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课时训练九杠杆滑轮
一、选择题1.如图9-1所示的简单机械中一定省力的是 图9-12.踮脚是一项很好的有氧运动如图9-2所示,它简单易学,不受场地的限制,深受广大群众的喜爱踮脚运动的基本模型是杠杆,则下列分析正确的是 图9-2A.脚后跟是支点,是省力杠杆B.脚后跟是支点,是费力杠杆C.脚掌与地面接触的地方是支点,是省力杠杆D.脚掌与地面接触的地方是支点,是费力杠杆3.到野外郊游时,小明和爸爸喜欢钓鱼鱼上钩后,小明感觉鱼在水中时很轻,拉出水面后“变重”,在把鱼逐渐拉出水面的过程中,鱼受到的 A.浮力增大,鱼竿是省力杠杆B.重力增大,鱼竿是省力杠杆C.浮力减小,鱼竿是费力杠杆D.重力减小,鱼竿是费力杠杆4.如图9-3所示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,重物通过绳子对杠杆的拉力为阻力图中能够正确表示动力臂的是 A.l1B.l2C.l3D.l4 图9-35.如图9-4是一种切甘蔗用的铡刀示意图下列有关说法正确的是 图9-4A.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6.如图9-5所示,在“探究杠杆的平衡条件”实验中,已知杠杆上每个小格长度为2cm,当弹簧测力计在A点斜向上拉与水平方向成30°角杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,下列说法正确的是 图9-5A.动力臂为
0.08mB.此时为省力杠杆C.弹簧测力计的示数为4ND.钩码总重为2N7.为倡导低碳出行,东营市投放了大量的共享单车,如图9-6所示共享单车的设计应用到许多物理学知识,以下说法正确的是 图9-6A.车座设计的面积较大,可以增大压强B.轮胎表面凹凸不平的花纹可以减小摩擦C.红色尾灯利用光的反射起到警示的作用D.刹车手闸是费力杠杆8.在使用下列简单机械匀速提升同一物体的四种方式中,所用动力最小的是不计机械自重、绳重和摩擦 图9-79.如图9-8所示,用同一个动滑轮先后提升同一物体,使物体以相同的速度匀速上升相同的高度,所用的力分别是F甲和F乙,拉力做功的功率分别是P甲和P乙若不计摩擦、动滑轮重和绳重,则F甲与F乙、P甲与P乙之间的大小关系是 图9-8A.F甲<F乙、P甲=P乙B.F甲>F乙、P甲>P乙C.F甲>F乙、P甲=P乙D.F甲<F乙、P甲<P乙10.如图9-9所示的水平地面ABOCD,以O点为界,AO段是一种材质,OD段是另一种材质细线一端系在物体上,绕过轻质滑轮,另一端系在墙上,拉滑轮的水平力F恒为4N,物体经过A点时开始计时,此后各段路程及耗时见下表下列说法正确的是 图9-9区间ABBOOCCD距离1m1m
1.5m
2.5m耗时1s1s1s1sA.物体在CD区间运动时的平均速度为2m/sB.物体在BO区间运动时受到水平向左的4N的摩擦力C.物体在OC区间运动过程中,拉力F做的功为3JD.物体在BO区间运动过程中,拉力F做功的功率为1W11.多选如图9-10所示,某人用扁担挑起两筐质量分别为m
1、m2的货物,当他的肩位于O点时,扁担水平平衡,已知l1l2,扁担和筐的重力不计若将两筐的悬挂点向O点移近相同的距离Δl,则 图9-10A.扁担左端向下倾斜B.扁担右端向下倾斜C.要使扁担恢复水平平衡需再往某侧筐中加入货物,其质量为m2-m1D.要使扁担恢复水平平衡需再往某侧筐中加入货物,其质量为m2-m1
二、填空题12.如图9-11所示的拉杆箱使用时相当于一个_____选填“省力”或“费力”杠杆若拉杆箱和物品共重100N,动力臂是阻力臂的4倍,则抬起拉杆的力F为_____N图9-1113.如图9-12所示,轻质杠杆OA的中点挂有一重力G=60N的物体,在A端施加一竖直向上的力F,使杠杆在水平位置平衡,则F=_____N保持F的方向不变,在将杠杆从A位置匀速提到B位置的过程中,力F将_____选填“变大”“不变”或“变小”图9-1214.xx·杭州小金将长为
0.6m、质量可忽略不计的木棒搁在肩上,棒的后端A点挂着一个40N的物体,肩上支点O离后端A点的距离为
0.2m,他用手压住前端B点使木棒保持水平平衡,如图9-13所示小金的质量为50kg,则此时手压木棒的压力大小为_____N,肩对木棒的支持力大小为_____N,人对地面的压力大小为_____Ng取10N/kg图9-1315.如图9-14所示,用固定在墙上的三角形支架ABC放置空调室外机如果A处螺钉松脱,则支架会绕_____点倾翻已知AB长40cm、AC长30cm,室外机的重力为300N,正好处在AB中点处,则A处螺钉的水平拉力为_____N支架重力不计为了安全,室外机的位置应尽量_____选填“靠近”或“远离”墙壁图9-1416.如图9-15所示的滑轮组,不计拉线质量及滑轮转动时的摩擦,重物G=100N,每一个滑轮重20N当绳自由端拉力F竖直向上且大小为30N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
0.1m/s的速度匀速上升,则绳自由端向上运动速度为_____m/s图9-15
三、作图题17.用如图9-16所示的滑轮组提升重物,请画出最省力的绕绳方法图9-1618.如图9-17所示是一个电热水壶的简易图,请在图中画出它所受重力的示意图B点为重心;用力作用在壶盖上A点时,可将壶盖打开,请在A点画出所需最小力F的示意图O为支点图9-1719.用力F1把门推开,弹性绳会被拉长,如图9-18所示,此时门处于静止状态图9-181画出弹性绳对门的拉力F2的示意图2O为支点,画出力F1的力臂3根据杠杆的平衡条件________________可知,F1________选填“>”“=”或“<”F2
四、实验探究题20.利用图9-19所示的实验装置探究“杠杆的平衡条件”图9-191实验前应先调节杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是______________,若出现图甲所示情况,应将杠杆的平衡螺母向______选填“左”或“右”调2如图乙所示,杠杆在水平位置平衡,记录数据根据这一次实验数据,小明立即分析得出杠杆的平衡条件,他这种做法的不足是________________________________经老师提醒后,小明继续进行实验,如图乙所示,若将A、B两点下方挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格,则杠杆__________选填“仍保持平衡”“左端下沉”或“右端下沉”3如图丙所示,若不在B点挂钩码,可改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆,当弹簧测力计从a位置转动到b位置时,要使杠杆仍在水平位置平衡,其示数大小将________
五、计算题21.图9-20甲是《天工开物》中记载的三千多年前在井上汲水的桔槔,其示意图如图乙所示轻质杆杠的支点O距左端距离l1=
0.5m,距右端距离l2=
0.2m在杠杆左端悬挂质量为2kg的物体A,右端挂边长为
0.1m的正方体B,杠杆在水平位置平衡时,正方体B对地面的压力为20Ng取10N/kg1求此时杠杆左端所受的拉力大小为多少2求正方体B的密度为多少3若该处为松软的泥地,能承受的最大压强为4×103Pa,为使杠杆仍在水平位置平衡,物体A的重力至少为多少?图9-20参考答案1.A2.C [解析]如图所示,踮脚时,脚掌与地面接触的地方O是支点,小腿肌肉对脚的拉力向上,从图中可知动力臂大于阻力臂,是省力杠杆3.C [解析]把鱼逐渐拉出水面的过程中,鱼排开水的体积逐渐减小,根据F浮=ρ液gV排可知鱼受到的浮力逐渐减小,而鱼的重力是不变的,由于钓鱼线对鱼施加的拉力等于鱼的重力减去浮力,所以拉力逐渐变大,即感到鱼“变重”;钓鱼竿在使用时,动力臂小于阻力臂,是一种费力杠杆4.B [解析]由题图可知,动力为拉动杠杆的力,作用在滑轮与杠杆之间的拉绳上,动力臂为支点到动力作用线的距离,故l2为动力臂5.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;由题图可知,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6.D [解析]由题图可知,当弹簧测力计在A点斜向上拉与水平方向成30°角时,动力臂是OA的一半,l1=OA=×4×2cm=4cm=
0.04m,故A错误;弹簧测力计的示数为F2=3N,故C错误;阻力臂l2=3×2cm=6cm=
0.06m,则l2>l1,为费力杠杆,故B错误;根据杠杆的平衡条件可求出钩码的总重力G==2N,故D正确7.C [解析]车座设计的面积较大是在压力不变的情况下,通过增大受力面积减小压强,故A错误;轮胎表面凹凸不平的花纹可以在压力不变的情况下,增大接触面的粗糙程度,从而增大摩擦力,故B错误;红色尾灯利用了光的反射,故C正确;刹车手闸的动力臂大于阻力臂,是一个省力杠杆,故D错误8.D9.C [解析]由题意可知,两装置都不计摩擦、动滑轮重和绳重,提升物体的重相同,题图甲所示装置中拉力作用在动滑轮的轴上,则F甲=2mg;乙图所示装置中拉力作用在绳子自由端,即F乙=mg,F甲>F乙,故A、D错误物体上升的速度相同,则拉力端的速度分别为v甲=v物,v乙=2v物,则P甲=F甲v甲=2mg×v物=mgv物,P乙=F乙v乙=mg×2v物=mgv物,则P甲=P乙,故C正确、B错误10.C [解析]由题表可知,物体在CD区间运动的平均速度为v===
2.5m/s,故A错误由题表可知,物体在AO间运动时速度不变,受力平衡,拉力F作用在动滑轮轴上,则物体受到的拉力F′=F=×4N=2N,则物体受到水平向左的2N的摩擦力,故B错误物体在OC区间运动过程中,拉力F做的功为W=F″s′=F·s物=4N××
1.5m=3J,故C正确物体在BO区间运动过程中,拉力F做功的功率为P=FvBO=F·v物=4N××1m/s=2W,故D错误11.AC [解析]由题图可知,根据杠杆平衡条件,m1gl1=m2gl2,因为l1>l2,所以m1<m2当将两筐的悬挂点向O点移近相同的距离Δl时,m1gl1-Δl-m2gl2-Δl=m1gl1-m1gΔl-m2gl2+m2gΔl=m1gl1-m2gl2+gΔlm2-m1=gΔlm2-m1>0,所以m1gl1-Δl>m2gl2-Δl,所以扁担左端向下倾斜,故A正确、B错误若要使扁担恢复平衡,设需向右筐中加入质量为m的货物,则有m1gl1-Δl=m2+mgl2-Δl,整理得m=m2-m1,故C正确、D错误12.省力 25 13.30 不变14.20 60 540[解析]由题意,根据杠杆的平衡条件有F×OB=G×OA,即F×
0.6m-
0.2m=40N×
0.2m,所以F=20N,即手压木棒的压力大小为20N肩对木棒的支持力大小为F′=F+G=20N+40N=60N;人对地面的压力大小为F压=G人+G=50kg×10N/kg+40N=540N15.C 200 靠近[解析]C点是支点,空调自身的重力是阻力,在阻力与阻力臂一定的情况下,由杠杆平衡条件可知,动力臂越大,动力越小,F×AC=G×AB,即F×30cm=300N××40cm,解得F=200N;为了安全,室外机的位置应尽量靠近墙壁,以减小阻力臂,从而减小A处的拉力16.30 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=100N+20N-90N=30N;物体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=100N+20N=120N,则F′=40N;重物G以
0.1m/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
0.3m/s17.如图所示18.如图所示19.12如图所示3F1l1=F2l2 <[解析]1弹性绳对门的拉力的作用点在弹性绳与门的接触点上,方向指向弹性绳收缩的方向,大小用F2表示2沿力F1的方向作其力的作用线,过支点O向力的作用线作垂线,该垂线段就是力F1的力臂3杠杆平衡条件动力×动力臂=阻力×阻力臂,用公式可表示为F1l1=F2l2,阻力臂l2是过O点向力F2作的垂线段,很明显l1>l2,所以F1<F220.1便于读取力臂 右2实验次数少,所得结论不具有普遍性 左端下沉3变大21.解1此时杠杆左端所受的拉力大小为物体A的重力,F左=GA=mAg=2kg×10N/kg=20N2设正方体B对杠杆的拉力为F右,由杠杆平衡条件可知,F左l1=F右l2,即20N×
0.5m=F右×
0.2m,解得F右=50N则正方体B的重力为GB=50N+20N=70N,正方体B的质量为mB===7kg,则正方体B的密度ρB===7×103kg/m33若该处为松软的泥地,能承受的最大压强为4×103Pa,则能承受的最大压力为F最大=pS=4×103Pa×
0.1m×
0.1m=40N,则B对杠杆右侧的拉力最小为F右′=GB-F最大=70N-40N=30N,为使杠杆仍在水平位置平衡,物体A的重力最小时F最小l1=F右′×l2,即F最小×
0.5m=30N×
0.2m,解得F最小=12N,则物体A的重力至少为12N。