3.4简单机械 同步练习(含解析)

简单机械
一、单选题
1.如图是吊车起吊货物的示意图，伸缩撑杆为圆弧状，工作时它对吊臂的支持力始终与吊臂垂直，使吊臂绕O 点缓慢转动，从而将货物提起。

下列说法正确的是（）
A. 吊臂是一个省力杠杆，但要费距离
B. 吊臂是一个费力杠杆，但可以省功
C. 匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆支持力的力臂变小
D. 匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆支持力逐渐变小
2.三个和尚挑水吃的故事相信大家耳熟能详。

如图所示，甲图和尚们商量出新的挑水方案：胖和尚一人挑两小桶，瘦和尚和小和尚两人合抬一大桶，以下说法中正确的是（）
A. 乙图中水桶向后倾，为保持水平平衡，胖和尚可以将他的肩往前移动一点距离
B. 乙图中水桶向后倾，为保持水平平衡，胖和尚可以将后面水桶往后移动一点距离
C. 丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以让瘦和尚往前移动一点距离
D. 丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以将水桶往前移动一点距离
3.一辆汽车不小心陷进泥潭后，司机按如图所示的两种方法拉车（不计绳子与滑轮间的摩擦及滑轮自重），下列说法正确的是（）
A. 甲、乙都省力
B. 甲省力，乙不省力
C. 甲不省力，乙省力
D. 甲、乙都不省力
4.台风来袭，会对温州造成了重大的损失，公园的一棵大树被吹倒，需要把它扶起，如图所示四种方案，最省力的方案是（）
A. B. C. D.
5.停放自行车时，若要从如图四点中选择一点施加竖直向上的力，将后轮略微提起。

其中最省力的点是（）
A. A点
B. B点
C. C点
D. D点
6.如图所示，杠杆始终处于水平平衡状态，改变弹簧测力计拉力的方向，使其从位置①到位置②，再到位置③。

此过程中，弹簧测力计的示数将( ) 。

A. 逐渐变大
B. 逐渐变小
C. 先变大后变小
D. 先变小后变大
7.人的手臂相当于一个杠杆，当手拿起物体时，下图中能正确表示该杠杆的支点动力、阻力的是( )。

A. B. C. D.
8.如图所示OA是一根轻质硬杆，长为L，其一端用铰链固定在墙面上，另一端用弹簧测力计竖直向上吊起并在处于水平位置。

杆上悬挂一质量为m的物体并可在杆上移动。

若杆上物体m的悬挂点P到测力计吊起点A端的距离为x。

则测力计的示数F与x的关系图象是（不计杠杆重量）（）
A. B.
C. D.
9.小科同学在做铁片的生锈实验时，发现铁片很大，不能放进试管，请在图中选择一款最容易剪断铁片的剪刀（）
A. B. C. D.
10.如图所示，保持杠杆在水平位置平衡，在其他条件不变的情况下，下列操作能使弹簧测力计示数变大的是（）
A. 保持弹簧测力计不变，减少钩码的个数
B. 保持弹簧测力计不变，将钩码悬挂点的位置向右移
C. 保持弹簧测力计悬挂点的位置不变，使其向右倾斜
D. 保持拉力方向不变，将弹簧测力计悬挂点的位置向右移
11.如图所示为一立式衣架，往该衣架上挂一件较重的大衣，在甲、乙、丙、丁四个位置中，衣架最容易倾倒的是( )
A. 甲
B. 乙
C. 丙
D. 丁
12.如图，用刻度均匀的匀质杠杆进行“探究杠杆平衡条件”的实验（每个钩码重0.5牛）。

下列说法正确的是（）
A. 实验前出现如图所示情况，应将杠杆的平衡螺母向左调
B. 如图，在A、B处各增加一个钩码，杠杆仍然能在水平位置保持平衡
C. 如图，弹簧测力计从a位置转到b，为保持杠杆在水平位置平衡，其示数需变大
D. 如图，用弹簧测力计在c点向上拉杠杆，当杠杆在水平位置平衡，其示数小于3牛
二、填空题
13.如图为小柯制作的“杠杆力臂演示仪”，杠杆AOB可绕O点（螺母）转动，OA=0.2m, OB=0.1m，G1=2N。

杠杆自身重力和摩擦不计，固定装置未画出。

（1）当杠杆处于甲图所示水平位置平衡时，G2的重力为 N。

（2）松开螺母保持OA不动，使OB向下折一个角度后，再拧紧螺母形成一根可绕O点转动的杠杆AOB′（B′点对应B点），保持G1位置不变，要使杠杆在图乙位置保持平衡，则G1应该移动至．
A. B′点处
B. ①点处
C. ②点处
D. ③点处
14.如图所示是农家乐摆放的古代“舂米”的装置，该装置实质是。

当游客用力将此装置的右端踩下后，舂球上升，舂球的重力势能将。

三、解答题
15.某同学家有个木衣架，有一次放学回家，他把书包挂在衣架A处，衣架倒了下来。

他分析了衣架倒下来的原因后，测量了如下的数据：书包质量5千克；木衣架质量3千克；圆底盘直径30厘米；其他数据如图。

衣架受到重力的作用线经过圆底盘的圆心。

(g取10牛/千克)
（1）请通过计算，解释衣架倒下来的原因。

（2）为了防止衣架倒下来，该同学提出了改进意见——适当增大圆底盘直径。

请你再说出一种其他方法。

四、实验探究题
16.在探究杠杆平衡条件的实验中：
（1）小王调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡的主要目的是。

（2）如图甲所示，在杠杆左边A 处挂四个相同钩码（每个钩码50 g，g 取10 N/kg）要使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆右边B 处用弹簧测力用多大的力怎么拉才平衡。

（3）如图乙所示，用弹簧测力计在C 处竖直向上拉，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如何变化且原因是。

答案解析部分
一、单选题
1.【答案】D
【解析】【分析】（1）（2）比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类和特点；
（3）（4）主要分析动力臂的大小变化，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析判断。

【解答】根据图片可知，货物对吊臂产生阻力，而伸缩撑杆对吊臂产生动力，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，此时它费力但是省距离，但是肯定不能省功，故A、B错误；
匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆支持力的力臂保持不变，故C错误；
匀速顶起吊臂的过程中，动力臂保持不变，阻力保持不变，但是阻力臂逐渐减小，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，支持力逐渐减小，故D正确。

故选D。

2.【答案】C
【解析】【分析】根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析即可。

【解答】根据乙图可知，右边的水桶下沉，此时需要减小右边水桶的力臂，即缩小右边水桶到肩膀的距离，要么肩膀向右边移动一点，要么右边水桶向前移动一些，故A、B错误；
丙图中，小和尚要减轻瘦和尚的负担，即减小瘦和尚受到的压力，需要增大水桶到他的距离，即瘦和尚向前移动一些，故C正确；
丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，即减小瘦和尚受到的压力，需要增大水桶到他的距离，即可以将水桶往后移动一点距离，故D错误。

故选C。

3.【答案】C
【解析】【分析】定滑轮不省力不费力，但是可以改变用力方向；动滑轮不能改变用力方向，但是可以省力，据此分析判断。

【解答】根据图片可知，甲中的滑轮固定在大树上，不随汽车一起移动，为定滑轮，不省力；
乙中的滑轮与汽车相连，跟随汽车一起移动，为动滑轮，可以省力。

故C正确，而A、B、D错误。

故选C。

4.【答案】D
【解析】【分析】根据滑轮的工作特点和杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析即可。

【解答】（1）A中的绳子系在倾倒的树上，此时直立的树相当于定滑轮，此时不省力不费力；C中绳子系在直立的树上，倾倒的树相当于动滑轮，可以省一半的力。

二者比较可知，C比A省力；
（2）C和D的方法相似，但是C的绳子张角更大，因此D比C省力；
（3）B和D的方法相同，只是绳子在倾倒的树上的位置不同。

绳子的位置越靠上，动力臂越长，则越省力，因此D比B省力。

则最省力的是D。

故选D。

5.【答案】D
【解析】【分析】根据杠杆的平衡条件分析判断。

【解答】根据图片可知，将后轮提起时，前面的车轮相当于杠杆的支点，阻力为自行车的重力，动力为手提的力。

根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，在阻力和阻力臂不变的情况下，D点的动力臂最长，则此时最省力，故D正确，而A、B、C错误。

故选D。

6.【答案】 D
【解析】【分析】根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析。

【解答】根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，当阻力和阻力臂保持不变时，动力与动力臂的长度成反比。

根据图片可知，当测力计的拉力方向从①到③时，动力臂先变大后变小，则弹簧测力计的示数先变小后变大，故D正确，而A、B、C错误。

故选D。

7.【答案】 A
【解析】【分析】根据手臂的工作过程判断。

【解答】当我们用手拿起物体时，肘关节相当于支点，物体的重力相当于阻力，作用在手上；肱二头肌施加拉力，方向向上，故A正确，而B、C、D错误。

故选A。

8.【答案】A
【解析】【分析】根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2推导F与x的数学关系式，然后进行判断即可。

【解答】根据图片可知，O为杠杆的支点，动力臂为OA，阻力臂为OP，
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：F×L=G×（L-x）；
则F=G−Gx
L =−G
L
x+G;
其中G和L都是常数，那么测力计的示数F与x为一次函数关系，且纵轴上的截距为mg，横轴上的截距为L，故A正确，而B、C、D错误。

故选A。

9.【答案】 D
【解析】【分析】根据杠杆的平衡条件分析判断。

【解答】剪刀就是一个杠杆，中间的转轴为支点，阻力作用在刀口上，动力作用在手柄上。

根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，阻力臂越小，动力臂越长，越省力，则最容易剪短铁片的剪刀为D。

故选D。

10.【答案】C
【解析】【分析】根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析判断。

【解答】A.根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：G×L1=F×L2，保持弹簧测力计不变，减少钩码的个数，则G减小，那么测力计的示数F变小，故A错误；
B.根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：G×L1=F×L2，保持弹簧测力计不变，将钩码悬挂点的位置向右移，则L1变小，那么测力计的示数F变小，故B错误；
C.根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：G×L1=F×L2，保持弹簧测力计悬挂点的位置不变，使其向右倾斜，则力臂L2变小，那么弹簧测力计的示数F变大，故C正确；
D.根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：G×L1=F×L2，保持拉力方向不变，将弹簧测力计悬挂点的位置向右移，则力臂L2变大，那么测力计的示数F变小，故D错误。

故选C。

11.【答案】 A
【解析】【分析】根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析判断。

【解答】衣架挂上大衣后，衣架自身的重力相当于阻力，而底座的边缘相当于杠杆的支点，大衣的重力相当于动力，大衣到底座边缘的垂直距离相当于动力臂。

根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，当衣服挂在甲处时，动力臂最大，动力臂和动力的乘积最大，衣架最容易倾倒，故A正确，而B、C、D错误。

故选A。

12.【答案】C
【解析】【分析】（1）平衡螺母总是向轻的那端调节；
（2）（3）（3）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析判断。

【解答】A.根据图片可知，杠杆的右端上翘，即右端轻，因此平衡螺母应该向右调节，故A错误；
B.设钩码重力为G，每格长度为L，左边：4G×2L=8GL；
右边：3G×3L=9GL；
因此杠杆的右端下沉，故B错误；
C.根据图片可知，弹簧测力计从a位置转到b位置时，动力臂变小，根据杠杆的平衡条件可知，弹簧测力计的示数肯定增大，故C正确；
D.根据杠杆的平衡条件得到：（0.5N×3）×6L=F×3L；
解得：F=3N。

故D错误。

故选C。

二、填空题
13.【答案】（1）4
（2）C
【解析】【分析】（1）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算即可；
（2）根据力臂的定义分析判断。

【解答】（1）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：
G1×OA=G2×OB；
2N×0.2m=G2×0.1m；
解得：G2=4N。

（2）根据杠杆的平衡条件G1×OA=G2×OB可知，当G1、L1和G2保持不变时，只有阻力臂仍然保持OB的长度不变才能平衡。

而力臂是从杠杆的支点到力的作用线的距离，根据图乙可知，当G2在②处时，力臂恰好等于OB，故选C。

14.【答案】费力杠杆；变大
【解析】【分析】（1）比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类；
（2）重力势能与质量和高度有关。

【解答】（1）根据图片可知，舂球的重力相当于阻力，人施加的力为动力。

因人到支点的距离小于舂球到支点的距离，所以动力臂小于阻力臂，为费力杠杆。

（2）舂球的质量不变，高度增大，则它的重力势能变大。

三、解答题
15.【答案】（1）解：书包的重力：G1=m1g=5千克×10牛/千克=50牛
木衣架的重力：G2=m2g=3千克×10牛/千克=30牛
圆盘的半径为：r=30厘米+2=15厘米
由图知，以底盘右侧点为支点，
书包对衣架力和力臂的乘积：F1L1=50牛×(25厘米-15厘米) =500牛·厘米；
衣架自身重力和力臂的乘积：F2L2=30牛×15厘米=450牛·厘米；
因为F1L1>F2L2，所以衣架倾倒
（2）解：由题意知，衣架倾倒的原因是两边力和力臂的乘积不相等，所以要防止其倾倒，可减小挂物与
其力臂的乘积或增大自重与其力臂的乘积，故可减小挂衣钩的长度，或增大底盘的直径，或圆盘底座换
用大理石等密度更大的材料，或在挂衣钩的对侧挂物品等。

【解析】【分析】（1）根据G=mg分别计算出书包的重力和衣架的重力，用底盘的直径除以2得到圆盘
的半径。

将圆盘的右侧点看作支点，书包的重力相当于动力，而衣架的重力相当于阻力，分别确定二者
的力臂，并计算出力和力臂的乘积，然后比较大小即可。

（2）衣架倾倒的原因是书包的重力与力臂的乘积大于衣架与力臂的乘积，根据杠杆的平衡条件G书包×L1=G ×L2可知，要防止衣架倒下来，就要减小左边力和力臂的乘积，而增大右边力和力臂的乘积即可，据此衣架
分析改进措施。

四、实验探究题
16.【答案】（1）方便测量力臂大小
（2）竖直向下用1.5 牛的力
（3）变大，阻力和阻力臂不变，拉力的力臂变小，所以拉力变大
【解析】【分析】（1）当杠杆在水平位置平衡时，钩码对杠杆的拉力竖直向下，此时从支点到钩码拉力
作用点之间的杠杆长度就等于力臂，即通过杠杆上的刻度可以方便的读出力臂。

（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算即可；
（3）分析动力臂和阻力臂的变化，然后根据杠杆的平衡条件分析拉力的大小变化即可。

【解答】（1）小王调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡的主要目的是方便测量力臂大小。

（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：（0.05N×4）×3L=F1×4L；
解得：F1=1.5N，方向竖直向下。

（3）根据图乙可知，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，动力臂逐渐变小，根据根据杠杆的平衡条件
F1L1=F2L2可知，在阻力和阻力臂不变的情况下，拉力变大，即弹簧测力计的示数变大。