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1、专题10 简单机械考点1 杠杆1（2023山东烟台）筷子发源于中国，是华夏饮食文化的标志之一，如图所示，使用筷子时虽然费力但省距离，下列工具在使用中也能省距离的是（）A用托盘天平称质量B用核桃夹夹核桃C用食品夹夹鸡蛋D用撬棒撬物体AABBCCDD【答案】C【解析】A用托盘天平称量质量的过程中，动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，不能省距离，故A不符合题意；B用核桃夹夹核桃的过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，费距离，故B不符合题意；C用食品夹夹鸡蛋的过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，省距离，故C符合题意；D用撬棒撬物体的过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，费距离，故D不符合题意。故选
2、C。2（2023江苏无锡）如图所示，是天工开物中记载的我国传统提水工具“桔槔”，用绳子系住一根直的硬棒的O点作为支点，A端挂有重为40N的石块，B端挂有重为20N的空桶，OA长为1.2m，OB长为0.6m。使用时，人向下拉绳放下空桶，装满重为100N的水后向上拉绳缓慢将桶提起。硬棒质量忽略不计，下列说法中正确的是（）A向下拉绳放下空桶时桔槔为省力杠杆B向下拉绳放下空桶时拉力为C向上拉绳提起装满水的桶时桔槔为费力杠杆D向上拉绳提起装满水的桶时拉力为【答案】D【解析】A向下拉绳放下空桶时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A错误；B向下拉绳放下空桶时，根据杠杆的平衡条件可知G石OA=（G桶+F）OB
3、，即40N1.2m=（20N+F）0.6m，解之可得：F=60N，故B错误；C向上拉绳提起装满水的桶时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C错误；D向上拉绳提起装满水的桶时，根据杠杆的平衡条件可知G石OA=（G桶+G水-F）OB，即40N1.2m=（20N+100N-F）0.6m，解得F=40N，故D正确。故选D。3（2023湖北黄冈、孝感、咸宁）如图是我国古代劳动人民运送巨木的情景。他们通过横杆、支架、悬绳、石块等，将巨木的一端抬起，垫上圆木，将其移到其他地方。下列说法正确的是（）A横杆相当于一个动力臂大于阻力臂的杠杆，可以省距离B缩短横杆上悬绳与支架之间的距离，更有利于将巨木抬起C支架下端垫
4、有底面积较大的石块是为了增大对地面的压力D巨木下垫上圆木是通过改变接触面的粗糙程度来增大摩擦【答案】B【解析】A横杆相当于一个动力臂大于阻力臂的杠杆，可以省力，但费距离，故A错误；B缩短横杆上悬绳与支架之间的距离，动力臂、阻力大小不变，阻力臂变短，根据杠杆平衡条件可知，动力变小，更有利于将巨木抬起，故B正确；C支架下端垫有底面积较大的石块是为了增大和地面的接触面积，减小支架对地面的压强，故C错误；D巨木下垫上圆木，是通过变滑动为滚动来减小摩擦，故D错误。故选B。4（2023山东滨州）以下四图节选自我国古代科技著作天工开物，其中说法正确的是（）A图甲“泥造砖坯”中，砖坯对地面的压力和砖坯的重力是
5、一对平衡力B图乙“凿取砺房”中，古人手中的凿子是通过减小受力面积增大压强的C图丙“踏车汲水”中，水被提升到高处，水的重力势能转化为动能D图丁“穴取铜铅”中，古人所使用的镐属于省力杠杆【答案】B【解析】A砖坯对地面的压力方向竖直向下，砖坯的重力方向竖直向下，这两个力既不是平衡力也不是相互作用力，故A错误；B增大压强的方法有减小受力面积和增大压力，古人手中的凿子是通过减小受力面积增大压强的，故B正确；C水被提升到高处，是将机械能转化为重力势能，故C错误；D如图所示，古人所使用的镐的动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D错误。故选B。5（2023湖北宜昌）如图为我国古人运送巨木的劳动情境示意图，他们通
6、过横杆、支架、石块等，将巨木的一端抬起。当巨木太重无法抬起时，下列改进方法可行的是（）A减少横杆右端的人数B将支架向右移动C横杆右端的人向支架靠近D减小横杆上悬绳与支架间的距离【答案】D【解析】A如图所示，支架是杠杆支点，人对横杆右端施加向下的力是动力，当巨木太重无法抬起时，就需要更大的动力，需要更多的人来参与给横杆施加向下的力，故A不符合题意；B如果将支架向右移动，等于是动力臂减小，阻力臂增大，想要将巨木抬起需要比原来更大的动力，这是不可行的，故B不符合题意；C横杆右端的人向支架靠近，则是动力臂减小，在阻力和阻力臂不变的条件下，根据杠杆平衡条件可知，需要更大的动力才能把巨木抬起来，故C不符合
7、题意；D减小横杆上悬绳与支架间的距离，等同于是减小阻力臂，根据杠杆平衡条件可知，在阻力和动力臂不变的条件下，需要的动力减小了，就能把巨木抬起来，这种改进方式是可行了，故D符合题意。故选D。6（2023甘肃金昌）如图所示是三种类型的剪刀，请为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀，你会选择 （选填“A”“B”或“C”）剪刀，这样选择的目的是为了 （选填“省力”“省距离”或“省功”）。【答案】 A 省力【解析】12由于剪铁皮需要的力较大，为了省力，需要选择省力杠杆，由图可知，A剪刀的动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，可用来剪铁皮，目的是为了省力。7（2023四川宜宾）我国古代科技著作天工开物记载了脚踏碓（碓：d
8、u，是一种给稻谷去壳的工具，用脚连续踏木杠的一端，另一端的碓头就会连续起落。如图所示，脚向下踏时，脚踏碓属于 杠杆；碓头部较细，是为了减小 ，增大压强。【答案】 费力 受力面积【解析】1由图可知，用脚连续踏木杠时，O点为支点，支点到脚施加的动力的距离为动力臂，支点到碓头的重力的距离为阻力臂，由于动力臂小于阻力臂，所以脚踏碓属于费力杠杆。2碓头部较细，是为了减小受力面积，这是通过减小受力面积来增大压强。8（2023江西）某校组织学生去赣州福寿沟博物馆研学，参观了世界上先进的古代排水系统。如图所示，是福寿沟的工作原理简化示意图，其中有一个独特的设计“水窗”。当江水水位低于水窗时，城内水通过福寿沟将
9、水窗冲开流入江中，该水窗类似于 （填写简单机械名称）；当江水水位高于水窗位置时，随着水位的上升，水窗受到江水的压强 ，水窗处于关闭状态，阻止江水倒灌。【答案】 杠杆 增大【解析】1当江水水位低于水窗时，水流会冲开水窗，水窗受到力的作用，会绕着与顶部连接部分转动，相当于杠杆。2液体的密度一定，液体压强随深度的增加而增大，当江水水位高于水窗位置时，随着水位的上升，水窗受到江水的压强增大，水窗处于关闭状态，阻止江水倒灌。9（2023广东）杠杆在如题图所示位置静止，此时杠杆 （选填“是”或“不是”）处于平衡状态，调节杠杆两端的螺母使杠杆保持水平并静止，此操作可方便测量力臂，原因是此时 。【答案】 是
10、杠杆的重心通过支点，消除了杠杆自重对杠杆平衡的影响，且此时支点到力的作用线的距离等于力臂长度【解析】1杠杆在如图所示位置静止，此时杠杆处于静止状态，达到平衡。2调节杠杆两端的螺母使杠杆保持水平并静止时，杠杆的重心通过支点，消除了杠杆自重对杠杆平衡的影响，且此时支点到力的作用线的距离等于力臂长度。10（2023四川广安）如图所示为我国古人运送巨木的劳动情景示意图，他们通过横杆、支架、石块等将其移到其他地方，移动过程中支架下端垫有底面积较大的石块是为了 （选填“增大”或“减小”）支架对地面的压强；若他们无法将巨木抬起，则有可能抬起巨木的改进方案有 （填写番号）。再增加几个人在横杆右端往下压用另一根
11、硬棒绑在横杆上加长横杆增大横杆上悬绳与支架之间的距离。【答案】 减小 【解析】1支架下端垫有底面积较大的石块，是为了在压力不变，增大接触面的面积从而减小支架对地面的压强。2由图中可知，该装置构成了一个杠杆，若他们无法将巨木抬起，则根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知，为了抬起巨木，在阻力与阻力臂不变时，可以采取增大动力或动力臂等措施将巨木抬起； 再增加几个人在横杆右端往下压时，增大了动力，故符合题意； 用另一根硬棒绑在横杆上加长横杆时，增大了动力臂，故符合题意； 增大横杆上悬绳与支架之间的距离时，增大了阻力臂，故不符合题意。故选。11（2023福建）捶打时，木棰相当于一个 杠杆。白粿被搓揉成
12、圆条形，说明力可以改变物体的 。【答案】 费力 形状【解析】1捶打时，木棰的动力臂小于阻力臂，可知相当于一个费力杠杆。2白粿被搓揉成圆条形，其形状发生变化，这说明力可以改变物体的形状。12（2023湖南株洲）图甲为多人赛艇。划桨时，桨可绕侧舷上的固定轴转动，从而使赛艇运动。图乙为划桨时桨的简化平面图，其中O为固定轴，AB为赛艇的运动方向，桨上OC长为0.8m，OD长为2m，F1为人划桨的力，F2为水对浆的作用力。（1）划桨时，桨对水的作用力大小 （填“大于”、“等于”或“小于”）水对桨的作用力大小；（2）桨为 （填“省力”或“费力”）杠杆。请写出一种与桨类型相同的杠杆： ；（3）已知图乙中F2
13、为200N，F1与CD的夹角=30，F1、F2均与AB平行。要划动桨，F1至少多大？（sin30=0.5，不考虑桨的重力） 【答案】（1）等于 （2）费力 夹菜的筷子 （3）500【解析】（1）1因为物体间力的作用是相互的，所以划桨时，桨对水的作用力等于水对桨的作用力。（2）2 3先根据题意作出动力臂和阻力臂如下图所示：因为动力臂小于阻力臂，则动力大于阻力，所以这个杠杆是费力杠杆；此外，我们平时吃饭时夹菜的筷子也是费力杠杆。（3）4如图，OC=0.8m，OD=2m，F1与CD的夹角=30，sin30=0.5，则动力臂的长为同理可得阻力臂的长为已知图乙中F2为200N，根据杠杆平衡条件可得动力F
14、1为13（2023江苏扬州）同学们在体育课上做仰卧起坐，前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲，后半段是上半身完全离开地面。（1）仰卧起坐时，人体可看成杠杆模型，O为支点，肌肉的拉力F为动力，如图所示，请画出杠杆模型的阻力臂L；（2）先将头向前抬起，可以减小 力臂；在平躺至坐起的过程中，运动员肌肉所施加的动力变化情况是 ；（3）同学们可以改变仰卧起坐的快慢，来控制体育锻炼的效果，从物理学角度分析，其实质是改变 的大小。【答案】（1） （2）阻 变小 （3）功率【解析】（1）1人受到的重力为阻力，从支点O向阻力作用线做垂线，该垂线段就是阻力臂L（2）2将头向前抬起，身体重心更靠近支点，可以减小阻力臂
15、；3在平躺至坐起的过程中，人体重心与支点的水平距离减小，即阻力臂减小，而动力臂长度不变，根据杠杆的平衡条件可知，运动员肌肉所施加的动力会变小。（3）4在仰卧起坐过程中，要克服身体的重力做功，改变仰卧起坐的快慢，可以改变做功的快慢，也就是改变功率的大小。14（2023广东广州）图1中工人用工具搬运石头，该工具可简化成图2中杠杆AB，移动支架，可使支点O在AB间移动。杆水平静止，忽略杆重；（1）人对杆的压力为F1，绳对杆的拉力为F2，F1、F2竖直向下；在图2中画出F1的力臂l1；F2的力臂l2（用F1、F2、l1表示）；（2）同一石头仍悬挂在杆B端，人对杆A端的压力方向不变，只通过移动支点O使该
16、压力变小，杆仍保持水平静止，支点O应向 （选填“A”“B”）端移动。【答案】（1） （2）B【解析】（1）1从支点分别作F1、F2的垂线，用大括号分别扩出l1、l2即为动力臂和阻力臂（2）2通过移动支点O使该压力变小，因为物体的重力不变，根据，可知只要减小l2，增大l1即可，故O点应该向B端移动。15（2023陕西）如图（a），用铁锹铲土时，铁锹可视为杠杆，图（b）是其简化图，O为支点，请在图（b）中画出作用力F的力臂L。【答案】【解析】支点O到力的作用线的距离即为力臂。过O点做力F的作用线的垂线段，即为力臂L。16（2023四川凉山）图甲是自行车的手闸，其中ABO部分可视为一种杠杆，其简化示
17、意图如图乙所示，O为支点，F2为阻力，请在图乙中画出：（1）作用在A点的最小动力F1及其力臂；（2）阻力F2的力臂。【答案】【解析】（1）由杠杆平衡条件可知，当阻力与阻力臂乘积一定时，动力臂越长，动力越小，图中O为支点，因此OA作为动力臂最长；动力方向应该向下，过点A垂直于OA向下作出最小动力F1的示意图。（2）从支点O作阻力F2作用线的垂线，支点到垂足的距离为阻力臂17（2023湖南永州）小明利用铁架台、杠杆、钩码和弹簧测力计等器材探究杠杆的平衡条件，实验使用的钩码质量均相等，杠杆上每格长度均相等，（1）当杠杆静止时如图甲所示，为了方便测量力臂，需要调节杠杆在水平位置平衡，应当将杠杆的平衡螺
18、母向 （选填“右”或“左”）调节；（2）在杠杆两侧挂上钩码，设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；多次换用不同数量的钩码，并改变钩码在杠杆上的位置，使杠杆在水平位置平衡，得到实验数据如下表：次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm10.520.01.010.021.015.01.510.031.510.00.530.0分析表中的数据，得到杠杆的平衡条件是： ；（3）本次探究经过多次实验的目的是 ；A减小实验误差B寻找普遍规律（4）如图乙所示，将A、B位置的钩码个数都减少一个，杠杆将会 （选填“仍然平衡”、“左
19、端下沉”或“右端下沉”）；（5）如图丙所示，用弹簧测力计先后在a、b位置拉杠杆上同一点C，杠杆都在水平位置平衡，弹簧测力计在a位置竖直向上的拉力为Fa，在b位置斜向上的拉力为Fb，则Fa Fb（选填“大于”、“等于”“小于”）。【答案】 右 见解析 B 右端下沉 小于【解析】（1）1图甲中，杠杆左端下降，要调节到水平位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡，便于测量力臂。（2）2由表格中数据知，第一次数据0.5N20.0cm=1.0N10.0cm，第二次数据1.0N15.0cm=1.5N10.0cm，第三次数据1.5N10.0cm=0.5N30.0cm，可得杠杆的平衡条件是：
20、动力动力臂=阻力阻力臂，即F1l1=F2l2。（3）3通过实验总结归纳出物理规律时，一般要进行多次实验，获取多组实验数据归纳出物理规律才具有普遍性，结论才正确，所以在探究杠杆平衡的条件时，多次改变力和力臂的大小主要是为了获取多组实验数据归纳出物理规律，故选B。（4）4设一个钩码的重力为G，杠杆一格长度为L，将A、B位置的钩码个数都减少一个，杠杆左端G3L=3GL，杠杆右端2G2L=4GL，3GL4GL，杠杆将会右端下沉。（5）5弹簧测力计在a位置竖直向上的拉力为Fa，在b位置斜向上的拉力为Fb，竖直向上的拉力的力臂大于斜向上的拉力的力臂，阻力和阻力臂不变，根据杠杆的平衡条件得到FaFb18（2
21、023湖北武汉）在探究杠杆平衡条件的实验中：（1）调节平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止。选取若干个质量均为50g的钩码，在杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码，使杠杆重新在水平位置平衡，分别记下F1、F2、l1、l2的数值。重做几次实验，部分实验数据如下表所示。次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm13.05.01.510.022.015.02.015.031.025.02.510.0由表中数据可得，F1、F2、l1、l2之间的关系式是 ；（2）在第（1）问的某次实验中，杠杆右侧挂了4个钩码，左侧用弹簧测力计竖直向下拉，当杠杆在如图甲所示位置静止时，弹簧测
22、力计的示数是 N；保持杠杆右侧所挂4个钩码的位置不变，取下弹簧测力计，在杠杆右侧用弹簧测力计沿竖直方向拉杠杆，当杠杆再次水平并静止时，弹簧测力计对杠杆的拉力为F=1.5 N，请在图乙中画出弹簧测力计对杠杆的拉力F的示意图及其力臂l。 【答案】 【解析】（1）1分析数据可得，第一次试验，第二次实验，由此可知，F1、F2、l1、l2之间的关系式为（2）2由题意知，杠杆右侧挂了4个钩码，总质量为200g，由得，四个钩码重力为，杠杆右侧受到向下拉力的大小等于砝码重力大小，即，根据图甲可知，由可知，弹簧测力计的大小为（3）3由得，杠杆再次平衡状态为，解得。根据力与力臂的关系进行画图，即过支点作力的作用线
23、的垂线段考点2 滑轮19（2023四川遂宁）用如图所示的四种简单机械，将同一重物从低处匀速提升到高处，在不计机械自重及摩擦的情况下，最省力的是（）ABCD【答案】B【解析】如选项A中图，动滑轮是省力杠杆，其动力臂是阻力臂的2倍，则动力是阻力的一半，即，如选项B中图，根据机械功原理，任何机械都不省功，所以由得，如选项C中图，设阻力臂为L，则从支点到动力作用点长度为3L，因为动力作用线与横杆夹角为30，说明动力臂长度为横杆的一半，即。根据杠杆平衡条件可得，如选项D中图，定滑轮是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，则。综上所述，通过比较得知，B选项中最小，即在不计机械自重及摩擦的情况下，最省力的是斜面，故B
24、符合题意，ACD不符合题意。故选B。20（2023甘肃金昌）如图所示，小亮用滑轮组将装修材料运到楼上，请用笔画线帮他组装最省力的滑轮组。【答案】【解析】要使滑轮组最省力，则动滑轮上缠绕的绳子数应最多，由图中可知，滑轮组中有一个动滑轮，则动滑轮上最多可缠绕三股绳子考点3 轮轴21（2023广东）明代宋应星在天工开物中记载的农业生产汲水装置辘轳，沿用至今。题图甲是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，提起水桶。（1）图甲所示，辅可视为不等臂杠杆，为方便提水，它是按照 （选填“省力”或“费力”）杠杆来设计的。用辅提水的某时刻示意图如图乙所示，它的
25、支点是“A”“B”或“C”中的 点。（2）设大轮与小轮的半径比为3:1，水桶受到的总重力为90N。使周长为3m的大轮转动一圈，水桶匀速上升，井绳对水桶做功 J；若要使辘轳静止在图乙所示位置，作用在C点最小的力应为 N。（不计井绳的粗细和自重）（3）图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用 （选填“”或“”）。【答案】 省力 B 90 30 【解析】（1）12为方便提水，根据题图可知，它是按照省力杠杆来设计的；由于辅围绕B点进行旋转，可知B点为其支点。（2）34由于大轮与小轮的半径比为31，当周长为3m的大轮转动一圈，则小轮也转动一圈，且小轮转动的距离为1m，由于木桶匀速上升，则井绳对水桶做功根据图乙所示，大轮与小轮的半径比为31，当动力臂为BC时，作用在C点的力最小，根据杠杆平衡条件可知，最小的力为因为，可得（3）5为了更省力，开关应选用动力臂较大的，故开关应选用。（北京）股份有限公司