3.4简单机械 同步练习（含解析）

简单机械
一、单选题
1.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C. F甲>F乙 ， 因为乙方法时阻力臂短 D. F甲=F乙 ， 因为动力臂都是阻力臂的2倍
2.如图所示，古代护城河吊桥上安装的滑轮A是（ ）

A. 动滑轮、能省力 B. 定滑轮、能改变力的方向
C. 定滑轮、能省力 D. 动滑轮、能改变力的方向
3.使用滑轮组可以达到的目的是（ ）
A. 省力而且一定能改变力的方向 B. 省力但不可能改变力的方向
C. 省力而且能省距离 D. 能省力而且也可以改变力的方向
4.以下属于省力杠杆的是（ ）
A. 用大竹扫帚扫地 B. 专门用来剪铁皮的剪刀 C. 手握钢笔写字 D. 用筷子夹菜
5.如图所示，在均匀刻度尺中支起，两边挂上钩码，杠杆已经平衡，那么下列情况中，那种情况还能使尺保持平衡？（ ）
A. 左右两边的钩码组各向内移动一格 B. 左右两边的钩码组各减少一只钩码
C. 左右两边的钩码组各减少一半 D. 左右两边的钩码组各向外移一格
6.关于力臂，下列说法正确的是（ ）
A. 力臂一定在杠杆上 B. 力的作用线通过支点时，力臂为零
C. 从支点到阻力作用点的距离叫阻力臂 D. 杠杆越大，力臂越大
7.如图所示，用完全相同的四个滑轮和两根细绳组成甲、乙两个滑轮组，在各自的自由端分别施加F1和F2的拉力，在相同时间内将相同的重物竖直匀速提升相同的高度（不计绳重、轮重和一切摩擦）。下列说法正确的是（ ）
A. 拉力 F1小于拉力 F2 B. 甲绳子自由端移动速度小于乙绳的
C. 甲、乙两滑轮组均属于费力的机械 D. 甲、乙两滑轮组绳子自由端移动的距离相等
8.如图所示的装置中，已知重物G1=M牛，重物G2=N牛，在不考虑摩擦和动滑轮重力的情况下，在拉力F作用下使重物G1保持平衡。下列说法正确的是（ ）
A. 拉力F的大小等于N B. 拉力下的大小等于M
C. 拉力F的大小等于M-N D. 拉力F的大小等于M+N
9.如图是胖子和瘦子用滑轮组锻炼身体的简易装置（忽略轮重及滑轮和绳之间的摩擦）。
⑴瘦子固定不动，胖子用力F1拉绳使货物G匀速上升。
⑵胖子固定不动，瘦子用力F2拉绳使货物G匀速上升。
下列说法中正确的是（ ）
A. 滑轮A、B、C都是定滑轮 B. F1=G C. 滑轮 A、 C的作用相同 D. F110.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同种密度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，若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
11.一辆汽车不小心陷进泥源后，司机按图中所示的甲、乙两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中匀速拉出。比较这两个装置（端子与滑轮间的摩擦及滑轮自重不计），下列说法正确的是（ ）
A. 乙比甲省力 B. 甲比乙省力 C. 甲比乙省功 D. 乙比甲省功
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，为保持杠杆在水平位置平衡，其示数需变大
D. 图丁，用弹簧测力计在。点向上拉杠杆，为保持杠杆在水平位置平衡，其示数小于3N
二、填空题
13.如图所示，一均匀木条可绕转轴O自由转动，现有材料相同，长度相同，横截面积之比Sa:Sb:Sc=1:4:2的三支蜡烛a、b、c，垂直立于木条上，木条恰好处于平衡。三支蜡烛离转轴的距离分别为L1、L2和L3 ， 若L1=4L2 ， 则L3= L2。若同时点燃蜡烛蜡烛在燃烧过程中，要使杠杆保持平衡，则L1:L2:L3= (蜡烛在相等时间内燃烧的质量相同)。
14.如图所示，OAB是杠杆，OA与BA垂直，在OA的中点处挂一个G=10N的重物，杠杆重力及摩擦均不计。若加在B点的动力F甲使OA在水平位置保持静止，如图甲所示，那么，该杠杆 (选填“一定”或“不一定")是省力杠杆；若动力F乙始终与OA垂直，将杠杆由水平位置匀速向上提升重物，如图乙所示，动力F乙的大小变化是 (选填“变大”、“变小”、“先变大后变小”或“先变小后变大”)；若动力F丙由竖直向上的方向沿逆时针缓慢地转到水平向左的方向，在此过程中OA始终保持水平静止，如图丙所示，请在答题卷上画出动力F丙随时间t的变化趋势 。
三、解答题
15.两块质量分布均匀的相同长方体木块甲和乙，重力均为 G，长度均为 L，如图叠放，恰好能在水平桌面上处于静止状态。
（1）乙右端与甲右端之间的最大水平距离为________。
（2）求乙右端与桌面右端之间的最大水平距离。
四、实验探究题
16.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2kg的物体时，秤砣移到B处，恰好能使杆秤水平平衡测得OA=5cm，OB=10cm。
（1）计算秤砣的质量m砣 =________ kg
（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2kg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“>”)2kg，由此可知一杆杄秤不能随意更换秤砣 。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 D
【解析】【分析】根据杠杆的平衡条件分析即可。
【解答】左图：设水泥板的宽为a，那么动力臂为a，而阻力臂为；
根据杠杆的平衡条件得到：；
解得：；
右图：设水泥板的长为L，那么动力臂为L，而阻力臂为；
根据杠杆的平衡条件得到：；
解得：；
那么F甲=F乙 ， 因为动力臂都是阻力臂的2倍，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。

2.【答案】 B
【解析】【分析】（1）固定不动，不随物体移动的滑轮叫定滑轮；跟随物体一起移动的滑轮叫动滑轮；
（2）定滑轮不省力不费力，但能改变力的方向；动滑轮不能改变力的方向，当能省一半的力。
据此分析。
【解答】古代护城河上的滑轮固定不动，是定滑轮，它能改变力的方向，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
3.【答案】 D
【解析】【分析】滑轮组是定滑轮和动滑轮的组合，因此它同时具备二者的优点，据此分析解答。
【解答】使用滑轮组时，既能省力也可以改变力的方向，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
4.【答案】 B
【解析】【分析】如果动力臂大于阻力臂，那么为省力杠杆，据此分析即可。
【解答】A.用大扫帚扫地时，支点在靠近胸口的那只手上，阻力在扫帚的尖端，而动力在扫帚的中间，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故A不合题意；
B.剪铁皮的剪刀，刀口短刀柄长，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故B符合题意；
C.手握钢笔写字，支点在虎口处，阻力在笔尖，动力在笔杆的中间，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故C不合题意；
D.用筷子夹菜时，支点在虎口处，阻力在筷子尖端，动力在筷子中间，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故D不合题意。
故选B。
5.【答案】 C
【解析】【分析】原来杠杆是平衡的，如果支点两侧的力和力臂乘积的变化量相同，那么杠杆仍然平衡。
【解答】A.左右两边的钩码组各向内移动一格，左边减小量为：4G×1；右边减小量为：2G×1，支点两侧的减小量不等，不能平衡，故A错误；
B.左右两边的钩码组各减少一只钩码，左边的减小量为：G×2，右边的减小量为：G×4，二者不相等，不能平衡，故B错误；
C.左右两边的钩码组各减少一半，左边减小量为：2G×2，右边减小量为：G×4，二者相等，能够平衡，故C正确；
D.左右两边的钩码组各向外移一格，左边增大量为：4G×1；右边增大量为：2G×1，支点两侧的增大量不等，不能平衡，故D错误。
故选C。
6.【答案】 B
【解析】【分析】在杠杆上，从支点到力的作用线的距离叫力臂，据此分析判断。
【解答】A.力的作用点肯定在杠杆上，但力臂不一定在杠杆上，故A错误；
B.当力的作用线通过支点时，二者之间的距离为0，因此力臂为0，故B正确；
C.从支点到阻力作用线的距离叫阻力臂，故C错误；
D.力臂与杠杆的大小无关，故D错误。
故选B。
7.【答案】 B
【解析】【分析】（1）已知承担重力绳子的条数n根据 比较拉力大小；
（2）已知承担重力绳子的段数n根据v=nv'比较自由端移动速度的大小；
（3）比较物体的重力和自由端拉力的大小判断是否省力；
（4）已知承担重力绳子的段数n根据s=ns'比较自由端移动距离的大小。
【解答】甲图中承担重力的绳子有2段，乙图中承担重力的绳子有3段。
A.根据 可知，拉力 ， 拉力 ， 所以F1>F2 ， 故A错误；
B.甲乙两个物体在相同时间内将相同的重物竖直匀速提升相同的高度，根据 可知，它们的速度相同；那么甲绳子自由端移动的速度就是v甲=2v'，乙绳子自由端移动的速度是v乙=3v'，因此甲的移动速度小，故B正确；
C.因为甲、乙自由端的拉力都小于物体重力，所以两个滑轮组都是省力的机械，故C错误；
D.甲绳子自由端移动的距离：s甲=2s，乙绳子自由端移动的距离s乙=3s，因此甲绳子自由端移动的距离小于乙绳子自由端移动的距离，故D错误。
故选B。
8.【答案】 B
【解析】【分析】由图可知，该滑轮组中左边的和右边的是定滑轮，中间的是动滑轮，滑轮组由一根绳子绕过各
滑轮，要使重物G1保持平衡，拉力F等于G1不；考虑摩擦和动滑轮重力，重物G2受到向上的2F的力及支持力的作用。
【解答】由图可知，滑轮组由一根绳子绕过各滑轮,，且同一根绳子上各处的拉力相等，要使重物G1保持平衡，应满足F=G1= M牛，B正确。
故答案为：B
9.【答案】 C
【解析】【分析】（1）不随物体上下移动的滑轮是定滑轮，跟随物体上下移动的滑轮是动滑轮；
（2）以滑轮B为对象受力分析，可得到F1与G的关系；以滑轮C为对象受力分析，可得到F2与G的关系，进而得到两个拉力的大小关系。
【解答】当瘦子不动时，滑轮B根据物体上下移动，它是动滑轮；当胖子不动时，滑轮B不随物体上下移动，它是定滑轮；而A和C始终都是定滑轮，故A错误，C正确；
因为滑轮C是定滑轮，所以瘦子的拉力F2=G；滑轮B受到胖子向上的拉力F1 ， 向下的物体重力和拉力，而重力和拉力相等，所以F1=2G，因此F1＞F2 ， 故B、D错误。、
故选C。
10.【答案】 C
【解析】【分析】当杠杆上的物体浸没在水中时，作用在杠杆上的拉力等于重力减去浮力，即F=G-F浮 ， 比较后来力和力臂的乘积大小关系即可判断杠杆是否平衡。
【解答】甲图：原来杠杆平衡，
根据杠杆平衡条件得到：；
即；
①
当两个物体浸没在水中时，左边：；
右边：；
根据①式可知，；
那么甲中杠杆还是平衡的。
乙图：当两个物体浸没在水中时，
左边：；
右边：；
根据阿基米德原理可知，两个物体体积相同，则；
那么：；
根据①式可知，；
那么乙图中杠杆左端下沉。
故选C。

11.【答案】 A
【解析】【分析】定滑轮不省力也不费力，只能改变力的方向；动滑轮能省一半的力，不能改变力的方向，据此解答。
【解答】甲图中用的是定滑轮，不省力不费力，因此甲用的力等于汽车受到的阻力；
乙图中用的是动滑轮，可以省一半的力，因此乙用的力等于汽车受到的阻力的一半；
那么乙图比甲图省力，故A正确。
故选A。
12.【答案】 C
【解析】【分析】（1）调节杠杆平衡时，平衡螺母总是向轻的那边调节；
（2）杠杆是否平衡取决于力和力臂的乘积是否相等，分析乘积变化即可；
（3）分析动力臂的长度变化对拉力的影响；
（4）根据杠杆平衡条件计算即可。
【解答】A.据甲图可知，杠杆右端轻，因此平衡螺母应该向右端调节，故A错误；
B.原来杠杆是平衡的，说明原来杠杆左右两边力和力臂的乘积相等；如果在AB两处各增加一个钩码，那么右边力和力臂的乘积就会大于左边，杠杆右端下沉，故B错误；
C.图丙中，弹簧测力计从a位置到b，动力臂变小了，根据杠杆平衡条件，拉力就要增大，故C正确；
D.设杠杆每节长度为L，根据杠杆平衡条件得到：
故D错误。
故选C。
二、填空题
13.【答案】 4；2:1:3
【解析】【分析】（1）知道三蜡烛材料相同、长度相同和横截面积之比，利用密度公式和体积公式得出三蜡烛的质量之比，设ma=M，则mb=4M，mc=2M，知道L1=4L2 ， 根据杠杆平衡条件求L3与L2的关系；
（2）由于木条原来平衡，利用杠杆平衡条件得出三力臂的大小关系①；由于蜡烛在相等时间内燃烧的质量相同，则在相同的时间内三蜡烛减小的质量m相同，要使木条平衡，两边减去的力和力臂的乘积相等，据此得出三力臂的大小关系②，由①②联立方程组得出三力臂的具体关系。
【解答】（1）根据公式m=ρV=ρSh可知，
三蜡烛的质量之比：ma：mb：mc=ρhSa：ρhSb：ρhSc=Sa：Sb：Sc=1：4：2；
设ma=M，则mb=4M，mc=2M，
根据杠杆的平衡条件得到：mag×L1+mbg×L2=mcg×L3 ，
Mg×4L2+4Mg×L2=2Mg×L3 ，
解得：L3=4L2；
（2）因为木条原来平衡，
所以：Mg×L1+4Mg×L2=2Mg×L3 ，
即L1+4L2=2L3 ， -----①
由题知，蜡烛在相等时间内燃烧的质量相同，则在相同的时间内三蜡烛减小的质量m相同，
要使木条平衡，两边减去的力和力臂的乘积相等，即mg×L1+mg×L2=mg×L3 ，
即L1+L2=L3 ， -------②
①-②得：
3L2=L3 ， ----------③
即L2：L3=1：3，
由②得：
2L1+2L2=2L3 ， -------④
①-③得：
2L2=L1 ， -------------⑤
由③⑤得：
L1：L2：L3=2：1：3。
14.【答案】 不一定；变小；
【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）分析上升过程中阻力臂的变化，然后根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析即可；
（3）分析动力臂的长度变化，再根据杠杆的平衡条件确定动力的变化规律。
【解答】（1）在F甲的方向改变的过程中，动力臂可能大于阻力臂，可能等于阻力臂，也可能小于阻力臂，因此该杠杆不一定为省力杠杆。
（2）若动力F乙始终与OA垂直，那么动力臂L1保持不变；将杠杆由水平位置匀速向上提升重物，阻力臂L2逐渐减小，根据杠杆的平衡条件F1L1=GL2可知，动力F乙变小。
（3）根据丙图可知，在动力F丙的方向改变的过程中，当动力臂L1等于OB时最长，此时动力最小，则它的变化规律为先变小再变大，如下图所示：
三、解答题
15.【答案】 （1）L/2
（2）解：当乙伸出甲的长度达最大时，设甲伸出桌子右端最大长度为L2。根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2
有G（L/2-L2）=GL2
则L2=L/4
故有L3=L1+L2=L/2+L/4=3L/4
【解析】【分析】（1）根据二力平衡的知识和重心的位置解答；
（2）将甲和乙看做一个杠杆，桌子的右边为支点O，甲的重力相当于阻力，作用在甲的1/2处；乙的重力对甲产生的压力相当于动力，作用在甲的右边缘处，而力臂为甲的右边缘到桌边的距离，然后根据杠杆的平衡条件列式计算，最后将阻力臂L2与乙相对甲伸出的长度相加即可。
【解答】（1）根据图片可知，乙的重力作用在它长度的1/2处。当它向右移动时，只要重力作用线通过甲，乙就能保持平衡。当乙的重力作用线超过甲的右边缘时，乙就会从上面掉下来，因此乙相对甲能够伸出的最大长度为L/2，那么乙右端与甲右端之间的最大水平距离为：。
（2）当乙伸出甲的长度达最大时，设甲伸出桌子右端最大长度为L2。
那么甲的重力的力臂为：；乙的重力的力臂为L2；
根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得到：
；
解得：；
故乙右端与桌面右端之间的最大水平距离：L3=L1+L2=。

四、实验探究题
16.【答案】 （1）1
（2）2；4
（3）<
【解析】【分析】（1）秤盘上放一个质量为2kg的物体时，秤砣移到B处，恰好能使杆秤水平平衡，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2计算秤砣的质量；
（2）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，由此知O处为0刻度，由此知B处标的刻度值，然后根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算出C处的刻度值。
（3）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析判断。
【解答】（1）由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：
m物g×AO=m砣g×OB；
m物×AO=m砣×OB；
2kg×5cm=m砣×10cm；
解得：m砣=1kg；
（2）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，由此知O处为0刻度，
秤盘上放一个质量为2kg的物体时，秤砣移到B处，恰好能使杆秤水平平衡，所以在B处标的刻度应为2kg；
秤砣在C处时杆秤恰好水平平衡，此时秤盘上放的重物质量为m，
则mg×AO=m砣g×OC；
所以m×AO=m砣×2OB；
m×5cm=1kg×2×10cm；
解得：m=4kg，
所以C处刻度应为4kg。
（3）由杠杆的平衡条件可知：G物×OA=G砣×l，G物×OA的值不变，G砣增大，力臂l变小，读数变小，故读数小于2kg。