3.4简单机械 同步练习（含解析）

简单机械
一、单选题
1.小华在做实验时提出了如图所示两个模型，两杠杆均处于平衡状态，甲杠杆上平衡的是两个密度相同但体积不同的实心物体，乙杠杆上平衡的是两个体积相同但密度不同的实心物体（物体的密度都大于水）。如果将它们都浸没在水中，则两杠杆将（ ）
A. 仍保持平衡 B. 都失去平衡 C. 甲仍保持平衡，乙失去平衡 D. 甲失去平衡，乙仍保持平衡
2.如图所示的工具中，属于费力杠杆的是（ ）
A. 起子 B. 钢丝钳 C. 剪刀 D. 镊子
3.小李的质量为50kg，可以举起80kg的杠铃；小胖的质量为70kg，可以举起60kg的杠铃。他们两人通过如图所示的装置来比赛，双方都竭尽全力，看谁能把对方拉起来。比赛结果应是（ ）
A. 小李把小胖拉起 B. 小胖把小李拉起 C. 两个都拉不起 D. 两个都拉起
4.用如图所示的装置来提升物体，既能省力又能改变施力方向的装置是（ ）
A. B. C. D.
5.如图甲所示，长0.8m、粗细均匀的金属杆可以绕O点在竖直平面内自由转动，一拉力位移传感器竖直作用在杆上，并能使杆始终保持水平平衡。该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图乙所示。据图可知金属杆重（ ）
A. 5N B. 10N C. 20N D. 40N
6.如图所示，作用在杠杆一端始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢匀速地由位置A拉至位置B，在这个过程中力F的大小将( )
A. 变大 B. 不变 C. 变小 D. 先变大后变小
7.晾晒三条相同的湿毛巾，下列做法最有可能让衣架保持水平的是（ ）
A. B. C. D.
8.如图所示，O为杠杆的支点，A点挂一重物，为使杠杆在图示位置平衡， 若在C点施加一个力并使该力最小，该力应沿（ ）
A. CM方向 B. CN方向 C. CP方向 D. CQ方向
9.按如下图使用简单机械，有可能实现F为200N的力移动重为700N的物体G的有（ ）
A. 只有①③④ B. 只有①③ C. 只有④ D. ①②③④都可以
10.有一位举重运动员，他的体重为600N，他最多能举起800N的杠铃，这位运动员运用一个定滑轮提升一个重物时（ ）
A. 最多能提起600N的重物 B. 最多能提起800N的重物
C. 最多能提起大于600N，小于800N的重物 D. 最多能提起1400N的重物
11.使用动滑轮可以（ ）
A. 省力又省距离 B. 可以省力，但不能改变用力方向
C. 既省力又能改变用力方向 D. 费力但可以省距离
12.定滑轮使用过程中表现出来的特点是（ ）
A. 既能省力，亦能改变施力方向 B. 只能改变施力的方向
C. 只能省力，不能改变施力方向 D. 只能改变施力的大小
二、填空题
13.如图所示是学校里面常用的一种移动指示牌，结构示意图如图所示，其中AB为指示牌牌面，CD和BE为支架（支架重力不计）。指示牌被风吹倒时可看做杠杆，根据图示风向，则支点是 点（填图中字母），若增大 BE 的长度，则指示牌更 （填“容易”或“不容易”）被风吹倒。
14.小明家有个木衣架，他将书包挂在衣架的A处，衣架倒了下来。他分析了衣架倒下来的原因，并测量了以下的数据：木衣架质量3kg；圆底盘直径30cm；其他数据如图所示，衣架受到重力的作用线经过圆底盘的圆心。通过分析，小明认为防止衣架倒下来可以采取以下措施：控制所挂书包的质量不允许超过 kg，或者适当 （选填“增大”或“缩小”）圆底盘直径。
三、解答题
15.小乐利用一个量程为10N的弹簧测力计和一根长1米的轻质杠杆AB自制了一个简易的称重装置，并对一株大白菜进行称重。简易称重装置如图所示，O为杠杆的支点，OA长始终为0.2米，蔬菜悬挂于距O点0.4米的C点，在B点用弹簧测力计竖直向上提起。(g=10N/kg)
（1）.大白菜悬挂C点时，弹簧测力计的示数为7.5牛，求这株大白菜的质量。
（2）.小乐发现若将这株大白菜悬挂点向右移动一定距离，弹簧测力计示数会超过量程。若要使轻质杠杆AB始终处于水平平衡，且测力计读数不超过量程，求大白菜悬挂点与O点距离的取值范围。
四、实验探究题
16.根据“探究杠杆平衡的条件”实验要求，完成下列各小题；
（1）小科同学在调节杠杆水平位置平衡前，杠杆静止时的位置如图甲所示，此时杠杆________（选填“是”或“不是”）处于平衡状态；
（2）在已经调节好平衡的杠杆上挂上钩码，所处的状态如图乙所示，此时他应移动________（选填“平衡螺母”或“钩码”），使杠杆在水平位置平衡，实验中他改变钩码的个数及位置，进行了多次测量，其目的是________；
（3）如图丙所示，为寻找杠杆的平衡条件，也可以在已经调节好平衡的杠杆上A点悬挂2个钩码，用弹簧测力计竖直向上拉杠杆，则该拉力可以作用在________点（从“B”、“C”两个位置中选择满足要求的位置）；若弹簧测力计从竖直位置向左倾斜拉动时，杠杆仍于平衡态，则弹簧测力计的示数将________（选填“变大”、“变小”“不变”）
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 C
【解析】【分析】分别计算出左右两边力和力臂的乘积，然后比较大小即可。
【解答】（1）甲杠杆：
浸没水中之前：G1L1=G2L2；
ρ物gV1×L1=ρ物gV2×L2；
则V1×L1=V2×L2；
浸没水中后左端力和力臂的乘积为：
（G1-F浮1）×L1=（ρ物gV1-ρ水gV1）×L1=（ρ物-ρ水）gV1×L1 ，
浸没水中后右端力和力臂的乘积为：
（G2-F浮2）×L2=（ρ物gV2-ρ水gV2）×L2=（ρ物-ρ水）gV2×L2 ，
所以浸没水中后，左右两端力和力臂的乘积相等，
故杠杆仍然平衡。
（2）乙杠杆：
浸没水中之前：G1L1=G2L2；
ρ1gV×L1=ρ2gV×L2 ，
浸没水中后左端力和力臂的乘积为：
（G1-F浮1）×L1=（ρ1gV-ρ水gV）×L1=ρ1gV×L1-ρ水gV×L1 ，
浸没水中后右端力和力臂的乘积为：
（G2-F浮2）×L2=（ρ2gV-ρ水gV）×L2=ρ2gV×L2-ρ水gV×L2 ，
因为L1＜L2 ，
所以，左端力和力臂的乘积大于右端力和力臂的乘积，
故杠杆左端下沉。
故选C。
2.【答案】 D
【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. 起子与瓶盖接触的上端为支点，阻力作用在瓶盖的下部边缘上，动力作用在手柄上，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故A不合题意；
B.钢丝钳中间的轴为支点，阻力作用在刀口上，动力作用在手柄上，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故B不合题意；
C.剪刀阻力作用在刀口上，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.两个镊片相连的位置为支点，阻力作用在尖端，动力作用在中间，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故D符合题意。
故选D。
3.【答案】 B
【解析】【分析】当人向下拉动绳子时，它能产生的最大拉力等于自己的体重，据此分析判断。
【解答】小李能够产生的最大拉力F李=m李g=50kg×10N/kg=500N；
小胖能够产生的最大拉力F胖=m胖g=70kg×10N/kg=700N；
因为F李所以小胖能把小李拉起来。
故选B。
4.【答案】 C
【解析】【分析】对各个选项中的滑轮组进行分析，确定它是否符合省力和改变方向两个要求即可。
【解答】A.定滑轮只能改变力的方向，不能省力，故A错误；
B.动滑轮只能省力，不能改变力的方向，故B错误；
C.直接提升重物时拉力向上，使用滑轮组拉力向下，可以改变方向；承担重力的绳子有两根，可以省一半的力，故C正确；
D.承担重力的绳子有3段，可以省2/3的力；但是拉力的方向向上，不能改变拉力的方向，故D错误。
故选C。
5.【答案】 C
【解析】【分析】将O点看作杠杆的支点，金属杆的重力看作阻力，阻力臂为长度的一半；将拉力F看作动力，从乙图中找到一组对应的动力和动力臂，根据杠杆的平衡条件列式计算即可。
【解答】根据乙图可知，当拉力为20N时，动力臂L1=0.4m；
根据杠杆的平衡条件得到：G×0.4m=20N×0.4m；
解得：G=20N。
故选C。
6.【答案】 A
【解析】【分析】注意分析杠杆改变位置的过程中，动力臂和阻力臂的变化，然后根据杠杆的平衡条件分析动力F的变化即可。
【解答】根据图片可知，物体的重力为阻力，拉力F为动力；
根据杠杆的平衡条件得到：G×L2=F×L1；
由于拉力F始终与杠杆垂直，所以动力臂L1保持不变；
在杠杆旋转的过程中，阻力臂L2逐渐增大，那么G×L2=F×L1中的乘积变大；因为L1不变，所以动力F不断增大，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
7.【答案】 B
【解析】【分析】杠杆的平衡条件为：动力×动力臂=阻力×阻力臂，据此判断。
【解答】根据杠杆的平衡条件得到：2G毛巾×L左=G毛巾×L右 ， 因为2G毛巾=G毛巾 ， 所以L左=L右 ， 即两条毛巾离支点的距离是一条毛巾离支点距离的一半，故B正确。
故选B。
8.【答案】 C
【解析】【分析】当以杠杆支点到力的作用点之间的线段为动力臂时，动力臂最长，此时最省力。
【解答】根据图片可知，杠杆的支点为O，C点为力的作用点。将OC连接起来，通过C点做OC的垂线，此时最小的动力肯定在这条直线上。因为支点在杠杆的中间，所以杠杆平衡时动力的方向应该向下，那么最小的动力应该沿OP方向，如下图所示：
故选C。
9.【答案】 A
【解析】【分析】 轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮称为动滑轮。
【解答】用200N力提起了重为700N的物体，省了力，省力的方法可以使用杠杆，也可以使用动滑轮或滑轮组。
故答案为：A
10.【答案】 A
【解析】【分析】首先根据二力平衡计算出绳子上产生的最大拉力，然后根据定滑轮的特点计算能提起的最大物重。
【解答】绳子上的拉力由人产生，而人能产生的最大拉力等于人的体重，即F=G人；由于定滑轮不省力不费力，因此定滑轮能提升的重物最大等于人的体重，即600N。
故选A。
11.【答案】 B
【解析】【分析】根据动滑轮的特点分析解答。
【解答】动滑轮不能改变力的方向，但可以省力，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
12.【答案】 B
【解析】【分析】根据定滑轮的特点分析解答。
【解答】定滑轮不能省力也不费力，但能改变力的方向，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
二、填空题
13.【答案】 C；容易
【解析】【分析】（1）在杠杆上，固定不动的那个点称为支点；
（2）分析动力臂的变化，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2进行判断。
【解答】（1）根据图片可知，当风向左吹时，指示牌会向左倾斜，此时A、B、E、D都会转动，只有C点固定不动，则此时杠杆的支点就是C。
（2）C点为支点，指示牌的重力为阻力，风对它的推力为动力。若增大BE的长度，则动力臂变大，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，当指示牌被吹倒时需要的推力会变小，即更容器被风吹倒。
14.【答案】 4.5；增大
【解析】【分析】（1）根据杠杆的平衡原理F1L1=F2L2计算即可；
（2）根据杠杆的平衡条件分析改进措施。
【解答】（1）根据图片可知，底座的右边缘看做杠杆的指点O，木衣架的重力看作阻力，阻力臂为底座的半径：30cm×；书包的重力看作动力，动力臂为：25cm-15cm=10cm。
根据杠杆的平衡原理F1L1=F2L2得到：3kg×10N/kg×15cm=m书包×10N/kg×10cm；
解得：m书包=4.5kg。
（2）根据G衣架×L2=G书包×L1可知，增大底部圆盘的直径，可以增大阻力臂L2 ， 而减小动力臂L1 ， 从而增大动力G书包 ， 从而保证衣架的平衡。
三、解答题
15.【答案】 （1）解：根据杠杆平衡条件可得： FL0B=GL0C
7.5N×(1m-0.2m) =G×0.4m，
G=15N
m= = =1.5kg
（2）解：弹簧测力计的量程为0~10N，可得F最大=10N；
根据杠杆平衡条件可得： GL最大=F最大LOB
15N×L最大=10N×(1m-0.2m)，
L最大=0.53m。
大白菜悬挂点与0点之间的距离取值范围为0 ~0.53m。
【解析】【分析】（1）根据图片可知，此时大白菜的重力为阻力F2 ， 阻力臂为OC；弹簧测力计的拉力为动力F1 ， 动力臂为OB，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算即可。
（2）根据弹簧测力计的量程确定最大动力，然后再根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列式计算出大白菜悬挂点与O点的最大距离，从而确定这个距离的取值范围。

四、实验探究题
16.【答案】 （1）是
（2）钩码；使实验结论更具普遍性，避免偶然性
（3）B；变大
【解析】【分析】（1）物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，处于平衡状态；
（2）当杠杆上挂上钩码时，就不能再调节平衡螺母，只能通过调整钩码的个数或位置，让杠杆再次实现平衡。
在科学探究中，改变实验器材，多次完成实验，从而收集更多的实验数据，可以使得到的结论更客观，准确。
（3）当动力和阻力在杠杆支点的同侧时，只有方向相反，杠杆才可能平衡；当动力和阻力在杠杆支点的两侧时，只有两个力的方向几乎相同，杠杆才可能平衡。分析动力臂的长度变化，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析测力计示数的变化。
【解答】（1）根据甲图可知，杠杆处于静止状态，因此杠杆处于平衡状态。
（2）在已经调节好平衡的杠杆上挂上钩码，所处的状态如图乙所示，此时他应移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，实验中他改变钩码的个数及位置，进行了多次测量，其目的是使实验结论更具普遍性，避免偶然性；
（3）根据丙图可知，A点钩码对杠杆的拉力向下，而弹簧测力计的拉力向上，二者方向相反，那么肯定在支点的同侧，故拉力作用在B点。
若弹簧测力计从竖直位置向左倾斜拉动时，动力臂变小，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析可知，弹簧测力计的示数将变大。