课时训练(八) 简单机械(限时:45分钟)|基础巩固|一、选择题1.2019齐齐哈尔图K8-1的简单机械在正常使用时能够省力的是（)图K8-12.2019泸州如图K8-2所示，在“探究杠杆平衡条件”的实验中，轻质杠杆上每个小格长度均为2 cm，在B点竖直悬挂4个重均为0.5 N的钩码，在A点用与水平方向成30角的动力F拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡。对该杠杆此状态的判断，下列说法中正确的是（)图K8-2A. 杠杆的动力臂为8 cmB.该杠杆为费力杠杆C.阻力大小为0.5 ND.动力F的大小为1.5 N3.2016柳州如图K8-3所示是工人提升重物的情景。若不计滑轮所受重力及摩擦力，其中最省力的是（)图K8-34.小明用如图K8-4所示的滑轮组，将重为1.5 N的物体匀速提升到一定高度，在此过程中，拉力的实际大小应该是（)图K8-4A. 小于0.75 NB.等于0.75 NC.大于0.75 ND.等于0.5 N5.如图K8-5所示，用竖直向上的力F拉着杠杆OA的A端，从水平位置绕着支点O逆时针匀速转动到虚线所示的位置时，力F的大小会（)图K8-5A. 变大B.变小C.不变D.条件不足，无法判断6.2018巴中如图K8-6所示，在轻质杠杆OA的中点悬挂一个重物，在右端施加一个始终与OA垂直的力F，由水平位置匀速提到如图虚线所示的位置，在这个过程中，拉力F的大小（)图K8-6A. 一直变大B.始终不变C.一直变小D.先变小后变大7.2018广西北部湾在探究“杠杆平衡条件”实验中，杠杆在弹簧测力计拉力F作用下水平平衡，如图K8-7所示;现将弹簧测力计绕B点从a位置转动到b位置的过程中，杠杆始终保持水平平衡，则拉力F与其力臂的乘积变化情况是（)图K8-7A. 一直变小B.一直变大C.一直不变D.先变小后变大二、填空题8.2019盐城模拟阿基米德首先总结了杠杆平衡条件，其内容是（用公式表示)。杠杆的应用非常广泛，如图K8-8甲所示的两种剪刀，正常使用时属于省力杠杆的是 （选填“A”或“B”)剪刀;工程车上的起重臂就是一个费力杠杆（如图乙所示)，使用它的好处是能够省 ;如图丙所示，A装置是（选填“定”或“动”)滑轮，使用它的作用是 。 图K8-89.如图K8-9甲、乙所示，分别用力F1、F2匀速提升重为10 N的物体。每个滑轮的重力均为2 N，则图中的滑轮可以看作省力杠杆;若不计摩擦和绳重，力F1的大小为N，力F2的大小为N。 图K8-9三、作图题10.（1)2018淮安画出图K8-10中动力F1的力臂L1。图K8-10（2)利用图K8-11中滑轮组拉动物体沿水平向左运动，请画出最省力的滑轮组的绕线方法。图K8-11四、综合应用题11.2018安徽如图K8-12甲所示为前臂平伸用手掌托住铅球时的情形。我们可将图甲简化成如图乙所示的杠杆。不计自重。若铅球质量m=3 kg，OA=0.03 m，OB=0.30 m，求此时肱二头肌对前臂产生的拉力F1的大小。（g取10 N/kg)图K8-12|能力提升|一、选择题1.图K8-13是一种切甘蔗用的铡刀示意图。下列有关说法正确的是（)图K8-13A. 刀刃很薄，可以增大压力B.铡刀实质上是一种费力杠杆C.甘蔗放在a点比b点更易被切断D.手沿F1方向用力比沿F2方向更省力2.2019青岛如图K8-14所示为探究杠杆平衡条件的实验装置，杠杆平衡时，钩码对杠杆的阻力F2=1.0 N，阻力臂L2=20 cm，弹簧测力计示数 F1=2.5 N，则动力臂 L1为（)图K8-14A. 15 cm B.8 cmC.50 cm D.80 cm3.2018广东A、B两种实心物体的质量与体积的关系如图K8-15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，则图乙的虚线框内悬挂物体B的个数是（不计摩擦和滑轮的自重)（)图K8-15A. 1个B.2个C.3个D.4个4.2018绵阳如图K8-16所示，两个等高的托盘秤甲、乙放在同一水平地面上，质量分布不均匀的木条AB重24 N，A、B是木条两端，O、C是木条上的两个点， AO=BO，AC=OC。A端放在托盘秤甲上，B端放在托盘秤乙上，托盘秤甲的示数是6 N。现移动托盘秤甲，将托盘秤甲放在C点上。此时托盘秤乙的示数是（)图K8-16A. 8 NB.12 NC.16 ND.18 N5.如图K8-17所示，在水平拉力F的作用下，使重300 N的物体在水平地面上以0.1 m/s的速度匀速运动10 s，若物体与地面的摩擦力为60 N（不计绳重、动滑轮重和摩擦)，则F的大小与绳子自由端移动的距离分别为（)图K8-17A. 20 N2 m B.20 N3 mC.60 N2 m D.30 N3 m6.如图K8-18所示装置中，均匀木棒AB的A端固定在铰链上，悬线一端绕过一固定定滑轮，另一端用线套套在木棒上使棒保持水平。现使线套逐渐向右移动，但始终使木棒保持水平，则悬线上的拉力（棒和悬线足够长)（)图K8-18A. 逐渐变小B.逐渐变大C.先逐渐变大，后又逐渐变小D.先逐渐变小，后又逐渐变大7.2019绍兴如图K8-19是上肢力量健身器材示意图。杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动，AB=3BO，配重的重力为120 N。重为500 N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 N。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 N。已知F1F2=23，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（)图K8-19A. 配重对地面的压力为50 N时，健身者在B点施加竖直向下的拉力为160 NB.配重对地面的压力为90 N时，健身者在B点施加竖直向下的拉力为120 NC.健身者在B点施加400 N竖直向下的拉力时，配重对地面的压力为35 ND.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 N二、填空题8.2019北部湾经济区如图K8-20所示，利用电动机通过滑轮组（虚线框内的滑轮组未画出)依次拉动物体A、B，图中效率为60%的电动机拉绳子的功率为300 W且保持不变，不计绳重与摩擦，动滑轮的重力为6 N，拉动A向右做匀速直线运动时，A所受阻力为24 N，电动机拉绳的力为F1，此过程中，A所受的拉力与阻力的大小（选填“相等”或“不相等”)，电动机工作3 s消耗的电能为J。拉动B向右做匀速直线运动时，B所受阻力为18 N，电动机拉绳的力为F2，F2比F1小2 N，此时电动机拉绳的力F2为 N。 图K8-209.2018荆州如图K8-21所示，一轻质杠杆水平支在支架上，OA=20 cm，G1是棱长为5 cm的正方体，G2重为20 N。当OC=10 cm时，绳子的拉力为N，此时G1对地面的压强为2104 Pa。现用一水平拉力使G2以5 cm/s的速度从C点向右做匀速直线运动，经过s后，可使G1对地面的压力恰好为零。 图K8-2110.如图K8-22所示，质量为60 kg的人站在质量为30 kg的吊篮内，他至少用N的拉力拉住绳子，才能使自己和吊篮在空中保持静止。（g取10 N/kg) 图K8-22三、作图、实验探究题11.（1)2019眉山如图K8-23所示，用一根硬棒撬动一个石块，棒的上端A是动力的作用点，若要用最小的力撬动石块，请标出杠杆的支点O，并画出最小动力F的示意图。图K8-23（2)如图K8-24所示，O为支点，L1为动力F1的力臂，请作出此杠杆的动力F1和阻力F2的示意图。图K8-2412.小柳在“探究杠杆的平衡条件”实验中，所用的器材有:杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。（1)实验前，将杠杆中点置于支架上，调节平衡螺母，使杠杆水平平衡，这样做的目的是;实验中，通过改变钩码个数及悬挂的位置，使杠杆保持在水平位置平衡，这样做的好处是便于在杠杆上直接测量 。 （2)实验过程中，将钩码悬挂于图K8-25甲的A点，保持阻力、阻力臂不变，在支点O右侧不同位置，用弹簧测力计施加竖直向下的拉力（动力)，使杠杆水平平衡，测出每一组动力臂L1和对应的动力F1，并记录在表中。请根据表中数据，在坐标系（图乙)中绘制出L1与F1的关系图像，根据图像或实验数据可知，当L1为0.50 m时，F1为N。 图K8-25次数动力F1/N动力臂L1/m10.750.4021.000.3031.500.2042.000.1553.000.10（3)实验中小明发现，保持杠杆处于水平平衡，当弹簧测力计的拉力方向偏离竖直方向时，弹簧测力计的拉力会变大，原因是。 （4)某同学利用身边的塑料刻度尺和若干枚硬币来验证杠杆平衡的条件，如图K8-26所示，当杠杆在水平位置平衡时，他测出从支点O到硬币边缘的距离作为力臂L1和L2的大小，他测力臂的方法是（选填“正确”或“错误”)的。如果将两边的硬币以相同速度同时匀速向支点移动，则杠杆（选填“仍平衡”“向左倾斜”或“向右倾斜”)。 图K8-26四、综合应用题13.2019贵港如图K8-27所示是考古工作队在贵港罗泊湾码头用起重机沿竖直方向匀速向上打捞一个体积为0.5 m3、质量为1.2 t的圆柱体文物的情景。B为起重机的配重，OA为起重机的起重臂，AB=25 m，OB=5 m。若在整个打捞过程中，文物始终保持0.3 m/s的速度不变，求:（江水的密度为=1.0103 kg/m3， g取10 N/kg，起重机横梁重力和滑轮重力及摩擦均不计)（1)文物从开始上升直到刚露出江面的过程中受到的浮力大小。（2)在整个打捞文物的过程中，起重机的拉力做功的最小功率。（3)为了使起重机不翻倒，起重机的配重B的质量至少是多少。图K8-27参考答案基础巩固1.C2.B解析动力臂为l1=OAsin30=42 cm12=4 cm,故A错误；阻力臂为l2=OB=32 cm=6 cm4 cm,即阻力臂大于动力臂,该杠杆为费力杠杆,故B正确；该杠杆的阻力大小为F2=40.5 N=2 N,故C错误；根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2,代入数据,2 N6 cm=F4 cm,解得动力F=3 N,故D错误。3.D4.C5.C6.C7.C解析将弹簧测力计绕B点从a位置转动到b位置的过程中,钩码的重力不变,其力臂OA不变,即阻力与阻力臂的乘积不变；由于杠杆始终保持水平平衡,所以根据杠杆的平衡条件可知,拉力F与其力臂的乘积也是不变的。故选C。8.F1L1=F2L2A距离定改变力的方向9.乙10610.（1）如图所示（2）如图所示11.解：由图乙可知,支点是O点,肱二头肌对前臂产生的拉力F1为动力,3 kg铅球的重力为阻力F2,则阻力F2=G=mg=3 kg10 N/kg=30 N,由图知,L1=OA=0.03 m,L2=OB=0.30 m,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得F10.03 m=30 N0.30 m,解得F1=300 N。能力提升1.C解析刀刃很薄的目的是通过减小受力面积从而增大压强,A错误；铡刀的动力臂大于阻力臂,所以是省力杠杆,B错误；放在a点阻力臂更短,所以更省力,更容易切断,C正确；F2垂直于支点和作用点的连线,最省力,D错误。2.B3.B解析由图甲可知,两种物质的密度分别为A=20g10cm3=2 g/cm3,B=20g40cm3=0.5 g/cm3,则体积相等时,它们的质量和重力的关系分别为mA=4mB,GA=4GB；图乙中n=2,则要使它们保持静止状态,需挂物体的质量为12mA,因12mA=2mB,则需挂2个物体B。4.C解析设木条重心在D点,当A端放在托盘秤甲上,B端放在托盘秤乙上时,以B端为支点,托盘秤甲的示数是6 N,根据力的作用是相互的可知,托盘秤对木条A端的支持力为6 N,如下图1所示。由杠杆平衡条件有FAAB=GBD,即6 NAB=24 NBD,则AB=4BD,BD=14AB。当C点放在托盘秤甲上时,以C点为支点,此时托盘秤乙对木条B处的支持力为FB,如下图2所示。 因为AO=BO,AC=OC,所以AC=CO=OD=BD=14AB,则BC=3BD,CD=2BD,由杠杆平衡条件有FBBC=GCD,即FB3BD=24 N2BD,解得FB=16 N,托盘秤乙的示数为16 N。故C正确。5.B6.D解析如下图所示,G表示木棒AB的自重,LOA表示木棒的重心到A端的距离,F表示悬线拉力的大小,L表示作用于木棒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：GLOA=FL,由此得：当线套在木棒上逐渐向右移动时,拉力F的动力臂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F则是先逐渐变小后逐渐变大。7.C解析当配重在地面上保持静止状态时,它受到的绳子的拉力F为F=G-FN,由图可知,杠杆A点受到的拉力FA=2F+G动=2（G-FN）+G动,根据杠杆的平衡条件得,FAOA=FBOB,即2（G-FN）+G动OA=FBOB,由AB=3BO可得AO=2BO,则有2（G-FN）+G动 2OB=FBOB,整理得,FB=4（G-FN）+2G动。当压力为85 N时,F1=4（120 N-85 N）+2G动；当压力为60 N时,F2=4（120 N-60 N）+2G动；由题知,F1F2=23,则4（120 N-85 N）+2G动4（120 N-60 N）+2G动=23,解得动滑轮重G动=30 N。当配重对地面的压力为50 N时,健身者对B点向下的拉力为FB1=4（120 N-50 N）+230 N=340 N,故A错误；当配重对地面的压力为90 N时,健身者对B点向下的拉力为FB2=4（120 N-90 N）+230 N=180 N,故B错误；健身者在B点施加400 N竖直向下的拉力时,根据FB=4（G-FN）+2G动可得到400 N=4（120 N-FN3）+230 N,解得配重对地面的压力FN3=35 N,故C正确；配重刚好被拉起,即它对地面的压力为0,健身者在B点向下的拉力FB4=4（G-FN4）+2G动=4（120 N-0 N）+230 N=540 N500 N,因为人的最大拉力等于体重500 N,因此配重不可能被匀速拉起,故D错误。8.相等15008解析拉动A向右做匀速直线运动时,A在水平方向受到拉力和阻力的作用,这两个力为平衡力,大小相等。电动机工作3 s,拉绳子做的功为W=Pt=300 W3 s=900 J,电动机的效率为60%,则电动机消耗的电能为W电=W=900J60%=1500 J。绳的拉力F1=1n（f1+G动）=1n（24 N+6 N）=30n N；绳的拉力F2=1n（f2+G动）=1n（18 N+6 N）=24n N,因为F2比F1小2 N,所以30n N-24n N=2 N,解得n=3；所以F2=243 N=8 N。9.101010.225解析如图所示两个滑轮为定滑轮,F1=F2,F3=F1+F2=2F2,人和吊篮的总质量m总=m人+m篮=60 kg+30 kg=90 kg,人和吊篮受到的重力G总=m总g=90 kg10 N/kg=900 N,因为F3+F1+F2=G,F1=F2,F3=2F2,所以2F2+F2+F2=G,则F2=14G=14900 N=225 N。11.（1）如图所示（2）如图所示12.（1）消除杠杆自重对实验的影响力臂（2）如图所示0.6（3）拉力的力臂变小（4）错误向左倾斜解析（4）硬币放在杠杆上,杠杆在水平位置平衡,力臂是从最下面硬币的平面圆心到支点的距离；如果将两边的硬币以相同的速度同时匀速向支点移动,在相同的时间内,左右两端硬币移动的距离相同,L1=L2,但因右端硬币个数多（重力大）,所以右端的G右L2大于左端的G左L1,故杠杆会向左倾斜。13.解：（1）根据阿基米德原理得F浮=gV排=gV物=1.0103 kg/m310 N/kg0.5 m3=5.0103 N。（2）在整个打捞文物的过程中,由于文物的速度保持不变,则文物始终处于平衡状态,因为G物保持不变,当所受浮力最大,即文物完全浸没在水中时,起重机对文物的拉力F拉最小,而v物不变,根据P=F拉v物知此时拉力做功的功率最小,文物的重力为G物= m物g=1.2103 kg10 N/kg=1.2104 N,最大浮力F浮=5.0103 N,则最小拉力为F拉=G物-F浮=1.2104 N-5.0103 N=7103 N,最小功率为P=F拉v物=7103 N0.3 m/s=2.1103 W。（3）当文物完全离开水面后,起重机的拉力最大,此时有F拉=G物=1.2104 N。根据杠杆的平衡条件得mBgOB=F拉OA,则配重的最小质量mB=F拉OAgOB=1.2104 N（25m-5m）10N/kg5m=4.8103 kg