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- 2021-11-06 发布
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12 杠杆和滑轮
(限时:45分钟)
一、选择题
1.[2019·云南]如图K14-1所示的简单机械中,属于省力杠杆的是 ( )
图K14-1
2.[2019·河南]如图K14-2所示的开瓶器开启瓶盖时可抽象为一杠杆,不计自重。图K14-3中能正确表示它工作示意图的是 ( )
图K14-2
图K14-3
3.杠杆质地均匀,每个钩码重0.5N,图K14-4所示操作中可以使杠杆在水平位置平衡的是(杠杆上有等间隔的刻度线) ( )
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图K14-4
4.[2019·湘西州]一根圆木放在水平地面上,粗略估计它的质量时,我们视其粗细相同,质量分布均匀,现抬起一端使它稍离地面需要500N的力,则原木的质量约为(g取10N/kg) ( )
A.50kg B.100kg
C.250kg D.500kg
5.[2019·青岛]如图K14-5所示为“探究杠杆平衡条件”的实验装置,杠杆平衡时,钩码对杠杆的拉力为阻力F2=1.0N,阻力臂l2=20cm,弹簧测力计示数F1=2.5N,则动力臂l1为 ( )
图K14-5
A.15cm B.8cm
C.50cm D.80cm
6.[2019·上海模拟]图K14-6中,O为轻质杠杆的支点,在B点挂重物,若在杠杆上施加一个拉力使杠杆水平平衡,则图中拟施加的四个力中,符合要求且最小的是 ( )
图K14-6
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
7.[2019·郴州]利用如图K14-7所示的滑轮组匀速提升200N的重物,动滑轮重为10N,则拉力F的大小为(不计绳重与摩擦) ( )
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图K14-7
A.70N B.100N
C.105N D.110N
8.[2019·陕西]工人用如图K14-8所示的装置运送砂石,下列说法正确的是( )
图K14-8
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的工人利用该滑轮组能提起150kg的砂石
9.[2019·自贡]如图K14-9所示,物体A、B的重分别为20N、10N,滑轮重和滑轮与绳子间的摩擦忽略不计,此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动。若用力F向左拉物体A,使物体A向左做匀速直线运动,则( )
图K14-9
A.F=20N B.F=10N
C.F=5N D.F=30N
10.[2019·达州]如图K14-10所示,轻质杠杆AB可绕O点转动,当物体C浸没在水中时杠杆恰好水平静止,A、B两端的细线均不可伸长且处于张紧状态。已知C是体积为1dm3、重为80N的实心物体,D是棱长为20cm、质量为20kg的正方体,OA∶OB=2∶1,圆柱形容器的底面积为400cm2。则下列结果不正确的是(g取10N/kg) ( )
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图K14-10
A.物体C的密度为8×103kg/m3
B.杠杆A端受到细线的拉力为70N
C.物体D对地面的压强为1.5×103Pa
D.物体C浸没在水中前后,水对容器底的压强增大了2×103Pa
二、填空题
11.[2019·安顺]如图K14-11所示,用固定在竖直墙上的直角三角形支架ABC放置空调室外机。已知AB长40cm,BC长50cm。室外机的质量为30kg,室外机的重力作用线正好通过AB中点,则A处螺钉受到的水平拉力F为 N (支架重力不计)。为了安全,从力学的角度分析,室外机的位置应尽量 (选填“靠近”或“远离”)墙壁。
图K14-11
12.[2019·绥化]如图K14-12所示,轻质杠杆OB可绕固定轴O自由转动。将棱长为10cm的正方体合金块用轻绳挂在A点处(AB=2AO),在B点施加竖直向上的力F1=30N时,杠杆在水平位置平衡,此时合金块对水平地面的压强恰好为0,则合金块的质量是 kg。若撤去F1,在B点施加力F2时,合金块对地面的压强为1.2×103Pa,则力F2的大小是 N。(g取10N/kg)
图K14-12
13.[2019·咸宁]如图K14-13所示,杠杆AB放在钢制圆柱体的正中央水平凹槽CD中,杠杆AB能以凹槽两端的C点或D点为支点在竖直平面内转动,长度AC=CD=DB,左端物体重G=12N。当作用在B点竖直向下的拉力F足够大时,杠杆容易绕 (选填“C”或“D”)点翻转,为使杠杆AB保持在水平位置平衡,拉力的最
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小值F1= N,最大值F2= N。 (杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计)
图K14-13
14.[2019·安徽]图K14-14中物块甲和乙处于静止状态。已知甲重12N,乙重8N,不计绳重及一切摩擦,则甲受到地面的支持力为 N。
图K14-14
15.[2019·河南模拟]如图K14-15所示为一种手摇升降晾衣架示意图,它由四个定滑轮和两个动滑轮组成,绳子的末端绕在一个固定在墙壁的旋轮上,旋转摇柄可以使晾衣架升降。假设在升降过程中晾衣架横梁保持水平,假设衣服和晾衣架(含动滑轮)等的总重是50N,则静止时旋轮处对绳子的拉力是 N(各种摩擦均忽略不计);要使晾衣架横梁上升1m,则绕进旋轮上的绳子长度是 m。
图K14-15
16.[2019·祥云县一模]如图K14-16所示,用三个滑轮拉同一物体在水平面上做匀速直线运动,所用拉力的大小分别为F1、F2和F3,不计滑轮重力、轮与绳之间的摩擦,则其中属于定滑轮的是图 (选填“甲”“乙”或“丙”),拉力F1、F2和F3的大小关系是 。
图K14-16
三、作图题
17.[2019·盐城]在图K14-17中画出力F的力臂l。
图K14-17
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18.[2019·泰州]在图K14-18中画出正确使用动滑轮提升重物的绕线方法。
图K14-18
19.[2019·淮安]在图K14-19中画出使用滑轮组提升物体时最省力的绳子绕法。
图K14-19
20.[2019·铜仁]一个工人站在地面上,使用如图K14-20所示的滑轮组将重物从地面提升到楼顶,要求绳子的自由端要向下拉,请你用笔画线代替绳子,画出滑轮组最省力的绕绳方法。
图K14-20
21.图K14-21是一个杠杆式简易起吊机,它上面装了一个定滑轮,可以改变拉绳的方向,杠杆OBA可绕O点转动。在图上画出动力臂l1和阻力F2的示意图。
图K14-21
四、实验探究题
22.[2019·南京]如图K14-22所示为一拉杆旅行箱的示意图。将其视为杠杆,O为支点,B为重心,BC为竖直方向,A为拉杆端点。已知箱重为250N,OA为120cm,OC为24cm。
图K14-22
(1)在A点沿图示方向施加动力F,箱子静止。则动力F的力臂为 cm,F的大小为 N。
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(2)使拉杆箱在图示位置静止的最小动力为 N。
(3)生活中,常把箱内较重物品靠近O点摆放,这样可使拉杆箱在图示位置静止时所需的最小动力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
23.[2019·宿迁]如图K14-23所示为“探究杠杆平衡条件”的实验过程。
图K14-23
(1)把杠杆放在支架上并置于水平桌面上,静止时发现杠杆左低右高,如图甲所示,为了使杠杆在水平位置平衡,应将右端的平衡螺母向 调节。
(2)如图乙所示,在已经调节好的杠杆左侧A点处挂4个钩码,要使杠杆仍在水平位置平衡,则应在杠杆右侧离支点O4格的B点处挂 个相同的砝码。
(3)如图丙所示,在杠杆左边离支点4格的C点处,用弹簧测力计与水平方向成30°角斜向上拉,也可使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计示数为 N(每个钩码重0.5N)。
24.[2019·淮安]小明在做“探究杠杆平衡条件”的实验。
(1)实验前调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡,其目的之一是方便测量 。
(2)如图K14-24甲所示,在杠杆左侧A处挂4个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,则需在杠杆B处挂 个钩码。(实验中所用的钩码均相同)
图K14-24
(3)小明又用弹簧测力计作用在C处竖直向上拉,如图乙所示。当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,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”)。
25.(1)如图K14-25Ⅰ所示,甲物体重3N,乙物体重10N,用绳绕过定滑轮相连(不计绳重与摩擦)。此时乙物体静止于水平地面上,则a绳对甲的拉力为 N。
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图K14-25
(2)在分析b绳对乙的拉力时,小明认为是3N,小慧认为是7N。
①小明做了如下实验:用弹簧测力计测出某物体的重力(如图Ⅱ所示);然后将绳子靠着定滑轮(不计绳重与摩擦),如图Ⅲ所示,弹簧测力计依次放在A、B、C、D位置时,其示数保持不变。由此可见,定滑轮只改变了力的 ,不改变力的 ,所以,小明认为图Ⅰ中b绳对乙的拉力为3N。(均选填“大小”或“方向”)
②图Ⅰ中b绳对乙的拉力和乙对b绳的拉力是一对 (选填“相互作用力”或“平衡力”)。为了探究这两个力的大小关系,再做如图Ⅳ的实验:将弹簧测力计丙与丁相互对拉,它们的示数相等。于是可以得出,b绳对乙的拉力 (选填“等于”或“不等于”)乙对b绳的拉力。由此可知,图Ⅰ中b绳对乙的拉力为
N。
(3)再通过受力分析可得,图Ⅰ中地面对乙有 N的支持力。
五、计算题
26.如图K14-26所示,一根轻质直杠杆在水平位置保持平衡,左端挂100N的物体G1,其力臂l1为0.6m,右端挂200N的物体G2。
(1)求右端物体G2的力臂l2。
(2)若在右端增加200N的物体,要使杠杆再次水平平衡,支点应向哪端移动多少距离?
图K14-26
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【参考答案】
1.B
2.B [解析]用开瓶器开启瓶盖时,支点是开瓶器与瓶盖上方的接触点,即选项图中杠杆的左端点,阻力为瓶盖对开瓶器竖直向下的作用力F2,动力为手对开瓶器右侧竖直向上的作用力F1,因为动力臂大于阻力臂,所以开瓶器为省力杠杆,即F1F2>F1
17.如图所示
18.如图所示
19.如图所示
20.如图所示
21.如图所示
22.(1)60 100 (2)50 (3)变小
23.(1)右 (2)2 (3)2
24.(1)力臂
(2)3
(3)变大
25.(1)3
(2)①方向 大小 ②相互作用力 等于 3
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(3)7
26.解:(1)杠杆水平平衡时,由杠杆的平衡条件可得G1l1=G2l2,则右端物体G2的力臂l2=G1G2l1=100N200N×0.6m=0.3m。
(2)若在右端增加200N的物体,则右端力与力臂的乘积变大,要使杠杆在水平位置再次平衡,应减小右侧力与力臂的乘积,增大左侧力与力臂的乘积,所以,支点应向右端移动。
设支点向右端移动的距离为l,
由杠杆的平衡条件可得G1(l1+l)=(G2+G)(l2-l),
即100N×(0.6m+l)=(200N+200N)×(0.3m-l),
解得l=0.12m,即支点应向右端移动0.12m的距离。
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