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，要使杠杆平衡，作用在 A 点上的力分别为F1、F2、F3 ，其中最小的力是（ ）
A. 沿竖直方向的力 F 1 B. 沿垂直杠杆方向的力 F 2
C. 沿水平方向的力 F 3 D. 无论什么方向用力一样大
2.同一物体沿相同水平地面被匀速移动，如图所示，拉力分别为F甲、F乙、F丙 ， 不计滑轮与轻绳间的摩擦，比较它们的大小，则（ ）
A. F甲＜F乙＜F丙 B. F甲＞F乙＞F丙 C. F甲＞F乙＝F丙 D. F甲＝F乙＞F丙
3.如图，一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上，用一竖直向上的力，欲使其一端抬离地面，则（ ）
A. F甲＞F乙 ， 因为甲方法的动力臂长
B. F甲＜F乙 ， 因为乙方法的阻力臂长
C. F甲＞F乙 ， 因为乙方法的阻力臂短
D. 以上说法都不对
4.如图所示，最省力的剪刀是（ ）。
A. B. C. D.
5.小华分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度，每个滑轮的重均相等，不计绳重及摩擦.针对这一现象，小明得出了以下4个结论：①F1做的功等于F2做的功；②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率；③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力；④F1做功的功率等于F2做功的功率其中正确的结论共有几个？（ ）
A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个
6.如图，用下列装置提升同一重物，若不计滑轮自重及摩擦，则最省力的是( )
A. B. C. D.
7.一个600N重的成年人和一个小孩都过一道4m宽的水渠，成人从左岸到右岸，而小孩从水渠右岸到左岸，两岸各有一块3m长的坚实木板，他们想出了如图的方式过渠，请分析在忽略木板自身重量和木板叠交的距离情况下，要使成年人和小孩都能平安过渠，小孩的体重不能轻于多少牛？( )
A. 100N B. 200N C. 300N D. 400N
8.小科将重为15N的物体挂在如图所示滑轮组上，动滑轮的重为3N，在力F的作用下匀速向上运动，实际使用中拉力的大小可能为( )
A. 4N B. 5N C. 6N D. 7N
9.小金在学习了滑轮之后用下列方法匀速提升同一重物，若不计绳子、滑轮的重力及摩擦，其中最省力的是( )
A. B. C. D.
10.如图是一款常用的拉珠式卷帘。珠轮结构是一种简单机械，使用时只需拉动拉珠，带动珠轮旋转，卷帘面即可实现上下移动。下列物品使用时工作原理与其最接近的是( )
A. 托盘天平 B. 筷子 C. 指甲钳 D. 开瓶器
11.如图所示，人手拿500g的茶杯保持不动，肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小一定( )
A. 大于0．5kg B. 小于5N C. 等于5N D. 大于5N
12.为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是（ ）
A. 两个滑轮在装置中起的作用相同
B. 沿方向1与2匀速拉动配重，所用的力大小相等
C. 拉力移动的距离与配重上升的距离相同
D. 将配重提升相同高度，用该装置与直接提升所做的功相等
二、填空题
13.有重为10牛的定滑轮和动滑轮各一个，在不计摩擦的情况下，匀速提升260牛重物，最多可省 牛的力。
14.如图所示，轻质杠杆0A中点悬挂一重为60牛的物体C，在A端施加一竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，则力F的大小是 。保持F的方向不变，将杠杆从A位置匀速提升到B位置，该过程中力F将 。
三、解答题
15.杆秤是一种用来测量物体质量的工具．小金尝试做了如图所示的杆秤．在秤盘上不放重物时，将秤砣移至O点提纽处，杆秤恰好水平平衡，于是小金将此处标为0刻度．当秤盘上放一个质量为2 kg的物体时，秤砣移到B处，恰好能使杆秤水平平衡，测得OA＝5 cm，OB＝10 cm.
（1）计算秤砣的质量．
（2）小金在B处标的刻度应为________kg.若图中OC＝2OB.则C处的刻度应为________kg.
（3）当秤盘上放一个质量为2 kg的物体时，若换用一个质量更大的秤砣，移动秤砣使杆秤再次水平平衡时，其读数________(选填“<”或“>”)2 kg，由此可知一杆杆秤不能随意更换秤砣
四、实验探究题
16.小明发现教室内的日光灯都是由两条竖直平行的吊链吊在天花板上的（图甲所示），两条吊链竖直平行除了美观外，是不是还能减小灯对吊链的拉力呢？
（1）甲图中a、b是挂日光灯的吊链。若以吊链a的固定点O作为支点，分析吊链b对灯的拉力时，可将日光灯视作________（选填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆。
（2）比较甲图、乙图两种悬挂方式，甲图吊链受到的拉力大小为F甲 ， 乙图吊链受到的拉力大小为F乙 ， 则F甲________F乙（选填“<”、“=”或“>”），依据杠杆平衡原理分析并说明理由________。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 B
【解析】【分析】根据杠杆的平衡条件分析判断。
【解答】根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，当动力臂最长时，动力最小。根据图片可知，F2与杠杆垂直，从支点O到A的杠杆长度就是动力臂，此时最长，因此动力最小，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
2.【答案】 B
【解析】【分析】根据滑轮组的工作特点计算出三个拉力的大小，然后进行比较即可。
【解答】（1）使用定滑轮时，不省力也不费力，那么自由端的拉力F甲等于地面的摩擦力f，即F甲=f；
（2）有两段绳子承担摩擦力，那么F乙=；
（3）有三段绳子承担摩擦力，那么F丙=。
那么F甲>F乙>F丙。
故选B。

3.【答案】 D
【解析】【分析】分析动力臂和阻力臂的大小，根据杠杆的平衡条件判断即可。
【解答】设水泥板的宽为b，长为c；
在左图中：阻力为水泥板的重力G，阻力臂L2=；动力臂L1=b；
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：G×=F甲×b；
解得：F甲=；
在右图中：阻力为水泥板的重力G，阻力臂L2'=；动力臂L1=c；
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：G×=F乙×c；
解得：F乙=；
因此F甲=F乙。
故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
4.【答案】 C
【解析】【分析】根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，动力臂越长，所需的动力越小，杠杆就越省力。
【解答】在使用剪刀时，中间的轴是支点，刀口上施加阻力，手柄上施加动力。根据图片可知，在四种剪刀中，C中的剪刀刀口最短，手柄最长，即阻力臂最短，动力臂最长，因此用起来最省力。
故选C。
5.【答案】 D
【解析】【分析】1、不计绳重及摩擦时，拉力所做的功等于重物和动滑轮克服重力所做的功；
2、根据机械效率计算公式；
3、滑轮组能省力，绳子自由端拉力与总重力之间的关系为： ， n为动滑轮上绳子股数；
4、由功率计算公式：可计算出功率的大小。
【解答】 ①F1做的功等于F2做的功，在不计绳重及摩擦时，绳子自由端拉力F做的功转化为重物和动滑轮的重力势能，由于是同一重物一个动滑轮，且提升高度相同，所以W=G总h，所以F1做的功等于F2做的功说法正确；②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率，由①可知两者总功相同，有用功是对重物做的功大小均为Gh也相同，所以机械效率相同，结论正确；③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力，甲滑轮组有两股绳子拉着动滑轮， ， 由乙滑轮组有三股绳子拉着动滑轮， ， 所以乙更加省力，结论正确；④F1做功的功率等于F2做功的功率，功率由于两者做的功相等，时间也相同所以功率是相同的，结论正确。综上可知正确的结论共有4个，D选项正确。
故选D
6.【答案】 C
【解析】【分析】使用滑轮组时，不计滑轮自重和摩擦，那么自由端的拉力F= ， 据此比较即可。
【解答】四个选项中，承担重力的绳子段数n分别为1、2、3、2；
根据自由端的拉力F=可知，四个力中最小的是F3；
故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
7.【答案】 C
【解析】【分析】木板A′B′是一个杠杆，成年人对木板A′B′的压力为阻力，小孩对木板A′B′的压力为动力，由杠杆平衡条件列方程，然后求出小孩的重力。
【解答】小孩站在B′处，让成年人先从木板上过水渠，当成年人到达水渠对岸后，站在B′处，然后再让小孩过水渠如图所示：
把木板A′B′视为杠杆，O为支点，成年人对A′B′的压力为阻力F2 ， 小孩对木板的压力为动力F1 ，
当成年人在A′时，阻力F2=G成=600N，
由题意和图示可知：阻力臂OA′=4m-AB=4m-3m=1m;
动力臂OB′=A'B'-OB'=3m-1m=2m;
由杠杆平衡条件可得：G成×OB′=G小×OA′；
600N×1m=G小×2m；
解得：G小=300N。
故选C。
8.【答案】 D
【解析】【分析】当使用滑轮组提升重物时，根据计算自由端的拉力大小。
【解答】根据图片可知，承担重力的绳子段数n=3，
那么自由端的最小拉力为：；
由于实际使用过程中，还有摩擦等其他因素的影响，所以拉力肯定大于6N。
故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
9.【答案】 C
【解析】【分析】 在使用滑轮组提升重物时，省力与否与承担重力的绳子段数有关，即自由端的拉力 。
【解答】A图：使用动滑轮时，承担重力的绳子为n=2，那么拉力；
B图：使用定滑轮时，承担重力的绳子为n=1，那么拉力；
C图：使用滑轮组，承担重力的绳子为n=3，那么拉力；
D图：使用滑轮组时，承担重力的绳子为n=2，那么拉力。
因此最省力的是C，故A、B、D不合题意。
故选C。
10.【答案】 A
【解析】【分析】拉珠式卷帘的主要工作部分为一个定滑轮，它的本质是一个等臂杠杆，据此分析判断。
【解答】A.托盘天平的动力臂和阻力臂相等，为等臂杠杆，故A符合题意；
B.筷子的动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故B不合题意；
C.指甲钳的动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故C不合题意；
D.开瓶器的动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故D不合题意。
故选A。
11.【答案】 D
【解析】【分析】如果动力臂大于阻力臂，那么为省力杠杆；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】茶杯的重力为：G=mg=0.5kg×10N/kg=5N；
根据图片可知，茶杯对杠杆施加阻力，而肱二头肌对杠杆施加动力；由于动力臂小于阻力臂，因此为费力杠杆，那么肱二头肌收缩对桡骨施加力的一定大于5N，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
12.【答案】 B
【解析】【分析】（1）根据动滑轮和定滑轮的作用分析即可；
（2）使用动滑轮时，拉力的方向必须与两条绳子平行，才能省一半的力；而使用定滑轮时，拉力的大小与方向无关；
（3）在使用滑轮组时，省掉几倍的力，就要多移动几倍的距离；
（4）使用滑轮组提升重物时，不可避免的要对动滑轮的重力做功。
【解答】A.左边的滑轮与物体一起移动，为动滑轮；右边的滑轮固定在天花板上，为定滑轮，因此二者的作用不同，故A错误；
B.由于右边的滑轮为定滑轮，所以拉力的方向不会影响力的大小，故B正确；
C.由于承担重力的绳子段数为n=2，所以拉力移动的距离就是配重上升距离的2倍，故C错误；
D.直接提升物体，只是克服物体的重力做功；而使用滑轮组，还要克服动滑轮的重力做功，因此做的功不同，故D错误。
故选B。
二、填空题
13.【答案】 170
【解析】【分析】首先确定承担重力的绳子段数n，然后根据计算绳子的最小拉力，最后用物重减去拉力即可。
【解答】一个定滑轮和一个动滑轮构成的滑轮组，承担重力的绳子段数最大n=3；
则自由端的拉力；
那么最多可省力：260N-90N=170N。
14.【答案】 30牛；不变
【解析】【分析】（1）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算。
（2）注意分析动力臂和阻力臂的比值是否发生改变即可。
【解答】（1）根据图片可知，O为支点，G为阻力，阻力臂为；F为动力，动力臂为OA。根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：F×OA=60N×；
解得：F=30N。
（2）原来杠杆在水平位置平衡时，根据杠杆的平衡条件得到： ①；
在杠杆提升的过程中，如下图所示：
△OCC'与△OAA'相似，则 ②；
根据杠杆的平衡条件得到： ③；
①②③联立得到：F=F';
则该过程中F大小不变。

三、解答题
15.【答案】 （1）根据杠杆平衡条件：F1l1＝F2l2 ， 得m1gl1＝m2gl2 ， 即：m1l1＝m2l2 ， 2 kg×5 cm＝m2×10 cm　解得m2＝1 kg
（2）2；4
（3）<
【解析】【分析】（1）在秤盘中加上2kg的物体时杆秤平衡，提纽O为支点，物体的重力G为阻力，OA为阻力臂；秤砣的重力为动力，OB为动力臂，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2列式计算即可。
（2）秤杆上标注的刻度就是杆秤平衡时秤盘中物体的质量。当OC=2OB时，根据杠杆的平衡条件再次列式计算即可。
（3）杆秤上，秤砣对应的力臂长度就代表物体质量的大小，再次根据杠杆的平衡条件分析判断即可。
【解答】（1）根据杠杆平衡条件F1l1＝F2l2得：
m1gl1＝m2gl2 ，
即：m1l1＝m2l2；
2 kg×5 cm＝m2×10 cm；
解得：m2＝1kg。
该秤砣的质量为1kg。
（2）因为此时物体的质量为2kg，所以在B处标的刻度值为2kg。
若图中OC＝2OB=2×10cm=20cm；
根据杠杆平衡条件F1l1＝F2l2得：
m1'gl1'＝m2gl2 ，
即：m1'l1'＝m2l2；
m1'×5 cm＝1kg×20 cm；
解得：m2'＝4kg。
（3）根据杠杆的平衡条件m1gl1＝m2gl2可知，当物体的质量m2不变时，如果换用质量更大的秤砣m1 ， 那么对应的力臂l2会变小，则其读数会<2kg。
四、实验探究题
16.【答案】 （1）省力
（2）<；根据杠杆平衡条件，斜着拉时F乙的力臂更小，所以F乙更大
【解析】【分析】（1）比较动力臂和阻力臂的大小，从而判断杠杆的分类；
（2）比较二者动力臂长度的大小，然后根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析即可。
【解答】（1）根据甲图可知，当以O点为支点时，日光灯的重力为阻力，作用在灯管的中心处；b处对灯管的拉力为动力，从O到b的悬挂点之间的灯管长度为动力臂。此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆。
（2）比较甲图、乙图两种悬挂方式，甲图吊链受到的拉力大小为F甲 ， 乙图吊链受到的拉力大小为F乙 ， 则F甲