简单机械
(限时:40分钟)
|对点训练|
【考点1】知道什么是杠杆平衡;能正确作出杠杆所受动力和阻力的力臂、能对探究“杠杆平衡条件”实验的过程作出正确说明,以及如何得出正确的结论等;能利用杠杆平衡条件的关系式F1L1=F2L2进行计算。[B(会)]
1.如图K9-1所示,杠杆调平衡后,在A处挂3个钩码,要想杠杆继续平衡,则需在B处挂 个钩码。杠杆在水平位置平衡后,两侧各去掉一个钩码,则杠杆的 端将上升。(每个钩码的质量都相同)
图K9-1
2.[2017·咸宁]如图K9-2所示的四幅图中,力F的力臂画法错误的是( )
A B
C D
图K9-2
3.[2018·攀枝花]如图K9-3所示,一个绕O点转动的杠杆,已知动力F1的方向和阻力F2的力臂L2,请画出动力F1的力臂L1以及阻力F2。
图K9-3
4.如图K9-4所示,O是杠杆的支点,请画出作用在A点让杠杆保持平衡的最小力F的示意图,并标出其力臂L。
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图K9-4
5.[2018·南充]如图K9-5所示,轻质杠杆AB可绕O点在竖直平面内旋转,请在图中画出物体M所受重力G和使杠杆保持平衡的最小力F的示意图。
图K9-5
6.如图K9-6所示是同学们常用的燕尾夹,AB=BC,当用力摁住C点打开该夹子时,可把 点看作支点,此时夹子可近似看作 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
图K9-6
7.[2018·河南]如图K9-7所示工具中,使用时属于费力杠杆的是( )
图K9-7
8.城市的洁净离不开环卫工人的辛劳,如图K9-8所示是环卫工人的手推车的示意图。若小车与废弃物总重600 N,重心离车轮轴心O的水平距离为0.6 m,手离车轮轴心的水平距离为1.8 m,则工人师傅至少需用 N的力才能将小车抬起。
图K9-8
9.如图K9-9所示的杠杆中,OA=1 m,OB=0.4 m,物体重力G=100 N,杠杆自身重力忽略不计,则关于此杠杆,下列说法正确的是( )
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图K9-9
A.如图所示的力F1的力臂L1=1 m
B.若使杠杆在如图所示位置平衡,则拉力F1=80 N
C.F1的方向如图中实线所示时,杠杆在图示的位置平衡时,则此时杠杆为费力杠杆
D.F1的方向从图示实线位置转到虚线所示位置的过程中,F1逐渐变大
10.[2018·滨州]小明在“探究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有:刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的0.5 N重的钩码若干个。
(1)如图K9-10Ⅰ所示,实验前,杠杆左端下沉,则应将左端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在
位置平衡,目的是便于测量 。支点选在杠杆的中点是为了消除杠杆 对实验的影响。
图K9-10
(2)小明同学所在实验小组完成某次操作后,实验现象如图Ⅱ所示,他们记录的数值为动力F1=1.5 N,动力臂L1=0.1 m,阻力F2=1 N,则阻力臂L2= m。
(3)甲同学测出了一组数据后,就得出了“动力×动力臂=阻力×阻力臂”的结论,乙同学认为他的做法不合理,理由是 。
(4)丙同学通过对数据分析后得出的结论是:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离。与小组同学交流后,乙同学为了证明丙同学的结论是错误的,他做了如图Ⅲ所示的实验,此实验 (选填“能”或“不能”)说明该结论是错误的。图Ⅲ实验中,已知杠杆上每个小格长度为5 cm,每个钩码重0.5 N,当弹簧测力计在A点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,动力×动力臂 (选填“等于”或“不等于”)阻力×阻力臂。
【考点2】知道使用定滑轮和动滑轮的施力特点,能根据具体要求组装滑轮组。(B)
1.如图K9-11所示,GA=GB=120 N,滑轮均重4 N,不计绳重与摩擦,当分别用力匀速提升A、B两物体时,FA= N,
FB= N。
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图K9-11
2.如图K9-12所示,物体重G=50 N,在F=5 N的拉力作用下向左匀速运动,若不计细绳与滑轮的摩擦,则物体受到地面摩擦力的大小为 N,方向水平向 。
图K9-12
3.五一期间,小华一家去黄山旅游,在高速公路上车坏了,为了及时把车拖到应急车道,小华想出了一个好的办法,他利用车上的绳子和轮子,完成了这项工作,请你在图K9-13中画出拉动汽车最省力的办法。
图K9-13
|综合训练|
一、填空题
1.[2018·广安]如图K9-14所示,AB是能绕B点转动的轻质杠杆,在中点C处用绳子悬挂重为100 N的物体(不计绳重),在A端施加竖直向上的拉力使杠杆在水平位置平衡,则拉力F= N。若保持拉力方向始终垂直于杠杆,将A端缓慢向上提升一小段距离,在提升的过程中,拉力F将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
图K9-14
2.[2018·河南]高速铁路的输电线,无论冬、夏都绷得直直的,以保障列车电极与输电线的良好接触。图K9-15为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣,每个坠砣质量为25 kg,不计滑轮、钢绳自重和摩擦,输电线A端受到的拉力大小为 N。若某段时间内坠砣串下降了30 cm,则输电线A端向左移动了 cm。(g取10 N/kg,不考虑钢绳的热胀冷缩)
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图K9-15
3.[2018·遂宁]小丽同学用水平力F拉动如图K9-16所示装置,使重100 N的物体A4 s内在水平地面上匀速运动了80 cm,物体B重50 N(物体B与物体A始终接触),此过程中地面受到的摩擦力为10 N,弹簧测力计的示数为8 N。若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦,则滑轮移动的速度为 m/s,物体A受到物体B施加的摩擦力
(选填“水平向左”“水平向右”或“为零”),水平拉力F为 N,水平拉力F的功率为 W。
图K9-16
4.[2018·威海]图K9-17为吊装工具示意图,物体M为重5000 N的配重,杠杆AB的支点为O,OA∶OB=1∶2,每个滑轮重100 N。当重为700 N的工人用300 N的力竖直向下匀速拉动绳子时,工人对地面的压力为 N,物体M对地面的压力为 N。(杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计)
图K9-17
二、选择题
5.[2018·常州] 2018年2月,我国台湾省发生地震,一个结构坚固的水塔因地基松软而倾斜,为阻止水塔继续倾斜,救援队借助山石用钢缆拉住水塔。图K9-18所示方案中,钢缆对水塔拉力最小的是 ( )
图K9-18
6.[2018·福建B卷]《墨经》最早记述了秤的杠杆原理。图K9-19中“标”“本”表示力臂,“权”“重”表示力。以下说法符合杠杆平衡原理的是( )
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图K9-19
A.“权”小于“重”时,A端一定上扬
B.“权”小于“重”时,“标”一定小于“本”
C.增大“重”时,应把“权”向A端移
D.增大“重”时,应换用更小的“权”
三、计算题
7.[2018·乌鲁木齐]如图K9-20所示,长1 m、重5 N的匀质杠杆OB连接在竖直墙壁的O点,在杠杆的中点A处悬挂45 N的重物。固定在A点的绳子跨过定滑轮,在拉力F作用下使杠杆在水平位置平衡,此时∠OAC=45°。不计绳子重力和转动部分的摩擦。求:
(1)缓慢地将杠杆从水平位置转动到竖直位置的过程中,拉力做的功。
(2)杠杆从水平位置沿逆时针缓慢转动多大角度后,绳子的拉力开始小于50 N。
图K9-20
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参考答案
【对点训练】
考点1
1.5 左
2.D
3.如图所示
4.如图所示
[解析] 已知O是杠杆的支点,则连接OA就是最长的动力臂L,根据杠杆平衡的条件,此时所用的动力最小;要使杠杆平衡,动力的方向应垂直于OA向下,据此可画出最小力F的示意图。
5.如图所示
6.B 等臂
7.B
8.200
[解析] 由杠杆的平衡条件可得GLG=FL,
即600 N×0.6 m=F×1.8 m,
F=600N×0.6m1.8m=200 N。
9.B
10.(1)右 水平 力臂 重力 (2)0.15
(3)只做一次实验,结论具有偶然性
(4)能 等于
[解析] (1)题图I中,杠杆左端下沉,则应将左端的平衡螺母向右调节,使杠杆在水平位置平衡,此时作用点到支点的距离和力臂相等,便于测量力臂;支点选在杠杆的中点与杠杆的重心重合,消除杠杆重力对实验的影响。(3)甲同学只做一
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次实验,结论具有偶然性,找不到普遍规律,做法不合理。
考点2
1.62 120
2.10 右
3.如图所示
【综合训练】
1.50 减小
[解析] 根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可得,FLF=GLG,图中的动力臂是阻力臂的两倍,即LF=2LG,所以F=GLGLF=12G=12×100 N=50 N。若保持拉力方向始终垂直于杠杆,将A端缓慢向上提升一小段距离,在提升的过程中,动力臂和阻力不变,但是阻力臂会减小,所以动力也会减小。
2.104 15
[解析] 根据题图可知,输电线连在动滑轮上,有两根钢绳拉着动滑轮,每根钢绳的拉力等于坠砣的总重力,所以输电线承受的拉力F=2G总=2×20×25 kg×10 N/kg=104 N。因为两根钢绳拉动滑轮,所以输电线A端移动的距离s=L2=30cm2=15 cm。
3.0.1 水平向右 36 3.6
[解析] 物体A运动的速度为vA=sAt=0.8m4s=0.2 m/s,滑轮移动的速度v滑=12vA=0.1 m/s。由物体B与物体A始终接触,且弹簧测力计的示数为8 N可知,物体B受到物体A施加的摩擦力为8 N,方向水平向左,则物体A受到物体B的摩擦力大小为8 N,方向水平向右,故物体A受到地
面和物体B施加的总摩擦力为18 N,则水平拉力F=2f=36 N;拉力F的功率为P=Fv滑 =36 N×0.1 m/s=3.6 W。
4.400 4500
[解析] 工人对地面的压力F压=G人-F=700 N-300 N=400 N。杠杆A端受到的拉力FA=3F+G动=3×300 N+100 N=1000 N,根据杠杆平衡条件可得FA×OA=FB×OB,所以杠杆B端受到的拉力FB=FA×OAOB=1000N×12=500 N,则物体M对地面的压力FM=GM-FB=5000 N-500 N=4500 N。
5.B
6.C
7.解:(1)题图中的滑轮为定滑轮,不计绳子重力和转动部分的摩擦,则拉力F做的功等于克服杠杆与物重所做的功。根据题意可知,杠杆OB长1 m,将杠杆从水平位置转动到竖直位置的过程中,杠杆和重物上升的高度h=12×OB=12×1 m=0.5 m,即W=W杠+W物=G杠h+G物h=5 N×0.5 m+45 N×0.5 m=25 J。
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(2)如下图所示,由题可知,∠OAC=45°,所以OC=OA,
根据杠杆平衡条件可得G总×OM=F×ON,
当逆时针转动至某一角度时,拉力F=50 N,则50 N×OM=50 N×ON,
所以,OM=ON,又因为OC=OA=OA',根据三角形知识可得△OCN≌△OA'N≌△OA'A,则∠MOA'=∠A'ON=∠NOC=30°。
当杠杆从水平位置沿逆时针缓慢转动30°角后,绳子拉力开始小于50 N。
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