3.4 简单机械 同步练习（含解析）

3.4简单机械-浙教版九年级科学上册同步练习
一、选择题
1．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，（物质的密度都大于水）。如果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．甲失去平衡，乙仍保持平衡
D．甲仍保持平衡，乙失去平衡
2．如图所示，用一个可以绕O点转动的硬杆提升重物，若在提升重物的过程中动力F始终沿水平方向，则在如图所示的过程中，动力F（硬杆重力忽略不计）（　　）
A．由小变大
B．由大变小
C．先变大后变小
D．保持不变
3．如图所示，杠杆OAB能绕O点转动，在A点挂一重物G，为保持杠杆在水平位置平衡，在B点分别作用的四个力中最小的是（ ）
A．F1 B．F2 C．F3 D．F4
4．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
5．如图所示，，，此时物体A相对于地面静止，物体B以的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮转轴处的摩擦）。下列说法错误的是（ ）
A．F2的功率为
B．弹簧测力计读数为
C．物体A和地面之间有摩擦力
D．如果增大F2，物体A可能向左运动
6．如图所示，一把均匀直尺可以绕中点自由转动，尺上垂直放有A．B．C三支蜡烛，并处于平衡。如三支蜡烛的材料和粗细都相同，而长度lA=lC=lB，现同时点燃这三支蜡烛，且设它们在单位时间内燃烧的质量相等，则在蜡烛燃烧的过程中()
A．直尺将失去平衡，且B．C端下沉 B．直尺将失去平衡，且A端下沉
C．直尺始终保持平衡 D．无法判断
7．如图为教室里两块可上下拉动的活动黑板。两块黑板形状和质量均相同，通过两只定滑轮相连。擦黑板时，某同学推拉其中一块黑板觉得较“费力”。则下列说法中正确的是()
A．定滑轮不能省力，向上推黑板的力等于一块黑板的重力
B．定滑轮不能省力，向下拉黑板的力等于两块黑板的重力
C．向上推黑板时推力做功，向下拉黑板时拉力也做功
D．向上推黑板时推力做功，向下拉黑板时拉力不做功
8．如图所示的装置中，均匀木棒AB的A端固定在铰链上，悬线一端绕过某定滑轮，另一端套在木棒上使木棒保持水平，现使线套逐渐向右移动，但始终保持木棒水平，则悬线上的拉力(棒和悬线均足够长)()
A．逐渐变小 B．逐渐变大
C．先逐渐变大，后又变小 D．先逐渐变小，后又变大
9．如图，人通过定滑轮拉住重为98牛的物体，当人拉绳子从A点慢慢移动到B点时，人对绳子的拉力和拉力所做的功为（?）
A．拉力逐渐增大，拉力所做的功为98焦
B．拉力的大小不变，拉力所做的功为98焦
C．拉力的大小不变，拉力所做的功为294焦
D．拉力的大小不变，拉力所做的功为392焦
10．如图所示，一根均匀木尺放在水平桌面上，它的一端伸出桌面的外面，伸到桌面外面的部分长度是木尺长的1/4，在木尺末端的B点加一个作用力F，当力F=3N时，木尺的另一端A开始向上翘起，那么木尺受到的重力为（　　）
A．3牛 B．9牛 C．1牛 D．2牛
二、填空题
11．有一辆26英寸自行车(26英寸为车轮直径，1英寸等于2.54厘米)，其大牙盘有40个齿，后轮轴上的飞轮有16个齿。链条连着大牙盘和飞轮，如果车轮与地面不打滑，骑车人双脚踏车的周期是1.3秒，则此时自行车的速度约为___米/秒。如果人和自行车总质量为70千克，自行车行使时所受的阻力是总重的0.05倍，则人踏车的总功率约___瓦。
12．如图所示，不计重力的杠杆OB可绕O点转动，重为6N的重物P悬挂在杠杆的中点A处，拉力F与杠杆成30?角，杠杆在水平位置保持平衡，请在图中画出拉力F1的力臂，并求出拉力的大小F=___N.
三、探究题
13．下图是小云同学探究影响斜面机械效率因素的装置图。她在实验时用弹簧测力计拉着同一木块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动。
实验测量的部分数据如下表。请你解答下列问题：
实验次数
物体重G/N
物体上升的高度h/m
拉力F/N
物体移动的距离s/m
1
3.0
0.10
0.50
2
3.0
0.25
2.4
0.50
3
3.0
0.35
2.8
0.50
（1）上图显示的第一次实验时的拉力F=____N。根据表中的数据，可求得第二次实验时斜面的机械效率η=____%。
（2）分析上述实验数据可知，她研究的是斜面的机械效率与____的关系。
（3）若斜面是光滑的，则有用功____总功（均选填“大于”、“小于”或“等于”）。
14．某实验小组进行简单机械类探究实验：

（1）探究“杠杆平衡条件”实验前，为方便测量力臂，应将杠杆调节到水平位置平衡，图1中，杠杆的平衡螺母B应向________调节（选填“左”或“右”；
（2）图2中，要使杠杆在水平位置平衡，需在C点悬挂________个同样钩码；
（3）某同学进行正确的实验操作后，能不能根据（2）问中的一组数据得出结沦？________（选填“能”或“不能”），理由________；
（4）探究“动滑轮的待点”的实验结果表明：使用动滑轮可以________（选填“省力”或“省距离”），但不能改变力的方向；
（5）生活和工作中使用的滑轮如：A．国旗杆顶部的滑轮；B．电动起重机吊钩上的滑轮，属于动滑轮的是________（选填“A”或“B”）．
四、简答题
15．小明站在地面上用如图所示的滑轮组提升重物，绳重及摩擦不计，小明将重为800牛的货物提至高处，人对绳子的拉力F为500牛，货物匀速上升了5米。
(1)求有用功；
(2)拉力做的功；
(3)滑轮组的机械效率。
16．小明站在地面上用如图所示的滑轮组提升重物。（_____）
（1）在图中画出最省力的滑轮组绕线方式。
（2）绳重及摩擦不计，小明将重为800牛的货物提至高处，人对绳子的拉力F为500牛，货物在1分钟内匀速上升了5米。
①求滑轮组的机械效率。
②如果货物重600牛，要把货物提升5米，求：拉力做的功、滑轮组的机械效率。
参考答案
1．D
【详解】
甲杠杆：
浸入水中之前：ρ物gV1×L1=ρ物gV2×L2
所以V1×L1=V2×L2
浸入水中后左端力和力臂的乘积为：(ρ物gV1?ρ水gV1)×L1=(ρ物?ρ水)gV1×L1
浸入水中后右端力和力臂的乘积为：(ρ物gV2?ρ水gV2)×L2=(ρ物?ρ水)gV2×L2
所以浸入水中后，左右两端力和力臂的乘积相等，
故杠杆仍然平衡。
乙杠杆：
浸入水中之前：ρ1gV×L1=ρ2gV×L2
浸入水中后左端力和力臂的乘积为：(ρ1gV?ρ水gV)×L1=ρ1gV×L1?ρ1gV×L1
浸入水中后左端力和力臂的乘积为：(ρ2gV?ρ水gV)×L1=ρ2gV×L2?ρ2gV×L2
因为L1>L2
所以，左端力和力臂的乘积小于右端力和力臂的乘积，
故杠杆右端下沉，综上所述，选项D符合题意。
2．A
【详解】
如图，当杠杆匀速转动到水平位置时，因动力、阻力作用点不变，物体的重力不变，所以阻力大小不变，从上图可以看出阻力臂在变大，动力臂在变小，根据杠杆的平衡条件可知，动力逐渐变大。故A正确BCD错误。
故选A。
3．C
【详解】
所挂重物重力大小不变，其力臂也不变，根据杠杆平衡条件，拉力要最小，则拉力的力臂要最长。由图可知最长力臂为OB，则最小拉力为F3。
故选C。
4．B
【详解】
金属杆重心在中心上，力臂为l1＝0.8m，取图象上的一点F＝20N，l2＝0.4m，
根据杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂
Gl1＝Fl2
G×0.8m＝20N×0.4m
解得
G＝10N
故选B。
5．D
【详解】
A．由图知道，水平使用滑轮组，n=2，所以，拉力端移动速度是：
v=2v物 =2×0.1m/s=0.2m/s，
拉力做功功率是：
P2 =F2 v=3N×0.2m/s=0.6W，
故A正确，不符合题意；
B．不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，弹簧测力计的示数是：
F=3 F2 =3×3N=9N，
故B正确，不符合题意；
C．对于物体A，受到的力是B向左的摩擦力和向右的拉力，且摩擦力和拉力分别是：
fB =2F2 =2×3N=6N，
F1 =4N，
由于A静止，所以，地面向右的摩擦力是：
f地 =fB -F1 =6N-4N=2N，
即物体A与地面之间有摩擦力，故C正确，不符合题意；
D．如果增大F2，B将做加速运动，B对A的压力和接触面的粗糙程度不变，B与A之间的摩擦力不变，A受力不变，还是处于静止状态，故D错误，符合题意；
故选D。
6．A
【详解】
设由题意可知，三蜡烛的质量之比应等于长度之比，设A的质量为m，则B的质量为2m，C的质量为m；开始时直尺平衡，则由杠杆的平衡条件可知，
mg×lA=mg×lC+2mg×lB；
则
lA-2lB-lC=0；
当蜡烛燃烧掉质量为m′时，左侧力及力臂的乘积为
（m-m′）glC+（2m-m′）glB；?
右侧力及力臂的乘积为：（m-m′）glA；?
则用左侧的乘积减去右侧，可得：
（m-m′）glC+（2m-m′）glB-（m-m′）glA=m′glA-m′glC-m′glB=m′g（lA-lB-lC）；
因
lA-2lB-lC=0；
则
m′g（lA-lB-lC）＞0；
故左侧力及力臂的乘积大于右侧乘积，故杠杆会向左倾斜；BC端下沉；故选A。
7．C
【详解】
AB．已知两块黑板重力相同（已知质量相等），因定滑轮的特点是不省力，所以这两块黑板可以仅靠自身重力就能平衡，故不管推还是拉，那么学生向上或向下拉黑板用的力只需考虑摩擦力，显然与重力没有关系，故A、B错误；
CD．做功的条件是：力和在力的方向上移动一定的距离，所以C正确，D错误；
8．D
【解析】
如图所示，G表示杆AB的自重，LOA表示杆的重心到A端的距离，T表示悬线拉力的大小，L表示作用于杆AB上的悬线拉力对A点的力臂．
把AB视为一根可绕A端转动的杠杆，则由杠杆的平衡条件应有：，
由此得：当线套在杆上逐渐向右移动时，拉力T的动力L（L1、L2、L3、L4）经历了先逐渐变大后又逐渐变小的过程，故悬线的拉力T则是逐渐变小后逐渐变大．故D正确，ABC错误．
故选：D．
【点睛】本题考查力矩平衡条件，当阻力和阻力臂的乘积一定时，分析省力情况就要看动力臂的大小变化，所以本题画出图中动力臂是解决本题的关键。
9．B
【详解】
滑轮为定滑轮，不省力，则拉力
F=G=98N；
利用勾股定理计算绳子现在的长度
，
则绳子被拉力拉长了1m，
W=Fs=98N×1m=98J
故选B。
10．A
【详解】
设直尺长为，杠杆的支点为，动力，动力臂；
阻力为直尺的重力，阻力臂。
由杠杆平衡的条件得：
，
即：
。
故选A。
11．3.98 139.3
【详解】
[1]由于骑车人双脚踏车的周期是1.3秒，则在1.3s内车轮转的圈数是：
；
车轮转一圈通过的路程(周长)是：
s0=πd=3.14×(0.0254m×26)≈2.07m；
车轮在1.3s内通过的路程是：
s=2.5s0=2.5×2.07m≈5.18m；
即骑车的速度是：
[2]根据题意知道，自行车行使时所受的阻力即牵引力是总重的0.05倍，即
F=f=0.05G=0.05mg=0.05×70kg×10N/kg=35N；
所以，由P=Fv知道，人踏车的总功率约是：
P=Fv=35N×3.98m/s=139.3W。
12．6
【解析】
如图，过支点O做动力（拉力）作用线的垂线，则OC为动力臂，OA为阻力臂，在直角三角形OBC中，∵∠OBC=30°，∴OC=OB/2，由题知，OA=OB/2，∴OA=OC，∵杠杆在水平位置平衡，∴F×OC=G×OA，∴F=G=6N。
13．1.6 62.5% 斜面倾斜程度 等于
【详解】
(1)[1]图中弹簧测力计一大格是1N，一大格分为5个小格，说明分度值为0.2N，指针在1N和2N之间的第三小格处，故示数为1.6N，即第一次实验时的拉力为1.6N；
[2]由实验测量的数据可知第二次实验时做的有用功为：?
=Gh=3.0N0.25m=0.75J
拉力做的总功为：?
=Fs=2.4N0.5m=1.2J
则斜面的机械效率为：?
===62.5
?(2)[3]通过表格中的数据我们可以看出斜面的长度不变，只改变了斜面的高度，即斜面的倾斜程度，所以研究的是斜面机械效率与斜面倾斜程度的关系；?
(3)[4]当斜面光滑时，所做的额外功就会为零，所以有用功等于总功。
14．（1）右； （2）3 （3）不能 实验次数太少，结论具有偶然性 （4）省力 （5）B
【解析】
【分析】
杠杆的调节也跟天平类似，应向高的一侧移动平衡螺母；由图示确定动力、动力臂、阻力臂，然后由杠杆平衡条件F动xL动＝F阻xL阻，求出在B处所挂的钩码个数；用实验数据总结实验结论时，要进行多次实验，总结的实验结论才具有普遍性，避免偶然性；使用动滑轮可以省力，不能改变力的方向；国旗的旗杆顶部的滑轮是定滑轮，起重机桂钩上的滑轮是动滑轮。
【详解】
（1）图甲中是杠杆的左端低，说明这一侧力与力臂的乘积大，应将平衡螺母向右调节；使杠杆在水平位置平衡，并且力竖直作用在杠杆上，力的力臂在杠杆上，便于测量力臂大小；
（2）设每个钩码的重力是G，杠杆每格的长度是L，由图示可知，动力F动=2G，动力臂L动=3L，阻力臂L阻=2L，由杠杆平衡条件得：F动×L动=F阻×L阻，即2G×3L=F阻×2L，所以F阻=3G，则在C处应挂3个钩码；
（3）用实验来探究物理规律时，要采用多次实验，用多组实验数据来总结实验结论，实验结论具有普遍性，如果只有一次实验数据，总结的实验结论具有偶然性，所以不能用一次实验数据总结实验结论；
（4）使用动滑轮可以省力，动滑轮不能改变力的方向；
（5）动滑轮实质是动力臂等于2倍阻力臂的杠杆，使用动滑轮不能改变动力方向，但可以省一半力，国旗的旗杆顶部的滑轮是定滑轮，起重机挂钩上的滑轮是动滑轮。
【点睛】
本题主要考查探究杠杆的平衡条件实验，难度一般。
15．(1)4000J；(2)5000J；(3)80%
【分析】
(1)对物体所做的功为有用功，利用计算。
(2)动力（手的拉力）做的功为总功，利用计算。
(3)利用效率公式求滑轮组的机械效率。
【详解】
(1)有用功
(2)拉力做的功
(3)滑轮组的机械效率
答：(1)有用功是4000J；(2)拉力做的功是5000J；(3)滑轮组的机械效率为80%。
16．（1）
（2）80% （3）4000J 75
【详解】
（1）[1]最省力的方式要求承重绳股数最多，绕法如下图，绳子股数n=2；
（2）①[2]机械效率为：
=100=80；
②[3]动滑轮的重力：
=nFG=2500N800=200N，
则货物重600N，把货物提升5m，此时拉力的大小为：
=()=（600N）=400N，
做的功为：
=nh=400N25m=4000J，
[4]机械效率为：
===100=75。