内容正文:
考点14 杠杆 滑轮
基础过关
1.(2025·江苏常州中考)花生大丰收,小明用手剥壳,手指又酸又痛,于是他用硬棒自制“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( )
2.(2025·山东烟台中考)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
3.(2025·新疆中考)小明用一个动滑轮将重为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
4.(2025·江苏盐城滨海一模)用图中的装置来提升重物,既省力又改变力的方向的是( )
5.(2025·江苏苏州昆山一模)如图所示,质量分布均匀的直杆AB置于水平地面上,现在A端施加拉力F,缓慢抬起直杆直至竖直,B端始终和地面之间保持相对静止,F的方向始终和直杆垂直,该过程中拉力F的大小将( )
A.保持不变
B.先减小后增大
C.逐渐减小
D.先增大后减小
6.(2025·甘肃中考)小宏给爷爷剪指甲时发现,指甲剪的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。
7.如图所示,拉力F1、F2都是100 N,滑轮重、绳重和摩擦不计,匀速提升重物A和B,则A所受的重力为 N。
8.(2025·四川成都中考)在探究动滑轮的特点的实验中,竖直向上拉弹簧测力计,如图所示,弹簧测力计静止时的示数分别是F1、F2,则F1、F2的大小关系是 ;若钩码匀速上升0.1 m,则绳子自由端移动的距离是 m。
能力提升
9.(2025·江苏镇江中考)图甲为停车场的电子闸杆,其结构图如图乙所示,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.闸杆所受重力的力臂为OB
D.当力F垂直于OA向下时,F为最小值
10.(2025·江苏无锡中考)如图所示,在探究杠杆的平衡条件实验中,调节杠杆水平平衡后,在杠杆的左边20 cm处挂2个钩码,在杠杆的右边10 cm处用弹簧测力计竖直向下拉,使杠杆在水平位置重新平衡,此时弹簧测力计的示数为 N;若弹簧测力计沿图中虚线方向向下拉,使杠杆在水平位置重新平衡,则弹簧测力计的示数会 (选填“变大”“变小”或“不变”),原因是 。
11.(2025·江苏常州武进模拟)如图是某同学在家锻炼身体的情景,锻炼时,手支撑在竖直墙壁上,手臂弯曲、伸直交替进行,此时人体相当于一个 (选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆。已知此人重500 N,其手掌到地面的距离是1.6 m,CE=1 m,DE=0.6 m,此时人对墙的推力是 N,如果要增加锻炼强度,脚应 (选填“靠近”或“远离”)墙。
12.(2025·江苏无锡锡山月考)如图甲是《天工开物》中记载的一种农业生产汲水装置——辘轳。
(1)图乙是辘轳的示意图,为方便提水,应按照 (选填“省力”或“费力”)杠杆来设计,支点是 (选填“A”“B”或“C”)点,动力的作用点在 (选填“A”“B”或“C”)点。
(2)图乙中动力臂和阻力臂之比为5∶1,若AB=15 cm,则BC= cm;现将总质量为50 kg的水和桶从井中匀速提起,人们在摇把末端施加的力F1至少为 N。(g取10 N/kg)
(3)图丙中水龙头开关的设计也应用了同样的原理,开关选用 (选填“①”或“②”)效果更好。
创新拓展
13.(2025·江苏苏州中考)某实践小组用正中间开孔的直尺、带挂钩的重物A、水和两个可读取液体体积的相同容器等,制作了可测算液体密度的装置。使用前,需将两容器挂在直尺两端固定的挂钩上,如图甲所示,调节两端平衡螺母使直尺水平平衡,再将重物A挂在开孔处的0刻度线处。某次使用时,小明向左侧容器中倒入体积V=30 mL的水,再向右侧容器中倒入相同体积的待测液体,通过向右移动重物A,使直尺再次水平平衡(左侧容器内的液体质量等于右侧容器内的液体质量与重物A所示质量之和),如图乙所示;他根据相关数据,算出了该液体的密度。
甲
乙
丙
(1)图甲中,要使直尺水平平衡,应将平衡螺母向 调节;
(2)小明测出的待测液体密度为 g/cm3;
(3)依照他的做法,不同的待测液体的密度ρ液与重物A所示质量m满足一定的函数关系,图丙中图线 符合此关系;
(4)对小明的某些做法进行调整,可使该装置的测量范围变为1.0~1.2 g/cm3,且通过将重物A从“0”移动到“10 g”的过程来实现,请具体描述如何调整 。(写出一种方法即可)
学科网(北京)股份有限公司
$
考点14 杠杆 滑轮
基础过关
1.(2025·江苏常州中考)花生大丰收,小明用手剥壳,手指又酸又痛,于是他用硬棒自制“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( )
答案:A
解析: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,选项A、B中的杠杆是省力杠杆,选项C、D中的杠杆是费力杠杆,选项A中的杠杆的动力臂最长,最省力,故选项A正确,B、C、D错误。
2.(2025·山东烟台中考)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
答案:C
解析:该简易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,选项C正确,A、B、D错误。
3.(2025·新疆中考)小明用一个动滑轮将重为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
答案:A
解析:动滑轮承重绳子的股数为2,如果不计绳重、摩擦和动滑轮重,作用在绳子自由端的拉力为F=G=×2 N=1 N,因题中没有不计绳重、摩擦和动滑轮重,因此作用在绳子自由端的拉力应大于1 N,故选项A符合题意,B、C、D不符合题意。
4.(2025·江苏盐城滨海一模)用图中的装置来提升重物,既省力又改变力的方向的是( )
答案:C
解析:选项A中的是定滑轮,不省力,故选项A不符合题意;选项B中的是动滑轮,省力但不能改变力的方向,故选项B不符合题意;选项C中的是一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,因拉力方向向下,故既省力又改变力的方向,选项C符合题意;选项D中的是一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,因拉力方向向上,故没有改变力的方向,选项D不符合题意。
5.(2025·江苏苏州昆山一模)如图所示,质量分布均匀的直杆AB置于水平地面上,现在A端施加拉力F,缓慢抬起直杆直至竖直,B端始终和地面之间保持相对静止,F的方向始终和直杆垂直,该过程中拉力F的大小将( )
A.保持不变
B.先减小后增大
C.逐渐减小
D.先增大后减小
答案:C
解析:阻力不变,动力臂不变,阻力臂不断减小,根据杠杆的平衡条件可得,动力逐渐减小。
6.(2025·甘肃中考)小宏给爷爷剪指甲时发现,指甲剪的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。
答案:摩擦 费力
解析: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;将OBD视为杠杆,由题图可知,O点为支点,动力作用在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。
7.如图所示,拉力F1、F2都是100 N,滑轮重、绳重和摩擦不计,匀速提升重物A和B,则A所受的重力为 N。
答案:200
解析:由题图可知,提升重物A的滑轮是动滑轮,不计滑轮重、绳重和摩擦时,使用动滑轮能够省一半的力,所以需要用的力F1=GA,故GA=2F1=200 N。
8.(2025·四川成都中考)在探究动滑轮的特点的实验中,竖直向上拉弹簧测力计,如图所示,弹簧测力计静止时的示数分别是F1、F2,则F1、F2的大小关系是 ;若钩码匀速上升0.1 m,则绳子自由端移动的距离是 m。
答案:F1=F2 0.2
解析:因为动滑轮每段绳子承担物重的拉力相等,所以静止时每段绳子的拉力大小相等,故F1=F2;若钩码匀速上升 0.1 m,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0.2 m。
能力提升
9.(2025·江苏镇江中考)图甲为停车场的电子闸杆,其结构图如图乙所示,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.闸杆所受重力的力臂为OB
D.当力F垂直于OA向下时,F为最小值
答案:D
解析: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,选项A错误;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,选项B错误;闸杆质量分布均匀,其所受重力的方向竖直向下,闸杆所受重力的力臂为OB,选项C错误;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,此时动力F为最小值,选项D正确。
10.(2025·江苏无锡中考)如图所示,在探究杠杆的平衡条件实验中,调节杠杆水平平衡后,在杠杆的左边20 cm处挂2个钩码,在杠杆的右边10 cm处用弹簧测力计竖直向下拉,使杠杆在水平位置重新平衡,此时弹簧测力计的示数为 N;若弹簧测力计沿图中虚线方向向下拉,使杠杆在水平位置重新平衡,则弹簧测力计的示数会 (选填“变大”“变小”或“不变”),原因是 。
答案:2 变大 动力臂变小,阻力和阻力臂不变,则拉力会变大
解析:由题图可知,弹簧测力计的示数为2 N;当弹簧测力计倾斜拉动杠杆在水平位置平衡时,动力臂变小,阻力和阻力臂不变,则拉力会变大。
11.(2025·江苏常州武进模拟)如图是某同学在家锻炼身体的情景,锻炼时,手支撑在竖直墙壁上,手臂弯曲、伸直交替进行,此时人体相当于一个 (选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆。已知此人重500 N,其手掌到地面的距离是1.6 m,CE=1 m,DE=0.6 m,此时人对墙的推力是 N,如果要增加锻炼强度,脚应 (选填“靠近”或“远离”)墙。
答案:省力 125 远离
解析:根据题图可知,动力臂是AE,阻力臂是DC,因为AE>DC,所以人体相当于一个省力杠杆;人受到的重力为阻力,G=500 N,阻力臂DC=EC-ED=1 m-0.6 m=0.4 m,根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知,F×AE=G×DC,解得F=125 N,墙对人的推力与人对墙的推力是一对相互作用力,故此时人对墙的推力为125 N;根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知,要增加锻炼强度,就要增大人对墙的推力F,在重力G不变的情况下,当脚远离墙时,阻力臂变大,动力臂变小,则动力会变大,由此可知,推力F会增大。
12.(2025·江苏无锡锡山月考)如图甲是《天工开物》中记载的一种农业生产汲水装置——辘轳。
(1)图乙是辘轳的示意图,为方便提水,应按照 (选填“省力”或“费力”)杠杆来设计,支点是 (选填“A”“B”或“C”)点,动力的作用点在 (选填“A”“B”或“C”)点。
(2)图乙中动力臂和阻力臂之比为5∶1,若AB=15 cm,则BC= cm;现将总质量为50 kg的水和桶从井中匀速提起,人们在摇把末端施加的力F1至少为 N。(g取10 N/kg)
(3)图丙中水龙头开关的设计也应用了同样的原理,开关选用 (选填“①”或“②”)效果更好。
答案:(1)省力 B C
(2)75 100
(3)①
解析:(1)辘轳的实质是轮轴,为省力杠杆,动力作用在大轮上,即动力的作用点在C点省力;支点是绕着转动的固定点,即B点。
(2)题图乙中动力臂和阻力臂之比为5∶1,即BC∶AB=5∶1,已知阻力臂AB=15 cm,则动力臂为BC=5×15 cm=75 cm;根据杠杆的平衡条件得,F1×BC=G×AB=mg×AB,解得人们施加的力至少为F1==100 N。
(3)水龙头开关的设计也应用了轮轴,增大大轮的半径可以增大动力臂,故选择题图丙中的①效果更好。
创新拓展
13.(2025·江苏苏州中考)某实践小组用正中间开孔的直尺、带挂钩的重物A、水和两个可读取液体体积的相同容器等,制作了可测算液体密度的装置。使用前,需将两容器挂在直尺两端固定的挂钩上,如图甲所示,调节两端平衡螺母使直尺水平平衡,再将重物A挂在开孔处的0刻度线处。某次使用时,小明向左侧容器中倒入体积V=30 mL的水,再向右侧容器中倒入相同体积的待测液体,通过向右移动重物A,使直尺再次水平平衡(左侧容器内的液体质量等于右侧容器内的液体质量与重物A所示质量之和),如图乙所示;他根据相关数据,算出了该液体的密度。
甲
乙
丙
(1)图甲中,要使直尺水平平衡,应将平衡螺母向 调节;
(2)小明测出的待测液体密度为 g/cm3;
(3)依照他的做法,不同的待测液体的密度ρ液与重物A所示质量m满足一定的函数关系,图丙中图线 符合此关系;
(4)对小明的某些做法进行调整,可使该装置的测量范围变为1.0~1.2 g/cm3,且通过将重物A从“0”移动到“10 g”的过程来实现,请具体描述如何调整 。(写出一种方法即可)
答案:(1)右
(2)0.7
(3)b
(4)改成右侧容器装水,左侧容器装待测液体,且容器的体积为50 mL
解析:(1)由题图甲可知,杠杆静止时,左端低、右端高,可将杠杆两端的平衡螺母向右调节;
(2)由题图乙可知,重物A对应的刻度为9 g,左侧容器内的液体质量等于右侧容器内的液体质量与重物A所示质量之和,根据m=ρV可知,1.0 g/cm3×30 cm3=ρ液×30 cm3+9 g,解得ρ液=0.7 g/cm3;
(3)左侧容器内的液体质量等于右侧容器内的液体质量与重物A所示质量之和,根据m=ρV可知,ρ水V=ρ液V+m,即ρ液==ρ水-·m=-·m+ρ水,液体的体积和水的密度一定,所以待测液体的密度ρ液与重物A所示质量m成一次函数关系,且重物A所示质量m越大,对应待测液体密度ρ液越小,所以题图丙中图线b符合此关系;
(4)由(3)可知,重物A所示质量m越大,对应待测液体密度ρ液越小,因此可将右侧容器装水,左侧容器装待测液体,由于左侧容器内的液体质量等于右侧容器内的液体质量与重物A所示质量之和,根据m=ρV可知,ρ液'V'=ρ水V'+m,即ρ液'==ρ水+·m,重物A所示质量m越大,对应待测液体密度ρ液越大;要使该装置的测量范围变为1.0~1.2 g/cm3,当液体密度为1.2 g/cm3时,重物A的质量为10 g,代入上式,解得V'=50 cm3=50 mL,故调整措施为:改成右侧容器装水,左侧容器装待测液体,且容器的体积为50 mL。
学科网(北京)股份有限公司
$