3.4 简单机械 培优题

中小学教育资源及组卷应用平台


3.4 简单机械提高练习
一、选择题（共15题；共30分）
1.下图这些常见的器具都应用了杠杆，其中属于费力杠杆的是（?? ）

A.?动滑轮 ? ?????B.?开瓶器 ?? ????C.?羊角锤 ??? ???D.?镊子
2.如图是起重机用四种方案将地面上的一棵大树扶起的瞬间，其中拉力最小的是（?? ）
A.???????????????????B.???????????????????C.???????????????????D.?
3.工人们为了搬运一个笨重的机器进入厂房，他们设计了如图所示的四种方案（机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的横截面）。其中最省力的方案是(??? )
A.?B.?C.??D.?
4.小明在按压式订书机的N点施加压力，将订书针钉入M点下方的纸张中，能正确表示他使用该订书机时的杠杆示意图是（?? ）
A.??????????????????????B.??????????????????????C.??????????????????????D.??

第4题图 第5题图 第6题图

5.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
6.一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
7.如图甲所示，长1.6m、粗细均匀的金属杆可以绕O点在竖直平面内自由转动，一拉力----位移距离传感器竖直作用在杆上，并能使杆始终保持水平平衡，该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图乙所示，据图可知金属杆重（?? ）
A.?5N??????????????????????????????????????B.?10N??????????????????????????????????????C.?20N??????????????????????????????????????D.?40N

第7题图 第8题图

8.图示滑轮组，在2s内将物重G为1000N的物体沿水平方向匀速移动0.8m，所用水平拉力F为300N，物体受到水平地面的摩擦力f为物重G的0.4倍。在此过程中，说法正确的是（?? ）
A.?绳子自由端沿水平方向移动的速度为l.2m／s B.?物体受到的拉力为600N
C.?拉力F的功率为120W D.?滑轮组的机械效率为66.7％
9.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
10.育英学校高中部扩建，需要在新旧校址间建立一座桥梁。工人王师傅借助河中石头，要把竹竿尽可能深地插入湖底淤泥，如图所示，效果最好的是（? ）
A.?B.?C.?D.?
11.在“富国强军”的时代要求下，大连造船厂建造了首艘国产航空母舰。在建造过程中需要使用大型起重机“龙门吊”。它主要由主梁和支架构成，可以提升和平移重物，其示意图如图所示。在重物由主梁右端缓慢移到左端的过程中，右支架对主梁的支持力F与重物移动距离s的关系图象是（ ??）

A.???B.?C.????D.?


12.如图所示，杠杆AOB的A端挂重为GA的物体，B端挂重为GB的物体，杠杆平衡时AO处于水平位置，若AO=BO，杠杆自重不计，则GA和GB的大小关系是(???? )
A.?GA>GB???????????????????????????B.?GA=GB???????????????????????????C.?GA

第12题图 第13题图
13.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，每次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???????????????????????B.?F1＞F2＞F3??????????????????????????C.?F1=F2=F3???????????????????????D.?F1＞F2=F3
14.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、弹簧测力计和绳的重以及摩擦，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0.4m/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，物体B的运动状态保持不变

第14题图 第15题图
15.如图是上肢力量健身器示意图。杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动，AB=3BO，配重的重力为120牛。重力为500牛的健身者通过细绳在B点施加竖直向下的拉力为F1时，杠杆在水平位置平衡，配重对地面的压力为85牛。在B点施加竖直向下的拉力为F2时，杠杆仍在水平位置平衡，配重对地面的压力为60牛。已知F1：F2=2：3，杠杆AB和细绳的质量及所有摩擦均忽略不计。下列说法正确的是（?? ）
A.?配重对地面的压力为50牛时，健身者在B点施加竖直向下的拉力为160牛
B.?配重对地面的压力为90牛时，健身者在B点施加竖直向下的拉力为120牛
C.?健身者在B点施加400牛竖直向下的拉力时，配重对地面的压力为35牛
D.?配重刚好被匀速拉起时，健身者在B点施加竖直向下的拉力为540牛
二、填空题（共6题；共13分）
16.如图所示，在研究滑轮组时，测得A物体重为6N，当拉动甲测力计，使A以0．2m/s的速度匀速右移时，甲、乙测力计的示数分别为1．0N和2．4N。则拉动甲测力计的功率为________W，在匀速拉动4s时间内所做的额外功为________?J。
乙

17.小金推着购物车在超市购物，如图所示，购物车和货物的总重为100牛，A点离地面距离为0.9m，B、C点为车轮与地面的接触点，当购物车前轮遇到障碍物时，小金先后两次在A点对购物车施加了最小作用力，使车的前后轮分别越过障碍物。第一次的施力方向为________，此时购物车可视为________杠杆；第二次的施力大小为________牛。

第17题图 第18题图
18.如图所示，有一长方体平台，轻质杆AD放在台面BC上，且AB-CD= BC，杆两端分别挂重物Ga和G，物重Ga=9N恒定不变，要使杆AD平衡，则
(1)杠杆水平平衡时a物体受到________力的作用（请写出a受到的所有力的名称）。
(2)平台台面BC受到的最大压力和最小压力之比为 ________?。
19.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 6 厘米 2 ， OA∶AB=1∶2，若锅炉能承受的最大压强为 5.81×105 帕，大气压强为 1.01×105 帕，则在 B 处应挂________??牛的重物。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。

第19题图 第20题图
20.如图是高空修剪树枝工具，包括剪片、弹簧、拉杆、滑轮组和拉绳，把树枝放入两剪片形成的刀口中，拉动拉绳就能轻松剪断树枝。
(1)为了剪断较粗些的枝条，除了增大拉力外，应将枝条尽量往________点靠近。（选填“B”或“O”）。
(2)当用20牛的力来拉绳时，A点受到绳子a的拉力为________牛（不计摩弹簧擦和滑轮自重）。
21.如图为小柯制作的“杠杆力臂演示仪”，杠杆AOB可绕O点(螺母)转动，OA=0.2m，OB=0.1m，G1=2N，杠杆自身重力和摩擦不计，固定装置未画出。

(1)当杠杆处于甲图所示水平位置平衡时，G2的重力为________N。
(2)松开螺母保持OA不动，使OB向下折一个角度后，再拧紧螺母形成一根可绕O点转动的杠杆AOB'? （B'点对应B点），保持G1位置不变，要使杠杆在图乙位置保持平衡，则G2应该移动到__________。
A.?B’点处???????????????????????????????B.?① 点处???????????????????????????????C.?②点处???????????????????????????????D.?③点处
三、实验探究题（共3题；共18分）
22.在探究动滑轮使用特点的实验中，各小组按照如图所示的实验器材进行实验，每个小组的实验器材都相同（摩擦力可忽略不计）。

甲小组按照实验要求在滑轮上挂上钩码，竖直向上拉弹簧测力计，每次都匀速提起钩码，如图（a)所示。乙、丙两个小组的同学实验时，没有注意按照要求规范操作，他们斜向上拉弹簧测力计，匀速提起钩码，实验情况分别如图（b）、（c）所示。各小组的实验数据记录在表格中。
表一（甲小组） 表二（乙小组） 表三（两小组）
实验序号 物体的重力（牛） 弹簧测力计的示数（牛） 实验序号 物体的重力（牛） 弹簧测力计的示数（牛） 实验序号 物体的重力（牛） 弹簧测力计的示数（牛）
1 1.0 0.6 4 1.0 0.7 7 1.0 0.8
2 2.0 1.1 5 2.0 1.3 8 2.0 1.6
3 3.0 1.6 6 3.0 1.8 9 3.0 2.3
(1)由所学知识我们知道：若不计绳重和摩擦，使用动滑轮可以省一半的力，根据以上小组的实验，请求出他们所用动滑轮的重力为 ________N。
(2)分析比较实验序号1、4、7（或2、5、8或3、6、9）的实验数据和相关条件，得出的初步结论是________?。
(3)如果家里安装日光灯，你认为更合理的为________?图（填“甲”或“乙”）。
23.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0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)小想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的关系图像，如图丙所示。请根据图像推算，当L1为5cm时，F1为________N。



24.如图所示是小科利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆的平街条件”的实验（每个钩码重0.5N）。

(1)实验前，将杠杆的中点置于支架上。当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，应将平衡螺母向________（填“左”或“右”）端调节，直到杠杆在水平位置平衡。
(2)如果小科又进行了如图乙所示的探究，因为杠杆自重对杠杆平衡________（填“有“或“没有”）影响，所以用弹簧测力计在C点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时，则弹簧测力计的示数________3N（填“大于”、“小于”或“等于”）。
四、解答题（共5题；25小题6分；26小题9分；27小题9分；28小题9分；29小题6分；共39分）
25.如图所示，R是滑动变阻器，它的金属滑片垂直固定在等臂金属杠杆的中央且可以随杠杆左右转动。杠杆两端分别悬挂等质量、等体积的铁球，此时杠杆平衡。再将铁球同时分别浸没到密度相等的稀硫酸和硫酸铜溶液中（忽略小球和溶液体积变化）。说出一段时间后灯泡亮度的变化（忽略灯丝电阻变化），并对此现象产生的原因进行分析说明。

26.如图甲,有一轻质杆,左右各挂由同种金属制成,质量分别为m1和m2(m1>m2)的实心物块后恰好水平平衡

(1)求左右悬挂点到支点O的距离L1与L2之比
(2)将两物分别浸没在水中，杆将会?? ▲?? （选填“左端下降”“右端下降”“仍然平衡”），试通过推导说明。







27.如图所示是一个自制密度秤，其外形与杆秤类似。装秤钩的B处吊着一个体积为50cm3、密度为6g/cm3的均匀合金块，提纽位于O处，质量为100g的秤砣放在A处时，秤杆恰好水平平衡（图甲)。把合金块浸没在待测密度的液体中时，移动秤砣便可直接在杆上读出液体的密度。
(1)在图示甲位置平衡时，整个装置的总重心位于________。（填“A处”“O处”或“AO之间的某一位置”）
(2)当测量水的密度时，将合金块浸没在水中，秤砣移到C处时密度秤水平平衡，如图乙所示。现在向水中加入一定量的食盐，则秤陀向________（填“左”或“右”）移才能使密度秤再次在水平位置平衡。
(3)若测量液体的密度时，合金块没有完全浸没，则测量值________（填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
(4)现将合金块浸没于某一种液体中，秤砣移到D位置时密度秤水平平衡，测得OB=20cm，CD=2cm，求该种液体的密度。




28.图甲是可以测量体重的转盘式弹簧秤，其内部结构原理如图乙所示。当人站在秤盘上时，会对B点产牛压力，弹簧被拉伸，并带动衔铁CD使锯条状的金属片移动（锯条移动的距离与弹簧拉伸的距离相同），锯条上的锯齿再带动齿轮旋转，齿轮再带动表针旋转（转盘固定不动），给出最终的读数（表盘上的刻度未标出）。已知AB:BC=1：2，锯条上每个锯齿间的距离为1毫米，齿轮共有60个齿面（未完全画出）。

(1)表盘上的刻度值按顺时针方向逐渐________（填“变大”或“变小”）。
(2)图丙表示上述弹簧的伸长长度△L与所受拉力F的关系。当某人站在秤盘上测量体重时，指针旋转了1/3圈，请计算此人的质量是多少？（g取10牛/千克）
(3)有同学认为人直接站在C点也可以进行测量，不需要AB棒，请你写出该体重计这样设计的好处是________。


29.如图是某品牌自动咖啡机及其结构示意图，其工作原理为：当盛水器内的水温升高至一定温度时，水沿导管进入盛有咖啡粉的玻璃杯中，在平衡球作用下，原来水平的平衡杆绕O点转动，盛水器抬升。冷却一段时间后，玻璃杯中的咖啡液体又倒吸进入盛水器，咖啡冲泡完成。该咖啡机的平衡球重2.4牛，盛水器自重5牛，以O为支点，平衡球与盛水器重力的力臂之比为5∶2。当盛水器内的水为多少牛时，盛水器开始抬升？(写出计算过程，平衡杆和导管的质量不计)




答案
一、选择题
1. D 2. C 3. C 4. A 5. D 6. A 7. B 8. D 9. C 10. D 11. D 12. C 13. C 14.A 15. C
二、填空题
16. 0.6；0.48
17. 垂直于线段AB向下；省力；20N
18. (1)重力和拉力（空气浮力可写可不写）(2)3：1
19. 96；右
20. (1)O(2)60
21. (1)4(2)C
三、实验探究题
22. (1)0.2(2)拉力与竖直方向夹角越大，拉力也越大(3)甲
23. (1)在T形板的槽口ab上标上刻度(2)可以改变拉力方向，且方便测量出相应的力臂长度，使实验结论更加可靠(3)6
24. (1)右(2)有；大于
四、解答题
25. 解：一段时间后灯泡变亮。铁球与稀硫酸反应，质量变小，溶液的密度会增大。铁球与硫酸铜溶液反应，质量增加，溶液的密度会减小。左边铁球受到的浮力增大，右边铁球受到的浮力减小。根据杠杆平衡条件，左边铁球将上升，右端铁球将下沉，杠杆顺时针转动。滑动变阻器向右滑动后，接入电阻减小，电路中电流变大，根据P=I2R，灯丝电阻不变，灯泡实际功率变大，灯泡变亮。
26. (1)解：∵杠杆平衡时有：F1×L1=F2×L2
∴m1g×L1=m2g×L2
变形得到：L1:L2=m2:m1
(2)仍然平衡；
以浸没于水的物体为研究对象进行受力分析：
F拉+F浮=m物g
F拉=m物g-F浮=m物g-ρ水gV物=(1- ）m物g
所以；F拉1×L1=（1- ）m1gL1
F2×L2=(1- )m2gL2
∵m1gL1=m2gL2
∴F拉1L1=F拉2L2
因此杠杆仍然平衡
27. (1)O处(2)左(3)小于
(4)解：秤砣移到C处时密度秤水平平衡，根据杠杆平衡条件可得：
?
? ? 代入数据得

现将合金块浸没于某一种液体中，秤砣移到D位置时密度秤水平平衡，根据杠杆平衡条件可得：
①若D在C左侧????

?? 代入数据得

①若D在C右侧????
??
代入数据得

答：该种液体的密度为1.2×103kg/m3或0.8×103kg/m3
28. (1)变小
(2)指针旋转1/3圈时，锯齿移动20个，20*1毫米=20毫米，即弹簧伸长20毫米，
由图丙可知弹簧受到的拉力F=200牛
FClAC = FBlAB?
FB=200牛×3=600牛
m=G/g=600牛/10牛/千克=60千克

(3)可以测量更大的体重
29. 解：由杠杆平衡条件得：G球×L1＝G盛水器总×L2
则盛水器的总重：G盛水器总＝ ＝ ＝6牛
所以，盛水器内水的重：G水＝G盛水器总－G容器＝6牛－5牛＝1牛









21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）



HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)