3.4简单机械 同步练习（含解析）

简单机械
一、单选题
1.如图所示为一立式衣架，往该衣架上挂一件较重的大衣，在甲、乙、丙、丁四个位置中，衣架最容易倾倒的是( )
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁
2.如图是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦)，其中所需动力最小的是（ ）
A. B. C. D.
3.下列简单机械，在使用中可以省距离的是
A. 筷子
B. 盘山公路
C. 起瓶器
D. 方向盘
4.如图所示，杠杆处于平衡状态。如果将左右两端的钩码同时向远离支点的方向移动两格时，则杠杆（ ）
A. 仍能平衡 B. 左端下沉 C. 右端下沉 D. 无法判断
5.如图甲、乙所示，是某人分别用两种方式挑着同一物体行走时的情景，小强看后感到疑惑，于是想用实验的方法探究竟。他要研究的问题是：在杠杆平衡的情况下（ ）
A. 动力臂和阻力一定时，动力和阻力臂的关系 B. 动力和阻力一定时，动力臂和阻力臂的关系
C. 动力和阻力臂一定时，动力臂和阻力的关系 D. 动力臂和阻力臂一定时，动力和阻力的关系
6.下列工具在正常使用的过程中，属于费力杠杆的是( )
A. 用镊子夹取物体 B. 用钢丝钳剪铁丝
C. 用开瓶器开啤酒 D. 用木棍撬石块
7.如图所示，下列简单机械中，忽略杠杆、滑轮的自重、绳重及摩擦，当提起同一重物时，最省力的是( )
A. B. C. D.
8.如图所示，轻质杠杆两端放着质量不等的两个球，此时杠杆恰好在水平位置平衡。如果将两球以相同速度同时远离支点移动，则杠杆( )
A. 不能平衡，小球那端下沉 B. 仍能平衡 C. 不能平衡，大球那端下沉 D. 无法判断
9.如图是工人正在使用铁锹铲运石料的情景，下列能正确表示使用该铁锹的杠杆示意图是( )
A. B. C. D.
10.如图所示的杠杆处于静止状态，下列说法正确的是( )
A. 图示的杠杆未处于平衡状态
B. 此时，杠杆上的支点到甲点的距离可以看作动力臂
C. 若把杠杆拉至水平静止，则弹簧测力计示数将变大
D. 相同条件下，若把弹簧测力计从甲点移到乙点，示数将变大
11.下列关于简单机械的理解，错误的是（ ）
A. 车能轻松上山，盘山公路可看作是一个斜面
B. 汽车方向盘是一个变形的杠杆，其本质是一个等臂杠杆
C. 将绳子把两根光滑的木棍绕起来，可以看作是滑轮组
D. 蜡烛跷跷板在两端蜡烛都点燃时能上下摆动，因此可以看作是一个杠杆
12.材料相同的甲、乙两个物体分别挂在杠杆A、B两端，O为支点（OA＜OB），如图所示，杠杆处于平衡状态.如果将甲、乙物体（不溶于水）浸没于水中，杠杆将会（ ）
A. A端下沉 B. B端下沉 C. 仍保持平衡 D. 无法确定
二、填空题
13.天平是一个 杠杆，它是利用 条件测出物体的质量的。
14.杠杆是在 的作用下能绕 转动的硬棒， 是杠杆的支点。
三、解答题
15.如图甲是学校重大活动时常用的伸缩隔离柱。均质底座呈圆盘形，底座直径30cm，质量为4.5kg，厚度不计；正中立柱杆AB长75cm，其顶端A为伸缩头固定位置，伸缩头中有可收缩的布带，内部有弹性装置固定，松手后布带会自动收回伸缩头中，收缩布带的拉力与伸长量成正比。其结构可简化为如图乙。
（1）.将图甲中的收缩布带向右拉出时，可将隔离柱整体伸 缩头看成是一根杠杆。请在图乙上画出杠杆的支点O、隔离柱受到的拉力F和拉力的力臂L；
（2）.在使用“标配底座”时，布带可承受的最大拉力为多少？
（3）.为使布带承受更大的拉力，可对伸缩隔离柱进行怎样的改进： 1 (写出一种方法即可)。
四、实验探究题
16.在探究杠杆的平衡条件的实验中。
（1）在挂钩码前，小组发现杠杆左端低右端高（如图甲），应将杠杆右端的平衡螺母向________端调节，使杠杆在水平位置平衡。
（2）接着小组在杠杆的两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡（如图乙）。若在A、B下方再各加一个相同的钩码，则杠杆________端将下沉（选填“左”或“右”）。
（3）图丙为小慧制作的“杠杆力臂演示仪”的简易模型图，杠杆AOB可绕O点（螺母）转动，不计摩擦和杠杆自身重力。松开螺母保持OA水平不动，使OB向下折30°角度后，再拧紧螺母形成一根可绕O点转动的杠杆AOB’（B’对应B点）。保持物块M的位置不变，要使杠杆在图丁所示位置保持平衡，则应将物块N移动到 。
A.O点处
B.①点处
C.②点处
D.③点处
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 A
【解析】【分析】根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析判断。
【解答】衣架挂上大衣后，衣架自身的重力相当于阻力，而底座的边缘相当于杠杆的支点，大衣的重力相当于动力，大衣到底座边缘的垂直距离相当于动力臂。根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，当衣服挂在甲处时，动力臂最大，动力臂和动力的乘积最大，衣架最容易倾倒，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
2.【答案】 D
【解析】【分析】（1）不考虑自重和摩擦，那么拉力做的总功与克服重力做的有用功相等，据此计算拉力F1；
（2）根据计算拉力F2；
（3）根据二力平衡的知识计算拉力F3；
（4）根据杠杆的平衡原理计算拉力F4。
【解答】A.根据W总=W有得到：F1×4m=G×2m；
解得：；
B.承担重力的绳子段数n=3，绳子的拉力；
C.动滑轮受到向上的拉力F3 ， 向下的两个拉力，它们都等于物体的重力G，根据二力平衡的知识得到：拉力F3=2G；
D.根据杠杆的平衡条件得到：F4×L1=G×L2；
；
那么拉力。
因此所需动力最小的是D。
故选D。

3.【答案】 A
【解析】【分析】如果动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，费力省距离，据此分析判断。
【解答】A.使用筷子时，大拇指所在的位置为支点，食指施加动力，阻力作用在筷子的尖端。此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，费力省距离，故A符合题意；
B.盘山公路就是变形的斜面，通过增大距离的方式减小阻力，故B不合题意；
C.使用起瓶器时，它顶在瓶盖上的位置为支点，动力作用在手柄上，阻力作用在瓶盖的边缘。此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，省力费距离，故C不合题意；
D.方向盘为轮轴，阻力作用在轴上，动力作用在轮上，省力费距离，故D不合题意。
故选A。
4.【答案】 C
【解析】【分析】首先根据杠杆的平衡条件列出平衡公式，再计算出左右两边力和力臂的乘积，比较它们的大小即可，总之，杠杆总是向乘积较大的那端下沉。
【解答】原来杠杆处于平衡状态，根据杠杆的平衡条件得到：2G×3L=3G×2L；
如果将左右两端的钩码同时向远离支点的方向移动两格时，
左边：2G×（3L+2L）=10GL；
右边：3G×（2L+2L）=12GL；
因为12GL>10GL，
所以杠杆的右端下沉。
故选C。
5.【答案】 A
【解析】【分析】影响杠杆平衡的因素有：动力、动力臂、阻力、阻力臂，认真分析原图，根据控制变量法即可判断。
【解答】由甲、乙两图可知，肩膀可以看成支点，同一物体的重力不变，则阻力相同；手到肩膀的距离相同，可知动力臂相同；物体到肩膀的距离不同，则阻力臂不同；现象是甲图所用动力更小，即更省力。
所以他要研究的问题是：动力臂和阻力一定时，动力和阻力臂的关系。
故选A。
6.【答案】 A
【解析】【分析】动力臂大于阻力臂，为省力杠杆；动力臂等于阻力臂，为等臂杠杆；动力臂小于阻力臂，为费力杠杆。
【解答】A.用镊子夹取物体，支点在镊片的连接处，阻力在尖端，动力在中间，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故A符合题意；
B.用钢丝钳剪铁丝，支点在转轴处，阻力在刀口上，动力在手柄上，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故B不合题意；
C.用开瓶器开啤酒，瓶盖上面的牙为支点，阻力作用在下面的牙上，动力作用在手柄上，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故C不合题意；
D.用木棍撬石块，木棍的尖端为支点，阻力作用在支点上方附近，动力作用在杠杆的另一端，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故D不合题意。
故选A。
7.【答案】 A
【解析】【分析】（1）根据杠杆的平衡条件计算；
（2）根据定滑轮的特点计算；
（3）根据使用斜面提升重物时，做功相等，即Fs=Gh计算；
（4）根据F=计算。
【解答】A.根据杠杆的平衡条件得到：F1×4L=G×L，那么得到：F1=；
B.使用定滑轮不省力不费力，即拉力F2=G；
C.根据使用斜面不省功得到：F3×s=Gh；
因为30°角所对的直角边是斜边的一半，
所以：F3×2h=Gh；
解得：F3=；
D.承担重力的绳子段数n=3，那么拉力F=；
因此最省力的是A。
故选A。
8.【答案】 C
【解析】【分析】根据杠杆的平衡条件分析判断。
【解答】原来杠杆是平衡的，根据杠杆的平衡条件得到：G大×L1=G小×L2 ①；
两球以相同的速度同时远离支点，设远离支点O的距离为L，那么得到：
左边：G大×（L1+L）=G大×L1+G大×L ②；
右边：G小×（L2+L）=G小×L2+G小×L ③；
①②③联立得到：G大×（L1+L）>G小×（L2+L）；
因此杠杆不能平衡，大球那端下沉。
故选C。
9.【答案】 C
【解析】【分析】将正在使用的铁锹看作一根绕固定点转动的硬棒，分别确定它的几个要素即可。
【解答】工人在使用铁锹铲运石料时，靠近胸口的手几乎不动，因此这个位置相当于杠杆的支点O；铁铲上石块的重力为阻力F1 ， 且方向向下；另一只手作用在柄上的力为动力F2 ， 方向向上，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
10.【答案】 D
【解析】【分析】（1）如果杠杆处于静止状态或匀速转动，那么杠杆处于平衡状态；
（2）力臂是从支点到力的作用线的垂线段的长度；
（3）根据杠杆的平衡条件分析弹簧测力计的示数是否改变；
（4）分析动力臂的长度变化，然后根据杠杆的平衡条件判断测力计的示数变化。
【解答】A.图示的杠杆处于静止状态，因此它处于平衡状态，故A错误；
B.甲点的拉力方向竖直向下，而杠杆的支点到甲点的距离与拉力的作用线并不垂直，所以它不是动力臂，故B错误；
C.若把杠杆拉至水平静止，虽然动力臂和阻力臂都在增大，但是它们的比值不变；根据杠杆的平衡条件可知，那么弹簧测力计的示数保持不变，故C错误；
D.如图所示，若把弹簧测力计从甲点移到乙点，那么动力臂肯定变小，因此动力肯定增大，即测力计的示数变大，故选D。
故选D。
11.【答案】 B
【解析】【分析】（1）斜面是通过增大距离的方式省力，包括斜坡、螺丝和盘山公路；
（2）轮轴是省力杠杆，动力臂是轮的半径，阻力臂是轴的半径；
（3）滑轮组是动滑轮和定滑轮组成的，因此它可以省力；
（4）杠杆包括支点、动力、动力臂、阻力和阻力臂五个要素。
【解答】A.盘山公路其实就是一个变形的斜面，因此车能够上山，故A正确不合题意；
B.汽车方向盘是轮轴，本质是一个省力杠杆，故B错误符合题意；
C.两根光滑的木棍绕起来，一个木棍相当于定滑轮，一个木棍相当于动滑轮，故C正确不合题意；
D.中间的牙签就是杠杆的支点，两个蜡烛的重力就是动力和阻力，因此蜡烛跷跷板相当于杠杆，故D正确不合题意。
故选B。
12.【答案】 C
【解析】【分析】甲、乙浸没在水中后，两个物体都会受到浮力，此时它们对杠杆的拉力F=G-F浮 ， 根据杠杆的平衡条件和阿基米德原理，冰结合必要的数学推导对两边力和力臂的乘积大小进行比较即可。
【解答】甲、乙两物体的密度相同，且OA＜OB，
根据杠杆的平衡条件可知，G甲×L甲=G乙×L乙 ，
即：ρgV甲L甲=ρgV乙L乙 ，
所以：V甲L甲=V乙L乙-------------①，
如果将甲、乙物体（不溶于水）浸没于水中，
甲乙受到的浮力分别为：F浮甲=ρ水gV甲 ， F浮乙=ρ水gV乙 ，
左边为：（G甲-ρ水gV甲）×L甲=G甲×L甲-ρ水gV甲×L甲------------②
右边为：（G乙-ρ水gV乙）×L乙=G乙×L乙-ρ水gV乙×L乙-----------③
由于V甲L甲=V乙L乙 ，
所以：ρ水gV甲×L甲=ρ水gV乙×L乙 ，
则由②③两式可知，此时左右两边拉力与力臂的乘积相同，故杠杆仍然会保持平衡。
故选C。
二、填空题
13.【答案】 等臂；杠杆平衡
【解析】【分析】根据天平的结构和工作原理解答。
【解答】天平是一个等臂杠杆，它是利用杠杆平衡条件测出物体的质量的。
14.【答案】 力；固定点；固定点
【解析】【分析】根据杠杆的定义分析解答。
【解答】杠杆是在力的作用下能绕固定点转动的硬棒，固定点是杠杆的支点。
三、解答题
15.【答案】 （1）解：
（2）解：C= mg=4.5kg×10N/kg=45N
L2= ×30cm= 15cm
L1=AB=75cm ．
F= =9N
（3）增加底座的质量或适当减少杆的高度
【解析】【分析】（1）杠杆的支点是杠杆转动时保持不动的点；力臂是从杠杆的支点到力的作用线的距离，据此完成作图；
（2）根据收缩布的使用过程可知，底座的重力为阻力F2 ， 阻力臂L2为底座的半径；顶端受到的拉力为动力F1 ， 动力臂L1等于AB的长度，根据杠杆的平衡条件列式计算即可。
（3）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析即可。
【解答】（1）当向右拉出伸缩布带时，拉力F作用在A点，方向水平向右；底座有向右倾倒的趋势，但是O点固定不动，相当于杠杆的支点。从O点做拉力F作用线的垂线，二者之间的距离就是动力臂L，如下图所示：
（2）底座的重力G= mg=4.5kg×10N/kg=45N；
阻力臂；
动力臂L1=AB=75cm ．
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，
布带可承受的最大拉力 。
（3）根据杠杆的平衡条件F1L1=G×L2可知，F1×AB=G×L2
①当其他条件不变时，拉力F1与底座的重力G成正比，因此增大底座的质量可以增大拉力；
②当其他条件不变时，拉力F1与AB成反比，因此减小杆的高度也可以增大拉力。
四、实验探究题
16.【答案】 （1）右
（2）右
（3）C
【解析】【分析】（1）平衡螺母总是向轻的那端调节；
（2）比较支点两侧力和力臂的乘积大小，杠杆总是向乘积大的那端下沉；
（3）力臂是从支点到力的作用线的距离，据此分析力臂的变化即可。
【解答】（1）根据甲图可知，杠杆的右端上翘，那么杠杆的右端轻，因此平衡螺母应该向右端调节；
（2）设钩码的重力为G，每格的长度为L；
根据乙图可知，增加钩码后，左边：4G×2L=8GL；
右边：3G×3L=9GL；
那么杠杆的右端将下沉。
（3）根据丁图可知，当OB转动到OB'的位置后，支点右边的力臂变短了，只有将重物N移动到②的位置时，此时的力臂才与原来的力臂相等，杠杆才能再次平衡，故选C。