
?考向11 簡單機械
1.(2021·江蘇廣陵·)如圖所示的簡單機械中一定省力的是( )
A.筷子 B.核桃夾
C.釣魚竿 D.船槳
【答案】B
【詳解】
ACD.筷子、釣魚竿、船槳在使用過程中,動力臂小于阻力臂,都屬于費力杠桿,故ACD不符合題意;
B.核桃夾在使用過程中,動力臂大于阻力臂,屬于省力杠桿,故B符合題意。
故選B。
2.(2021·江蘇鎮(zhèn)江·)小高在“探究杠桿的平衡條件”的實驗中。
(1)在杠桿上掛鉤碼前,杠桿靜止在甲圖中的位置,此時杠桿___________(選填 “平衡”、“不平衡”),為使杠桿水平平衡,他應將左端的平衡螺母向___________(左/右)調(diào)節(jié)。
(2)圖乙中,他用彈簧測力計在B處豎直向上拉杠桿到水平位置平衡,將杠桿調(diào)至水平平衡的目的是便于___________;此時測力計的示數(shù)為___________N。如他將測力計沿圖中虛線方向拉,仍使杠桿在水平位置平衡,測力計的示數(shù)將___________(變大/不變/變小);
(3)此實驗多次改變鉤碼的數(shù)量和懸掛位置以及彈簧測力計的位置,收集杠桿平衡時多組動力、動力臂、阻力和阻力臂的數(shù)據(jù),其目的是___________。
(4)完成上述實驗后,小高利用杠桿平衡條件來測量杠桿自身的質(zhì)量:
①如圖丙將杠桿的C點掛在支架上,在C點的右側(cè)掛質(zhì)量為m的鉤碼,左右移動鉤碼的位置,使杠桿在水平位置平衡;
②用刻度尺測出此時鉤碼懸掛位置D點到C點的距離l1和___________點到C點的距離l2;
③根據(jù)杠桿平衡條件,可以計算出杠桿的質(zhì)量m杠桿=___________(用題目中所給物理量符號表示)。
【答案】平衡 右 測量力臂 1.5 變大 尋找普遍規(guī)律 O
【詳解】
(1)[1][2]在杠桿上掛鉤碼前,杠桿靜止,處于平衡狀態(tài);調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡,杠桿右端偏高,左端的平衡螺母應向上翹的右端移動,使杠桿在水平位置平衡。
(2)[3]圖乙中,用彈簧測力計在B處豎直向上拉杠桿到水平位置平衡,這樣可以方便測量力臂。
[4]測力計的分度值是0.1N,指針指在1.5N,此時測力計的示數(shù)為1.5N。
[5]彈簧測力計斜拉時,阻力及阻力臂不變,拉力力臂變小,根據(jù)杠桿平衡條件可知拉力變大。
(3)[6]探究杠桿平衡的條件時進行多次實驗,多次改變掛在支點O兩邊鉤碼的質(zhì)量和懸掛位置,收集杠桿平衡時多組動力,動力臂、阻力和阻力臂的數(shù)據(jù),其目的是通過實驗數(shù)據(jù)總結(jié)實驗結(jié)論,尋找普遍規(guī)律,避免偶然性。
(4)②[7]已知鉤碼的質(zhì)量m,用刻度尺測出此時鉤碼懸掛位置D到C的距離,即l1,欲求杠桿的質(zhì)量m杠桿,杠桿的重心在O點,則應量出O到C的距離,即l2。
③[8]根據(jù)杠桿平衡條件可得
ml1=m杠桿l2
m杠桿=
杠桿分類:
?。?)省力杠桿:L1>L2,F(xiàn)1<F2。
這類杠桿的特點是動力臂L1大于阻力臂L2,平衡時動力F1小于阻力F2,即用較小的動力就可以克服較大的阻力。但是實際工作是動力移動的距離卻比阻力移動的距離大,即要費距離。如撬起重物的撬棒,開啟瓶蓋的起子、鍘草用的鍘刀等,都屬于這一類杠桿。
?。?)費力杠桿:L1<L2,F(xiàn)1>F2。
這類杠桿的特點是動力臂L1小于阻力臂L2,平衡時動力F1大于阻力F2,即要用較大的動力才能克服阻力完成工作,但它的優(yōu)點是杠桿工作時,動力移動較小的距離就能使阻力移動較大的距離。使工作方便,也就是省了距離。如縫紉機踏板、挖土的鐵锨、大掃帚、夾煤塊的火鉗,這些杠桿都是費力杠桿。
?。?)等臂杠桿:L1=L2,F(xiàn)1=F2。
這類杠桿的動力臂L1等于阻力臂L2,平衡時動力F1等于阻力F2,工作時既不省力也不費力,如天平、定滑輪就是等臂杠桿。
【考綱要求】
1、知道杠桿定義及杠桿的五要素:支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂;
2、會畫力臂理解杠桿平衡條件,并能區(qū)別實際生活中的省力、費力及等臂杠桿;
3、理解定滑輪、動滑輪實質(zhì),理解滑輪組。
【知識網(wǎng)絡】
【考點梳理】
考點一、杠桿
1、杠桿的概念:一根在力的作用下能繞著固定點轉(zhuǎn)動的硬棒就是杠桿。杠桿的五要素是:支點、動力、阻力、動力臂和阻力臂,杠桿可以是直的硬棒,如撬棒等;也可以是彎的,如羊角錘。
2、杠桿的五要素
(1)支點(O):杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點。
(2)動力(F1):使杠桿轉(zhuǎn)動的力,一定是其他物體施給杠桿的力。
(3)阻力(F2):阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力。一定是其他物體施給杠桿的力。
(4)動力臂(L1):從支點到動力作用線的距離。
(5)阻力臂(L2):從支點到阻力作用線的距離。
3、杠桿的平衡條件:
(1)杠桿在力的作用下保持靜止或勻速轉(zhuǎn)動,杠桿就處于平衡狀態(tài)。
(2)杠桿的平衡條件是動力×動力臂=阻力×阻力臂,用公式表示為F1L1= F2L2
要點詮釋:杠桿的平衡不是單獨由力或力臂決定的,而是由它們的乘積來決定的。
4、杠桿分類:
?。?)省力杠桿:L1>L2,F(xiàn)1<F2。
這類杠桿的特點是動力臂L1大于阻力臂L2,平衡時動力F1小于阻力F2,即用較小的動力就可以克服較大的阻力。但是實際工作是動力移動的距離卻比阻力移動的距離大,即要費距離。如撬起重物的撬棒,開啟瓶蓋的起子、鍘草用的鍘刀等,都屬于這一類杠桿。
(2)費力杠桿:L1<L2,F(xiàn)1>F2。
這類杠桿的特點是動力臂L1小于阻力臂L2,平衡時動力F1大于阻力F2,即要用較大的動力才能克服阻力完成工作,但它的優(yōu)點是杠桿工作時,動力移動較小的距離就能使阻力移動較大的距離。使工作方便,也就是省了距離。如縫紉機踏板、挖土的鐵锨、大掃帚、夾煤塊的火鉗,這些杠桿都是費力杠桿。
?。?)等臂杠桿:L1=L2,F(xiàn)1=F2。
這類杠桿的動力臂L1等于阻力臂L2,平衡時動力F1等于阻力F2,工作時既不省力也不費力,如天平、定滑輪就是等臂杠桿。
考點二、滑輪
1、定滑輪:如下圖甲所示,我們可把一條直徑看成杠桿,圓心就是杠桿的支點,因此,定滑輪實質(zhì)是等臂杠桿。定滑輪的特點是它的轉(zhuǎn)軸(支點)不隨貨物上下移動。
2、動滑輪:如下圖乙所示,特點是它的轉(zhuǎn)動軸會隨物體上下移動,它實質(zhì)是動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿,它的轉(zhuǎn)動軸是阻力作用點。
3、定滑輪和動滑輪的作用
使用定滑輪雖然不能省力,但可以改變用力方向,給工作帶來方便。
使用動滑輪可以省力,但要多移動距離。
4、滑輪組:由定滑輪和動滑輪組裝起來的,既可省力又可以改變用力方向,但費距離。所用力F與物重關系為(n為承擔吊著物體的繩子段數(shù)),物體升高h時,繩子自由端移動的距離為s,則s=nh。繩子自由端移動的速度距離為v,則V自=nV物。我們可以在知道或算出滑輪組承擔重物的繩子段數(shù)的情況下組裝滑輪組,可以根據(jù)“奇動偶定”的原則先確定繩子的一端是掛在動滑輪或定滑輪的鉤上,再由里向外順次繞線。
1.(2021·江蘇江都·)如圖所示工具中,屬于省力杠桿的是( ?。?br />
A. 掃帚
B. 瓶蓋起子
C. 筷子
D. 鑷子
2.(2017·山東天橋·)學校旗桿頂上安裝有一個滑輪(如圖),該滑輪在升旗過程中( ?。?br />
A.可以省力 B.可以改變力的方向 C.可以省功 D.可以幫人們省距離
1.(2021·廣西三江·)用完全相同的滑輪組成的滑輪組勻速豎直向上提物體M,如圖所示。如果自由端的拉力F=30N,物體M的速度v=0.1m/s,每個滑輪重10N,忽略繩重和軸摩擦。下列說法中正確的是( ?。?br />
A.物體M受到的合力不為零 B.物體M的重力為80N
C.自由端移動的速度為0.2m/s D.天花板受到的拉力為90N
2.(2019·上海市寶山實驗學校)如圖所示,在水平拉力的作用下使物體,沿水平地面作勻速直線運動,若滑輪與繩子質(zhì)量及摩擦不計,已知物體與地面間的摩擦力為10N,物體運動的速度為2m/s,那么關于拉力的大小和拉力的功率的大小,下列說法中正確的是( )
A.拉力的大小為20N B.拉力的大小為5N
C.拉力的功率的大小為 D.拉力的功率的大小為10W
一、單選題
1.(2020·北京通州·)如圖所示的杠桿每小格的長度相等,質(zhì)量不計,為支點。物體A的體積大于B,物體A重力為,此時杠桿保持水平平衡,則下列說法正確的是( ?。?br />
A.物體B重力為
B.物體B重力為
C.物體A的密度比物體B的大
D.物體A和物體B都靠近支點一格,杠桿依然能保持平衡
2.(2019·天津河西·)如圖所示,通過定滑輪勻速提起重物時,向三個方向拉動的力分別為、、,則三個力大小關系是( ?。?br />
A. B. C. D.
3.(2021·湖南祁陽·)在調(diào)節(jié)平衡后的杠桿兩側(cè),分別掛上相同規(guī)格的鉤碼,杠桿處于平衡狀態(tài).如果兩側(cè)各增加一個鉤碼,則( ?。?br />
A.右端下降 B.左端下降 C.仍然平衡 D.無法判斷
4.(2021·江蘇玄武·)如圖所示,重力不計的杠桿可繞O點無摩擦轉(zhuǎn)動,在A端用輕質(zhì)細繩懸掛一質(zhì)量為200g的物體M,同時在B點施加一個始終垂直于杠桿的拉力FB,杠桿繞O點勻速轉(zhuǎn)動到虛線位置,OA=3m,AB=1m。下列說法正確的是( )
A.杠桿拉至與墻面夾角為30°時,F(xiàn)B=3N
B.拉力F逐漸變大
C.杠桿繞O點緩慢轉(zhuǎn)動到水平位置時拉力FB做的功為3J
D.此過程中,F(xiàn)B最大值為3N
5.(2021·江蘇盱眙·)使用釣魚竿、鑷子、笤帚等杠桿時,雖然費力,但可以省距離,對“省距離”的認識,下列說法正確的是( ?。?br />
A.減小動力作用點移動的距離 B.減小阻力作用點移動的距離
C.減小動力臂 D.減小阻力臂
6.(2019·陜西淳化·)如圖所示,作用在杠桿一端且始終與杠桿垂直的力,將杠桿緩慢地由位置拉至位置,拉力在這個過程中( ?。?br />
A.變大 B.變小 C.不變 D.先變大后變小
7.(2021·吉林雙陽·)下列有關各圖與對應的物理知識不正確的是( ?。?br />
A.茶壺-連通器 B.筷子-省力杠桿
C.吸飲料-大氣壓強 D.吹氣-流體壓強與流速
8.(2020·上海奉賢·)如圖所示,若杠桿在水平位置平衡,關于力的大小、方向和作用點正確的是( ?。?br />
A. B.
C. D.
9.(2021·山東淄博·)現(xiàn)有史籍中最早討論滑輪的是《墨經(jīng)》。書中將向上提舉重物的力稱為“挈”,將自由往下降落稱為“收”,將整個滑輪稱為“繩制”(圖1)。現(xiàn)分別用甲、乙兩個力替代“收”(圖2),使重物在相同的時間內(nèi)勻速上升相同高度。不計繩重和摩擦,下列說法正確的是( )
A.使用這個滑輪能省力
B.甲拉力大小等于乙拉力大小
C.甲拉力做的功大于乙拉力做的功
D.甲拉力使繩自由端移動的速度小于乙拉力使繩自由端移動的速度
10.(2022·上海·)如圖所示,所使用的杠桿能夠省距離的是( ?。?br />
A.羊角錘 B.筷子
C.開瓶器 D.獨輪車
11.(2021·河南平頂山·)如圖所示的簡單機械,在使用中省距離的杠桿是( ?。?br />
A.羊角錘 B.筷子
C.瓶蓋起子 D.核桃夾
12.(2019·云南迪慶·)如圖所示的簡單機械中,屬于費力杠桿的是( ?。?br />
A.瓶起子 B.道釘撬
C.筷子 D.鋼絲鉗
13.(2021·江西新余·)下列物理作圖正確的是( ?。?br />
A.物體對斜面的壓力
B.用最省的動力提起重物
C.漂浮的蘋果受力示意圖
D.動滑輪承重的繩子股數(shù)為2股
14.(2021·江蘇丹徒·)如圖所示器具中,屬于省力杠桿的是( ?。?br />
A. 笤帚
B.筷子
C.核桃夾
D. 釣魚竿
二、多選題
15.(2021·河北定興·)在下列說法中,正確的是( )
A.學校旗桿頂端安裝的滑輪是定滑輪
B.物體不受力時,運動速度就會減小,最終會停下來
C.推土機安裝寬大履帶是為了減小對地面壓強
D.跳遠運動員起跳前要助跑,是為了增大慣性
16.(2020·四川溫江·)圖示裝置中,每個滑輪重均為,如圖甲所示,滑輪組下端掛有物體B,滑輪組繩的末端通過定滑輪沿水平方向與物體A相連,此時物體A在繩的水平拉力作用下向右做勻速直線運動,測力計的示數(shù)為;如圖乙所示,在物體B下加掛重為的物體C后,同時用水平向左的力拉動物體A,使其沿水平桌面向左做勻速直線運動,此時物體B上升的速度大小為。若不計繩重及滑輪的摩擦,取。下列結(jié)論正確的是( ?。?br />
A.乙圖測力計示數(shù)為 B.物體的重力為
C.乙圖的大小為 D.做功的功率為
17.(2021·河北廣平·)如圖所示是汽車起重機,其中A,B組成滑輪組(結(jié)構如示意圖),C桿伸縮可改變吊臂的長短,D桿伸縮可改變吊臂與水平面的角度,O為吊臂的轉(zhuǎn)動軸,裝在E里的電動機牽引鋼絲繩,利用滑輪組提升重物,H為在車身外側(cè)增加的支柱,F(xiàn)為吊臂頂端受到的豎直向下的力。下列有關汽車起重機的敘述中正確的是( ?。?br />
A.滑輪組中 A 滑輪用于改變力的方向
B.當 C 桿伸長時吊臂對D 桿的壓力將變大
C.當D 桿伸長時力F 的力臂將變小
D.H的作用是工作時以防翻車和避免輪胎受到的壓力過大
三、作圖題
18.(2021·山東高唐·)如圖所示是液壓汽車起重機的示意圖。請分別畫出作用在吊臂上的動力F1的力臂和杠桿所受的阻力F2。
19.(2021·重慶·)作出圖中力F所對應的力臂L。
四、實驗題
20.(2021·江蘇鎮(zhèn)江·)如圖所示,是“探究杠桿的平衡條件”的實驗裝置。
(1)實驗前,應調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母,使杠桿在___________位置平衡;
(2)杠桿平衡后,在左側(cè)掛兩個鉤碼,每個鉤碼重1N,在右端豎直向下拉著彈簧測力計,使杠桿在水平位置平衡,如圖所示,此時彈簧測力計的示數(shù)F=___________N;
(3)當彈簧測力計處于圖中的虛線(斜拉)位置時,若使杠桿在水平位置平衡且彈簧測力計的示數(shù)仍等于F,應將鉤碼向___________(選填“左”或“右”)移動適當?shù)木嚯x。
21.(2021·江蘇灌云·)在“探究杠桿的平衡條件”的實驗中:
(1)如圖a所示,要使杠桿在水平位置平衡,可將杠桿左端的平衡螺母向______調(diào)節(jié),此步驟的目的是______;
(2)在實驗中,甲同學猜想杠桿平衡條件:動力×動力臂=阻力×阻力臂,乙同學猜想杠桿平衡條件:動力+動力臂=阻力+阻力臂;他們通過實驗獲得一組數(shù)據(jù),如表:
實驗次數(shù)
動力F1/N
動力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
3
6
6
3
根據(jù)表中數(shù)據(jù),他們都認為自己的猜想是正確的;你認為,他們實驗驗證的過程存在什么問題?______;
(3)如表是丙同學在“研究杠桿的平衡條件”的實驗中,記錄的部分測量結(jié)果,請在空格中填入適當?shù)闹担?br />
實驗次數(shù)
動力F1/N
動力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
0.5
8
1
4
2
______
6
1.5
8
(4)丙同學在實驗過程中改變測力計施力方向,由圖b到圖c過程中,測力計示數(shù)將______。(選填“變大”“變小”或“不變”)
22.(2021·江蘇玄武·)小明利用刻度均勻的杠桿進行“探究杠桿的平衡條件”實驗。
(1)實驗前,將杠桿的中點置于支架上,當杠桿靜止時杠桿左端下沉,這時應將平衡螺母向 ______端調(diào)節(jié),直到杠桿在水平位置平衡,目的是 ______;
(2)如圖甲所示,杠桿調(diào)平后,在杠桿A點處掛4個鉤碼,則在B點處應掛 ______個同樣的鉤碼,杠桿仍然在水平位置平衡;
(3)小明又進行了如圖乙所示的探究,用彈簧測力計在C點豎直向上拉使杠桿仍然處于水平位置平衡時,發(fā)現(xiàn):F×OC>G×OD,原因可能是 ______。
23.(2021·江蘇雨花臺·)利用杠桿開展相關實驗探究:
(1)安裝好杠桿,將其放到水平位置后松手,發(fā)現(xiàn)杠桿在豎直平面內(nèi)沿順時針方向轉(zhuǎn)動,如圖甲所示。則應將平衡螺母向_________(選填“左”或“右”)調(diào)節(jié),直到杠桿在水平位置平衡;調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡的目的是__________。
(2)如圖乙所示,在A點掛3個重力均為0.5 N的鉤碼,在B點用彈簧測力計豎直向下拉杠桿,使其在水平位置平衡,彈簧測力計的示數(shù)為___________N;若在第(1)小題所描述的情形中未調(diào)節(jié)平衡螺母而直接開展上述實驗,彈簧測力計的示數(shù)會___________(選填“偏大”“偏小”或“不變”);
(3)始終垂直于杠桿向下拉彈簧測力計,使杠桿從水平位置緩慢轉(zhuǎn)過一定角度,如圖丙所示。此過程中,彈簧測力計拉力的力臂________(選填“變大”“變小”或“不變”,下同),拉力的大小________。
24.(2021·湖南長沙·)小南利用如圖所示的裝置來探究“杠桿的平衡條件”。
(1)實驗時每次使杠桿在水平位置平衡,這樣做的好處是便于直接______。
(2)杠桿平衡后,如圖乙所示,在杠桿A點掛3個相同的鉤碼,可在杠桿的B點掛______個相同的鉤碼,就可使杠桿重新在水平位置平衡。
(3)如圖所示,保持左側(cè)鉤碼個數(shù)和位置不變,彈簧測力計的作用點固定,只改變測力計與水平方向的角度θ,始終使杠桿水平平衡,若θ由如圖所示位置增加到90°時測力計的示數(shù)將______。
25.(2021·江蘇鹽都·)同學們共同研究滑輪和滑輪組的特點:
(1)他們研究定滑輪特點時,做的實驗如甲圖所示,據(jù)此可證明:使用定滑輪可以 ______,但不可以 ______;
(2)他們研究動滑輪特點時,用動滑輪勻速豎直提升重物,如乙圖所示。據(jù)此可知,使用動滑輪可以 ______,但不可以 ______;
(3)他們組裝滑輪組時,他們想:利用滑輪組提升重物能否省力呢?為此,他們進行的實驗如丙圖所示,物體的重力為2N,測力計的示數(shù)為0.8N,由圖可知,利用滑輪組提升重物能 ______,如果物體被提升的速度是0.2m/s,繩子自由端移動的速度是______m/s。
五、綜合題
26.(2021·陜西·)如圖所示,用固定在墻上的三角支架ABC放置空調(diào)室外機。已知AB長40cm,AC長30cm,室外機的重力為300N,恰好作用在AB中點處。
(1)如果A處螺釘松脫,則支架會繞______點傾翻;
(2)A處螺釘?shù)乃嚼開_____N(支架重力不計);
(3)為了安全,室外機的位置應盡量______(選填“靠近”或“遠離”)墻壁。
六、計算題
27.(2021·重慶長壽·)如圖所示,工人站在水平高臺上用滑輪組勻速豎直向上提升重為1400 N的重物(不計繩重和摩擦),拉力F的大小為500 N,重物在20 s內(nèi)上升高度為2 m;已知工人的體重為600 N,與地面接觸的總面積為500 cm2。求:
(1)動滑輪的重力;
(2)拉力F的功率;
(3)工人對高臺的壓強。
28.(2021·安徽金寨·)如圖所示的滑輪組,拉力F在10s內(nèi)將重物A勻速豎直向上提升了2m,不考慮拉繩的重力及繩與輪間的摩擦。當重物A的重力為300N時,繩自由端拉力F大小為110N。求:
(1)繩自由端運動速度;
(2)動滑輪的重。
29.(2021·江西新余·)如圖,一塊質(zhì)量為30kg的水泥預制板放在水平地面上,長、寬、厚分別是100cm、30cm、4cm,求:(g=10N/kg)
(1)預制板受的重力;
(2)地面受到預制板的壓強;
(3)若按圖中所示豎直向上將它的一端緩緩臺起,F(xiàn)為多少N。
30.(2021·廣東清新·)考古工作者在河底發(fā)現(xiàn)了古代的石像,經(jīng)潛水者測量它的體積約為2 m3。如圖所示,在打撈石像的過程中,考古工作者用動滑輪將石像勻速提升,需要豎直向上的拉力F=1.6×10 N.在沒有將石像提出水面前,若不計摩擦、液體阻力和滑輪重力,求:(ρ水=1.0×10 kg/m ,g取10 N/kg)
(1)石像受到的浮力;
(2)石像的重力;
1.【答案】B
【詳解】
ACD.掃帚、筷子、鑷子在使用過程中,動力臂小于阻力臂,都屬于費力杠桿,故ACD不符合題意;
B.瓶蓋起子在使用過程中,動力臂大于阻力臂,屬于省力杠桿,故B符合題意。
故選B。
2.【答案】B
【詳解】
升旗時,升旗手是緩緩向下拉繩子,說明旗桿頂部安裝的是定滑輪,只起到了改變力的方向,故B符合題意。
故選B。
1.【答案】C
【詳解】
A.因為物體做勻速運動,根據(jù)牛頓第一定律可知,物體M受到的合力為零,故A錯誤;
B.忽略繩重和軸摩擦,根據(jù)
即
解得
故B錯誤;
C.由圖可知
自由端移動的速度為
故C正確;
D.天花板受到的拉力為
故D錯誤。
故選C。
2.【答案】B
【詳解】
圖中的滑輪是動滑輪,若滑輪與繩子質(zhì)量及摩擦均不計,則拉力等于物體所受摩擦力的一半,即
物體的運動速度為,則繩子的速度為,故拉力的功率為
故選B。
1.【答案】B
【詳解】
AB.據(jù)杠桿的平衡條件知,此時杠桿對B的拉力等于B的重力,故,故
故A錯誤、B正確;
C.已知物體A的體積大于B,物體A重力為,B的重力為,所以A的質(zhì)量小于B的質(zhì)量,根據(jù)可得物體A的密度小于物體B的密度,故C錯誤;
D.物體A和物體B都靠近支點一格,物體A
物體B
根據(jù)杠桿平衡條件,當動力動力臂阻力阻力臂時,杠桿處于平衡狀態(tài),靠近支點一格,杠桿不平衡,故D錯誤。
故選B。
2.【答案】C
【詳解】
因為定滑輪相當于一等臂杠桿,只能改變力的方向,而不省力,故定滑輪拉同一重物G,沿三個不同方向,用的拉力大小相等,即F1、F2、F3都等于物體的重力,故有
故C符合題意,ABD不符合題意。
故選C。
3.【答案】A
【詳解】
設一個鉤碼的重為G,一個格為l,則原來杠桿處于平衡狀態(tài),由
現(xiàn)在在兩側(cè)各增加一個鉤碼后,杠桿左邊
杠桿右邊
右邊的力和力臂的乘積大,杠桿不再平衡,并且右端下降,故A符合題意,BCD不符合題意。
故選A。
4.【答案】D
【詳解】
AD.當杠桿轉(zhuǎn)到水平位置時拉力最大,由杠桿平衡條件可得
又
所以有
解得
故A錯誤,D正確;
BC.由于阻力臂先增大后減小,拉力也是先增大后減小,當杠桿轉(zhuǎn)到水平位置時,拉力做的功等于克服物體重力做功為
故BC錯誤。
故選D。
5.【答案】A
【詳解】
釣魚竿、鑷子、笤帚,在使用時動力臂小于阻力臂,都屬于費力杠桿,雖然費力,但可以省距離,即動力作用點要少移動距離,故A正確,BCD錯誤。
故選A。
6.【答案】D
【詳解】
由圖知道,將杠桿緩慢地由位置A拉到水平位置的過程中,動力臂不變,阻力不變,阻力臂變大,由杠桿平衡條件知道,動力變大;圖中在杠桿由水平位置緩慢轉(zhuǎn)到B位置的過程中,阻力不變,動力臂不變,阻力臂變小,由杠桿平衡條件知道,動力變小,所以,將杠桿緩慢地由位置A拉至位置B的過程中,動力先變大后變小。
故選D。
7.【答案】B
【詳解】
A.上端開口,底部連通的容器叫連通器,茶壺的壺身和壺嘴組成連通器,故A正確,不符合題意;
B.筷子在使用時,阻力臂大于動力臂,為費力杠桿,故B不正確,符合題意;
C.用嘴吸吸管,吸管內(nèi)的氣壓變小,飲料在大氣壓的作用下進入嘴里,故C正確,不符合題意;
D.向兩紙間吹氣,氣體流速變大,壓強變小,故兩張紙靠攏在一起,故D正確,不符合題意。
故選B。
8.【答案】C
【詳解】
A.和都使杠桿沿順時針方向轉(zhuǎn)動,杠桿不能在水平方向平衡,故錯誤;
BD.和都使杠桿沿逆時針方向轉(zhuǎn)動,杠桿不能在水平方向平衡,故BD錯誤;
C.有使杠桿沿順時針方向轉(zhuǎn)動的趨勢,有使杠桿沿逆時針方向轉(zhuǎn)動的趨勢,且F2對應的力臂大于F1對應的力臂
F1>F2
據(jù)杠桿的平衡條件知,杠桿可以在水平位置平衡,C正確。
故選C。
9.【答案】B
【詳解】
A.圖中滑輪的軸固定不動,屬于定滑輪,不能省力,故A錯誤;
B.不計繩重和摩擦,使用定滑輪不省力,所以兩個拉力的大小都等于物體的重力,甲拉力大小等于乙拉力大小,故B正確;
C.使重物在相同的時間內(nèi)勻速上升相同高度,甲乙拉力相等,甲乙拉力移動的距離相等,由W=Fs可知甲拉力做的功等于乙拉力做的功,故C錯誤;
D.使重物在相同的時間內(nèi)勻速上升相同高度,甲乙拉力移動的距離相等,由可知,甲拉力使繩自由端移動的速度等于乙拉力使繩自由端移動的速度,故D錯誤。
故選B。
10.【答案】B
【詳解】
A.用羊角錘起釘子時動力臂大于阻力臂,是省力杠桿,費距離,故A不符合題意;
B.筷子在使用時動力臂小于阻力臂,是費力杠桿,可以省距離,故B符合題意;
C.開瓶器在使用過程中,動力臂大于阻力臂,是省力杠桿,費距離,故C不符合題意;
D.獨輪車在使用時動力臂大于阻力臂,是省力杠桿,費距離,故D不符合題意。
故選B。
11.【答案】B
【詳解】
羊角錘、瓶蓋起子、核桃夾均為省力杠桿,省力費距離,筷子為費力杠桿,費力省距離。故B符合題意,ACD不符合題意。
故選B。
12.【答案】C
【詳解】
A.瓶起子在翹起瓶蓋時,動力臂大于阻力臂,省力,屬于省力杠桿,故A不符合題意;
B.道釘撬在翹起釘子時,動力臂大于阻力臂,省力,屬于省力杠桿,故B不符合題意;
C.筷子使用時動力臂小于阻力臂,費力,屬于費力杠桿,故C符合題意;
D.鋼絲鉗工作時,動力臂大于阻力臂,省力,屬于省力杠桿,故D不符合題意。
故選C。
13.【答案】B
【詳解】
A.壓力是指垂直作用在物體表面上的力,作用點應該在斜面上,不應該在物體重心,故A錯誤;
B.由圖可知,O為支點,力沿F方向時,此時的力臂OB是最大的,阻力和阻力臂不變,所以用力是最小的,故B正確;
C.漂浮的蘋果受到的重力和浮力應該是相等的,而圖中兩條線段不相等,故C錯誤;
D.由圖可知,動滑輪承重的繩子股數(shù)為3股,故D錯誤。
故選B。
14.【答案】C
【詳解】
A.笤帚在使用過程中,動力臂小于阻力臂,是費力杠桿,故A不符合題意;
B.筷子在使用過程中,動力臂小于阻力臂,是費力杠桿,故B不符合題意;
C.核桃夾在使用過程中,動力臂大于阻力臂,是省力杠桿,故C符合題意;
D.釣魚竿在使用過程中,動力臂小于阻力臂,是費力杠桿,故D不符合題意。
故選C。
15.【答案】AC
【詳解】
A.旗桿上的滑輪輪軸是固定的,該滑輪是定滑輪,使用它可以改變拉力的方向,故A正確;
B.由牛頓第一定律可知,運動的物體不受力的作用時會一直做勻速直線運動,故B錯誤;
C.推土機安裝寬大履帶,在壓力一定時,通過增大受力面積,減小對地面壓強,故C正確;
D.跳遠運動員起跳前要助跑,是為了利用人體的慣性,但不能增大慣性,故D錯誤。
故選AC。
16.【答案】BD
【詳解】
由圖甲可知,兩條繩子向下拉彈簧測力計,彈簧測力計的示數(shù)
則繩子自由端拉力
由圖甲可知動滑輪的繩子股數(shù),則滑輪組繩子末端受到的拉力
所以,B受到的重力
故B正確;
由于力的作用相互的,物體A受到的水平拉力
因為物體A勻速直線運動,根據(jù)受力平衡可知,A物體所受摩擦力
在物體B下加掛重為的物體C后,滑輪組繩子末端受到的拉力
則乙圖測力計示數(shù)為
故A錯誤;
由于力的作用相互的,物體A受到向右的拉力
因為物體A對桌面的壓力、接觸面的粗糙程度不變,所以物體A受到摩擦力不變,還是,此時物體A受到向左的拉力、向右的拉力、向右的摩擦力,因為物體A向左勻速直線運動,根據(jù)受力平衡可知
故C錯誤;
物體A左移的速度
拉力做功功率
故D正確。
故選BD。
17.【答案】BCD
【詳解】
A.A滑輪隨物體一起移動是動滑輪,動滑輪可以省力但不可以改變力的方向,故A錯誤;
B.當C桿伸長時吊臂阻力臂變長,在阻力和動力臂一定時,阻力臂越長,動力越大,根據(jù)物體間力的作用是相互的可知,對D桿的壓力將變大,故B正確;
C.當D桿伸長時力,物體變高,阻力F的力臂將變小,故C正確;
D.操縱汽車起重機時,應在車身外側(cè)增加支柱即H,以防翻車,并避免輪胎受到過大的壓力,故D正確。
故選BCD。
18.【答案】
【詳解】
從支點O作動力F1的作用線的垂線段,即為力臂l1;阻力是重物對吊臂的拉力,方向豎直向下,從阻力作用點向下作阻力F2的示意圖,如圖所示
19.【答案】
【詳解】
延長力F的作用線,過支點O做力F的作用線的垂線,垂線段的長就是力F的力臂L,如下圖所示:
20.【答案】水平 3 右
【詳解】
(1)[1]實驗前,應調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母,使杠桿在水平位置平衡,便于讀取力臂。
(2)[2]設杠桿一個小格代表l,掛在A點的力是阻力
F2=2×1N=2N
則阻力臂是3l,彈簧測力計在BD點豎直向下拉動杠桿,則彈簧測力計的拉力是動力F1,動力臂是2l,根據(jù)杠桿平衡條件得
F1×2l=×2N×3l
F1=3N
(3) [3]當彈簧測力計處于圖中的斜拉位置時,彈簧測力計示數(shù)不變,即動力不變,動力臂變小,阻力不變,根據(jù)杠桿平衡條件得,阻力臂變小,所以鉤碼向右移動適當?shù)木嚯x。
21【答案】左 便于測量力臂 見解析
2 變大
【詳解】
(1)[1][2]由圖甲可知,杠桿右端下沉,應將杠桿左端的平衡螺母向左端調(diào)節(jié),使杠桿在平衡位置平衡;杠桿在水平位置平衡時,此時支點與作用點間的距離等于力臂的長度,這樣可以方便地測量力臂。
(2)[3]由表格可知,甲、乙同學的實驗過程中存在的問題是:只測量了一組數(shù)據(jù)便得出結(jié)論,結(jié)論具有片面性,應多測幾組數(shù)據(jù)進行分析得出結(jié)論,才具有普遍性;力與力臂是不同的物理量,不應該相加。
(3)[4]利用杠桿的平衡條件F1L1=F2L2計算出所對應的物理量,由題意得
F1×6cm=1.5N×8cm
則
F1=2N
(4)[5]丙同學在實驗過程中改變測力計施力方向,由圖b到圖c過程中,拉力的力臂減小,根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2l2知,在阻力和阻力臂不變時,拉力會增大,所以彈簧測力計示數(shù)會變大。
22.【答案】右 便于測量力臂并消除杠桿自重對實驗的影響 6 沒有考慮杠桿自身重力對實驗的影響
【詳解】
(1)[1][2]杠桿靜止時,杠桿左端下沉,說明右端偏高,平衡螺母需向右調(diào)節(jié);杠桿在水平位置平衡,作用在杠杠上的力與杠桿垂直時,力到支點O的距離就是力所對應的力臂,所以杠桿在水平位置平衡的目的是便于直接測量力臂并消除杠桿重力的影響。
(2)[3]設杠桿每個格的長度為L,每個鉤碼的重力為G,根據(jù)杠桿的平衡條件得
解得
故需掛6個鉤碼。
(4) [4]如圖乙所示,O點不是杠桿的中點,除了施加在杠桿上鉤碼的重力、彈簧測力計對杠桿的拉力外,不能忽略杠桿自身的重力。
23.【答案】左 消除杠桿自重的影響 2 偏小 不變 變小
【詳解】
(1)[1][2]安裝好杠桿后杠桿沿順時針方向轉(zhuǎn)動,則左端上翹,所以應將平衡螺母向左調(diào)節(jié),讓杠桿在水平位置平衡的目的是消除杠桿自重的影響同時這樣力臂在杠桿上便于測量。
(2)[3]由圖可知,根據(jù)杠桿平衡條件得
FA×lA=FB×lB
即
3×0.5N×4l=FB×3l
得
FB=2.0N
[4]若在第(1)小題所描述的情形中未調(diào)節(jié)平衡螺母而直接開展上述實驗,由于右側(cè)已經(jīng)存在杠桿的力與力臂的乘積,故彈簧測力計的示數(shù)會偏小。
(3)[5]圖丙使杠桿由水平位置時,根據(jù)杠桿平衡條件得
G×4l=F2×3l
則
F2=G
當轉(zhuǎn)動到圖中位置時,設杠桿與水平位置的夾角為α,物體重力的力臂變小,因彈簧測力計拉力的方向始終與杠桿垂直,故彈簧測力計拉力的力臂不變。
[6]則根據(jù)杠桿平衡條件得
G×4l×cosα=F′2×3l
則
所以,在此過程中拉力F變小。
24.【答案】測量力臂 4 變小/減小
【詳解】
(1)[1]杠桿在水平位置平衡,作用力與杠桿垂直,力的作用點到支點的距離就是力臂,力臂在杠桿上,便于在杠桿上直接測量力臂。
(2)[2]杠桿的支點O,杠桿平衡后,若在A點掛3個鉤碼,設1個鉤碼的重力為G,則左邊的重力為3G,又因為力臂OA=4L,右邊力臂OB=3L,所以,由杠桿的平衡條件可得
解得
即應在B點應掛4個鉤碼,才能使杠桿恢復平衡。
(3)[3]如圖丙所示,保持左側(cè)鉤碼個數(shù)和位置不變,彈簧測力計的作用點固定,只改變測力計與水平方向的角度θ,始終使杠桿水平平衡,若θ由如圖所示位置增加到90°時,動力臂越來越大,動力越來越小,當測力計和杠桿垂直時,此時動力臂最大,動力最小,測力計的示數(shù)將變小。
25.【答案】改變力的方向 省力 省力 改變力的方向 省力 0.6
【詳解】
(1)[1][2]由甲圖知道,三種拉力情況,每次拉力的方向都不相同。在實驗過程中不斷改變拉力的方向,觀察測力計的示數(shù)都為1N,等于物重,故得出結(jié)論:定滑輪可以改變力的方向,但不省力。
(2)[3][4]在圖乙中,拉力
F=0.6N<G=1N
說明使用動滑輪時省力,但不能改變力的方向。
(3)[5]由圖丙知道,物體的重力為2N,測力計的示數(shù)為0.8N,故利用滑輪組提升重物能省力。
[6]物體上升10cm,繩子自由端上升30cm,故繩子自由端移動的速度為重物移動速度的3倍,故繩子自由端移動的速度
v′=3v=3×0.2m/s=0.6m/s
26.【答案】C 200 靠近
【詳解】
(1)[1]用固定在墻上的三角支架ABC放置空調(diào)室外機,如果A處螺釘松脫,則支架會繞C點傾翻。
(2)[2]C點是支點,室外機處在AB中點處,則室外機的重力的力臂為,A處螺釘水平拉力的力臂為AC,由杠桿平衡條件可得
求得
F=200N
(3) [3]為了安全,應減小阻力臂,從而減小A處的拉力,即空調(diào)室外機應盡量靠近墻壁。
27.【答案】(1)100N;(2)150W;(3)2.2104Pa
【詳解】
解:(1)由圖可知,n=3,拉力的大小,動滑輪的重力
(2)拉力做的功
拉力的功率
(3)對工人,由平衡條件可知,工人受到平臺的支持力
所以工人對高臺的壓強
答:(1)動滑輪的重力是100N;
(2)拉力F的功率是150W;
(3)工人對高臺的壓強是2.2104Pa。
28.【答案】(1)0.6m/s; (2)30N
【詳解】
解:(1)重物提升的速度為
v物=
由圖可知,滑輪組的有效繩子段數(shù)n=3,則繩自由端運動速度為
v繩=nv物=3×0.2m/s=0.6m/s
(2)根據(jù)
F=
動滑輪的重力為
G動=nF-G=3×110N-300N=30N
答:(1)繩自由端運動速度為0.6m/s;
(2)動滑輪的重30N。
29.【答案】(1)300N;(2);(3)150N
【詳解】
解:(1)預制板受的重力
(2)受力面積
地面受到預制板的壓力
地面受到預制板的壓強
(3)若按圖中所示豎直向上將它的一端緩緩臺起,可將預制板看成杠桿,支點在它的另一端與地面接觸的地方,阻力為預制板自身的重力,根據(jù)杠桿的平衡條件可知,且則
答:(1)預制板受的重力為300N;
(2)地面受到預制板的壓強;
(3)若按圖中所示豎直向上將它的一端緩緩臺起,F(xiàn)為150N。
30.【答案】(1)2×104N;(2)5.2×104N
【詳解】
(1)石像浸沒在水中,排開水的體積等于自身的體積。根據(jù)阿基米德原理,有
(2)在利用動滑輪提升物體時作用在繩子自由端的拉力為1.6×104 N,在不考慮滑輪重、摩擦等情況下,滑輪對石像的拉力為
F拉=2×1.6×104 N=3.2×104 N
石像受到三個力作用:豎直向上的浮力、豎直向上的拉力、豎直向下的重力,三力是平衡的,有
G=F拉+F浮=2×104 N+3.2×104 N=5.2×104 N
答:(1)石像受到的浮力為2×104 N。
(2)石像重5.2×104 N。
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