第十二章 简单机械一、选择题(每题4分，共40分)1．如图12－Z －1所示的杠杆中，属于省力杠杆的是( )图12－Z －12．如图12－Z －2所示，杠杆处于平衡状态，下列操作中能让杠杆继续保持平衡的是( )图12－Z －2A ．将左右两边的钩码均向外移动一格B ．在左右两边钩码的下方各增加一个钩码，位置保持不变C ．将左右两边的钩码各去掉一个，位置保持不变D ．将左边的钩码向里移动一格，同时将右边的钩码去掉一个并保持位置不变 3．下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是( ) A ．做功多的机器机械效率一定高 B ．功率小的机器做功慢C ．机械效率高的机器功率一定大D ．功率大的机器做功时间一定短4．为了探究杠杆的平衡条件，物理老师带来了一个自制杠杆AB ，从其上找一点C 用支架支起来，如图12－Z －3所示。
当小强依次在杠杆上的A 1、A 2、A 等各点施加一个向下的力时，发现越来越容易提起水桶。
根据这一实验现象大家提出了以下四个问题，其中最有探究价值且易于探究的科学问题是( )图12－Z －3A ．水桶重和位置不变，杠杆平衡时，为什么施力点离支点越远就越省力？B ．水桶重和位置不变，杠杆平衡时，动力和动力臂之间存在着怎样的关系？C ．阻力和阻力臂不变，杠杆平衡时，动力和动力臂之间存在着怎样的关系？D ．杠杆平衡时，动力和动力臂、阻力和阻力臂之间存在着怎样的关系？5．利用如图12－Z －4所示的装置估测物体重G ，当杠杆平衡时，已知力F 的大小为5 N ，则物体重G( )图12－Z －4A ．大于5 NB ．小于5 NC ．等于5 ND ．无法确定6．用如图12－Z －5所示的四种机械提起同一重物，不计机械自重和摩擦，最省力的是( )图12－Z －57．某地发生地震，一个结构坚固的水塔因地基松软而倾斜，为阻止水塔继续倾斜，救援队借助山石用钢缆拉住水塔。
下列方案中，钢缆对水塔拉力最小的是( )图12－Z －68．如图12－Z －7所示，分别用甲、乙两个滑轮组，在5 s 内将重为100 N 的物体匀速提升2 m ，每个滑轮的重力均为10 N 。
不计绳重及摩擦，此过程中( )图12－Z －7A ．F 甲＜F 乙B ．甲的机械效率小于乙的机械效率C ．F 甲做的功小于F 乙做的功D ．F 甲做功的功率等于F 乙做功的功率9．如图12－Z －8所示，一根铁棒在水平拉力F 的作用下，以O 点为转轴，由竖直位置逆时针匀速转向水平位置的过程中，动力F 与动力臂l 1的大小变化是( )图12－Z －8A．F增大，l增大B．F减小，l1减小1C．F增大，l减小D．F减小，l1增大110．如图12－Z－9所示，用滑轮组提升重物时，重200 N的物体在5 s内匀速上升了1 m。
已知拉绳子的力F为120 N，如果不计绳重及摩擦，则提升重物的过程中( )图12－Z－9A．绳子自由端被拉下3 m B．动滑轮重20 NC．滑轮组的机械效率是% D．拉力F的功率是40 W二、填空题(每空2分，共22分)11．如图12－Z－10所示是一种拉杆式旅行箱的示意图，使用时它相当于一个________(选填“省力”或“费力”)杠杆。
若旅行箱内装满物体且质量分布均匀，其总重为210 N，轻质拉杆拉出的长度是箱体长度的二分之一，要使旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡，则竖直向上的拉力F为________N。
图12－Z－1012．如图12－Z－11所示，用滑轮拉着一重为400 N的物体向上做匀速直线运动，该滑轮为________(选填“动”或“定”)滑轮，如果不计滑轮重、绳重及轴与滑轮间的摩擦，则竖直向上的拉力F＝________N。
图12－Z－1113．如图12－Z－12所示，AB为能绕B点转动的轻质杠杆，其中点C处用细线悬挂一重物，在A端施加一个竖直向上、大小为10 N的拉力F，使杠杆在水平位置保持平衡，则物重G＝________N。
若拉力方向始终竖直向上，将A端缓慢向上提升一小段距离，在提升的过程中，拉力F将________(选填“增大”“不变”或“减小”)。
图12－Z－1214．如图12－Z－13所示，利用一个长为m的斜面将重为45 N的物体沿斜面匀速拉到高m的高台上，斜面的机械效率为60%，则把重物拉上高台所做的有用功是________J，物体与斜面间的摩擦力是________N。
图12－Z－1315．如图12－Z－14所示是一种塔式起重机上的滑轮组，用50 s的时间将质量为600 kg的物体匀速起吊5 m，已知滑轮组的机械效率是80%。
则物体上升的速度是________，拉力所做的功是________，拉力的功率为________W。
(g取10 N/kg)图12－Z－14三、作图题(共8分)16．(4分)如图12－Z－15所示，一轻质杠杆AC可绕支点O自由转动，在B点挂一重为G的物体。
为使杠杆在水平位置保持平衡，画出施加在杠杆上最小力F的示意图。
图12－Z－1517．(4分)工人站在地面上利用滑轮组把货物提起来，请你把图12－Z－16中绳子的绕法补充完整。
图12－Z－16四、实验探究题(共21分)18．(12分)在“探究杠杆平衡条件”的实验中：(1)小丽把杠杆支在支架上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在________位置平衡。
(2)如图12－Z－17甲所示，在杠杆右边B处挂两个相同的钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，应在杠杆左边A处挂______个同样的钩码。
图12－Z－17(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，杠杆仍然在水平位置平衡，弹簧测力计的拉力F________(选填“变大”“不变”或“变小”)，原因是________________________________________。
19．(9分)某实验小组在“测定滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第1、2、3次实验装置分别如图12－Z－18甲、乙、丙所示。
(1)比较第1提起的物体越重，滑轮组的机械效率________。
(2)填写第3次实验中的机械效率。
比较第2次实验和第3次实验可得结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率________。
(3)如果不计绳重和摩擦，图丙中钩码重为4 N时，弹簧测力计的拉力为1 N，那么当钩码重为9 N时，该滑轮组的机械效率是________。
五、计算题(9分)20. 如图12－Z－19甲所示为农民张文任栽种出的一个超级大南瓜。
为将南瓜顺利装车，村民们利用如图乙所示的滑轮，用绳子绕制成滑轮组。
在20 s时间内，村民们用750 N的拉力将绳端沿竖直方向匀速向下拉动6 m，把南瓜提升到m高处，此过程中滑轮组的机械效率为90%。
(g取10 N/kg)(1)按题意画出滑轮组的绳子绕法。
(2)村民们拉动滑轮组的功率为多大？(3)超级大南瓜的质量为多大？图12－Z－19详解详析1．D3．B [解析] 有用功与总功的比值叫做机械效率，机械效率与做功的多少无关，故A错误；功率反映做功的快慢，功率大则做功快，功率小则做功慢，故B正确；机械效率与机器的功率大小没有直接关系，故C错误；功率等于功和做功所用时间之比，功率大，做功多少不确定，故做功时间不确定，D错误。
4．C [解析] 水桶重和位置不变，即阻力和阻力臂不变，当小强依次在杠杆上的A、A2、A等各点施加一个向下的力时，动力臂不断增大，发现越来越容易提起水桶，1说明动力越来越小，所以根据此实验提出的最有探究价值且易于探究的科学问题是：阻力和阻力臂不变，杠杆平衡时，动力和动力臂之间存在着怎样的关系？5．B6．D [解析] A中机械动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；B中机械属于等臂杠杆，不省力也不费力；C中滑轮组承担物重的为两股绳子，拉力为物重的12；D中滑轮组承担物重的为3股绳子，拉力为物重的13，所以最省力。
7．B [解析] 由图可知，水塔可以看作是一个杠杆，支点是水塔与地面的接触点，阻力是水塔的重力，在阻力和阻力臂不变的情况下，由杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2可知，当钢缆对水塔拉力的力臂最大时，拉力最小；力臂是支点到力的作用线的垂直距离，分析四个选项可知，拉力的力臂最大的是图B，此时钢缆对水塔的拉力最小，故选B。
8．D9．C [解析] 分析题意知，当铁棒在水平拉力F的作用下，以O点为转轴，由竖直位置逆时针匀速转向水平位置的过程中，可看作杠杆，根据杠杆平衡条件列等式：G ×l2＝F×l1；而杠杆在逆时针匀速转向水平位置的过程中，铁棒重力不变，但阻力臂l2会不断变大，动力臂l1会逐渐变小，因此阻力和阻力臂的乘积会变大，所以动力F 变大，故选C。
10．C [解析] 由图可知，承担物重的绳子有两股，所以绳子自由端移动的距离：s＝2h＝2×1 m＝2 m，A选项错误。
在不计绳重与摩擦的情况下，F＝1n(G＋G动)，所以动滑轮的重力：G动＝nF－G＝2×120 N－200 N＝40 N，B选项错误。
滑轮组的机械效率：η＝W有W总＝GhFs＝GnF＝200 N2×120 N≈%，C选项正确。
绳子自由端移动的速度：v＝st＝2 m5 s＝ m/s，又P＝Fv，则拉力F的功率：P＝Fv＝120 N× m/s＝48 W，D选项错误。
故选C。
11．省力70[解析] 竖直向上的力F为动力，箱体的重力为阻力，支点在轮处，故动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆。
当旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡时，如图所示：由题意知，l1＝3l2，根据杠杆平衡条件F1l1＝F2l2，所以竖直向上的拉力为F＝Gl2l1＝13G＝13×210 N＝70 N。
12．动200[解析] 由题图所示滑轮的使用情况可判断该滑轮为动滑轮；不计滑轮重、绳重及轴与滑轮间的摩擦，使用动滑轮能省一半力，F＝12G＝12×400 N＝200 N。
13．20 不变[解析] (1)由图可知，杠杆在水平位置平衡时，根据杠杆平衡条件得F·BA＝G·BC，则G＝F·BABC＝10 N×2BCBC＝20 N。
(2)杠杆被拉起后，拉力的方向不变，阻力的方向不变，此时动力臂仍是阻力臂的2倍，所以动力仍是阻力的二分之一，故拉力F 大小将不变。
14．18 10[解析] 把重物拉上高台所做的有用功：W 有＝Gh ＝45 N × m ＝18 J ；斜面的机械效率：η＝W 有W 总，则W 总＝W 有η＝18 J 60%＝30 J ， 额外功：W 额＝W 总－W 有＝30 J －18 J ＝12 J 。
使用斜面做的额外功：W 额＝fs ， 所以摩擦力：f ＝W 额s ＝12 J m＝10 N 。