第三单元第四节简单机械培优提高练习-2024-2025学年浙教版九年级上册科学

九上科学第三单元第四节简单机械培优提高练习 一、选择题 1． 下图所示的杠杆中，属于费力杠杆的是（　　） A．钳子B．镊子C．自行车手闸 D．天平 2．如图所示，重600N 的物体在大小为 100N 的水平拉力作用下，以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为60%。下列说法正确的是 (　　) A．物体与地面间的滑动摩擦力为100 NB．拉力 F 做的功为100J C．额外功的功率是8WD．绳子自由端移动的速度为0.3m/s 3．如图所示，用剪刀将一张纸片缓慢地一刀剪断的过程中，阻力臂l阻和动力F动的变化情况是 (　　) A．l阻 不变，F动 变大B．l阻 不变，F动不变C．l阻 变大，F动 变大 D．l用 变大，F动 不变 4．如图为用自行车手闸刹车的情景，图中关于该手闸使用时杠杆的示意图正确的是（　　） A． B．C．D． 5．如图所示为小江组装的甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，G物=200N（不计绳重、轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升2m。下列说法中正确的是（　　） A．F甲=200N，并向上移动4m B．F甲=100N，并向上移动2m C．F乙=200N，并向上移动1m D．F乙=400N，并向上移动1m 6．如图是秤的杠杆原理，其中“标”“本”表示力臂，“权”“重”表示力。以下说法中符合杠杆平衡原理的是（　　） A．增大“重”时，应把“权”向A的左端移动B．“权”小于“重”时，“标”一定小于“本 C．提纽向右移时，A端上升D．增大“重”时，应换用更小的“权” 7．如图甲是工人使用升降平台进行高空玻璃幕墙清洗的场景，该平台结构简图如图乙所示。其中吊篮和动滑轮总质量为30kg，吊篮由电动机控制升降。在某次吊升过程中，两名工人及所带工具总质量200kg，20s内吊篮匀速上升4m，电动机对钢丝绳的拉力为750N。下列说法错误的是（　　） A．本次吊升过程中的有用功是8×103J B．本次吊升过程中的机械效率约为87.0% C．可以通过减少吊篮和动滑轮的重力来提高该平台使用时的机械效率 D．可以通过增加工人和工具重力来提高该平台使用时的机械效率 8．螺丝钉是被拧成圆柱形的斜面，螺丝钉上的螺纹就像图甲中形成的纹路，一圈圈螺纹的长相当于斜面的长度。仔细观察如图乙、丙所示的两个螺丝钉，则（　　） A．乙更省力 B．丙更省力C．乙、丙省力情况相同 D．乙、丙都能省功 9．小科用如图装置“测量大气压”时，发现弹簧秤的量程太小，无法拉开紧贴在地面上的吸盘，于是他加了一个轻质滑轮，若不计滑轮自重和摩擦，下列操作最有可能完成实验的是（　　） A．B．C． D． 10．如图所示，一个质量分布均匀的1.2千克铁球与轻质硬杆焊接于点后悬挂于坚直墙壁的点，轻杆的延长线过球心，轻杆的长度与铁球半径相等，你认为要使铁球刚好离开墙壁，施加在铁球上的力至少为（　　） A．3牛 B．4牛 C．6牛 D．8牛 11．如图所示，三根细绳的一端分别系住A、B、C三个物体，它们的另一端分别系于O点，a、b为两定滑轮。整个装置处于平衡状态时，Oa与竖直方向成30°，Ob处于水平状态。已知B的质量为m，如果将左边的滑轮a水平向左缓慢移动距离s，最终整个装置仍处于平衡状态，则（　　） A．物体AC的质量之比为1：2 B．该过程中A、C上升，B下降 C．该过程中A、B下降，C上升 D．该过程外力所做的功为mgs 12．如图所示，一根可绕O点转动的均匀硬棒重为G，在棒的一端始终施加水平力F，将棒从图示．位置缓慢提起至虚线位置的过程中（　　） A．F的力臂变小，F的大小变大 B．F的力臂变大，F的大小变小 C．重力G与它的力臂乘积保持不变 D．重力G与它的力臂乘积变大 13．普通洗衣机的脱水桶都安装了安全制动系统，如右上图是脱水制动示意图，当用力打开脱水桶盖时，制动钢丝产生的力使刹车带抱紧刹车盘，阻碍脱水桶运转，起到了制动作用，同时，弹簧会____，此系统用到了两个杠杆，其中以为支点的杠杆是____杠杆。（　　） A．伸长 费力 B．伸长 省力C．缩短 费力D．缩短 省力 14．如图所示，志愿者为了把两件相同的物资搬运到货车上，用相同材质的木板搭建了AB、CD两个斜面，用沿斜面向上的力将其中一件物资从斜面AB的底端匀速推到顶端，另一件物资用同样的方法沿斜面CD搬运。下列说法错误的是（　　） A．沿斜面CD推动更省力 B．沿斜面AB推动，志愿者克服物资重力做的功更多 C．志愿者克服物资重力做功的功率可能相同 D．沿斜面推动物资的过程中，物资的机械能增大 15．如图所示杠杆AOB能绕O点转动(杆重和摩擦均不计)，已知OA=L1，OB=L2，F1与OA垂直，F2与OB垂直，且F1L1=F2L2，则此杠杆在F1和F2作用下的状态（　　） A．一定静止 B．一定匀速转动C．可能静止或匀速转动D．一定变速转动 二、填空题 16．安全阀常作为超压保护装置。如图所示为利用杠杆原理设计的锅炉安全阀示意图，阀的横截面积S为6cm2，OA：AB=1：2，若锅炉能承受的最大压强为 大气压强为 则在 B 处应挂　 　N的重物。若锅炉承受的最大压强减小，为保证锅炉安全，应将重物向　 　(填“左”或“右”)移动。 17．如图所示，在两个等长、等高但材质不同的甲、乙斜面上，用平行于斜面的拉力F，分别将质量为m和2m的A、B两物体从斜面底部匀速拉到顶端。此过程中，甲、乙两斜面上的拉力F所做的功分别为W甲、W乙，斜面的机械效率分别为η甲、η乙，物体在斜面上受到的摩擦力分别为f甲、f乙，则W甲　 　W乙；η甲　 　η乙；f甲　 　f乙（以上三空均选填“<”“=”或“>”）。 18．如图所示，建筑工地上一质量为的工人正抡锤打桩，已知锤重，锤柄质量忽略不计，当工人抡起锤子姿势保持不动，两点间距离30厘米，两点间距离50厘米．则此时工人左手对锤柄竖直向下的拉力为　 　N；人对地面的压力大小为　 　N． 19．如图为“杠杆力臂演示仪”，杠杆可绕点（螺母）转动，牛，杠杆自身重力和摩擦不计，固定装置未画出。 （1）当杠杆处于甲图所示水平位置平衡时，的重力为　 　牛； （2）松开螺母保持不动，使向下折一个角度后，再拧紧螺母形成一根可绕点转动的杠杆，保持位置不变，要使杠杆在图乙位置保持平衡，则的悬挂点应该移动至　 　点处（选填“①”、“②”或“③”）。若不移动，则A端将　 　（选填“上升”或“下降”）。 20．木条AB长1.5米，现小科利用水平放置的两架完全相同的台秤甲和乙对其进行相关问题的研究。如图台秤正中间各固定有一个大小和质量不计的支架，将木条的两端A和B分别放在甲和乙台秤的支架上，此时台秤甲的示数是5N，乙是20N。回答下列问题： （1）木条的重心离A端的距离是　 　米； （2）若只向右移动甲台秤，使C点放在甲的支架上，则台秤甲的示数将　 　（选填“变大”“不变”或“变小”）。 21． 明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳，沿用至今。图甲是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，提起水桶。 （1）设大轮与小轮的半径比为 3∶1，水桶受到的总重力为 90N。若要使辘轳静止在图乙所示位置，作用在C点最小的力应为　 　N。(不计井绳的粗细和自重) （2）图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，开关应选用　 　(选填“①”或“②”)更省力。 22．如图所示，质地均匀的圆柱体，重力为G。在推力的作用下，由实线位置匀速转到高为H的台阶虚线所示位置，OA为圆柱体横截面的直径，圆柱体在转动过程中不打滑。在A点施加一个力推动圆柱体，所用力最小的是　 　(填“F1”“F2”或“F3”)，缓慢推动圆柱体，保持推力始终垂直OA，则推力的变化是　 　。 23．如图甲为塔式起重机的示意图，滑车内部钢丝绳绕制如图乙所示，平衡箱和滑车可以在平衡臂和起重臂上滑动。已知平衡臂最长为L1=10m、起重臂最长为L2=25m，平衡箱的质量为。（不计一切摩擦，不计平衡臂重、起重臂重、滑车重、绳重及吊钩重） （1）乙图中属于定滑轮是　 　 （选填“a”或“b”）；当滑车在起重臂上向左移动时，平衡箱应相应地向　 　移动（选填 “左”或“右”）； （2）当平衡箱在平衡臂最左端，滑车在起重臂的最右端时，则起重机能吊起货物的最大质量为　 　 ； （3）将重为的货物匀速竖直提升30m，则此过程钢丝绳的拉力F所做的功为　 　 。 24．学龄前儿童常因为好奇而将下边抽屉拉出当作台阶去攀爬柜子，容易使柜子翻倒造成伤害事件，其侧视示意图如图所示。柜子可简化成一个杠杆模型，标有A、B、C、D四个点，当它翻倒时，是以，　 　点为支点的。为防止图示中柜子翻倒，可在图中　 　点与墙壁接触处加装固定装置，使该装置起防翻倒作用时受力最小。 25．用如图甲所示的滑轮组提升重200N的物体，已知拉力为80N，不计绳重和摩擦，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图线是　 　（填“A”或“B”），动滑轮重为　 　N。 三、实验探究题 26．小江在做“研究杠杆平衡条件”的实验中，进行了如下一系列操作： a．把杠杆的中点支在支架上； b．把钩码挂在杠杆的两边，改变钩码的位置使杠杆在水平位置平衡； c．求出各次实验的动力乘以动力臂和阻力乘以阻力臂的数值； d．改变力和力臂的数值，做三次实验； e．记下两边钩码的重，用尺量出它们的力臂，记下实验数据； f．调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。 （1）请你补充完整正确的实验操作顺序：a—f—　 　—c。 （2）实验中所用钩码的质量均相等，如图甲所示，杠杆在水平位置平衡；若再给两边各挂上一个钩码，则杠杆　 　（填“仍平衡”“左端下沉”或“右端下沉”）。 （3）实验中保持钩码个数和位置不变，弹簧测力计的作用点固定，只改变测力计与水平方向的角度θ，如图乙所示，则下列能描述测力计示数F与θ关系的图像　 　。 27．小东想估测出某种油的密度ρ油，他手边的测量工具只有刻度尺。小东利用身边的器材设计出一个实验方案。首先找一根直硬棒，用细线系在O点吊起，硬棒在水平位置平衡，然后将已知密度为ρ的金属块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此时重物挂在硬棒上的位置为E，如图所示。下面是小东测出ρ油的部分实验步骤： 步骤一：用刻度尺测出OE的长度Lo； 步骤二：把金属块B浸没在油中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡； 步骤三： ▲ ； 步骤四：利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ油。 （1） 实验中，将硬棒调节至水平位置平衡的好处是　 　。 （2） 请根据小东的实验思路，将步骤三补充完整：　 　。 （3）ρ油的表达式为：　 　。（用实验中测量出的物理量和题中的已知量来表示） 28．小明同学做“测量滑轮组机械效率”的实验。（如图所示），用相同的滑轮组提升不同数量的钩码，记录数据如表所示。 实验次数 钩码的重力G/N 钩码提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η 1 2 0.1 0.9 0.3 74% 2 4 0.1 1.6 0.3 83% 3 6 0.1 ① 0.3 ② （1）观察如图中测力计的示数，表格中编号①的数值是　 　，②的数值是　 　。 （2）小明通过分析表格中的数据，得到了提高滑轮组机械效率的方法，汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请你指出以下三种提高效率的方法中，方法　 　是与本实验同理的。 方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员 方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量。 方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑。 （3）小明发现绳端移动的距离与钩码提升高度有固定的倍数关系，于是他认为钩码数量一定时，无论将钩码提升多高。都不影响该滑轮组的机械效率，小芳则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了，你认为　 　的看法是正确的。 29．在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。 （1）为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在下表中。 实验次数 滑轮材质 钩码重G/N 提升的高h/m 有用功 W有用/J 拉力F/N 绳端移动的距离S/m 总功W总/J 机械效率/η 1 铝 1 0.1 0.1 0.6 0.3 0.18 56% 2 铝 2 0.1 0.2 1.0 0.3 0.3 67% 3 铝 2 0.2 0.4 1.0 0.6 0.6 67% 4 塑料 2 0.2 0.4 0.8 0.6 0.48 83% 5 塑料 2 0.2 0.4 2.1 0.2 0.42 95% ①比较1和2两次实验发现：在所有滑轮组一定时，提升的钩码　 　，机械效率越高。 ②比较3和4两次实验发现：滑轮组的机械效率还与　 　有关。 ③比较　 　两次实验发现：在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。 ④第5次实验是利用了图　 　的装置完成的。 ⑤利用图甲的装置，把重6N的物体用2.5N的拉力迅速拉起，滑轮组的机械效率为　 　。可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。 （2）小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用　 　的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。 （3）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功；进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都　 　。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是　 　。 A、焦耳定律 B、牛顿第一定律 C、阿基米德原理 D、欧姆定律 30．在农村广泛使用的杆秤就利用了杠杆平衡的原理。下图是一根杆秤的示意图。小云设计了如下测量秤砣质量 M 的实验方案，请你将②、④两步补充完整。 ①刻度尺测量杆秤上的主要刻度的示数 m 到提扭 O 的距离 x，并作出 m－x 关系图象， 如图所示。 ②用刻度尺测量挂钩到　 　的距离 l； ③在 m－x 关系图象中任意读取两组数据 x1、m1 和 x2、m2； ④设杆秤自重 G0，重心到提扭的距离 l0，据杠杆平衡条件 Mgx1=　 　＋G0l0 以及　 　=m2gl＋G0l0，两式相减得 M=　 　（要求用 l、x1、x2、m1、m2 表示）。 四、解答题 31．俯卧撑是一项常见的健身项目，采用不同的方式做俯卧撑，健身效果通常不同。图甲是小明在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境，他的身体与地面平行，可抽象成图乙的杠杆模型，地面对脚的力作用在О点，对手的力作用在B点，小明的重心在A点。已知小明的体重为600N，OA长为1m，AB长为0.2m。 （1）此类杠杆属于　 　 (选填“省力杠杆”或“费力杠杆”)。图乙中，地面对手的力F与身体垂直，则F为多少牛? （2）图丙是小明手扶支架做俯卧撑保持静止时的情境，此时他的身体姿态与图甲相同，只是身体与水平地面成一定角度，支架对手的力F2与他的身体垂直，且仍作用在B点。则F1　 　F2(选填“>”、“=”或“<”)。 32．如图，建筑工地上，施工人员用起重机吊臂上的滑轮组吊起建筑材料，3s内重物匀速上升了3m，图乙是滑轮组工作时拉力F与物体上升高度h的关系图像。（忽略绳重和摩擦） （1）3s内绳子自由端移动的距离是　 　m； （2）3s内拉力做功的功率是多少？ （3）已知提升1500N重物时，该装置的机械效率为75％，求动滑轮的重。 33．面馆大锅捞面条通常用长筷子（为避免被蒸汽烫伤），并辅以漏勺（图甲），家里捞面条通常只用筷子即可，为什么面馆需要漏勺呢？带着这样的问题，小金实地勘察并查阅资料后，建立了筷子横拿时的模型，如图乙所示，AC长度为40厘米，BC长度为35厘米，C、C1为面条所在位置。请回答下列问题： （1）筷子在使用时属于　 　杠杆。 （2）若要一次性夹起0.3kg面条，需要在B点施加的力为多少牛？ （3）已知AB长度与A1B1长度相等，AC长度大于A1C长度，请列式分析长筷子捞面条需要配漏勺，而短筷子不需要的原因。 34．如图甲所示的装置，A是重12N的空吊篮，小科将A提升到高处，A上升的速度v随时间t变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，求： （1）1～2s内拉力F的功率。 （2）动滑轮所受的重力。 （3）用此装置匀速提升34N重物时的机械效率（重物放在空吊篮内）。 35．如图甲是实验室中某同学用铁架台夹持烧瓶的操作，图乙是此装置的侧视图，夹持的烧瓶和铁架台的重心分别落在a和b两条虚线上，请你判断这种操作是否规范，并运用所学的杠杆知识解释原因( 请在图乙中作图辅助说明)。 答案解析部分 1．【答案】B 【解析】【分析】比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的种类 【解答】A.钳子的转轴为支点，阻力作用在刀口上，动力作用在手柄上，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故A不合题意； B.镊子的镊片相连的位置为支点，阻力作用在尖端，动力作用在中间，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故B符合题意； C.自行车的车闸转轴为支点，阻力作用在拉线上，动力作用在手柄上。此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故C不合题意； D.天平为等臂杠杆，故D不合题意。 故选B。 2．【答案】C 【解析】【分析】 B.n=2，先根据速度公式得出物体移动的距离，再得出绳子自由端移动的距离，根据W总=Fs绳得出拉力F做的功； A.物体与地面间的滑动摩擦力做的功为有用功，根据W有用=W总η得出有用功。根据得出物体与地面间的滑动摩擦力； C.根据W额=W总-W有用得出额外功，根据得出额外功的功率； D.根据速度公式得出绳子自由端移动的速度。 【解答】 B.根据图示可知，承担重力的绳子段数n=2，物体移动的距离s物=vt=0.1m/s×10s=1m，绳子自由端移动的距离s绳=2×1m=2m，拉力F做的功W总=Fs绳=100N×2m=200J，故B错误； A.物体与地面间的滑动摩擦力做的功为有用功，则W有用=W总η=200J×60%=120J，物体与地面间的滑动摩擦力，故A错误； C.额外功W额=W总-W有用=200J-120J=80J，额外功的功率，故C正确； D.绳子自由端移动的速度，故D错误。 故选C。 3．【答案】C 【解析】【分析】先分析阻力臂的变化，再根据杠杆平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”分析动力的变化。 【解答】根据题意可知， 剪刀的轴是支点，剪纸时阻力作用在纸和剪刀的接触点。用剪刀将一张纸片缓慢地一刀剪断的过程中，阻力F阻不变，动力臂L动不变，阻力臂L阻逐渐变大，由杠杆平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”可知，动力F动逐渐变大。 故选C。 4．【答案】A 【解析】【分析】力臂：是从支点到力的作用线的距离；作用在杠杆上的两个力使杠杆转动的方向相反。 【解答】BD、由图知，阻力臂没有垂直于阻力作用线，故BD错误； AC、由图知，动力垂直于动力作用线，阻力也垂直于阻力作用线，C图中动力和阻力都使杠杆逆时针转动，A图中动力和阻力使杠杆转动的方向相反，故C错误，A正确。 故答案为：A。 5．【答案】D 【解析】【分析】 动滑轮是指轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮，实质是动力臂等于2倍阻力臂的杠杆 。 【解答】AB．不计绳重、轮重和摩擦，图甲是动滑轮，动滑轮不能改变力的方向，但是可以省一半的力，所以，拉力端移动的距离为，s=2h=2×2m=4m，故AB错误； CD．不计绳重、轮重和摩擦，图乙是动滑轮，拉力作用在动滑轮的轴上，拉力F乙=2G物=400N，拉力端移动的距离为，故C错误，D正确。 故答案为：D。 6．【答案】A 【解析】【分析】 权、重分布为杠杆的动力和阻力，标、本分别为动力臂和阻力臂，根据杠杆平衡原理条件可知，权×标=重×本， 权、重分布为杠杆的动力和阻力，标、本分别为动力臂和阻力臂，根据杠杆平衡原理条件可知，权×标=重×本，据此分析判断。 【解答】A.根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知，增大“重”时，应把“权”向A的左端移动，故A正确； B. “权”小于“重“时，根据杠杆平衡的条件件F1L1=F2L2可知，应该是“标”大于“本” ，故B错误； C.提纽向右移时， “标”增大， “本”减小，此时权×标大于重×本，则B端上升，故C错误； D.增大“重”时，权不变，应该改变标的长度，故D错误。 故选A。 7．【答案】B 【解析】【分析】A.首先根据G=mg计算工人和工具的总重力，再根据W有=Gh计算有用功； B.根据图片确定承担重力的绳子段数n，根据s=nh计算钢丝绳拉动的距离，根据W总=Fs计算总功，最后根据计算机械效率。 CD..减小额外功，增大有用功，都可以提高机械效率。 【解答】A.工人和工具的总重力G=mg=200kg×10N/kg=2000N，则吊升过程中的有用功是W有=Gh=2000N×4m=8×103J，故A正确不合题意； B.根据图片可知，承担重力的绳子段数n=4，则钢丝绳拉动的距离s=nh=4×4m=16m，本次吊升过程中总功为：W总=Fs=750N×16m=12000J，则机械效率约为，故B错误符合题意； C.可以通过减少吊篮和动滑轮的重力来减小额外功，从而提高该平台使用时的机械效率，故C正确不合题意； D.可以通过增加工人和工具重力来增大有用功，从而提高该平台使用时的机械效率，故D正确不合题意。 故选B。 8．【答案】A 【解析】【分析】根据功的原理可知，使用任何机械都不能省功，斜面越长越省力。 【解答】拧相同的深度时，做的功多少相同，斜面越长越省力，由图示可知乙的斜面最长，用的力最小，故A符合题意，BCD不符合题意。 故答案为：A 9．【答案】C 【解析】【分析】根据动滑轮和定滑轮的特点分析判断。 【解答】A.使用定滑轮不省力不费力，不能减小测力计上的拉力，故A不合题意； B.使用定滑轮不省力不费力，不能减小测力计上的拉力，故B不合题意； C.使用定滑轮可以省一半的力，可以减小测力计上的拉力，故C符合题意； D.使用动滑轮，但是弹簧测力计作用在轴心上，此时测力计的示数等于大气压力的2倍，故D不合题意。 故选C。 10．【答案】B 【解析】【分析】 根据杠杆的平衡条件，要使施加的力最小，应使动力臂最长，据此分析即可。 【解答】 铁球的重力G=mg=1.2kg×10N/kg=12N； 由图知，当力F作用在球的下边缘，且与通过AB的直径垂直时，动力臂最长，动力最小，其受力情况和力臂如图所示： 由图知，球的重力方向竖直向下，力臂为LG，由图知：LG=R； F的力臂等于杆的长度与球的直径之和，则LF=R+2R=3R； 根据杠杆的平衡条件可得：G•LG=F•LF； 代入数据：12N×R=F×3R， 解得F=4N。 故答案为：B。 11．【答案】D 【解析】【分析】考查定滑轮的特点、多力平衡分析 【解答】受力分析如图： A、B、C都处于平衡态，则GA=F1， GC=F2，由三力平衡可知：，故A正确；则mcg=F2=mgtan30°=mg， 将左边的滑轮a缓慢水平向左移动s的距离，由平衡条件得三个拉力的大小和方向都不变，因此AB高度不变，C上升距离为s，故B、C错误；左边的滑轮a水平向左缓慢移动距离s，则物体C上升s，因此外力所做的功：W=mcgs=mg，故D正确。 故答案为：D 12．【答案】B 【解析】【分析】力臂是从杠杆的支点到力的作用线之间的垂线段的长度；根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析即可。 【解答】如下图所示， 根据杠杆的平衡条件得到：G×L2=F×L1； 即：G×OA×cosα=F×OB×sinα； 当∠α增大时，cosα变小，而sinα变大； 因此重力和它的力臂乘积变小，故C、D错误； 因为OB×sinα变大，所以动力F的力臂变大，而F却变小，故B正确，A错误。 故选B。 13．【答案】D 【解析】【分析】①根据刹车带的运动情况判断与它相连的弹簧的形变情况。 ②通过比较动力臂与阻力臂的大小关系来判断杠杆的类型。 【解答】 当用力F打开脱水桶盖时，制动钢丝产生的力使刹车带向右运动抱紧刹车盘，所以会带动弹簧向右缩短。 以弹簧的拉力为动力，则刹车盘对刹车带的摩擦力为阻力，制动时，动力臂大于阻力臂，所以杠杆MN是省力杠杆。 故选D。 14．【答案】B 【解析】【分析】A.斜面越长越省力； B.根据W=Gh比较克服物资重力做功大小； C.根据比较克服重力做功功率大小； D.机械能=动能+重力势能。 【解答】A．AB、CD两个斜面的高度相同，CD斜面比较长，沿CD斜面推动更省力，故A正确不符合题意； BC．AB、CD两个斜面的高度相同，货物的重力相同，由W=Gh可知克服货物重力做的功相同，两件货物推到顶端的时间未知，由可知，工人克服货物重力做功的功率不一定相同，故B错误符合题意，C正确不符合题意； D．沿斜面推动货物的过程中，速度不变，质量不变，动能不变，高度增大，重力势能增大，机械能等于动能和势能之和，所以货物的机械能增大，故D正确不符合题意。 故选B。 15．【答案】D 【解析】【分析】杠杆的平衡状态包括两种：静止状态或匀速转动状态，结合杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列式计算即可。 【解答】 根据图片可知，动力F1使杠杆顺时针转动，阻力F2也使杠杆顺时针转动，即动力和阻力使杠杆转动方向相同，虽然F1L1=F2L2， 但杠杆不会平衡，会做变速转动，故D正确，而A、B、C错误 故选D。 16．【答案】96；右 【解析】【分析】（1） 由压强公式可求得A点处杠杆所受到的压力，则由杠杆的平衡条件可知B处应挂物体的重力。 （2）根据杠杆的平衡条件分析重物力臂的长度变化即可。 【解答】 （1）由杠杆的平衡条件可知：F•OA=G•OB； 因OA：AB=1：2，故OA：OB=1：3 则所挂物体的重力：G=F=pS=×（5.81×105Pa-1.01×105Pa）×6×10-4m2=96N； （2）若锅炉承受的最大压强减小，为保证锅炉安全，应减小锅炉内的最大压强，则A点受到的蒸汽压力FA减小；此时A点的力臂OA不变、重物的重力G不变；根据杠杆平衡条件G•LG=FA•OA可知，为保证锅炉安全，应减小重物的力臂，所以应将应将重物向右移动。 17．【答案】=；<；> 【解析】【分析】在斜面上，拉力F做的功即总功：W总=Fs；利用W额外=W总-W有可求额外功。 【解答】由题知，两斜面等长，将A、B两物体从斜面底部匀速拉到顶端，则s相等，拉力均为F，根据W=Fs可知，甲、乙两斜面上的拉力所做的功（即总功）：W甲=W乙； 由题知，两斜面等高，且m甲＜m乙，根据W有=Gh=mgh可知，有用功W甲有＜W乙有， 由机械效率可知，η甲＜η乙； 因为W额外=W总-W有，所以W额甲＞W额乙，由可知，f甲＞f乙。 故答案为：=；＜；＞。 18．【答案】100；560 【解析】【分析】利用G=mg求出锤头的重力、工人的重力。 （1）以B为支点，工人左手对锤柄竖直向下的力为动力，根据相似三角形的角边关系可得力臂关系，再利用杠杆平衡条件求工人左手对锤柄竖直向下的力； （2）人对地面的压力等于锤头、工人的总重力。 【解答】 锤头的重力G=mg=6kg×10N/kg=60N，工人的重力G人=m人g=50kg×10N/kg=500N。 （1）如图，以B为支点，工人左手对锤柄竖直向下的力为动力F左，根据相似三角形的角边关系可得力臂L1：L2=AB：BC=30cm：50cm=3：5， 由杠杆平衡条件可得：F左L1=GL2， 工人左手对锤柄竖直向下的力：； （2）人对地面的压力：F=G+G人=60N+500N=560N。 19．【答案】（1）20 （2）②；下降 【解析】【分析】 （1）杠杆在水平位置平衡，知道两边力臂、左边力的大小，利用杠杆平衡条件求右边力的大小； （2）保持G1位置不变，即左边的力和力臂不变；右边的力不变，要使杠杆在图乙位置保持平衡，右边的力臂不变，据此确定G2应该移动到的位置；根据杠杆平衡条件分析。 【解答】 （1）如图甲，杠杆在水平位置平衡， 由杠杆平衡条件得：G1×OA=G2×OB， 即：10N×0.2m=G2×0.1m， 解得：G2=20N； （2）保持G1位置不变，即左边的力和力臂不变；G2不变，要使杠杆在图乙位置保持平衡，应该使右边的力臂不变；原来G2的力臂为OB，所以G2应该移动到②点处； 若不移动，杠杆左侧力与力臂的乘积大于右侧的力与力臂的乘积，此时杠杆A端下降。 故答案为：（1）20；（2）②；下降。 20．【答案】（1）1.2 （2）变大 【解析】【分析】（1）木条受到竖直向下的重力和支架对木条竖直向上的支持力，由三力平衡得出重力表达式，结合力的相互性得出木棒的重力； 以A为支点，B点作用力为动力，物体的重力为阻力，由杠杆的平衡条件可得木条的重心离A端的距离； （2）设甲台秤支架到木条B端的距离为x，甲台秤的示数为F，由杠杆的平衡条件得出F表达式，结合已知条件得出F与x的关系。 【解答】 （1）木条受到竖直向下的重力和支架对木条竖直向上的支持力，由二力平衡，G=FA+FB， 两支架对木条的支持力和木条对托盘的压力为作用力和反作用力，大小相等，故木棒的重力为： G=5N+20N=25N； 以A为支点，B点作用力为动力，物体的重力为阻力， 由杠杆的平衡条件可得：FBLB=GLG， 则：； （2）O为木条的重心，若向右移动甲台秤，使C点放在甲的支架上，以B为支点，木条的重力G为阻力，C点对木条的支持力FC为动力，杠杆的示意图如图1所示： 由杠杆的平衡条件，G×LB=FC×（LC+LB）， 因G和LB不变，当向右移动甲台秤，使C点放在甲的支架上，LC变小，故动力臂变小，故FC变大，即甲的示数变大。 21．【答案】（1）30 （2）① 【解析】【分析】（1）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列式计算即可； （2）根据杠杆的平衡条件可知，动力臂越长越省力，据此分析解答。 【解答】（1）将轴心看作支点，大轮的半径为动力臂，小轮的半径为阻力臂， 根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：90N×1=F×3； 解得：F=30N。 （2）根据丙图可知，轮①半径更大，即动力臂更大，那么更省力，则开关应该选用①。 22．【答案】F2；变小 【解析】【分析】 （1）力臂的概念：从支点到力的作用线的距离叫做力臂；在阻力、阻力臂不变的情况下，动力臂最大，根据杠杆的平衡条件可知，动力最小； （2）运用杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析动力的大小变化 。 【解答】（1） 由图可知，此时的支点为O，当OA为动力臂时，动力臂是最长的，阻力和阻力臂不变，根据杠杆的平衡条件可知，此时的动力是最小的，动力的方向与力臂的方向垂直，所以最小的力是F2； （2） 整个过程中，拉力F始终作用于A点且与OA保持垂直；由图可知，动力F的力臂L（L=OA）始终保持不变，阻力为圆柱体的重力G始终大小不变，由实线位置转到虚线位置时，重力的力臂逐渐减小，根据杠杆平衡条件可得FL=GL'，所以动力F逐渐变小。 23．【答案】a；右；8103kg；6105J 【解析】【分析】（1）①定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变； ②根据杠杆的平衡条件分析平衡箱的移动方向； （2）根据杠杆的平衡原理求出物体重力；再结合重力公式求出质量； （3）根据W=Gh求克服货物重力做的功，因为不计一切摩擦、绳重及吊钩（动滑轮）重，所以钢丝绳的拉力做功都用来克服货物的重力做功。 【解答】（1）①根据图乙可知，滑轮a固定不动，不随物体上下移动，为定滑轮。 ②当滑车在起重臂上向左移动时，动力臂L1减小， 根据杠杆的平衡原理F1l1=F2l2可知，此时阻力臂L2也要减小，即平衡块应该向右移动。 （2）由F1l1=F2l2可得，起重机能吊起货物的重力 ； 货物的质量； （3）不计一切摩擦，不计平衡臂重、起重臂重、滑车重、绳重及吊钩重 ，将重为的货物匀速竖直提升30m， 拉力F所做的功。 24．【答案】D；A 【解析】【分析】 （1）一根硬棒绕某固定点转动，该点称之为支点； （2）当以D点位支点时，根据杠杆平衡条件可知，离支点最远点的连线为最长力臂，过该点作用垂直于力臂的力即为最小作用力。 【解答】 （1）根据图示可知，当柜子翻倒时，柜子将绕D点运动，所以此时D点为支点； （2）为了固定柜子，并使该装置起作用时受力最小，根据杠杆平衡条件可知，动力臂应最长.由于图中DA为最长的动力臂，所以需在A点固定该装置，并使该装置起作用时受力最小。 25．【答案】A；40 【解析】【分析】 （1）由图甲可知，n=3，则拉力端移动距离s=3h，据此确定图乙中绳子自由端运动的s-t图像是A还是B； （2）不计绳重和摩擦，拉力nF=（G+G动），据此求动滑轮重力。 【解答】 （1）由图甲可知，承担重力的绳子段数n=3，则绳子自由端移动距离s=3h，所以绳子自由端移动的速度与物体提升速度的3倍，因此图乙中倾斜直线A是绳子自由端运动的s-t图像，而下面的倾斜直线B是物体运动的s-t图像； （2）不计绳重和摩擦，则动滑轮重力：G动=3F-G=3×80N-200N=40N。 26．【答案】（1）b—e—d （2）右端下沉 （3）B 【解析】【分析】 （1）探究杠杆平衡条件的实验时，首先把杠杆支在支架上，然后调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，最后才挂钩码进行探究。 （2）根据杠杆平衡条件判断是否平衡； （3）根据杠杆的平衡条件动力×动力臂=阻力×阻力臂可知，当阻力和阻力臂不变时，动力臂越大，动力越小。 【解答】 （1）探究杠杆平衡条件的实验时，首先把杠杆支在支架上，调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，再挂钩码进行实验，记下两边钩码的重，用尺量出它们的力臂，记下实验数据，然后改变力和力臂的数值，做三次实验，最后总结杠杆平衡条件，故正确的实验操作顺序：a-f-b-e-d-c。 （2）若每个钩码重G，每个小格长L，如图甲所示，当杠杆平衡后，在A、B两点下方同时增加一个相同的钩码，则有4G×2L＜3G×3L，左侧力与力臂的乘积小于右侧，故右端下沉； （3）当测力计和杠杆的角度从0度逐渐增加到90度时，动力臂越来越大，动力越来越小，当测力计和杠杆垂直时，此时动力臂最大，动力最小，当测力计和杠杆的角度从90度逐渐增加到180度时，角度越大，动力臂越小，动力越大；由于θ不能达到180°，故选：B。 故答案为：(1) b—e—d ；（2）右端下沉；（3）B。 27．【答案】（1）便于直接测量力臂大小 （2）用刻度尺测出OD的长度 （3）ρ油=(L0-OD)ρ/L0 【解析】【分析】物体浸在油中，受浮力作用，导致阻力减小，动力臂随之发生改变。 【解答】（1） 将硬棒调节至水平位置平衡 ，动力和阻力都是竖直方向，水平方向支点到作用点距离即为力臂， 便于直接测量力臂大小 。 （2） 用刻度尺测出OD的长度，即测出第二次平衡时力臂大小。 （3），得 ρ油=(L0-OD)ρ/L0 28．【答案】（1）2.3；87% （2）一 （3）小明 【解析】【分析】（1）弹簧测力计的读数，应该先看分度值再读数。 根据W有用=Gh算出有用功，根据W总=Fs算出总功，根据算出机械效率。 （2）对于改变滑轮组机械效率的方法，有两种情况：一是减轻动滑轮质量、加润滑油减小摩擦，这些方法可以减少额外功，提高机械效率；二是增加提升物体的重，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率。据此分析。 （3）根据来分析。 【解答】（1）由图知，弹簧测力计的分度值为0.1N，弹簧测力计的示数为2.3N。 第三次实验滑轮组的机械效率：。 （2）小明通过分析表格中的数据知，同一滑轮组，物体越重，机械效率越高。 方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员，是在额外功相同时，人越多，有用功越多，机械效率越高，故符合题意。 方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量，是通过减小额外功来增加机械效率的，故不符合题意。 方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑。提高滑轮组机械效率的方法是通过减小摩擦来增加机械效率的，故不符合题意，故选方法一与本实验同理。 （3）根据可知，机械效率与物体上升的高度无关，故小明的正确。 故答案为：（1）2.3；87%；（2）一；（3）小明。 29．【答案】（1）重力越大；动滑轮的重力；2和3；乙；80% （2）减小接触面的粗糙程度 （3）不能省功；B 【解析】【分析】（1）①比较表格中第1、2次数据，分析哪个因素变化即可； ②比较表格中第3、4次数据，分析哪个因素变化即可； ③根据控制变量法的要求选择对比实验； ④比较钩码上升的高度与绳端移动的距离，从而确定s=nh中的n的数值，进而确定滑轮组的类型； ⑤根据公式计算机械效率。 （2）物体受到的摩擦力越小，克服摩擦做的额外功越小，自然机械效率越高； （3）额外功越小，机械效率越高，这个可以通过实验数据分析得到；但是没有额外功的情形无法实现，只能通过科学推理得到，据此对各个选项进行判断即可。 【解答】（1）①比较实验1和2可知，在所有滑轮组一定时，提升的钩码重力越大，机械效率越高。 ②比较实验3和4可知，二者动滑轮的重力不同，因此滑轮组的机械效率还与动滑轮的重力有关； ③探究滑轮组机械效率与提升钩码的高度无关是，必须控制其它因素相同而改变高度，故选2和3； ④在第5次实验中，钩码上升的高度h=0.2m，绳端移动的距离也是s=0.2m。根据s=nh可知，承担绳子的段数n=1，应该是乙图； ⑤利用图甲的装置，把重6N的物体用2.5N的拉力迅速拉起， 滑轮组的机械效率； （2）小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用减小接触面的粗糙程度的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。 （3）验表明：额外功越小，总功越接近有用功；进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都不能省功。 这里使用的研究方法为实验+科学推理。 焦耳定律、阿基米德原理和欧姆定律，主要使用控制变量法，而只有牛顿第一定律使用实验+科学推理的方法，故选B。 30．【答案】提纽；m1gl；Mgx2；(m2－m1)l/(x2－x1) 【解析】【分析】（1）②杆秤称量重物时，它的重力不能忽略，因此必须测量出它自重的力臂，即挂钩到提纽的距离l； ④当杠杆一侧不只有一个力时，杠杆的平衡条件为：左侧的力和力臂的乘积之和等于右侧的力和力臂的乘积之和，据此列出两个等式，然后通过数学运算即可得到秤砣的质量M。【解答】（1）小云设计的测量秤砣质量M的实验方案中， ①用刻度尺测量杆秤上的主要刻度的示数m到提扭O的距离x，这就是秤砣的重力Mg产生的力臂； ②用刻度尺测量挂钩到提纽的距离l，这就是重物作用在杠杆上的力臂； ③在m-x关系图象中任意读取两组数据x1、m1和x2、m2； ④设杆秤自重G0，重心到提扭的距离l0，根据杠杆的平衡条件：左侧力和力臂的乘积之和等于右侧的力和力臂的乘积，得到：Mgx1=m1gl+G0l0和 Mgx2=m2gl+G0l0； 两式相减得 M=(m2－m1)l/(x2－x1) 。 31．【答案】（1）省力杠杆；500 （2）> 【解析】【分析】（1）比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类。根据杠杆的平衡条件F1L1=F 2L2列式计算即可。 （2）分析动力臂和阻力臂的大小变化，根据杠杆的平衡条件比较动力的大小变化即可。 【解答】（1）根据图片可知，脚尖相当于支点，重力相当于阻力，作用在重心处；手施加动力。此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆。 根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：600N×1m=F1×（1m+0.2m），解答：F1=500N； （2）根据题意可知，重力大小不变，阻力臂逐渐减小； 支架对手的力F2与他的身体垂直， 则动力臂不变。根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，动力减小，即F1>F2。 32．【答案】（1）9 （2）解：W=FS=3000N×9m=27000J P===9000w （3）解：设动滑轮和重物提升的高度为h η=×100％ 75％= G动=500N 【解析】【分析】三段绳子承担总重力，自由端拉力等于总重力的三分之一，功率等于做功除以时间，有用功除以总功等于机械效率。 【解答】（1）如甲图所示，，内重物匀速上升了，内绳子自由端移动的距离是 （2）由乙图知，3s内内重物匀速上升了3m，拉力F为3000N，内拉力做功为内拉力做功的功率为 （3）已知提升重物时，该装置的机械效率为，则有 化简可得动滑轮的重 33．【答案】（1）费力杠杆 （2）解：A为支点， F1L1=F2L2 F1×5cm = 0.3kg×10N/kg×40cm F1=24N （3）解：∵F1L1=F2L2， ∴F1=F2L2/L1=F2×AC/AB， F1’=F2’×A1C1/A1B1 又∵AB = A1B1；F2 = F2’， AC > A1C1 ∴F1> F1’， 所以面馆大锅捞面时，为减轻对手的负担，要搭配漏勺使用。 【解析】【分析】 （1）动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，先判断筷子在使用过程中动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆； （2）根据重力公式计算0.3kg面条的重力，根据杠杆平衡条件计算需要在B点施加的力为多少牛； （3）AB长度与A1B1长度相等，AC长度大于A1C1长度，在阻力相同时，长筷子捞面条需要的力远大于短筷子，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列式分析。 【解答】 （1）筷子在使用时动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆； 34．【答案】（1）由图丙可知1～2s内A的速度vA＝8.5m/s，由图甲可知，拉力端移动速度v＝nvA＝2×4.5m/s＝5m/s，由图乙可知3～2s内拉力F＝8N， 因此5～2s内拉力F的功率： P＝＝＝Fv＝8N×2m/s＝40W； （2）因为忽略绳重及摩擦，拉力F＝A+G动）， 所以动滑轮所受的重力： G动＝nF﹣GA＝2×5N﹣12N＝4N； （3）因为忽略绳重及摩擦，C处绳子拉力FC＝（G物+GA+G动）＝×（34N+12N+4N）＝25N， 用此装置匀速提升重物34N时的机械效率： η＝＝＝＝＝×100%＝68%。 【解析】【分析】（1）由图丙可知1～2s内A的速度，由图甲可知，n=2，拉力端移动速度v=nvA，由图乙可知1～2s内拉力F大小，利用P=Fv求1～2s内拉力F的功率； （2）忽略绳重及摩擦，拉力F=1/n（GA+G动），据此求动滑轮重力； （3）忽略绳重及摩擦，C处绳子拉力FC=1/n（G物+GA+G动），结合机械效率定义求解。 35．【答案】不规范，整个铁架台可以看作一个杠杆， 如图所示，O为其支点，重物对其作用力到O的距离为L1，而铁架台受重力到O的距离为L2。此时，有可能出现G物L1>G铁架台L2，从而铁架台向左倾倒。 【解析】【分析】将烧瓶的重力看作阻力，将铁架台的重力看作动力，确定阻力臂和动力臂的大小，根据杠杠的平衡条件F1L1=F2L2分析解答。 【解答】我认为这种操作不规范，理由是：整个铁架台可以看作一个杠杆， 如图所示，O为其支点，重物对其作用力到O的距离为L1，而铁架台受重力到O的距离为L2。此时，有可能出现G物L1>G铁架台L2，从而铁架台向左倾倒。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$