河南省2020年中考物理一轮复习 基础考点一遍过 第11讲 简单机械分层训练

第11讲简单机械第1节杠杆一、填空题1.(2019成都a卷)如图，是三种类型剪刀的示意图，请你为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀，你会选择_(选填“a”“b”或“c”)剪刀，这样选择的目的是为了省_第1题图2. 如图所示，轻质杠杆上相邻刻线间的距离相等，每个钩码的质量均相等，在杠杆左端上的a点悬挂2个钩码，为保持杠杆水平平衡，应在右端b点悬挂_个钩码；若在a、b两点各增加1个钩码，则杠杆_端下降第2题图3.(2019安顺)如图所示，用固定在竖直墙上的直角三角形支架abc放置空调室外机已知ab长40 cm，bc长50 cm.室外机的质量为30 kg，室外机的重力作用线正好通过ab中点，则a处螺钉受到的水平拉力f为_n(支架重力不计)为了安全，从力学的角度分析，室外机的位置应尽量_(选填“靠近”或“远离”)墙壁第3题图4.(2019南京改编)如图所示为一拉杆旅行箱的示意图将其视为杠杆，o为支点，b为重心，bc为竖直方向，a为拉杆端点已知箱重为250 n，oa为120 cm，oc为24 cm.图中在a点沿图示方向施加动力f，箱子静止则动力f的力臂为_cm，动力的大小为_n生活中，常把箱内较重物品靠近o点摆放，这样使拉杆箱在图示位置静止时的最小动力将_(选填“变大”“变小”或“不变”)第4题图5.(2019济源模拟)如图所示，oabc为一轻质杠杆，o为支点，oabc0.2 m，ab0.4 m，用质量忽略不计的绳子将重30 n的物体悬挂在a点，在c点施加至少_n的拉力，可以使杠杆在图示位置平衡，阻力的施力物体是_第5题图二、选择题6.(2019北京)如图所示的用具中，在使用时属于费力杠杆的是()7.(2019天津)如图是用撬棒撬石头的情景，图中关于该撬棒使用时的杠杆示意图正确的是()8.(全国视野创新题推荐2019温州)晾晒三条相同的湿毛巾，下列做法最有可能让衣架保持水平的是()9. 如图所示，杠杆处于平衡状态，如果将物体a和b同时向靠近支点的方向移动相同的距离，下列判断正确的是()第9题图a. 杠杆仍能平衡b. 杠杆不能平衡，右端下沉c. 杠杆不能平衡，左端下沉d. 无法判断10.(2019南充)如图，用一个始终水平向右的力f，把杠杆oa从图示位置缓慢拉至水平的过程中，力f的大小将()第10题图a. 变大b. 不变c. 变小d. 不能确定三、作图题11.(2019岳阳)请画出图中杠杆动力f的力臂l.第11题图12.(2019甘肃省卷)如图所示是羊角锤的示意图，请画出用羊角锤撬铁钉时最小动力f1的示意图第12题图13.(2019葫芦岛)图甲是汽车上的手动刹车装置，为防止车移动需要把刹车杆拉起刹车杆相当于一个绕o点旋转的杠杆，其简化示意图如图乙所示，f2是杠杆受到的阻力请在乙图中画出杠杆平衡时的阻力臂l2，作用在a点的最小动力f1及其动力臂l1.第13题图四、实验探究题14.(2019镇江改编)小飞用图甲装置来探究杠杆的平衡条件，设弹簧测力计和钩码对杠杆的拉力分别为动力f1和阻力f2，l1和l2分别表示动力臂和阻力臂他的实验思路是：改变f2、l1和l2，测得杠杆平衡时所需的拉力f1，来寻找f1、f2、l1和l2四个物理量之间的关系已知实验前已调节杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的量程为05 n，杠杆上每一格长10 cm.甲乙第14题图实验次数阻力f2/n阻力臂l2/cm动力臂l1/cm动力f1/n1433302418302.4347.5301.0(1)为便于测量力臂，弹簧测力计应沿_方向拉杠杆，并使之在_位置平衡；(2)小飞首先保持f2和l1不变而改变l2，所获得的实验数据如表格所示第1次实验中弹簧测力计示数的放大图如图乙所示，则f1_n，此时杠杆的类型与_(选填“筷子”或“老虎钳”)相同；(3)为获得更多组数据，小飞继续进行(2)中实验则为能顺利完成实验，在改变阻力臂l2时，l2应不超过_cm；完成上述实验后，小飞接下来还应进行的实验有：保持_不变而改变f2；保持f2和l2不变而改变l1.五、综合应用题15.(全国视野创新题推荐2019山西)汽车超载是当前发生交通事故的重要原因之一全国各地设置了许多超载监测站加强监管如图所示，一辆两轴货车正在水平地面上设置的某种电子地磅秤上称重先让货车前轮单独开上电子地磅秤，其读数为8 t；前轮驶离电子地磅秤，再让后轮单独开上电子地磅秤，其读数为9 t国家规定两轴货车限载车货总重18 t，请你通过计算分析该货车是否超载第15题图第2节滑轮及滑轮组机械效率一、填空题1.(2019海南)小谦想把被台风刮倒的树拉正，他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子，这样做有_段绳子拉甲树如果不计绳重和摩擦，甲树受300 n拉力，则小谦对绳子的拉力至少为_n.第1题图2. 如图是甲乙两人分别用两装置在相同的时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，空气阻力、摩擦和绳子的质量均不计，每个滑轮重小于物重，则：两人拉绳子的力f甲_f乙，甲乙两人做功的效率关系甲_乙(均选填“”“”或“”)第2题图3. 工人用一均匀杠杆将重为1 000 n的货物匀速提高1 m，如果动力臂与阻力臂之比为21，而工人所用的拉力为600 n则在此过程中有用功为_j，总功为_j，杠杆的机械效率为_(保留1位小数)第3题图4.(2019娄底)既可以省力，又可以改变用力方向的滑轮是_(选填“定滑轮”“动滑轮”或“滑轮组”)；利用一个效率为90%的杠杆做100 j的总功，其中额外功是_j.5. 如图，一辆质量为m的小汽车从水平路面驶入一段斜坡道路ab，已知斜坡长为l，高为h.不考虑空气阻力，若汽车以恒定的功率p从斜坡底端a匀速行驶到顶端b所用时间为t，则汽车运动的速度为_，斜面的机械效率为_，汽车在斜坡上受到的摩擦阻力为_(用已知量的字母表示)第5题图二、选择题6.(2019自贡)如图所示，物体a、b的重分别为 20 n、10 n，滑轮重和滑轮与绳子间的摩擦忽略不计，此时物体a在水平面上向右做匀速直线运动若用力f向左拉物体a，使物体a向左做匀速直线运动，则()第6题图a. f20 nb. f10 nc. f5 nd. f30 n7.(2019江西)如图所示，物重为g的物体在不同简单机械中均处于平衡状态(不计机械自重和摩擦)，拉力f1、f2、f3、f4的大小关系是()第7题图a. f2f3f4f1b. f2f4f1f3c. f4f2f1f3d. f4f2f3f18.(2019焦作二模)a、b两种实心物体的质量与体积的关系如图甲所示，把体积相等的a、b物体挂在滑轮组下，若要使它们处于静止状态，则在图乙的虚线框内悬挂b物体的个数是(不计摩擦和滑轮的自重)()第8题图a. 1个 b. 2个 c. 3个 d. 4个9.(2019衡阳)如图所示，用滑轮组提升900 n的物体，使它在10 s 内匀速上升1 m已知所用的拉力f为400 n则在提升重物的过程中(不计绳重和摩擦)，下列说法正确的是()第9题图a. 拉力做功的功率为90 wb. 拉力在这10 s内做的功为400 jc. 动滑轮的重力为300 nd. 若用该滑轮组匀速提升更重的物体时，则绳子拉力会变大，但机械效率不变10.(2019本溪)用如图所示的滑轮组拉动物体a，使物体a以0.2 m/s的速度水平向左匀速运动10 s已知物体a重500 n，物体a受到的摩擦力为120 n，拉力f的功率为30 w下列说法正确的是()a. 绳子自由端移动的距离为2 mb. 拉力f的大小为40 nc. 滑轮组的机械效率为80%d. 滑轮组对物体a所做的功为1 000 j 第10题图11.(2019铁岭)如图所示，工人用160 n的拉力f将重为300 n木箱10 s内匀速拉到长3 m、高1 m的斜面顶端下列说法正确的是()第11题图a. 拉力f做功的功率是16 wb. 克服木箱重力做功是900 jc. 斜面的机械效率是62.5%d. 若只改变斜面的倾斜角度，斜面的机械效率不变12.(全国视野创新题推荐2019河北)(双选)如图所示，重为g的物体在拉力f的作用下，以v的速度匀速运动了s.已知物体在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重的n分之一，不计绳重、轮与轴间的摩擦下列说法正确的是()第12题图a. 使用该滑轮组一定省力b. 拉力的功率为2fvc. 额外功为(2nfg)sd. 滑轮组的机械效率为三 、实验探究题13.(2019绥化)如图是智慧小组“测滑轮组的机械效率”的实验装置测得的实验数据如下表.实验次数物重 g/n物体上升高度h/m拉力f/n绳端移动距离s/m机械效率110.10.60.355.6%220.11.00.366.7%340.11.80.3第13题图(1)实验过程中，应竖直向上_拉动弹簧测力计(2)第三次实验中滑轮组的机械效率是_(3)分析表中实验数据可知，同一滑轮组，物重_，滑轮组的机械效率越高(4)若在第三次实验中，物体上升的速度为0.1 m/s，则拉力f的功率为_ w.(5)创新小组也利用重为1 n、2 n、4 n的物体进行了三次实验，每次测得的机械效率均大于智慧小组的测量值，则创新小组测量值偏大的原因可能是_(填字母)a. 测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方b. 弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升c. 所使用的动滑轮的重力小于智慧小组四、综合应用题14.(2019说明与检测)在新农村建设工地上，有一简易的电动提升设备，如图所示已知被提升的建筑材料的质量为200 kg，动滑轮重力为500 n，电动机用拉力f在10 s内将建筑材料匀速提升了10 m，不计绳重及摩擦(g取10 n/kg)(1)求提升设备所做的有用功；(2)求拉力f的功率；(3)求提升设备的机械效率；(4)功率恒定的电动机有不同的转速挡，如果提升的建筑材料的重力增加，应当增大转速还是减小转速？请简述你的理由第14题图参考答案及解析第11讲简单机械第1节杠杆1. c力【解析】剪铁皮需要用很大的力气，所以需要选择省力杠杆，三幅图中只有c图的动力臂是大于阻力臂的，由杠杆平衡方程可知，省力则费距离，故选c图剪刀；这样选择的目的是为了省力2. 3左3. 200靠近【解析】由题意可知，以c为支点，支架abc是一个杠杆ac为a处螺钉水平拉力的力臂，室外机对其压力的力臂为ab长的，由杠杆平衡条件可得：f ac g ab；即f30 cm300 n40 cm；解得拉力f200 n；若拉力过大，支架对螺钉拉力会使螺钉松动造成危险，而根据杠杆平衡条件知，在a处拉力力臂和阻力g一定时，室外机的位置越靠近墙壁，室外机对支架压力力臂越小，a处的拉力越小；故为了安全，室外机位置应靠近墙壁4. 60100变小【解析】如解图所示，f的力臂为oa的一半，即l60 cm，根据杠杆的平衡条件f1l1f2l2，250 n0.24 mf0.6 m，f100 n；箱内较重物品靠近o点，重力的力臂减小，根据杠杆的平衡条件，动力变小第4题解图5. 10.6绳子 【解析】如解图所示，连接oc，若在c端施力f，当f的方向与oc垂直时动力臂最大，此时最省力，故c点即为施力的作用点，oc为动力臂l；根据杠杆平衡的条件，要使杠杆平衡，动力方向垂直于oc向上，据此可画出最小的动力，如图所示；根据勾股定理，oc0.4 m，根据杠杆的平衡条件：focgoa，代入数据，f0.4 m30 n0.2 m，解得f n n10.6 n，阻力的施力物体是悬挂物体的绳子第5题解图6. a【解析】筷子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，a符合题意；瓶盖起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，b不符合题意；撬棒在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，c不符合题意；核桃夹子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，d不符合题意故选a.7. a【解析】阻力是阻碍杠杆转动的力，阻力等于石头的重力，f2的方向应竖直向下，b错误；力臂是支点到力的作用线的距离，cd错误；综合分析，a正确故选a.8. b【解析】根据杠杆平衡原理f1l1f2l2，两条毛巾对衣架的拉力为f1，力臂为l1，一条毛巾对衣架的拉力为f2，力臂为l2，因此根据图示f12f2，因此2l1 l2，则有可能保持平衡的为b.故选b.9. c【解析】原来杠杆在水平位置处于平衡状态，此时作用在杠杆上的力分别为物体a、b的重力，其对应的力臂分别为l1、l2，根据杠杆的平衡条件可得：magl1mbgl2，由图知l1l2.所以mamb，当向支点移动相同的距离l时，两边的力臂都减小l，此时左边的力矩为：mag(l1l)magl1magl，右边的力矩为：mbg(l2l)mbgl2mbgl，由于mamb，所以maglmbgl；所以：magl1maglmbgl2mbgl，因此杠杆将向悬挂a物体的一端即左端倾斜故选c.10. a【解析】在杠杆慢慢抬起到水平位置的过程中，由图可知，阻力不变，阻力臂变大，动力臂减小，由杠杆平衡条件f1l1f2l2可知，动力逐渐变大故选a.11. 如答图所示第11题答图【解析】先将力f反向延长，作出力f的作用线；然后从支点o向力f的作用线引垂线并相交于一点，从支点o到该交点的距离即力f的力臂l，标出相应的字母符号即可，如答图所示12. 如答图所示第12题答图【解析】由杠杆的平衡条件可知，在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长越省力；由图知，o为支点，a点离支点最远，则连接支点o和羊角锤的末端a即是最长的动力臂，过a点作垂直于动力臂向上的拉力f1，如答图所示13. 如答图所示第13题答图【解析】由图可知，反向延长f2，过支点o作垂直于f2作用线的垂线段，即阻力臂l2；根据杠杆平衡条件可知，当动力臂最长时，动力最小；因此连接oa，即动力力臂l1，过动力作用点a作力臂oa的垂线段，标出力的符号f1，如答图所示14. (1)竖直水平(2)4.4筷子(3)37.5l1和l2【解析】(1)为便于测量力臂，弹簧测力计应沿竖直方向拉杠杆，并使杠杆在水平位置平衡；(2)由图乙可知，弹簧测力计的分度值为0.1 n，此时弹簧测力计的示数为4.4 n；由图甲可知，杠杆的动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，在使用中，筷子属于费力杠杆，所以此杠杆的类型与筷子相同；(3)由于弹簧测力计的量程为05 n，所以动力f1最大为5 n，由杠杆平衡条件f1l1f2l2得，5 n310 cm4 nl2，解得：l237.5 cm；小飞接下来还应进行的实验有：保持l1 和l2不变而改变f2.15.解：货车前轮开上地磅秤时，以后轮为支点，如解图甲所示第15题解图根据杠杆的平衡条件得f前lg车l1货车后轮开上地磅秤时，以前轮为支点，如解图乙所示根据杠杆的平衡条件得f后lg车l1，得g车f前f后由题意g车g前g后则m车m前m后8 t9 t17 t18 t所以货车没有超载第2节滑轮及滑轮组机械效率1. 2150【解析】甲树相当于动滑轮，受力300 n，用两段绳子施力，因此小谦对绳子的拉力最少为150 n.2. 【解析】由题知，质量相等的重物，重力相同(设其大小为g)，图甲中，因为两个都是定滑轮，空气阻力、摩擦和绳子的质量均不计，所以f甲g；如果考虑滑轮质量，该装置的额外功为0，甲100%；图乙中，因为是一个定滑轮、一个动滑轮，n2，空气阻力、摩擦和绳子的质量均不计，所以f乙(gg轮)，由因为每个滑轮重小于物重，f乙g；如果考虑滑轮质量，空气阻力、摩擦、绳子的质量均不计，该装置的额外功0，乙100%；由以上分析可知，f甲大于f乙；甲大于乙3. 1 000 1 200 83.3%【解析】有用功w有用gh1 000 n1 m1 000 j；由题知，动力臂与阻力臂之比为21，即l动2l阻，则动力移动距离s是阻力移动距离的二倍，所以拉力移动的距离s2h21 m2 m，拉力做的总功w总fs600 n2 m1 200 j，杠杆的机械效率100%100%83.3%.4. 滑轮组10【解析】滑轮组中既有定滑轮，又有动滑轮，所以使用滑轮组，既可以省力，又可以改变力的方向；由100%可知，w有90%w总90%100 j90 j，则所做的额外功为w额w总w有100 j90 j10 j.5. 【解析】汽车运动的速度v，汽车做的总功w总pt，汽车做的有用功w有用ghmgh，斜面的机械效率；汽车做的额外功w额w总w有用ptmgh，汽车在斜面上运动时的额外功为克服摩擦做功，由w额fl可得，汽车在斜坡上受到的摩擦阻力f.6. b【解析】无外力时，如解图甲，a匀速向右运动，受力平衡，拉力等于摩擦力，f1f1gb5 n；当有外力时，如解图乙，a匀速向左运动同样受力平衡，拉力f2f1f110 n. 故选b.甲乙第6题解图7. b 【解析】不计机械自重及摩擦，第一幅图中设每小格长度为l，则l13l，l23l，由f1l1gl2可得f1g；第二幅图中有三段绳子提升物体，则f2g；第三幅图中两段绳子中的拉力均为g，则向上提升滑轮的力f32g；第四幅图中沿斜面匀速拉动物体，则有ghf4s2f4h ，则有f4g.即f2f4f1f3.故选b.8. b【解析】由图甲可知，当m20 g时，va10 cm3，vb40 cm3，则a2 g/cm3，b0.5 g/cm3，所以ab2 g/cm30.5 g/cm341；因为a、b的体积相同，由gmgvg可得，a、b的重力之比：gagbavgbvgab41；由图乙可知，使用的滑轮组中n2，不计摩擦和滑轮的自重，要使它们处于静止状态，设方框中挂n个b物体，则有：ngbga，则n2.故选b.9. c【解析】由图可知，有三段绳子承担重物，s3h31 m3 m，拉力做功wfs400 n3 m1 200 j，拉力做功的功率为p120 w，a、b错误；g动3fg物3400 n900 n300 n，c正确；用该滑轮组匀速提升更重的物体时，绳子拉力变大，额外功不变，有用功增加，机械效率变大，d错误故选c.10. c【解析】由题图知，绳子段数n3，绳子自由端移动的距离s绳是物体移动距离s物的n倍，物体移动的距离s物v物t0.2 m/s10 s2 m，所以s绳ns物32 m6 m，a错误；绳子自由端移动的速度v绳 nv物30.2 m/s0.6 m/s，绳端拉力f50 n，b错误；滑轮组的机械效率100%100%100%100%80%，c正确；滑轮组对物体a所做的功是物体a克服摩擦力做的功，w有用fs物120 n2 m240 j，d错误故选c.11. c【解析】拉力f做的总功w总fs160 n3 m480 j，时间t10 s，所以拉力f做功的功率p4