专题11简单机械（原卷版）

专题11简单机械考点一：杠杆及杠杆平衡条件1．杠杆(1)定义：在力的作用下能绕着________转动的硬棒叫杠杆。①形状：可直可曲，形状任意。②在力的作用下不易发生形变。(2)五要素(如图所示)①支点(O)：杠杆绕着________的点。②动力(F1)：使杠杆________的力。③阻力(F2)：阻碍杠杆________的力。④动力臂(l1)：从支点到________________的距离。⑤阻力臂(l2)：从支点到________________的距离。动力、阻力都是杠杆________的力，所以作用点在________上；它们使杠杆的转动的方向相反。（3）画力臂方法：(1)找支点O；(2)画力的作用线(虚线)；(3)画力臂(实线，过支点垂直力的作用线作垂线)；(4)标力臂2．研究杠杆的平衡条件(1)杠杆平衡是指杠杆________或________________。(2)杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是________________________。用公式表示是________________。3．杠杆的种类A．省力杠杆：动力臂l1________阻力臂l2，优点是________力；B．费力杠杆：l1________l2，优点是________；C．等臂杠杆：l1________l2，不________力也不________力。考点二：滑轮1.动滑轮、定滑轮、滑轮组的比较定滑轮动滑轮滑轮组示意图定义中间的轴________的滑轮和重物一起________的滑轮定滑轮、动滑轮________成滑轮组实质________杠杆动力臂为阻力臂________倍的杠杆________杠杆特点不能_____但是能改变动力的______能省________的力，但不能改变动力的方向既能________又能改变动力的________动力与阻力及移动距离的关系F1＝F2s＝hF1＝eq\f(1,2)F2s＝2hn段绳子承担总重F＝eq\f(1,n)G，S＝nh考点三：斜面(1)定义：一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。(2)特点：省力机械。如图：用F表示力，s表示斜面长，h表示斜面高，物重为G。理想情况下，根据功的原理，得W＝Fs＝Gh，变形得F＝Gh/s，当h一定时，斜面越长越省力；例盘山公路。螺旋线可以看做是绕着圆柱上的斜面；例：饮料瓶瓶盖、螺旋千斤顶等。考点四：机械效率1．使用机械时，人们对________做的功是总功，机械克服有用阻力做的功是________功，克服额外阻力做的功________功，有用功和额外功________，叫做总功。2．机械效率：有用功与总功的________叫机械效率，公式η＝________。它没有________，其大小总是________(选填“大于”或“小于”)1。3．提高机械效率的方法：影响机械效率的因素有机械自重、摩擦，提高机械效率的方法：①减轻机械________使机械更合理轻巧；②经常保养润滑。4．常见几种简单机械的机械效率种类杠杆斜面滑轮图例理想情况(不考虑机械自重及摩擦)η＝1Fs＝G物hη＝1Fs＝G物hη＝1Fs＝Gh非理想情况(考虑机械自重及摩擦)η＜1η＝eq\f(G物h,Fs)η＜1η＝eq\f(G物h,Fs)η＜1η＝eq\f(G物h,Fs)＝eq\f(G物,nF)5．注意：机械效率具有可变性：由公式η＝eq\f(W有,W总)＝eq\f(W有,W有＋W额)可知，使用同一机械，在W额一定时，W有用越大，η也________。使用不同的机械，在W有一定时，W额越大，η________。【同步练习】（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（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（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（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.（2022·陕西省）如图，这是一种塔式起重机，已知起重机上的滑轮组在匀速起吊330kg的物体时，滑轮组的机械效率是60%，g取10N/kg。下列分析和计算错误的是（）。A.起重机的吊臂AOB可视为杠杆；B.增加起吊物体的质量，滑轮组的机械效率将减小；C.物体上升2m，滑轮组所做有用功是6.6×103J；D.物体上升2m，滑轮组所做总功是1.1×104J（2022·四川遂宁）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（2022·河北）在老旧小区改造中，工人利用滑轮组将重380N的建筑材料提升到楼顶，如图所示。已知工人对绳子的拉力为200N，建筑材料在5s内匀速上升5m，不计绳重及摩擦。此过程中，下列说法正确的是（）。A.动滑轮所受重力为10N B.滑轮组所做的有用功为2000JC.工人所用拉力的功率为380W D.滑轮组的机械效率为95%（2022·四川眉山）小摩同学家里正在修建楼房，他通过调查了解到工人利用如图的装置，将重力为900N的物体匀速提升了6m，工人对绳子施加的拉力F为475N。忽略绳重和机械之间的一切摩擦。下列说法中正确的是（）。①拉力F做功为2850J②动滑轮的重力为50N③拉力F做的额外功为600J④如用该装置匀速提升重力为950N的物体，则该滑轮组的机械效率为95%。A.①③ B.②④ C.①② D.③④（2022·四川乐山）如图所示，在50N的水平拉力F的作用下，重600N的物体沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间的滑动摩擦力是自身重力的0.2倍，绳子自由端向前移动的速度为0.6m/s。则（）。A.拉力F的功率为3W；B.1min内物体移动的距离为36m；C.1min内所做的有用功为1440J；D.该滑轮组的机械效率为85%（2022·湖北随州）由于热胀冷缩，户外的导线在夏天会变得松弛，冬天又拉得很紧。某些地方用如图所示的滑轮组来控制导线的松紧程度。某次导线对滑轮N的拉力为F，配重水泥块（重为G）被匀速拉升的高度为h（不考虑滑轮自重，绳重和绳与滑轮之间的摩擦）。下列说法中正确的是（）。A.M是动滑轮；B.拉力F=2G；C.拉力F做的功为3Fh；D.拉力F移动的速度与配重G上升的速度相同（2022·四川达州）如图所示，小华用滑轮组水平向左匀速拉动A物体，A物体5s内移动了100cm，且A物体与水平地面的摩擦力大小为12N，已知滑轮组的机械效率为80%，则下列说法错误的是（）。A.拉力F大小为4N B.绳子自由端移动的速度为0.6m/sC.拉力F做功的功率为3W D.拉力F在5s内对滑轮组做的额外功为3J（2022·湖南衡阳）晚饭后，妈妈带着小涛和他两岁的妹妹到文化活动中心玩跷跷板，如图所示，图中的转轴相当于杠杆的___________，妹妹的总重力比小涛的重力大，跷跷板水平平衡时，小涛比妈妈离转轴___________（选填“远”或“近”）；若妈妈放下怀抱中的妹妹（妈妈的位置不变），为了保持跷跷板水平平衡，小涛应适当___________转轴（选填“远离”或“靠近”）。（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。（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；（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。（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。（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。（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。（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”）。（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）。（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?（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