第4节 简单机械 综合复习（含答案）

3.4简单机械培优巩固
一、选择题
1.垃圾分类，人人有责”，带盖的垃圾桶能有效防止易腐垃圾的异味散出，以下说法不正确的是（ ）
A .图甲中垃圾桶盖ABC为一个费力杠杆 B .图甲中脚踏部分DEF为一个省力杠杆
C .图乙中的垃圾桶盖为一个等臂杠杆 D .图丙中垃圾桶盖为一个费力杠杆
2.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
3.如图是胖子和瘦子两人用滑轮组锻炼身体的简易装置(不考虑滑轮重和摩擦)。使用时：①瘦子固定不动，胖子用力FA拉绳使所受重力为G的物块匀速上升。②胖子固定不动，瘦子用力FB拉绳使所受重力为G的物块匀速上升。下列说法中正确的是（ ）
A .FA＜G B .FB＜G C .FA＝2G D .FB＝2G
4.如图所示，滑轮下挂重500N的物体G，滑轮重40N，绳和杠杆都是轻质的。要在图示位置使杠杆平衡，在杠杆的A点所加的竖直向上的力F应是(杠杆上标度的间距相等)（ ）
A .270N B .360N C .540N D .720N
5.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 .
6.三个和尚挑水吃的故事相信大家耳熟能详，甲图中和尚们商量出新的挑水方案，胖和尚一人挑两小桶，瘦和尚和小和尚两人和抬一大桶，以下说法中不正确的是（ ）
A .乙图中水桶B向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将他的肩往后移动一点距离
B .乙图中水桶B向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将后面水桶B往前移动一点距离
C .丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以让瘦和尚往前移动一点距离
D .丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以将水桶往前移动一点距离
7.如图所示，不计滑轮重及摩擦，分别用力F1、F2匀速提升同一重物，若力F1、F2在相等时间内对物体所做的功相等，则力F1、F2及其功率P1、P2的大小关系为( )
A .F1＞F2 ， P1＜P2 B .F1＞F2 ， P1＞P2 C .F1＞F2 ， P1＝P2 D .F1＜F2 ， P1＜P2
8.某同学想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”，如图所示，并测算了各次实验装置的机械效率。关于他的实验过程，下列说法中不正确的是（ ）
A .由①②可知：滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关
B .由②③可知：同一滑轮组提起物重越大，机械效率越低
C .在①实验中，应匀速竖直向上拉动绳子
D .为使实验的结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律
9. 如图所示，古代护城河上安装的吊桥，可以看成一个以O为支点的杠杆。一个人通过定滑轮，用力将吊桥由图示位置缓慢拉至竖直位置。若绳子对桥板的拉力为F，L表示F的力臂。关于此过程中L及乘积FL的变化情况，下列说法正确的是( )
A .L始终在增加，FL始终在增加 B .L始终在增加，FL始终在减小
C .L先增加后减小，FL始终在减小 D .L先减小后增加，FL先减小后增加
10.小梦在做探究杠杆平衡条件的实验时，先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究，再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究，如图所示，他这样做的最终目的是（ ）
A .便于直接读出拉力的大 B .便于提供不同方向的拉力 C .便于正确认识力臂 D .便于测量力臂的大小
11.如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，弹簧测力计的示数为3N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法中正确的有（ ）
A .B受到的摩擦力为3N，方向水平向左 B .滑轮移动的速度为0.2m/s
C .绳子拉物体A的功率为2W D .在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数仍为3N
12.如图所示，把同一物体沿斜面BA和CA分别拉到顶端A，若沿斜面的拉力F1=F2，则斜面两边的机械效率ηB、ηC， 斜面两边的摩擦力分别为fB和fC，则下列判断正确的是（ ）
A .fB＞fC B .fB＜fC C .ηB＜ηC D .ηB=ηC
13. (2021·宁波模拟) ( https: / / www.zujuan.com / paper / view-5017447.shtml" \t "https: / / www.zujuan.com / _blank )如图所示OA是一根轻质硬杆，长为L，其一端用铰链固定在墙面上，另一端用弹簧测力计竖直向上吊起并在处于水平位置。杆上悬挂一质量为m的物体并可在杆上移动。若杆上物体m的悬挂点P到测力计吊起点A端的距离为x。则测力计的示数F与x的关系图象是（不计杠杆重量）（ ）
A .B .C .D .
14.在杠杆的两端挂着质量和体积都相同的铝球和铁球,这时杠杆平衡；将两球分别浸泡在质量和溶质质量分数都相同的稀硫酸中(如图所示)，直至两个烧杯中均没有气泡产生为止，两球的外形变化不大且无孔洞出现。下列推测中正确的是（ ）
①反应结束后，烧杯甲中的溶液质量大； ②反应结束后，烧杯乙中的溶液质量大；
③拿掉烧杯后，要使杠杆重新平衡，支点应向A 端移动；
④拿掉烧杯后，要使杠杆重新平衡，支点应向B 端移动
A .①③ B .①④ C .②③ D .②④
15.如图所示，光滑带槽的长木条AB（质量不计）可以绕支点O转动，木条的A端用竖直细线连接在地板上，OA=0.6m，OB=0.4m。在木条的B端通过细线悬挂一个长方体木块C，C的密度为0.8×103kg/m3 ， B端正下方放一盛满水的溢水杯。现将木块C缓慢浸入溢水杯中，当木块浸入水中一半时，从溢水口处溢出0.5N的水，杠杆处于水平平衡状态，然后让质量为300g的小球从B点沿槽向A端匀速运动，经4s的时间系在A端细绳的拉力恰好等于0，下列结果不正确的是（忽略细线的重力，g取10N/kg）（ ）
A .木块受到的浮力为0.5N B .木块C受到细线的拉力为0.3N
C .小球刚放在B端时A端受到细线的拉力为2.2N D .小球的运动速度为0.2m/s
16.如图所示，光滑均匀细棒CD可以绕光滑的水平轴D在竖直平面内转动，细杆AB也可以绕光滑的水平轴B在竖直平面内转动，CD棒搁在A点上并与AB杆在同一竖直平面内，B、D在同一水平面，且BD=AB。现推动AB杆使CD棒绕D点沿逆时针方向缓慢转动，从图示实线位置转到虚线位置的过程中，AB杆对CD棒的作用力（ ）
A .减少 B .不变 C .增大 D .先减少后增大
二、填空题
17.如图AB为一可绕O点转动的杠杆，在A端通过绳子作用一个拉力，使杠杆平衡。
（1） 在图示位置平衡时，整个装置的总重心位于 。（选填“O处”、“OA之间处”或“BO之间”）
保持重物不动，而使绳绕A点沿图中虚线缓慢逆时针转动，则F （选填“先变大后变小”或“先变小后变大”或“不变”） ;
18.如图所示，在力F的作用下，质量为4千克的物体Ｍ以0.5米/秒的速度沿水平面向右匀速前进了2米(滑轮和绳重及滑轮与绳之间的摩擦不计)，此时弹簧测力计的示数为2牛。
（1） 在这一过程中，水平地面对物体Ｍ的摩擦力大小是 牛。
（2） 拉力F的功率是 瓦。
19.如图所示，物体A在物体B的重力作用下做匀速直线运动。若在A上再施加一个水平向左、大小为180N的拉力F（图中未画出），则物体A向左做匀速直线运动，此时物体A与桌面之间的摩擦力为 N。物体B的重力为 N（滑轮与绳间摩擦、绳重和滑轮重均不计）。
20.某兴趣小组用如图所示的滑轮组（物体与动滑轮用绳子连接）匀速拉动放在同一水平面上的不同物体，物体的质量为100kg，受到的摩擦力为200N，用80N的拉力F，10秒内把物体拉动的距离为2m．（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦），则动滑轮的重力为 N；拉绳的速度是 m/s
21.如图所示，大金和小金用一根均匀的木棒抬重物。对于大金来说，这是一个 (选填“费力,省力或等臂”)杠杆。其他条件不变的情况下，大金为了减轻小金的负担，大金的位置可以 （选填“左、右”）移动；假如大金要承担3/5的力，那么，小金的肩头到重物挂点的距离与大金的肩头到重物挂点的距离之比是 。
22.新冠”疫情以来，为避免同学们用手按压宿舍楼大门的开门按钮造成交叉传染，小科用轻质木杆自制了“脚踏式杠杆”，借助杠杆按动按钮，如图所示，已知 OB＝60cm、AB＝80cm、OC＝20cm，当小科在 C 点用脚给杠杆施加 40N 的压力F1 时，按钮触发，大门打开。该杠杆属于 杠杆， 此时按钮对杠杆施加的水平阻力 F2 为 N。
23.安全阀常作为超压保护装置。如图是利用杠杆原理设计的锅炉安全阀示意图，阀的横截面积S为6cm2 ， OA∶AB=1∶2，若锅炉能承受的最大压强为5.81×105Pa，大气压强为1.01×105Pa，则在B处应挂 N 的重物。若锅炉承受的最大压强减小，为保证锅炉安全，应将重物向 （选填“左”或“右”）移动。
24.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)。
25.小亮同学设计了如图所示的装置进行实验，利用小量程弹簧称测金属的密度，其中杠杆OAB支点为O（杠杆OAB质量不计），OA:OB＝1:3。他实验的步骤如下：步骤一：用一细绳将体积为180cm3的金属块悬挂于A点，然后向容器中加水，使金属块浸没在水中。步骤二：使杠杆OAB在水平位置静止，读出弹簧测力计此时的读数为1.2N。
（1） 金属块浸没在水中时受到的浮力为 N。
（2） 被测金属块密度：ρ＝ g/cm3。
26.(2020·越城模拟) ( https: / / www.zujuan.com / paper / view-2901824.shtml" \t "https: / / www.zujuan.com / _blank )如图所示，质量为2kg的小铁块静止于A端。ABCO为T型支架(质量忽略不计)，可绕点O在竖直面内自由转动，A端搁在左侧的平台上，已知AC=1m，AB=0.75m，OB=0.5m，现用一个水平拉力F通过细线拉铁块，假定铁块启动后立即以0.1m/s的速度沿AC匀速运动，此时拉力F为10N。问：
（1） 铁块到达B点前，阻碍T型支架顺时针转动的力是 ；
（2） 支架能保持静止的最长时间是 秒。
三、实验探究题
27.在“探究杠杆平衡条件”实验中，小科用一块T形板对实验装置进行改进。如图甲所示，T形板上有槽口ab和卡口cd，T形板通过槽口ab可以绕着杠杆的O点自由旋转并上下移动，弹簧测力计与一根质量可以忽略的碳素细棒MN相连，碳素细棒MN刚好卡入T形板的卡口cd，如图乙所示。
（1） 小思认为要完成这个实验，还需要一把刻度尺，但小科认为只要在T形板上稍微进行改进，不添加器材也可完成实验。小科对T形板进行的改进方法是 。
（2） 利用这个装置进行实验的优点为： 。
（3） 小科在实验过程中，保持阻力、阻力臂不变，在杠杆水平平衡时，测出每一组动力臂L1和动力F1的数据，并利用实验数据绘制了F1与L1的关系图象，如图丙所示。请根据图象推算,当L1为5cm时，F1为 N。
28.(2021·丽水) ( https: / / www.zujuan.com / paper / view-5014429.shtml" \t "https: / / www.zujuan.com / _blank )杆秤(如图甲)是我国古老的衡量工具，现今人们仍然在使用。某兴趣小组在老师的指导下，动手制作量程为20克的杆秤(如图乙)。
[制作步骤]
①做秤杆：选取一根筷子，在筷子左端选择两点依次标上“A”、“B”。
②挂秤盘：取一个小纸杯，剪去上部四分之三，系上细绳，固定在秤杆的“A"处；
③系秤纽：在秤杆的“B"处系上绳子：
④标零线：将5克的砝码系上细绳制成秤砣，挂到秤纽的右边，手提秤纽，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上“0”；
⑤定刻度……
[交流评价]
（1） 杆秤是一种测量 的工具：
（2） 当在秤盘上放置物体称量时，秤砣应从“0”刻度向 侧移动：
（3） 步骤④标零线的目的是 ；
（4） 根据杠杆平衡条件可知，杆秤的刻度是均匀的。定刻度时，小科和小思采用不同的方法，你认为 的方法更合理。
小科：先在秤盘上放1克物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上1；然后在秤盘上放2克物体……按上述方法直到标出所有刻度。
小思：在秤盘上放20克物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上20，0和20之间分为20等份。依次标上相应刻度。
29.(2021·湖州) ( https: / / www.zujuan.com / paper / view-5014431.shtml" \t "https: / / www.zujuan.com / _blank )下列是某科学研究小组探究杠杆平衡条件的实验过程：(本实验均使用轻质杠杆)实验1：在直杠杆水平平衡时(如图甲所示) 进行实验， 记录多组数据。得出：F1×s1=F2× s2(注：s1和s2分别表示支点到F1和F2的作用点的距离)。在直杠杆倾斜平衡时(如图乙所示)进行实验，也得到了同样的结论。该结论适用于所有平衡时的杠杆吗
实验2：科学研究小组用一侧弯曲的杠杆进行如图丙所示的实验，移动钩码，改变钩码数量，
记录数据如表，分析表格数据发现上述结论并不成立，但发现一个新的等量关系，即：(待填)。s和l(支点到力的作用线的距离)这两个量在研究杠杆平衡条件时，哪个量才是有价值的呢 研究小组的同学观察到：支点到F的作用点的距离(s1)与支点到F1的作用线的距离(l1)是相等的。研究小组的同学又进行了实验。
实验3：
实验次数 F1/N S1/cm F2/N S2/cm L2/cm
1 1.0 10.0 0.5 21.3 20.1
2 1.5 20.0 1.0 31.7 29.8
3 2.0 30.0 2.5 25.5 24.0
①移动钩码，使杠杆________，并使杠杆处于平衡状态。
②记录F1、s1、l1和F2、s2、l2。
③改变钩码数量，移动钩码，记录杠杆处于平衡时的多组F1、s1、l1和F2、s2、l2。。
④分析实验数据，得出弯杠杆的平衡条件。最后，通过科学思维，得出所有杠杆的平衡条件都是：F1×l1=F2×l2。杠杆的平衡条件可用于解释许多杠杆应用，如用图1方式提升物体比用图2方式省力，就可用杠杆的平衡条件作出合理解释。请回答：
（1） 在研究一侧弯曲的杠杆时，发现的一个新的等量关系是 。
（2） 将实验3中的①填写完整 。
（3） “支点到力的作用线的距离”在科学上被称为 。通过探究杠杆平衡条件的实验，使我们深深认识到建立这一科学量的价值。
（4） 用图1方式提升物体比用图2方式省力的原因是 。
四、解答题
30.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） 小科将挂在晾衣架上的衣服升高1.5米，用了3秒，对衣服做功的功率为10瓦，则小科对衣服做了多少功？
（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，在侧钢丝绳会断裂(横杆、衣架和钢丝绳等自重不计)。
31.(2021·台州) ( https: / / www.zujuan.com / paper / view-5015901.shtml" \t "https: / / www.zujuan.com / _blank )是某简易吊装机、其简化结构如图乙所示。
（1） 吊装机工作时，顶端定滑轮的作用是 。
（2） 吊装机总重为1500牛，其重力作用线通过A点。结合乙图数据计算，当吊装机匀速吊起重物时，为防止翻倒，最多能吊起多少牛的重物？
（3） 吊装机在使用时，通常在一定位置压上配重防止翻倒。将同一配重分别放在图中D，E，F处时，能达到最佳防翻效果的是。
（4） 电动机的额定功率是1200瓦，正常工作时消耗的电能有75%转化为重物的机械能。当吊装机配重足够时，可在10秒内使重物匀速上升3米，求所吊重物受到的重力大小。
32.图甲是一种壶口处配有自动开合小壶盖的电水壶。
（1） 图丙是自动开合小壶盖简化侧视图。OA是小壶盖，C是其重力作用点。B是小壶盖的配重。OB是配重柄。AOB能绕固定点O 自由转动。请在图丙中作出小壶盖的重力G及其力臂l。
（2） 已知：小壶盖质量为4g，OA＝3cm，OC＝1.4cm，OB＝1cm，∠AOB＝135°。要求倒水时，壶身最多倾斜45°，小壶盖便自动打开；壶身竖直时，小壶盖在水平位置自动闭合。求配重B的质量取值范围。(配重柄质量和O点的摩擦均忽略不计， 取1.4)
3.4简单机械培优巩固
一、选择题
1.D
2.A
3.C
4.B
5.D
6.D
7.C
8.B
9. C
10.C
11.D
12.B
13.A
14.C
15.D
16.B
二、填空题
17.（1）O处（2）先变小后变大
18.（1） 2 （2）1
19.90 45
20.40 0.6
21.省 左 3:2
22.费力 10
23.96 右
24.4 2:1:3
25.（1） 1.8（2） 3
26.（1）铁块对支架的压力 （2） 5
三、实验探究题
27.（1） 在T形板的槽口ab上标上刻度（2） 可以改变力的方向，且方便测量力臂（3） 6
28.（1）质量 （2） 右 （3）避免杆秤自身重力的影响 （4） 小思
29.（1） （2） 转动（3） 力臂
（4）
四、解答题
30.（1）定滑轮（2） 30j（3）
31.（1） 改变力的方向（2） 300N（3）F（4） 3000N
32.（1） 略（2） 4g-8g