中考物理一轮专题复习第十五讲简单机械.docx

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中考物理一轮专题复习第十五讲简单机械

（十五）——简单机械（附答案）

一．考点扫描

◎

简单机械

考点一杠杆

1．在力的作用下，能绕着________转动的硬棒叫杠杆．力臂是_____到___________的距离，而不是支点到力的作用点的距离．

2．杠杆处于_____状态或__________状态，称为杠杆平衡．杠杆平衡条件为：

__________，即。

3．杠杆的分类：

（1）省力杠杆：

动力臂_____阻力臂，特点是_____但_______。

如：

撬棒，起子．

（2）费力杠杆：

动力臂_____阻力臂，特点是_____但_______。

如：

船桨，镊子．

（3）等臂杠杆：

动力臂_____阻力臂，特点是既不省力也不费力．如：

天平．

4．力臂的画法：

要正确画出杠杆上各力的力臂，明确力臂的概念是关键．画法可按以下几步完成：

（1）首先在杠杆的示意图上，确定支点O.

（2）画出动力作用线和阻力作用线，必要时要用虚线将力的作用线延长．

（3）过支点向力的作用线作垂线即从支点到力的作用线的距离就是力臂．

考点二滑轮

5．定滑轮的实质是____杠杆，特点是不能_____，但能改变_________。

6．动滑轮的实质是动力臂为阻力臂_____的杠杆，特点是能_________，但不能_____________，费_____的距离．

7．使用滑轮组时，物体和动滑轮的总重由几段绳子承担，提起物体所用的力就是总重的__________，即_________________；绳子移动的距离就是物体上升高度的几倍，即s＝____。

温馨提示

确定承担物重绳子的股数n的方法：

在动滑轮和定滑轮之间画一条虚线,将它们分开!

有几段绳子绕在动滑,股数就是.

8．拧螺丝钉的螺丝刀是一个轮轴，手把部分相当于_____，螺丝钉部分相当于_____。

利用斜面可以省力，斜面坡度越_____，越省力．

二．经典例题

例1.（2011·北京）如图所示的四种情景中，所使用的杠杆属于费力杠杆的是（　　）

解析：

撬棒、羊角锤、核桃夹在使用时动力臂均大于阻力臂，是省力杠杆，而食品夹使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，因此D选择项正确．

答案：

D

例2.（2011·聊城）请在图中画出力F的力臂和物体所受重力的示意图．

解析：

从支点O到力F的作用线作垂线，支点O到垂足之间的距离就是力F的力臂；作重力的示意图时，作用点作用在重心，方向竖直向下．

答案：

例3.（2010·兰州）如下图所示，将体积相同的物体G1、G2分别挂在杠杆的两端，杠杆处于平衡状态．若将两个物体G1、G2同时浸没在水中，则（　　）

A．杠杆仍能保持平衡B．杠杆不能平衡，A端下沉

C．杠杆不能平衡，B端下沉D．无法确定杠杆的状态

解析：

杠杆此时处于平衡状态，根据平衡条件有G1l1＝G2l2，由图知l1＞l2.因为G1和G2体积相等，所以受到的浮力有F1＝F2，杠杆减小的力和力臂的乘积左边为F1l1，右边为F2l2，则G1l1－F1l1＜G2l2－F2l2，所以杠杆不平衡，B端下沉，故选C.

答案：

C

例4.（2010·南昌）如图所示，在竖直向上大小为10N的力F的作用下，

重物A沿竖直方向匀速上升．已知物体A上升的速度为0.2m/s，不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦，则物体的重力大小和滑轮上升的速度分别为（　　）

A．20N　0.4m/sB．20N　0.1m/sC．5N　0.4m/sD．5N　0.1m/s

解析：

滑轮在拉力作用下，随重物一起上升，说明该滑轮为动滑轮，根据动滑轮的特点有：

F＝2GA，则GA＝

＝

＝5N，v滑＝

vA＝

×0.2m/s＝0.1m/s，故选D.

答案：

D

三．课堂练习

1.如图所示是生活中的几种工具，其中属于省力杠杆的是（）

2.如图所示，轻质杠杆两端悬挂同种材料制成的大小不同的金属球，杠杆平衡，把它们同时浸没在水中，杠杆仍然平衡，则（）

A．两球都是实心的B．大球实心，小球空心

C．大球空心，小球实心D．两球都空心，且空心部分体积相同

3.下图中，为使杠杆OA保持静止，画出在A点所加最小力F1的示意图和阻力F2的力臂l2.

4.（2010·南昌）如图所示，在竖直向上大小为10N的力F的作用下，重物A沿竖直方向匀速上升．已知物体A上升的速度为0.2m/s，不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦，则物体的重力大小和滑轮上升的速度分别为（　　）

A．20N　0.4m/s　　　B．20N　0.1m/sC．5N　0.4m/sD．5N　0.1m/s

5.如图所示，把重20N的物体匀速向上拉起，弹簧测力计的示数为12N，若不计摩擦，则拉力F和动滑轮的重力分别是（）

A．10N　4N　　　　B．12N　24NC．12N　4N　　　　D．24N　12N

6.（2010·临沂）下列说法正确的是（）

A．杠杆一定能够省力B．定滑轮既能省力又能改变力的方向

C．动滑轮既能省力又能改变力的方向D．滑轮组既能省力又能改变力的方向

7.（2011·武汉）工人们为了搬运一台笨重的机器，设计了如图所示的四种方案（机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的截面），其中最省力的方案是（）

8.如图所示，物体A重200N，物体B重50N，此时物体B匀速下降，若不计动滑轮和绳重及绳子与滑轮的摩擦，则物体A所受水平面的摩擦力为（）

A．50N　　　　　B．25NC．200N　　　　D．100N

9.如下图所示的滑轮组提升物体，已知物体重200N，物体匀速上升1m，不计滑轮组重及摩擦，则（）

A．拉力为80NB．拉力为40NC．绳的自由端拉出4mD．绳子自由端拉出1m

10.（2011·烟台）如图所示，轻质杠杆OA中点悬挂重为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，则力F的大小是________．保持F的方向不变，将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中，力F将________（填“变大”“变小”或“不变”）．

四．专题训练

一、选择题

1．（2011·温州）如图为家庭手摇升降晾衣架结构图，当顺时针摇动手柄时，横梁上升．下列滑轮属于动滑轮的是（　　）

A．甲B．乙C．丙D．丁

2．（2011·济宁）下列工具按下图所示使用时，属于费力杠杆的是（　　）

3．（2010中考变式题）如下图所示，在用滑轮将同一物体沿相同水平地面匀速移动时，拉力分别为F甲、F乙、F丙、F丁，比较它们的大小（不计滑轮重及滑轮与细绳间的摩擦），正确的是（　　）

A．F甲＞F乙B．F乙＝F丙C．F丙＜F丁D．一样大

4．（2011·桂林）在日常生活中，用10N的拉力不能提起重15N的物体的简单机械是（　　）

A．一个定滑轮　　　B．一个动滑轮C．杠杆D．斜面

5．（2010中考变式题）如图所示，某同学用重力为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体．不计摩擦，则该同学所用拉力F的可能值是（　　）

A．20NB．25NC．30ND．35N

6．（2012中考预测题）学校国旗的旗杆上有一个滑轮，升旗时往下拉动绳子，国旗就会上升，对该滑轮的说法，正确的是（　　）

A．这是一个动滑轮，可省力B．这是一个定滑轮，可省力

C．这是一个动滑轮，可改变力的方向D．这是一个定滑轮，可改变力的方向

7．（2012中考预测题）下列关于简单机械的理解，正确的是（　　）

A．吃饭时，筷子是个省力杠杆B．滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关

C．使用杠杆，就是为了省力D．使用定滑轮不省力，但可以省距离

8．（2011·江西）三个和尚挑水吃的故事相信大家耳熟能详，图中和尚们商量出新的挑水方案，胖和尚一人挑两小桶，瘦和尚和小和尚两人合抬一大桶，以下说法中不正确的是（　　）

A．乙图中水桶B向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将他的肩往后移动一点距离

B．乙图中水桶B向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将后面水桶B往前移动一点距离

C．丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以让瘦和尚往前移动一点距离

D．丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以将水桶往前移动一点距离

9．（2012中考预测题）如图所示，动滑轮重0.5N，物体重3.5N，当OA＝2OB时，为使轻质杠杆保持水平平衡，在A端所加的力应为（不计摩擦）（　　）

A．4NB．2NC．1ND．0.5N

10．（2012中考预测题）如图所示，作用在杠杆一端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，力F在这个过程中（　　）

A．变大B．变小C．不变D．先变大后变小

11．（2012中考预测题）如图所示，每个动滑轮的重均为20N，横杆重不计，滑轮和轴之间的摩擦不考虑，现用此滑轮组匀速提重G＝760N的物体，那么需要施加的动力F是（　　）

A．200NB．180NC．190ND．170N

12.（2010·黄冈）如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械自重和摩擦），其中所需动力最小的是（　　）

13.（2012中考预测题）如下图所示，不属于轮轴的是（　　）

14.．（2012中考预测题）如图所示，杠杆挂上砝码恰好平衡，每个砝码质量相同．在下列各种情况下杠杆还能保持平衡的是（　　）

A．左右砝码各向支点移一格B．左右砝码各减少一个C．左右砝码各减少一半D．左右砝码各增加

15.（2010中考变式题）如上图所示，杠杆AOB的A端挂重为GA的物体，B端挂重为GB的物体，杠杆平衡时AO处于水平位置，若AO＝BO，杠杆自重不计，则GA和GB的大小关系是（　　）

A．GA＞GBB．GA＝GBC．GA＜GBD．无法比较

二、填空题

16．（2011·新疆）某同学骑车在水平路面行进，当自行车两个脚踏板转到________位置时，用力最小，这是因为这个位置的________最大．

17.（2010中考变式题）如图是一种拉杆式旅行箱的示意图，使用时相当于一个________（填“省”或“费”）力杠杆；若箱和物品共重100N，动力臂是阻力臂的5倍，则抬起拉杆的力至少为________N.

18．（2010中考变式题）在探究杠杆平衡条件的实验中，如果杠杆右侧高左侧低，则可将左侧的平衡螺母向__________调节，使其在水平位置平衡．如图所示，在支点左侧20cm刻度处挂3个重均为0.5N的钩码，在支点右侧15cm刻度处用弹簧测力计拉杠杆，使其水平平衡．要使弹簧测力计示数最小，弹簧测力计的拉力应沿__________方向，此时读数为__________N.

19．（2011·兰州）如图所示，质量为60kg的人，站在质量为30kg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10N/kg）

20．（2011·株洲）如图是现代家庭经常使用的自动升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服，取下晒干的衣服，其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能．图中动滑轮有________个，此装置________（填“能”或“不能”）改变动力的方向．

21．（2010中考变式题）如图所示，AOB为一机械设备的简化示意图，我们可以把它看成杠杆（自重不计），已知AO＝2OB.固定O点，使OB处于水平位置，此时B端挂一重为40N的物体，要使杠杆不发生转动，至少需在A端施加F＝________N的力，在图上画出此时力F的方向．

22.（2010中考变式题）如图所示，物体做匀速直线运动，拉力F＝60N，则物体受到的摩擦力是________N.

23.（202中考预测题）建筑工地上常用如右图所示的装置搬运建筑材料，使用的滑轮组由A、B、C、D四个滑轮组成，其中属于定滑轮的有________，属于动滑轮的有________（填字母），如果滑车和建材共重900N，每个滑轮重120N，不计绳重及摩擦，匀速提起滑车所用的拉力F＝________N.

三、作图实验题

24.（2010中考变式题）站在地面上的人想用尽可能小的力提升水桶，请在图中画出滑轮组绳子的绕法．

25.．（2010·扬州）在探究杠杆平衡条件的实验中：

（1）小明发现杠杆右端低左端高，要使它在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向______调节，小明调节杠杆在水平位置平衡的主要目的是________________、________________.

（2）如图甲所示，在杠杆左边A处挂四个相同钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆右边B处挂同样钩码______个．

（3）如图乙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将__________（选填“变大”“变小”或“不变”），其原因是_______________________________．

26．（2011·哈尔滨）同学们利用如图装置验证“杠杆的平衡条件”，实验中记录的数据如下：

物理量

次数

动力

F1/N

动力臂

L1/cm

阻力

F2/N

阻力臂

L2/cm

1

1

15

1.5

10

2

2

25

2.5

20

3

3

20

4

15

（1）写出分析处理实验数据的具体过程及验证的结果．

（2）杠杆在生活中有很多应用．如图所示，现欲使静止的跷跷板发生转动，可采取的做法是________，并说出能驱使跷跷板发生转动

的条件______________________________________．

四、推证题

27．（2010中考变式题）定滑轮在使用时相当于一个杠杆．如图所示，某人用绳子沿着倾斜方向通过定滑

轮拉住钩码，已知人手的拉力为F，钩码重力为G.

（1）请在图中标出这个“杠杆”的支点O，画出拉力F、钩码重力G及它们的力臂（保留作图痕迹）；

（2）若不计摩擦、滑轮重和绳重，请用杠杆平衡条件推证：

F＝G.

附：

1.《课堂练习》参考答案

1.答案：

B

2.答案：

A

3.答案：

4.答案：

D

5.答案：

C

6.答案：

D

7.答案：

D

8.答案：

B

9.答案：

C

10.答案：

30N　不变

2．《专题训练》参考答案

一、选择题

1．解析：

动滑轮的特点是在转动的过程中，

还随物体一起运动，参与了两个运动，从升降晾衣架的结构上看，与横梁固定的两个滑轮为动滑轮．

答案：

D

2．解析：

根据费力杠杆和省力杠杆的判断标准知：

主要是比较它们力臂的关系．由题知镊子的支点在顶端，阻力在另一端，动力作用点在中间，动力臂小于阻力臂，为费力杠杆．

答案：

C

3．解析：

甲和丁是动滑轮，甲的拉力方向沿水平向左，能省一半的力，丁的拉力不沿水平方向，不能省一半的力，所以F甲＜F丁＜f；而乙和丙是定滑轮，定滑轮不能省力但可以改变拉力的方向，使用定滑轮时

无论拉力朝哪个方向，力的大小都相同，故F乙＝F丙＝f，故四个拉力的关系是：

F甲＜F丁＜F乙＝F丙，只有B选项符合题意．

答案：

B

4．解析：

使用定滑轮不能省力．所以使用它用10N的拉力不能提起重15N的物体，其他三种机械在合理使用时都可以省力，故选A.

答案：

A

5．解析：

在不计摩擦的情况下，用动滑轮竖直提起重物时，所用拉力为物体和动滑轮总重的一半，在本题中所用的拉力不是竖直的，因此拉力会变大，故选D.

答案：

D

6．解析：

旗杆顶端是一个定滑轮，利用它来改变力的方向，从而在升旗时往下拉动绳子，旗子就能上升．

答案：

D

7．解析：

筷子是一个费力杠杆，使用时可以省距离，故A错；动滑轮重力越大，滑轮组的机械效率越低，B项正确；使用机械有时为了省力，有时为了省距离，故C错；使用定滑轮既不省力，也不省距离，故D错．本题应选B.

答案：

B

8．解析：

胖和尚挑水时，将挑水的扁担看做一个杠杆，其支点是扁担与肩的接触点，水桶B向下沉，说明水桶B对扁担的拉力与其力臂的乘积大于水桶A对扁担的拉力与其力臂的乘积，要保持水平平衡，由于桶和水的重力不变，对扁担的拉力不变，故要减小桶到肩膀的距离，因此需将支点后移或将水桶B前移，即胖和尚可以将他的肩往后移动一点距离或将后面水桶B往前移动一点距离，即选项A与选项B正确；丙图中两个和尚抬水时，将小和尚的肩膀与扁担的接触点作为支点，桶和水的重力为阻力且不变，小和尚为减轻瘦和尚的负担，即减小对瘦和尚肩膀的压力，需要增大瘦和尚的力臂或减小阻力臂，即让瘦和尚往前移动一点距离或将水桶往后移动一点距离，故选项C正确、选项D错误．

答案：

D

9．解析：

这是一个组合机械，使用动滑轮能省一半力，所以B点的拉力FB＝

（G＋G动）＝

×（3.5N＋0.5N）＝2N；杠杆的动力臂是阻力臂的2倍，所以作用在A点的力F＝

FB＝

×2N＝1N.

答案：

C

10．解析：

在杠杆移动过程中，阻力等于G，方向始终是竖直向下，阻力臂逐渐变大，动力F始终与OA垂直，所以其力臂就是OA，大小不变，整个过程中杠杆处于平衡状态，FOA＝Gl，因l变大所以F变大，故选A.

答案：

A

11．解析：

题目中“每个滑轮的重均为20N”，在此滑轮组中，只有两个为动滑轮，定滑轮重不用考虑，物重和两个动滑轮重由4股绳子所承担，则4F＝G＋G动＝760N＋20N×2＝800N，则F＝200N.

答案：

A

12.解析：

图A中斜面高是斜面长的一半，所用拉力为物体重的一半；图B中物体的重由3段绳子承担，所用拉力为物体重的三分之一；图C中外力作用在动滑轮的轴上，所用拉力为物体重的2倍；图D中杠杆的动力臂是阻力臂的4倍，所用拉力为物体重的四分之一，可见D正确．

答案：

D

13.解析：

根据轮轴的定义，A、B、C属于轮轴，D是杠杆．

答案：

D

14.解析：

判断杠杆是否平衡，要看两侧力和力臂的乘积是否相等，A项的做法会使左侧下降；B项的做法会使右侧下降；D项做法会使左侧下降；只有C项的做法两侧力和力臂的乘积仍相等，杠杆平衡，故应选C.

答案：

C

15.解析：

杠杆处于平衡状态：

所以GAlA＝GBlB，GA的力臂为OA，GB的力臂小于OB，则GAOA＜GBOB，因为OA＝OB，所以GA＜GB，故选C.

答案：

C

二、填空题

16．解析：

脚踏板可以看作是一个杠杆，因脚向下用力，当自行车的两个脚踏板转到水平位置时，动力臂最大，所以此时所用的动力最小．

答案：

水平　动力臂

17.答案：

省　20

18．解析：

杠杆平衡调节与天平调节相同，“哪端高平衡螺母向哪端调”，根据题意知应向右调；要使弹簧测力计的示数最小，其力臂应大，则应沿竖直方向，向下拉．

答案：

右　竖直方向　2

19．解析：

如图所示，设人拉绳子所用的力为F，由图知F1＝F，对下面滑轮进行受力分析，滑轮受向上的拉力F2，向下的拉力F、F1，由于滑轮组处于静止状态，则F2＝F＋F1＝2F，由图知F3＝F2＝2F，因此人和吊篮受到的向上的拉力为4F，由于人和吊篮在空中保持静止，人和吊篮受到向下的重力与绳对人和吊篮的拉力是一对平衡力，重力大小为G＝mg＝（60kg＋30kg）×10N/kg＝900N，拉力为4F，依据平衡条件可知4F＝900N，则F＝225N.

答案：

225

20．解析：

从题图示装置可以看出，固定不动的滑轮，即定滑轮是在天花板上的两个，而在上下可移动的杆上的两个滑轮为动滑轮，由于向下用力时，杆能向上移动，所以此装置能够改变动力的方向．

答案：

2　能

21．解析：

根据杠杆平衡条件：

F1l1＝F2l2，阻力和阻力臂乘积一定，要使F1最小，则应使l1最大．动力作用在A点，且与OA垂直时以OA为力臂时最小．

答案：

20

22.解析：

由图可知，和动滑轮相连的绳子有3段，因此动滑轮对物体的拉力F′＝3F＝3×60N＝180N，物体做匀速直线运动，所以摩擦力f＝F′＝180N.

答案：

180

23.解析：

B、C、D三个滑轮在移动物体时不随物体移动是定滑轮，滑轮A随物体一起移动是动滑轮．由图知滑轮组绳子股数为3，3F＝G物＋G动＝900N＋120N＝1020N,则F＝340N.

答案：

B、C、D　A　340

三、作图实验题

24.解析：

和一个动滑轮相连的绳子最多有三段，人站在地上把物体提起来，要求绳子的自由端与定滑轮相连，这样才能改变力的方向，绳子的绕法如图所示．

答案：

如图所示：

25.答案：

（1）左　消除杠杆的重力对实验的影响（使杠杆的重力的力臂为0）　便于测量力臂

（2）3

（3）变大　该力的力臂变短了（此时的力臂不是OC了）

26．解析：

在验证杠杆的平衡条件时，要计算出每一次的动力×动力臂与阻力×阻力臂，进行比较；由图可知，此时甲对杠杆的力与力臂的乘积等于乙对杠杆的力与力臂的乘积，要使杠杆发生转动，则需要减小甲对杠杆力与力臂的乘积，或增大乙对杠杆力与力臂的乘积，或两者同时进行，

使杠杆转动的条件是力与力臂的乘积的大小不相等．

答案：

（1）过程：

分别计算出动力×动力臂（或F1L1），分别计

算出阻力×阻力臂（或F2L2）

第一组　1N×15cm＝15N·cm　1.5N×10cm＝15N·cm

第二组　2N×25cm＝50N·cm　2.5N×20cm＝50N·cm

第三组　3N×20cm＝60N·cm　4N×15cm＝60N·cm

经过比较每一组的动力和动力臂乘积与阻力和阻力臂乘积都相等

验证的结果：

经验证可得出杠杆平衡时满足：

动力×动力臂＝阻力×阻力臂（或F1L1＝F2L2）

（2）做法：

甲不动，乙向远离支点的方向移动（或乙不动，甲向靠近支点方向移动）

条件：

使跷跷板顺时针或逆时针方向转动的力和力臂的乘积不相等

（或动力×动力臂≠阻力×阻力臂或F1L1≠F2L2）

四、推证题

27．答案：

（1）如图

（2）由几何知识知：

l1＝l2＝R（R为滑轮半径）

根据平衡条件：

F1l1＝F2l2

即Fl1＝Gl2得F＝G