第十二章 简单机械
一、选择题
1．用如图所示的指甲剪剪指甲时，其中以O为支点的杠杆ABO属于（ ）
A．费力杠杆 B．等臂杠杆 C．省力杠杆 D．省功杠杆
2． 如图所示，甲、乙、丙三种情况的重物和接触面相同，下面结论正确的是（ ）
A．F1＞F2＞F3 B．F1=F2＜F3 C．F2＞F1＞F3 D．F2＜F1＜F3
3．如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，在这个过程中，力F的大小将（ ）
A．不变 B．变小
C．变大 D．先变大后变小
4．用同一滑轮按如图所示甲、乙两种方式匀速提升重均为5N的A、B两物体，在相同时间内提升相同的高度。已知滑轮重1N，绳重和滑轮摩擦力不计，则下列说法中正确的是（ ）
A．乙图中手的拉力F乙=5N B．乙图中做的有用功比较多
C．甲图中的机械效率大于乙图 D．甲图中F甲做功的功率比F乙做功的功率大
5．杆秤是我国古代劳动人民智慧的结晶、是历史最悠久的衡器之一，如题图所示是杆秤的结构示意图。关于秤杆在水平位置平衡时，下列说法正确的是（ ）
A．秤杆的工作原理是二力平衡原理
B．使用秤钮a比秤钮b所能测的最大物体质量更小
C．被测物体质量一定大于秤砣质量
D．使用同一秤钮，物体质量越大秤砣离秤钮越远
6．如图所示，用完全相同的两个滑轮绕成了甲、乙两个滑轮组（不计绳重和摩擦），在F1、F2的拉力作用下分别将重为G1、G2的两个物体匀速提升相同的高度，若G1>G2，提升重物中拉力F1、F2所做的功分别为W1、W2，机械效率分别为η1、η2，则下列判断正确的是（ ）
A．W1>W2、η1>η2 B．W1>W2、η1=η2
C．W1>W2、η1<η2 D．W1=W2、η1=η2
7．用图示的滑轮组将重为3.6N的物体竖直向上匀速提升0.5m，拉力F的大小为1.5N，则下列说法正确的是（ ）
A．动滑轮改变力的方向 B．定滑轮可以省力
C．拉力F的作用点移动距离为1.5m D．滑轮组的机械效率为75%
8．如图甲所示的装置，A是重15N的空吊篮，绳子B（动滑轮与吊篮A连接的绳子）和绳子C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，常数g取10N/kg。下列结论正确的是（ ）
A．动滑轮的重力为9N
B．第1~2s内拉力F的功率为20W
C．此装置提升重物的最大机械效率可达100%
D．此装置最多能匀速运载80N的货物
二、填空题
9． 如图所示，OB为轻质杠杆，OA=20cm，AB=10cm，在杠杆的B端挂一个重力为40N的重物，要使杠杆在水平位置上平衡，在A点施加的最小作用力为 N，方向 。
10．小聪利用一长木板在地面和高台处搭建一个斜面，如图所示，高台高为3m，长木板长9m。小聪用大小为500N的拉力F将重为1200N的物体从地面拉上高台，用时45s。则小聪所做的有用功为 J，拉力F做功的功率为 W。
11．用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别将两个相同的钩码提升10cm，若不计绳子与滑轮的摩擦，甲装置做的总功 （选填“大于”、“小于”或“等于”）乙装置做的总功；乙滑轮组中，F2端移动的距离是 cm。
12．用如图所示的滑轮组提升重物，A、B为滑轮，其中滑轮 （选填“A”或“B”）能省力。现将质量为36kg的重物5s内匀速提升1m，作用在绳端上的拉力为200N。不计绳重和摩擦，动滑轮受到的重力为 N，该滑轮组的机械效率为 。
13．如图所示，用细线将一质量可忽略不计的杠杆悬挂起来，把质量为0.3kg的物体A用细线悬挂在杠杆的C处；质量为0.5kg的物体B（B不溶于水）用细线悬挂在杠杆的D处。当物体B浸没于水中静止时，杠杆恰好在水平位置平衡，此时C、D到O点的距离分别为20cm、30cm。则物体A所受的重力为 N，细线对物体B的拉力为 N，物体B的体积为 m3。（g取10N/kg）
三、作图题
14． 一个工人站在地面上想利用滑轮组把一个木箱吊起来，你认为应该如何把滑轮组组装起来才最适合呢？在图中画出来。
15． 图是一台活塞式抽水机，在C处用力便可取水，画出在C处所用最小力F1的示意图及阻力臂L2。
四、实验探究题
16．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验如图所示，实验数据记录如表。
（1）第次实验中滑轮组的机械效率为 结果保留一位小数。
（2）第次实验中，弹簧测力计的示数漏填，由图丙可知，弹簧测力计示数为 。
次数 钩码重 钩码上升距离 弹簧测力计示数 弹簧测力计上升距离 机械效率
（3）分析数据可得结论，是由同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率 选填“高”或“低”。
（4）根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将重的物体匀速提升，此时滑轮组的机械效率可能为____只填序号。
A． B． C．
17．小明利用如图所示的装置探究杠杆平衡条件。
（1）图甲中，杠杆静止时处于 选填“平衡”或“不平衡”状态。为使杠杆在水平位置平衡，小明应将杠杆两端的平衡螺母向 选填“左”或“右”移。在杠杆两侧挂上不同数量相同规格的钩码，调节钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡，这样做的目的是便于直接在杠杆上测量力臂。
（2）如图乙所示，在杠杆左侧位置左边位置第四格先挂了个钩码，每个钩码为，在右侧位置右边位置第三格用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置平衡，弹簧测力计的示数为 。
（3）如图丙所示，小明在位置挂一个弹簧测力计，在位置挂了个钩码，现将弹簧测力计从位置移到位置，在此过程中杠杆始终在水平位置保持平衡，则弹簧测力计示数 ，原因是测力计的拉力力臂 均选填“变大”、“变小”或“不变”。
（4）小明用如图丁装置进行探究，发现总是无法得到教材上所给出的杠杆平衡条件，其原因是 。
（5）小明多次实验收集多组数据，目的是 选填“”或“”。
多次实验取平均值减小实验误差
使实验结论更具有科学性和普遍性
五、计算题
18． 传统的春米工具是一个杠杆，它的结构示意图如图所示，O为固定转轴，在A端连接着石球，脚踏B端可以使石球升高，抬起脚，石球会落下击打稻谷，若石球的质量为4kg，且摩擦和杠杆自重均忽略不计，g取10N/kg。求：
（1）石球的重力；
（2）要将石球竖直匀速抬起，脚至少用多大竖直向下的力。
19．如图所示，某工人利用滑轮组将一个重为300N的货箱在6s内匀速提升4m。此过程中，绳子自由端所受的拉力为F，工人做功的功率恒定为0.25kW，动滑轮自重为60N，求：
（1）工人所做的功是多少？
（2）滑轮组机械效率是多少？
（3）拉力F是多少？
20．某校科技小组，设计了如图所示的一套从水中打捞物体的简单滑轮组装置，动滑轮的重力为50N，物体A的密度为1.5×103kg/m3，体积为0.04m3；通过滑轮组把A从水中匀速提升（A始终未露出水面），不计绳重、摩擦及水的阻力，ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg。求：
（1）A浸没在水中所受浮力；
（2）A露出水面前，滑轮组的机械效率；
（3）若人的重力为625N，与水平地面的接触面积为500cm2，人对地面的压强。
参考答案
1．C
2．D
3．C
4．C
5．D
6．A
7．C
8．D
9．60；竖直向上
10．3600；100
11．等于；30
12．A；40；90%
13．3；2；3×10-4
14．
15．
16．（1）8.9%
（2）2.4
（3）高
（4）C
17．（1）平衡；右
（2）
（3）变小；变大
（4）杠杆的自重对杠杆平衡有影响
（5）
18．（1）解：石球的质量为4kg，则石球的重力
G=mg=4kg×10N/kg=40N
（2）解：根据杠杆平衡条件可得
F1L1=F2L2
则
19．（1）解： 由可知，工人所做的总功：W总＝Pt＝0.25×103W×6s＝1.5×103J；
答：工人所做的功是1.5×103J；
（2）解： 拉力做的有用功：W有＝Gh＝300N×4m＝1.2×103J，
则滑轮组的机械效率：；
答：滑轮组机械效率是80%；
（3）解： 由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×4m＝12m，
由W总＝Fs可知，拉力：。
答：拉力F是125N。
20．（1）解：A浸没在水中时，排开水的体积为V排=V=0.04m3
A浸没在水中时所受浮力为F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.04m3=400N
答：A浸没在水中所受浮力为400N；
（2）解：A的重力为G=mg=1.5×103kg/m3×0.04m3×10N/kg=600N
A露出水面前，滑轮组的机械效率为
答：A露出水面前，滑轮组的机械效率为80%；
（3）解：人对绳子的拉力为
人的重力为625N，人对地面的压力为F压=G-F=625N-125N=500N
人对地面的压强强为
答：人对地面的压强为104Pa。
