内容正文:
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第十一章 机械与功
第1课时 简单机械
建议用时:30分钟
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【基础练 基础达标】
1.(2024·牡丹江)下列工具属于费力杠杆的是( )
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题序
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2.(2024·菏泽巨野一模)如图所示,关于简单机械,下列说法正确的是
( )
A.食物夹子使用过程中相当于一个省力杠杆
B.在旗杆顶部安装定滑轮是为了省力
C.盘山公路相当于一个斜面,可以省力但不能省功
D.不计绳重、滑轮重与摩擦,拉力F=G物
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3.(2024·牡丹江)如图所示,利用动滑轮提升物体,使其在10 s内匀速上升4 m,物体的重力为10 N,动滑轮重为2 N,不计绳重与摩擦。下列说法正确的是( )
A.使用动滑轮可以省距离
B.物体运动的速度为4 m/s
C.拉力的大小为5 N
D.绳子自由端移动的距离为8 m
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4.(2024·淄博博山三模)用下列简单机械提升同一重物,忽略机械自重和摩擦,最省力的是( )
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5.(2024·济南莱芜二模)如今大城市普遍存在着停车难的问题,图甲是集存车、绿化、景观、防盗、户外广告等多功能为一体的“路边空中绿化存车亭”。图乙为“路边空中绿化存车亭”的工作原理图。O为转动轴,存车亭固定在A端,电动机借助定滑轮用绳将杆拉起。如果不考虑杆的重力和机械各部分的摩擦力,小汽车从水平地面被提升到如图乙所示的位置,作用在A点的动力将( )
A.逐渐变小 B.逐渐变大
C.先变小后变大 D.先变大后变小
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6.【新考向·古代技术】(2024·临沂河东一模)图甲是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂,“横木穿插碓头,(碓嘴冶铁为之,用醋滓合上。)足踏其末而舂之。”舂可以简化为图乙所示模型,碓头质量为10 kg,OA长度为1.2 m,OB长度为0.8 m。不计横木AB的重力和转动摩擦,g取10 N/kg,则
( )
A.捣谷时,舂是省力杠杆
B.捣谷人竖直向下踏时最省力
C.碓头下落0.3 m重力做功300 J
D.至少用150 N的力才能翘起碓头
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题序
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7. (2024·菏泽郓城一模)用手提起重物,从生物学的视角,可认为桡骨在
肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动。如图所示,从物理学的视角来看,
桡骨可以简化为杠杆。该杠杆的支点是________(用图上标出的名称回答);
在提起重物的过程中,重物通过绳索对手掌的拉力F2是______(选填“动
力”或“阻力”);桡骨杠杆是______(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
肘关节
阻力
费力
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8.(2024·苏州)健身步道上的坐式划船训练器如图所示。人坐在座板上,
用始终与把手垂直的力缓慢向后将把手拉至身体两侧,此过程中,拉力
大小变化情况是__________。
若要增加训练强度,应将配重盘向____(选填“a”或“b”)端移。
逐渐变小
a
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9.(2024·菏泽东明一模)斜拉桥比梁式桥的跨越能力大,已成为修建桥梁的重要选择之一,我国是拥有斜拉桥最多的国家。如图所示是单塔双索斜拉大桥,索塔两侧对称的拉索承受了桥梁的重力,一辆载重汽车从桥梁右端按设计时速匀速驶向索塔的过程中,右侧拉索拉力大小______(选填“变大”“变小”或“不变”);为了减小拉索承受的拉力,在需要与可能的前提下,可以适当增加索塔的高度,其原因是__________________。
变小
增大了拉力的力臂
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10.(2024·安徽)如图甲所示,用核桃钳夹核桃时,用力握紧手柄即可夹碎
核桃。将上部的手柄ABC简化为如图乙所示的杠杆,若F1=20 N,L1=
10 cm,L2=4 cm,忽略杠杆自身的重力,则F2的大小为____N。
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11.(2024·哈尔滨)杆秤在我国有几千年的历史,如今中药房仍在使用。如图所示,已测得刺五加药材质量是120 g,其中OB=3OA,若不计杆秤自重,则秤砣的质量约为____g,接下来要测30 g的人参片,需要将秤砣向B点的____(选填“左”或“右”)侧移动。
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右
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12.(2024·武威)将物体A、B置于如图所示的装置中,物体B恰好匀速下降,已知A重 60 N,B重10 N,则A所受地面的摩擦力为____N;若对A施加一个水平向左的拉力F,刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动,则拉力F大小为____N。(不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦)
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13.(2024·广元)图甲是压制饺子皮的“神器”,压皮时压杆可视为一个杠杆,图乙是简化示意图,图中O为支点,F2为压饺子皮时作用在B点的阻力。请在图乙中画出压饺子皮时作用在A点的最小动力F1及阻力F2的力臂L2。
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14.(2024·凉山)某运动员利用如图所示的滑轮组进行腿部力量训练,请画出滑轮组的绕线方式。
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15.(2024·泰安新泰三模)在“探究杠杆平衡条件”的实验中,所用的器材有:带有刻度且每格长度等距的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线,重力均为0.5 N的钩码若干个。
(1)挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆的平衡螺母向____(选填“左”或“右”)端旋动。
右
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(2)如图乙所示,杠杆在水平位置保持平衡。此时若将两侧的钩码都向远
离支点的方向移动一格,杠杆的____(选填“左”或“右”)端会下沉。
(3)如图丙所示,杠杆在水平位置平衡。若弹簧测力计由M位置向右倾斜
30°,要使杠杆继续在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数会______
(选填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)学习了杠杆的知识后,小明设计了一个实验,利用杠杆可以测得金属块B的密度,如图丁所示。
①将一根材质均匀的细直硬棒,用细线系在O点吊起,硬棒在水平位置平衡,然后将金属块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A挂在硬棒上的位置为E;
右
增大
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②用刻度尺测量出OE的长度L1;
③把金属块B浸没在水中,把重物A从E处移动到D处时,硬棒再次在水平
位置平衡;
④用刻度尺测量出OD的长度L2;
⑤已知水的密度为ρ水,利用已知量和上述步骤中测量出的物理量,可写
出金属块B的密度的表达式ρB= 。
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16.(2024·淄博沂源一模)小聪在家中自制了如图所示的健身器材,坚持锻炼身体。用细绳系在轻杆的O点将轻杆悬挂起来,AO∶OB=4∶1,在轻杆的A端悬挂着重为100 N的沙袋,在B端施加竖直向下的作用力,使轻杆AB在水平位置平衡。小聪重为500 N,脚与地面的接触总面积为 250 cm2。(不计杠杆自重和摩擦)求:
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(1)小聪不进行锻炼,双脚站立时对水平地面的压强。
(2)轻杆AB在水平位置平衡时,小聪的拉力。
(3)在B端施加竖直向下的作用力,使沙袋匀速提升0.6 m,小聪对杠杆B端做的功。
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解:(1)因地面水平,小聪对地面的压力F压=G小聪=500 N,
小聪不进行锻炼,双脚站立时对地面的压强:
p===2×104 Pa。
(2)沙袋对杠杆A端的拉力FA=G沙=100 N,
根据杠杆平衡条件可得,F×OB=FA×AO,
所以小聪的拉力:
F=×FA=×100 N=400 N。
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(3)将沙袋匀速提升h1=0.6 m,设小聪拉动B端下降的距离为h2,根据三角形相似可知:
=,即=
解得h2=0.15 m,根据三角形相似可知,动力臂与阻力臂的比值不变,沙袋重力不变,则小聪的拉力大小不变,由W=Fs可得,小聪对杠杆B端做的功:
W=Fh2=400 N×0.15 m=60 J。
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【拔高练 培优提能】
17.(2024·菏泽)如图是我国古人运送巨木的劳动情境示意图,结合示意图判断,下列说法正确的是( )
A.在抬巨木时众人越靠近支架越省力
B.只把悬绳向左移动一定距离更利于抬起巨木
C.在抬起巨木时横杆是省力杠杆
D.支架下端垫有底面积较大的石块是为了减小压力
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18.【新考向·古代技术】(2024·广安)桔槔是《天工开物》中记载的一种原始的汲水工具,在拗石辅助下,人几乎可以不用力就能将一桶水从井中提起。如图所示,已知A点所挂拗石重力为100 N,OA∶OB=2∶1,两侧悬挂的绳子始终保持在竖直方向,忽略横杆和绳的重力(ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg)。下列说法错误的是( )
A.桔槔平衡时,桶内水的体积为2×10-2 m3
B.桔槔是杠杆装置
C.桔槔平衡时,A、B两点所受的拉力之比为1∶2
D.要想一次提取更多的水,可以将悬挂点A向远离O点方向移动
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19.(2024·达州)如图所示,轻质木杆AB的O点用细线悬挂在天花板上并保持水平,已知AB是OB长度的4倍,AO是AC长度的3倍。在杆的B点用细线竖直悬挂一边长为 10 cm 的正方体物块甲,该物块静止在水平地面上,O点左侧悬挂一可自由移动的质量为2 kg的物块乙。当乙悬挂在A点时,甲恰好对地面无压力,则甲的重力为____N;当乙悬挂在C点时,甲对地面的压强为_______Pa。(g取10 N/kg)
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【压轴练 冲刺满分】
20.(2024·重庆A卷)同学们模仿中药房的戥秤制作杆秤,用筷子做秤杆,用钩码做秤砣,用细线将秤盘系在A点。当不挂秤砣、且秤盘不放物体时,在O点提起提纽,秤杆水平平衡;当秤盘放100 g物体、秤砣移到B点时,秤杆再次水平平衡,如图所示。在O到B两条刻度线之间均匀地画上49条刻度线。下列说法正确的是( )
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A.自制杆秤的每一格约表示2.08 g
B.称中药时B端翘起应减少中药恢复水平平衡
C.如果秤砣磨损则测量结果会比真实质量偏小
D.若将提纽移到O点右侧可以增大杆秤的量程
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