第十二章简单机械
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．利用如图所示的甲、乙两滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力和分别把质量相等的重物提升到相同的高度，则（ ）
A．力做功的功率大 B．甲滑轮组做的有用功较大
C．乙滑轮组的机械效率高 D．乙滑轮组做的总功较大
2．小王做“探究杠杆的平衡条件”的实验，用下图所示的方式悬挂钩码，杠杆（杠杆上每格等距）能水平平衡，但老师建议小王不宜采用这种方式。主要是因为（ ）
A．一个人无法独立操作 B．力臂与杠杆不重合
C．杠杆受力不平衡 D．力和力臂数目过多，不易得出结论
3．如图甲所示是高空作业的师傅在美化楼体外墙的情境，其结构的原理图如图乙所示，已知吊架的质量为50kg；工人以及工具的总重为600N，绳子自由端的拉力的大小为500N。在电动机拉力的作用下，吊篮在10s内上升了2m，不计绳重和摩擦。则下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端拉动的速度为0.2m/s
B．整个装置的机械效率为73.3%
C．若绳子的最大承受能力是600N，则吊篮中的人与工具的总重不能超过900N
D．装置动滑轮的重力为200N
4．如图，A物体重力为100N，B物体重力为30N，此时A物体恰好向右做匀速直线运动，A物体受到的滑动摩擦力为其重力的0.2倍，下列说法正确的是（不计绳重和摩擦）（ ）
A．A受到的绳子的拉力为30N
B．若将A匀速向左拉动，则需要给A施加一个水平向左的20N的拉力
C．若将B的重力增加一倍，则A受到的摩擦力也增加一倍
D．动滑轮的重力为10N
5．A、B两种实心物体的质量与体积的关系图像如图甲所示，把体积相等的物体A、B挂在滑轮组下，如图乙所示（物体B未画出）。若要使它们处于静止状态，则在图乙的虚线框内悬挂物体B的个数是（不计摩擦、绳重和滑轮重）（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
6．用如图所示的滑轮组拉动重300N的箱子，以0.2m/s的速度在水平地面上做匀速直线运动，箱子与地面间的摩擦力为自身重力的0.2倍，滑轮组的机械效率为75%，下列说法正确的是（ ）
A．拉力F为80N B．10s内绳子自由端移动2m
C．3s内物体重力做功180J D．拉力F的功率为16W
7．如图甲，大人、男孩、女孩用两根相同圆木棍和一根绳子玩“比力气”的游戏。该游戏装置与滑轮组类似，图乙是其示意图。绳的一端固定在一根木棍上，在两根木棍上绕几圈后女孩捆住绳的另一辆向外拉，大人、男孩则各握住一根木棍向外拉，三人中被拉动者为负，他们都使出了最大力气，仍处于“僵持”状态，没能分出胜负。忽略绳与木棍之间的摩擦，以下做法中最有可能使女孩获胜的是（ ）
A．仅将绳在两木棍上多绕1圈 B．仅将绳在两木棍上少绕1圈
C．仅增加绳的总长 D．仅减小绳的总长
8．如图为指甲剪的示意图，下列说法正确的是（ ）
A．该指甲剪由3个杠杆组成，且它们的支点相同
B．杠杆ABC是费力杠杆，动力作用在C点，阻力作用在A点
C．DBO和DEO是两个费力杠杆，可以省距离
D．D处的剪刃做得很锋利，是为了增大剪刃对指甲的压力
9．某建筑工地要将同一个箱子从地面搬上二楼，如果分别采用如图所示的两种搬运方式，关于F1和F2做功及相关情况，以下判断正确的是（ ）
A．两种方式所做的有用功一定相等 B．两种方式功率一定相等
C．两种方式机械效率一定相等 D．两种方式所做的总功一定相等
10．如图所示，是工人师傅往高处运送货物的两种方法。物重均为500N，滑轮重均为10N，不计摩擦和绳重，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中的拉力等于乙图中的拉力 B．甲图中的拉力小于乙田中的拉力
C．甲图中的拉力大于乙图中的拉力 D．甲图中的拉力为乙图中拉力的两倍
二、填空题
11．如图所示的是某垃圾桶上两个杠杆组合的示意图。由图可知，桶中有两个杠杆在起作用，以E为支点的杠杆是 （选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，以 （填字母）为支点的杠杆是费力杠杆。
12．建立物理模型是物理学研究问题的一种重要方法，例如：研究平静水面产生的反射现象时，可以将水面看成是平面镜。同理，定滑轮可以看成是 （选填“省力杠杆”“费力杠杆”或“等臂杠杆”）。
13．如图所示，物体A重5N，放在水平桌面上，通过绳子和滑轮连接重为4N的物体B，此时物体A恰能向右匀速直线运动。则A受到的摩擦力是 N，若在物体A上加一个水平向左的拉力F，使物体A沿桌面水平向左匀速直线运动，则所加拉力的大小为 N（不计绳子、滑轮的质量以及绳子与滑轮间的摩擦）
14．如图所示，工人利用定滑轮将重500N的物体匀速提升4m，在此过程中有用功是 J,使用定滑轮可以改变力的 。
15．如图所示，是用来锻炼腿部和手臂的肌肉力量健身器材的示意图，重物质量为30 kg；(g取10 N/kg)
(1)锻炼手臂的肌肉力量时，绳A端固定不动，手在B处用力拉绳，使重物匀速上升，此时滑轮O是 (选填“定”或“动”)滑轮，拉力是 N；
(2)锻炼腿部肌肉力量时，绳B端固定不动，腿中A处用力拉绳，使重物匀速上升，此时滑轮O是 (选填“定”或“动”)滑轮，拉力是 N。(不考虑轮重和摩擦)
16．如图所示，物体A重100N，沿水平方向匀速拉动物体前进时，若物体A与地面间摩擦力f＝30N，不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦。则绳端的拉力F是 N，当绳子自由端向左移动3米时，物体A向左移动 m。
三、作图题
17．画出图中提起重物最省力的绕绳。
四、实验题
18．如图所示是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验装置，实验中测得数据如下表所示：
钩码重G/N 钩码升高高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m
甲 0.98 0.2 0.98 0.2
乙 0.98 0.2 1.02 0.2
丙 0.98 0.2 0.55 0.4
（1）在分别使用两种滑轮提升钩码时，应沿竖直方向拉弹簧测力计，使钩码 ；
（2）比较弹簧测力计示数的大小，可知：使用动滑轮的好处是 ；
（3）比较弹簧测力计拉力的方向，可知：使用定滑轮的好处是 ；
（4）把钩码升高相同的高度，比较（b）和（c）实验弹簧测力计移动的距离，可知：使用动滑轮 ，所以在提升重物的过程中，如果要同时兼顾定滑轮和动滑轮的特点，则应选择滑轮组；
（5）请在图（d）中画出最省力的绕线方式。
五、综合题
19．按要求填空：
(1)如图所示，在质量分布均匀的杠杆一端用竖直向上的力F匀速拉动一物体，杠杆转动过程中，拉力F的大小将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。已知重为36N的物体缓慢升高10cm，拉力大小F为16N，拉力作用点移动的距离为25cm，此时杠杆的机械效率为 ．若将物体的悬挂点由A点（为第1次）向右移至B点（为第2次），将重物提升相同的高度，两次有用功 （选填“相等”或“不等”），第 （选填“1”或“2”）次杠杆的机械效率高。
(2)如图所示，小明在一根均匀硬质细杆上挖出等间距的5道细凹槽，将细杆分成6等份，并分别在细杆两端和凹槽处标记出“0、1、2、3、4、5、6”，然后在两端对称安装合适的螺母．支架（未画出）支撑在任一标记处时，都要重新调节螺母，使细杆不挂物体时在水平位置平衡．现把重为2N的物体悬挂在标记“6”处，仅在其他标记处放置支架和悬挂最大容积为800mL、重为1N的小桶，通过改变支架支撑的位置和小桶悬挂的位置，并调整小桶内的水量，可以有 种方案使细杆在水平位置平衡．水的密度为，g取。
六、计算题
20．如图所示，如图所示的轻质杠杆OB，O为支点，OB长40厘米，AB长10厘米，B端所挂物体重为60牛，求：
（1）在A点使杠杆水平平衡的最小拉力的大小和方向。
（2）若改用18牛的力仍在A点竖直提起原重物，求重物的悬挂点离O点的距离。
《第十二章简单机械》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C D C D B D A C A C
1．C
【详解】A．由图知，甲滑轮组由3段绳子承担物重（即n1=3），乙滑轮组由2段绳子承担物重（即n2=2），在相同的时间内两物体提升的高度相同，则两物体上升速度相同，由v绳=nv物可知，甲绳端移动速度大于乙绳端移动速度。拉力F相同，甲绳端移动速度大，根据
可知，F1做功的功率大，故A错误；
B．已知滑轮组把质量相等的重物提升到相同的高度，由公式
W有用=Gh=mgh
知，两个滑轮组做的有用功相同；故B错误；
C．甲滑轮组由3段绳子承担物重，所以绳端移动的距离s1=3h，则甲滑轮组的机械效率为
乙滑轮组由2段绳子承担物重，所以绳端移动的距离s2=2h，则乙滑轮组的机械效率为
由于两拉力相同、物重相同，所以比较可知乙滑轮组的机械效率高，故C正确；
D．由于两拉力相同，且绳端移动的距离
s1＞s2
所以，由W总=Fs可知甲滑轮组做的总功较大，故D错误。
故选C。
2．D
【详解】如图所示的方式悬挂钩码，杠杆平衡时杠杆的左侧是多个力共同作用的结果，采用这种方式是不妥当的，这主要是因为杠杆的力和力臂数目过多，不易得出结论，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
3．C
【详解】由图得，滑轮组
A．绳子自由端移动的距离为
绳子自由端拉动的速度为
故A错误；
B．整个装置的机械效率为
故B错误；
CD．吊篮的重力为
由得，装置动滑轮的重力为
若绳子的最大承受能力是600N，则吊篮中的人与工具的总重不能超过
故C正确，D错误。
故选C。
4．D
【详解】A．A处于匀速直线运动状态，受到的拉力和摩擦力是平衡力，受到的绳子的拉力
F=f=0.2×100N=20N
故A错误；
B．若把A匀速向左拉动，A受到向左的拉力和向右的拉力、摩擦力作用，由于A匀速运动，故向左的拉力等于向右的作用力的合力；又因为接触面的粗糙程度和压力均不变，故摩擦力不变，则拉力为
F拉=f+F=20N+20N=40N
故B错误。
C．若把B的重增加一倍，但A与地面的粗糙程度不变，压力也不变，因此A受到的摩擦力也不会改变，故C错误；
D．由可得，动滑轮的重力
G动=2F-GB=2×20N-30N=10N
故D正确。
故选D。
5．B
【详解】由图甲可知，当时，，，则，
所以A、B两个物体的密度之比
因为物体A、B的体积相同，所以物体A、B的重力之比
由图乙可知，使用的滑轮组中，动滑轮上的绳子股数，不计摩擦、绳重和滑轮重，要使它们处于静止状态，设虚线框中挂N个物体，则有
即在虚线框内悬挂物体B的个数
故B符合题意；ACD不符合题意。
故选B。
6．D
【详解】A．物体所受摩擦力为
由图可知，相当于两段绳子拉着物体，又由于物体匀速运动，绳子拉物体的拉力等于摩擦力，则有
所以拉力为
故A错误；
B．绳端移动的距离为
故B错误；
C．重力方向竖直向下，在力的方向上，物体没有移动，故重力不做功，故C错误；
D．绳子端移动速度为
拉力功率为
故D正确。
故选D。
7．A
【详解】AB．仅将绳在两木棍上多绕1圈，这样承担男孩所用木棍的绳子的段数增大，女孩越省力，可能使女孩获胜，同理可知，仅将绳在两木棍上少绕1圈，不能使女孩获胜，故A符合题意，B不符合题意；
CD．改变绳的总长，不能改变力的大小，故CD不符合题意。
故选A。
8．C
【详解】A．由图可知，该指甲剪由DBO、DEO和ABC3个杠杆组成，DBO和DEO的支点是O点，ABC的支点是B点，故A错误；
B．由图可知，杠杆ABC使用时，支点是B点，阻力作用在C点，动力作用在A点，动力臂大于阻力臂，是一个省力杠杆，故B错误；
C．由图可知，杠杆DBO和DEO使用时，动力臂小于阻力臂，是两个费力杠杆，可以省距离，故C正确；
D．D处的剪刃做得很锋利，是在压力一定的情况下，减小受力面积来增大压强，故D错误。
故选C。
9．A
【详解】A．同一个箱子升高相同的高度，由可知两只搬运方式所做的有用功是相同的，故A正确；
B．搬运时间不知道，无法比较功率的大小，故B错；
CD．乙图要提升动滑轮做额外功，所以额外功不同，总功等于额外功与有用功之和，所以总功不同，由效率公式可知两种搬运方式机械效率不同，故CD错。
故选A。
10．C
【详解】如图甲是定滑轮，只改变力的方向，不改变力的大小，乙图为动滑轮，省一半的力，费二倍的距离，故甲的拉力为500N，而乙要拉动物体和动滑轮，故乙的拉力为
所以甲图中的拉力大于乙图中的拉力。
故选C。
11． 省力 C
【详解】[1]以E为支点的杠杆，在使用时动力臂大于阻力臂，根据杠杆的平衡条件可知，动力小于阻力，是省力杠杆。
[2]图中ABC是杠杆，支点是C点，在使用时动力臂小于阻力臂，根据杠杆平衡条件可知，动力大于阻力为费力杠杆，因此以C为支点的杠杆是费力杠杆。
12．等臂杠杆
【详解】定滑轮在使用过程中动力臂等于阻力臂，根据杠杆平衡条件可知，动力等于阻力，为等臂杠杆。
13． 2 4
【详解】[1]由题知，不计绳子和滑轮质量以及绳子与滑轮间的摩擦，物体A水平向右运动时，物体A在水平方向上受到绳子向右的拉力为
F=GB=×4N=2N
水平向左的摩擦力作用f，物体A做匀速直线运动，处于平衡状态，由二力平衡条件得
f=F=2N
[2]物体A水平向左运动和水平向右运动时，由于压力不变、接触面粗糙程度不变，则物体A受到的摩擦力不变，所以物体A水平向左运动时，受到水平向右的摩擦力f=2N；物体A水平向左做匀速直线运动时，水平方向上受到水平向左的拉力F′、水平向右的拉力
F=GB=×4N=2N
水平向右的摩擦力f=2N，物体A处于平衡状态，由力的平衡条件得拉力
F′=F+f=2N+2N=4N
14． 2000 方向
【详解】[1]重物上升时克服重力所做的功为有用功，大小为
W=Gh=500N×4m=2000J
[2]定滑轮的本质是等臂杠杆，因此使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向。
15． 动 600 定 300
【详解】（1）[1]如图所示，锻炼手臂的肌肉力量时，绳A端固定不动，手在B处用力拉绳，使重物上升，此时滑轮O随重物一起向上运动，滑轮O是动滑轮。
[2]由题可知，重物的重力为
由图示可知，动滑轮随重物匀速上升的过程中，动滑轮两边的绳子承受的力的大小相等都是300N，不考虑轮重和摩擦，则手的拉力至少是重物重力的2倍为600N。
（2）[3]如图所示，锻炼腿部肌肉力量时，绳B端固定不动，腿在A处用力拉绳，使重物上升，此时滑轮O固定不动，滑轮O是定滑轮。
[4]由题可知，重物重力为300N，滑轮O是定滑轮，由于定滑轮不省力，不考虑轮重和摩擦，则腿的拉力至少是300N。
16． 10 1
【详解】[1]由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=3，不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦，绳端的拉力为
[2]当绳子自由端向左移动3米时，物体A向左移动的距离为
17．
【详解】要最省力，与动滑轮相连的绳子股数n需最多，只有一个动滑轮，所以n最多等于3，故从动滑轮的挂钩开始依次绕绳子，作图如下：
18． 匀速上升 省力 改变力的方向 费距离
【详解】（1）[1]在分别使用两种滑轮提升钩码时，应沿竖直方向拉弹簧测力计，使钩码匀速上升，处于平衡状态，只有这样，弹簧测力计对绳子的拉力的大小才是不变的，弹簧测力计的示数不变，才能快速准确测出拉力的大小。
（2）[2]在实验（c）中，拉力
F=0.55N
（3）[3]比较图（a）（b），观察弹簧测力计拉力的方向，要向上提升物体，使用定滑轮可以向下拉绳子，施加向下的拉力，所以使用定滑轮的好处是改变用力的方向。
（4）[4]钩码升高高度都为0.2m时，（b）中测力计移动的距离为0.2m，（c）中测力计移动的距离为0.4m，故使用动滑轮费距离。
（5）[5]要使得绕线方式最省力，则承担物重的绳子股数要最多，图（d）中，承担物重的绳子股数最多为3，所以要从动滑轮上面的挂钩绕起，绕线方式如图所示
19．(1) 不变 90% 相等 2
(2)11
【详解】（1）[1]由图示可知，当重物被提升的过程中，根据数学知识可知动力臂与阻力臂的比值不变，且重物的重力不变，由杠杆平衡条件可知拉力不变。
[2]物体上升的高度
拉力移动的距离
此时杠杆的机械效率
[3]将重物的悬挂点由A点(为第1次)向右移至B点 (为第2次)，将重物提升相同的高度，有用功都是对物体的重力做功，且重物提升高度相同，由W=Gh可知，两次有用功相等。
[4]杠杆提升物体时，对物体做有用功，克服杠杆重做额外功，并且
设杠杆重心升高的距离为h'，所以
G不变，h1不变，G杠杆不变，物体从A点到B点，物体还升高相同的高度，有用功不变；杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离h变小，克服杠杆重力所做的额外功变小，则变小，所以也变小；根据
可知，总功变小，有用功不变，所以η变大，即第2次杠杆的机械效率高。
（2）现把重为2N的物体悬挂在标记“6”处，仅在其他标记处放置支架和悬挂最大容积为800mL、重为1N的小桶，桶内可以装有的水的重力为
则水和桶最大的重力为9N，根据可知，
则
支点可以在1、2、3、4、5处，F3的范围为 1N~9N，当支点在1时，弹簧测力计的示数为
0.4N<1N，不符合题意；
同理，当支点在2时
符合题意；
不符合题意；当支点在3时
符合题意；
符合题意；
不符合题意；当支点在4时
符合题意；
符合题意；
符合题意；
符合题意；当支点在5时
不符合题意；
符合题意；
符合题意；
符合题意；
符合题意； 综上所述，弹簧测力计共有11种情况。
20．（1）80牛，方向竖直向上；（2）9厘米
【详解】解：（1）在A点用力使杠杆水平平衡，当力的方向与杆垂直时力的力臂最大，此时有最小力，结合支点位置可判断得力的方向是垂直于杆且方向向上，即竖直向上。
根据杠杆平衡条件得
代数据得
可求得
（2）若改用18牛的力仍在A点竖直提起原重物
可求得距离为
答：（1）在A点使杠杆水平平衡的最小拉力的大小是80N，方向竖直向上；
（2）若改用18牛的力仍在A点竖直提起原重物，重物的悬挂点离O点的距离为9厘米。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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