专题19　简单机械（解析版）

专题19简单机械【思维导图】【知识点回顾】一、杠杆考点1指认杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂1．杠杆的定义：在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。杠杆可以是直的、也可以是弯的。2．杠杆的五要素：________、动力、阻力、动力臂、阻力臂。3．动力和阻力的方向不一定相反，但作用效果一定相反。eq\a\vs4\al(考点2绘制杠杆的动力臂和阻力臂图示)1．力臂是________的距离，而不是支点到力的作用点的距离。2．作力臂的步骤a．找出支点O的位置；b．画出动力作用线和阻力作用线；c．从支点分别作动力作用线和阻力作用线的垂线段即为________和________。eq\a\vs4\al(考点3概述杠杆的平衡条件)1．杠杆保持________或________状态，称为杠杆平衡。2．杠杆平衡的条件动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即________。eq\a\vs4\al(考点4应用杠杆的平衡条件解决简单的问题c)杠杆类型力臂关系平衡时力的关系优缺点应用省力杠杆l1>l2________省力，费距离撬棒、瓶盖起子等费力杠杆l1<l2F1>F2________，省距离镊子、火钳等等臂杠杆l1＝l2F1＝F2不省力，不省距离天平、定滑轮等eq\a\vs4\al(考点5指认人体中的杠杆)1．人的头颅——等臂杠杆抬头时，可以在颈部找到杠杆，杠杆的支点在脊柱之顶，支点后的肌肉收缩提供动力，头颅的重量是阻力。这个杠杆几乎是个________杠杆。2．人的手臂——费力杠杆肘关节是支点，肱二头肌肉所用的力是________力，手拿的重物的重力是________力，显然我们的前臂是一种________力杠杆。虽然费力，但是可以省距离(少移动距离)，提高工作效率。3．走路时的脚——省力杠杆脚掌前部是支点，人体的重力就是________力，腿肚肌肉产生的拉力就是________力。这种杠杆可以克服较大的体重。二、滑轮eq\a\vs4\al(考点6辨认定滑轮、动滑轮和滑轮组)1．定滑轮：工作时轴固定不动的滑轮，如图甲。2．动滑轮：工作时轴发生移动的滑轮，如图乙。eq\a\vs4\al(考点7知道定滑轮和动滑轮的特点)实质力的关系(F，G)距离的关系(s，h)作用定滑轮等臂杠杆F＝Gs＝h改变力的方向动滑轮动力臂是阻力臂两倍的杠杆F＝eq\f(1,2)Gs＝________省力滑轮组F＝________s＝nh既可以省力，也可以改变力的方向eq\a\vs4\al(考点8知道滑轮组的特点（限于两个滑轮的滑轮组）)1．滑轮组：由定滑轮跟动滑轮组成的滑轮组。2．特点：既能改变用力的________，也能________。考点9使用滑轮组(限于两个滑轮的滑轮组)解决简单的问题使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子拉物体，拉物体所用的力F就是物重的n分之一，即F＝________，n表示拉物体绳子数。考点12.支点考点21.支点到力的作用线2.动力臂阻力臂考点31.静止匀速转动2.F1l1＝F2l2考点4F1<F2费力考点51.等臂2.动阻费3.阻动考点72heq\f(1,n)G考点82.方向省力考点9G/n【例题精析】（2022•绍兴）小敏在做“研究杠杆平衡条件”的实验时，先后出现杠杆右端下降的现象。为使杠杆水平平衡，下列操作正确的是（）A．图甲中平衡螺母向左调节；图乙中右侧钩码向左移动 B．图甲中平衡螺母向左调节；图乙中右侧钩码向右移动 C．图甲中平衡螺母向右调节；图乙中左侧钩码向左移动 D．图甲中平衡螺母向右调节；图乙中左侧钩码向右移动【解答】解：由图甲可知，是在探究之前，因此应将平衡螺母向左调节，由图乙可知，是在探究过程中，应将钩码向左移动，故A正确。故选：A。（2022•丽水）如图是某兴趣小组用轻质杆制作的杆秤，经测试发现量程偏小。下列操作能使杆秤量程变大的是（）A．将a点向左移 B．将b点向右移 C．换一个质量较小的秤砣 D．将a、b点都向左移等长距离【解答】解：A、将a点向左移，阻力臂增大，动力臂和动力不变，由杠杆平衡条件可知，阻力变小，称量的最大质量变小，量程变小，故A错误；B、将b点向右移，阻力臂增大，动力不变，动力臂变小，由杠杆平衡条件可知，阻力变小，称量的最大质量变小，量程变小，故B错误；C、换一个质量较小的秤砣，阻力臂不变，动力变小，动力臂不变，由杠杆平衡条件可知，阻力变小，称量的最大质量变小，量程变小，故C错误；D、杆秤使用时，有G物Lab＝G砣L砣，将a、b点都向左移等长距离，Lab不变，L砣变大，G砣不变，可见G物变大，则所称量物体的质量变大，量程变大，故D正确。故选：D。（2021•温州）停放自行车时，若要从如图四点中选择一点施加竖直向上的力，将后轮略微提起。其中最省力的点是（）A．A点 B．B点 C．C点 D．D点【解答】解：根据杠杆平衡的条件，F1×L1＝F2×L2，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长．若要从如图四点中选择一点施加竖直向上的力，将后轮略微提起，是围绕前轮与地面的接触点转动，分别作出在A、B、C、D四点施加竖直向上的力并延长，再支点作出垂线，即力臂，如图所示：由图可知最省力的点是D。故选：D。（2022•金华）项目学习小组在使用密度计时发现由于刻度不均匀，估读时误差较大，由此准备制作一个刻度均匀的密度计。【小组讨论】液体密度计是根据排开液体的体积变化判断密度大小；根据密度公式ρ=m【查阅资料】杆秤是我国古老的质量称量工具（如图甲），刻度是均匀的。使用时先把被测物体挂在秤钩处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，秤砣悬挂点对应的数值即为物体的质量。（1）杆秤的工作原理是杠杆平衡原理；【产品制作】器材：木棒、塑料杯、细线、刻度尺、金属块（代替秤砣）。步骤：①模仿杆秤结构，用杯子代替秤钩，先自制一根无刻度“密度秤”；②杯中不加液体，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时（如图乙），将此时秤砣的悬挂点A标记为“0”刻度；③杯中加水至a处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，将此时秤砣的悬挂点B标记为“1.0”刻度（单位g/cm3）；④以AB两点之间长度的110（2）在制作过程中，秤杆出现左低右高现象（如图丙），要调至水平位置平衡，秤砣应往右侧移动；（3）步骤③中，秤砣悬挂点B标记的刻度值应为1.0；【产品检验】用多种密度已知的液体对“密度秤”刻度准确度进行检验。【产品升级】（4）为了制作出精确度更高的“密度秤”，下列改进措施可行的是AB。A.把秤纽位置往远离秤钩一侧移动B.减小秤砣的质量C.减少加入杯中的液体体积D.换用更细的秤杆【解答】解：（1）通过图示的模型结合杠杆的定义，即可确定它用到的相关知识，杆秤的工作原理是杠杆平衡原理；（2）秤杆出现左低右高现象，根据杠杆平衡原理，右侧的动力和动力臂的乘积小于左侧阻力和阻力臂的乘积，所以向右移动秤砣，增大动力臂，可以达到水平平衡；（3）密度秤测量水的密度，水的密度是1.0g/cm3；故在B的位置标记为1.0；（4）A、把秤纽位置往远离秤钩一侧移动，说明阻力臂增大，根据杠杆平衡原理F1L1＝F2L2，动力和阻力不变，动力臂也要随着增大，AB两点之间长度增大，密度秤会更精确，故A正确；B、减小秤砣的质量，说明动力减小，根据杠杆平衡原理F1L1＝F2L2，动力臂也要随着增大，AB两点之间长度增大，密度秤会更精确，故B正确；C、杯中不加液体，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，G0×L1＝G陀×LA；杯中加水至a处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，（G0+G水）×L1＝G陀×LB；联立两式可得G水=G杯中加某种液体至a处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在AB中某一点C处，水平位置平衡时，可得G液=GG液D、由上述计算可知，秤杆的重力不影响最后的密度结果，故D错误；故答案为：（1）杠杆平衡原理；1；（2）右；（3）1；（4）AB。（2021•湖州）下列是某科学研究小组探究杠杆平衡条件的实验过程：（本实验均使用轻质杠杆）实验1：在直杠杆水平平衡时（如图甲所示）进行实验，记录多组数据。得出：F1×s1＝F2×s2（注：s1和s2分别表示支点O到F1和F2的作用点的距离）。在直杠杆倾斜平衡时（如图乙所示）进行实验，也得到了同样的结论。该结论适用于所有平衡时的杠杆吗？实验2：科学研究小组用一侧弯曲的杠杆进行如图丙所示的实验，移动钩码，改变钩码数量，记录数据如表，分析表格数据发现上述结论并不成立，但发现一个新的等量关系，即：F1×s1＝F2×l2。实验次数F1/Ns1/cmF2/Ns2/cml2/cm11.010.00.521.320.121.520.01.031.729.832.030.02.525.524.0s和l（支点到力的作用线的距离）这两个量在研究杠杆平衡条件时，哪个量才是有价值的呢？研究小组的同学观察到：支点到F1的作用点的距离（s1）与支点到F1的作用线的距离（l1）是相等的。研究小组的同学又进行了实验。实验3：①移动钩码，使杠杆偏转一定角度，并使杠杆处于平衡状态。②记录F1、s1、l1和F2、s2、l2。③改变钩码数量，移动钩码，记录杠杆处于平衡时的多组F1、s1、l1和F2、s2、l2。④分析实验数据，得出弯杠杆的平衡条件。最后，通过科学思维，得出所有杠杆的平衡条件都是：F1×l1＝F2×l2。杠杆的平衡条件可用于解释许多杠杆应用，如用图1方式提升物体比用图2方式省力，就可用杠杆的平衡条件作出合理解释。请回答：（1）在研究一侧弯曲的杠杆时，发现的一个新的等量关系是F1×s1＝F2×l2。（2）将实验3中的①填写完整。（3）“支点到力的作用线的距离”在科学上被称为力臂。通过探究杠杆平衡条件的实验，使我们深深认识到建立这一科学量的价值。（4）用图1方式提升物体比用图2方式省力的原因是图1中动力臂是阻力臂的2倍，图2中动力臂等于阻力臂。【解答】解：（1）根据表格数据知F1×s1＝F2×l2；（2）本实验是研究支点到F1的作用点的距离（s1）与支点到F1的作用线的距离（l1）哪个更有价值，所以应该让着两者不相等，所以应该让杠杆偏转一定角度时，记录杠杆处于平衡时的多组F、s、l的关系；（3）科学上把支点到力的作用线的距离称为力臂；（4）图1中是动滑轮，动力臂是阻力臂的2倍，而图2中是定滑轮，动力臂等于阻力臂，所以图1中的动力臂大于图2中的动力臂，所以用图1方式提升物体比用图2方式省力。故答案为：F1×s1＝F2×l2；（1）F1×s1＝F2×l2；（2）偏转一定角度；（3）力臂；（4）图1中动力臂是阻力臂的2倍，图2中动力臂等于阻力臂。（2021•丽水）杆秤（如图甲）是我国古老的衡量工具，现今人们仍然在使用。某兴趣小组在老师的指导下，动手制作量程为20克的杆秤（如图乙）。【制作步骤】①做秤杆：选取一根筷子，在筷子左端选择两点依次标上“A”、“B”；②挂秤盘：取一个小纸杯，剪去上部四分之三，系上细绳，固定在秤杆的“A”处；③系秤纽：在秤杆的“B”处系上绳子；④标零线：将5克的砝码系上细绳制成秤砣，挂到秤纽的右边，手提秤纽，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上“0”；⑤定刻度：……【交流评价】（1）杆秤是一种测量物体质量的工具；（2）当在秤盘上放置物体称量时，秤砣应从“0”刻度向右侧移动；（3）步骤④标零线的目的是避免杆秤自身重力对称量的干扰；（4）根据杠杆平衡条件可知，杆秤的刻度是均匀的。定刻度时，小科和小思采用不同的方法，你认为小思的方法更合理。小科：先在秤盘上放1克物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上1；然后在秤盘上放2克物体……；按上述方法直到标出所有刻度。小思：在秤盘上放20克物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上20，0和20之间分为20等份，依次标上相应刻度。【解答】解：（1）杆秤是一种测量物体质量的工具；（2）当在秤盘上没有放置物体时，秤杆在水平位置平衡后，秤砣所挂的位置为“0”；当在秤盘上放置物体称量时，由杠杆的平衡条件（m物g•AB＝m秤砣g•BO）可知，在秤砣质量和AB不变的情况下，要使秤杆在水平位置平衡，应增大BO的大小，即秤砣应从“0”刻度向右侧移动；（3）图乙中，B点是支点，当在秤盘上没有放置物体时，秤砣挂在“0”点与杆秤自重平衡，所以步骤④标零线的目的是避免杆秤自身重力对称量的干扰；（4）根据杠杆平衡条件可知，杆秤的刻度是均匀的，所以定刻度时，小科的方法比较麻烦，而小思的方法比较简单，更合理。故答案为:（1）物体质量；（2）右；（3）避免杆秤自身重力对称量的干扰；（4）小思。（2021•衢州）“认真观察和仔细分析”是科学研究的基本要求。（1）如图甲，在静止指向南北方向的小磁针上方平行地放一根直导线。闭合开关，原来静止的小磁针发生转动，原来静止的直导线仍然未动。①小磁针发生转动，可以说明它一定受到力的作用，因为力是改变物体运动状态的原因；②直导线仍然未动，此时偏转的小磁针对直导线有（填“有”或“没有”）力的作用；（2）如图乙是某饮水器水龙头的结构示意图，A是固定的出水口，B是一根手柄，C是一根连接在阀门上的杆，由弹簧将它拉紧，O1是连接B、C的一根销钉。可将手柄简化为一根杠杆，手柄与A的接触点O2为支点，下压手柄，C就上升，阀门打开水流出；放手后，C自动恢复原位，水龙头关闭。①请在丙图中画出动力F1的力臂l1；②正常使用手柄取水时，手柄属于省力杠杆。【解答】解：（1）①小磁针发生转动，小磁针的运动状态发生了变化，是因为受到非平衡力的作用，说明力是改变物体运动状态的原因。②直导线仍然未动，直导线对小磁针有吸引力，由于物体间力的作用是相互的，偏转的小磁针对直导线也有吸引力的作用；（2）①延长力的作用线，从支点作动力F1的力的作用线的垂线，支点到垂足的距离为力臂l1；如图所示：；②正常使用手柄取水时，动力臂要大于阻力臂，所以为省力杠杆。故答案为：（1）①力是改变物体运动状态的原因；②有；（2）①如图；②省力。（2022•杭州）为弘扬红军长征精神，铸造厂用铁合金制作了如图甲所示的红军战士雕像。为确保运输与安装的安全，需要测量出雕像的重力和重心所在位置。其测量方法如图乙所示，将雕像水平放置在上端装有压力传感器的支架上，测出头部A处和脚后跟B处之间的距离为175cm。用数据线分别连接两边支架上的压力传感器，测出A处和B处受到的压力FA和FB（可通过显示器直接读取压力大小），其测量值如表所示。压力显示器读数/NFA3200FB2400（1）雕像受到的重力为多少？（2）雕像重心距脚后跟B处的距离是多少？【解答】解：方法一：假设雕像重心距脚后跟B距离为L，雕像长度为L雕，利用杠杆的平衡条件可知，当以B点为支点时，G•L＝FA•L雕＝3200N×175cm①当以A点支点时，G•（L雕﹣L）＝FB•L雕＝2400×175cm②联立①②两式可得：G＝5600N，L＝100cm。方法二：（1）由平衡力的知识得，雕像受到的重力G＝FA+FB＝3200N+2400N＝5600N；（2）假设雕像重心距脚后跟B距离为L，雕像长度为L雕，以B点为支点，由杠杆的平衡条件得：G•L＝FA•L雕，即5600N×L＝3200N×175cm，解得L＝100cm。答：（1）雕像受到的重力为5600N；（2）雕像重心距脚后跟B处的距离是100cm。（2022•台州）图甲是一种太阳能“摆叶花”，其摆动原理如图乙所示。塑料摆叶AOB是硬质整体，由摆杆OB和叶瓣OA组成，可视为绕固定点O自由转动的杠杆。（1）图乙为断电静止时的状态，叶瓣OA重0.04牛，C是其重力作用点。摆杆OB质量不计，B端固定着一块小磁铁，C、O、D在同一水平线上。求磁铁受到的重力是多少牛？（2）线圈E有电流时，推动磁铁向左上方运动，则线圈E上端的磁极是S极。（3）线圈E推动磁铁向左上方运动，使摆叶AOB顺时针小幅摆动后，立即断电，摆叶AOB会自动逆时针摆回来。请利用杠杆知识对上述现象作出分析。摆叶AOB顺时针小幅摆动后，使得力臂l1变小，l2变大，则F1l1＜F2l2，所以摆叶AOB会逆时针自动摆回来。【解答】解：（1）摆叶AOB可视为杠杆，此时：l1＝OC＝4.5厘米，l2＝OD＝1.5厘米；F1＝G叶瓣＝0.04N根据杠杆平衡条件：F1l1＝F2l2得：0.04N×4.5厘米＝F2×1.5厘米；解得：F2＝0.12牛；依据题意可知，B端固定的小磁铁的重力和小磁铁对B端的作用力F2大小相等，即小磁铁B的重力GB＝F2＝0.12N；（2）因为线圈有电流时，推动磁铁向左上方运动，说明线圈E对小磁铁B有斥力作用，所以线圈E上端的磁极是S极；（3）摆叶AOB顺时针小幅摆动后，使得力臂l1变小，l2变大，则F1l1＜F2l2，所以摆叶AOB会逆时针自动摆回来。答：（1）磁铁受到的重力是0.12牛；（2）S；（3）摆叶AOB顺时针小幅摆动后，使得力臂l1变小，l2变大，则F1l1＜F2l2，所以摆叶AOB会逆时针自动摆回来。（2021•宁波）反思是一种良好的学习品质。（1）一根轻质硬棒AB，在力的作用下能绕固定点O转动。现在硬棒AB上施加两个力F1和F2，O点到F1和F2的作用线的距离分别为d1和d2。小宁认为，只要满足F1×d1＝F2×d2，则硬棒AB一定保持静止状态或匀速转动。你认为小宁的想法正确吗？请说出你的理由。（2）在“动滑轮”实验中，小宁通过如图所示装置进行实验，得到结论：使用动滑轮匀速提升物体，竖直向上的拉力F小于物重G。小宁思考后认为，即使不计摩擦和绳重，上述结论要成立，物重G和动滑轮重G动之间也必须满足一定条件。请你说出这一条件，并予以证明。【解答】解：（1）F1与F2必须是一个为使杠杆绕支点转动的动力，另一个为阻碍杠杆转动的阻力，然后满足F1L1＝F2L2的条件杠杆才平衡，则杠杆一定保持静止状态或匀速转动；硬棒AB上施加两个力F1和F2使杠杆绕支点转动的方向相同，那么即使满足F1×d1＝F2×d2，则硬棒AB也不能保持静止状态或匀速转动；（2）使用动滑轮匀速提升物体时，不计摩擦和绳重，拉力：F=12（G+G若拉力F＜G，即：12（G+G动所以，G＞G动，即：使用动滑轮匀速提升物体，满足竖直向上的拉力F小于物重G的条件是：物重G大于动滑轮重G动。答：（1）小宁的想法不正确。若硬棒AB上施加两个力F1和F2使杠杆绕支点转动的方向相同，那么即使满足F1×d1＝F2×d2，则硬棒AB也不能保持静止状态或匀速转动；（2）条件：物重G大于动滑轮重G动。使用动滑轮匀速提升物体时，不计摩擦和绳重，拉力：F=12（G+G若拉力F＜G，即：12（G+G动）＜G，所以，G＞G动【习题巩固】一．选择题（共11小题）1．（2022•瓯海区一模）利用相同材质的斜面将质量相同的货物通过甲、乙、丙、丁四种方式匀速推上车厢。已知乙、丁的货箱底部装有轻质小轮（质量不计），平板斜角a＞β。对比四次搬运货物的过程，最省力的方式是（）A．甲 B．乙 C．丙 D．丁【解答】解：甲、乙、丙、丁四种方式中，货箱装滑轮的、斜面长的最省力，所以丁中的方式最省力。故选：D。2．（2022•婺城区一模）如图甲是一种利用杠杆原理可以单手轻易开启酒瓶盖的开瓶器，观察并分析图乙，下列关于该杠杆的说法正确的是（）A．该杠杆的支点是B点 B．该杠杆可以省距离 C．沿F3方向开瓶用力最小 D．该杠杆类型与镊子相同【解答】解：A、由图知，将开瓶器看成一个杠杆，是绕B点转动的，所以B是支点，故A正确；B、开瓶器使用时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，费距离，故B错误；C、阻力和阻力臂一定，作用在F1和F3的力臂要比F2力臂长一些，根据杠杆的平衡条件可知动力臂越长越省力，又因为开瓶盖时，动力方向向下，故沿F1方向开瓶用力最小，故C错误；D、镊子是费力杠杆，开瓶器是省力杠杆，故D错误。故选：A。3．（2022•鄞州区模拟）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，5s内使物体A匀速上升1.5m，提升过程中拉力F的功率为180W。已知物体A重540N，该工人重700N。不计绳重和摩擦，下列关于该过程的说法正确的是（）A．绳子自由端移动的速度为0.3m/s B．动滑轮重160N C．该工人对地面的压力为400N D．工人利用该滑轮组提升物体的最大机械效率为90%【解答】解：A、由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×1.5m＝3m，绳子自由端移动的速度：v=sB、由P=Wt=因为不计绳重和摩擦时F=1n（G+G动），所以动滑轮的重力：GC、此时工人受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和支持力，由力的平衡条件可知，工人受到的支持力：F支＝G人﹣F＝700N﹣300N＝400N，工人对地面的压力与工人受到的支持力是一对相互作用力，因此工人对地面的压力：F压＝F支＝400N，故C正确；D、人通过定滑轮向下拉绳子时的最大拉力等于人自身的重力，即绳子自由端的最大拉力：F最大＝G人＝700N，因为不计绳重和摩擦时F=1n（G+G动），所以此时能提升的最大物重：G最大＝nF最大﹣G滑轮组的最大机械效率：η最大=W故选：C。4．（2022•临平区一模）如图所示，拉力F为10N，物体A以0.2m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左6N的摩擦力，弹簧测力计示数为20N。下列说法正确的是（）A．物体A受到物体B的摩擦力为20N B．此时拉力F的功率为2W C．此时滑轮组的机械效率为70% D．当拉力F增大到20N时，物体B将向左运动【解答】解：A、物体B静止在地面上，处于平衡状态；则水平方向上物体B受到向右的拉力等于地面对它向左的摩擦力与物体A对它向左的摩擦力之和，即fB+6N＝20N，则fB＝14N；由于力的作用是相互的，物体A受到的摩擦力为fA＝fB＝14N，故A错误；B、由图可知n＝2，拉力端移动速度：v＝2v物＝2×0.2m/s＝0.4m/s，拉力做功的功率：P=WC、由图知，水平使用滑轮组，拉力做的有用功：W有＝fAs物，拉力端移动距离：s＝ns物，拉力做的总功：W总＝Fs＝F×ns物＝nFs物，滑轮组的机械效率：η=WD、若拉力F增大到20N时，A在运动过程中，A对B的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则A和B之间的摩擦力不变，所以物体B的运动状态不会改变，即物体B仍然静止，不会向左运动，故D错误。故选：C。5．（2022•西湖区模拟）为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是（）A．两个滑轮在装置中起的作用相同 B．拉力向下移动的速度与配重上升的速度大小相等 C．沿方向1与2匀速拉动配重提升相同高度，拉力所做的功相等 D．用该装置提升更重的物体，机械效率不变【解答】解：A、由图可知，该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成，动滑轮能够省力，但不能改变力的方向；定滑轮不能省力，可以改变力的方向，故A错误；B、由图可知n＝2，绳子自由端移动的速度v＝nv物，故B错误；C、绳子最后绕过的是定滑轮，由定滑轮的特点可知，定滑轮只改变力的方向，不改变力的大小，因此两次拉力大小相等，绳子自由端移动的距离相等，由W＝Fs可知，两次拉力做的功相等，故C正确；D、对于同一滑轮组来讲，绳重、动滑轮重不变，摩擦几乎不变，将物体提升相同高度时，额外功几乎不变，提起的物体越重，做的有用功越多，有用功在总功中所占的比例越大，则滑轮组的机械效率越高，故D错误。故选：C。6．（2022•杭州模拟）如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳子重力和摩擦力不计。用它们分别将重为200N和100N的重物匀速提升相同的高度，拉力均竖直向上，则两装置中，说法正确的是（）A．拉力大小：F甲＜F乙 B．有用功：W有甲＜W有乙 C．额外功：W额甲＞W额乙 D．机械效率：η甲＞η乙【解答】解：（1）每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计，由图可知，甲图n＝2，而乙图n＝3，所以F甲=G动+200N2，F乙（2）克服重力所做的功就是有用功，即W＝Gh，也就是重力乘重物被举高的高度，W有甲＝200N×h，W有乙＝100N×h＜W有甲，故B错误。（3）绳重和摩擦不计，所以克服动滑轮所做的功就是额外功，W额＝G动h，也就是动滑轮的重力乘其上升的高度，由于每个滑轮的质量均相等且被提升相同高度，所以两装置中，额外功相同，故C错误。（4）η=W有W故选：D。7．（2022•杭州模拟）如图是实验常用的试管夹，O是支点，使用时用力向下按图示按压处可打开试管夹。下列能正确表示使用该试管夹时的杠杆示意图是（）A． B． C． D．【解答】解：据图可知，当用力按压试管夹的短柄B点时，会绕着中间的固定点O转动，即O为支点；所按压点B为动力的作用点，F1方向向下；而短柄受到弹簧向下的阻力F2，A点就是阻力F2的作用点，故D正确、ABC错误。故选：D。8．（2022•舟山模拟）如图所示，是我国古代《墨经》最早记述了秤的杠杆原理（如图所示），此时杠杆处于平衡状态，有关它的说法错误的是（）A．“标”“本”表示力臂，“权”“重”表示力 B．“权”“重”增加相同的质量，A端会上扬 C．增大“重”时，应把“权”向A端适当移动 D．若将提纽O向B端移动一些，杆秤测量范围变大【解答】解：A、根据杠杆的五要素并结合图可知，“标”“本”表示力臂，“权”“重”表示力，故A正确；B、设增加的质量为Δm，由图可知，杠杆平衡时“标”大于“本”，则Δmד标”＞Δmד本”即“权+Δm”ד标”＞“重+Δm”ד本”，故B错误；C、在“权”不变时，“重”增大，需要“标”增大，即把“权”向A端适当移动，故C正确；D、将提纽O向B端移动一些，“标”增大，则“权”和“标”的乘积增大，而“本”变小，由杠杆平衡可知“重”增大，即杆秤测量范围增大，故D正确。故选：B。9．（2022•宁波模拟）为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是（）A．两个滑轮在装置中起的作用相同 B．拉力F的大小是配重G大小的二分之一 C．拉力移动的距离是配重上升距离的两倍 D．将配重提升相同的高度，用该装置与直接提升配重所做的功相等【解答】解：A、由图可知，该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成，动滑轮能够省力，但不能改变力的方向；定滑轮不能省力，可以改变力的方向，故A错误；B、不计摩擦，拉力的大小为：F=12（G+GC、该滑轮组中n＝2，由s＝2h可知，拉力移动距离等于配重上升高度的二倍，故C正确；D、直接提升配重做的功是有用功，用该装置将配重提升相同高度还要对动滑轮做功，即用该装置所做的功（总功）大于有用功，故D错误。故选：C。10．（2022•新昌县模拟）为使杠杆平衡在图示位置，需在A点施加一个力，在如图所示的四个方向中，不可能使杠杆平衡的力是（）A．F1和F2 B．F1和F4 C．F2和F3 D．F3和F4【解答】解：F1和F2使杠杆转动的方向与重物与杠杆转动的方向相反，可以使杠杆平衡；F3的力臂为零，不能使杠杆平衡；F4使杠杆转动的方向与重物与杠杆转动的方向相同，不能使杠杆平衡；故ABC不符合题意，D符合题意。故选：D。11．（2022•杭州模拟）有一质量分布不均匀的木条，质量为2.4kg，长度为AB，C为木条上的点，AC=1A．14AB B．12AB C．34AB 【解答】解：木条的重力：G＝mg＝2.4kg×10N/kg＝24N；设木条重心在D点，当C点放在托盘秤甲上，B端放在托盘秤乙上时，以B端为支点，托盘秤甲的示数是0.8kg，则托盘受到的压力：F压＝mCg＝0.8kg×10N/kg＝8N，根据力的作用是相互的，所以托盘秤对木条C点的支持力为8N，如图所示：由杠杆平衡条件有：FC×CB＝G×BD，即：8N×CB＝24N×BD，所以：CB＝3BD，因AC=14AB，所以CB则BD=13×CD＝AB﹣AC﹣BD＝AB−14AB−1欲使乙秤的示数变为0，需将甲秤移到D点，故向右移动的距离为12故选：B。二．填空题（共5小题）12．（2022•拱墅区一模）小金用如图所示装置提升重物G，已知每一个滑轮所受重力相等均为2N，物A体G所受重力为20N，在不计摩擦的情况下，小金至少需要20N的力才能拉住物体G保持不动；天花板A点受到向下拉力为42N；地面B点受到向上的拉力为40N。【解答】解：因为定滑轮是等臂杠杆，不省力，所以小金的拉力为F1＝G＝20N；天花板上的A点受到的向下拉力大小也等于F1+GA+G滑轮＝20N+20N+2N＝42N；地面B点受到向上的拉力为2F1＝2×20N＝40N。故答案为：20；42；40。13．（2022•镇海区二模）2021年7月，台风“烟花”过境后，镇海区有不少树木倾倒，山区的道路上也掉落下不少石块。请回答下列问题：（1）小科用如图甲所示的方法将被台风刮倒的树拉正，A的树干相当于动滑轮（填“动滑轮”或“定滑轮”）。（2）如图乙，小科使用一根长为1m的硬棒AD撬动掉落在地上的大石块，石块垂直作用在棒上C点的力是500N，其中BC＝CD＝0.2m，若要撬动石块，则施加在硬棒A点的力至少是100N。【解答】解：（1）动滑轮在使用时，滑轮随重物一起移动，图甲中的A树木在用力时，会移动，属于动滑轮；（2）要使施加在撬棒A点的动力最小，应使动力臂L1最大；当以D为支点，在A点施加垂直AD向上的动力时，动力臂L1＝AD＝1m，即动力臂为最大值，则动力为最小；此时阻力F2＝500N，阻力臂L2＝CD＝0.2m，根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可得，施加在撬棒A点的力：F1=F故答案为：动滑轮；100。14．（2022•嘉善县模拟）图甲是某简易吊装机，其简化结构如图乙所示，（1）吊装机在使用时，通常在一定位置压上配重防止翻倒。将同一配重分别放在图中D、E、F处时，能达到最佳防翻效果的是F处，此时我们选择B点作为支点。（2）吊装机自重为1000牛，其重力作用线通过A点。现要将质量为200kg的物体吊起，至少加1500N的配重。（已知BD＝DE＝EF＝0.5m）【解答】解：（1）根据杠杆的平衡条件可知，所加配重为阻力，在阻力一定时，阻力臂越大吊装机越不容易倾倒，故把配重放在F处；当所挂物体较重时，吊装机会向左绕B点倾斜，此时是以B为支点；（2）物体重为G物＝mg＝200kg×10N/kg＝2000N，动力臂L1＝1.25m；吊装机总重G吊机＝1000N，阻力臂L2＝1.5﹣1.25＝0.25m；设配重的重力为G'，配重的力臂为L3＝BF＝6L2＝6×0.25m＝1.5m；根据杠杆的平衡条件可知：G物L1＝G吊机L2+G'L3，2000N×1.25m＝1000N×0.25m+G'×1.5m，解得：G'＝1500N。故答案为：（1）F；B；（2）1500。15．（2022•临安区一模）如图是工人师傅搬运货物时，在地面和卡车的车用间倾斜放置一长木板搭成斜面，将地面上的货物沿斜面匀速推上车厢，用时为t；已知车厢底面离地面高度为h，木板长s，货物的质量为m，沿斜面所用的推力为F，则工人做的有用功是mgh，工人做功功率是Fst，此斜面的机械效率为mgℎFs【解答】解：工人做的有用功是W有用＝Gh＝mgh；工人做的总功W总＝Fs，工人做功的功率P=W此斜面的机械效率η=W故答案为：mgh；Fst；mgℎ16．（2022•下城区校级模拟）如图所示，AC、BC为同一水平面上的两个光滑斜面，AC＞BC，∠CAB＝30°，∠C＝90°。在相等时间内把重为80N的同一物体从斜面底端分别沿AC、BC以相同的速度匀速推至C点，物体的机械能增大（选填“增大”“减少“不变”），若推力分别为F1、F2，斜面的机械效率分别为η1、η2，则F1＜F2，η1＝η2（选填“＞”“＜”或“＝”）。【解答】解：物体匀速运动，物体的动能不变，物体的高度增加，物体的重力势能增大，机械能等于动能与势能的总和，则物体的机械能增大，AC＞BC，∠CAB＝30°，由图可知斜面AC倾斜角度小于BC的倾角，所以物体沿AC运动时推力较小，即F1＜F2；由题知，AC和BC是两个光滑的斜面，额外功为0，根据W＝Gh可知推力在两斜面上做的有用功相同，根据η=W有用W总可知η1故答案为：增大；＜；＝。三．实验探究题（共3小题）17．（2022•江山市一模）学习了杠杆知识后，小科利用身边的物品来探究杠杆的平衡条件，选择的器材有：铅笔、橡皮若干（每块橡皮质量为10g）、细线、刻度尺等。（1）将细线大致系在铅笔的中部位置，铅笔静止后如图甲所示。若想调节铅笔水平平衡，应该将细线向左（选填“左”或“右”）移动。（2）调节水平平衡后，用细线绑定数量不等的橡皮挂在杠杆支点两侧，如图乙所示。做了几次实验后，将数据记录在表中。小科得出如下结论：“动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离”。小江认为这个结论不能反映普遍规律，需要进一步完善实验。小江接下来的操作是改变动力或阻力的方向。次数动力F1/N支点到动力作用点的距离l1/m阻力F2/N支点到阻力作用点的距离l2/m10.20.040.40.0220.20.040.10.0830.30.050.30.05（3）铅笔水平平衡后，小科不小心将前端细长的铅笔芯弄断了（如图丙），她立刻将铅笔稳住，并将铅笔芯放到左端细线下方固定（如图丁），则铅笔B。A.左端下沉B.右端下沉C.仍然水平平衡【解答】解：（1）由图可知，铅笔静止后左端下沉，若想调节铅笔水平平衡，应将支点向左移动，即细线向左移动；（2）“动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离”，是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的，也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向；（3）由丁图可知，把折断的铅笔芯放到左端细线下方固定，对于杠杆来说，杠杆两侧的重力不变，但是杠杆左侧的力臂变短，根据杠杆的平衡条件可知，G左L左＜G右L右，杠杆不能在水平位置平衡，杠杆右端下沉，故选：B。故答案为：（1）左；（2）改变动力或阻力的方向；（3）B。18．（2022•临平区一模）疫情的暴发给生活带来诸多不便，但却加快了线上教学的发展，为了更流畅的呈现板书，金老师将手机、底面为正方形的底座、大理石组装成了如图甲的拍摄仪，其主要结构如图乙，组装流程：将手机摄像头端伸出底座，另端用长方体大理石竖直向下压在手机末端，固定手机。已知所用手机长度为20cm，质量为160g且分布均匀，大理石质量为240g。（1）为扩大拍摄范围，并防止手机掉落，求手机可以伸出底座外的最大长度。（2）徐老师也组装了一个拍摄装置如图丙，所用手机与金老师同款，底面为正方形的底座边长为4cm，手机左侧有12cm伸出底座。假设重物挂在手机的最边缘，g取10N/kg，求保证手机不掉落的重物质量范围。【解答】解：（1）以正方形的底座的左端为支点，如图所示：由杠杆示意图可知，动力：F1＝G手机＝m手机g＝0.16kg×10N/kg＝1.6N，动力臂：l1=12l