内容正文:
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第十一章 简单机械
建议用时:25分钟
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【基础练·基础达标】
1. (2025·广东)升旗时,利用旗杆顶部的定滑轮可以( )
A. 省力 B. 省功
C. 省距离 D. 改变拉力方向
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2. (2025·新疆)小明用一个动滑轮将重力为2 N的物体匀速竖直向上提升
时,作用在绳子自由端的拉力不可能是( )
A. 1. 0 N B. 1. 2 N C. 1. 4 N D. 1. 6 N
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3. 如图所示的工具中,正常使用时属于省力杠杆的是( )
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4. (2025·山东)小明使用筷子夹菜时,发现可将筷子视为杠杆。他用学过的杠杆知识对其中一根筷子做了分析,如图所示。以下选项错误的是
( )
A. F1为动力 B. l1为动力臂
C. F2为阻力 D. l2为阻力臂
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5. (2025·扬州)如图所示,工人用动滑轮提升重物,下列说法正确的是
( )
A. 克服动滑轮重力做的功是有用功
B. 重物与人手移动的距离相等
C. 重物与人手移动的速度相等
D. 增加重物,动滑轮的机械效率变大
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6. (2025·太原二模)图甲是自动拾取牙签盒,图乙是其内部结构图,当按下顶上B处的圆柱体按钮时,杆AD绕O点转动。松手时,在D处弹簧的作用下,一根牙签就从盖中小孔冒出。下列说法正确的是( )
A. 按下按钮时,D处弹簧处于压缩状态
B. 按下按钮时,B处比D处移动距离大
C. 松开按钮时,D处受到弹簧向下的拉力
D. 牙签送出时,杆AOD是一个省力杠杆
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7. (2025·湖北)如图为坐式推肩训练器。健身杆能绕O点
处的轴上下转动,配重片可增减,人在座椅上双手紧握
把手竖直向上推杆以锻炼肩部肌肉。下列说法正确的是
( )
A. 此健身杆是费力杠杆
B. 手推N处时,配重越重用力越小
C. 配重相同时,推N处比推M处费力
D. 若改变M处推力方向,力臂始终不变
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8. (2025·眉山)“探究杠杆的平衡条件”实验中,杠杆在水平位置平衡,如图所示。下列操作能使杠杆在水平位置保持平衡的是( )
A. 同时将左右两侧的钩码取下一个
B. 将A、B两处所挂的钩码交换位置
C. 将右侧钩码取下一个,左侧钩码向支点移动一格
D. 将左侧钩码向支点移动两格,右侧钩码向支点移动三格
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9. 如图显示的是甲、乙两机械的参数。甲、乙相比,甲的( )
A. 总功较大 B. 有用功较小
C. 额外功较大 D. 机械效率较低
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10. (2025·扬州)如图是兄弟二人抬水的场景。扁担相当于杠杆,若以哥哥
的肩为支点,弟弟对扁担的作用力是动力,哥哥将水桶悬挂点向自己移
动一段距离,动力臂______,阻力臂______,弟弟对扁担的作用力______。
(均填变化情况)
不变
变小
变小
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11. (2025·黑龙江龙东地区)如图所示,小李同学用滑轮将重6 N的物体竖
直向上匀速提升20 cm。若此滑轮自重为2 N,忽略绳重和摩擦,则小李
同学作用在绳子自由端的拉力F为___N,这个滑轮的机械效率是 ______。
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12. (2024·广安)房屋装修时,工人利用滑轮组提升物体。如图所示,已知
物体的重力为800 N,在绳子自由端用500 N的力拉着物体在竖直方向上
做匀速直线运动,物体被提升了3 m,该滑轮组的机械效率为________。
如果要提高滑轮组的机械效率,可采用的措施有________(填写序号)。
①增加物体的重力;②增加提升物体的高度;③减小动滑轮的重力。
80%
①③
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【拔高练·培优提能】
13. (2025·自贡)如图,O1、O2均是杆秤称量时的支点。当使用O1称量时,调整秤砣至A点位置,使秤杆处于水平平衡状态(忽略绳重和杆重),已知秤砣质量为5 kg,O1A=110 cm,O1B=10 cm。下列说法正确的是( )
A. 所称物体质量是50 kg
B. 换称质量较小的物体时,秤砣应向A点左边移动
C. 改用O2称量物体时,会使该杆秤的称量范围变小
D. 当秤砣在A点时,使用O1称量的物体质量比使用O2称量的物体质量大
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14. (2025·日照东港一模)菏泽丹阳路立交桥采用双塔单索面斜拉索结构,主塔高89米,如图甲所示。为探究主塔为什么建那么高,小华同学制作了斜拉索大桥模型,如图乙所示。他用质地均匀分布的木条OA作为桥面,立柱GH作为桥塔,OA可绕O点转动,A端用细线与GH上的B点相连。下列说法错误的是( )
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A. 桥面的模型OA是杠杆,OA的重力代表桥面的重力
B. 若OA不动,只将细线一端的固定点B改至C,拉力F将变大
C. 若OA不动,只将细线一端的固定点B改至C,拉力F将变小
D. 若OA不动,只将细线一端的固定点A向O移动一小段距离,拉力F将变大
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15. (2025·黑龙江龙东地区)如图所示,将重为G的均匀木棒竖直的悬挂于
O点,在其下端施加一个始终垂直于木棒的动力F,让木棒缓慢地转动到
图中虚线所示的位置,则阻力臂将______(选填“变大”“变小”或“不变”),
动力F将______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
变大
变大
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16. (2025·天津)如图为汽车刹车装置的部分结构示意图。驾驶员踩下踏板,连着踏板的金属杆绕O点转动,推动活塞挤压刹车油,此时可把金属杆看成以O为支点的杠杆。不计金属杆自重及摩擦,请解答下列问题:
(1)图中画出了杠杆的动力F1和阻力F2,其中正确的是____图。
(2)若动力F1为300 N,动力臂与阻力臂之比为5∶1,求阻力F2的大小。
乙
解:(2)根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2得,阻力F2==300 N×=1 500 N。
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17. (2025·北京)图甲所示的载货汽车,其前面为“单轴—单轮”(一根轴上有2个车轮),后面为“单轴—双轮”(一根轴上有4个车轮),如图乙所示。装货后该货车总质量为16 t,每个轮胎与地面的接触面积约为400 cm2。实际货车和货物整体的重心到前、后轴的距离一般不相等,常偏向车的后半部,为简化研究问题,假设整体重心C到前、后轴的距离相等,水平地面对货车前面两个车轮的作用力相等,等效作用在A点;水平地面对货车后面四个车轮的作用力均相等,等效作用在B点;因此,货车可看成水平杠杆,如图丙所示,AB距离等于前、后车轴间的距离,C在AB中点。g取10 N/kg。
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(1)求货车在B点所受的总支持力。
(2)为了保护路面,需要限定车辆对路面的压强大小。只要车辆的任何一个轮胎对路面的压强超过限定值,即视为车辆超限。若某水平路面能承受的最大压强为7. 0×105 Pa,请通过计算判断该货车是否超限。
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解:(1)货车的总重力:
G=mg=16 000 kg×10 N/kg=160 000 N。
设前轴的总支持力为F1,后轴的总支持力为F2,以A点为支点,后轴的
总支持力F2为动力,货车的总重力G为阻力,如图所示,其中AB为动
力臂l1,AC为阻力臂l2。
根据杠杆平衡条件得,F2l1=Gl2,又因为C在AB的中点,所以l1=2l2,
因此,F2=G==80 000 N,
货车在B点受到的总支持力F2=80 000 N。
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(2)货车的A点受到的总支持力:
F1=G-F2=160 000 N-80 000 N=80 000 N,
货车的每个轮胎与地面的接触面积:
S=400 cm2=400×10-4 m2=0. 04 m2,
前轴2个轮子,每个轮子对地压力:
F压=F前=F1=×80 000 N=40 000 N,
单个轮胎对路面的压强:p前===1. 0×106 Pa。
因为1. 0×106 Pa>7. 0×105 Pa,所以货车的前轴轮胎对路面的压强超过了限定值,该货车超限。
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18. 小晨发现校工用如图甲所示的剪刀修剪树枝时,常把树枝尽量往剪刀的轴处靠近,小晨与同学讨论后提出以下探究问题:杠杆平衡时,阻力和动力臂一定,动力与阻力臂之间有什么关系?于是大家找来器材,计划利用图乙所示装置进行研究。
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(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆左端下
沉,则应将平衡螺母向____调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)实验中,小晨先用弹簧测力计测出2个钩码重为4 N,将钩码悬挂在
杠杆支点左侧,然后直接将弹簧测力计倒挂在杠杆右侧,竖直向下拉
动挂环测量动力大小,人对弹簧测力计的拉力与实际作用在杠杆上的
动力相比是______(选填“偏大”“相等”或“偏小”)的。
右
偏小
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(3)小晨继续进行实验,他保持杠杆左侧钩码的个数不变,通过改变钩码的悬挂位置来改变阻力臂大小,当杠杆在水平位置平衡时读出右侧弹簧测力计所测动力的大小,将数据记录在表格中。
钩码悬
挂位置 动力
F1/N 动力臂
l1/m 阻力
F2/N 阻力臂
l2/m
A 4 0. 2 4 0. 2
B 2 0. 2 4 0. 1
C 1 0. 2 4 0. 05
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分析表中的数据,可以得出结论:杠杆平衡时,____________________
____________________。
(4)得出结论后,小晨保持杠杆左侧钩码个数和悬挂位置不变,如图丙所
示,当杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数与图乙相比将______
(选填“变大”“不变”或“变小”)。
阻力和动力臂一定,
动力与阻力臂成正比
变大
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【压轴练·满分冲刺】
19. (2025·武汉)为了增强市民身体素质,武汉很多公园安装了各式各样的健身器材。使用如图所示的器材时,将配重片调节至合适的限位孔,紧握把手向下拉,支架就可以绕着转轴转动,底座上的缓冲垫可以防止支架回落时噪声过大、限位垫可以防止支架转动角度过大。已知配重片的质量为10 kg,相邻限位孔之间距离为15 cm。
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(1)请在图中画出某同学在A位置向下拉把手的拉力F的力臂。
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(2)该同学在A位置沿图中力F所示的方向刚好能用150 N的力拉动把手,
拉力的力臂为30 cm,接着他将配重片向左移动了一个限位孔,再次在
A位置沿图中力F所示的方向刚好拉动把手需要_______N的拉力。(不计
支架和把手的重力以及支架和转轴间的摩擦力)
(3)该同学紧握把手同一位置沿竖直方向缓慢向下拉的过程中,拉力大小
________(选填“变小”“不变”“变大”或“先变小后变大”)。
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变小
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