第十二章 简单机械
一、选择题
1．高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子，旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶部有一个滑轮，关于该滑轮的说法正确的是（ ）
A．它是动滑轮 B．利用它可以省力
C．利用它可以省距离 D．利用它可以改变力的方向
2．如图所示的工具，使用时属于费力杠杆的是（ ）
A．羊角锤 B．瓶盖起子
C．喷水壶的压缩手柄 D．钓鱼竿
3．如图所示，分别用F1、F2、F3、F4匀速提升同一重物，若不计滑轮本身的重力及摩擦，则（ ）
A． B．
C． D．
4．如图所示，轻质杠杆OA中点通过细线悬挂一个重力为60N的物体，在A端施加一竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，下列有关说法正确的是（ ）
A．使杠杆逆时针转动的力是物体的重力
B．杠杆处于水平位置平衡时为费力杠杆
C．杠杆处于水平位置平衡时拉力F的大小为30N
D．保持F方向竖直向上不变，将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中F将增大
5．用图所示的滑轮组将重为700N的物体匀速提升1m，不计绳重和各种摩擦，滑轮组的部分数据如图乙所示，以下说法不正确的是 （ ）
A．拉力F做功700J
B．绳子自由端移动的距离为3m
C．只增大物体的重力，机械效率将大于70%
D．用任何机械都不省功，机械效率不可能超过100%
6．如图所示，轻质杠杆的O为支点，在B点悬挂一个重物，在A点施加一个竖直向下的力F使杠杆水平平衡。若始终保持杠杆水平平衡，下列操作一定能使力F变小的是（ ）
A．将重物改挂至B点的右侧，同时增大重物的质量
B．将重物改挂至B点的右侧，同时减小重物的质量
C．将重物改挂至B点的左侧，同时增大重物的质量
D．将重物改挂至B点的左侧，同时减小重物的质量
7．如图所示，在一水平地面上，木箱重300N，用大小为40N的力F拉动木箱，使它在4s内匀速直线运动了0.4m，木箱受到的摩擦力为60N，不计绳重、滑轮重，下列说法正确的是（ ）
A．拉力F做的有用功为120J B．拉力F做功的功率为8W
C．绳自由端移动的速度为0.3m/s D．滑轮组的机械效率为80%
8．同学们模仿中药房的戥秤制作杆秤，用筷子做秤杆，用钩码做秤砣，用细线将秤盘系在A点。当不挂秤砣、且秤盘不放物体时，在O点提起提纽，秤杆水平平衡；当秤盘放100g物体、秤砣移到B点时，秤杆再次水平平衡，如图所示。在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线。下列说法正确的是（ ）
A．自制杆秤的每一格约表示2.08g
B．称中药时B端翘起应减少中药恢复水平平衡
C．如果秤砣磨损则测量结果会比真实质量偏小
D．若将提纽移到O点右侧可以增大杆秤的量程
二、填空题
9．在我国古代，简单机械就有了许多巧妙的应用，护城河上安装的吊桥装置就是一个例子，如图所示。在拉起吊桥过程中，滑轮C属于 （选填“定”或“动”）滑轮，吊桥可看作支点为 （选填“A”、“B”或“C”）点的杠杆。
10．如图所示，沿斜面将一个质量为6kg的物体匀速由A点拉到B点的拉力为40N，升高的高度为0.5m，AB的长度为1m，拉力做的有用功是 J，物体受到斜面的摩擦力是 N。
11．如图所示，物体在拉力F=50N的作用下10s内匀速上升2米，滑轮重及摩擦不计，则物体重力为 N，在此过程中拉力F做功为 J，功率为 W。
12．如图所示，甲、乙两个滑轮组由四个相同的滑轮组成。两滑轮组分别在和的作用下，用相同时间将质量相等的物体匀速提升相同的高度（忽略绳重和一切摩擦），则甲、乙两个滑轮组绳端的拉力 ，甲、乙两个滑轮组的机械效率 。（选填“＞”“＝”“＜”）
13． 如图所示，轻质木杆AB的O点用细线悬挂在天花板上并保持水平，已知AB是OB长度的4倍，AO是AC长度的3倍。在杆的B点用细线竖直悬挂一边长为10cm的正方体物块甲，该物块静止在水平地面上；O点左侧悬挂一可自由移动的质量为2kg的物块乙。当乙悬挂在A点时，甲恰好对地面无压力，则甲的重力为 N；当乙悬挂在C点时，甲对地面的压强为 Pa。（g取10N/kg）
三、实验探究题
14．某同学用实验探究杠杆的平衡条件。如图所示，杠杆刻度均匀，各钩码规格相同。
（1）杠杆在如图甲所示的位置静止时，杠杆 处于平衡状态（选填“是”或“不是”）；此时应将杠杆右端的螺母向 （选填 “左”或“右”）调节，使杠杆处于水平平衡状态，这样做的目的是为了便于测量 （选填“力”或“力臂”）。杠杆平衡后，在实验过程中， （“可以”或“不可以”）再调节螺母；
（2）根据实验得到的杠杆平衡条件可知，要使如图乙中的杠杆水平平衡，应在B点挂 个钩码；改用弹簧测力计替换B点的钩码，始终竖直向下拉杠杆，使杠杆从水平位置缓慢转过一个小角度，如图丙所示，此过程中弹簧测力计拉力的力臂 ，拉力的大小 。（后两空选填“变大”“变小”或“不变”）
15．小梦在测量滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示（分别用甲、乙、丙、丁所示绕绳方式测量），实验装置如图所示。
实验次序 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
甲 4 0.1 2.7 0.2 74%
乙 4 0.1 1.8 0.3 74%
丙 8 0.1 3.2 0.3 86%
丁 8 0.1 2.5 ① ②
（1）实验中要竖直向上 拉动弹簧测力计，使物体升高。
（2）表格中，①②两处的数据应该是 、 。
（3）通过比较 （填实验次序）两次实验数据得出结论：使用相同滑轮组提升相同重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关。
（4）分析实验数据可以得出结论：同一滑轮组的机械效率与 有关。
（5）分析乙、丙实验数据可以发现钩码所受的重力越大，滑轮组的额外功越多，其原因可能是 。
四、作图题
16．一工人师傅要将建筑材料A提到高处，使用如图所示的滑轮组，请帮助师傅画出滑轮组的绕线示意图。
17．如图所示，轻质杠杆的A点挂一重物G，O为杠杆的支点。
(1)请在杠杆的端点B处画出使杠杆保持静止的最小动力F1的示意图；
(2)作出阻力F2的示意图及阻力臂l。
五、计算题
18． 如图所示，重为620N的工人站在水平地面上，利用滑轮组将重为580N的建筑材料运送到二楼，工人用200N的拉力竖直向下匀速拉绳子，使建筑材料在30s内匀速提升了3m，g取10N/kg（绳重、滑轮与轴的摩擦均忽略不计）。求：
（1）运送材料时工人做的功；
（2）此滑轮组的机械效率（保留到小数点后一位）；
（3）若工人双脚与地面的总接触面积为，则在提升建筑材料的过程中，工人对地面的压强。
19． 如图所示，一重为200N底面积为0.4的方形玻璃缸（玻璃缸壁的厚度忽略不计），玻璃缸中装有重1000N的水。上方有一轻质杆OA，在绳子AC的拉力作用下可绕竖直墙上O点转动，现在OA的中点B处悬挂一滑轮组。已知每个滑轮重20N，滑轮组上悬挂着重300N的物体甲，将浸没的重物甲缓慢拉离水面后，玻璃缸中水位下降了5cm，（忽略物体带出的水，，g取10N/kg）求：
（1）当重物甲拉离水面后，玻璃缸对地面的压强；
（2）重物甲浸没在水中时所受的浮力；
（3）滑轮组的绳子不会断裂，当时，杆OA刚好水平，若绳子AC能承受的最大拉力时，利用此装置将重物拉离水面后缓慢上升过程中的最大机械效率是多少。（不计杆OA和绳子的重力及绳与滑轮间的摩擦）
参考答案
1．D
2．D
3．D
4．C
5．A
6．D
7．B
8．B
9．定；B
10．30；10
11．100；200；20
12．＜；＝
13．60；2000
14．是；右；力臂；不可以；4；变小；不变
15．匀速；0.4；80%；甲乙；提升物体重力；摩擦力变大
16．
17．（1）；(2)
18．（1）解：由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=3，拉力端移动的距离
s=nh=3×3m=9m
拉力做的总功
W总=Fs=200N×9m=1800J
（2）解：有用功
W有=Gh=580N×3m=1740J
此滑轮组的机械效率
（3）解：在提升建筑材料的过程中，地面对工人的支持力
F支=G-F=620N-200N=420N
工人对地面的压力和地面对工人的支持力是相互作用力，大小相等，地面对工人的支持力
F压=F支=420N
在提升建筑材料的过程中，工人对地面的压强
19．（1）解：玻璃缸对地面的压力等于玻璃缸的重力加上水的重力，即
则当重物甲拉离水面后，玻璃缸对地面的压强为
答：当重物甲拉离水面后，玻璃缸对地面的压强3000Pa；
（2）解：将浸没的重物甲缓慢拉离水面后，玻璃缸中水位下降了5cm，则重物甲排开水的体积为
重物甲浸没在水中时所受的浮力为
答：重物甲浸没在水中时所受的浮力200N；
（3）解：先做出绳AC拉力的力臂OD，如图，直角三角形ADO中，∠A=30°，，B是OA的中点，，OB=OD
根据杠杆平衡条件
，绳子AC能承受的最大拉力FA=620N，B点最大拉力FB=620N；滑轮组绳子的最大拉力
物体最大重力
滑轮组的最大机械效率
答：滑轮组的绳子不会断裂，当∠CAO=30°时，杆OA刚好水平，若绳子AC能承受的最大拉力FA=620N时，利用此装置将重物拉离水面后缓慢上升过程中的最大机械效率是95%。
