中考物理一轮复习课时突破训练16 简单机械 (含解析)

课时训练(十六)　 简单机械

(限时:50分钟)

|基础达标|

一、选择题

1.如图K16-1是一种切甘蔗用的铡刀示意图。下列有关说法正确的是 (　　)

图K16-1

A.刀刃很薄,可以增大压力

B.铡刀实质上是一种费力杠杆

C.甘蔗放在a点比b点更易被切断

D.手沿F1方向用力比沿F2方向更省力

2.[2019·泸州]如图K16-2所示,在“探究杠杆平衡条件”的实验中,轻质杠杆上每个小格长度均为2 cm,在B点竖直悬挂4个重均为0.5 N的钩码,在A点用与水平方向成30°角的动力F拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡。对该杠杆此状态的判断,下列说法中正确的是              (　　)

图K16-2

A.杠杆的动力臂为8 cm

B.该杠杆为费力杠杆

C.该杠杆的阻力大小为0.5 N

D.动力F的大小为1.5 N

3.[2019·江西]如图K16-3所示,物重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态(不计机械自重和摩擦),拉力F1、F2、F3、F4的大小关系是(　　)

图K16-3

A.F2<F3=F4<F1 B.F2<F4<F1<F3

C.F4=F2<F1<F3 D.F4<F2<F3<F1

4.[2019·自贡]如图K16-4所示,物体A、B的重分别为20 N、10 N,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K16-4

A.F=20 N

B.F=10 N

C.F=5 N

D.F=30 N

5.[2019·益阳]在野外用滑轮组拉越野车脱困时的情景如图K16-5所示,有关力的分析正确的是(　　)

图K16-5

A.车对地面的压力与车的重力是一对平衡力

B.车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是一对平衡力

C.脱困必需2400 N的拉力时,绳索自由端的力F至少为1200 N

D.脱困必需2400 N的拉力时,绳索自由端的力F至少为800 N

二、填空题

6.[2019·凉山州]如图K16-6所示,轻质杠杆OB的重力忽略不计,OB=3OA,物体G的重力为150 N。若要使物体G对水平地面的压力为零且轻杠OB仍能处于如图所示的水平位置,则需要在B端施加的拉力F=　　　　N。 

图K16-6

7.[2019·益阳]如图K16-7所示是吊车吊起货物的示意图,已知AB=4 m,BC=6 m。吊臂是一个杠杆,当吊臂吊着2 t的货物处于静止状态时,杠杆的支点是　　　(选填“A”“B”或“C”)点,伸缩撑杆对吊臂的支持力大小为　　　　N。(g取10 N/kg) 

图K16-7

8.如图K16-8所示的滑轮组,不计拉线质量及滑轮转动时的摩擦,重物G=100 N,每一个滑轮重20 N。当绳自由端拉力F竖直向上且大小为30 N时,重物G对地面的压力为　　　　N。拉力F为　　　　N时,恰能让重物G匀速上升。若重物G能以0.1 m/s的速度匀速上升,则绳自由端向上运动速度为　　　　m/s。 

图K16-8

9.[2018·威海] 图K16-9为吊装工具示意图,物体M为重5000 N的配重,杠杆AB的支点为O,OA∶OB=1∶2,每个滑轮重100 N。当重为700 N的工人用300 N的力竖直向下匀速拉动绳子时,工人对地面的压力为　　　　N,物体M对地面的压力为　　　　N。(杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计) 

图K16-9

三、作图题

10.[2019·达州]轻质杠杆OABC能够绕O点转动,已知OA=BC=20 cm,AB=30 cm,在B点用细线悬挂重为100 N的物体G,为了使杠杆在如图K16-10所示的位置平衡,请在杠杆上作出所施加最小动力F1的示意图。(不要求写出计算过程)

图K16-10

11.[2018·山西] 如图K16-11所示,用一根细绳将杠杆AOB在O点悬挂起来,B处挂一重物G,在杠杆上施加最小动力F,使杠杆在图示位置平衡,请你在图中画出这个力的示意图。

图K16-11

四、实验探究题

12.[2019·咸宁] 小敏同学参加研学旅行时,在湖边捡到一块漂亮的小石块,她用家中常见物品与刻度尺巧妙地测出了小石块的密度,她的测量方案如下:

①用细绳将一直杆悬挂,调节至水平位置平衡,记下细绳在直杆上的结点位置O;

②将一重物悬于结点O左侧的A点,小石块悬于结点O的右侧,调整小石块的位置,如图K16-12所示,当小石块悬于B点时,直杆在水平位置平衡;

图K16-12

③用刻度尺测量OA的长度为L1,OB的长度为L2;

④保持重物的悬点位置A不变,将结点O右侧的小石块浸没在盛水的杯中(未与杯底、杯壁接触),调整小石块的悬点位置,当小石块悬于C点时,直杆在水平位置平衡;

⑤用刻度尺测量OC的长度为L3。

请根据她的测量方案回答以下问题:

(1)实验中三次调节了直杆在水平位置平衡。其中,第一次调节水平平衡是　　　　,第二次调节水平平衡是　　　　。(均填选项前字母) 

a.消除直杆自重的影响　　b.便于测量力臂

(2)实验中长度　　　　(选填“L1”“L2”或“L3”)的测量是多余的。 

(3)C点应该在B点的　　　　(选填“左”或“右”)侧。 

(4)小石块密度的表达式为ρ石=　　　　。(从字母ρ水、L1、L2、L3中选择合适的进行表示) 

|自我挑战|

13.[2019·衢州]如图K16-13所示是起重机用四种方案将地面上的一棵大树拉起的瞬间,其中拉力最小的是(　　)

图K16-13

14.[2019·黔东南州]某大桥设计车速为60 km/h,图K16-14甲为该大桥的实景图,其主通航孔桥采用双塔双索面斜拉桥,可逐步抽象成图乙、图丙、图丁所示的模型。

图K16-14

(1)可以看出它用到了　　　　(选填“杠杆”或“斜面”)的物理知识。为了减小钢索承受的拉力,在需要与可能的前提下,可以适当　　　　(选填“增加”或“减小”)桥塔的高度。 

(2)若某汽车质量为5×103 kg,在大桥上按设计车速水平匀速直线行驶时受到的阻力为汽车重力的0.06倍,则汽车通过该大桥时汽车发动机的功率为　　　　W。(g取10 N/kg) 

15.[2019·郴州]材料相同的甲、乙两个实心物体分别挂在杠杆A、B两端,O为支点(OA<OB),如图K16-15所示,杠杆处于平衡状态。如果将甲、乙物体(不溶于水)浸没于水中,杠杆将会(　　)

图K16-15

A.A端下沉 B.B端下沉

C.仍保持平衡 D.无法确定

16.[2019·广安]如图K16-16所示,一轻质杠杆水平支在支架上,OA∶OC=2∶1,G1是边长为5 cm的正方体,G2重20 N,则绳子对G1的拉力为　　　N,此时G1对地面的压强为2×104 Pa,G1重　　　N。 

图K16-16

17.[2019·绍兴]如图K16-17是上肢力量健身器材示意图。杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动,AB=3BO,配重的重力为120 N。重为500 N的健身者通过细绳在B点施加竖直向下的拉力为F1时,杠杆在水平位置平衡,配重对地面的压力为85 N。在B点施加竖直向下的拉力为F2时,杠杆仍在水平位置平衡,配重对地面的压力为60 N。已知F1?F2=2?3,杠杆AB和细绳的质量及所有摩擦均忽略不计。下列说法正确的是(　　)

图K16-17

A.配重对地面的压力为50 N时,健身者在B点施加竖直向下的拉力为160 N

B.配重对地面的压力为90 N时,健身者在B点施加竖直向下的拉力为120 N

C.健身者在B点施加400 N竖直向下的拉力时,配重对地面的压力为35 N

D.配重刚好被匀速拉起时,健身者在B点施加竖直向下的拉力为540 N

18.[2019·绵阳]用水平力F1拉动如图K16-18所示装置,使木板A在粗糙水平面上向右匀速运动,物块B在木板A上表面相对地面静止,连接B与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为F2。不计滑轮重和绳重,滑轮轴光滑。则F1与F2的大小关系是              (　　)

图K16-18

A.F1=F2 B.F2<F1<2F2

C.F1=2F2 D.F1>2F2

19.[2019·河北]如图K16-19所示,一轻质杠杆AB,长为1 m,支点在它的中点O,将重分别为10 N和2 N的正方体M、N用细绳系于杠杆的B点和C点,已知OC∶OB=1∶2,M的边长l=0.1 m。

(1)在图中画出N受力的示意图。

(2)求此时M对地面的压强。

(3)若沿竖直方向将M左右两边各切去厚度为h的部分,然后将C点处系着N的细绳向右移动h时,M对地面的压强减小了60 Pa,求h为多少。

图K16-19

【参考答案】

1.C　[解析]刀刃很薄则减小了受力面积,从而增大了压强,故A错误;由图可知,铡刀的动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故B错误;甘蔗放在a点比在b点时阻力臂小,阻力和动力臂不变,根据杠杆平衡条件可知,甘蔗放在a点比在b点时更省力,更易被切断,故C正确;由图知F2的动力臂大于F1的动力臂,因此沿F2方向更省力,故D错误。

2.B　[解析]动力臂为l1=OAsin30°=4×2 cm×=4 cm,故A错误;阻力臂为l2=OB=3×2 cm=6 cm>4 cm,即阻力臂大于动力臂,该杠杆为费力杠杆,故B正确;该杠杆的阻力大小为F2=4×0.5 N=2 N,故C错误;根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2,代入数据,2 N×6 cm=F×4 cm,解得动力F=3 N,故D错误。

3.B　[解析]因不计机械自重与摩擦,图甲中重物G离支点3个小格,F1离支点3个小格,根据杠杆平衡条件得F1=G;图乙中滑轮组有三段绳子吊着物体,则F2=G;图丙中F3下方吊着两段绳子,其中一段吊着物体,则F3=2G;图丁中设斜面长为s,则斜面高为h=s,F4=G,故有F2<F4<F1<F3。故选B。

4.B　[解析]由图知,此滑轮组由2段绳子承担物重,所以物体A水平向右做匀速直线运动时,受到绳的拉力FA=GB=×10 N=5 N;在水平方向A受到的摩擦力和绳对A的拉力平衡,所以f=FA=5 N,方向水平向左;若使物体A向左做匀速直线运动,则A受摩擦力水平向右,则F=FA+f=5 N+5 N=10 N。

5.C　[解析]车对地面的压力与车的重力是作用在不同物体上的两个力,且方向相同,所以不是一对平衡力,故A错误;车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是作用在不同物体上的两个力,所以不是一对平衡力,故B错误;由图可知,n=2,不计绳重和摩擦,则绳子自由端的拉力F=F'=×2400 N=1200 N,因为绳重和摩擦必然存在,所以绳索自由端的拉力F至少为1200 N,故C正确,D错误。

6.50　

[解析]因为物体G对水平地面的压力为零,所以A点受到的拉力FA=G=150 N。根据杠杆的平衡条件可得FA×OA=F×OB,即150 N×OA=F×3OA,解得F=50 N。

7.A　5×104

8.30　40　0.3

[解析]由受力分析可知,重物G对地面的压力为F压=G+G动-3F=100 N+20 N-90 N=30 N;重物G恰好匀速上升时对地面压力为0,由受力分析可知,3F'=G+G动=100 N+20 N=120 N,则F'=40 N;重物G以0.1 m/s的速度匀速上升时,有3股绳子作用在动滑轮上,则绳自由端向上运动速度为0.3 m/s。

9.400　4500

[解析]当重为700 N的工人用300 N的力竖直向下匀速拉动绳子时,工人对地面的压力F压=G-F=700 N-300 N=400 N。杠杆A端所受的力FA=3F+G轮=3×300 N+100 N=1000 N。根据杠杆平衡条件FB×OB=FA×OA,则FB=FA×=1000 N×=500 N,所以物体M对地面的压力FM=GM-FB=5000 N-500 N=4500 N。

10.如图所示

11.如图所示

12.(1)a　b　(2)L1　

(3)右

(4)ρ水

13.C

14.(1)杠杆　增加

(2)5×104

[解析](1)题图丁所示的模型,桥可以看成是一个在力的作用下静止在水平位置的硬棒,结合杠杆的定义,即可知道它就是杠杆的模型,所以用到了杠杆的知识。由图可知,若增加塔桥的高度,则增加了支点O到钢索的垂直距离,即增大了动力臂,根据公式F1=可以得到,在阻力和阻力臂不变的情况下,动力臂越大,动力越小,即桥对钢索的拉力就越小。(2)汽车受到的重力为G=mg=5×103 kg×10 N/kg=5×104 N;因汽车做匀速直线运动,所受牵引力与阻力大小相等,则汽车发动机的牵引力为F=f=0.06G=0.06×5×104 N=3×103 N;汽车行驶的速度为v=60 km/h= m/s;汽车发动机的功率为P=Fv=3×103 N× m/s=5×104 W。

15.C　[解析]如题图所示,根据杠杆的平衡条件,G甲×OA=G乙×OB,甲、乙的密度相同,则有ρV甲g×OA=ρV乙g×OB,所以V甲×OA=V乙×OB。当把两个物体浸没在水中时,F浮甲=ρ水V甲g,F浮乙=ρ水V乙g,左侧有(G甲-F浮甲)×OA=G甲×OA-F浮甲×OA=G甲×OA-ρ水V甲g×OA①,右侧有(G乙-F浮乙)×OB=G乙×OB-F浮乙×OB=G乙×OB-ρ水V乙g×OB②,①-②得G甲×OA-ρ水V甲g×OA-G乙×OB+ρ水V乙g×OB=-ρ水g(V甲×OA-V乙×OB)=0,所以(G甲-F浮甲)×OA=(G乙-F浮乙)×OB,故杠杆仍保持平衡。

16.10　60

[解析]由图知,O为支点,G2在C点,设绳子对A端的拉力大小为FA,已知OA?OC=2?1,则OA=2OC,由杠杆平衡条件得,FA×OA=G2×OC,即FA×2OC=20 N×OC,解得,FA=10 N,由相互作用力特点可知,绳子对G1的拉力FA'=FA=10 N;正方体G1与地面的接触面积S=5 cm×5 cm=25 cm2=0.0025 m2,由p=得,正方体G1对地面的压力F=pS=2×104 Pa×0.0025 m2=50 N,地面对正方体G1的支持力F'=F=50 N;G1受竖直向下的重力G1、地面向上的支持力F'、绳子向上的拉力FA'而处于平衡状态,由力的平衡条件得,G1的重力G1=FA+F'=10 N+50 N=60 N。

17.C　[解析]当配重在地面上保持静止状态时,它受到的绳子的拉力F为F=G-FN,由图可知,杠杆A点受到的拉力FA=2F+G动=2×(G-FN)+G动,根据杠杆的平衡条件得,FA×OA=FB×OB,即[2×(G-FN)+G动]×OA=FB×OB,由AB=3BO可得AO=2BO,则有[2×(G-FN)+G动]×2OB=FB×OB,整理得,FB=4×(G-FN)+2G动。当压力为85 N时,F1=4×(120 N-85 N)+2G动;当压力为60 N时,F2=4×(120 N-60 N)+2G动;由题知,F1?F2=2?3,则[4×(120 N-85 N)+2G动]?[4×(120 N-60 N)+2G动]=2?3,解得动滑轮重G动=30 N。当配重对地面的压力为50 N时,健身者对B点向下的拉力为FB1=4×(120 N-50 N)+2×30 N=340 N,故A错误;当配重对地面的压力为90 N时,健身者对B点向下的拉力为FB2=4×(120 N-90 N)+2×30 N=180 N,故B错误;健身者在B点施加400 N竖直向下的拉力时,根据FB=4×(G-FN)+2G动可得到400 N=4×(120 N-FN3)+2×30 N,解得配重对地面的压力FN3=35 N,故C正确;配重刚好被拉起,即它对地面的压力为0,健身者在B点向下的拉力FB4=4×(G-FN4)+2G动=4×(120 N-0 N)+2×30 N=540 N>500 N,因为人的最大拉力等于体重500 N,因此配重不可能被匀速拉起,故D错误。

18.D

19.解:(1)如图所示

(2)设B端受到细绳的拉力为FB,

由杠杆平衡条件得,GN×OC=FB×OB,已知OC?OB=1?2,

则FB=GN×=2 N×=1 N;

由于力的作用是相互的,则细绳对M的拉力F=FB=1 N,

此时M对地面的压力F压=F支=GM-F=10 N-1 N=9 N,

M与地面的接触面积S=l2=(0.1 m)2=0.01 m2,

则此时M对地面的压强p===900 Pa。

(3)沿竖直方向将M左右两边各切去厚度为h部分后,

M剩余部分的底面积S'=l·=l×(l-h),

M剩余部分的体积V'=S'l=l2×(l-h),

M剩余部分的密度不变,则剩余部分的重力与原来重力的比值

===,

所以M剩余部分的重力GM'=×GM=×10 N①,

M剩余部分对地面的压强p'=p-Δp=900 Pa-60 Pa=840 Pa,

M剩余部分的底面积S'=l×(l-h)=0.1 m×(0.1 m-h),

地面对M剩余部分的支持力

F支'=F压'=p'S'=840 Pa×0.1 m×(0.1 m-h)②,

将C点处系着N的细绳向右移动h后,设此时B端受到细绳的拉力为FB',

=,O为AB中点,则OC=AB=×1 m=0.25 m,OB=AB=0.5 m,

由杠杆平衡条件得,GN×(OC-h)=FB'×OB,

则FB'==,

即细绳对M剩余部分的拉力

F'=FB'=③,

对M剩余部分进行受力分析,由力的平衡条件得,F支'+F'=GM'④,

将①②③式代入④式得:

840 Pa×0.1 m×(0.1 m-h)+=×10 N,

解得h=0.05 m。