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1、素養(yǎng)全練9 簡單機(jī)械
(時(shí)間:45分鐘 滿分:100分)
基礎(chǔ)鞏固
一、選擇題(每小題4分,共16分)
1.(2018江蘇蘇州)如圖的常見器具都應(yīng)用了杠桿,其中屬于省力杠桿的是( )
答案:B
解析:托盤天平在使用過程中,動力臂等于阻力臂,是等臂杠桿,不省力也不費(fèi)力,A不符合題意;獨(dú)輪車在使用過程中,動力臂大于阻力臂,是省力杠桿,B符合題意;筷子在使用過程中,動力臂小于阻力臂,是費(fèi)力杠桿,C不符合題意;船槳在使用過程中,動力臂小于阻力臂,是費(fèi)力杠桿,D不符合題意。
2.(2018江蘇連云港)如圖所示,O為杠桿的支點(diǎn),杠桿右端掛有重為G的物體,杠桿在力F1的作用下在水平位
2、置平衡。如果用力F2代替力F1使杠桿仍在水平位置保持平衡,下列關(guān)系中正確的是( )
A.F1F2
C.F2F2,故A錯(cuò)誤、B正確;用力F2使杠桿在水平位置保持平衡時(shí),由杠桿平衡條件可得:F2·L2=G·L,由圖知L2G;故C錯(cuò)誤;因?yàn)镕1>F2,F2>G,所以F1>F2>G,故D錯(cuò)誤。
3.(2017廣東深圳)下列圖中的簡單機(jī)械,不能
3、省力但能省距離的是( )
?導(dǎo)學(xué)號77164122?
答案:C
解析:自行車的腳踏裝置實(shí)質(zhì)是輪軸,動力臂大于阻力臂,屬于省力杠桿,但費(fèi)距離;盤山公路實(shí)質(zhì)是利用的斜面,省力但費(fèi)距離;用船槳?jiǎng)澦畷r(shí),動力臂小于阻力臂,是費(fèi)力杠桿,費(fèi)力但省距離;動滑輪實(shí)質(zhì)是動力臂等于2倍阻力臂的杠桿,能省力但費(fèi)距離。所以選項(xiàng)C符合題意。
4.
(預(yù)測題)建筑工人用如圖所示的滑輪組,在4 s內(nèi)將重為1 500 N的物體沿水平方向勻速移動2 m的過程中,所用的拉力大小為375 N,物體受到水平地面的摩擦力為物重的25。在此過程中,下列說法正確的是( )
A.繩子自由端沿水平方向移動了6 m
B.
4、繩子自由端沿水平方向移動的速度為1.5 m/s
C.物體受到的拉力為750 N
D.物體受到的拉力為600 N
答案:D
解析:由題圖可知,n=2,則繩子自由端沿水平方向移動的距離s=nsA=2×2m=4m,繩子自由端沿水平方向移動的速度v=st=4m4s=1m/s,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;物體沿水平方向勻速移動時(shí)處于平衡狀態(tài),物體受到的拉力和摩擦力是一對平衡力,則物體受到的拉力FA=Ff=0.4G=0.4×1500N=600N,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。
二、非選擇題(共44分)
5.(12分)如圖甲所示,定滑輪 省力,但能改變 ;如圖乙所示方式拉動旅行箱時(shí),它相當(dāng)于一個(gè)
5、 杠桿;如圖丙所示,用動滑輪提升重物,使用動滑輪的好處是 ,若物體重為4 N,不計(jì)繩重及摩擦,測力計(jì)示數(shù)為 N,動滑輪重力為 N。?
答案:不 力的方向 省力 可以省力 2.4 0.8
6.(4分)(2017甘肅蘭州)如圖所示為某街道路燈懸掛的情境圖。畫出斜拉鋼絲對橫桿拉力F的示意圖和對應(yīng)的力臂L。
答案:如圖所示
7.(4分)(2018黑龍江齊齊哈爾)如圖所示的杠桿(自重和摩擦不計(jì)),O是支點(diǎn),A處掛一重為50 N的物體,為保證杠桿在水平位置平衡,在中點(diǎn)B處沿 (選填“F1”“F2”或“F3”)方向施加的力最小,為 N。?
6、答案:F2 100
解析:為使拉力最小,動力臂要最長,拉力F的方向應(yīng)該垂直杠桿向上,即豎直向上,即F2;動力臂OB最長,杠桿在水平位置平衡,根據(jù)杠桿的平衡條件:F2·OB=G·OA,由于OA是OB的二倍,所以F=2G=100N。
8.(4分)(2018四川涼山州)用一個(gè)動滑輪和一個(gè)定滑輪組成滑輪組來提升重物,請?jiān)趫D中畫出最省力的繞法。
答案:
9.(9分)(2018廣西梧州)如圖所示,將質(zhì)量為6 kg,邊長為0.1 m的正方體合金塊,用細(xì)線掛在輕質(zhì)杠桿A點(diǎn)處,在B點(diǎn)施加與杠桿垂直的力F1時(shí),杠桿在水平位置平衡,其中OB=3OA(g取10 N/kg)。求:
(1)合金
7、塊的重力;
(2)合金塊的密度;
(3)拉力F1的大小。
答案:(1)60 N (2)6×103 kg/m3 (3)20 N
解析:(1)合金塊的重力:
G=mg=6kg×10N/kg=60N;
(2)正方體合金塊的體積:
V=L3=(0.1m)3=10-3m3;
合金塊的密度:
ρ=mV=6kg10-3m3=6×103kg/m3;
(3)已知OB=3OA,
根據(jù)杠桿的平衡條件可得:F1·LOB=G·LOA,
代入數(shù)據(jù)得F1=20N。
10.
(11分)(2018內(nèi)蒙古呼和浩特)如圖所示,用甲、乙兩種滑輪組,分別勻速豎直向上提升同一重物,從相同位置開始提升至同一
8、高度處,求:
(1)若不計(jì)繩重,滑輪重及摩擦,兩次拉力F1和F2之比;
(2)若不計(jì)繩重及摩擦,重物質(zhì)量為400 g,動滑輪質(zhì)量為100 g,勻速拉動過程中甲、乙兩裝置的機(jī)械效率。
答案:(1)3∶2 (2)80%
解析:(1)由題知,甲圖中,接在動滑輪上的繩子段數(shù)n1=2,乙圖中,接在動滑輪上的繩子段數(shù)n2=3,
若不計(jì)繩重、滑輪重及摩擦,則拉力F=1nG,
兩次拉力F1和F2之比:
F1∶F2=1n1G∶1n2G=12∶13=3∶2;
(2)重物的重力:
G=mg=0.4kg×10N/kg=4N。
動滑輪的重力:
G輪=m輪g=0.1kg×10N/kg=1N,
不計(jì)
9、繩重及摩擦?xí)r,滑輪組的機(jī)械效率η=W有用W總=GhGh+G輪h=GG+G輪,
由于兩裝置中物重和動滑輪重均相同,
所以甲、乙兩裝置的機(jī)械效率:
η1=η2=GG+G輪=4N4N+1N×100%=80%。
能力提升
一、選擇題(每小題5分,共15分)
1.
(2017四川宜賓)指甲刀是生活中常用的小工具,如圖所示,它包含三個(gè)杠桿,關(guān)于這三個(gè)杠桿的說法正確的是( )
A.一個(gè)省力杠桿,兩個(gè)費(fèi)力杠桿
B.一個(gè)費(fèi)力杠桿,兩個(gè)省力杠桿
C.三個(gè)都是省力杠桿
D.三個(gè)都是費(fèi)力杠桿
答案:A
解析:杠桿ABC,支點(diǎn)是B,動力臂大于阻力臂,是一個(gè)省力杠桿;杠桿OBD和OED,支
10、點(diǎn)是O,動力臂小于阻力臂,是費(fèi)力杠桿,故選項(xiàng)A正確。
2.(2018貴州貴陽)人們應(yīng)用不同的簡單機(jī)械來輔助工作,正常使用下列簡單機(jī)械時(shí)說法正確的是( )
A.筷子可以省距離
B.所有剪刀都一定省力
C.定滑輪可以省力
D.撬棒越短一定越省力
答案:A
解析:用筷子夾菜時(shí),動力臂小于阻力臂,所以是一個(gè)費(fèi)力杠桿,費(fèi)力但省距離,故A正確;理發(fā)用的剪刀,在使用過程中,動力臂小于阻力臂,是費(fèi)力杠桿,故B錯(cuò)誤;定滑輪在使用過程中,動力臂等于阻力臂,是等臂杠桿,不省力,故C錯(cuò)誤;撬棒在使用過程中,動力臂大于阻力臂,是省力杠桿,在其他條件不變時(shí),省力的多少取決于動力臂的長短,撬棒越短,動力臂越
11、小,越費(fèi)力,故D錯(cuò)誤。
3.
(2017浙江寧波改編)如圖所示,用同一個(gè)動滑輪先后提升同一物體,使物體以相同的速度勻速上升相同的高度,所用的力分別是F甲和F乙。若不計(jì)摩擦、動滑輪重和繩重,則F甲、F乙的大小正確的是( )
A.F甲=F乙 B.F甲=2F乙
C.F甲=4F乙 D.F甲=12F乙
?導(dǎo)學(xué)號77164123?
答案:C
解析:由題知,兩裝置都不計(jì)摩擦、動滑輪重和繩重,提升物體的重相同。甲圖,拉力作用在動滑輪的軸上,費(fèi)一倍的力,即F甲=2G;乙圖,拉力作用在繩子自由端,省一半的力,即F乙=12G,故F甲=4F乙,故選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤。
二、非選擇題(共
12、25分)
4.(3分)(2018貴州六盤水)開瓶時(shí)使用的開瓶器,可以簡化成不計(jì)重力的省力杠桿(如圖所示),O為支點(diǎn)。若動力F1和阻力F2都與杠桿垂直,且AO=6 cm,BO=1 cm,F1=25 N,則F2= N。?
答案:150
解析:由杠桿的平衡條件得:F1L1=F2L2
代入數(shù)據(jù)得F2=150N
5.(4分)(2018四川廣安)如圖所示,AB是能繞B點(diǎn)轉(zhuǎn)動的輕質(zhì)杠桿,在中點(diǎn)C處用繩子懸掛重為100 N的物體(不計(jì)繩重),在A端施加豎直向上的拉力使杠桿在水平位置平衡,則拉力F= N。若保持拉力方向始終垂直于杠桿,將A端緩慢向上提升一小段距離,在提升的過程中,
13、拉力F將 (選填“增大”“減小”或“不變”)。?
答案:50 減小
解析:杠桿在水平位置保持平衡,由F1L1=F2L2可得,拉力的大小:F1=50N。
若將A端緩慢向上提升一小段距離,則阻力臂L2將變小,阻力G不變,即F2L2變小,因?yàn)槔Ψ较蚴冀K垂直于杠桿,所以動力臂不變,L1始終等于BA,根據(jù)F1L1=F2L2可知F1變小,即拉力F將減小。
6.(12分)(2018黑龍江)小紅和小明利用如圖所示裝置探究杠桿的平衡條件。
(1)若實(shí)驗(yàn)前杠桿如圖甲所示,可將杠桿兩端的平衡螺母向 (選填“左”或“右”)調(diào)節(jié),使杠桿在水平位置平衡。?
(2)在實(shí)驗(yàn)過程中,調(diào)節(jié)杠桿在水平位
14、置平衡的目的是 。?
(3)在杠桿兩端加掛鉤碼,并移動鉤碼,使杠桿在水平位置平衡,測出力臂,多次實(shí)驗(yàn)并把數(shù)據(jù)記錄在表格中。
次數(shù)
F1/N
L1/cm
F2/N
L2/cm
1
1
10
2
5
2
2
10
1
20
3
2
15
3
10
多次實(shí)驗(yàn)的目的是 。?
(4)小明根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出杠桿平衡條件是 。?
(5)杠桿調(diào)節(jié)平衡后,小紅在杠桿上的A點(diǎn)處掛4個(gè)鉤碼,如圖乙所示,為使杠桿重新平衡,應(yīng)在B點(diǎn)掛 個(gè)鉤碼。?
(6)如圖丙所示,用彈簧測力計(jì)在C處豎直向上拉,使杠桿在水平位置平衡,
15、當(dāng)彈簧測力計(jì)在原位置逐漸向右傾斜時(shí),使杠桿仍然在水平位置平衡,則彈簧測力計(jì)的示數(shù)將 (選填“變大”“變小”或“不變”)。?
答案:(1)右 (2)便于測量力臂 (3)使結(jié)論具有普遍性 (4)F1L1=F2L2 (5)6 (6)變大
解析:(1)若實(shí)驗(yàn)前杠桿如圖甲所示,左端下沉,右端上翹,可將杠桿兩端的平衡螺母向右調(diào)節(jié),使杠桿在水平位置平衡。
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)讓橫桿AB在水平位置平衡,力臂在杠桿上便于測量力臂大小,杠桿的重心通過支點(diǎn),可以消除杠桿重對杠桿平衡的影響;
(3)探究杠桿平衡的條件時(shí),多次改變力和力臂的大小主要是為了獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納出物理規(guī)律,使結(jié)論具有普遍性。
(4
16、)分析表格中的數(shù)據(jù)可得出杠桿平衡的條件是F1L1=F2L2;
(5)設(shè)杠桿每個(gè)格的長度為L,每個(gè)鉤碼的重力為G,根據(jù)杠桿的平衡條件:FALA=FBLB,
即4G×3L=FB×2L,解得FB=6G,需掛6個(gè)鉤碼;
(6)如果作用在杠桿上的力方向不與杠桿垂直則該力的力臂短了,就會使得拉力變大,故彈簧測力計(jì)的示數(shù)將變大。
7.(6分)(2017內(nèi)蒙古呼和浩特改編)圖甲所示為大剛同學(xué)兩手做俯臥撐時(shí)的示意圖,他的身體可視為杠桿,如圖乙所示,O點(diǎn)為支點(diǎn),A點(diǎn)為重心,已知每只手所受的支持力大小為200 N,求:該同學(xué)的質(zhì)量。(g取10 N/kg)
答案:60 kg
解析:每只手所受的支持力大小為200N,則該同學(xué)所受支持力為F=2×200N=400N,
由杠桿平衡條件:F×L1=G×L2,即400N×1.5m=G×1m,解得該同學(xué)的重力G=600N,
則該同學(xué)的質(zhì)量:m=Gg=600N10N/kg=60kg。
8