3.4簡單機械（分層作業）【基礎達標】1．下列工具中，屬于費力杠桿的是（）A．釣魚桿 B．鍘刀C．拔釘錘 D．開瓶器【答案】A【詳解】釣魚竿阻力臂大于動力臂是費力杠桿，鍘刀、拔釘錘和開瓶器動力臂大于阻力臂，都屬于省力杠桿，故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。2．剪刀屬于杠桿的一種，現用圖所示的剪刀剪斷一根牙簽，下列說法正確的是（）A．該剪刀一定是省力杠桿B．該剪刀一定是費力杠桿C．該剪刀不可能是等臂杠桿D．該剪刀可以是省力杠桿，也可以是費力杠桿【答案】D【詳解】如圖所示：使用剪刀剪斷一根牙簽時，不同的情境結果不同。如果在A點剪斷，此時動力臂大于阻力臂，該剪刀為省力杠桿；如果在B點剪斷，此時動力臂小于阻力臂，該剪刀為費力杠桿；如果當動力臂等于阻力臂時，該剪刀為等臂杠桿；綜上所述，該剪刀可以是省力杠桿，可以是費力杠桿，也可以是等臂杠桿，故D正確，ABC錯誤。故選D。3．如圖，杠桿處于水平靜止狀態，桿重不計，則下列關系式中一定正確的是（）A． B．C． D．【答案】D【詳解】過O點作作用線的垂線段，即的力臂，如圖所示：因為的方向與OA垂直，所以對應的力臂為OB，顯然的方向與OA不垂直；A．從圖中可知，的力臂為OC，并且OC小于OA，所以故A錯誤；B．因為OA大于OC，因此故B錯誤；C．由可得故C錯誤；D．因為所以故D正確。故選D。4．小科在做“探究杠桿平衡條件”實驗的裝置如圖所示，杠桿上相鄰刻線間的距離相等。（1）如圖甲所示，調節杠桿在水平位置平衡后，在A點掛兩個鉤碼，每個鉤碼重0.5N，在B點豎直向下拉彈簧測力計，使杠桿水平平衡，此時測力計的示數應為N。（2）小科改變鉤碼的個數和位置進行了多次實驗，其目的是。（3）始終豎直向下拉彈簧測力計，使杠桿從水平位置緩慢轉過一定角度，如圖乙所示。當杠桿靜止時，彈簧測力計拉力的大小相比之前（填“變大”“變小”或“不變”）。【答案】1.5為了尋找普遍規律不變【詳解】（1）[1]根據杠桿的平衡條件可得（0.5N×2）×3L=F×2L解得F=1.5N。（2）[2]改變鉤碼的個數和位置進行了多次實驗，其目的是為了尋找普遍規律。（3）[3]杠桿只是從水平位置緩慢轉過一定角度，沒有改變動力和阻力的大小，當杠桿靜止時，仍然處于平衡狀態，滿足杠桿平衡條件，所以彈簧測力計拉力的大小相比之前不變。5．小寧用如圖甲所示裝置，使物體M在水平地面上勻速移動，地面ab、bc粗糙程度不同。物體M重為，動滑輪重為，，。物體M從a點到c點過程中，拉力F與M移動距離的關系如圖乙，不考慮物體大小對運動的影響，忽略繩子重力及滑輪摩擦。求：（1）物體M從a點移動到c點，繩子自由端移動的距離。（2）物體M從a點移動到c點，拉力F做的功。（3）拉力F在ab段做的額外功（填“大于”“等于”或“小于”）在bc段做的額外功。【答案】10m840J小于【詳解】（1）[1]由甲圖可知，，則繩子自由端移動的距離為（2）[2]由于地面ab、bc粗糙程度不同，摩擦力不同，拉力大小不同，則有（3）[3]忽略繩子重力及滑輪摩擦，拉力F在ab段做的額外功為拉力F在bc段做的額外功為比較可知，）拉力F在ab段做的額外功小于在bc段做的額外功。【鞏固提升】6．如圖所示，用相同滑輪組裝成的甲、乙兩個滑輪組分別將同一個物體在相同時間內勻速提升相同的高度，不計繩重及摩擦，下列說法正確的是（）A．B．甲、乙繩子自由端移動的速度相同C．甲、乙兩個拉力的功率相同D．乙滑輪組的機械效率高【答案】C【詳解】A．甲、乙兩個滑輪組承擔物重的繩子有效股數n甲=2，n乙=3，不計繩重及摩擦，拉力又因為動滑輪重力G動相同，所以F1>F2故A錯誤；B．用甲、乙兩個滑輪組在相同時間內勻速提高到相同高度h，由s=nh可得，拉力端移動的距離s甲=2h，s乙=3h，則s甲＜s乙由可得，拉力端移動的速度v甲<v乙故B錯誤；CD．將同一物體在相同時間內勻速提升相同高度時，因不計繩重和摩擦，拉力做的功等于克服物體重力和動滑輪重力所做的功，克服物體重力做的功為有用功，所做的有用功相等，克服動滑輪重做的功為額外功，因為動滑輪重相同，提升高度相同，根據公式W額=G動h可知，拉力F1和F2所做的額外功相等；由W總=W有+W額得拉力做的總功相等，由和可知，甲、乙兩個拉力的功率相同，兩滑輪組的機械效率相等，故C正確，D錯誤。故選C。7．如圖所示，用滑輪組拉動重為80N的物體A，用5秒時間使物體A在水平方向勻速移動了2m，所用拉力F=25N，地面對物體A的摩擦力為30N。下列說法正確的是（）A．繩子自由端移動的距離是6mB．拉力F做功的功率為10WC．滑輪組的機械效率為60%D．拉力F做的有用功是100J【答案】C【詳解】A．由圖可知n=2，則繩子自由端移動的距離故A錯誤；B．已知物體移動的速度為拉力F做功的功率為故B錯誤；CD．地面對物體A的摩擦力f=30N，s物=5m，克服摩擦做的有用功拉力F做的功滑輪組的機械效率為故C正確，D錯誤。故選C。8．如圖所示，用滑輪組提升重為220牛的物體，每個滑輪重20牛，不計繩重及摩擦。（1）若勻速提升重物，拉力F的大小為牛；當繩子自由端豎直向下拉動2米，則重物上升米；（2）若重物的重力不變，適當減輕動滑輪重力，則機械效率將（選填“增大”、“減小”或“不變”）。【答案】1201增大【解析】【小題1】[1]由圖可知，動滑輪上有2股繩，則勻速提升重物，拉力F的大小[2]由于動滑輪上有2股繩，則繩子自由端豎直向下拉動2米，則重物上升高度【小題2】由于滑輪組的機械效率所以減輕動滑輪重力，則有用功不變，總功減小，故機械效率將增大。9．提高機械效率，能夠更充分地發揮機械設備的作用。“測量滑輪機械效率”實驗裝置如圖甲、乙、丙所示（每個動滑輪重相同），得到三組實驗裝置的數據如表所示。裝置甲乙丙鉤碼重/N224鉤碼上升的高度/m0.10.10.1彈簧測力計示數/N1.51.01.7繩子自由端移動的距離/m0.20.30.3機械效率66.7%待填78.4%(1)實驗中應拉動彈簧測力計，實驗乙組中待填的機械效率為；(2)比較乙、丙組，它們的效率是η乙＜η丙可知影響它們機械效率高低的因素是。【答案】(1)豎直向上勻速66.7%(2)提升鉤碼的重力【詳解】（1）[1]在實驗操作中應豎直向上勻速拉動彈簧測力計，這樣彈簧測力計示數穩定，便于讀數。[2]乙組中待填的機械效率為（2）比較乙、丙滑輪組知，動滑輪的重力相同，丙中物體的重力大于乙中物體的重力，乙的機械效率大于丙的機械效率，由于摩擦和繩重都很小，可以忽略不計，所以可知影響它們機械效率高低的因素提升物體的重力不同。10．如圖所示是某實驗小組探究“杠桿平衡條件”的實驗裝置，杠桿刻度均勻。(1)掛鉤碼前，杠桿如圖甲所示，此時杠桿處于（選填“平衡”或“不平衡”）狀態；(2)調節杠桿在水平位置平衡后，在A、B兩處掛上如圖乙所示的鉤碼，杠桿重新在水平位置平衡，若將A處的鉤碼拿掉一個，要使杠桿在水平位置再次平衡，則應將B處所掛鉤碼向（選填“左”或“右”）移動2個格；(3)某同學用彈簧測力計替代鉤碼，在B點豎直向下拉，然后將彈簧測力計繞B點逆時針旋轉一定角度至如圖丙所示位置，在旋轉過程中，要使杠桿始終在水平位置平衡，則彈測力計的示數將逐漸。（選填“變大”或“變小”）【答案】(1)平衡(2)左(3)變大【詳解】（1）如圖甲所示，掛鉤碼前，杠桿靜止，處在平衡狀態。（2）由乙圖所示，杠桿在水平位置平衡，由杠桿平衡條件可得將A處的鉤碼拿掉一個，則減小，杠桿要想想再次在水平位置平衡，必須減小，在B點鉤碼數不變得情況下，應將B處所掛鉤碼向左移動2格，使和相等。（3）如圖丙所示，當彈簧測力計繞B點逆時針旋轉一定角度，一定，減小，在旋轉過程中，要使杠桿始終在水平位置平衡，由杠桿平衡條件可知，應逐漸增大，則彈測力計的示數將逐漸增大。【鏈接期中】11．如圖裝置，物體B放在水平桌面上，重為2N的物體A通過滑輪組拉物體B，使物體B以0.6m/s的速度水平勻速向右運動。現用一水平拉力F向左拉物體B，使物體A以0.3m/s的速度勻速上升。不計滑輪重、繩重和摩擦，則下列判斷正確的是（）A．當物體B向右勻速運動時，受到的摩擦力大小為4NB．當物體B向右勻速運動時，物體A的速度為0.2m/sC．當物體B向左勻速運動時，拉力F大小為12ND．當物體B向左勻速運動時，拉力F功率為0.6W【答案】C【詳解】A．物體B以0.6m/s的速度水平勻速向右運動，此時繩末端的拉力大小等于A物體的重力為2N，根據滑輪組，則B物體受到的摩擦力為6N，故A錯誤；B．當物體B向右勻速運動時的速度為0.6m/s，根據滑輪組速度關系可得A物體的速度為故B錯誤；C．當物體B向左勻速運動時，B物體受到滑輪組對B物體的拉力為6N，B物體在水平面運動時受到的摩擦力為6N，則B物體受到向左的拉力為故C正確；D．當物體B向左勻速運動時，拉力F功率為故D錯誤。故選C。12．如圖所示，分別使用滑輪或滑輪組勻速提升同一物體，滑輪質量均相等且動滑輪的重力小于物體重力，在相同的時間內物體被提升的高度也相等，不計繩重和摩擦，下列說法不正確的是（）

A．三個裝置所做的有用功為W甲=W乙=W丙B．繩子自由端移動的速度關系為v甲<v乙<v丙C．繩子自由端的拉力大小為F甲>F乙=F丙D．三個裝置的機械效率為η甲>η乙=η丙【答案】C【詳解】A．由W有=Gh得，同一物體重力相同，物體被提升的高度也相等，所以三個裝置所做的有用功為W甲=W乙=W丙

故A正確，不符合題意；B．在相同的時間內物體被提升的高度相等，說明物體運動的速度相等，由v繩=nv物得，繩子自由端移動的速度關系為v甲=v物，v乙=2v物，v丙=3v物，繩子自由端移動的速度關系為v甲<v乙<v丙故B正確，不符合題意；C．由得，繩子自由端的拉力F甲=G繩子自由端的拉力大小為F甲>F乙>F丙故C錯誤，符合題意；D．不計繩重和摩擦，由得η甲＝100%所以三個裝置的機械效率為η甲>η乙=η丙故D正確，不符合題意。故選C。13．如圖所示，利用滑輪組勻速拉動水平地面上重為300N的物體，拉力F的大小為30N，物體運動速度為1m/s。若物體和地面之間的摩擦力大小為45N，則下列說法錯誤的是（）A．A處的拉力大小為45NB．動滑輪重力為15NC．水平拉力F做功的功率為60瓦D．滑輪組的機械效率是75%【答案】B【詳解】A．因為物體在水平地面上做勻速直線運動，其大小相等F拉＝f＝45N作用在A處的拉力大小等于物體受到的拉力，故A正確，不符合題意；B．動滑輪也做勻速直線運動，在豎直方向上受到重力和繩對動滑輪的支持力作用，但根據題中條件無法求出動滑輪的重力，故B錯誤，符合題意；C．由圖可知n＝2，繩端移動的速度v=2v物＝2×1m/s＝2m/s則水平拉力F做功的功率為故C正確，不符合題意；D．該滑輪組的機械效率為故D正確，不符合題意。故選B。14．如圖所示為一種常用核桃夾，使用時手在A點施加壓力，夾子繞O點轉動就能使B點的核桃殼壓裂。下列能正確展示核桃夾使用過程的是（）A． B．C． D．【答案】A【詳解】圖中核桃夾夾核桃時，阻力來自于核桃，方向向外，動力來自于人手，方向向內，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，因此人手的握力小于核桃的阻力，故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。15．如圖所示，重為G的均勻木棒豎直懸于O點，在其下端施加一個水平拉力F，在轉動過程中，阻力臂（選填“變長”“變短”“不變”）；動力F（選填“變大”“變小”“不變”）。【答案】變長變大【詳解】[1][2]杠桿在轉動的過程中，阻力為硬棒的重力，大小不變。當硬棒在豎直位置時，重力的力臂為0，轉過一定角后，重力的力臂（阻力臂）逐漸增大；當硬棒在豎直位置時，F的力臂是杠桿的長度，且力臂最長，當轉過一定角度后，力與杠桿不再垂直，動力臂逐漸變小，因阻力不變，阻力臂增大，動力臂減小，所以由杠桿的平衡條件F1l1=F2l2可知，動力F變大。【期末真題】16．用如圖所示的三個裝置先后提升同一個物體G，若不考慮滑輪的自重和摩擦，作用于繩子自由端的拉力F1、F2、F3的大小關系是（）A．F1最大 B．F2最大 C．F3最大 D．一樣大【答案】A【詳解】不計滑輪重力和摩擦，左邊圖中使用定滑輪不省力，也不省距離，所以不計滑輪重力和摩擦，中間圖中與動滑輪相連的繩子有2股，故不計滑輪重力和摩擦，右邊圖中與動滑輪相連的繩子有3股，故所以，F1最大，故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。17．如圖所示，小寧組裝了甲、乙兩種滑輪，用來提升同一物體，（不計繩重、滑輪重和摩擦）。將物體豎直勻速提升，下列說法正確的是（）A．，施力處向上移動 B．，施力處向上移動C．，施力處向上移動 D．，施力處向上移動【答案】D【詳解】AB．甲圖是動滑輪，動力臂是阻力臂的二倍，繩端的拉力是物重的一半繩端通過的距離是物體上升距離的二倍故AB錯誤；CD．乙圖也是動滑輪，動力臂是阻力臂的一半，繩端的拉力是物重的二倍繩端通過的距離是物體上升距離的一半故C錯誤，D正確。故選D。18．強風把公園的一棵大樹吹倒了，兩個工人把它扶起，工人們想到了四種方案，假設同一方案中每一個工人的用力大小相同，則這四種方案中每個工人所用力的大小關系正確的是（）A．圖中吹倒的樹相當于動滑輪，圖1比圖2省力B．圖中吹倒的樹相當于動滑輪，圖2比圖1省力C．圖中吹倒的樹相當于定滑輪，圖1比圖2省力D．圖中吹倒的樹相當于定滑輪，圖2比圖1省力【答案】B【詳解】由圖可知，吹倒的樹可以移動，則相當于動滑輪，根據動滑輪的特點可知，可以省