課時訓練(八) 簡單機械(限時:45分鐘)|基礎鞏固|一、選擇題1.2019齊齊哈爾圖K8-1的簡單機械在正常使用時能夠省力的是（)圖K8-12.2019瀘州如圖K8-2所示，在“探究杠桿平衡條件”的實驗中，輕質杠桿上每個小格長度均為2 cm，在B點豎直懸掛4個重均為0.5 N的鉤碼，在A點用與水平方向成30角的動力F拉杠桿，使杠桿在水平位置平衡。對該杠桿此狀態的判斷，下列說法中正確的是（)圖K8-2A. 杠桿的動力臂為8 cmB.該杠桿為費力杠桿C.阻力大小為0.5 ND.動力F的大小為1.5 N3.2016柳州如圖K8-3所示是工人提升重物的情景。若不計滑輪所受重力及摩擦力，其中最省力的是（)圖K8-34.小明用如圖K8-4所示的滑輪組，將重為1.5 N的物體勻速提升到一定高度，在此過程中，拉力的實際大小應該是（)圖K8-4A. 小于0.75 NB.等于0.75 NC.大于0.75 ND.等于0.5 N5.如圖K8-5所示，用豎直向上的力F拉著杠桿OA的A端，從水平位置繞著支點O逆時針勻速轉動到虛線所示的位置時，力F的大小會（)圖K8-5A. 變大B.變小C.不變D.條件不足，無法判斷6.2018巴中如圖K8-6所示，在輕質杠桿OA的中點懸掛一個重物，在右端施加一個始終與OA垂直的力F，由水平位置勻速提到如圖虛線所示的位置，在這個過程中，拉力F的大小（)圖K8-6A. 一直變大B.始終不變C.一直變小D.先變小后變大7.2018廣西北部灣在探究“杠桿平衡條件”實驗中，杠桿在彈簧測力計拉力F作用下水平平衡，如圖K8-7所示;現將彈簧測力計繞B點從a位置轉動到b位置的過程中，杠桿始終保持水平平衡，則拉力F與其力臂的乘積變化情況是（)圖K8-7A. 一直變小B.一直變大C.一直不變D.先變小后變大二、填空題8.2019鹽城模擬阿基米德首先總結了杠桿平衡條件，其內容是（用公式表示)。杠桿的應用非常廣泛，如圖K8-8甲所示的兩種剪刀，正常使用時屬于省力杠桿的是 （選填“A”或“B”)剪刀;工程車上的起重臂就是一個費力杠桿（如圖乙所示)，使用它的好處是能夠省 ;如圖丙所示，A裝置是（選填“定”或“動”)滑輪，使用它的作用是 。圖K8-89.如圖K8-9甲、乙所示，分別用力F1、F2勻速提升重為10 N的物體。每個滑輪的重力均為2 N，則圖中的滑輪可以看作省力杠桿;若不計摩擦和繩重，力F1的大小為N，力F2的大小為N。圖K8-9三、作圖題10.（1)2018淮安畫出圖K8-10中動力F1的力臂L1。圖K8-10（2)利用圖K8-11中滑輪組拉動物體沿水平向左運動，請畫出最省力的滑輪組的繞線方法。圖K8-11四、綜合應用題11.2018安徽如圖K8-12甲所示為前臂平伸用手掌托住鉛球時的情形。我們可將圖甲簡化成如圖乙所示的杠桿。不計自重。若鉛球質量m=3 kg，OA=0.03 m，OB=0.30 m，求此時肱二頭肌對前臂產生的拉力F1的大小。（g取10 N/kg)圖K8-12|能力提升|一、選擇題1.圖K8-13是一種切甘蔗用的鍘刀示意圖。下列有關說法正確的是（)圖K8-13A. 刀刃很薄，可以增大壓力B.鍘刀實質上是一種費力杠桿C.甘蔗放在a點比b點更易被切斷D.手沿F1方向用力比沿F2方向更省力2.2019青島如圖K8-14所示為探究杠桿平衡條件的實驗裝置，杠桿平衡時，鉤碼對杠桿的阻力F2=1.0 N，阻力臂L2=20 cm，彈簧測力計示數 F1=2.5 N，則動力臂 L1為（)圖K8-14A. 15 cm B.8 cmC.50 cm D.80 cm3.2018廣東A、B兩種實心物體的質量與體積的關系如圖K8-15甲所示，把體積相等的A、B物體掛在滑輪組下，若要使它們處于靜止狀態，則圖乙的虛線框內懸掛物體B的個數是（不計摩擦和滑輪的自重)（)圖K8-15A. 1個B.2個C.3個D.4個4.2018綿陽如圖K8-16所示，兩個等高的托盤秤甲、乙放在同一水平地面上，質量分布不均勻的木條AB重24 N，A、B是木條兩端，O、C是木條上的兩個點， AO=BO，AC=OC。A端放在托盤秤甲上，B端放在托盤秤乙上，托盤秤甲的示數是6 N。現移動托盤秤甲，將托盤秤甲放在C點上。此時托盤秤乙的示數是（)圖K8-16A. 8 NB.12 NC.16 ND.18 N5.如圖K8-17所示，在水平拉力F的作用下，使重300 N的物體在水平地面上以0.1 m/s的速度勻速運動10 s，若物體與地面的摩擦力為60 N（不計繩重、動滑輪重和摩擦)，則F的大小與繩子自由端移動的距離分別為（)圖K8-17A. 20 N2 m B.20 N3 mC.60 N2 m D.30 N3 m6.如圖K8-18所示裝置中，均勻木棒AB的A端固定在鉸鏈上，懸線一端繞過一固定定滑輪，另一端用線套套在木棒上使棒保持水平。現使線套逐漸向右移動，但始終使木棒保持水平，則懸線上的拉力（棒和懸線足夠長)（)圖K8-18A. 逐漸變小B.逐漸變大C.先逐漸變大，后又逐漸變小D.先逐漸變小，后又逐漸變大7.2019紹興如圖K8-19是上肢力量健身器材示意圖。杠桿AB可繞O點在豎直平面內轉動，AB=3BO，配重的重力為120 N。重為500 N的健身者通過細繩在B點施加豎直向下的拉力為F1時，杠桿在水平位置平衡，配重對地面的壓力為85 N。在B點施加豎直向下的拉力為F2時，杠桿仍在水平位置平衡，配重對地面的壓力為60 N。已知F1F2=23，杠桿AB和細繩的質量及所有摩擦均忽略不計。下列說法正確的是（)圖K8-19A. 配重對地面的壓力為50 N時，健身者在B點施加豎直向下的拉力為160 NB.配重對地面的壓力為90 N時，健身者在B點施加豎直向下的拉力為120 NC.健身者在B點施加400 N豎直向下的拉力時，配重對地面的壓力為35 ND.配重剛好被勻速拉起時，健身者在B點施加豎直向下的拉力為540 N二、填空題8.2019北部灣經濟區如圖K8-20所示，利用電動機通過滑輪組（虛線框內的滑輪組未畫出)依次拉動物體A、B，圖中效率為60%的電動機拉繩子的功率為300 W且保持不變，不計繩重與摩擦，動滑輪的重力為6 N，拉動A向右做勻速直線運動時，A所受阻力為24 N，電動機拉繩的力為F1，此過程中，A所受的拉力與阻力的大小（選填“相等”或“不相等”)，電動機工作3 s消耗的電能為J。拉動B向右做勻速直線運動時，B所受阻力為18 N，電動機拉繩的力為F2，F2比F1小2 N，此時電動機拉繩的力F2為 N。圖K8-209.2018荊州如圖K8-21所示，一輕質杠桿水平支在支架上，OA=20 cm，G1是棱長為5 cm的正方體，G2重為20 N。當OC=10 cm時，繩子的拉力為N，此時G1對地面的壓強為2104 Pa。現用一水平拉力使G2以5 cm/s的速度從C點向右做勻速直線運動，經過s后，可使G1對地面的壓力恰好為零。圖K8-2110.如圖K8-22所示，質量為60 kg的人站在質量為30 kg的吊籃內，他至少用N的拉力拉住繩子，才能使自己和吊籃在空中保持靜止。（g取10 N/kg)圖K8-22三、作圖、實驗探究題11.（1)2019眉山如圖K8-23所示，用一根硬棒撬動一個石塊，棒的上端A是動力的作用點，若要用最小的力撬動石塊，請標出杠桿的支點O，并畫出最小動力F的示意圖。圖K8-23（2)如圖K8-24所示，O為支點，L1為動力F1的力臂，請作出此杠桿的動力F1和阻力F2的示意圖。圖K8-2412.小柳在“探究杠桿的平衡條件”實驗中，所用的器材有:杠桿、支架、彈簧測力計、刻度尺、細線和質量相同的鉤碼若干個。（1)實驗前，將杠桿中點置于支架上，調節平衡螺母，使杠桿水平平衡，這樣做的目的是;實驗中，通過改變鉤碼個數及懸掛的位置，使杠桿保持在水平位置平衡，這樣做的好處是便于在杠桿上直接測量 。（2)實驗過程中，將鉤碼懸掛于圖K8-25甲的A點，保持阻力、阻力臂不變，在支點O右側不同位置，用彈簧測力計施加豎直向下的拉力（動力)，使杠桿水平平衡，測出每一組動力臂L1和對應的動力F1，并記錄在表中。請根據表中數據，在坐標系（圖乙)中繪制出L1與F1的關系圖像，根據圖像或實驗數據可知，當L1為0.50 m時，F1為N。圖K8-25次數動力F1/N動力臂L1/m10.750.4021.000.3031.500.2042.000.1553.000.10（3)實驗中小明發現，保持杠桿處于水平平衡，當彈簧測力計的拉力方向偏離豎直方向時，彈簧測力計的拉力會變大，原因是。（4)某同學利用身邊的塑料刻度尺和若干枚硬幣來驗證杠桿平衡的條件，如圖K8-26所示，當杠桿在水平位置平衡時，他測出從支點O到硬幣邊緣的距離作為力臂L1和L2的大小，他測力臂的方法是（選填“正確”或“錯誤”)的。如果將兩邊的硬幣以相同速度同時勻速向支點移動，則杠桿（選填“仍平衡”“向左傾斜”或“向右傾斜”)。圖K8-26四、綜合應用題13.2019貴港如圖K8-27所示是考古工作隊在貴港羅泊灣碼頭用起重機沿豎直方向勻速向上打撈一個體積為0.5 m3、質量為1.2 t的圓柱體文物的情景。B為起重機的配重，OA為起重機的起重臂，AB=25 m，OB=5 m。若在整個打撈過程中，文物始終保持0.3 m/s的速度不變，求:（江水的密度為=1.0103 kg/m3， g取10 N/kg，起重機橫梁重力和滑輪重力及摩擦均不計)（1)文物從開始上升直到剛露出江面的過程中受到的浮力大小。（2)在整個打撈文物的過程中，起重機的拉力做功的最小功率。（3)為了使起重機不翻倒，起重機的配重B的質量至少是多少。圖K8-27參考答案基礎鞏固1.C2.B解析動力臂為l1=OAsin30=42 cm12=4 cm,故A錯誤；阻力臂為l2=OB=32 cm=6 cm4 cm,即阻力臂大于動力臂,該杠桿為費力杠桿,故B正確；該杠桿的阻力大小為F2=40.5 N=2 N,故C錯誤；根據杠桿的平衡條件F1l1=F2l2,代入數據,2 N6 cm=F4 cm,解得動力F=3 N,故D錯誤。3.D4.C5.C6.C7.C解析將彈簧測力計繞B點從a位置轉動到b位置的過程中,鉤碼的重力不變,其力臂OA不變,即阻力與阻力臂的乘積不變；由于杠桿始終保持水平平衡,所以根據杠桿的平衡條件可知,拉力F與其力臂的乘積也是不變的。故選C。8.F1L1=F2L2A距離定改變力的方向9.乙10610.（1）如圖所示（2）如圖所示11.解：由圖乙可知,支點是O點,肱二頭肌對前臂產生的拉力F1為動力,3 kg鉛球的重力為阻力F2,則阻力F2=G=mg=3 kg10 N/kg=30 N,由圖知,L1=OA=0.03 m,L2=OB=0.30 m,根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2得F10.03 m=30 N0.30 m,解得F1=300 N。能力提升1.C解析刀刃很薄的目的是通過減小受力面積從而增大壓強,A錯誤；鍘刀的動力臂大于阻力臂,所以是省力杠桿,B錯誤；放在a點阻力臂更短,所以更省力,更容易切斷,C正確；F2垂直于支點和作用點的連線,最省力,D錯誤。2.B3.B解析由圖甲可知,兩種物質的密度分別為A=20g10cm3=2 g/cm3,B=20g40cm3=0.5 g/cm3,則體積相等時,它們的質量和重力的關系分別為mA=4mB,GA=4GB；圖乙中n=2,則要使它們保持靜止狀態,需掛物體的質量為12mA,因12mA=2mB,則需掛2個物體B。4.C解析設木條重心在D點,當A端放在托盤秤甲上,B端放在托盤秤乙上時,以B端為支點,托盤秤甲的示數是6 N,根據力的作用是相互的可知,托盤秤對木條A端的支持力為6 N,如下圖1所示。由杠桿平衡條件有FAAB=GBD,即6 NAB=24 NBD,則AB=4BD,BD=14AB。當C點放在托盤秤甲上時,以C點為支點,此時托盤秤乙對木條B處的支持力為FB,如下圖2所示。 因為AO=BO,AC=OC,所以AC=CO=OD=BD=14AB,則BC=3BD,CD=2BD,由杠桿平衡條件有FBBC=GCD,即FB3BD=24 N2BD,解得FB=16 N,托盤秤乙的示數為16 N。故C正確。5.B6.D解析如下圖所示,G表示木棒AB的自重,LOA表示木棒的重心到A端的距離,F表示懸線拉力的大小,L表示作用于木棒AB上的懸線拉力對A點的力臂。把AB視為一根可繞A端轉動的杠桿,則由杠桿的平衡條件應有：GLOA=FL,由此得：當線套在木棒上逐漸向右移動時,拉力F的動力臂L（L1、L2、L3、L4）經歷了先逐漸變大后又逐漸變小的過程,故懸線的拉力F則是先逐漸變小后逐漸變大。7.C解析當配重在地面上保持靜止狀態時,它受到的繩子的拉力F為F=G-FN,由圖可知,杠桿A點受到的拉力FA=2F+G動=2（G-FN）+G動,根據杠桿的平衡條件得,FAOA=FBOB,即2（G-FN）+G動OA=FBOB,由AB=3BO可得AO=2BO,則有2（G-FN）+G動 2OB=FBOB,整理得,FB=4（G-FN）+2G動。當壓力為85 N時,F1=4（120 N-85 N）+2G動；當壓力為60 N時,F2=4（120 N-60 N）+2G動；由題知,F1F2=23,則4（120 N-85 N）+2G動4（120 N-60 N）+2G動=23,解得動滑輪重G動=30 N。當配重對地面的壓力為50 N時,健身者對B點向下的拉力為FB1=4（120 N-50 N）+230 N=340 N,故A錯誤；當配重對地面的壓力為90 N時,健身者對B點向下的拉力為FB2=4（120 N-90 N）+230 N=180 N,故B錯誤；健身者在B點施加400 N豎直向下的拉力時,根據FB=4（G-FN）+2G動可得到400 N=4（120 N-FN3）+230 N,解得配重對地面的壓力FN3=35 N,故C正確；配重剛好被拉起,即它對地面的壓力為0,健身者在B點向下的拉力FB4=4（G-FN4）+2G動=4（120 N-0 N）+230 N=540 N500 N,因為人的最大拉力等于體重500 N,因此配重不可能被勻速拉起,故D錯誤。8.相等15008解析拉動A向右做勻速直線運動時,A在水平方向受到拉力和阻力的作用,這兩個力為平衡力,大小相等。電動機工作3 s,拉繩子做的功為W=Pt=300 W3 s=900 J,電動機的效率為60%,則電動機消耗的電能為W電=W=900J60%=1500 J。繩的拉力F1=1n（f1+G動）=1n（24 N+6 N）=30n N；繩的拉力F2=1n（f2+G動）=1n（18 N+6 N）=24n N,因為F2比F1小2 N,所以30n N-24n N=2 N,解得n=3；所以F2=243 N=8 N。9.101010.225解析如圖所示兩個滑輪為定滑輪,F1=F2,F3=F1+F2=2F2,人和吊籃的總質量m總=m人+m籃=60 kg+30 kg=90 kg,人和吊籃受到的重力G總=m總g=90 kg10 N/kg=900 N,因為F3+F1+F2=G,F1=F2,F3=2F2,所以2F2+F2+F2=G,則F2=14G=14900 N=225 N。11.（1）如圖所示（2）如圖所示12.（1）消除杠桿自重對實驗的影響力臂（2）如圖所示0.6（3）拉力的力臂變小（4）錯誤向左傾斜解析（4）硬幣放在杠桿上,杠桿在水平位置平衡,力臂是從最下面硬幣的平面圓心到支點的距離；如果將兩邊的硬幣以相同的速度同時勻速向支點移動,在相同的時間內,左右兩端硬幣移動的距離相同,L1=L2,但因右端硬幣個數多（重力大）,所以右端的G右L2大于左端的G左L1,故杠桿會向左傾斜。13.解：（1）根據阿基米德原理得F浮=gV排=gV物=1.0103 kg/m310 N/kg0.5 m3=5.0103 N。（2）在整個打撈文物的過程中,由于文物的速度保持不變,則文物始終處于平衡狀態,因為G物保持不變,當所受浮力最大,即文物完全浸沒在水中時,起重機對文物的拉力F拉最小,而v物不變,根據P=F拉v物知此時拉力做功的功率最小,文物的重力為G物= m物g=1.2103 kg10 N/kg=1.2104 N,最大浮力F浮=5.0103 N,則最小拉力為F拉=G物-F浮=1.2104 N-5.0103 N=7103 N,最小功率為P=F拉v物=7103 N0.3 m/s=2.1103 W。（3）當文物完全離開水面后,起重機的拉力最大,此時有F拉=G物=1.2104 N。根據杠桿的平衡條件得mBgOB=F拉OA,則配重的最小質量mB=F拉OAgOB=1.2104 N（25m-5m）10N/kg5m=4.8103 kg