3.4简单机械 同步练习（含解析）

简单机械
一、单选题
1.如图所示，某同学撬开石头时，分别用F1、F2、F3的力作用于A点，其中力臂最长的力是(
???)。
A.F1
B.F2
C.F3
D.F1与F3
2.如图所示，把同一物体沿斜面BA和CA分别拉到顶端A，若沿斜面的拉力F1=F2
，
则斜面两边的机械效率ηB、ηC
，
斜面两边的摩擦力分别为fB和fC
，
则下列判断正确的是（???
）
A.?fB＞fC????????????????????????????????B.?fB＜fC????????????????????????????????C.?ηB＜ηC????????????????????????????????D.?ηB=ηC
3.如图是胖子和瘦子两人用滑轮组锻炼身体的简易装置(不考虑滑轮重和摩擦)。使用时：①瘦子固定不动，胖子用力FA拉绳使所受重力为G的物块匀速上升。②胖子固定不动，瘦子用力FB拉绳使所受重力为G的物块匀速上升。下列说法中正确的是（??
）
A.?FA＜G????????????????????????????????B.?FB＜G????????????????????????????????C.?FA＝2G????????????????????????????????D.?FB＝2G
4.某同学想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”，如图所示，并测算了各次实验装置的机械效率。关于他的实验过程，下列说法中不正确的是（??
）
A.?由①②可知：滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关
B.?由②③可知：同一滑轮组提起物重越大，机械效率越低
C.?在①实验中，应匀速竖直向上拉动绳子
D.?为使实验的结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律
5.下列属于费力杠杆的是（??
）
A.?独轮车
?????????????????????????????B.?羊角锤
C.?船桨
??????????????????????????????????D.?开瓶器
6.如图所示,在轻质杠杆上吊一重物G,在一端施加一个始终与杠杆垂直的动力F,使杠杆缓慢地从OA转至OB,则在转动过程中(???
)
A.?F不变，杠杆是省力杠杆??????????????????????????????????????B.?F变大，杠杆是省力杠杆
C.?F不变，杠杆是费力杠杆??????????????????????????????????????D.?F变大，杠杆是费力杠杆
7.建筑工地上，工人用动滑轮来提升货物，以下分析正确的是（???
）
A.?一定可以省力??????????????????????????????????????????????B.?使用动滑轮时，该变形杠杆的支点在动滑轮的轴心处
C.?改变拉力方向，不会影响拉力的大小???????????D.?做的总功增大
8.如图所示，杠杆OA可绕支点O转动，B处挂一重物G，在A处用一竖直向上的力F拉杠杆。当杠杆和竖直墙之间夹角逐渐增大时，为了使杠杆平衡，则（???
）
A.?F逐渐增大，但F＜G?????B.?F大小不变，但F＞G?????C.?F逐渐减小，但F＞G?????D.?F大小不变，但F＜G
9.如图所示的工具在正常使用时，属于省力杠杆的是（???
）
A.?撬棒
?????????????????????????????????????B.?筷子
C.?食品夹
????????????????????????????????D.?天平
10.如图所示，一根可绕O点转动的均匀硬棒重为G，在棒的一端始终施加水平力F，将棒从图示．位置缓慢提起至虚线位置的过程中(???
)
A.?F的力臂变小，F的大小变大????????????????????????????????B.?F的力臂变大，F的大小变小
C.?重力G与它的力臂乘积保持不变??????????????????????????D.?重力G与它的力臂乘积变大
11.如图所示的四种情景中，使用的工具属于费力杠杆的是（??
）
A.?食品夹
????????????????????????????????????????????????B.?裁纸刀
C.?托盘天平
?????????????????????????????????????D.?瓶盖起子
12.如图所示，用三种不同的方式分别拉同一物体在水平地面上做匀速直线运动，所用拉力分别为F1、F2和F3
，
则它们的大小关系正确的是(不计滑轮重和绳子与滑轮间的摩擦)（??
）
A.?F3＜F1＜F2???????????????????????B.?F1＜F2＜F3???????????????????????C.?F2＜F1＜F3???????????????????????D.?F3＜F2＜F1
二、填空题
13.________叫机械效率，用字母________表示机械效率，它的计算公式是________。因为有用功总是________总功，所以机械效率总________1。
14.如图是搬运泥土的独轮车，手在A处抬起独轮车时，它属于________杠杆，车厢和泥土的总重为1000牛，运泥土时从A处抬起独轮车把手的力是F，F的力臂是________米，F的大小至少是________牛。
三、实验探究题
15.斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢?某科学兴趣小组开展以下探究·
【查阅资料】斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小越省力。
【建立假设】
假设1：与斜面的表面材料有关：
假设2：与斜面的倾斜程度有关：
假设3：与物体受到的重力大小有关。
【收集证据】小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用物块的材料及表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。
实验序号
1
2
3
4
5
6
斜面倾角θ/度
30
30
30
30
35
40
斜面的表面材料
木板
毛巾
木板
木板
木板
木板
物块重G/N
2.0
2.0
4.0
6.0
2.0
2.0
沿斜面拉力F/N
1.25
1.45
2.50
3.75
1.36
1.48
【得出结论】分析上述数据，斜面的省力情况与________有关-
【拓展】⑴已知实验中，斜面长均为1.2m、第1次实验中斜面高为0.6m，则第1次实验中斜面的机械效率是________%。
⑵分析表中数据，若要提高斜面的机械效率可采取的措施有________。
四、解答题
16.如图所示，甲、乙两位同学关于机械的省力。省功以及机械效率做了辩论，你支持哪一方的说法？不支持另一方的原因是什么？
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】
B
【解析】【分析】力臂是从杠杆的支点到力的作用线的垂直距离，据此分析判断。
【解答】事实证明，从杠杆的支点到力的作用点的距离是最长的力臂。题目中杠杆是直的，则以O点到A点之间的杠杆长度为力臂时最长，此时动力应该与杠杆垂直，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
2.【答案】
B
【解析】【分析】已知高度相同，根据公式W=Gh可求有用功的大小，还知道拉力的大小和通过的路程大小，根据公式W=Fs可求拉力做的总功；根据比较机械效率的大小。
【解答】同一物体升高的高度相同，根据公式W有=Gh可知，有用功相同；
因为CA＞BA，拉力相同，根据公式W总=Fs可知，F2做的功多；
有用功相同，F2做的总功多，由可知，其机械效率低，即ηB＞ηC
，
故C、D错误。
影响滑动摩擦力大小的因素有两个：压力大小和接触面的粗糙程度；
物体分别沿斜面BA和CA运动，可认为接触面的粗糙程度相同，斜面越陡，则压力越小，滑动摩擦力越小，则fB＜fC
，
故B正确，A错误。
故选B。
3.【答案】
C
【解析】【分析】瘦子固定不动时，中间的滑轮为动滑轮，根据动滑轮的特点计算拉力FA；当胖子固定不动时，中间的滑轮为定滑轮，根据定滑轮的特点计算拉力FB。
【解答】①瘦子固定不动时，中间的滑轮为动滑轮，
动滑轮向上只受一个拉力FA，向下受到两个拉力G，
根据二力平衡的知识可知，拉力FA=2G；
②当胖子固定不动时，中间的滑轮为定滑轮，
定滑轮不省力不费力，
那么拉力FB=G。
故选C。
?
4.【答案】
B
【解析】【分析】（1）根据图片比较①②的机械效率是否不同即可；
（2）将②③的物重与机械效率的大小进行比较即可；
（3）根据动滑轮的特点判断；
（4）根据减小误差的方法判断。
【解答】A.在实验①②中，绳子的绕法不同，但是机械效率相同，因此得到结论：滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关，故A正确不合题意；
B.在实验②③中，③中的物体重力大，机械效率也高，因此得到：同一滑轮组提起物重越大，机械效率越高，故B错误符合题意；
C.在使用动滑轮时，只有绳子之间相互平行，此时的动力臂才最长，也最省力，因此提升重物时，自由端的拉力应该沿竖直方向，故C正确不合题意；
D.结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律，故D正确不合题意。
故选B。
5.【答案】
C
【解析】【分析】比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类。
【解答】A.使用独轮车时，车轮为支点，车厢和货物的重力为阻力，作用在车厢长度的一半处；人的推力为动力，作用在车把末端。此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故A不合题意；
B.使用羊角锤时，锤头的弯曲处为支点，钉子施加的阻力作用在羊角的豁口处，动力作用在手柄上。此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故B不合题意；
C.使用船桨时，最外层的手为支点，动力作用在船桨的中间，而水施加的阻力作用在船桨头上。此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故C符合题意；
D.使用开瓶器时，它与瓶盖上面的接触点为支点，下面的接触点处施加阻力，动力作用在手臂上。此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故D不合题意。
故选C。
6.【答案】
B
【解析】【分析】根据杠杆的平衡条件分析拉力F的大小变化，根据动力臂和阻力臂的大小确定杠杆的分类。
【解答】根据杠杆的平衡条件得到：G×L2=F×
OA；
在杠杆转动的过程中，阻力臂L2逐渐变大而动力臂OA保持不变，那么动力F增大；
因为动力臂大于阻力臂，所以杠杆是省力杠杆。
故选B。
7.【答案】
D
【解析】【分析】根据动滑轮的结构特点分析判断。
【解答】A.使用动滑轮时，如果绳子的自由端系在轴心处，而阻力作用在动滑轮的边缘，此时动力臂为半径，阻力臂为直径，因此是费力的，故A错误；
B.使用动滑轮时，该变形杠杆的支点在动滑轮的一侧，故B错误；
C.在使用动滑轮时，改变拉力的方向，动力臂就会变小，拉力就会变大，故C错误；
D.使用动滑轮时，要克服动滑轮的重力做额外功，因此总功增大，故D正确。
故选D。
8.【答案】
D
【解析】【分析】分析动力臂和阻力臂的变化，根据杠杆的平衡原理F1L1=F2L2判断即可。
【解答】根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：F×L1=G×L2：
转换得到：；
当杠杆和竖直墙壁之间的夹角逐渐增大时，动力臂和阻力臂都在增大；
但是二者的比值始终保持不变；
因此动力F保持不变。
因为动力臂大于阻力臂，所以动力F故选D。
9.【答案】
A
【解析】【分析】比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类。
【解答】A.使用撬棒时，阻力的作用点距离支点近，动力的作用点距离支点远，即动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故A符合题意；
B.使用筷子时，支点在大拇指接触的位置，阻力作用在筷子的尖端，动力作用在食指上，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故B不合题意；
C.使用食品夹时，支点在夹片的相连处，阻力作用在夹片的顶端，动力作用在夹片的中间，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故C不合题意；
D.在天平上，左右两个托盘到支点的距离相等，即动力臂等于阻力臂，为等臂杠杆，故D不合题意。
故选A。
10.【答案】
B
【解析】【分析】力臂是从杠杆的支点到力的作用线之间的垂线段的长度；根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析即可。
【解答】如下图所示，
根据杠杆的平衡条件得到：G×L2=F×L1；
即：G×OA×cosα=F×OB×sinα；
当∠α增大时，cosα变小，而sinα变大；
因此重力和它的力臂乘积变小，故C、D错误；
因为OB×sinα变大，所以动力F的力臂变大，而F却变小，故B正确，A错误。
故选B。
11.【答案】
A
【解析】【分析】如果动力臂小于阻力臂，为费力杠杆。
【解答】A.使用食品夹时，阻力作用在夹片顶端，而动力作用在夹片的中间，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故A符合题意；
B.使用裁纸刀时，转轴处为支点，阻力作用在中间，动力作用在手柄末端，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故B不合题意；
C.托盘天平的两个托盘到支点的距离相等，即动力臂等于阻力臂，为等臂杠杆，故C不合题意；
D.使用瓶盖起子时，起子与瓶盖上面接触的位置为支点，阻力作用在瓶盖边缘，而动力作用在手柄末端，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故D不合题意。
故选A。
12.【答案】
C
【解析】【分析】根据动滑轮和定滑轮的工作特点计算出三个拉力，然后比较大小即可。
【解答】左图；定滑轮不省力不费力，那么拉力等于地面对A的摩擦力，即F1=f；
中图：动滑轮可以省一半的力，那么拉力等于地面对A摩擦力的一半，即F2=；
右图：动滑轮受到两个向左的拉力，都等于地面对A的摩擦力，向右的一个拉力F3。根据二力平衡的知识得到，拉力F3=2f。
因此三个拉力的大小关系为：F2＜F1＜F3。
故选C。
?
二、填空题
13.【答案】
有用功与总功的比例；η；η=
；小于；小于
【解析】【分析】根据机械效率的定义、符号、公式和数值范围分析解答。
【解答】有用功与总功的比值叫机械效率，用字母η表示机械效率，它的计算公式是
?。因为有用功总是小于总功，所以机械效率总小于1。
14.【答案】
省力；1.6；250
【解析】【分析】（1）比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类；
（2）力臂是从杠杆的支点到力的作用线的距离。根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列式计算即可。
【解答】（1）根据图片可知，车轮的轴承位置相当于支点，车厢和泥土的重力相当于阻力，阻力臂为0.4m；A点的力为动力，动力臂为1.6m，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆。
（2）根据图片可知，动力F的力臂是1.6m，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：F×1.6m=1000N×0.4m；
解得：F=250N。
三、实验探究题
15.【答案】
倾斜程度、表面材料；80；增大倾斜程度，减小表面粗糙程度
【解析】【分析】【得出结论】根据控制变量法的要求，选择对比实验，根据数据确定斜面省力情况的影响因素；
【拓展】（1）根据斜面的机械效率计算即可；
（2）根据表格数据确定影响斜面机械效率的因素，进而确定提高机械效率的方法。
【解答】【得出结论】①比较实验3、4可知，当斜面倾角和材料相同时，拉力与物重的比值都是
，
那么：斜面的省力情况与物重的大小无关；
②比较实验1、2可知，当斜面倾角和物重相同时，毛巾比木板更粗糙，那么拉力和物重的比值越大，即越费力；
③比较实验5、6可知，当斜面材料和物重相等时，斜面倾角越大，拉力和物重的比值越大，即越费力。
综上所述，斜面的省力情况与倾斜程度和表面材料有关。
【拓展】（1）第1次实验中斜面的机械效率是；
（2）根据表格数据可知，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高；斜面的粗糙程度越小，斜面的机械效率越高，因此提高斜面机械效率的措施：增大倾斜程度，减小表面粗糙程度。
四、解答题
16.【答案】
支持乙同学的说法。不支持甲同学的原因：①使用任何机械都不省功；②使用机械要多做额外功，机械效率会更低。
【解析】【分析】在使用任何机械时，都要不可避免的做额外功，即使用任何机械都不能省功，根据功的原理分析解答。
【解答】我支持乙同学的说法，不支持甲同学，原因为：①使用任何机械都不省功；②使用机械要多做额外功，机械效率会更低。