华师大版科学九年级上册综合复习专题训练(六) 杠杆和滑轮（含解析）

专题训练(六)　杠杆和滑轮
类型一　杠杆力臂作图及最小力问题
1.手机自拍已成为一种时尚。如图示是使用自拍杆辅助手机进行自拍时的示意图,将自拍杆看作一个轻质杠杆,O点是支点。请在图中画出:
(1)施加在A点的最小动力F1。(2)力F2的力臂L2。
2.如图示,若在杠杆A端施加一个最小力F,使其在图示位置平衡,试画出最小力的示意图。
3.如图示,工人用最小力F将圆柱形塑料桶滚上台阶,O2为圆桶的横截面的圆心,请在图中画出支点O1以及工人作用在圆桶上的最小动力F的示意图。
4.[2020·朝阳] 如图所示是自行车手闸,其中AOC部分可视为杠杆,O为支点,刹车线对A点的拉力为阻力F2,其简化示意图如图图乙所示。请在图乙中画出:
(1)阻力的力臂L2。
(2)刹车时,作用在杠杆AOC上的最小动力F1。
类型二　滑轮组的组装设计作图
5.如图示,某人站在A处通过一根绳和两个滑轮匀速提起物体B,所用的拉力F=100N,物体B重300N(不计滑轮重、绳重及摩擦),画出滑轮组的绕线。
6.有一个滑轮组,绳重、动滑轮重及摩擦都忽略不计,人站在地面上用40N的力可以匀速提起重200N的物体,则在这个滑轮组中(　　)
A.定滑轮个数为5个,动滑轮个数为5个
B.动滑轮个数为5个,定滑轮个数为4个
C.动滑轮个数与定滑轮个数都为2个
D.动滑轮个数为2个,定滑轮个数为3个
类型三　杠杆平衡条件的运用
7.工人师傅用独轮车搬运砖块,车和砖块所受的总重力G=1200N,有关尺寸如图示。工人师傅推车时,人手向上的力F的大小是(　　)
A.360N B.400N C.600N D.1200N
8.如图示,重为G的均匀木棒竖直悬挂于O点,在其下端始终施一水平方向的拉力F,让木棒沿逆时针方向缓慢旋转到水平位置。在转动的过程中(　　)
A.动力臂逐渐变大 B.阻力臂逐渐变小
C.动力F逐渐变大 D.动力F逐渐减小
9.绵阳一号桥是斜拉桥,斜拉桥比梁式桥的跨越能力大,我国已成为拥有斜拉桥最多的国家。如图示是单塔双索斜拉大桥,索塔两侧对称的拉索承受了桥梁的重力,一辆载重汽车从桥梁左端按设计时速匀速驶向索塔的过程中,左侧拉索拉力大小(　　)
A.一直增大 B.一直减小
C.先减小后增大 D.先增大后减小
10.如图示,轻杆OA可绕O点自由转动,用细线将15N的重物挂在A处,小林在B处用竖直向上的拉力提住轻杆,OB和BA长度之比为3∶5,轻杆始终在水平位置平衡。
(1)此杠杆类型与　　　　(填“钓鱼竿”或“羊角锤”)相同。
(2)拉力大小为　　　　N。
(3)若仅增加物重,则拉力的变化量与物重的变化量之比为　　　　。
(4)若拉力方向变为图中虚线所示方向,则拉力将变　　　　。
11.如图所示是农村曾用的舂米工具的结构示意图。杆AB可绕O点转动,杆右端均匀柱形物体的长度与杆右侧OB长度相等,杆AB的重力不计,柱形物体较重。
(1)若作用在A点的动力F的方向始终竖直向下,则杆从水平位置缓慢转动10°角的过程中,动力F的大小变化是　　　　。
(2)若作用在A点的动力F的方向始终与杆垂直,则杆从水平位置缓慢转动45°角的过程中,动力F的大小变化是　　　　　　　。
类型四　滑轮组的分析运用
12.如图所示,在方向竖直向上、大小为10N的力F的作用下,重物A沿竖直方向匀速上升。已知重物A上升速度为0.2m/s,不计滑轮重、绳重及摩擦,则物体A的重力大小和滑轮上升的速度分别为(　　)
A.20N　0.4m/s B.20N　0.1m/s
C.5N　0.4m/s D.5N　0.1m/s
13.如图所示,分别拉同一个物体沿同一水平地面做匀速直线运动,所用的拉力分别是F1、F2、F3,它们的大小关系是(不计滑轮重、绳重和滑轮摩擦)(　　)
A.F1>F2>F3 B.F1C.F2F1>F3
14.如图所示,重500N的人站在重2500N的船上,用滑轮组把船匀速拉向岸边,人和船相对静止。船受到水的阻力为1200N。不计绳重和滑轮摩擦,人拉绳的力为(　　)
A.300N B.400N
C.700N D.1700N
15.如图所示,A、B两物体均处于静止状态(不计滑轮摩擦及绳重),每个滑轮自重为2N,GA=6N,GB=25N,则绳子对A物体的拉力为　　　　N,天花板上C点受到的拉力为　　　　N,B物体对地面的压力为　　　　N。
类型五　综合分析计算
16.如图所示的装置,轻质杠杆OA可绕O点转动,已知OB∶OA=1∶3,挂在B点的重物G的质量是6kg。若杠杆OA在水平位置平衡,不计摩擦及机械自重,g取10N/kg,则弹簧测力计的示数是(　　)
A.60N B.20N
C.10N D.40N
答案
1.如图图所示
2.如图图所示
3.如图图所示
4.如图图所示
(1)反向延长F2的作用线,从支点O作阻力F2作用线的垂线,支点到垂足的距离为阻力臂L2。
(2)由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知,在阻力跟阻力臂的乘积一定时,动力臂越长,动力越小;图中支点在O点,因此OC作为动力臂最长;动力的方向应该垂直动力臂OC向上,则过点C垂直于OC向上即可作出最小动力F1的示意图。
5.如图图所示
不计滑轮重、绳重及摩擦,承担物重的绳子股数为n==3,即滑轮组有3股绳子承担物重,据此作图。
6.D　 由F=G,可得n==5,因此至少需要2个动滑轮,由于拉力的方向向下,所以需要3个定滑轮。
7.B　 由图可知,车轮转轴为支点,动力臂L1=0.6m+0.3m=0.9m,阻力臂L2=0.3m,由杠杆平衡条件可知,F×L1=G×L2,代入数值得:F×0.9m=1200N×0.3m,解得:F=400N。
8.C　 杠杆在缓慢转动的过程中符合杠杆平衡的条件,即阻力为木棒的重力,大小不变,木棒在竖直位置时,重力的力臂为0,转过一定角度后,重力的力臂变大。
当木棒在竖直位置时,F的力臂是杠杆的长度,此时力臂最长,当杠杆转过一定角度后,力与杠杆不再垂直,所以动力臂L1变小。
根据杠杆平衡条件可得,阻力与阻力臂的乘积增大,而动力臂减小,所以动力逐渐变大。
9.B　 以索塔与桥面的交点为支点,左侧拉索的拉力为动力,汽车对桥面的压力为阻力,当载重汽车从桥梁左端匀速驶向索塔的过程中,阻力臂逐渐减小,阻力和动力臂不变,根据杠杆的平衡条件知左侧拉索的拉力大小一直减小。
10.(1)钓鱼竿　(2)40　
(3)8∶3　(4)大
由图可知,O点为支点,OB为动力臂,OA为阻力臂,阻力大小等于所挂物体的重力,在B点的拉力为动力。
(1)由图可知,OB小于OA,即动力臂小于阻力臂,所以是费力杠杆,与钓鱼竿的杠杆类型相同。
(2)已知OB和BA长度之比为3∶5,则OB∶OA=3∶8,由杠杆的平衡条件可知:F×OB=G×OA,则F==×15N=40N。(3)仅增加物重,则F2=G+ΔG,F1=F+ΔF;由杠杆的平衡条件可知:F1×OB=F2×OA,即(F+ΔF)×OB=(G+ΔG)×OA,所以F×OB+ΔF×OB=G×OA+ΔG×OA,由于F×OB=G×OA,所以ΔF×OB=ΔG×OA,则ΔF∶ΔG=OA∶OB=8∶3。
(4)若拉力方向变为图中虚线所示方向,阻力及阻力臂不变,动力臂变小,由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,动力将变大,即拉力将变大。
11.(1)增大　(2)先增大后减小
(1)在杆从水平位置缓慢转动10°角的过程中,拉力的方向竖直向下,则动力臂变小,阻力臂变大,阻力不变,由杠杆的平衡条件得,动力F变大。(2)在杆从水平位置缓慢转动45°角的过程中,拉力的方向与杆垂直,故动力臂不变,阻力臂先增大后减小,阻力不变,由杠杆的平衡条件得,动力先增大后减小。
12.D　 由图可知,该滑轮是动滑轮,动力作用在轴上,n=2,滑轮上升速度是物体上升速度的一半,即v=v物=×0.2m/s=0.1m/s;不计滑轮重、绳重及摩擦,拉力是物重的2倍,即物体A的重力大小为5N。
13.C　 不计滑轮重、绳重和滑轮摩擦,假设物体与地面间的摩擦力为f,甲滑轮为定滑轮,F1处于绳端,所以F1=f;乙滑轮为动滑轮,F2处于绳端,则F2=f;丙滑轮为动滑轮,滑轮、物体匀速运动,滑轮受到向右的力2f等于向左的拉力F3,即F3=2f;故F214.B　 因为船做匀速直线运动,所以船在水平方向受到平衡力的作用,船受到水平向右的阻力f=1200N,所以左侧的拉力之和也是1200N,而左侧由3段绳子承担拉力,所以人对绳子的拉力为F=f=×1200N=400N。
15.6　14　15
(1)A物体在绳子拉力FA和重力的作用下处于静止状态,则FA和GA为一对平衡力,故绳子对A物体的拉力为FA=GA=6N。
(2)天花板上C点受到了滑轮本身的重力、向下的两股绳子的拉力,根据力的平衡可知天花板上C点受到的拉力:FC=G滑轮+2FA=2N+2×6N=14N。
(3)每个滑轮自重为2N,重物B对地面的压力等于动滑轮和物体B的总重减去向上的两股绳子的拉力,即F压=GB+G滑轮-2FA=25N+2N-12N=15N。
16.C　 由杠杆平衡条件得:F×OA=mg×OB,则F===20N;由动滑轮的特点可知,弹簧测力计受到的拉力为F'==10N,则弹簧测力计的示数为10N。