3.4简单机械 同步练习（含解析）

简单机械
一、单选题
1.如图所示的生活用具中，使用时属于费力杠杆的是( )
A. 羊角锤 B. 筷子
C. 起瓶器 D. 钢丝钳
2.如图所示，一直杆可绕O点转动，杆下挂一重物，为了提高重物，用一个始终跟杆垂直的力F使直杆由竖直位置慢慢转动到水平位置，在此过程中这个直杆（ ）
A. 始终是省力杠杆 B. 始终是费力杠杆
C. 先是省力杠杆，后是费力杠杆 D. 先是费力杠杆，后是省力杠杆
3.如图所示，可绕O点转动的轻质杠杆，在D点挂一个重为G的物体M，用一把弹簧测力计依次在A，B，C三点沿圆O相切的方向用力拉，都使杠杆在水平位置平衡，读出三次的示数分别为F1 ， F2 ， F3 ， 它们的大小关系是（ ）
A. F1=F2=F3=G B. F1＞F2＞F3＞G C. F1＜F2＜F3＜G D. F1＞F2=F3=G
4.有一根一端粗一端细的木棒，用绳子拴住木棒的O点，将它悬挂起来，恰好处于水平位置平衡，如图所示，若把木棒从绳子悬挂处锯开，则被锯开的木棒（ ）
A. 粗细两端一样重 B. 粗端较重 C. 细端较重 D. 无法判定
5.如图所示，一根轻质杠杆可绕O点转动，B处挂着一重物G，如果在A点施加一个动力F使杠杆在水平方向上平衡，则该杠杆为（ ）
A. 费力杠杆 B. 省力杠杆 C. 等臂杠杆 D. 以上三种情况都有可能
6.下列哪一组所列的器具都是杠杆（ ）
A. 剪刀、筷子、打气筒 B. 锅铲、钓鱼竿、桌子
C. 钢笔、电灯、直尺 D. 撬棒、跷跷板、天平横梁
7.如图杠杆在水平位置处于平衡状态，下列等式能正确表示杠杆平衡条件的是（ ）
A. F OC=G OB B. F AC=G OB C. F OA=G OB D. F AD=G AB
8.如图所示，图中的工具或仪器属于省力杠杆的是（ ）
A. 行李车 B. 晾衣竹竿
C. 天平 D. 脚踏板
9.如图所示，一根木棒AB在O点被悬挂起来，AO=OC，在A、C两点分别挂有两个和三个钩码，木棒处于平衡状态。如在木棒的A、C点各增加一个同样的钩码，则木棒（ ）
A. 绕O点顺时针方向转动 B. 绕O点逆时针方向转动
C. 平衡可能被破坏，转动方向不定 D. 仍能保持平衡状态
10.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. 汽车方向盘是一个轮轴，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
11.用细绳系住厚度不均匀的木板的O处，木板恰好处于静止状态，且上表面保持水平。如图，两玩具车同时从O点分别向木板的两端匀速运动，要使木板在此过程始终保持平衡，必须满足的条件是（ ）
A. 两车的质量必须相等 B. 两车的速度必须相等
C. 质量较小的车速度较大 D. 两车同时到达木板两端
12.如图，用刻度均匀的匀质杠杆进行“杠杆平衡条件”的实验（每个钩码重为0.5牛），下列说法正确的是（ ）
A. 实验前出现图甲所示情况，应将杠杆的平衡螺母向左调
B. 图乙，在AB处各增加一个钩码，杠杆仍然能保持平衡
C. 图丙，弹簧测力计从a位置转到b位置，为保持杠杆在水平位置平衡，其示数将变大
D. 图丁，用弹簧测力计在c点向上拉杠杆，为保持杠杆在水平位置平衡，其示数小于3牛
二、填空题
13.作用在杠杆上的力有两类：一类是使杠杆转动的力，叫作 ；一类是阻碍杠杆转动的力，叫作 。
14.如图所示是一把开瓶盖的新型起子，要打开瓶盖，用力方向应为 (选填 “F”或“F")，从起子的使用情况看，这是一个 杠杆(选填“省力”或“费力”)。
三、解答题
15.晾衣架（如图）给日常生活带来许多方便，转动手摇器能使横杆上升或下降。
（1）安装在天花板上虚线框内的简单机械应是________。
（2）将挂在晾衣架上重为 20 牛的衣服升高 1.5 米，至少对衣服做多少功
（3）由于使用不当，造成晾衣架右侧钢丝绳受损，最多只能承受 15 牛的力，左侧钢丝绳能正常使用。晾衣架的横杆上有 11 个小孔，相邻两孔间的距离均为 20 厘米。现准备用衣架将重为20 牛的一件衣服挂到水平横杆的小孔进行晾晒，通过计算说明挂在哪些编号的小孔，右侧钢丝绳会断裂 （横杆、衣架和自重不计）
四、实验探究题
16.如图甲是小明根据"杠杆平衡条件"制作的只需要一个砝码的天平，横梁可绕轴O在竖直平面内转动，左侧为悬挂在固定位置P的置物盘，右侧所用砝码是实验室里常见的钩码，用细线挂在右侧带刻度线的横梁上。
（1）.下面是小明测量物体质量的几个主要步骤，最合理的顺序是 (只填序号)：
A ．将悬挂钩码的细线移到右侧横梁的零刻线Q处；
B ．将天平放在水平台而上
C ．将待测物体放在天平左侧的置物盘中
D ．调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记
E ．移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记
F ．由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量
（2）.调节天平至水平位置平衡后，刚把待测物体放在天平左侧的置物盘中时，横梁上悬挂的重垂线将对准底座上标记的 侧(填“左"或“右")；
（3）.若某次测量最终达到平衡时钩码位于右侧横梁上的N处，如图乙所示，已知Op=l，OQ=d，ON=h，钩码质量为m，则待测物体的质量M= 。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 B
【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.使用羊角锤时，锤头的弯曲处相当于杠杆的支点，阻力作用在豁口处，动力作用在手柄上，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故A不合题意；
B.使用筷子时，大拇指与筷子的接触点为支点，阻力作用在筷子的尖端，动力作用在食指的位置，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故B符合题意；
C.使用启瓶器时，起子与瓶盖上面的接触点为支点，阻力作用在起子与瓶盖接触的下面，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.使用钢丝钳时，中间的轴相当于支点，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，相当于省力杠杆，故D不合题意。
故选B。
2.【答案】 C
【解析】【分析】（1）力臂的概念：从支点到力的作用线的距离叫做力臂。
（2）运用杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析动力的大小变化。
【解答】由图可知，动力F的力臂始终保持不变，物体的重力G始终大小不变。在杠杆从竖直位置向水平位置转动的过程中，重力的力臂逐渐增大，在L2＜L1之前杠杆是省力杠杆，在L2＞L1之后，杠杆变为费力杠杆，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
3.【答案】 A
【解析】【分析】（1）圆的切线与通过切点的半径垂直；
（2）根据杠杆的平衡条件分析几个力的大小。
【解答】分析图片可知，支点O左侧的阻力臂和其它三个动力的动力臂都是圆的半径，
因此阻力臂与其它三个动力的动力臂相等；
根据杠杆的平衡条件得到：G×OD=F×L1；
因为G、OD保持不变，所以F×L1的乘积保持不变；
因为其它三个力的动力臂L1都相等，所以它们的大小相等；
即 F1=F2=F3=G 。
故选A。
4.【答案】 B
【解析】【分析】根据杠杆的平衡条件分析即可。
【解答】将悬挂点O看做支点，左边木棒的重力为阻力，右边木棒的重力为动力。根据图片可知，左端的阻力臂肯定小于右端的动力臂，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知，左端木棒的重力肯定大于右端木棒的重力，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
5.【答案】 D
【解析】【分析】杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，用代数式表示为F1· L1=F2·L2。省力杠杆：动力臂大于阻力臂,平衡时动力小于阻力。费力杠杆：动力臂小于阻力臂,平衡时动力大于阻力。等臂杠杆：动力臂等于阻力臂,平衡时动力等于阻力。
【解答】在A端施加一个向上的动力使杠杆在水平位置平衡,A点动力的方向不同时，动力臂可能大于或小于或等于阻力臂，所以该杠杆可能省力，可能费力,还可能既不省力也不费力，D正确。
故答案为：D
6.【答案】 D
【解析】【分析】一根硬棒，能够在力的作用下绕固定点转动，这根硬棒就是杠杆，据此分析即可。
【解答】A.剪刀、筷子、打气筒中，其中打气筒不是杠杆，故A不合题意；
B.锅铲、钓鱼竿、桌子中，其中桌子不是杠杆，故B不合题意；
C.钢笔、电灯、直尺中，其中直尺不是杠杆，故C不合题意；
D.撬棒、跷跷板、天平横梁，三者都是杠杆，故D符合题意。
故选D。
7.【答案】 A
【解析】【分析】首先根据力臂的定义确定两个力的力臂，然后根据杠杆的平衡条件写出等式即可。
【解答】O为杠杆的支点，AF为动力作用线，因为OC垂直与AF，所以动力F的动力臂是OC；
BG为阻力作用线，因为OB垂直与BG，所以阻力臂为OB；
根据杠杠的平衡条件得到：F OC=G OB。
故选A。
8.【答案】 A
【解析】【分析】在杠杆上，如果动力臂大于阻力臂，那么杠杆是省力杠杆，据此分析即可。
【解答】A.行李车的轮子是支点，阻力为车和物体的总重力，作用在车的中间，动力作用在拉杆上；此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故A符合题意；
B.晾衣服时，最外侧的手是支点，阻力作用在杆的顶端，动力作用在杆的中间，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故B不合题意；
C.托盘天平的支点在中间，两个托盘到支点的距离相等，因此为等臂杠杆，故C不合题意；
D.缝纫机的脚踏板，支点在最外侧，动力在踏板的中间，阻力在踏板的另一端，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故D不合题意。
故选A。
9.【答案】 D
【解析】【分析】杠杆是否平衡，取决于支点两次力和力臂的乘积，即力矩是否相等。原来杠杆是平衡的，说明原来支点两次的力矩是相等的；现在两边都增加一个钩码，只需判定增加后两边的力矩是否相等即可。
【解答】因木棒处于平衡状态，故木棒两侧的力矩平衡；因AO=OC，两端再分别挂上1个同样的钩码时，两端增加的力矩相等，故增加钩码后的力矩仍能相等，所以木棒可以继续保持平衡状态。
故答案为：D
10.【答案】 B
【解析】【分析】（1）斜面是省力的机械，应用有：螺钉、斜坡、盘山公路、斧头等；
（2）轮轴本质上是一个省力杠杆；
（3）定滑轮和动滑轮组成滑轮组；
（4）只要能确定支点，动力和阻力，那么就可以认为是杠杆。
【解答】A.盘山公路其实是变形的斜面，通过延长距离的方式达到省力的目的，故A正确不合题意；
B.汽车的方向盘中间的转轴是支点，转轴受到轮胎施加的力是阻力，外面的大轮上手施加的力是动力；动力臂大于阻力臂，因此是省力杠杆，故B错误符合题意；
C.光滑的木棍相当于动滑轮和定滑轮，用绳子缠绕后就相当于滑轮组，能够省力，故C正确不合题意；
D.两端蜡烛的重力分别相当于动力和阻力，中间的细针相当于支点，因此蜡烛跷跷板可以看作杠杆，故D正确不合题意。
故选B。
11.【答案】 C
【解析】【分析】根据杠杆的平衡条件判断即可。
【解答】两辆小车对木板的压力相当于动力和阻力，O点就是杠杆的支点；根据杠杆的平衡条件得到：
因为：；
所以：；
；
因为：；
所以：；
；
那么质量小的车速度肯定大，这时杠杆才能平衡，故C正确。
故选C。
12.【答案】 C
【解析】【分析】实验前要调节杠杆在水平位置平衡，调节时根据左低右调、右低左调的原则；杠杆的平衡取决于力和力臂的乘积是否相等；杠杆在水平位置平衡时，力沿竖直方向，力臂是水平杠杆上；杠杆的支点不在中点时，杠杆的自重对平衡有影响。
【解答】A、实验前杠杆左低，应将杠杆的平衡螺母向右调，故A错误；
B、图乙，在AB处各增加一个钩码，杠杆仍然能保持平衡；每个钩码重为0.5牛，每个格的长度为L，在AB处各增加一个钩码后，左端为4×0.5N×2L=4NL，右端3×0.5N×3L=4.5NL，所以杠杆不再平衡，杠杆的右端下沉，故B错误；
C、图丙，弹簧测力计从a位置转到b位置，弹簧测力计的拉力F的力臂减小，钩码的拉力和力臂的乘积不变，根据杠杆的平衡条件可知，测力计的示数将变大，故C正确；
D、图丁中用弹簧测力计在c点竖直向上拉杠杆时，弹簧测力计拉力的力臂是钩码拉力的力臂的1/2，不计杠杆的重力时，根据杠杆的平衡条件可知弹簧测力计的拉力等于钩码拉力的2倍，即F=2×1.5N=3N，该实验中杠杆的重力不能忽略，所以弹簧测力计的示数大于3牛，故D错误。
故答案为：C。
二、填空题
13.【答案】 动力；阻力
【解析】【分析】根据杠杆的五要素分析解答。
【解答】作用在杠杆上的力有两类：一类是使杠杆转动的力，叫作动力；一类是阻碍杠杆转动的力，叫作阻力。
14.【答案】 F2；省力
【解析】【分析】（1）瓶盖对起子的阻力向下，要想打开瓶盖，起子对瓶盖的作用力必须向上，据此分析；
（2）比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类。
【解答】（1）根据图片可知，当用力方向为F1时，起子对瓶盖的作用力向下；当用力方向为F2时，起子对瓶盖的作用力向上，可以打开瓶盖。
（2）如下图所示，此时动力臂大于阻力臂，起子为省力杠杆。

三、解答题
15.【答案】 （1）定滑轮
（2）至少对衣服做的功为：W=Gh=20N×1.5m=30J；
（3）将左侧钢丝绳和晾衣架的结合点看做支点O，衣服的重力为阻力，右侧钢丝绳的拉力为动力，
设两个小孔之间的距离为L，
根据杠杆的平衡条件得到：G×L2=F×L1；
20N×（n-1）L=15N×（11-1）L；
解得：n=8.5；
因此只要n>8.5就会断裂，即编号为：9、10、11。
【解析】【分析】（1）跟随物体一起移动的滑轮叫动滑轮；不随物体一起移动的滑轮叫动滑轮；
（2）根据W=Gh计算对衣服做的功；
（3）根据杠杆的平衡条件计算即可。
【解答】（1）安装在天花板上虚线框内的滑轮固定不动，应该是定滑轮；
（2）至少对衣服做的功为：W=Gh=20N×1.5m=30J；
（3）将左侧钢丝绳和晾衣架的结合点看做支点O，衣服的重力为阻力，右侧钢丝绳的拉力为动力，
设两个小孔之间的距离为L，
根据杠杆的平衡条件得到：G×L2=F×L1；
20N×（n-1）L=15N×（11-1）L；
解得：n=8.5；
因此只要n>8.5就会断裂，即编号为：9、10、11。
四、实验探究题
16.【答案】 （1）BADCEF
（2）左
（3） m
【解析】【分析】（1）根据天平的使用方法分析解答。
（2）重锤线总是偏向杠杆下沉的那端；
（3）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算即可。
【解答】（1）小明利于这个天平测量物体质量的步骤为：
B ．将天平放在水平台而上；
A ．将悬挂钩码的细线移到右侧横梁的零刻线Q处；
D ．调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记；
C ．将待测物体放在天平左侧的置物盘中；
E ．移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记；
F ．由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量。
则正确的顺序为：BADCEF。
（2）调节天平至水平位置平衡后，刚把待测物体放在天平左侧的置物盘中时，此时天平的左端下沉，则横梁上悬挂的重垂线将对准底座上标记的左侧。
（3）根据甲图，利于杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：G盘×OP=G砝码×OQ；
G盘×l=G砝码×d ①；
根据乙图，利于杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：（G+G盘）×OP=G砝码×ON；
（G+G盘）×l=G砝码×h；
G×l+G盘×l=G砝码×h ②；
将①代入②得到：G×l+G砝码×d =G砝码×h；
解得：；
即物体的质量：。