第十一章 简单机械
一、选择题(每题3分，共30分)
1．下列工具属于费力杠杆的是( A )
2．在举行升国旗仪式时，旗手向下拉绳子，旗子就会徐徐上升，这是因为旗杆顶上有个重要的装置，一般是( A )
A．定滑轮 B．动滑轮 C．滑轮组 D．轮轴
3．下列挪动球形石墩的方法中，最省力的是( A )
4．如图所示的简单机械中，忽略机械自重、绳重以及摩擦，提升同一重物，最省力的是( C )
5．如图所示，用60 N的水平力F拉重为120 N的物体A在水平地面上匀速前进，(滑轮重、绳与滑轮的摩擦不计)，则重物受到水平地面的阻力为( A )
A．30 N B．60 N C．120 N D．240 N
第5题图
6．如图所示，质量可忽略的杠杆上每一格长度都相等，O为支点，每个钩码均相同，杠杆在水平位置平衡，在下列情况中，杠杆仍能在水平位置保持平衡的是( D )
第6题图
A．两边都减少一个钩码
B．两边的钩码下各加挂一个相同的钩码
C．左边钩码向右移一格，右边钩码同时向左移一格
D．左边钩码向左移一格，右边钩码下加挂一个相同的钩码
7．如图所示是同学们常用的燕尾夹，MON可以看作一个杠杆．当用力摁住N点打开夹子时，此杠杆示意图表示合理的是( C )
第7题图
8．如图所示，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所用的拉力为F1，做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所用的拉力为F2，所做的总功为W2，机械效率为η2.若不计绳重与摩擦，则( C )
第8题图
A．F1＞F2，η1＝η2 B．F1＞F2，η1＜η2
C．W1＜W2，η1＞η2 D．W1＝W2，η1＞η2
9．如图所示，为了提升重物，我们选用了粗细均匀重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂在杠杆的A、B两处，每次用力让重物上升同样的高度，
第9题图
下列说法正确的是( D )
A．重物在A点处人做的有用功多
B．两种方式杠杆的机械效率一样高
C．重物在A点处杠杆的机械效率高
D．重物在B点处杠杆的机械效率高
10．小明制作了一个简易杠杆，调节杠杆在水平位置平衡，然后在它两边恰当位置分别放上不同数量的同种硬币，使其在水平位置再次平衡，如图所示．若两边同时各减少一枚同种硬币，则杠杆将( A )
第10题图
A．右端下降 B．左端下降
C．仍然水平平衡 D．无法判断其状态
11．如图所示，一根质地均匀的钢棒，其重量为G，可绕O转动，在A点始终受一垂直作用于杠杆的力，在从A转动A′位置时，力F将( D )
第11题图
A．先变小，后变大 B．一直变小
C．一直变大 D．先变大，后变小
12．《物原》记载：“史佚始作辘轳．”如图所示，人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出．以下方法可以提高辘轳机械效率的是( A )
第12题图
A．减小桶的质量 B．减小桶内水的质量
C．增大转动播把的速度 D．使用更粗的绳子
13．关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是( B )
A．做功时间越少，机械的功率越大
B．功率大的机械，做功一定快
C．做有用功越多，机械效率越高
D．机械效率越大，功率一定越大
14．如图甲所示是脚踏式翻盖垃圾桶的实物图，翻盖的原理是由两个杠杆组合而成，图乙为两水平杠杆AO1B、DCO2组合的示意图．下列说法正确的是( D )
A．水平杠杆AO1B为费力杠杆
B．水平杠杆DCO2的支点是C
C．使用脚踏式翻盖垃圾桶“翻盖”可以省功
D．克服垃圾桶桶盖重力做的功为有用功
第14题图
15．如图所示，要将一个半径为R、重为G的车轮，滚上高为h的台阶，需在轮的边缘加一个推力．若推力分别作用在A、B、C三点时，其最小值分别为FA、FB、FC，则( A )
第15题图
A．FB＜FC＜FA B．FA＜FB＜FC C．FB＜FA＜FC D．FA＝FB＝FC
二、填空题(每空1分，共20分)
16．吴霖同学用如图所示的定滑轮提升重物，使用它不能(填“能”或“不能”)省功，沿不同的方向拉动绳子时，所用的拉力F1＝(填“＞”“＜”或“＝”)F3.
第16题图
17．如图所示是人用鱼竿钓鱼时的情景，此时，动力臂l1和阻力臂l2大小关系是l1＜l2；由杠杆平衡条件可得F1＞F2；(前两空均填“＞”“＜”或“＝”)由此可知鱼竿是费力(填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆．
第17题图
18．同学们在体育课上做仰卧起坐，前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲，后半段是上半身完全离开地面．如图所示，仰卧起坐时，人体可看成杠杆模型，O为支点，肌肉的拉力F为动力．
第18题图
(1)先将头向前抬起，可以减小阻力臂．在平躺至坐起的过程中，肌肉所施加的动力逐渐变小．
(2)同学们可以改变仰卧起坐的快慢，来控制体育锻炼的效果，从物理学角度分析，其实质是改变功率的大小．
19．园艺师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝，使用时常把树枝尽量靠近(填“远离”或“靠近”)剪刀轴处，这样是通过减小阻力臂的方法达到省力(填“省力”或“省距离”)的目的．
第19题图
20．工人用独轮车搬运砖头，车体和砖头的总质量为100 kg，独轮车的有关尺寸如图所示，车体和砖头所受的总重力为1 000N．将车抬起至图中位置时，人手竖直向上施加力，其力臂为1.2m，力的大小为250N．(g取10 N/kg)
第20题图
21．如图所示为《天工开物》中记载的桔槔，它的前端通过细杆系一木桶，后端捆绑质量适当的配重石块．桔槔属于杠杆(填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”)，在桔槔上的“A”“B”和“O”三点中，点O为支点；提同样多的水，为了减小人向上提水的力，可适当增大(填“增大”或“减小”)配重石块的质量．
第21题图
22．如图所示，忽略杆秤的自重，提纽处为支点O，当在挂钩悬挂被称物体后处于平衡状态，已知CO＝4 cm，OD＝8 cm，秤砣的重力为10 N．若杆秤所测物体的最大重力为100 N，则OB的长为0.4m，当秤砣处于D位置时，被称物体的质量是2kg.若秤砣有缺损时，则杆秤所示的质量值大于(填“小于”“等于”或“大于”)被测物的真实质量值．
第22题图
三、实验探究题(每空2分，共36分)
第23题图
23．图甲是打开的汽车后备箱盖，它被液压杆支撑(不计后备箱盖重)．关箱盖时，它可看作一个杠杆，图乙是其简化图：O是支点，F2是液压杆作用在A点的阻力．请在图乙中画出：在B点关上后备箱盖的最小动力F1和F2的力臂．
如图所示：
第23题图
24．工人用滑轮组把重物提升，请在如图所示的滑轮组上画出最省力的绕线方法并标上F.
第24题图
如图所示：
第24题图
第25题图
25．小明利用铁架台、杠杆、钩码和弹簧测力计等器材探究杠杆的平衡条件，实验使用的钩码质量均为50 g，杠杆上每格长度均相等．
(1)当杠杆静止时如图甲所示，此时杠杆处于平衡(填“平衡”或“非平衡”)状态．为了方便测量力臂，需要调节杠杆在水平位置平衡，应当将杠杆的平衡螺母向右(填“右”或“左”)调节．
(2)如图乙所示，在杠杆两侧挂上钩码，设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2，测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；多次换用不同数量的钩码，并改变钩码在杠杆上的位置，使杠杆在水平位置平衡，得到实验数据如表所示：
次序 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 0.5 20.0 1.0 10.0
2 1.0 15.0 1.5 10.0
3 1.5 10.0 0.5 30.0
分析表中的数据，得到杠杆的平衡条件是F1l1＝F2l2，本次探究经过多次实验的目的是使得出的结论具有普遍性．
(3)如图乙所示，将A、B位置的钩码都向O点靠近1格，杠杆将会左端下沉(填“仍然平衡”“左端下沉”或“右端下沉”)．
(4)如图丙所示，把弹簧测力计挂钩固定在C点，要使杠杆水平平衡，弹簧测力计b位置要比a位置拉时的示数要大(填“大”或“小”)．
(5)桔槔是我国古代的取水工具，如图甲所示，在井边竖一根树杈，架上一根横木，横木的一端绑上大石块，另一端系绳和水桶，简化图如图乙所示．若水桶盛满水后，为减小人向上提水的拉力，根据杠杆的平衡条件，可以增大(填“增大”或“减小”)石块的质量或向左(填“左”或“右”)移动杠杆的支点．
第25题图
26．在“探究影响动滑轮机械效率的因素”实验中，小佳用同一动滑轮进行了三次实验，实验装置如图所示．
第26题图
(1)实验时，小佳应沿竖直向上方向匀速拉动弹簧测力计．
(2)第3次实验时，弹簧测力计的示数如图所示，此时绳端受到的拉力为2.4N，拉力所做的有用功为0.8J，动滑轮的机械效率为83.3(保留一位小数)%.
(3)分析表中数据可知：用同一动滑轮将物体匀速提升相同的高度时，随着钩码总重的增加，拉力所做的额外功将增大，原因是摩擦力增大(填“减小”“不变”或“增大”)．
(4)为提高动滑轮的机械效率，下列措施不可行的是C．
A．增加钩码的总重
B．在滑轮转轴处涂润滑油
C．增加提升钩码的高度
D．换用质量更小的滑轮
四、计算题(27题6分，28题8分，共14分)
27．研学实践活动时，小明在农家乐看到一种农具(如图甲所示)，他查阅资料后知道，这种农具叫“舂”，农民捣谷用的，其工作原理图如图乙所示，AOB为碓杆，O为支点，A处连接着碓头，脚踏碓杆的B处可使碓头升高，抬起脚，碓头会落下去击打稻谷，若碓头的重力为40 N，每踩一次碓头上升的高度为60 cm，AO长1.6m，OB长0.4m.
(1)不计碓杆的重力和摩擦，脚至少用多大的力才可以将碓头抬起？
(2)每踩一次对碓头做的功是多少？
(3)若1 min将B踩下30次，舂的机械效率为60%，则人做功的功率是多大？
第27题图
解：(1)不计碓杆的重力和摩擦，当脚用力方向垂直于OB向下时，动力臂最长，根据杠杆的平衡条件知，动力最小；由杠杆平衡条件可得：F1×OB＝G×lG；
F1＝·G＝×40 N＝160 N；
(2)每踩一次对碓头做的功：W＝Gh＝40 N×0.6 m＝24 J；
(3)每踩一次人做的总功：
W人＝＝＝40 J，
人做功的功率：
P＝＝＝＝20 W.
28．重量为500 N的工人用如图所示的滑轮组提升重物，工人站在地面上向下拉动绳子，使重400 N的物体G在10 s内匀速上升2 m．图中每个滑轮重均为100 N，不计绳重和摩擦．求：
第28题图
(1)工人做的有用功是多少？
(2)拉力的功率是多少？
(3)滑轮组的机械效率是多大？
(4)若绳子能承受的最大拉力为600 N，站在地面上的工人用此滑轮组竖直下拉绳提升重物的最大机械效率是多少？
解：(1)工人做的有用功：W有＝Gh＝400 N×2 m＝800 J；
(2)由图可知n＝2，因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力：F＝(G＋G动)＝×(400 N＋100 N)＝250 N，
绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×2 m＝4 m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝250 N×4 m＝1 000 J，
拉力做功的功率：P＝＝＝100 W；
(3)滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%；
(4)工人通过定滑轮向下拉绳子时的最大拉力：F大＝G人＝500 N<600 N，因此站在地面上的工人用此滑轮组提升物体时，最大拉力为500 N，
由不计绳重和摩擦时F＝(G＋G动)可知，工人能提升物体的最大重力：G大＝nF大－G动＝2×500 N－100 N＝900 N，
滑轮组的最大机械效率：
η＝＝
＝＝
＝×100%＝90%.第十一章 简单机械
一、选择题(每题3分，共30分)
1．下列工具属于费力杠杆的是( )
2．在举行升国旗仪式时，旗手向下拉绳子，旗子就会徐徐上升，这是因为旗杆顶上有个重要的装置，一般是( )
A．定滑轮 B．动滑轮 C．滑轮组 D．轮轴
3．下列挪动球形石墩的方法中，最省力的是( )
4．如图所示的简单机械中，忽略机械自重、绳重以及摩擦，提升同一重物，最省力的是( )
5．如图所示，用60 N的水平力F拉重为120 N的物体A在水平地面上匀速前进，(滑轮重、绳与滑轮的摩擦不计)，则重物受到水平地面的阻力为( )
A．30 N B．60 N C．120 N D．240 N
第5题图
6．如图所示，质量可忽略的杠杆上每一格长度都相等，O为支点，每个钩码均相同，杠杆在水平位置平衡，在下列情况中，杠杆仍能在水平位置保持平衡的是( )
第6题图
A．两边都减少一个钩码
B．两边的钩码下各加挂一个相同的钩码
C．左边钩码向右移一格，右边钩码同时向左移一格
D．左边钩码向左移一格，右边钩码下加挂一个相同的钩码
7．如图所示是同学们常用的燕尾夹，MON可以看作一个杠杆．当用力摁住N点打开夹子时，此杠杆示意图表示合理的是( )
第7题图
8．如图所示，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所用的拉力为F1，做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所用的拉力为F2，所做的总功为W2，机械效率为η2.若不计绳重与摩擦，则( )
第8题图
A．F1＞F2，η1＝η2 B．F1＞F2，η1＜η2
C．W1＜W2，η1＞η2 D．W1＝W2，η1＞η2
9．如图所示，为了提升重物，我们选用了粗细均匀重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂在杠杆的A、B两处，每次用力让重物上升同样的高度，
第9题图
下列说法正确的是( )
A．重物在A点处人做的有用功多
B．两种方式杠杆的机械效率一样高
C．重物在A点处杠杆的机械效率高
D．重物在B点处杠杆的机械效率高
10．小明制作了一个简易杠杆，调节杠杆在水平位置平衡，然后在它两边恰当位置分别放上不同数量的同种硬币，使其在水平位置再次平衡，如图所示．若两边同时各减少一枚同种硬币，则杠杆将( )
第10题图
A．右端下降 B．左端下降
C．仍然水平平衡 D．无法判断其状态
11．如图所示，一根质地均匀的钢棒，其重量为G，可绕O转动，在A点始终受一垂直作用于杠杆的力，在从A转动A′位置时，力F将( )
第11题图
A．先变小，后变大 B．一直变小
C．一直变大 D．先变大，后变小
12．《物原》记载：“史佚始作辘轳．”如图所示，人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出．以下方法可以提高辘轳机械效率的是( )
第12题图
A．减小桶的质量 B．减小桶内水的质量
C．增大转动播把的速度 D．使用更粗的绳子
13．关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是( )
A．做功时间越少，机械的功率越大
B．功率大的机械，做功一定快
C．做有用功越多，机械效率越高
D．机械效率越大，功率一定越大
14．如图甲所示是脚踏式翻盖垃圾桶的实物图，翻盖的原理是由两个杠杆组合而成，图乙为两水平杠杆AO1B、DCO2组合的示意图．下列说法正确的是( )
A．水平杠杆AO1B为费力杠杆
B．水平杠杆DCO2的支点是C
C．使用脚踏式翻盖垃圾桶“翻盖”可以省功
D．克服垃圾桶桶盖重力做的功为有用功
第14题图
15．如图所示，要将一个半径为R、重为G的车轮，滚上高为h的台阶，需在轮的边缘加一个推力．若推力分别作用在A、B、C三点时，其最小值分别为FA、FB、FC，则( )
第15题图
A．FB＜FC＜FA B．FA＜FB＜FC C．FB＜FA＜FC D．FA＝FB＝FC
二、填空题(每空1分，共20分)
16．吴霖同学用如图所示的定滑轮提升重物，使用它 (填“能”或“不能”)省功，沿不同的方向拉动绳子时，所用的拉力F1 (填“＞”“＜”或“＝”)F3.
第16题图
17．如图所示是人用鱼竿钓鱼时的情景，此时，动力臂l1和阻力臂l2大小关系是l1 l2；由杠杆平衡条件可得F1 F2；(前两空均填“＞”“＜”或“＝”)由此可知鱼竿是 (填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆．
第17题图
18．同学们在体育课上做仰卧起坐，前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲，后半段是上半身完全离开地面．如图所示，仰卧起坐时，人体可看成杠杆模型，O为支点，肌肉的拉力F为动力．
第18题图
(1)先将头向前抬起，可以减小 力臂．在平躺至坐起的过程中，肌肉所施加的动力逐渐 ．
(2)同学们可以改变仰卧起坐的快慢，来控制体育锻炼的效果，从物理学角度分析，其实质是改变 的大小．
19．园艺师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝，使用时常把树枝尽量 (填“远离”或“靠近”)剪刀轴处，这样是通过 的方法达到 (填“省力”或“省距离”)的目的．
第19题图
20．工人用独轮车搬运砖头，车体和砖头的总质量为100 kg，独轮车的有关尺寸如图所示，车体和砖头所受的总重力为 N 将车抬起至图中位置时，人手竖直向上施加力，其力臂为 m，力的大小为 N (g取10 N/kg)
第20题图
21．如图所示为《天工开物》中记载的桔槔，它的前端通过细杆系一木桶，后端捆绑质量适当的配重石块．桔槔属于 (填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”)，在桔槔上的“A”“B”和“O”三点中，点 为支点；提同样多的水，为了减小人向上提水的力，可适当 (填“增大”或“减小”)配重石块的质量．
第21题图
22．如图所示，忽略杆秤的自重，提纽处为支点O，当在挂钩悬挂被称物体后处于平衡状态，已知CO＝4 cm，OD＝8 cm，秤砣的重力为10 N．若杆秤所测物体的最大重力为100 N，则OB的长为 m，当秤砣处于D位置时，被称物体的质量是 kg.若秤砣有缺损时，则杆秤所示的质量值 (填“小于”“等于”或“大于”)被测物的真实质量值．
第22题图
三、实验探究题(每空2分，共36分)
第23题图
23．图甲是打开的汽车后备箱盖，它被液压杆支撑(不计后备箱盖重)．关箱盖时，它可看作一个杠杆，图乙是其简化图：O是支点，F2是液压杆作用在A点的阻力．请在图乙中画出：在B点关上后备箱盖的最小动力F1和F2的力臂．
如图所示：
第23题图
24．工人用滑轮组把重物提升，请在如图所示的滑轮组上画出最省力的绕线方法并标上F.
第24题图
第25题图
25．小明利用铁架台、杠杆、钩码和弹簧测力计等器材探究杠杆的平衡条件，实验使用的钩码质量均为50 g，杠杆上每格长度均相等．
(1)当杠杆静止时如图甲所示，此时杠杆处于 (填“平衡”或“非平衡”)状态．为了 ，需要调节杠杆在水平位置平衡，应当将杠杆的平衡螺母向 (填“右”或“左”)调节．
(2)如图乙所示，在杠杆两侧挂上钩码，设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2，测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；多次换用不同数量的钩码，并改变钩码在杠杆上的位置，使杠杆在水平位置平衡，得到实验数据如表所示：
次序 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 0.5 20.0 1.0 10.0
2 1.0 15.0 1.5 10.0
3 1.5 10.0 0.5 30.0
分析表中的数据，得到杠杆的平衡条件是 ，本次探究经过多次实验的目的是 ．
(3)如图乙所示，将A、B位置的钩码都向O点靠近1格，杠杆将会 (填“仍然平衡”“左端下沉”或“右端下沉”)．
(4)如图丙所示，把弹簧测力计挂钩固定在C点，要使杠杆水平平衡，弹簧测力计b位置要比a位置拉时的示数要 (填“大”或“小”)．
(5)桔槔是我国古代的取水工具，如图甲所示，在井边竖一根树杈，架上一根横木，横木的一端绑上大石块，另一端系绳和水桶，简化图如图乙所示．若水桶盛满水后，为减小人向上提水的拉力，根据杠杆的平衡条件，可以 (填“增大”或“减小”)石块的质量或向 (填“左”或“右”)移动杠杆的支点．
第25题图
26．在“探究影响动滑轮机械效率的因素”实验中，小佳用同一动滑轮进行了三次实验，实验装置如图所示．
第26题图
(1)实验时，小佳应沿 方向匀速拉动弹簧测力计．
(2)第3次实验时，弹簧测力计的示数如图所示，此时绳端受到的拉力为 N，拉力所做的有用功为 J，动滑轮的机械效率为 (保留一位小数)%.
(3)分析表中数据可知：用同一动滑轮将物体匀速提升相同的高度时，随着钩码总重的增加，拉力所做的额外功将 ，原因是摩擦力 (填“减小”“不变”或“增大”)．
(4)为提高动滑轮的机械效率，下列措施不可行的是 ．
A．增加钩码的总重
B．在滑轮转轴处涂润滑油
C．增加提升钩码的高度
D．换用质量更小的滑轮
四、计算题(27题6分，28题8分，共14分)
27．研学实践活动时，小明在农家乐看到一种农具(如图甲所示)，他查阅资料后知道，这种农具叫“舂”，农民捣谷用的，其工作原理图如图乙所示，AOB为碓杆，O为支点，A处连接着碓头，脚踏碓杆的B处可使碓头升高，抬起脚，碓头会落下去击打稻谷，若碓头的重力为40 N，每踩一次碓头上升的高度为60 cm，AO长1.6m，OB长0.4m.
(1)不计碓杆的重力和摩擦，脚至少用多大的力才可以将碓头抬起？
(2)每踩一次对碓头做的功是多少？
(3)若1 min将B踩下30次，舂的机械效率为60%，则人做功的功率是多大？
第27题图
28．重量为500 N的工人用如图所示的滑轮组提升重物，工人站在地面上向下拉动绳子，使重400 N的物体G在10 s内匀速上升2 m．图中每个滑轮重均为100 N，不计绳重和摩擦．求：
第28题图
(1)工人做的有用功是多少？
(2)拉力的功率是多少？
(3)滑轮组的机械效率是多大？
(4)若绳子能承受的最大拉力为600 N，站在地面上的工人用此滑轮组竖直下拉绳提升重物的最大机械效率是多少？
