第十二章簡單機械一、選擇題1．如圖所示，用一個重9N的動滑輪來提升物體，在實際工作中豎直向上的拉力為30N，則動滑輪的機械效率（）A．一定等于85% B．一定大于85%C．一定小于85% D．以上情況都有可能2．如圖甲所示，公共自行車的綠色標志是由人、自行車和道路三個元素組成的，寓意綠色出行。乙圖是車把手。人在水平路面上騎自行車時，下列相關說法正確的是（）A．自行車把手相當于輪軸B．自行車在水平路面快速行駛過程中，人和重力都做了功C．自行車受到的重力和路面對自行車的支持力是一對平衡力D．自行車上坡前要加緊時間蹬幾下，目的是增大可利用的慣性3．如圖所示，在輕質杠桿上吊一重物G，在一端施加一個始終與杠桿垂直的動力F，使杠桿緩慢地從水平位置OB轉至OA，則在轉動過程中（）A．F變大 B．F先變大后變小C．F變小 D．F先變小后變大4．如圖甲、乙是由相同的滑輪組裝的滑輪組，甲乙兩人分別用兩裝置在相等時間內將質量相等的重物勻速提升相同的高度，空氣阻力、摩擦、滑輪和繩子的質量均不計，下列說法正確的是（）A．乙的拉力大小是甲的拉力大小的2倍B．乙拉繩子的速度大小等于甲拉繩子速度大小C．甲拉力的功率等于乙拉力的功率D．如果考慮滑輪質量，圖甲裝置的機械效率比圖乙的小5．如圖所示，斜面長3m，高0.6m，建筑工人用繩子在6s內將重500N的物體從其底端沿斜面向上勻速拉到頂端，拉力是150N（忽略繩子的重力）．則下列說法正確的是A．斜面上的摩擦力是50N B．拉力的功率是50WC．拉力所做的功是300J D．斜面的機械效率是80%6．如圖所示，重8N的物體，在拉力F的作用下2s內勻速上升了0.4m，動滑輪重2N，不計繩重及摩擦，則下列計算結果錯誤的是（）A．拉力的大小為5N B．繩子自由端移動距離為1.2mC．拉力F的功率為2W D．滑輪組的機械效率為80%7．如圖所示的滑輪組提升100N的重物，兩個滑輪的重力均為20N，小婷拉動繩子10s將重物提升2m，不計繩重和摩擦，則下列說法正確的是（）A．自由端拉力F為40NB．拉力的功率是12WC．頂部與定滑輪相連的繩子拉力為140ND．該滑輪組的機械效率約83.3%8．杠桿、滑輪及滑輪組是生活中應用非常廣泛的機械，下列說法正確的是（）A．中國人吃飯習慣使用的筷子是省力杠桿B．使用定滑輪可以省力C．使用滑輪組既能省力，又能改變力的方向D．使用動滑輪提升重物時，增加被提升物體的重力，對動滑輪的機械效率沒有影響9．如圖所示，把重為20N的物體勻速向上提起，彈簧測力計的示數為12N，若不計繩重及摩擦，則拉力及動滑輪重力的大小分別是（）A．10N8N B．12N4N C．16N8N D．6N4N二、填空題10．如圖所示，用滑輪組拉動重為200N的物體在水平桌面上勻速直線運動了0.5m。已知物體與桌面之間的摩擦力為60N，則滑輪組對物體所做的功為J，拉力F的大小為N。（不計滑輪重、繩重及摩擦）11．如圖所示，利用動滑輪將重為20N的物體豎直向上勻速提升了2m，拉力F為12N，拉力做功為J，滑輪的機械效率為%。12．如圖，龍舟比賽中選手其中一手撐住槳的末端(視為支點)，另一手用力劃槳，此時船槳屬于杠桿（填“省力”、“費力”或“等臂”).若龍舟和運動員的總重力為2.5×104N，則龍舟所受浮力為.當運動員離開龍舟后，龍舟所受的浮力（選填“減小”、“不變”或“增大”）．13．用獨輪車搬運磚頭（如圖），把磚頭放在車箱（選填“A”或“B”）區域，抬起車把時更省力．請在圖中作出抬起車把時最小力的示意圖．14．如果作用在杠桿上的動力是100N，動力臂與阻力臂之比是5：1，那么杠桿平衡時，阻力是N．15．小華探究杠桿平衡條件時，使用的每個鉤碼的質量均為50g，杠桿上相鄰刻線間的距離相等。小華調節杠桿兩端的將杠桿調節后，在杠桿上的A點懸掛了3個鉤碼，如圖所示。為使杠桿保持原來的狀態，應該在支點O左側的B點處懸掛個鉤碼。16．在“探究杠桿平衡條件”的實驗中，應先調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在位置平衡，這樣做是為了便于測量；如發現杠桿左端偏高，右是可將右端的平衡螺母向調節，或將左端的平衡螺母向調節．17．如圖所示，小明通過滑輪組拉著重120N的物體，物體在水平面上以0.2m/s的速度勻速運動了4m，摩擦力為物重的0.1倍，則滑輪組做的有用功是J，若滑輪組的機械效率是80%，則拉力F大小為N，拉力F的功率是W。三、實驗探究題18．小宇和陳宏同學在探究“杠桿的平衡條件”的實驗中，用到的器材有：刻度均勻的杠桿（每小格為2cm，支架，細線，鉤碼多個，每個鉤碼重0.5N）。（1）實驗前，杠桿在支架上靜止時如圖甲所示，此時杠桿處于（選填“平衡”或“非平衡”）狀態。接下來，要使杠桿在水平位置平衡，他們應該向（選填“左”或“右”）調節平衡螺母。這樣操作的好處是；（2）杠桿調節在水平位置平衡后，他們分別在杠桿兩端加減、移動鉤碼，多次使杠桿在水平位置平衡后，將實驗測量的部分數據記錄在表中；次數FLFL1182421.561.5632442426

4（3）第4次實驗時，小宇在杠桿A點掛上4個鉤碼，如圖乙所示，要使杠桿在水平位置平衡，她應在B點掛上個鉤碼；（4）實驗結束后，陳宏同學聯想到生活中的桿秤，如圖丙所示，其主要結構由秤桿、秤鉤A、提鈕（B、C）、秤砣D組成；①秤砣D的質量為1kg，提起提鈕B稱量2kg的物體時，秤砣與提紐B之間的距離為10cm，則提紐B到秤鉤A的距離是cm；②在稱量貨物時，使用提鈕，該桿秤的稱量范圍更大。19．圖甲是某實驗小組探究“杠桿的平衡條件”的實驗裝置。（1）掛鉤碼前，杠桿在圖甲所示的位置靜止，此時杠桿處于（選填“平衡”或“非平衡”）狀態；要想使杠桿在水平位置平衡，接下來應將杠桿兩端的螺母向（選填“左”或“右”）側調節。（2）圖乙是一個平衡的杠桿，此時若推動右側鉤碼的懸線（如圖丙所示），就會發現杠桿（選填“左端下沉”、“仍然平衡”或“右端下沉”）。（3）在探究過程中，需要進行多次實驗的目的是。（4）某同學提出，若支點不在杠桿的中點，杠桿的平衡條件是否仍然成立？于是該小組利用圖丁所示的裝置進行探究，在杠桿O點處掛上2個鉤碼，用彈簧測力計在A點處豎直向上拉，使杠桿在水平位置平衡，此時彈簧測力計示數為N。以彈簧測力計的拉力為動力F1，鉤碼處繩子拉力為阻力F2，多次改變動力作用點的位置進行實驗發現：當杠桿水平平衡時，F1l1總是（選填“大于”、“等于”或“小于”）F2l2，其原因可能是。（5）圖丁中，彈簧測力計處在A點位置時，此杠桿屬于（選填“省力”或“費力”）杠桿，請舉出它在生活生產中的一個應用實例：。四、計算題20．小李同學準備用刻度尺、木棒和彈簧測力計測一個西瓜所受的重力。小李用網兜將西瓜掛在木棒上的B點，將木棒的一端O放在桌邊，用掛在A點的彈簧測力計豎直拉起木棒，使木棒在水平位置平衡，如圖所示。此時測力計讀數為9N。用刻度尺測出AB=5BO，不計棒重、網兜重。（g=10N/kg）（1）求這個西瓜所受的重力G；（2）當A點拉力方向沒有保持豎直方向拉時，分析說明測力計示數會怎樣變化？21．如圖甲所示，輕質杠桿OAB可繞支點O自由轉動。將邊長為10cm的正方體物塊用細線掛在輕質杠桿的A點處，在杠桿的B端施加豎直向上的力F1=30N時，物塊恰好離開地面、杠桿在水平位置平衡，已知OA=0.3m，（1）物塊的密度有多大？（2）現將B端的力F1撤去換成F1'22．裝修沒有電梯的房屋時工人常用滑輪組提升沙石等材料。如圖所示，用滑輪組勻速提起質量為120kg的材料，拉力大小為500N，材料在20s內向上移動了8m，工人的質量為80kg，不計繩重和摩擦，g取10N/kg。求∶（1）這個過程中，拉力的功率是多大？（2）此時滑輪組的機械效率為多少？（3）利用這個滑輪組來提升物體時，滑輪組的最大機械效率為多少？23．如圖所示裝置，繩重及摩擦不計，裝卸工人將重為800N的貨物提至高處，人對繩的拉力F為500N，貨物在1min內勻速上升了5m。（1）請在圖上畫出繩子的繞法；（2）求滑輪組的機械效率；（3）如果重物是600N，要把重物提升5m，求拉力做的功。

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】由圖示可知，如果提升物體的高度為h，則繩子自由端移動的距離s=2h，若不計摩擦和繩重，提起動滑輪做的額外功：W額=G輪h=9N×h，提起物體所做的總功：W總=Fs=30N×2h，提起物體所做的有用功：W有用=W總-W額=30N×2h-9N×h=51N×h，滑輪組的機械效率：η=W有/W總=51N×h/（30N×2h）=85%；在實際使用動滑輪時，摩擦和繩子存在，所做的額外功大于不計摩擦和繩重時所做的額外功，機械效率比不計摩擦和繩重時的機械效率小，即小于85%，故C符合題意.

故答案為：C.

【分析】動滑輪實質是動力臂為阻力臂二倍的杠桿；其特點是省一半力，但不能改變動力方向，要費距離.2．【答案】A【解析】【解答】A.自行車把手中間為軸，手柄為輪，則相當于輪軸，故A正確；

B.自行車在水平路面快速行駛過程中，人的重力在豎直方向上，但是沒有在重力的方向上通過距離因此重力對人不做功，故B錯誤；

C.路面對自行車的支持力等于人和車的總重力，肯定大于自行車的重力，因此二者不是平衡力，故C錯誤；

D.自行車上坡前要加緊時間蹬幾下，目的是增大自行車的動能，從而使其有足夠的動能轉化為重力勢能，故D錯誤。

故選A。

【分析】A.輪軸是變形的杠桿；

B.做功的要素：①作用在物體上的力；②物體在力的方向上通過的距離；

C.平衡力的條件：大小相等、方向相反、作用在同一物體和同一直線上；

D.慣性大小只與物體的質量大小有關。3．【答案】C【解析】【解答】根據杠桿平衡條件，有F×OB=G×L杠桿緩慢地從水平位置OB轉至OA時，動力臂、阻力不變，阻力臂變小，故F變小。故答案為：C。

【分析】動力臂和阻力不變，阻力越大，動力變大。4．【答案】C5．【答案】A6．【答案】B【解析】【解答】解：A、如圖滑輪組，承擔物重的繩子股數n＝2，不計繩重和摩擦，拉力F的大?。篎＝12（G物+G動）＝1B、繩子自由端移動距離：s＝2h＝2×0.4m＝0.8m，B不符合題意；C、拉力F做的總功：W總＝Fs＝5N×0.8m＝4J，拉力做功的功率：P＝W總t＝D、使用滑輪組做的有用功：W有用＝Gh＝8N×0.4m＝3.2J，滑輪組的機械效率：η＝W有用W總故答案為：B。【分析】利用W有用=Gh求出有用功.利用W總=Fs=Fnh求拉力做功；再利用功率公式P=Wt求拉力做功的功率；利用η＝W7．【答案】D8．【答案】C【解析】【解答】A、筷子在使用時動力臂小于阻力臂，所以是費力杠桿，A不符合題意；

B、定滑輪的實質是個等臂杠桿，使用定滑輪不能省力，也不能省距離，B不符合題意；

C、使用動滑輪可以省力，使用定滑輪可以改變力的方向，由動滑輪和定滑輪組成的滑輪組，既能省力，又能改變力的方向，C符合題意；

D、使用動滑輪提升重物時，增加被提升物體的重力，額外功不變，有用功增大，使得有用功和總功的比值變大，機械效率增大，D不符合題意.

故答案為：C.

【分析】（1）定滑輪的實質是等臂杠桿，不能省力，但能夠改變力的方向；動滑輪是動力臂為阻力臂二倍的杠桿，可以省一半的力，但不能改變力的方向；費距離，s=2h；（2）滑輪組將定滑輪和動滑輪組合在一起，既可以省力也可以改變力的方向；費距離，s=nh；（3）根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2，若動力臂大于阻力臂，則動力小于阻力，為省力杠桿；否則為費力杠桿，省力杠桿費距離，費力杠桿省距離.（4）機械效率的高低取決于有用功和額外功的大小，被提升的物體越重（有用功越大）、動滑輪越輕（額外功越?。?，滑輪組的機械效率越高.9．【答案】B【解析】【解答】解：（1）繩子可以大小不變的傳遞拉力，故拉力F=12N；（2）動滑輪繩子的有效股數n=2，因為不計摩擦和繩重時，F=1n（G物+G動所以動滑輪重G動=nF﹣G物=2×12N﹣20N=4N．故選B．【分析】（1）繩子可以大小不變的傳遞拉力，根據彈簧測力計的示數可知拉力的大小；（2）動滑輪繩子的有效股數n=2，不計摩擦和繩重時，根據F=1n（G物+G動10．【答案】30；2011．【答案】48；83.312．【答案】費力；2.5×104N；減小【解析】【解答】龍舟比賽中選手一手撐住槳的末端（視為支點），另一手用力劃槳，此時動力臂小于阻力臂，船槳屬于費力杠桿．龍舟漂浮在水面上，所受浮力等于自身重力，所以F浮=G總=2.5×104N，當運動員離開龍舟后，龍舟的總重減小，龍舟所受到的浮力減?。?/p>

【分析】動力臂小于阻力臂時，是費力杠桿，根據物體受到的重力，根據漂浮狀態可以計算浮力。13．【答案】A【解析】【解答】解：以車輪的中點為支點，磚頭的重力為阻力，阻力一定，把磚頭放在車箱A區域時的阻力臂小于放在B區域時的力臂，根據杠桿平衡的條件可知，把磚頭放在車箱A區域，抬起車把時更省力；當所用的力力臂最大時，所用的力最小，而最大的力臂等于支點到車把最右端的距離，則當力作用在C點且與OC連線垂直向上時，力最?。鐖D所示：故答案為：A．【分析】根據杠桿平衡的條件進行分析，阻力、動力臂一定，阻力臂越小，越省力，車輪的中點為支點，然后根據力臂與作用力的關系畫出最小的力．能根據杠桿的平衡條件分析杠桿的最小力，并能根據力臂的畫法畫出正確的力臂或作用力是解決本題的關鍵．14．【答案】500【解析】【解答】解：杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，得阻力=動力臂阻力臂×動力，所以阻力=5故答案為：500．【分析】將有關數據代入杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，就可解出答案．15．【答案】平衡螺母；水平位置平衡；2【解析】【解答】探究杠桿平衡條件時，應先調節杠桿的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，便于測量力臂；設一個鉤碼的重力為G，一格長為L，根據杠桿平衡的條件，FB×3L=3G×2L，解得FB16．【答案】水平；力臂；左；左【解析】【解答】解：在“探究杠桿的平衡條件”實驗中，應先調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，這樣做是為了便于測量力臂；如發現杠桿左端偏高，則重心應向左移動，故應將左、右兩端的平衡螺母向左調節．故答案為：水平；便于測量力臂；左；左．【分析】（1）探究杠桿平衡條件時，使杠桿在水平位置平衡，此時力與杠桿垂直，力臂的長度可以直接從杠桿上讀出來；（2）杠桿左端偏高，說明杠桿的重心在支點右側，調節平衡螺母左移動．17．【答案】48；5；3【解析】【解答】摩擦力為f=0.1G=0.1×120N=12N，滑輪組做的有用功為W有用=fs物=12N×4m=48J，由η=W有用W總×100%可知，滑輪組做的總功為W總=18．【答案】平衡；右；消除杠桿的重力對杠桿平衡的影響，便于測量力臂；6；5；C【解析】【解答】解：（1）實驗前，將杠桿中點置于支架上，當杠桿靜止時，發現杠桿左端下沉，此時杠桿處于靜止狀態，杠桿處于平衡狀態；

杠桿左端下沉，說明杠桿的重心在支點左側，要使其在水平位置平衡，應將杠桿平衡螺母向右調節，直到杠桿在水平位置平衡，此時杠桿的重心過支點，杠桿重力的力臂為0，消除杠桿的重力對杠桿平衡的影響，又便于測量力臂；（3）設每一格長度為L，乙圖所示位置處掛上4個鉤碼，要使杠桿在水平位置平衡，根據杠桿的平衡條件可得4G×3L=nG×2L；解得n=6，故應在杠桿右端的B點掛6個鉤碼。（4）①提鈕B處為支點，秤砣D對桿秤的拉力為動力，大小等于秤砣D的重力，物體對桿秤的拉力為阻力，大小等于物體的重力，根據杠桿的平衡條件可得mDgL1=m物gL2；代入數據可得1kg×10cm=2kg×L2；解得L2=5cm。②由圖示可知，使用提鈕C時，秤砣的力臂變大，物體的力臂變小，由杠桿的平衡條件可知，桿秤的最大稱量較大。

故答案為：（1）平衡；右；消除杠桿的重力對杠桿平衡的影響，便于測量力臂；（3）6；（4）①5；②C。

【分析】（1）杠桿的平衡是指靜止或勻速轉動；實驗前沒有掛鉤碼和彈簧測力計時，發現杠桿左端下沉，說明杠桿的重心在支點左側，要使其在水平位置平衡，應將杠桿的平衡螺母向右調節，直到杠桿在水平位置平衡，此時杠桿的重心過支點，杠桿重力的力臂為0，杠桿的重力不對杠桿平衡不產生影響，又便于測量力臂；

（3）根據杠桿的平衡條件求出B處掛鉤碼的個數；

（4）①②桿秤的工作原理是：杠桿的平衡條件，根據桿秤自重重心位置及杠桿平衡條件判斷桿秤零刻度線的位置以及桿秤的最大稱量。19．【答案】（1）平衡；左（2）左端下沉（3）避免偶然性，尋找普遍規律（4）2.3；大于；杠桿自重對杠桿平衡有影響（5）費力；釣魚竿【解析】【解答】（1）物體處于靜止或勻速直線運動狀態時，受到的合力為0，物體處于平衡狀態，杠桿在圖甲所示的位置靜止，此時杠桿處于平衡狀態。如圖甲所示，杠桿向右偏，要想使杠桿在水平位置平衡，接下來應將杠桿兩端的螺母向右側調節。（2）如圖乙所示，設每個鉤碼重力為G，杠桿上的每個小格長度為x，杠桿左端力和力臂的乘積為2G×6x=12Gx杠桿右端力和力臂的乘積為2G×6x=12Gx此時杠桿平衡。如圖丙所示，若推動右側鉤碼的懸線，杠桿右端的力臂減小，力和力臂的乘積減小，杠桿的左端下沉。（3）一次實驗具有偶然性，故在探究過程中，需要進行多次實驗的目的是避免偶然性，尋找普遍規律。（4）如圖丁所示，彈簧測力計的分度值為0.1N，此時彈簧測力計示數為2.3N。由于杠桿自重對杠桿平衡的影響，以彈簧測力計的拉力為動力F1，鉤碼處繩子拉力為阻力F2，多次改變動力作用點的位置進行實驗發現：當杠桿水平平衡時，F1l1總是大于F2l2。（5）圖丁中，彈簧測力計處在A點位置時，此時的動力臂小于阻力臂，杠桿屬于費力杠桿，費力杠桿可以省距離，在生活中的應用包括：釣魚竿，鑷子，筷子等。【分析】（1）調節杠桿平衡，杠桿的哪一端高就把平衡螺母往哪端調，最后使杠桿在水平位置平衡；杠桿在水平位置平衡，便