，在A点挂3个钩码，则应在B点挂_______个钩码，才能使杠杆重新在水平位置平衡（所用钩码的规格都相同）；（3）改变钩码的位置和个数，使杠杆平衡，收集多组数据，其目的是_____（填序号）A.取平均值，减小误差B.避免偶然性，寻找普遍规律（4）看图丙的漫画，根据杠杆的平衡条件分析，小兔分得的萝卜质量_______（选填“大于”、“等于”或“小于”）小猴的。12.（2022·湖北随州）在“探究杠杆的平衡条件”实验中：（1）实验前，杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆处于________（选填“平衡”或“非平衡”）状态。为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向________（选填“左”或“右”）调。（2）调节杠杆在水平位置平衡后，某小组的同学得到了如下表所示的实验数据，由此可总结出杠杆的平衡条件：________（用F1、F2、l1、l2表示）。实验序号动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm113031022201403320610（3）在完成实验后，陶子同学在A处挂了3个钩码（每个钩码重1N，杠杆上每格的长度为10cm），如图乙所示，他将弹簧测力计斜向下拉，杠杆水平平衡（OA＝30cm，OB＝40cm），此时拉力与水平方向的夹角为30°，则弹簧测力计的示数为_______N。13.（2022·河南）在探究杠杆平衡条件的实验中：（1）将装置放在水平桌面上，静止时如图所示。为了使杠杆在水平位置平衡，应将螺母向_________（选填“左”或“右”）调节；（2）实验中，在杠杆两侧挂上不同数量的钩码，第1、2次杠杆平衡时的数据已填入表。图是第3次杠杆平衡时的情景，此次杠杆右侧的阻力和阻力臂的数据①为________，②为___________；实验次数动力F1/N动力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m12.50.220.25220.151.50.231.50.1①②（3）分析实验数据，可归纳出杠杆的平衡条件：_____________；（4）某小组对实验过程交流、讨论后，按图所示又进行了实验。老师肯定了他们的做法，并指出，用弹簧测力计斜拉可使结论更具普遍性，因为这样做改变了__________。在测量拉力F的力臂时，小组内有不同的意见，你认为拉力的力臂应为___________（选填“OA”“OB”或“AB”）。14.（2022·湖南长沙）为了探究杠杆的平衡条件，小庆将安装好的器材放到水平桌面上，调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。（1）某次实验时，小庆在已调好的杠杆两侧挂上钩码后，出现如图所示的情形。为了使杠杆在水平位置平衡，下列操作正确的是___________；A.将左侧钩码向左移动B.将右侧钩码向右移动C.将平衡螺母向左调节（2）正确完成实验后，获得的三组数据如下表所示。次数动力动力臂阻力阻力臂11.010.00.520.021.020.02.010.032.015.01.520.0分析数据可得杠杆的平衡条件：___________。15.（2022·四川眉山）在“探究杠杆的平衡条件”实验中，小叶同学用刻度均匀的轻质杠杆完成以下实验，已知每个钩码重0.5N。（1）杠杆处于如图甲状态时，若要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节。杠杆是否处于水平位置平衡，是由杠杆与重垂线是否垂直来判断的，这是利用了重力的方向总是______。（2）小叶同学完成一次操作后，实验现象如图乙所示。记录的数据为：动力F1=2N，动力臂=1cm；阻力F2=1N，阻力臂=2cm。他测出了这组数据后就得出了“动力+动力臂=阻力+阻力臂”的结论，你认为他的结论是______（选填“正确”或“错误”）的，理由是______。（3）小叶与同学又将实验改装成图丙，在A处正下方悬挂一不吸水的石块，B处施加一个与竖直方向夹角为60°的拉力F=4N，杠杆恰好在水平位置平衡，此时杠杆为______（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆。若将该石块浸没在水中且不触底，要使杠杆在水平位置再次平衡，应在B处竖直向上施加拉力为______N。（已知ρ石=2.0×103kg/m3，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）五、计算题16.（2022·湖北黄冈、孝感、咸宁）由我国自主研制、体现中国力量与中国速度的大国重器，世界首台千吨级运、架一体机“昆仑号”，可为高铁、道路桥梁的建设高效铺设箱梁。某次架桥时，要将一段重为1.0×107N的箱梁运到铺设位置。（1）当箱梁静止在水平桥面时，箱梁与桥面的接触面积为200m2，求箱梁对桥面的压强；（2）工作时，“昆仑号”将箱梁自桥面竖直向上提升0.6m，固定好后，载着箱梁水平向前运动了30m。求此过程中克服箱梁所受重力做的功；（3）如图所示，“昆仑号”将箱梁运到桥墩A、B之间的正上方时水平静止。图中l1表示MN的水平距离，l2表示ON的水平距离，G表示“昆仑号”与箱梁受到的总重力（不包括轮车A受到的重力）、其重心在O点，F表示桥墩B上的支腿对“昆仑号”竖直向上的支持力。请推导支持力F的表达式（用字母表示）。17.（2022·湖北武汉）我国万米深潜作业次数和下潜人数位居世界首位。图甲所示为我国“奋斗者"号载人潜水器的海试现场。（1）潜水器的前边固定着一个采样篮，里面放着海底沉积物采样器等工具，采样器是一个下端开口的圆柱形玻璃管。潜水器两侧各连着一只机械手臂，其中一只机械手臂的简化示意图如图乙所示，它由金属杆AB、OC和可以伸缩的液压杆AC组成，C点为机械手臂和潜水器的连接点。当液压杆伸长或缩短时，会带动金属杆AB绕着O点转动，金属杆B端就会向上提或向下压采样器；①请在图乙中画出水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，采样器对金属杆AB的力的示意图；②若OA、OC和AC的长分别是18cm、24cm和30cm，OB的长是72cm，这只机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力是200N，玻璃管水平的圆环形管口和海底沉积物的接触面积是2cm2时，则竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是多少Pa?（不考虑金属杆AB和采样器它们受到的重力和浮力）（2）总质量是36t且处于悬浮状态的潜水器在海底完成作业后，会抛卸吸附在舱外的压载铁再上浮。为了确保舱内作业人员的安全，科学家们在设计“奋斗者”号时，可以让潜水器在不能抛卸压载铁时进行“断臂求生”，即让潜水器在深海抛掉两只机械手臂和采样篮等物体后再上浮。若某次深海演练抛掉质量是1.8t。体积是0.3m3的两只机械手臂和采样篮等物体，则此时潜水器受到的浮力是多少N?浮力比重力大多少N?18.（2022·广东广州）如图1，工人将重500N的货物推入静止的货柜中（忽略空气阻力，g取10Nkg）。（1）在斜面上货物受到沿斜面向上250N的推力F。从P点匀速运动到Q点用时4s。求此过程①F的功率；（）②斜面的机械效率。（）（2）在货柜的同一水平底面上，货物受到水平向右100N的推力F，从A点匀速运动到B点用时1s，在B点撤去F，货物持续运动0.5s停在D点；①用“●”表示货物，在方框中画出货物在O点的受力示意图；（）②货物到A点时为计时起点，在图2中面出0~1.2s货物所受摩擦力的大小随时间变化的图象；（）（3）图3中的尾板等效成图4中以O为支点的杠杆，处于水平静止，尾板自重为G、受到绳的拉力为F（忽略绳重）：①在图4中画出F的力臂l；（）②绳长一定，绳按图5方式悬挂，尾板仍处于水平静止，则此时尾板受到绳的拉力F4___________F3（选填“>”、“=”、“＜”）。19.（2022·湖南郴州）如图所示，用细线将一质量可忽略不计的杠杆悬挂起来，把质量为0.3kg的物体A用细线悬挂在杠杆的C处；质量为0.5kg的物体B（B不溶于水）用细线悬挂在杠杆的D处。当物体B浸没于水中静止时，杠杆恰好在水平位置平衡。此时C、D到O点的距离分别为20cm、30cm。（g取10N/kg）求：（1）物体A的重力；（2）细线对物体B的拉力；（3）物体B的体积。20.（2022·四川达州）某兴趣小组设计了一个水塔水位监测装置，图甲是该装置的部分简化模型，轻质硬杆AB能绕O点无摩擦转动，AO∶OB=2∶3，物体N是一个不吸水的柱体，打开阀门，假定水的流量相同，物体M对压力传感器的压强p与水流时间t的关系如图乙所示，t2时刻装置自动报警，t3时刻塔内水流完，杠杆始终在水平位置平衡。已知正方体M的密度为6×103kg/m3，棱长为0.1m，悬挂物体M、N的轻质细绳不可伸长，g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3，单位时间内水通过阀门处管道横截面的体积为水的流量，求：（1）物体M的重力大小；（2）t1时刻杠杆A端所受拉力大小；（3）物体N的密度。专题10简单机械（解析版）（第2期）一、选择题1.（2022·湖北十堰）下列工具正常使用时，能省力的是（）。A.瓶盖起子；B.托盘天平；C.筷子夹食品；D.理发剪刀【答案】A。【解析】A．瓶盖起子在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故A符合题意；B．托盘天平是一个等臂杠杆，既不省力也不费力，故B不符合题意；C．筷子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故C不符合题意；D．理发剪刀在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D不符合题意。故选A。2.（2022·湖南邵阳）某天，“生物”和“物理”两位大师在一起进行体育锻炼。“生物”大师伸出健硕的手臂对“物理”大师说：“看，我能提起很重的物体哦（如图）！"“物理”大师竖起大拇指说：“真厉害！其实，你的前臂就是物理学中的一根杠杆。”以下对于这根杠轩在提起重物的过程中，分析合理的是（）。A.前臂杠杆的支点O在肘关节处 B.肱二头肌给桡骨的力F1是阻力C.重物给前臂的力F2是动力 D.前臂是一根省力杠杆【答案】A。【解析】A．前臂将物体拿起时，肘关节处保持不动，肘关节处为前臂杠杆的支点O，故A符合题意；B．肱二头肌给桡骨的力F1是将物体拿起的动力，故B不符合题意；C．重物给前臂的力F2是阻碍前臂上升的阻力，故C不符合题意；D．如图所示，动力F1是力臂是肘关节到肱二头肌拉力作用线的距离，距离较小，阻力F2的力臂是肘关节到重物对手压力作用线的距离，距离较大，根据杠杆平衡条件，，则是费力杠杆，故D不符合题意。故选A。3.（2022·湖北黄冈、孝感、咸宁）对下列情境的判断正确的是（）。A.图甲：改变提升物体受到的重力，动滑轮的机械效率不变；B.图乙：人不接触高压电线就不会触电；C.图丙：拇指所指那端就是通电螺线管的N极；D.图丁：天宫课堂授课是通过超声波实现天地之间的互动【答案】C。【解析】A．如图甲所示，动滑轮的机械效率为改变提升物体受到的重力，动滑轮的机械效率也改变，故A错误；B．高压触电分高压电弧触电和跨步电压触电，人不接触高压电线也会触电，故B错误；C．如图丙所示，根据安培定则，四指指电流方向，拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，故C正确；D．如图丁所示，声音无法在真空中传播，天宫课堂授课是通过电磁波实现天地之间的互动，故D错误。故选C。4.（2022·河南）为了将一物块送到高处，小杰用木板和滑轮搭建了如图所示的装置。用力F拉动绳端，物块沿斜面匀速向上运动，下列说法正确的是（）。A.该装置使用滑轮是为了更加省力；B.此过程中物块的动能转化为重力势能；C.物块所受摩擦力的方向沿斜面向下；D.若绳子突然断开，物块将立即下滑【答案】C。【解析】A．该装置使用的是定滑轮，只能改变力的方向，不能省力，故A错误；B．物块沿斜面匀速向上运动，动能不变，物体的重力势能是拉力F做功增加的，故B错误；C．物块相对斜面斜向上运动，受到的滑动摩擦力与其相对运动方向相反，所以摩擦力沿斜面向下，故C正确；D．若绳子突然断开，物块由于惯性会先继续向上运动，故D错误。故选C。5.（2022·四川乐山）爸爸领着小梅玩跷跷板。下图中，最有可能让跷跷板在水平方向上保持平衡的是（）。A. B. C. D.【答案】B。【解析】爸爸的重力大于小梅的重力，那么爸爸对跷跷板的作用力大于小梅对跷跷板的作用力，据杠杆的平衡条件知，爸爸离跷跷板中心的距离应小于小梅离跷跷板中心的距离，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。二、填空题6.（2022·河北）在劳动课上，小明利用钳子反复弯折铁丝，弯折处铁丝的温度升高，这是通过___________的方式改变铁丝内能的，如图所示，在剪断铁丝的过程中，钳子是一个___________（选填“省力”或“费力”）杠杆。【答案】①做功；②省力。【解析】[1]弯折铁丝时，人对铁丝做功，机械能转化为内能，物体内能增大，温度升高，分子热运动更加剧烈，这是通过做功的方式改变铁丝的内能。[2]在剪断铁丝的过程中，钳子的动力臂大于阻力臂，根据杠杆平衡条件，动力小于阻力，所以钳子是一个省力杠杆。三、作图题7.（2022·江苏苏州）在图中画出杠杆的阻力臂l，并在A点画出使杠杆静止在图示位置的最小力F；【解析】由图可知，O为支点，重物向下拉杠杆的力为阻力，则过支点做阻力作用线的垂线段即为阻力臂l；；由杠杆平衡条件可知，在阻力、阻力臂一定时，动力臂越大，动力越小。最小力F作用在A点，当OA为F的力臂时，力臂最长，此时力F最小，且F的方向垂直杠杆向上，从A点垂直OA向上画出F的示意图，如图所示：8.（2022·山西）如图甲所示，清明假期，亮亮同学回到老家，看到工程队正施工埋电线杆，进行电网改造。亮亮发现他们挖坑形很特别，如图乙所示。工程师告诉亮亮这种坑不仅省力，还能缩短移动的距离。要把图乙中的电线杆竖立到坑内，请你画出作用在杆上A点最小力的示意图。【解析】由图可知，O为支点，要使作用在A的力最小，需力臂最大，当OA作为力臂时，拉力的力臂最大，力最小，作图如下：9.（2022·四川成都）如图是小兰在练习“斜身引体”项目时的情景。把人体视为杠杆，O为支点，动力等效为F1，请画出F1的力臂l1。【解析】画动力F1的力臂，应过支点O作动力F1作用线的垂线段，由于垂线不能与动力F1作用线的实线部分相交，所以要将动力F1作用线用虚线反向延长，注意支点O的垂线也要用虚线，并且需要标出垂直符号，然后用大括号将所画的垂线段括起来，要求大括号两端分别对齐支点O和垂足，然后在大括号外标注出力臂符号l1，如图所示10.（2022·贵州黔东南）如图所示，用杠杆将物体A提起，请画出使杠杆平衡最小力F的示意图和物体A所受重力的示意图。【解析】重力的方向是竖直向下的，从物体的重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段，用G表示，即为物体所受重力的示意图；由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，动力作用在B点，则OB为最长的动力臂，因此连接OB，过B点作垂直于OB向上的力，即为最小动力F的示意图，如图所示：四、实验题11.（2022·湖南岳阳）在“探究杠杆的平衡条件”实验中：（1）杠杆静止在图甲所示位置，为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向_______（选填“左”或“右”）调节；（2）调节平衡后，如图乙，在A点挂3个钩码，则应在B点挂_______个钩码，才能使杠杆重新在水平位置平衡（所用钩码的规格都相同）；（3）改变钩码的位置和个数，使杠杆平衡，收集多组数据，其目的是_____（填序号）A.取平均值，减小误差B.避免偶然性，寻找普遍规律（4）看图丙的漫画，根据杠杆的平衡条件分析，小兔分得的萝卜质量_______（选填“大于”、“等于”或“小于”）小猴的。【答案】①左；②3；③B；④小于。【解析】（1）[1]由甲图可知，杠杆右端沉，所以需将平衡螺母向左调，直至杠杆在水平位置平衡。（2）[2]设杠杆上一个格的长度为l，一个钩码的重力为G，则钩码对杠杆的拉力等于钩码的重力，A点距支点为2l，挂3个钩码，重力为3G，根据杠杆平衡条件可得3G×2l=F2×3l解得F2=2G，即在B点需挂2个钩码，杠杆才能重新在水平位置平衡。（3）[3]改变钩码的位置和个数，使杠杆平衡，多次实验，目的是避免一次数据可能出现的偶然性，寻找杠杆平衡的普遍规律，故A不符合题意，B符合题意。故选B。（4）[4]萝卜处于平衡状态，由图知道，左侧部分重心离支点近，力臂小，右侧部分重心离支点远，力臂大，根据杠杆平衡条件知道，左侧萝卜重力大，右侧重力小，根据G=mg可知，小兔分得的萝卜质量小于小猴的。12.（2022·湖北随州）在“探究杠杆的平衡条件”实验中：（1）实验前，杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆处于________（选填“平衡”或“非平衡”）状态。为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向________（选填“左”或“右”）调。（2）调节杠杆在水平位置平衡后，某小组的同学得到了如下表所示的实验数据，由此可总结出杠杆的平衡条件：________（用F1、F2、l1、l2表示）。实验序号动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm113031022201403320610（3）在完成实验后，陶子同学在A处挂了3个钩码（每个钩码重1N，杠杆上每格的长度为10cm），如图乙所示，他将弹簧测力计斜向下拉，杠杆水平平衡（OA＝30cm，OB＝40cm），此时拉力与水平方向的夹角为30°，则弹簧测力计的示数为_______N。【答案】①平衡；②左；③F1l1=F2l2；④4.5。【解析】（1）[1][2]因为杠杆静止，所以判断杠杆处于平衡状态，由于杠杆左端高、右端低，为使杠杆在水平位置平衡，平衡螺母向上翘的左端移动。（2）[3]通过观察实验表格的各组数据，可以发现动力与动力臂的乘积等于阻力与租力臂的乘积，由此得出杠杆平衡的条件为动力乘动力臂等于阻力乘阻力臂，即F1l1=F2l2（3）[4]由图可知，以O为支点，杠杆的左边，力为3N，力臂为30cm，即F1l1=3N×30cm杠杆的右边，力为F2，即弹簧测力计的示数，力臂为OB的二分之一，即20cm，由杠杆平衡条件可得3N×30cm=F2×20cm解得F2=4.5N。13.（2022·河南）在探究杠杆平衡条件的实验中：（1）将装置放在水平桌面上，静止时如图所示。为了使杠杆在水平位置平衡，应将螺母向_________（选填“左”或“右”）调节；（2）实验中，在杠杆两侧挂上不同数量的钩码，第1、2次杠杆平衡时的数据已填入表。图是第3次杠杆平衡时的情景，此次杠杆右侧的阻力和阻力臂的数据①为________，②为___________；实验次数动力F1/N动力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m12.50.220.25220.151.50.231.50.1①②（3）分析实验数据，可归纳出杠杆的平衡条件：_____________；（4）某小组对实验过程交流、讨论后，按图所示又进行了实验。老师肯定了他们的做法，并指出，用弹簧测力计斜拉可使结论更具普遍性，因为这样做改变了__________。在测量拉力F的力臂时，小组内有不同的意见，你认为拉力的力臂应为___________（选填“OA”“OB”或“AB”）。【答案】①右；②1；③0.15；④动力×动力臂=阻力×阻力臂；⑤拉力的方向；⑥OB。【解析】（1）[1]由图知道，杠杆的右端上翘，为了调节杠杆在水平位置平衡，平衡螺母向上翘的一端移动，即应将平衡螺母向右端移动。（2）[2][3]第1、2和3次实验的数据知道，每次动力减小0.5N，由第1、2次的数据知道，每次阻力也是减小0.5N，所以，第3次的阻力应是1N；分析第1、2次的数据知道，动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积，由此可知第3次的阻力臂应是0.15m。（3）[4]由实验表格中数据知道，三次实验数据都满足动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积，即杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂（4）[5]由图知道，用弹簧测力计斜拉改变了拉力的方向，同时改变了力臂的方向，由此得出的平衡条件更具普遍性。[6]因为力臂是从支点到力的作用线的距离，由图知道，OB应为拉力的力臂。14.（2022·湖南长沙）为了探究杠杆的平衡条件，小庆将安装好的器材放到水平桌面上，调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。（1）某次实验时，小庆在已调好的杠杆两侧挂上钩码后，出现如图所示的情形。为了使杠杆在水平位置平衡，下列操作正确的是___________；A.将左侧钩码向左移动B.将右侧钩码向右移动C.将平衡螺母向左调节（2）正确完成实验后，获得的三组数据如下表所示。次数动力动力臂阻力阻力臂11.010.00.520.021.020.02.010.032.015.01.520.0分析数据可得杠杆的平衡条件：___________。【答案】①A；②动力×动力臂=阻力×阻力臂。【解析】（1）[1]将安装好的器材放到水平桌面上，调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。某次实验时，小庆在已调好的杠杆两侧挂上钩码后，出现如图所示的情形，即右端下沉，说明右侧力与力臂之积较大，此时不能再调节平衡螺母，为了使杠杆在水平位置平衡，应将左侧钩码向左移动（增大左侧力臂的大小），故A正确，BC错误。故选A。（2）[2]根据表中数据有1.0N×10.0cm=0.5N×20.0cm1.0N×20.0cm=2.0N×10.0cm2.0N×15.0cm=1.5N×20.0cm故得出杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂。15.（2022·四川眉山）在“探究杠杆的平衡条件”实验中，小叶同学用刻度均匀的轻质杠杆完成以下实验，已知每个钩码重0.5N。（1）杠杆处于如图甲状态时，若要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节。杠杆是否处于水平位置平衡，是由杠杆与重垂线是否垂直来判断的，这是利用了重力的方向总是______。（2）小叶同学完成一次操作后，实验现象如图乙所示。记录的数据为：动力F1=2N，动力臂=1cm；阻力F2=1N，阻力臂=2cm。他测出了这组数据后就得出了“动力+动力臂=阻力+阻力臂”的结论，你认为他的结论是______（选填“正确”或“错误”）的，理由是______。（3）小叶与同学又将实验改装成图丙，在A处正下方悬挂一不吸水的石块，B处施加一个与竖直方向夹角为60°的拉力F=4N，杠杆恰好在水平位置平衡，此时杠杆为______（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆。若将该石块浸没在水中且不触底，要使杠杆在水平位置再次平衡，应在B处竖直向上施加拉力为______N。（已知ρ石=2.0×103kg/m3，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）【答案】①右；②竖直向下；③错误；④不同物理量相加减没有物理意义；⑤等臂；⑥1。【解析】（1）[1]如图甲所示，杠杆处于向左倾斜，故平衡螺母要向右调节。[2]由于重力方向总是竖直向下，和水平线相互垂直，所以可以根据杠杆与重垂线是否垂直来判断杠杆是否处于水平位置平衡。（2）[3][4]小叶得出了“动力+动力臂=阻力+阻力臂”的结论，这个结论是错误的，因为不同的物理量不能相加减。（3）[5]杠杆的支点在O点，阻力为石块重力，阻力臂为OA，由第（2）可知每格是0.5cm，故OA=1cm；动力为F，动力臂为

动力臂和阻力臂相等，所以为等臂杠杆。[6]杠杆的平衡原理可知F×1cm=G×1cmG=F=4N石头的体积当石块完全浸没水中，排开水的体积V排=V=2×10-4m3石块受到浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3=2N对石头进行受力分析：重力，绳子拉力和浮力。绳子拉力F拉=G-F浮=4N-2N=2N由杠杆的平衡条件可知F拉×1cm=F′×2cm；F′=1N。五、计算题16.（2022·湖北黄冈、孝感、咸宁）由我国自主研制、体现中国力量与中国速度的大国重器，世界首台千吨级运、架一体机“昆仑号”，可为高铁、道路桥梁的建设高效铺设箱梁。某次架桥时，要将一段重为1.0×107N的箱梁运到铺设位置。（1）当箱梁静止在水平桥面时，箱梁与桥面的接触面积为200m2，求箱梁对桥面的压强；（2）工作时，“昆仑号”将箱梁自桥面竖直向上提升0.6m，固定好后，载着箱梁水平向前运动了30m。求此过程中克服箱梁所受重力做的功；（3）如图所示，“昆仑号”将箱梁运到桥墩A、B之间的正上方时水平静止。图中l1表示MN的水平距离，l2表示ON的水平距离，G表示“昆仑号”与箱梁受到的总重力（不包括轮车A受到的重力）、其重心在O点，F表示桥墩B上的支腿对“昆仑号”竖直向上的支持力。请推导支持力F的表达式（用字母表示）。【答案】（1）5×104pa；（2）6×106J；（3）。【解析】（1）根据公式可得。箱梁对地面的压强为（2）根据重力做功的公式W=Gh可得，克服重力做的功为W=Gh=1.0×107N×10N/kg=6×106J（3）根据杠杆平衡原理可知Fl1＝G（l1－l2），。答：（1）箱梁对桥面的压强为5×104pa；（2）此过程中克服箱梁所受重力做的功为6×106J；（3）支持力F的表达式。17.（2022·湖北武汉）我国万米深潜作业次数和下潜人数位居世界首位。图甲所示为我国“奋斗者"号载人潜水器的海试现场。（1）潜水器的前边固定着一个采样篮，里面放着海底沉积物采样器等工具，采样器是一个下端开口的圆柱形玻璃管。潜水器两侧各连着一只机械手臂，其中一只机械手臂的简化示意图如图乙所示，它由金属杆AB、OC和可以伸缩的液压杆AC组成，C点为机械手臂和潜水器的连接点。当液压杆伸长或缩短时，会带动金属杆AB绕着O点转动，金属杆B端就会向上提或向下压采样器；①请在图乙中画出水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，采样器对金属杆AB的力的示意图；②若OA、OC和AC的长分别是18cm、24cm和30cm，OB的长是72cm，这只机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力是200N，玻璃管水平的圆环形管口和海底沉积物的接触面积是2cm2时，则竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是多少Pa?（不考虑金属杆AB和采样器它们受到的重力和浮力）（2）总质量是36t且处于悬浮状态的潜水器在海底完成作业后，会抛卸吸附在舱外的压载铁再上浮。为了确保舱内作业人员的安全，科学家们在设计“奋斗者”号时，可以让潜水器在不能抛卸压载铁时进行“断臂求生”，即让潜水器在深海抛掉两只机械手臂和采样篮等物体后再上浮。若某次深海演练抛掉质量是1.8t。体积是0.3m3的两只机械手臂和采样篮等物体，则此时潜水器受到的浮力是多少N?浮力比重力大多少N?【答案】（1）①如图；②2×105Pa；（2）3.57×105N，1.5×104N。【解析】（1）①水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，根据力的作用是相互的，采样器对杠杆有一个竖直向上的力，其大小为F，故如图所示：（2）②根据勾股定理可知该三角形是直角三角形，AC为斜边，根据三角形的面积公式可知，液压杆AC对水平金属杆A端拉力的力臂金属杆B端对采样器的压力圆环形管口对海底沉积物产生的压强（3）潜水器处于悬浮状态，总浮力为潜水器抛掉机械手臂等物体后，减小的浮力减小的重力潜水器剩下的重力抛掉机械手臂等物体后潜水器受到的浮力抛掉机械手臂等物体后浮力比重力大答：（1）①见解析，②竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是；（2）潜水器受到的浮力是，浮力比重力大。18.（2022·广东广州）如图1，工人将重500N的货物推入静止的货柜中（忽略空气阻力，g取10Nkg）。（1）在斜面上货物受到沿斜面向上250N的推力F。从P点匀速运动到Q点用时4s。求此过程①F的功率；（）②斜面的机械效率。（）（2）在货柜的同一水平底面上，货物受到水平向右100N的推力F，从A点匀速运动到B点用时1s，在B点撤去F，货物持续运动0.5s停在D点；①用“●”表示货物，在方框中画出货物在O点的受力示意图；（）②货物到A点时为计时起点，在图2中面出0~1.2s货物所受摩擦力的大小随时间变化的图象；（）（3）图3中的尾板等效成图4中以O为支点的杠杆，处于水平静止，尾板自重为G、受到绳的拉力为F（忽略绳重）：①在图4中画出F的力臂l；（）②绳长一定，绳按图5方式悬挂，尾板仍处于水平静止，则此时尾板受到绳的拉力F4___________F3（选填“>”、“=”、“＜”）。【答案】①125W；②50%；③见解析；④见解析；⑤见解析；⑥>。【解析】（1）[1]货物沿斜面运动速度则F的功率P1=F1v1=250N×0.5m/s=125W[2]克服重物的重力做的有用功W有=Gh=500N×0.5m=250J推力做的总功W总=F1s1=250N×2m=500J斜面的机械效率（2）[3]在B点撤去F，货物持续运动0.5s停在D点，此过程中货物受到竖直向下的500N的重力；竖直向上500N的支持力；水平方向上受到向左的摩擦力。由于货物在100N的水平向右的推力作用下匀速运动，则货物与货柜之间的摩擦力为100N，滑行时压力和接触面的粗糙程度不变，则所受摩擦力的大小不变，即向右滑行时受到水平向左100N的摩擦力。如图所示：[4]从A点匀速运动到B点用时1s，则0~1s货物所受摩擦力和推力是一对平衡力，大小为f=F=100N在B点撒去F，货物持续运动0.5s停在D点，则货物在0.2s内处于滑行阶段，受到的摩擦力为滑动摩擦力，由于压力和接触面的粗糙程度不变，则所受摩擦力的大小不变，即0~1.2s货物所受摩擦力一直为100N，则绘制f-t图像如下：（3）[5]过支点O作力F3的垂线段即为绳子的拉力F的力臂l，如图所示：[6]绳按图5方式悬挂，尾板仍处于水平静止，此时F4力臂比F3的力臂要短，而阻力和阻力臂的大小不变，根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知，F4大于F3。19.（2022·湖南郴州）如图所示，用细线将一质量可忽略不计的杠杆悬挂起来，把质量为0.3kg的物体A用细线悬挂在杠杆的C处；质量为0.5kg的物体B（B不溶于水）用细线悬挂在杠杆的D处。当物体B浸没于水中静止时，杠杆恰好在水平位置平衡。此时C、D到O点的距离分别为20cm、3