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1、最近十年初中应用物理学问竞赛题分类解析专题12-简洁机械一、选择题1. （2013全国初中应用物理学问竞赛预赛题）某次刮大风时把一棵大树吹倒了，须要两个工人把它扶起，工人们想到了如图l2所示的四种方案，每个人所需拉力最小的方案是 ( ) 1.答案：B解析：依据滑轮学问，AB图绳中拉力为二人拉力之和，且拉树的力为两根绳中的拉力。依据杠杆学问，B图在动力臂大，所以每个人所需拉力最小的方案是B。2.(2010全国初中应用物理学问竞赛题).图5是环卫工人用的一种垃圾夹的构造示意图。拉绳的一端固定在手把上，另一端穿过空心管杆及两夹爪的一端相连。当用力捏手把时，夹爪在拉绳的作用下可夹持物体，同时弹簧被压缩
2、；当松开手把时，夹爪在弹簧的作用下复原原状。在运用过程中，手把和夹爪分别是 ( )A.省力杠杆，费劲杠杆 B.费劲杠杆，省力杠杆 C省力杠杆，省力杠杆D.费劲杠杆，费劲杠杆. 答案：A解析：手把动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，夹爪动力臂小于阻力臂，是费劲杠杆。3.(2010全国初中应用物理学问竞赛题).体操、投掷、攀岩等体育运动都不能缺少的“镁粉”，它的学名是碳酸镁。体操运发动在上杠前都要在手上涂擦“镁粉”，其目的是 ( ) A.仅仅是为了利用“镁粉”，吸汗的作用，增加手和器械外表的摩擦而防止打滑 B.仅仅是为了利用手握着器械并急剧转动时“镁粉”，能起到衬垫作用，相当于在中间添加了一层“小球”做
3、“滚动摩擦” C仅仅是为了利用“镁粉”，填平手掌的褶皱和纹路，使手掌及器械的接触面增大，将握力变得更加实在和匀称 D.上述各种功能都具有 .答案：D解析：体操运发动在上杠前在手上涂擦“镁粉”的目的是为了利用“镁粉”吸汗的作用，增加手和器械外表的摩擦而防止打滑；利用手握着器械并急剧转动时“镁粉”能起到衬垫作用，相当于在中间添加了一层“小球”做“滚动摩擦”； 利用“镁粉”填平手掌的褶皱和纹路，使手掌及器械的接触面增大，将握力变得更加实在和匀称，所以选项D正确。4. (2011上海初中物理学问竞赛题)某人在车后用80牛的程度力推车，使车在平直马路上匀速前进，突然发觉车辆前方出现状况，他立刻改用120
4、的程度拉力使车减速，在减速的过程中，车受到的合力大小为( ) A40牛 B80牛 C120牛 D200牛3. 答案：D解析：用80牛的程度力推车，使车在平直马路上匀速前进，说明车运动受到的阻力为80N。改用120的程度拉力使车减速，在减速的过程中，车受到人向后拉力120N，阻力80N，所以车受到的合力大小为120N+80N=200N. ，选项D正确。5. （2011上海初中物理学问竞赛题）分别用铁和铝做成两个外部直径和高度相等，但内径不等的圆柱形容器，铁杯装满质量为m1的水后总重为G1；铝杯装满质量为m2的水后总重为G2。下列关系不行能正确的是（ ）AG1G2,m1G2,m1m2CG1m2 D
5、G1G2,m1m2.答案：A解析：由于铁的密度大于铝，若m1G2,所以A不行能正确。6. （2011上海初中物理学问竞赛题）如图所示，两根硬杆AB、BC用铰链连接于A、B、C，整个装置处于静止状态。关于AB杆对BC杆作用力的方向正确的是 （ ）A若计AB杆重力，而不计BC杆重力时，由A指向BB若计AB杆重力，而不计BC杆重力时，由C指向BC若不计AB杆重力，而计BC杆重力时，由B指向AD若不计AB杆重力，而计BC杆重力时，由B指向C答案：C解析：若计AB杆重力，而不计BC杆重力时，取A点为支点，由杠杆平衡条件，BC杆对AB杆作用力的方向竖直向上，由牛顿第三定律，AB杆对BC杆作用力的方向竖直向
6、下，选项AB错误；若不计AB杆重力，而计BC杆重力时，取C点为支点，由杠杆平衡条件，AB杆对BC杆作用力的方向由B指向A，选项C正确D错误。7(2011上海初中物理学问竞赛复赛题)两个人共同搬一个50千克质量分布匀称的木箱上楼梯，如图所示。木箱长1.25米，高0.5米；楼梯和地面成45，而且木箱及楼梯平行。假如两人手的用力方向都是竖直向上的，那么在下面的人对木箱施加的力及上面的人对木箱施加的力的比值是 ( )A8/3 B7/3 C5/3 D5/4 答案： B解析：以木箱重心为支点，二力力臂之和为L1+L2=1.25cos45，二力力臂之差为L2-L1=0.5cos45，联立解得L2=0.63，
7、L1=0.27，由杠杆平衡条件可得下面的人对木箱施加的力及上面的人对木箱施加的力的比值是7/3，选项B正确。8. (2011全国初中应用物理学问竞赛题)图1为工人师傅用于推车运送纯洁水的图片，对于这两种方法中哪种方法比拟省力的推断，下列说法中正确的是()A.图甲的方法比拟省力。 B.图乙的方法比拟省力。C.图甲和图乙两种方法所用力的大小相等。 D.无法推断。答案：A解析：由于图甲的方法拉力方向斜向上，可减小推车对地面的压力，从而减小摩擦力，所以图甲的方法比拟省力，选项A正确。9如图所示的装置中，匀称木棒AB的A端固定在铰链上，悬线一端绕过某定滑轮，另一端 套在木棒上使木棒保持程度，现使线套渐渐
8、向右挪动，但始终保持木棒程度，则悬线上的拉力（棒和悬线均足够长）（）A渐渐变小 B渐渐变大 C先渐渐变大，后又变小 D先渐渐变小，后又变大 答案：D解析：使线套渐渐向右挪动，动力臂先渐渐增大后渐渐减小，悬线上的拉力先渐渐变小，后又变大，选项D正确。二试验探究题1（2012全国初中物理竞赛预赛）小朱用图13所示的试验装置探究杠杆的平衡条件。（1）在调整杠杆的平衡时，假如杠杆右侧高左侧低，应将两端的平衡螺母向_调整，使其在程度位置平衡。使杠杆在程度位置平衡的好处是_。（2）如图13所示，杠杆上每小格长为2cm，在支点左侧的A点挂3个后果均为0.5N的钩码，在支点右侧B点，用弹簧测力计拉杠杆，使其在
9、程度位置平衡。这时弹簧测力计的示数应为_N。假如保持B点不动，弹簧测力计的方向向右倾斜，使杠杆仍在程度位置平衡，则弹簧测力计的示数将变_。缘由是_。（3）请你在下面的方框中，画出试验所需的数据记录表格，不必填数据。（4）小朱把多个钩码挂在杠杆的两端，调整钩码的个数及位置最终使杠杆平衡，请你分析图14所示的平衡状态，简述当杠杆受到多个力时，它的平衡条件应当是：_。答案：（1）右 便于测量力臂 （2分） （2）1.2 大 力臂变小（3分）（3）（4分）试验次序动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm13（4）使物体向逆时针方向转动的力（动力）及力臂的乘积之和等于使物体顺时针方向转动
10、的力（阻力）及力臂的乘积之和。 （3分）2.下面是小聪和小明做“测滑轮组的机械效率”的试验（1）小聪和小明两人用弹簧测力计测钩码重量时的情形分别如图甲、乙所示，你认为甲是正确的（选填“甲”或“乙”）（2）他们正确进展试验后，测出如下表中的数据，试验装置如图丙、丁所示 物理量试验1试验2试验3钩码重G/N446钩码上升的高度h/m 0.1 0.10.1 绳端拉力F/N 2.0 1.4 2.8绳端挪动间隔 s/m 0.30.5 0.3机械效率 67%通过表中数据可分析出试验1是用丙图所示的装置做的试验，试验2是用丁图所示的装置做的试验，试验2的机械效率为57%，试验3的机械效率为71%通过试验1和
11、试验2的数据分析可得出结论：运用不同的滑轮组，提升一样的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率低比拟试验1和试验3可得正确结论：运用同一滑轮组，增大提升的物重可以进步滑轮组的机械效率答案：（1）甲；（2）丙；丁；57%；71%；低；增大提升的物重解析：（1）弹簧测力计在测重力时应竖直方向运用，故选甲（2）在试验1中，h1=0.1m，s1=0.3m，所以n1=3，故试验1是用丙图所示的装置进展的试验；试验2中，h2=0.1m，s2=0.5m，所以n2=5，故试验2是用丁图所示的装置进展的试验，机械效率2=57%；试验3中，h3=0.1m，s3=0.3m，所以n3=3，故试验3是用丙图所示的装
12、置进展的试验，机械效率3=71%试验1和2中，提升重物一样，间隔 一样，只是滑轮组不同，尤其是动滑轮的个数不同，试验2的机械效率低于试验1，因此可得出：运用不同的滑轮组，提升一样的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越低；试验1和3中，滑轮组一样，试验3提升的重物大于试验1，机械效率也更高，说明：运用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高三综合应用题1.(2009上海初中物理学问竞赛复赛题)匀称三角板的重心在三角形三条中线的交点上，匀称细杆的重心在杆的中点上。现有一块等腰直角三角板和三根匀称细杆。三根细杆的长度分别及三角板的边长相等，将这三根细杆构成如图所示的三角形。设三角板的
13、重心为P，三根细杆构成的三角形的重心为P，P、P未在图中画出。以下是三位同学的观点：甲同学认为P和P的位置重合；乙同学认为P和P的位置不重合，且P到斜边的间隔 大于P到斜边的间隔 ，丙同学认为P和P的位置不重合，且P到斜边的间隔 小于P到斜边的间隔 。 请你通过分析，对以上三位同学的观点做出推断。解答：乙同学对，甲、丙两同学不对。 （2分）对三角板：设直角三角形斜边上的高为h。则匀称的三角板的重心P到斜边的间隔 为h/3=0.333h。对三角形：依据三根细杆的长度，质量分别设为m0、m0、m0。明显可知，总质量为2m0的两根直角边整体的重心及斜边的间隔 为h/2。考虑斜边质量可知：三角形的重心
14、究竟边的间隔 为：h/20.293h0.293 h0.333h，所以P到斜边的间隔 大于P到斜边的间隔 。图22图2是一种新型吊运设备的简化模型示意图，图中虚线框里是滑轮组（未画出），滑轮组绳子的自由端由电动机拉动。工人师傅用该吊运设备先后搬运程度地面上的圆柱形物体A和物体B。物体A的底面积为SA，密度为A，高度为hA；物体B的底面积为SB，密度为B，高度为hB。当物体A所受竖直向上的拉力T1为1500N时，物体A静止，地面对物体A的支持力为N1。挂在滑轮组挂钩上的物体A匀速竖直上升4m的过程中，电动机对滑轮组绳子自由端的拉力为F1，拉力F1做的功为W。当物体B所受竖直向上的拉力T2为1000
15、N时，物体B静止，地面对物体B的支持力为N2。挂在滑轮组挂钩上的物体B以速度v匀速竖直上升的过程中，电动机对滑轮组绳子自由端的拉力F2为625N，拉力F2做功的功率P为500W，滑轮组的机械效率为80%。已知：N1=2N2，5SA=4SB，8A=7B，2hA=5hB。不计绳的质量，不计滑轮及轴的摩擦。求：（1）物体B匀速上升的速度v；（2）拉力F1做的功W。T1N1GAT2N2GBAB 图2J 甲 乙解析：（1）当物体A受拉力为T1时，以物体A为探讨对象，受力分析如图2J甲所示；当物体B受拉力为T2时，以物体B为探讨对象，受力分析如图2J乙所示。 由图2J甲、乙得： GA= T1 + N1 G
16、B= T2 + N2 已知：N1=2N2， 5SA=4SB， 8A=7B， 2hA=5hBT1=1500N， T2=1000N因为 G=mg=Vg=gSh所以 GA=AgSAhA，GB=BgSBhB 解得：GA=3500N； GB=2000N 。 设滑轮组的绳子段数为n，提升物体B时，机械效率 =4F2GBB 丁G动4F1GAA丙G动 图2J已知：F2=625N， =80%解得：n =4 拉力F2做功的功率P= nvF2已知：P=500W，解得：v =0.2m/s。 （2）匀速提升物体A时，以物体A和动滑轮的整体为探讨对象，受力分析如图2J丙所示。匀速提升物体B时，以物体B和动滑轮的整体为探讨
17、对象，受力分析如图2J丁所示。由图2J丁得：4F2= GB+G动解得：G动=4625N2000N=500N 由图2J丙得：4F1=GA+G动解得：F1 =1000N 拉力F1做的功W = nF1h已知：h=4m，解得：W= 41000N4m=1.6104J 。【名师点评】工程中的吊运设备学生不易看懂，题目将吊运设备简化，降低难度。此题以新型吊运设备的简化模型示意图切入，意在考察受力分析、重力、平衡条件、功和功率、效率等重点学问。图3电子秤3如图3是利用电子秤显示水库水位装置的示意图。该装置主要由不计重力的滑轮C、D，长方体物块A、B以及轻质杠杆MN组成。物块A通过细绳及滑轮C相连，物块B通过细
18、绳及杠杆相连。杠杆可以绕支点O在竖直平面内转动，杠杆始终在程度位置平衡，且MOON=12。已知物块A的密度为1.5103kg/m3，底面积为0.04m2，高1 m ，物块B的重力为100N。滑轮及转轴的摩擦、杠杆及轴的摩擦均忽视不计，g取10N/kg。求：（1）当物块A的顶部刚没入水面时，底部受到水的压强大小；（2）当物块A的顶部刚没入水面时，物块A所受的拉力大小；图24（3）若水位发生改变，当电子秤的示数为55 N时，求物块A浸入水中的深度。 解析：（1）物块A底部受到水的压强：p=水gh=1.0103kg/m3N/kgm=1.0104Pa 。 （2）物块A排开水的体积V排=VA=Sh=0.
19、04 m2m=0.04m3。物块A受到的浮力F浮=水g V排=1.0103kg/m310N/kg0.04m3=400N。物块A受到的重力GA=Ag VA=1.5103kg/m310N/kg0.04m3=600N。物块A受到的拉力F=GA- F浮=600N -400N=200N。 . （3）细绳BN对物块的拉力FN=GB- F示=100N -55N=45N .细绳DM对杠杆的拉力FM=FN=245N=90N。 物块A受到的浮力 （1分）物块A排开水的体积=0.024 m3。.物块A浸入水中的深度h= =0.6m。【名师点评】电子秤是目前市场上常用的称量工具，此题以电子秤显示水库水位装置切入，意在
20、考察滑轮、杠杆、浮力、平衡条件、液体压强、重力等学问点。4如图甲所示，我国“向阳红09”母船正在进展投放“蛟龙号”载人深潜器试验，调控两根伸缩杆，使“”形架绕固定在甲板上的转轴转动至图甲所示位置时停顿，然后由固定在“”形架顶部的绞车通过钢缆释放深潜器。 处在图甲所示位置的“”形架可以简化为图乙中以O为支点的杠杆，OB表示“”形架，CD表示两根伸缩杆，O到CD的间隔 为2m，OD、OE的长度分别为3m、6m 。不考虑“”形架、两根伸缩杆和绞车的重力。（1）请在图乙中画出投放深潜器时“”形架的动力和阻力示意图（2）深潜器的质量为25t，总体积为24.5m。在绞车缓慢向下释放深潜器至刚浸没的过程中，
21、两根伸缩杆的总拉力最多削减多少牛？解析：（1）动力和阻力示意图如图所示。（2）深潜器入水前，钢缆BE的拉力，F2=G=mg=25103kg10N/kg=2.5105N。深潜器浸没入水中后，所受浮力F浮=水g V排，钢缆BE的拉力，F2=G- F浮=G-水g V排=2.5105N-1.0103kg/m310N/kg24.5m3=5.0103N。由杠杆平衡条件，深潜器入水前，两根伸缩杆的总拉力为F1=7.5105N。深潜器浸没入水中后，两根伸缩杆的总拉力为F1=1.5104N。两根伸缩杆的总拉力削减F= F1-F1=7.5105N-1.5104N =7.35105N。【名师点评】“向阳红09”母船
22、由固定在“”形架顶部的绞车通过钢缆释放深潜器，其构造困难，题目通过简化图乙使学生简洁找到支点、动力臂和阻力臂。此题以绞车释放深潜器切入意在考察物体平衡、浮力、杠杆平衡条件等学问点。5.如图所示是一套提升装置的构造示意图，杠杆OC可绕固定点O在竖直平面内转动，OD：DC=1：9，系在杠杆D端的细绳通过定滑轮E及物体B的一端相连，滑轮组Y由定滑轮Z和动滑轮H组成，滑轮组Y的自由端细绳通过定滑轮M及物体B的另一端相连，整个装置在同一竖直平面内小明通过定滑轮拉动C端的细绳提升水中实心匀称物体A，当物体A始终浸没在水中且匀速上升时，小明对地面的压力为N1，对地面的压强为1.6104Pa，滑轮组Y的自由端
23、细绳对物体B向右的拉力为T1；当小明利用装置把物体A完全拉出水面，物体A在空中匀速上升时，小明对地面的压力为N2，滑轮组Y的自由端细绳对物体B向右的拉力为T2已知：小明所受重力为660N，在全部拉动过程中，小明始终双脚着地，每只脚及地面的接触面积为125cm2，物体A的密度为2103kg/m3，N1：N2=8：3，T1：T2=101：201，（不计绳重和细绳及滑轮间的摩擦及水对物体A的阻力，g取10N/kg）求： （1）物体A在空中匀速上升时，小明对地面的压力N2为多少； （2）程度地面对物体B的摩擦力大小和动滑轮组H所受的重力大小分别是多少？5.解：（1）拉物体A在水中匀速上升时， N1=F
24、=pS=1.6104Pa20.0125m2=400N N1 N2 =400N N2 =8 3 ，N2=150N （2）拉物体A在水中匀速上升时，绳对人的拉力F人=G-N1=660N-400N=260N， 拉物体A在空中匀速上升时，绳对人的拉力F人=G-N2=660N-150N=510N， 人经过一个定滑轮拉杠杆C点时，作用在杠杆上的力，FC=F人，物体B通过定滑轮拉 动杠杆D点，所以FD=f+T1，使杠杆在程度位置平衡， 依据杠杆平衡条件得，（f+T1）OD=F人（OD+CD）， 所以，（f+T1）OD=F人10OD， 所以，（f+T1）OD=260N10OD- 同理，当拉物体A在空中匀速上升
25、时， （f+T2）OD=F人10OD， （f+T2）OD=510N10OD- 又因为T1：T2=101：201- 由得，解得：f=75N，T1=2525N，T2=5025N 物体A在空中时，物体B通过定滑轮对滑轮组施加T2大小的力， 物体A和动滑轮有四段绳子担当，所以，T2=1 4 （GA+GH）， 所以，5025N=1 4 （GA+GH）- 物体A在水中时，物体B通过定滑轮对滑轮组施加T1大小的力， 物体A和动滑轮有四段绳子担当，所以， T1=1 4 （GA-F浮+GH）=1 4 （GA-水gVA+GH）=1 4 （GA-水gGA Ag +GH）， 所以，2525N=1 4 （GA-1 2
26、GA+GH）- 由得，GA=20000N，GH=100N 答：（1）物体A在空中匀速上升时，小明对地面的压力N2为150N （2）程度地面对物体B的摩擦力大小是75N，动滑轮组H所受的重力是100N6. （2012全国初中物理竞赛预赛）用图2所示的装置探究斜面的机械效率，用15N的力沿着长50c m，高30cm的斜面，将重为20N的木块匀速拉上斜面。此过程中的额外功主要是指_。此斜面的机械效率为_。写出一条进步斜面机械效率的措施。解析：物体沿斜面上升，此过程中的额外功主要是指克制摩擦力做功。斜面的机械效率为=100%=80%。答案：克制摩擦力做功 80% 增大斜面倾角（减小斜面粗糙程度等）7.
27、 （2011全国初中应用物理学问竞赛河南预赛）小刚同学想测量家中一头肥猪的重，如图所示。他用绳将猪绑住挂在木棒的B点，将棒的一端O放在石坎上，人通过挂在A端的测力计拉起木棒的另一端，使木棒刚好到达程度位置。已知测力计示数F=320N,OA=1.6m,OB=0.4m。问：（1） 请你依据以上数据计算猪的重力大约是多少？（2） 你认为利用这种方法测出的猪的重力比实际重力偏大还是偏小，并说明产生误差的缘由是什么？（3） 假如猪的实际重力为1200N，猪被拉离地面0.1m，这个过程中杠杆装置的机械效率是多少？【解析】：（1）设猪的重力为G，由杠杆平衡原理，GOB=FOA，解得G=1280N.。（2）利
28、用这种方法测出的猪的重力比实际重力偏大。产生误差的缘由是木棒具有重力。（3）猪被拉离地面h=0.1m，A点上升H=4h=0.4m，有用功W有=Gh，总功W总=FH,，杠杆装置的机械效率是=100%=93.75%。【点评】此题涉及杠杆平衡原理、功的计算、机械效率、误差分析等，意在考察对实际问题的分析、建模实力和综合运用学问的实力。8、（12分) （2013全国初中应用物理学问竞赛）工人师傅常常运用一种称为“大力钳”的工具夹紧或切断金属材料，图12所示为用于切断金属所常用的一种小型大力钳，其各局部尺寸已在图中标明(单位为cm)。若工人师傅的单手最大握力为900 N，他运用该大力钳时，在被钳材料处可以产生的最大压力为多大? 解析： 大力钳工作时，相当于杠杆组合，其中ABC、CDE以及对应的下半局部分别为杠杆。假设力的方向沿竖直方向，则杠杆CDE可模型化为图2的状况，其中D为支点，依据杠杆平衡条件，可得F1L1=F2L2由题意可知，F1=900N，L1=12cm，L2=2cm，解得F2=5.4103N同理，杠杆ABC可模型化为图3的状况，其中B为支点，依据杠杆平衡条件，可得F3L3=F4L4解得：F4=1.62104N.