2026年山东中考物理二轮复习过关训练—专题11 简单机械(沪科版)
2026-04-12
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内容正文:
山东中考物理二轮复习过关训练
专题11 简单机械
一.选择题(共19小题)
1.(2025•青海)如图所示,踏碓是古代的舂米工具,运用了杠杆原理。以下几种杠杆与踏碓相同的是( )
A.赛艇的船桨 B.开瓶器
C.用羊角锤拔钉子 D.手钳子
2.(2025•陕西)我国是世界上使用与发展机械最早的国家之一,为人类文明和社会进步作出了重要贡献。如图,是汉代画像石中的滑轮图,描绘了古人使用滑轮汲水操作的场景。关于图中的滑轮说法正确的是( )
A.该滑轮是动滑轮
B.该滑轮可以改变施力的方向
C.使用该滑轮可以省功
D.提升重力不同的物体时,机械效率不变
3.(2025•常州)花生大丰收,小明用手剥壳,手指又酸又痛。他用硬棒自制“碎壳神器”,用手对上面硬棒施加压力,即可压碎花生壳。下列图中,最省力的是( )
A. B.
C. D.
4.(2025•烟台)如图所示为我国古人运送巨木的劳动情境示意图。他们通过横杆、支架、石块等将巨木一端抬起,垫上圆木,以便将其移到其他地方。下列有关说法正确的是( )
A.巨木下垫圆木是为了增大摩擦
B.支架下垫上面积较大的石块是为了增大压强
C.人的位置远离支架可以更容易将巨木抬起
D.支架的位置远离巨木可以更容易将巨木抬起
5.(2025•滨州)如图是节选自我国古代科技巨著《天工开物》中的劳动情景,用独轮车运输货物时需左右对称,否则不稳定,极易倾倒。下列说法正确的是( )
A.独轮车是费力杠杆
B.车上物体的重力为阻力
C.推车人的手越靠近车轮越费力
D.倾倒时,车以车轴为支点转动
6.(2025•烟台)为了响应国家体重管理年的号召,小明为家人制作了如图所示的简易拉力器,关于图中的滑轮分析正确的是( )
A.是定滑轮,可以省力
B.是动滑轮,可以省力
C.是定滑轮,可以改变力的方向
D.是动滑轮,可以改变力的方向
7.(2025•上海)如图所示用不同方向的拉力F1、F2、F3匀速拉动重力为G的物体时,下列说法正确的是( )
A.F1=F2=F3 B.F2>G
C.F1和F2是一对平衡力 D.F2和G是一对平衡力
8.(2025•湖南)如图,这是小静设计的一款无需电池和燃料的无碳小车。在重物下落驱动无碳小车运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.顶部的定滑轮可以省力
B.机械效率可达到100%
C.主要是利用重力势能转化为动能
D.给车轮轴承加润滑油可以增大摩擦力
9.(2025•济南)如图为载有重物的家用“L”形小车的示意图,在挡板顶端对挡板施加一个始终垂直挡板的力F,使小车绕O点慢慢转动到图中虚线位置,忽略小车受到的重力,此过程中力F的大小( )
A.一直减小 B.一直增大
C.先减小后增大 D.先增大后减小
10.(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
11.(2025•北京)如图所示,园艺工人在修剪枝条。关于园艺剪的使用,下列说法正确的是( )
A.园艺剪对枝条的压力是阻力
B.在图示状态使用时园艺剪是费力杠杆
C.把枝条往园艺剪的轴处靠近是为了省力
D.把枝条往园艺剪的轴处靠近是为了增大阻力臂
12.(2025•吉林)如图所示,工人用500N的拉力,在15s内将重为450N的物体匀速提升3m,在这个过程中,下列说法正确的是( )
A.使用的滑轮是动滑轮
B.做的有用功为1500J
C.拉力的功率为90W
D.该装置的机械效率为90%
13.(2025•河南)如图,在植树活动中,两位同学用竹竿抬水。水桶挂在水平竹竿的P处,与前、后同学的距离分别为PM、PN,水桶对竹竿的作用力为F,其中PM、PN及F的大小均已知,竹竿的重力忽略不计。若要分析前面同学抬水的力F1的大小,下列建构的杠杆示意图正确的是( )
A. B.
C. D.
14.(2025•云南)《天工开物》中记载了我国古代的井上施工装置,其简化模型如图所示,O为支点,OM:ON=1:2,M端用绳子悬挂重200N的物体,在N端用竖直向下的拉力在1s内使物体缓慢上升了0.5m。忽略杠杆和绳的自重,下列说法正确的是( )
A.该杠杆是费力杠杆
B.杠杆在水平位置平衡时N端受到的拉力大小为400N
C.M端绳子拉力对物体做功为100J
D.M端绳子拉力对物体做功的功率为50W
15.(2025•镇江)图1为停车场的电子闸杆,其结构图如图2所示,闸杆和摇杆组成一根可绕转轴O转动的杠杆,闸杆质量分布均匀,摇杆质量不计。当力F作用于A点时,闸杆恰好开始向上转动,下列说法正确的是( )
A.此装置可视为省力杠杆
B.力F的力臂为OA
C.闸杆重力的力臂为OB
D.当力F垂直于OA向下时,F为最小值
16.(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
17.(2025•河南)如图,某工人利用滑轮在时间t内,将重为G的物料匀速提升了h的高度,工人对绳子竖直向上的拉力大小为F,不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是( )
A.该工人使用的是定滑轮
B.提升物料做的有用功为2Gh
C.拉力F做功的功率为
D.该滑轮的机械效率为
18.(2025•滨州)如图所示,工人站在地面上,利用滑轮组将重为500N的建筑材料提升到楼上,10s的时间内将建筑材料匀速提升4m,已知工人对绳端施加的拉力为300N,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是( )
A.绳端移动的速度为0.4m/s
B.拉力做功的功率为200W
C.动滑轮所受的重力为50N
D.该滑轮组的机械效率为83.3%
19.(2025•济宁)将图中的滑轮以不同的绕线方式组装成甲、乙滑轮组(甲比乙省力)。小明分别用甲、乙滑轮组,在5s内将重为50N的物体竖直匀速提升0.2m。每个滑轮重为4N,忽略绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A.使用甲滑轮组时的拉力为27N
B.使用乙滑轮组时的绳子自由端移动了0.6m
C.使用甲滑轮组时拉力的功率比乙的大
D.两个滑轮组的机械效率相等
二.填空题(共8小题)
20.(2025•黑龙江)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 (填“变大”“变小”或“不变”),动力F将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
21.(2025•安徽)图甲所示为自行车的手闸,将其OAB部分简化为如图乙所示的杠杆,忽略杠杆自身的重力,当杠杆平衡时,施加在B点的动力F1=15N,测得l1=12cm,l2=4cm,则阻力F2= N。
22.(2025•甘肃)小宏给爷爷剪指甲时发现,指甲剪磨甲片表面有粗糙的条纹,这是为了增大 力;指甲剪的结构简图如图所示,其中OBD为 (选填“省力”或“费力”)杠杆。
23.(2025•徐州)陈毅元帅曾说:“淮海战役的胜利,是人民群众用小车推出来的。”如图是当时群众运粮用的独轮车,请判断它应用了哪类杠杆, ,并简要说明你的判断依据: 。
24.(2025•西宁)《天工开物》记载的踏碓是古代的舂米工具,由杵臼演变而来,运用了杠杆原理。如图是书中记载的我国古人用踏碓将稻米去皮的情景,木杆可绕O点上、下运动,碓头就不断砸打稻米。想要更省力,使用时脚应该 (选填“靠近”或“远离”)O点,碓头较尖的目的是 。
25.(2025•成都)在“使用动滑轮”的实验中,竖直向上拉弹簧测力计,如图。弹簧测力计静止时的示数是F1、F2,则F1、F2的大小关系是 ;若钩码匀速上升0.1m,则绳子自由端移动的距离是 m。
26.(2025•河北)如图为三峡船闸的示意图。船闸利用 的特点实现轮船逐级通过闸室翻越大坝。在某次检修闸门过程中应用到了定滑轮,使用这种滑轮 (选填“可以”或“不可以”)改变力的方向。
27.(2025•南京)如图所示,用动滑轮将重180N的木箱在5s内沿竖直方向匀速提升2m,所用拉力为100N,不计绳重和摩擦。此过程中木箱上升的速度为 m/s,有用功是 J,拉力的功率是 W;若用此装置沿竖直方向匀速提升380N重物时,机械效率为 %。
三.作图题(共2小题)
28.(2025•山西)图甲是L型应急防洪板,能有效阻挡洪水。图乙为单个防洪板的结构简图,请你在图乙中,画出能阻碍防洪板向左翻倒的压力F的力臂。
29.(2025•苏州)如图中,地上的人用滑轮组提升重物,画出最省力的绳子绕法。
四.实验探究题(共3小题)
30.(2025•辽宁)某小组在参观古代科技展时,看到一汲水装置——辘轳,如图(a)所示。讲解员介绍:辘轳是古人利用他们的智慧发明创造的工具,解决了提水费力问题。它是主要由大轮和小轮组成的轮轴装置。使用它能够实现“四两拨千斤”。辘轳静止时满足杠杆的平衡条件。
【质疑与验证】
(1)某同学质疑辘轳静止时满足杠杆的平衡条件,该同学自制了一部分器材,进行验证。
(2)该同学先在质量分布均匀的圆形薄硬板上画一条直径MN,并标出圆心O和均匀的刻度,再以O为圆心过MN上的L点画一个圆。接下来,在圆心处挖一个洞,然后将圆板安装在铁架台的固定的光滑转轴上,转轴水平且与圆板平面垂直,如图(b)所示。
(3)将一组钩码(钩码重均为0.5N)通过细线悬挂在L点,另一组钩码悬挂在N点。调整右侧钩码个数直至MN处于水平且静止,如图(c)所示。规定能使圆板顺(逆)时针转动的力为动(阻)力。由图(c)中的信息得到:动力×动力臂 阻力×阻力臂。
(4)多次调整力和力臂,反复进行实验,记下每一次MN水平且静止时的数据。
(5)处理数据后,发现每次圆板静止时都满足杠杆的平衡条件。
(6)实验中,每次均使MN在水平位置静止,MN应与悬挂钩码的细线 (填“垂直”或“平行”);目的是便于测量 。
【反思】
(7)古人之所以把井绳缠在小轮上,是因为这样做可以 力。
(8)制造辘轳时,把小轮和大轮半径之比变 ,可以达到更省力的目的。(不计机械自重和轴的摩擦)
【发现与探索】
(9)该同学想起辘轳的大轮上不止一个手柄,两名同学可以一起提水,于是继续探究两个动力作用下杠杆的平衡条件。
多次实验,数据表格如下:
数据序号
动力F1/N
动力臂l1/m
动力F2/N
动力臂l2/m
阻力F3/N
阻力臂l3/m
1
0.5
0.4
1.5
0.2
2.5
0.2
2
0.5
0.4
1.0
0.3
2.5
0.2
3
1.0
0.3
1.0
0.2
2.5
0.2
分析表中数据,得出结论:F3l3= 。(用表中字母表示)
31.(2025•陕西)小明在探究杠杆的平衡条件时,用到了铁架台、带有均匀刻度的轻质杠杆、细线、弹簧测力计、钩码若干(每个钩码重0.5N)等实验器材。
(1)实验操作中,为了便于测量,常把杠杆调至水平位置平衡。若调节时发现杠杆的右端下落,此时应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。
(2)如图﹣1,杠杆在水平位置平衡后,小明在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码,改变钩码所挂位置,使杠杆重新在水平位置平衡,多次实验并记录数据,如表所示。
实验次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.0
15
1.5
10
2
1.5
10
1.5
10
3
2.0
5
0.5
20
…
分析实验数据可以得出,杠杆的平衡条件是 。
(3)小明进一步改进了实验方案,增加了弹簧测力计,并将固定挂钩改为可移动的挂环,如图﹣2所示。这样做的优点是 。
(4)如图﹣3,园林工人操作车载起重机拉起一棵大树,绳端作用在 (选填“A”或“B”)处更省力。
32.(2025•南通)学习小组做“探究杠杆的平衡条件”实验。
(1)安装好杠杆,发现左端低、右端高,应将平衡螺母向 调节,使之在水平位置平衡。
(2)D点悬挂两个钩码,A、B、C三点分别悬挂六个、三个、两个钩码,杠杆均能在水平位置平衡,这说明杠杆平衡时,力臂越大,对应的力越 。进一步实验,可归纳得出杠杆的平衡条件是 。
(3)保持D点悬挂钩码不变,在E点施加力使杠杆在水平位置平衡,为了使力最小,力的方向应 ,这是因为此时 。
五.解答题(共2小题)
33.(2025•天津)图1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2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300N,动力臂与阻力臂之比为5:1,求阻力F2的大小。
34.(2025•淄博)拔河队员在比赛中常采用后仰的姿势,此时可以将人体看作一个以脚底O点为支点的杠杆,人体重心在A点,受到绳子的拉力为F,如图所示。人往后仰,增大了重力的力臂,减小了拉力的力臂,从而提高获胜率。
(1)请在图中画出人体所受重力的示意图以及重力的力臂l。
(2)再写出一个提高获胜率的措施并说明其中的物理道理: 。
六.计算题(共2小题)
35.(2025•安徽)图示为某工人利用一滑轮提升物体的示意图。若该工人将质量为40kg的物体沿竖直方向匀速提升3m,此过程中滑轮的机械效率为80%,g取10N/kg。求:
(1)物体受到的重力大小;
(2)工人所做的有用功;
(3)工人所做的总功。
36.(2025•辽宁)如图,某同学用一个定滑轮将质量10kg的重物匀速向上提起9m,其所做的总功为1000J。g取10N/kg。求该过程中:
(1)重物受到的重力G的大小;
(2)重物受到的拉力F的大小;
(3)有用功W有;
(4)定滑轮的机械效率η。
参考答案与试题解析
一.选择题(共19小题)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
答案
A
B
A
C
C
C
A
C
A
D
C
题号
12
13
14
15
16
17
18
19
答案
D
A
C
D
C
C
D
D
1.(2025•青海)如图所示,踏碓是古代的舂米工具,运用了杠杆原理。以下几种杠杆与踏碓相同的是( )
A.赛艇的船桨
B.开瓶器
C.用羊角锤拔钉子
D.手钳子
【解答】解:用脚踏碓舂米过程中,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆;
A、船桨在使用时,阻力臂大于动力臂,属于费力杠杆,故A正确;
B、开瓶器在使用时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故B错误;
C、羊角锤在使用时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故C错误;
D、钳子在使用时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故D错误。
故选:A。
【点评】此题考查的是杠杆的分类,主要包括以下几种:
①省力杠杆,动力臂大于阻力臂;②费力杠杆,动力臂小于阻力臂;③等臂杠杆,动力臂等于阻力臂。
2.(2025•陕西)我国是世界上使用与发展机械最早的国家之一,为人类文明和社会进步作出了重要贡献。如图,是汉代画像石中的滑轮图,描绘了古人使用滑轮汲水操作的场景。关于图中的滑轮说法正确的是( )
A.该滑轮是动滑轮
B.该滑轮可以改变施力的方向
C.使用该滑轮可以省功
D.提升重力不同的物体时,机械效率不变
【解答】解:A、由图可知,使用滑轮汲水的过程中,滑轮的位置不变,所以该滑轮是定滑轮,故A错误;
B、定滑轮可以改变力的方向,但不能省力,故B正确;
C、使用任何机械能都不省功,所以使用该滑轮也不能省功,故C错误
D、同一个滑轮,提升的物体越重,机械效率越高,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查对定滑轮和动滑轮的认识与理解,是一道基础题。
3.(2025•常州)花生大丰收,小明用手剥壳,手指又酸又痛。他用硬棒自制“碎壳神器”,用手对上面硬棒施加压力,即可压碎花生壳。下列图中,最省力的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:小明使用硬棒自制“碎壳神器”必须是省力杠杆才行,并且在阻力和阻力臂一定时,动力臂越长越省力。AB是省力杠杆,CD是费力杠杆,A的动力臂最长,最省力,故A正确,BCD错误。
故选:A。
【点评】本题考查的是杠杆平衡条件的应用,知道求最小动力的方法。
4.(2025•烟台)如图所示为我国古人运送巨木的劳动情境示意图。他们通过横杆、支架、石块等将巨木一端抬起,垫上圆木,以便将其移到其他地方。下列有关说法正确的是( )
A.巨木下垫圆木是为了增大摩擦
B.支架下垫上面积较大的石块是为了增大压强
C.人的位置远离支架可以更容易将巨木抬起
D.支架的位置远离巨木可以更容易将巨木抬起
【解答】解:A、在巨木下垫上一些圆木,是变滑动为滚动,为了减小摩擦,更容易前移,故A错误;
B、支架下垫一面积较大的石块,是为了增大受力面积,减小对地面的压强,故B错误;
C、人压横杆的位置离支架远一些,动力臂变大,更省力,容易抬起巨木,故C正确;
D、支架的位置远离巨木,阻力臂变长,不容易将巨木抬起,故D错误。
故选:C。
【点评】此题考查杠杆的应用,减小压强、减小摩擦的方法,要求学生熟练掌握杠杆平衡条件,会用杠杆平衡条件分析生活中的相关问题。
5.(2025•滨州)如图是节选自我国古代科技巨著《天工开物》中的劳动情景,用独轮车运输货物时需左右对称,否则不稳定,极易倾倒。下列说法正确的是( )
A.独轮车是费力杠杆
B.车上物体的重力为阻力
C.推车人的手越靠近车轮越费力
D.倾倒时,车以车轴为支点转动
【解答】解:A、独轮车在应用中动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故A错误;
B、车上物体和车的重力和会阻碍杠杆的转动,为阻力,故B错误;
C、推车人的手越靠近车轮,人的手越靠近O点,动力臂越短越费力,故C正确;
D、倾倒时,是以轮子与地面的接触点为支点,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了杠杆的有关知识,难度不大。
6.(2025•烟台)为了响应国家体重管理年的号召,小明为家人制作了如图所示的简易拉力器,关于图中的滑轮分析正确的是( )
A.是定滑轮,可以省力
B.是动滑轮,可以省力
C.是定滑轮,可以改变力的方向
D.是动滑轮,可以改变力的方向
【解答】解:拉力器中的滑轮是定滑轮。定滑轮的特点是轴的位置固定不动,它不能省力,但可以改变力的方向。而动滑轮是轴随物体一起运动的滑轮,能省一半力,但不能改变力的方向。在简易拉力器中,使用定滑轮可以通过改变用力方向,让使用者更方便地进行拉力锻炼,比如向下拉绳子就能实现类似向上提拉重物的效果,达到锻炼目的。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选:C。
【点评】此题考查了动、定滑轮的特点及区别,比较简单,属基础题。
7.(2025•上海)如图所示用不同方向的拉力F1、F2、F3匀速拉动重力为G的物体时,下列说法正确的是( )
A.F1=F2=F3 B.F2>G
C.F1和F2是一对平衡力 D.F2和G是一对平衡力
【解答】解:图中的滑轮为定滑轮,不省力、也不省距离,可以改变力的方向,所以有F1=F2=F3;这三个力与重力都不在一条直线上,不是平衡力,但是力的大小均等于重力G的大小,故A正确,BCD错误。
故选:A。
【点评】本题考查的是定滑轮的特点,属于基础性题目。
8.(2025•湖南)如图,这是小静设计的一款无需电池和燃料的无碳小车。在重物下落驱动无碳小车运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.顶部的定滑轮可以省力
B.机械效率可达到100%
C.主要是利用重力势能转化为动能
D.给车轮轴承加润滑油可以增大摩擦力
【解答】解:A、顶部的定滑轮不省力,也不省距离,故A错误;
B、由于摩擦力的存在,机械效率不可达到100%,故B错误;
C、该装置主要是利用重力势能转化为动能,故C正确;
D、给车轮轴承加润滑油可以减小摩擦力,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查的是动能和重力势能的转化;知道机械效率和减小有害摩擦的办法;知道定滑轮的特点。
9.(2025•济南)如图为载有重物的家用“L”形小车的示意图,在挡板顶端对挡板施加一个始终垂直挡板的力F,使小车绕O点慢慢转动到图中虚线位置,忽略小车受到的重力,此过程中力F的大小( )
A.一直减小 B.一直增大
C.先减小后增大 D.先增大后减小
【解答】解:在挡板顶端对挡板施加一个始终垂直挡板的力F,使小车绕O点慢慢转动,可以看成是杠杆,支点是O,而动力臂始终不变,等于挡板的长,当转动过程,阻力大小等于物体的重力而不变,慢慢转动到图中虚线位置,货物的重心靠近O点正上方,故阻力臂减小,根据杠杆平衡条件知,动力臂和阻力不变时,阻力臂逐渐减小,动力减小。
故选:A。
【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用,属于中档题。
10.(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
【解答】解:A、手对筷子的作用力为动力,其方向与筷子垂直向下,则F1为动力,故A正确;
B、动力臂是支点O到动力作用线的垂线,即L1为动力臂,故B正确;
C、食物对筷子的阻碍力为阻力,其阻力的作用点为筷子与食物的接触点,并且方向垂直筷子向上,即F2为阻力,故C正确。
D、阻力臂是支点O到阻力作用线的垂线,故L2不是阻力臂,故D错误。
故选:D。
【点评】本题考查杠杆的五要素,会根据生活中的常见现象确定杠杆的五要素,属于基础题,比较简单。
11.(2025•北京)如图所示,园艺工人在修剪枝条。关于园艺剪的使用,下列说法正确的是( )
A.园艺剪对枝条的压力是阻力
B.在图示状态使用时园艺剪是费力杠杆
C.把枝条往园艺剪的轴处靠近是为了省力
D.把枝条往园艺剪的轴处靠近是为了增大阻力臂
【解答】解:A、枝条对园艺剪的压力是阻力,故A错误;
B、由题图可知,修枝剪的支点在转轴处,手对修枝剪的作用力为动力,树枝对修枝剪的作用力为阻力,动力臂大于阻力臂,故修枝剪为省力杠杆,故B错误;
CD、把枝条往园艺剪的轴处靠近,是为了减小阻力臂,在阻力和动力臂大小不变时,根据杠杆平衡条件可知,动力减小,可以更省力,故C正确,D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了杠杆种类的识别、杠杆平衡条件的应用等,难度不大。
12.(2025•吉林)如图所示,工人用500N的拉力,在15s内将重为450N的物体匀速提升3m,在这个过程中,下列说法正确的是( )
A.使用的滑轮是动滑轮
B.做的有用功为1500J
C.拉力的功率为90W
D.该装置的机械效率为90%
【解答】解:
A.滑轮轴的位置固定不动,是定滑轮,故A错误;
B.有用功W有=Gh=450N×3m=1350J,故B错误;
C.定滑轮不省力也不省距离,拉力端移动距离s=h=3m,
拉力做的总功W总=Fs=500N×3m=1500J,拉力的功率P100W,故C错误;
D.机械效率η100%100%=90%,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查机械效率、功率的计算,属于中等难度。
13.(2025•河南)如图,在植树活动中,两位同学用竹竿抬水。水桶挂在水平竹竿的P处,与前、后同学的距离分别为PM、PN,水桶对竹竿的作用力为F,其中PM、PN及F的大小均已知,竹竿的重力忽略不计。若要分析前面同学抬水的力F1的大小,下列建构的杠杆示意图正确的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:水桶的对杆的拉力向下,前面同学对杠杆的力在M点,方向是向上的,故BCD错误,A正确。
故选:A。
【点评】本题考查对杠杆示意图的认识,属于基础题目。
14.(2025•云南)《天工开物》中记载了我国古代的井上施工装置,其简化模型如图所示,O为支点,OM:ON=1:2,M端用绳子悬挂重200N的物体,在N端用竖直向下的拉力在1s内使物体缓慢上升了0.5m。忽略杠杆和绳的自重,下列说法正确的是( )
A.该杠杆是费力杠杆
B.杠杆在水平位置平衡时N端受到的拉力大小为400N
C.M端绳子拉力对物体做功为100J
D.M端绳子拉力对物体做功的功率为50W
【解答】解:A、由图可知,ON为动力臂,OM为阻力臂,OM:ON=1:2,即动力臂大于阻力臂ON>OM,则该杠杆是省力杠杆,故A错误;
B、根据杠杆的平衡条件得G×OM=F×ON,
则竖直向下的拉力:F= 100N,故B错误;
CD、M端绳子对物体的拉力等于物体的重力,即F′=G=200N,则M端绳子拉力对物体做功为:W=F′h=Gh=200N×0.5m=100J,故C正确;
M端绳子拉力对物体做功的功率为:P100W,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用、功和功率的计算,掌握杠杆平衡的条件是解题关键。
15.(2025•镇江)图1为停车场的电子闸杆,其结构图如图2所示,闸杆和摇杆组成一根可绕转轴O转动的杠杆,闸杆质量分布均匀,摇杆质量不计。当力F作用于A点时,闸杆恰好开始向上转动,下列说法正确的是( )
A.此装置可视为省力杠杆
B.力F的力臂为OA
C.闸杆重力的力臂为OB
D.当力F垂直于OA向下时,F为最小值
【解答】解:A、在升起闸杆时,施加在A端的力F为动力,此时的动力臂要小于阻力臂,为费力杠杆,故A错误;
B、动力臂是指支点到动力作用线的垂直距离,因此力F的力臂小于OA,故B错误;
C、闸杆质量分布均匀,重力的方向竖直向下,闸杆重力的力臂为OB,故C错误;
D、当力F垂直于OA向下时,动力臂最长,最省力,根据杠杆平衡条件可知,F为最小值,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了杠杆的分类、杠杆平衡力的应用、杠杆中最小力的问题,难度适中。
16.(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
【解答】解:该坐式推肩训练器为杠杆,把手为动力作用点,配重片的压力为阻力,O为支点。人在座椅上双手紧握把手竖直向上推杆时,从支点到动力作用线的距离为动力臂L1,从支点到阻力作用线的距离为阻力臂L2.
A、人在座椅上双手紧握把手竖直向上推杆时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,A说法错误;
B、手推N处时,配重越重,阻力越大,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2,可知所需的动力F1越大,B说法错误;
C、配重相同时,推N处与推M处相比,动力臂更短,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2,可知所需的动力F1越大,即更费力,C说法正确;
D、若改变M处推力方向,从支点作垂线垂直于推力方向作为动力臂L1,力臂长度发生改变,D说法错误。
故答案为:C。
【点评】该题考核了杠杆的分类及动态杠杆的分析。动态杠杆的分析,动力F1的变化一定要抓住杠杆的平衡条件F1L1=F2L2。
17.(2025•河南)如图,某工人利用滑轮在时间t内,将重为G的物料匀速提升了h的高度,工人对绳子竖直向上的拉力大小为F,不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是( )
A.该工人使用的是定滑轮
B.提升物料做的有用功为2Gh
C.拉力F做功的功率为
D.该滑轮的机械效率为
【解答】解:A、由图可知,该滑轮随物体一起移动,是动滑轮,故A错误;
B、提升物料做的有用功为W有=Gh,故B错误;
C、动滑轮绳子股数为2,拉力F做功的功率为:
P,故C正确;
D、该滑轮的机械效率为:
η,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了做功公式、功率公式和机械效率公式的综合应用。
18.(2025•滨州)如图所示,工人站在地面上,利用滑轮组将重为500N的建筑材料提升到楼上,10s的时间内将建筑材料匀速提升4m,已知工人对绳端施加的拉力为300N,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是( )
A.绳端移动的速度为0.4m/s
B.拉力做功的功率为200W
C.动滑轮所受的重力为50N
D.该滑轮组的机械效率为83.3%
【解答】解:
A、由图可知,动滑轮上承担物重的绳子段数n=2,建筑材料上升高度h=4m,则绳端移动的距离s=nh=2×4m=8m,绳端移动的速度v0.8m/s,故A错误。
B、拉力做的总功W=Fs=300N×8m=2400J,
拉力做功的功率P240W,故B错误。
C、不计绳重及摩擦时,拉力公式为F,变形可得:动滑轮的重力G动=nF﹣G=2×300N﹣500N=100N,故C错误。
D、有用功W有=Gh=500N×4m=2000J,机械效率η100%100%≈83.3%,故D正确。
故选:D。
【点评】本题通过滑轮组提升重物,考查了对滑轮组承担物重的绳子的认识以及对功的公式、功率的公式、速度公式和机械效率公式的应用,难度中等。
19.(2025•济宁)将图中的滑轮以不同的绕线方式组装成甲、乙滑轮组(甲比乙省力)。小明分别用甲、乙滑轮组,在5s内将重为50N的物体竖直匀速提升0.2m。每个滑轮重为4N,忽略绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A.使用甲滑轮组时的拉力为27N
B.使用乙滑轮组时的绳子自由端移动了0.6m
C.使用甲滑轮组时拉力的功率比乙的大
D.两个滑轮组的机械效率相等
【解答】解:将图中的滑轮以不同的绕线方式组装成甲、乙滑轮组(甲比乙省力),根据F(G+G动),G+G动都不变,甲比乙省力,说明甲滑轮组绳子的有效股数比甲多,甲滑轮组绳子的有效股数为3,乙滑轮组绳子的有效股数为2。
A、使用甲滑轮组时的拉力F甲(G+G动)(50N+4N)=18N,故A错误;
B、使用乙滑轮组时的绳子自由端移动的距离s乙=2h=0.4m,故B错误;
CD、不计绳重及摩擦,克服物体重力做的功为有用功,克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功,由W有=Gh和W总=(G+G动)h可知,两滑轮组拉力做的有用功和总功都相等,时间相同,由P计算可知功率相同,由η100%可知,两滑轮组的机械效率相等,故C错误,D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了滑轮组拉力公式和做功公式、功率公式以及机械效率公式的应用,明确滑轮组绳子的有效股数以及有用功和总功是关键。
二.填空题(共8小题)
20.(2025•黑龙江)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 变大 (填“变大”“变小”或“不变”),动力F将 变大 (填“变大”“变小”或“不变”)。
【解答】解:将木棒缓慢地转动到图中虚线所示位置的过程中,拉力F始终垂直于棒,则动力臂不变,阻力为杠杆的重力,其大小也不变;
当木棒在竖直位置时,重力的力臂为0,转过一定角度后,重力的力臂(阻力臂)逐渐变大,
因阻力(即重力)不变,阻力臂变大,动力臂不变,
所以,由杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可知,动力F变大。
故答案为:变大;变大。
【点评】本题是动态平衡问题,考查了学生对杠杆平衡条件的理解和灵活运用,能否正确分析阻力臂的变化是解题的关键。
21.(2025•安徽)图甲所示为自行车的手闸,将其OAB部分简化为如图乙所示的杠杆,忽略杠杆自身的重力,当杠杆平衡时,施加在B点的动力F1=15N,测得l1=12cm,l2=4cm,则阻力F2= 45 N。
【解答】解:根据杠杆平衡条件得到F1l1=F2l2,即15N×12cm=F2×4cm,阻力F2=45N。故答案为:45。
【点评】本题考查杠杆的平衡条件的应用,属于基础题。
22.(2025•甘肃)小宏给爷爷剪指甲时发现,指甲剪磨甲片表面有粗糙的条纹,这是为了增大 摩擦 力;指甲剪的结构简图如图所示,其中OBD为 费力 (选填“省力”或“费力”)杠杆。
【解答】解:(1)指甲剪磨甲片表面有粗糙的条纹是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力;
(2)将OBD视为杠杆,由图知,O点为支点,动力分别作用在B点,阻力作用在D点,使用时动力臂小于阻力臂,是费力杠杆。
故答案为:摩擦;费力。
【点评】本题考查了杠杆的分类、增大或减小摩擦的方法,体现物理知识在生活中的应用,属于基础知识考查。
23.(2025•徐州)陈毅元帅曾说:“淮海战役的胜利,是人民群众用小车推出来的。”如图是当时群众运粮用的独轮车,请判断它应用了哪类杠杆, 省力杠杆 ,并简要说明你的判断依据: 独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆 。
【解答】解:由图可知,独轮车在使用过程中,阻力作用在货架上,动力作用在把手上,支点在车轮转轴,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆。
故答案为:省力杠杆;独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆。
【点评】本题关键在于理解杠杆的分类,属于基础题型。
24.(2025•西宁)《天工开物》记载的踏碓是古代的舂米工具,由杵臼演变而来,运用了杠杆原理。如图是书中记载的我国古人用踏碓将稻米去皮的情景,木杆可绕O点上、下运动,碓头就不断砸打稻米。想要更省力,使用时脚应该 远离 (选填“靠近”或“远离”)O点,碓头较尖的目的是 减小受力面积增大压强 。
【解答】解:根据杠杆平衡条件,在阻力和阻力臂不变的情况下,动力臂越大,动力越小,脚远离O点时,动力臂增大,所以更省力;
根据压强公式,在压力一定时,受力面积越小,压强越大,碓头较尖,是通过减小受力面积来增大压强,从而更容易砸打稻米去皮。
故答案为:远离;减小受力面积增大压强。
【点评】本题主要考查杠杆原理和压强相关知识。
25.(2025•成都)在“使用动滑轮”的实验中,竖直向上拉弹簧测力计,如图。弹簧测力计静止时的示数是F1、F2,则F1、F2的大小关系是 F1=F2 ;若钩码匀速上升0.1m,则绳子自由端移动的距离是 0.2 m。
【解答】解:在使用动滑轮的实验中,竖直向上拉弹簧测力计,若弹簧测力计静止时的示数是 F1、F2,则F1=F2。因为每段绳子承担物重的拉力相等,所以静止时的拉力大小相等。
若钩码匀速上升 0.1m,根据动滑轮的特点,绳子自由端移动的距离s = 2h,所以绳子自由端移动的距离是0.2m。
故答案为:F1=F2;0.2。
【点评】此题考查了动滑轮的特点及相关计算,难度适中。
26.(2025•河北)如图为三峡船闸的示意图。船闸利用 连通器 的特点实现轮船逐级通过闸室翻越大坝。在某次检修闸门过程中应用到了定滑轮,使用这种滑轮 可以 (选填“可以”或“不可以”)改变力的方向。
【解答】解:船闸利用连通器的特点实现轮船逐级通过闸室翻越大坝。
在某次检修闸门过程中应用到了定滑轮,使用这种滑轮不能省力,但可以改变力的方向。
故答案为:连通器;可以。
【点评】此题考查了船闸的工作原理、定滑轮的特点,难度不大,属基础题。
27.(2025•南京)如图所示,用动滑轮将重180N的木箱在5s内沿竖直方向匀速提升2m,所用拉力为100N,不计绳重和摩擦。此过程中木箱上升的速度为 0.4 m/s,有用功是 360 J,拉力的功率是 80 W;若用此装置沿竖直方向匀速提升380N重物时,机械效率为 95 %。
【解答】解:根据速度公式v计算此过程中木箱上升的速度为v;
有用功:W有=Gh=180N×2m=360J;
由图可知n=2,则绳子自由端移动的距离:s=nh=2×2m=4m,
拉力做的总功:W总=Fs=100N×4m=400J,
拉力做功的功率:;
W额=W总﹣W有=400J﹣360J=40J,
由于不计绳重和摩擦,则额外功就是克服动滑轮重力所做的功,即W额=G动h=40J
可得G动,
由于不计绳重和摩擦,若用此装置沿竖直方向匀速提升380N重物时,
滑轮组的机械效率:
η100%。
故答案为:0.4;360;80;95。
【点评】本题考查了使用滑轮组时绳子的拉力、有用功、总功、功率和机械效率的计算,难度一般。
三.作图题(共2小题)
28.(2025•山西)图甲是L型应急防洪板,能有效阻挡洪水。图乙为单个防洪板的结构简图,请你在图乙中,画出能阻碍防洪板向左翻倒的压力F的力臂。
【解答】解:图中F竖直向下,力臂是从支点到力的作用线的垂直距离,支点是O,故力臂在水平方向,如图所示:
【点评】本题考查力臂的画法,属于基础题。
29.(2025•苏州)如图中,地上的人用滑轮组提升重物,画出最省力的绳子绕法。
【解答】解:地上的人用滑轮组提升重物,因人站在地面上,故人只能用下用力,绳子有效段数为2,如下所示:
【点评】本题考查滑轮组的连接,关键是明确绳子的有效段数。
四.实验探究题(共3小题)
30.(2025•辽宁)某小组在参观古代科技展时,看到一汲水装置——辘轳,如图(a)所示。讲解员介绍:辘轳是古人利用他们的智慧发明创造的工具,解决了提水费力问题。它是主要由大轮和小轮组成的轮轴装置。使用它能够实现“四两拨千斤”。辘轳静止时满足杠杆的平衡条件。
【质疑与验证】
(1)某同学质疑辘轳静止时满足杠杆的平衡条件,该同学自制了一部分器材,进行验证。
(2)该同学先在质量分布均匀的圆形薄硬板上画一条直径MN,并标出圆心O和均匀的刻度,再以O为圆心过MN上的L点画一个圆。接下来,在圆心处挖一个洞,然后将圆板安装在铁架台的固定的光滑转轴上,转轴水平且与圆板平面垂直,如图(b)所示。
(3)将一组钩码(钩码重均为0.5N)通过细线悬挂在L点,另一组钩码悬挂在N点。调整右侧钩码个数直至MN处于水平且静止,如图(c)所示。规定能使圆板顺(逆)时针转动的力为动(阻)力。由图(c)中的信息得到:动力×动力臂 = 阻力×阻力臂。
(4)多次调整力和力臂,反复进行实验,记下每一次MN水平且静止时的数据。
(5)处理数据后,发现每次圆板静止时都满足杠杆的平衡条件。
(6)实验中,每次均使MN在水平位置静止,MN应与悬挂钩码的细线 垂直 (填“垂直”或“平行”);目的是便于测量 力臂 。
【反思】
(7)古人之所以把井绳缠在小轮上,是因为这样做可以 省 力。
(8)制造辘轳时,把小轮和大轮半径之比变 小 ,可以达到更省力的目的。(不计机械自重和轴的摩擦)
【发现与探索】
(9)该同学想起辘轳的大轮上不止一个手柄,两名同学可以一起提水,于是继续探究两个动力作用下杠杆的平衡条件。
多次实验,数据表格如下:
数据序号
动力F1/N
动力臂l1/m
动力F2/N
动力臂l2/m
阻力F3/N
阻力臂l3/m
1
0.5
0.4
1.5
0.2
2.5
0.2
2
0.5
0.4
1.0
0.3
2.5
0.2
3
1.0
0.3
1.0
0.2
2.5
0.2
分析表中数据,得出结论:F3l3= F1l1+F2l2 。(用表中字母表示)
【解答】解:(3)动力×动力臂与阻力×阻力臂的关系由图(c)可知,悬挂在L点的钩码为阻力(使圆板逆时针转动),每个钩码重 0.5N,L点悬挂4个钩码,则阻力F阻=4×0.5N=2N;阻力臂为L点到圆心O的距离,设为l阻。悬挂在N点的钩码为动力(使圆板顺时针转动),N点悬挂2个钩码,则动力F动=2×0.5N=1N;动力臂为N点到圆心O的距离设为l动,且由刻度均匀可知l阻l动。阻力×阻力臂=2N×l阻,动力×动力臂=1N×2l阻=2N×l阻,
因此动力×动力臂 = 阻力×阻力臂。
(6)MN与细线的关系及目的实验中,MN应与悬挂钩码的细线垂直。当MN水平且与细线垂直时,细线的方向竖直向下,此时力臂恰好是MN上的刻度长度(即力的作用点到圆心的水平距离),便于测量力臂。
(7)辘轳的大轮为动力轮(动力作用在大轮边缘),小轮为阻力轮(阻力为水和桶的重力,作用在小轮边缘)。根据杠杆平衡条件F动×R = F阻×r(R为大轮半径,r为小轮半径),因为R>r、则F动<F阻,即可以省力。
(8)由F动 = F阻可知,在阻力和大轮半径不变时,小轮半径r越小,动力F动越小。因此,把小轮和大轮半径之比变小,可更省力。
(9)两个动力作用下杠杆的平衡条件分析表格数据:
序号 1:F1l1+F2l2=0.5N×0.4m+1.5N×0.2m=0.5N•m,F3l3=2.5N×0.2m=0.5N•m,两者相等。
序号 2:F1l1+F2l2=0.5N×0.4m+1.0N×0.3m=0.5N•m,F3l3 = 2.5N×0.2m=0.5N•m,两者相等。
序号 3:F1l1+F2l2=1.0N×0.3m+1.0N×0.2m=0.5N•m,F3l3= 2.5N×0.2m=0.5N•m,两者相等。
结论:F3l3 =F1l1+F2l2。
答案:(3)=;(6)垂直;力臂;(7)省;(8)小;(9)F1l1+F2l2。
【点评】本题考查了辘轳在生活中的应用,杠杆平衡条件的应用,利用杠杆平衡条件分析问题,要抓住不变的量,根据变化的量进行分析解答。
31.(2025•陕西)小明在探究杠杆的平衡条件时,用到了铁架台、带有均匀刻度的轻质杠杆、细线、弹簧测力计、钩码若干(每个钩码重0.5N)等实验器材。
(1)实验操作中,为了便于测量,常把杠杆调至水平位置平衡。若调节时发现杠杆的右端下落,此时应将平衡螺母向 左 (选填“左”或“右”)调节。
(2)如图﹣1,杠杆在水平位置平衡后,小明在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码,改变钩码所挂位置,使杠杆重新在水平位置平衡,多次实验并记录数据,如表所示。
实验次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.0
15
1.5
10
2
1.5
10
1.5
10
3
2.0
5
0.5
20
…
分析实验数据可以得出,杠杆的平衡条件是 F1l1=F2l2 。
(3)小明进一步改进了实验方案,增加了弹簧测力计,并将固定挂钩改为可移动的挂环,如图﹣2所示。这样做的优点是 便于改变动力臂、阻力臂和力的方向 。
(4)如图﹣3,园林工人操作车载起重机拉起一棵大树,绳端作用在 A (选填“A”或“B”)处更省力。
【解答】解:(1)当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉,这时应将平衡螺母向左端调节,直到杠杆在水平位置平衡;
(2)分析表中数据可以得出杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1l1=F2l2);
(3)由杠杆平衡原理知,将固定挂钩改为可移动的挂环,便于改变动力臂和阻力臂;增加弹簧测力计是为了改变力的方向;
(4)若把树看作一个杠杆,把绳端分别放在A、B施加同方向的力,在A点比较省力的原因是这个力的力臂大。
故答案为:(1)左;(2)F1l1=F2l2;(3)便于改变动力臂、阻力臂和力的方向;(4)A。
【点评】本题重点考查探究杠杆平衡条件的实验调平和操作以及杠杆的种类,要求平时做实验时多加注意,锻炼自己的实验操作能力。
32.(2025•南通)学习小组做“探究杠杆的平衡条件”实验。
(1)安装好杠杆,发现左端低、右端高,应将平衡螺母向 右 调节,使之在水平位置平衡。
(2)D点悬挂两个钩码,A、B、C三点分别悬挂六个、三个、两个钩码,杠杆均能在水平位置平衡,这说明杠杆平衡时,力臂越大,对应的力越 小 。进一步实验,可归纳得出杠杆的平衡条件是 F1l1=F2l2 。
(3)保持D点悬挂钩码不变,在E点施加力使杠杆在水平位置平衡,为了使力最小,力的方向应 竖直向上 ,这是因为此时 动力臂最大 。
【解答】解:(1)杠杆左端下沉,应将杠杆重心向右移,所以应将两端的平衡螺母(左端和右端的均可)向右调节,使之在水平位置平衡;
(2)由题意可知,D点悬挂两个钩码不变,在不同位置悬挂不同数量的钩码,杠杆均能在水平位置平衡,这说明杠杆平衡时,阻力阻力臂不变,力越小,对应的力臂越大;进一步实验,可归纳得出杠杆的平衡条件是F1l1=F2l2;
(3)保持D点悬挂钩码不变,使杠杆在水平位置平衡,在E点施加力,根据杠杆平衡条件,阻力、阻力臂不变,动力臂越大,动力越小,力的作用点与支点的连线是最长的力臂,故在E点施加竖直向上方向的力时拉力最小。
故答案为:(1)右;(2)小;F1l1=F2l2;(3)竖直向上;动力臂最大。
【点评】本题考查了杠杆的调节以及杠杆平衡条件的应用等知识。
五.解答题(共2小题)
33.(2025•天津)图1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2中画出了杠杆的动力F1和阻力F2,其中正确的是 乙 图;
(2)若动力F1为300N,动力臂与阻力臂之比为5:1,求阻力F2的大小。
【解答】解:(1)驾驶员踩下踏板,动力的方向垂直于踏板向下,动力使金属杆绕着O点顺时针转动,并通过连杆推动活塞水平向左运动;因物体间力的作用是相互的,所以连杆对金属杆有水平向右的作用力,阻碍金属杆的转动,则阻力F2的方向水平向右,故选乙;
(2)由杠杆平衡条件得:F1L1=F2L2,
则F25×300N=1500N;
答:(1)乙;(2)阻力F2的大小是1500N。
【点评】本题考查了动力、阻力对杠杆的作用效果,杠杆平衡条件的应用。
34.(2025•淄博)拔河队员在比赛中常采用后仰的姿势,此时可以将人体看作一个以脚底O点为支点的杠杆,人体重心在A点,受到绳子的拉力为F,如图所示。人往后仰,增大了重力的力臂,减小了拉力的力臂,从而提高获胜率。
(1)请在图中画出人体所受重力的示意图以及重力的力臂l。
(2)再写出一个提高获胜率的措施并说明其中的物理道理: 选择体重大、穿上粗糙的运动鞋,通过增大压力和接触面的粗糙程度增大摩擦力 。
【解答】解:(1)重力的方向是竖直向下的,从物体重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段,用G表示,力臂是从支点到力的作用线的垂直距离,从O点水平向左画线段,垂直于重力的长度为重力的力臂l;如图所示.
(2)为提高比赛胜算,除降低重心外,还需要增大摩擦力,故选择体重大、穿上粗糙的运动鞋,通过增大压力和接触面的粗糙程度增大摩擦力。
故答案为:(1);(2)选择体重大、穿上粗糙的运动鞋,通过增大压力和接触面的粗糙程度增大摩擦力。
【点评】本题考查重力和力臂的画法以及摩擦力的有关因素,属于中档题。
六.计算题(共2小题)
35.(2025•安徽)图示为某工人利用一滑轮提升物体的示意图。若该工人将质量为40kg的物体沿竖直方向匀速提升3m,此过程中滑轮的机械效率为80%,g取10N/kg。求:
(1)物体受到的重力大小;
(2)工人所做的有用功;
(3)工人所做的总功。
【解答】解:(1)物体受到的重力大小为G=mg=40kg×10N/kg=400N;
(2)工人所做的有用功为:
W有=Gh=400N×3m=1200J;
(3)根据η可知,工人所做的总功为:
W总1500J。
答:(1)物体受到的重力大小为400N;
(2)工人所做的有用功为1200J;
(3)工人所做的总功为1500J。
【点评】本题主要考查的是滑轮组的机械效率,关键是会根据题目的条件进行简单的计算。
36.(2025•辽宁)如图,某同学用一个定滑轮将质量10kg的重物匀速向上提起9m,其所做的总功为1000J。g取10N/kg。求该过程中:
(1)重物受到的重力G的大小;
(2)重物受到的拉力F的大小;
(3)有用功W有;
(4)定滑轮的机械效率η。
【解答】解:(1)重物受到的重力:G=mg=10kg×10N/kg=100N;
(2)由题可知重物匀速向上运动,则根据二力平衡条件可得重物受到的拉力:F=G=100N;
(3)所做的有用功:W有用=Gh=100N×9m=900J;
(4)定滑轮的机械效率:η100%=90%。
答:(1)重物受到的重力G的大小为100N;
(2)重物受到的拉力F的大小为100N;
(3)有用功W有为900J;
(4)定滑轮的机械效率η为90%。
【点评】此题考查了使用定滑轮时重力、有用功、机械效率的计算,是一道基础题。
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