物理第五章 简单机械综合与测试同步训练题

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第五章  《简单机械》测试卷（提升卷）

（时间：60分钟，满分：100分）

一、单项选择题（共36分，每小题3分）

1．在图1所示的用具中，正常使用时属于费力杠杠的是

【答案】A

【解析】食品夹在正常使用时，阻力臂大于动力臂，属于费力杠杠；其它在正常使用时属于省力杠杠。

故选A。

2．A、B两物体的重力分别为60N和140N。图2中，当A、B两物体都静止时，它们所受的合力分别为

A．60N、140N         B．0、140N          C．60N、0         D．0、0

【答案】D

【解析】因A、B两物体都静止，则它们各自所受的力一定是平衡力；当物体受平衡力作用时，其合力为零。

故选D。

3．工人用如图3所示的装置运送砂石，下列说法正确的是

A．滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小

B．图中动滑轮相当于一个省力杠杆

C．绳子自由端下拉1m，桶上升2m

D．质量为65kg的人利用该滑轮组能提起150kg的砂石

【答案】B

【解析】A．滑轮组中的定滑轮只能改变力的方向，不能改变拉力的大小；

B．图中动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆；

C．绳子自由端下拉1m，桶上升的高度为h0.5m；

D．质量为65kg的工人对绳子向下的最大拉力为：，

若不考虑动滑轮的重力，利用该滑轮组能提起砂石的重力为,

能提起砂石的质量为。

故选B。

4．如图4所示的滑轮组处于平衡状态，在不计滑轮重及绳子摩擦的情况下，G1∶G2为

A．1∶1           B．1∶2           C．2∶1          D．3∶1

【答案】C

【解析】由图10可知，G1由两根绳子承担，G2的力作用在绳子上，

故，即G1：G2=2：1。

故选C。

A.F1＞F2           B.F1=F2            C.F1＜F2             D.F1≥F2

【答案】C

【解析】如图所示，杠杆的阻力和阻力臂不变，F1的力臂是OA，F2的力臂是OC，在Rt△OCA中，OC＜OA，根据杠杆的平衡条件可知F2＞F1。

故选C。

6．如图6所示的四种剪刀，正常使用时，动力作用点在阻力作用点和支点之间的是

【答案】D

【解析】由图可知：A、B、C三种剪刀的支点位于中间轴上，动力作用点和阻力作用点分别位于支点的两侧，故均不符合题意；图D中剪刀的支点位于相连的尾端，动力作用点位于中间位置，阻力作用点位于剪刀头部，故D符合题意。

故选D。

7．如图7甲所示，皮划艇运动员一手支撑住桨柄的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看作一个杠杆。图乙中对船桨模型受力分析最合理的是

【答案】B

【解析】由题意可知，人上面的手撑住桨柄的末端，使桨围绕末端转动，所以末端为支点。下面的手给桨向后的作用力，这时水给桨一个向前的作用力，使得船前进。

故选B。

8．如图8所示，用刻度均匀的匀质杠杆进行“杠杆平衡条件”的实验（每个钩码重相等），下列说法正确的是

A．实验前出现图中所示情况，应将杠杆的平衡螺母向左调

B．在AB处各减少一个钩码，杠杆仍然能保持平衡

C．实验时，在C处挂5个钩码，再向左移动平衡螺母调节杠杆平衡

D．弹簧测力计由竖直方向逐渐向右转动，杠杆始终保持水平平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐变大

【答案】D

【解析】A．由图可知，杠杆的右端上翘，要使杠杆在水平位置平衡，平衡螺母应向右端移动；

B．设一个钩码重为G，一格的长度为L，原来：3G×2L＝2G×3L，杠杆平衡；

在杠杆两侧挂钩码处各减少一个质量相等的钩码，现在：2G×2L＞G×3L，所以杠杆不再平衡，杠杆的左端下沉；

C．挂上钩码后，实验过程中不能再调节平衡螺母；

D．图中弹簧测力计从竖直位置转到倾斜位置，此时拉力F的力臂变短，根据杠杆的平衡条件可知，拉力应变大，即测力计的示数变大，即D选项符合题意。

故选D。

9．如图9所示，在轻质杠杆上吊一重物G，在一端施加一个始终与杠杆垂直的动力F，使杠杆缓慢地从OA转至水平位置OB，则在转动过程中

A．F变大     B．F先变大后变小        C．F变小     D．F先变小后变大

【答案】A

【解析】由图可知，将杠杆缓慢地由最初位置拉到水平位置时，动力臂不变，阻力不变，阻力臂变大，根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，动力逐渐变大。

故选A。

10．如图10所示，自卸车的示意图，车厢部分可视为杠杆。则下列分析正确的是

A．b点是支点，液压杆施加的力是动力，货物重力是阻力B．b点是支点，物体a放在车厢前部可省力

C．c点是支点，物体放在车厢后部可省力            D．c点是支点，物体a放在车厢前部可省力

【答案】C

【解析】由图可知，车厢绕c点转动，故c是支点；物体应放在车厢后部，这样动力臂大于阻力臂，才能省力。

故选C。

A．0.8m/s、160N      B．0.8m/s、40N    C．0.4m/s、160N        D．0.2m/s、40N

【答案】A

故选A。

12．室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味，使用时用脚踩踏板，桶盖开启。根据室内垃圾桶的结构示意图（如图12所示），可确定

A．桶中只有一个杠杆在起作用，且为省力杠杆

B．桶中只有一个杠杆在起作用，且为费力杠杆

C．桶中有两个杠杆在起作用，且都是省力杠杆

D．桶中有两个杠杆在起作用，一个是省力杠杆，一个是费力杠杆

【答案】D

【解析】由图12可见，脚踩踏板使桶盖开启的作用机理是：脚踩的踏板F连着的是一个杠杆装置，其支点位于桶下方的E点处，阻力作用点在脚踏板的D点处；由图可知，这一杠杆的动力臂大于阻力臂，是一个省力杠杆；

另一杠杆的阻力作用点连着一根竖直DB的顶杆顶在桶盖上，脚踩踏板时顶杆将桶盖顶开，图中桶盖打开时其左侧C与桶边相连，右侧则离开桶边。这样，桶盖又相当于一个绕其左边边缘C点转动的杠杆，这一杠杆的阻力即为桶盖的重力，它作用于桶盖的中心，显然，这一杠杆装置的动力臂小于阻力臂，所以是一费力杠杆。

故选D。

二、填空题（共14分，每空各2分）

13．如图13所示为某学校升旗的情景，旗杆顶装的滑轮是       滑轮，它的作用是        。

【答案】定    改变力的方向

【解析】由图可知，旗杆顶部滑轮的轴是固定的，所以该滑轮为定滑轮；使用定滑轮的优点是可以改变力的方向，但不能省力。

14．如图14所示，在B点悬挂重物G，在C点用弹簧测力计勾住，使杠杆AB在水平方向平衡。若弹簧测力计的示数为3G，则AB∶BC＝_____    。

【答案】AB∶BC＝3∶2

【解析】由图可知杠杆的支点在左端的A点处，杠杆受物体向下拉力为F1、弹簧测力计向上的拉力F2，此二力均与杠杆垂直，则F1、F2的力臂分别为AB、AC。将上述分析结果代入杠杆平衡条件，得出F1·AB＝F2·AC．

又因F1＝G，F2＝3G，所以AC＝AB．而AC＋CB＝AB，则CB＝AB，所以AB∶BC＝3∶2。

15．如图15所示,轻质杠杆在水平位置平衡,则作用力F1∶F2=        ；若拉力F2=2N,则F1=       。

【答案】5∶4         2.5N

【解析】根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2得，F1×40cm=F2×(40cm+10cm),所以F1∶F2=5∶4，

当F2=2N时,F1=2.5N。

16．如图16所示，小森用同样的力把甲、乙两物体匀速提升，如不计摩擦和滑轮重，则重力G甲_____G乙()。

【答案】

【解析】从图中看出，甲为定滑轮，所以FG甲，乙是动滑轮，FG乙/2，即G乙=2F。因此G甲G乙。

17．如图17所示，轻质杠杆AOB，左边挂重物G1、右边挂重物G2、支点是O、且AO＜BO，此时杠杆平衡在水平位置。若在G1和G2下分别再加挂重为G的重物，此时杠杆将不再平衡，      端将会下降（选填“A”或“B”）。

【答案】B

【解析】决定杠杆平衡的因素是力和力臂的乘积。现杠杆平衡，则有F1·OA＝F2·OB。

当杠杆的两边各加挂重物G时，使杠杆顺时针转动的力和力臂的乘积为：

OB·F2′＝OB·（G2＋G）＝OB·G2＋OB·G                       ①

使杠杆逆时针转动的力和力臂的乘积为：

OA·F1′＝OA·（G1＋G）＝OA·G1＋OA·G                        ②

比较上述两式，由于OA＜OB，所以OA·G＜OB·G，即OB·G2＋OB·G＞OA·G1＋OA·G，

所以杠杆不再平衡，其B端将会下降。

三、实验解答题（共32分，其中18每空、每图各2分、24题6分）

18．如图18所示，用一根硬棒撬一个大石块，棒的上端A是动力作用点。请在图上标出：

(1)当动力方向竖直向上时，杠杆的支点a；

(2)当动力方向竖直向下时，杠杆的支点b。

【答案】如图示

当动力方向向上时，支点为a；如甲图所示：当动力方向向下时，支点为b；如乙图所示：

19．如图19，杠杆在力F1、F2的作用下处于平衡状态，L1为F1的力臂，请在图中作出F2的力臂L2及力F1。

【答案】如图示

【解析】根据力臂是支点到力的作用线的距离，可画出F2的力臂L2；过L1的末端作虚线的垂线交杠杆的点为F1的作用点，从而可画出动力F1。

20．探究杠杆的平衡条件

如图20所示，是小明和小华同学用于探究杠杆平衡条件的实验装置．

(1)实验前，小明和小华同学发现实验装置如图甲所示，为了使杠杆在水平位置平衡，他们应将左端的螺母向左调或将右端的螺母向________调。

(2)实验中，两位同学在杠杆的左右两侧加挂钩码，如图乙所示，如果两人决定只改变左侧钩码的位置，则向________移动，才能使杠杆在水平位置重新平衡．改变钩码的个数及位置，并进行多次实验。

(3)实验后，两位同学将所得的数据分析处理，最终得到杠杆的平衡条件为__________。

【答案】左    右    F11=F22

【解析】(1)实验前，杠杆右端下沉，左端上翘，根据左倾右调，应将左端的螺母向左调或将右端的螺母向左调；

(2)实验中，两位同学在杠杆的左、右两侧加挂钩码，如图乙所示，杠杆左端下沉，说明左边力和力臂的乘积大于右边力和力臂的乘积，如果只改变左侧钩码的位置，根据杠杆平衡条件，向右移动才能使杠杆在水平位置重新平衡；

(3)实验后，将所得的数据分析处理，F11和F22的乘积相等，最终得到杠杆的平衡条件为

F11=F22。

21．如图21所示，小明在“探究杠杆平衡条件”的实验中：

（1）实验前调节平衡蜾母使杠杆在水平位置平衡，目的之一是方便测量         ；

（2）如图甲所示。在杠杆左边A处挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，在杠杆B处挂

              个钩码（实验中所用的钩码均相同）；

（3）小明又用弹簧测力计。在C处竖直向上拉。如图乙所示。当弹簧测力计逐渐向右倾时，使杠杆仍然在水平位置平衡。则弹簧测力计的示数将逐渐        （选填“变大”、“变小”或“不变”）。

【答案】（1）力臂   （2）3   （3）变大  

【解析】（1）实验前调节平衡蜾母使杠杆在水平位置平衡，当杠杆在不挂钩码时处于水平平衡状态时，从支点到挂钩码处杠杆的长度即为力臂长度，目的之一是方便测量力臂；

（2）设一个钩码的重力为G，杠杆一个小格代表L，图中，杠杆的左端：4G×3L＝12GL，

B处的力臂为4L，杠杆的右端：F2×4L＝12GL，解得F2＝3G，

即在B处挂3个同样的钩码；

（3）弹簧测力计竖直向上拉杠杆时，拉力力臂为OC，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，拉力的力臂小于OC，拉力力臂变小，拉力变大，弹簧测力计示数变大。

22．某同学研究动滑轮的使用特点，他每次都匀速提起钩码，研究过程如图22所示，请仔细观察图中的操作和测量结果（不计滑轮的重力），然后归纳得出初步结论。

（1）比较A、B两图可知：____________________________；

（2）比较B、C两图可知：____________________________。

【答案】见解析

【解析】（1）使用动滑轮竖直向上提起重物时可以省一半力。

（2）使用动滑轮竖直向上提起重物时，绳自由端移动距离为重物移动距离的2倍。

23．某同学研究动滑轮的使用特点，他每次都匀速提起钩码，研究过程如图23所示，请仔细观察图中的操作和测量结果，然后归纳得出初步结论。已知动滑轮的重为0.2牛。

（1）比较甲、乙两图可知：_____________________________________       _；

（2）比较乙、丙、丁三图可知：_________________________________________。

【答案】（1）使用动滑轮匀速提起相同钩码，可以省力，但不能改变用力方向；

（2）使用动滑轮匀速提起相同钩码，可以省力，但拉力与竖直方向夹角越大，用力越大。

【解析】（1）比较甲、乙两图可知：物体和动滑轮总重为2.2N，使用动滑轮时的拉力为1.1N,可见使用动滑轮匀速提起相同钩码，可以省力，但不能改变用力方向；

（2）比较乙、丙、丁三图可知：使用动滑轮匀速提起相同钩码时，可以省力，但拉力与竖直方向的夹角越大，用力也会越大。

24．小阳利用滑轮组及相关器材进行实验，记录的实验数据如下表所示。请根据表中数据归纳出拉力F与重力G的关系：F =            。

【答案】F0.2G0.2N

【解析】根据表中数据，G每增加1N，F就增加0.2N，进而可知F0.2G+0.2N。

25．实验台上有满足实验要求的器材：弹簧测力计1个，所受重力为1N的钩码1个，带支架的杠杆1个。杠杆上相邻刻度间距离均为0.05m，刻线上下靠近杠杆边缘处均有圆形小孔，可用来挂钩码或弹簧测力计，如图24所示。请利用上述实验器材，设计一个实验证明：“杠杆在水平位置平衡时，如果阻力和阻力臂保持不变，动力与动力臂的倒数成正比”。

（1）请写出实验步骤，画出实验数据记录表格。

（2）实验过程中，保持阻力、阻力臂不变，在杠杆水平平衡时，小华测出每一组动力臂L1和动力F1的数据，并利用实验数据绘制了F1与的关系图像，如图25所示。请根据图像写出F1与的关系式F1=___________。

【答案】见解析

【解析】（1）实验步骤：

①将带支架的杠杆放在水平桌面上，调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡。

②将重为1N的钩码（阻力F2）挂在支点右侧0.3m处（阻力臂L2），将弹簧测力计的挂钩钩在支点右侧的0.1m（动力臂）处。竖直向上拉弹簧测力计，使杠杆在水平位置平衡，读出弹簧测力计的示数（动力F1）。将L1 、F1的数据记在表格中。

③保持阻力F2和阻力臂L2不变，将弹簧测力计的挂钩挂在支点右侧0.15m、0.2m、0.25m、0.3m、0.4m处，仿照步骤②再做5次实验，将L1、F1的相应数据记在表格中。

④根据实验数据计算出动力臂L1倒数，并记录在表格中。

实验数据记录表

（2）

四、计算题（共18分，每小题9分）

26．如图26甲、乙所示，设物重G为200N，摩擦及绳重不计，动滑轮的重不能忽略，绕在滑轮组上的绳子最多只能承受50N的拉力。

(1)你将选用图中的哪个滑轮组来提升重物？

(2)若在实际提升物体匀速上升时，绳端的拉力是44N，求该滑轮组动滑轮的总重。

【答案】(1)选用滑轮组乙    (2)20N

【解析】(1)因摩擦及绳重不计，动滑轮的重不能忽略，当使用图甲中滑轮组时，承担物重的绳子有4根，则拉力：F甲＝＝＞50N，即拉力会大于绳子能承受的最大拉力50N，故不能选择甲。当使用图乙中滑轮组时，承担物重的绳子有5根，则拉力：F乙＝＝＝40N＋，若G动＜50N，则拉力不会大于绳子能承受的最大拉力，故选择滑轮组乙来提升重物。

(2)根据滑轮组的工作特点，由F＝得，G动＝nF－G物＝5×44N－200N＝20N。

27．如图27所示，一根长木棒AB（质量不计）可以绕支点O转动，木棒的A端用竖直细线连接在地板上，OA＝0.6m，OB＝0.4m。在木棒的B端通过细线悬挂一个长方体物块C，C的密度为0.8×103kg/m3，B端正下方放一盛满水的溢水杯，溢水杯中水的深度为20cm。现将物块C缓慢浸入溢水杯中，当物块浸入水中一半时，从溢水口处溢出0.5N的水，杠杆处于水平平衡状态。（忽略细线的重力，g取10N/kg）

求：（1）当物块浸入水中一半时，物块受到的浮力；

（2）物块的体积和物块C受到细线的拉力；

（3）细线作用在A的力和溢水杯底受到水的压强。

【答案】(1)0.5N   (2)0.3N    （3）2000Pa

【解析】（1）由题知，溢水杯内盛满水，物块C浸入水中一半时，受到的浮力为：

F浮＝G排＝G溢＝0.5N，

（2）由F浮＝ρ液gV排可得排开水的体积：

所以物块C的体积：VC＝2V排＝2×5×10﹣5m3＝1×10﹣4m3；

物块C的重力：G＝mg＝CVCg＝0.8×103kg/m3×1×10﹣4m3×10N/kg＝0.8N；

物块C受到细线的拉力：F拉C＝G﹣F浮＝0.8N0.5N＝0.3N；

（3）因力的作用是相互的，杠杆B端受到的拉力FB＝F拉C＝0.3N；

根据题意可知，力臂OA＝0.6m、OB＝0.4m，

由杠杆平衡条件可得：FA×OA＝FB×OB，

细线作用在A的力：

根据题意可知，溢水杯内盛满水，物块C浸入水时，水溢出，溢水杯内的水深不变，所以h＝20cm＝0.2m，

溢水杯底受到水的压强：p＝水gh＝1×103kg/m3×10N/kg×0.2m＝2000Pa。