專題11簡單機(jī)械（原卷版）

專題11簡單機(jī)械考點一：杠桿及杠桿平衡條件1．杠桿(1)定義：在力的作用下能繞著________轉(zhuǎn)動的硬棒叫杠桿。①形狀：可直可曲，形狀任意。②在力的作用下不易發(fā)生形變。(2)五要素(如圖所示)①支點(O)：杠桿繞著________的點。②動力(F1)：使杠桿________的力。③阻力(F2)：阻礙杠桿________的力。④動力臂(l1)：從支點到________________的距離。⑤阻力臂(l2)：從支點到________________的距離。動力、阻力都是杠桿________的力，所以作用點在________上；它們使杠桿的轉(zhuǎn)動的方向相反。（3）畫力臂方法：(1)找支點O；(2)畫力的作用線(虛線)；(3)畫力臂(實線，過支點垂直力的作用線作垂線)；(4)標(biāo)力臂2．研究杠桿的平衡條件(1)杠桿平衡是指杠桿________或________________。(2)杠桿的平衡條件(或杠桿原理)是________________________。用公式表示是________________。3．杠桿的種類A．省力杠桿：動力臂l1________阻力臂l2，優(yōu)點是________力；B．費(fèi)力杠桿：l1________l2，優(yōu)點是________；C．等臂杠桿：l1________l2，不________力也不________力?？键c二：滑輪1.動滑輪、定滑輪、滑輪組的比較定滑輪動滑輪滑輪組示意圖定義中間的軸________的滑輪和重物一起________的滑輪定滑輪、動滑輪________成滑輪組實質(zhì)________杠桿動力臂為阻力臂________倍的杠桿________杠桿特點不能_____但是能改變動力的______能省________的力，但不能改變動力的方向既能________又能改變動力的________動力與阻力及移動距離的關(guān)系F1＝F2s＝hF1＝eq\f(1,2)F2s＝2hn段繩子承擔(dān)總重F＝eq\f(1,n)G，S＝nh考點三：斜面(1)定義：一個與水平面成一定夾角的傾斜平面。(2)特點：省力機(jī)械。如圖：用F表示力，s表示斜面長，h表示斜面高，物重為G。理想情況下，根據(jù)功的原理，得W＝Fs＝Gh，變形得F＝Gh/s，當(dāng)h一定時，斜面越長越省力；例盤山公路。螺旋線可以看做是繞著圓柱上的斜面；例：飲料瓶瓶蓋、螺旋千斤頂?shù)??？键c四：機(jī)械效率1．使用機(jī)械時，人們對________做的功是總功，機(jī)械克服有用阻力做的功是________功，克服額外阻力做的功________功，有用功和額外功________，叫做總功。2．機(jī)械效率：有用功與總功的________叫機(jī)械效率，公式η＝________。它沒有________，其大小總是________(選填“大于”或“小于”)1。3．提高機(jī)械效率的方法：影響機(jī)械效率的因素有機(jī)械自重、摩擦，提高機(jī)械效率的方法：①減輕機(jī)械________使機(jī)械更合理輕巧；②經(jīng)常保養(yǎng)潤滑。4．常見幾種簡單機(jī)械的機(jī)械效率種類杠桿斜面滑輪圖例理想情況(不考慮機(jī)械自重及摩擦)η＝1Fs＝G物hη＝1Fs＝G物hη＝1Fs＝Gh非理想情況(考慮機(jī)械自重及摩擦)η＜1η＝eq\f(G物h,Fs)η＜1η＝eq\f(G物h,Fs)η＜1η＝eq\f(G物h,Fs)＝eq\f(G物,nF)5．注意：機(jī)械效率具有可變性：由公式η＝eq\f(W有,W總)＝eq\f(W有,W有＋W額)可知，使用同一機(jī)械，在W額一定時，W有用越大，η也________。使用不同的機(jī)械，在W有一定時，W額越大，η________?！就骄毩?xí)】（2022·湖北十堰）下列工具正常使用時，能省力的是（）A.瓶蓋起子；B.托盤天平；C.筷子夾食品；D.理發(fā)剪刀（2022·湖南邵陽）某天，“生物”和“物理”兩位大師在一起進(jìn)行體育鍛煉。“生物”大師伸出健碩的手臂對“物理”大師說：“看，我能提起很重的物體哦（如圖）！"“物理”大師豎起大拇指說：“真厲害！其實，你的前臂就是物理學(xué)中的一根杠桿。”以下對于這根杠軒在提起重物的過程中，分析合理的是（）。A.前臂杠桿的支點O在肘關(guān)節(jié)處 B.肱二頭肌給橈骨的力F1是阻力C.重物給前臂的力F2是動力 D.前臂是一根省力杠桿（2022·河南）為了將一物塊送到高處，小杰用木板和滑輪搭建了如圖所示的裝置。用力F拉動繩端，物塊沿斜面勻速向上運(yùn)動，下列說法正確的是（）A.該裝置使用滑輪是為了更加省力；B.此過程中物塊的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能；C.物塊所受摩擦力的方向沿斜面向下；D.若繩子突然斷開，物塊將立即下滑（2022·四川樂山）爸爸領(lǐng)著小梅玩蹺蹺板。下圖中，最有可能讓蹺蹺板在水平方向上保持平衡的是（）A. B.C.D.（2022·陜西?。┤鐖D，這是一種塔式起重機(jī)，已知起重機(jī)上的滑輪組在勻速起吊330kg的物體時，滑輪組的機(jī)械效率是60%，g取10N/kg。下列分析和計算錯誤的是（）。A.起重機(jī)的吊臂AOB可視為杠桿；B.增加起吊物體的質(zhì)量，滑輪組的機(jī)械效率將減?。籆.物體上升2m，滑輪組所做有用功是6.6×103J；D.物體上升2m，滑輪組所做總功是1.1×104J（2022·四川遂寧）碼頭上的工作人員，利用如圖所示的杠桿將一桶淡水從地面轉(zhuǎn)移到船上（杠桿始終保持水平）。掛在A端的的桶重100N，內(nèi)部底面積為，桶內(nèi)裝有800N的水，水深1m。重600N的工作人員用繩子豎直拉住B端，工作人員的腳與地面的接觸面積，。下列計算結(jié)果錯誤的是（）（，g取）。A.水對桶底的壓強(qiáng)為 B.水對桶底的壓力為600NC.人對地面的壓力為375N D.人對地面的壓強(qiáng)為（2022·河北）在老舊小區(qū)改造中，工人利用滑輪組將重380N的建筑材料提升到樓頂，如圖所示。已知工人對繩子的拉力為200N，建筑材料在5s內(nèi)勻速上升5m，不計繩重及摩擦。此過程中，下列說法正確的是（）。A.動滑輪所受重力為10N B.滑輪組所做的有用功為2000JC.工人所用拉力的功率為380W D.滑輪組的機(jī)械效率為95%（2022·四川眉山）小摩同學(xué)家里正在修建樓房，他通過調(diào)查了解到工人利用如圖的裝置，將重力為900N的物體勻速提升了6m，工人對繩子施加的拉力F為475N。忽略繩重和機(jī)械之間的一切摩擦。下列說法中正確的是（）。①拉力F做功為2850J②動滑輪的重力為50N③拉力F做的額外功為600J④如用該裝置勻速提升重力為950N的物體，則該滑輪組的機(jī)械效率為95%。A.①③ B.②④ C.①② D.③④（2022·四川樂山）如圖所示，在50N的水平拉力F的作用下，重600N的物體沿水平地面做勻速直線運(yùn)動，物體與地面間的滑動摩擦力是自身重力的0.2倍，繩子自由端向前移動的速度為0.6m/s。則（）。A.拉力F的功率為3W；B.1min內(nèi)物體移動的距離為36m；C.1min內(nèi)所做的有用功為1440J；D.該滑輪組的機(jī)械效率為85%（2022·湖北隨州）由于熱脹冷縮，戶外的導(dǎo)線在夏天會變得松弛，冬天又拉得很緊。某些地方用如圖所示的滑輪組來控制導(dǎo)線的松緊程度。某次導(dǎo)線對滑輪N的拉力為F，配重水泥塊（重為G）被勻速拉升的高度為h（不考慮滑輪自重，繩重和繩與滑輪之間的摩擦）。下列說法中正確的是（）。A.M是動滑輪；B.拉力F=2G；C.拉力F做的功為3Fh；D.拉力F移動的速度與配重G上升的速度相同（2022·四川達(dá)州）如圖所示，小華用滑輪組水平向左勻速拉動A物體，A物體5s內(nèi)移動了100cm，且A物體與水平地面的摩擦力大小為12N，已知滑輪組的機(jī)械效率為80%，則下列說法錯誤的是（）。A.拉力F大小為4N B.繩子自由端移動的速度為0.6m/sC.拉力F做功的功率為3W D.拉力F在5s內(nèi)對滑輪組做的額外功為3J（2022·湖南衡陽）晚飯后，媽媽帶著小濤和他兩歲的妹妹到文化活動中心玩蹺蹺板，如圖所示，圖中的轉(zhuǎn)軸相當(dāng)于杠桿的___________，妹妹的總重力比小濤的重力大，蹺蹺板水平平衡時，小濤比媽媽離轉(zhuǎn)軸___________（選填“遠(yuǎn)”或“近”）；若媽媽放下懷抱中的妹妹（媽媽的位置不變），為了保持蹺蹺板水平平衡，小濤應(yīng)適當(dāng)___________轉(zhuǎn)軸（選填“遠(yuǎn)離”或“靠近”）。（2022·河北）在勞動課上，小明利用鉗子反復(fù)彎折鐵絲，彎折處鐵絲的溫度升高，這是通過___________的方式改變鐵絲內(nèi)能的，如圖所示，在剪斷鐵絲的過程中，鉗子是一個___________（選填“省力”或“費(fèi)力”）杠桿。（2022·江蘇蘇州）在圖中畫出杠桿的阻力臂l，并在A點畫出使杠桿靜止在圖示位置的最小力F；（2022·山西）如圖甲所示，清明假期，亮亮同學(xué)回到老家，看到工程隊正施工埋電線桿，進(jìn)行電網(wǎng)改造。亮亮發(fā)現(xiàn)他們挖坑形很特別，如圖乙所示。工程師告訴亮亮這種坑不僅省力，還能縮短移動的距離。要把圖乙中的電線桿豎立到坑內(nèi)，請你畫出作用在桿上A點最小力的示意圖。（2022·四川成都）如圖是小蘭在練習(xí)“斜身引體”項目時的情景。把人體視為杠桿，O為支點，動力等效為F1，請畫出F1的力臂l1。（2022·貴州黔東南）如圖所示，用杠桿將物體A提起，請畫出使杠桿平衡最小力F的示意圖和物體A所受重力的示意圖。（2022·湖南岳陽）在“探究杠桿的平衡條件”實驗中：（1）杠桿靜止在圖甲所示位置，為了使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將平衡螺母向_______（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)；（2）調(diào)節(jié)平衡后，如圖乙，在A點掛3個鉤碼，則應(yīng)在B點掛_______個鉤碼，才能使杠桿重新在水平位置平衡（所用鉤碼的規(guī)格都相同）；（3）改變鉤碼的位置和個數(shù)，使杠桿平衡，收集多組數(shù)據(jù)，其目的是_____（填序號）A.取平均值，減小誤差B.避免偶然性，尋找普遍規(guī)律（4）看圖丙的漫畫，根據(jù)杠桿的平衡條件分析，小兔分得的蘿卜質(zhì)量_______（選填“大于”、“等于”或“小于”）小猴的。（2022·河南）在探究杠桿平衡條件的實驗中：（1）將裝置放在水平桌面上，靜止時如圖所示。為了使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將螺母向_________（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)；（2）實驗中，在杠桿兩側(cè)掛上不同數(shù)量的鉤碼，第1、2次杠桿平衡時的數(shù)據(jù)已填入表。圖是第3次杠桿平衡時的情景，此次杠桿右側(cè)的阻力和阻力臂的數(shù)據(jù)①為________，②為___________；實驗次數(shù)動力F1/N動力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m12.50.220.25220.151.50.231.50.1①②（3）分析實驗數(shù)據(jù)，可歸納出杠桿的平衡條件：_____________；（4）某小組對實驗過程交流、討論后，按圖所示又進(jìn)行了實驗。老師肯定了他們的做法，并指出，用彈簧測力計斜拉可使結(jié)論更具普遍性，因為這樣做改變了__________。在測量拉力F的力臂時，小組內(nèi)有不同的意見，你認(rèn)為拉力的力臂應(yīng)為___________（選填“OA”“OB”或“AB”）。（2022·湖北黃岡、孝感、咸寧）由我國自主研制、體現(xiàn)中國力量與中國速度的大國重器，世界首臺千噸級運(yùn)、架一體機(jī)“昆侖號”，可為高鐵、道路橋梁的建設(shè)高效鋪設(shè)箱梁。某次架橋時，要將一段重為1.0×107N的箱梁運(yùn)到鋪設(shè)位置。（1）當(dāng)箱梁靜止在水平橋面時，箱梁與橋面的接觸面積為200m2，求箱梁對橋面的壓強(qiáng)；（2）工作時，“昆侖號”將箱梁自橋面豎直向上提升0.6m，固定好后，載著箱梁水平向前運(yùn)動了30m。求此過程中克服箱梁所受重力做的功；（3）如圖所示，“昆侖號”將箱梁運(yùn)到橋墩A、B之間的正上方時水平靜止。圖中l(wèi)1表示MN的水平距離，l2表示ON的水平距離，G表示“昆侖號”與箱梁受到的總重力（不包括輪車A受到的重力）、其重心在O點，F(xiàn)表示橋墩B上的支腿對“昆侖號”豎直向上的支持力。請推導(dǎo)支持力F的表達(dá)式（用字母表示）。（2022·湖北武漢）我國萬米深潛作業(yè)次數(shù)和下潛人數(shù)位居世界首位。圖甲所示為我國“奮斗者"號載人潛水器的海試現(xiàn)場。（1）潛水器的前邊固定著一個采樣籃，里面放著海底沉積物采樣器等工具，采樣器是一個下端開口的圓柱形玻璃管。潛水器兩側(cè)各連著一只機(jī)械手臂，其中一只機(jī)械手臂的簡化示意圖如圖乙所示，它由金屬桿AB、OC和可以伸縮的液壓桿AC組成，C點為機(jī)械手臂和潛水器的連接點。當(dāng)液壓桿伸長或縮短時，會帶動金屬桿AB繞著O點轉(zhuǎn)動，金屬桿B端就會向上提或向下壓采樣器；①請在圖乙中畫出水平金屬桿的B端豎直向下壓采樣器時，采樣器對金屬桿AB的力的示意圖；②若OA、OC和AC的長分別是18cm、24cm和30cm，OB的長是72cm，這只機(jī)械手臂的液壓桿AC對水平金屬桿A端的拉力是200N，玻璃管水平的圓環(huán)形管口和海底沉積物的接觸面積是2cm2時，則豎直狀態(tài)下的玻璃管的圓環(huán)形管口對海底沉積物產(chǎn)生的壓強(qiáng)是多少Pa?（不考慮金屬桿AB和采樣器它們受到的重力和浮力）（2）總質(zhì)量是36t且處于懸浮狀態(tài)的潛水器在海底完成作業(yè)后，會拋卸吸附在艙外的壓載鐵再上浮。為了確保艙內(nèi)作業(yè)人員的安全，科學(xué)家們在設(shè)計“奮斗者”號時，可以讓潛水器在不能拋卸壓載鐵時進(jìn)行“斷臂求生”，即讓潛水器在深海拋掉兩只機(jī)械手臂和采樣籃等物體后再上浮。若某次深海演練拋掉質(zhì)量是1.8t。體積是0.3m3的兩只機(jī)械手臂和采樣籃等物體，則此時潛水器受到的浮力是多少N?浮力比重力大多少N?（2022·廣東廣州）如圖1，工人將重500N的貨物推入靜止的貨柜中（忽略空氣阻力，g取10Nkg）。（1）在斜面上貨物受到沿斜面向上250N的推力F。從P點勻速運(yùn)動到Q點用時4s。求此過程①F的功率；（）②斜面的機(jī)械效率。（）（2）在貨柜的同一水平底面上，貨物受到水平向右100N的推力F，從A點勻速運(yùn)動到B點用時1s，在B點撤去F，貨物持續(xù)運(yùn)動0.5s停在D點；①用“●”表示貨物，在方框中畫出貨物在O點的受力示意圖；（）②貨物到A點時為計時起點，在圖2中面出0~1.2s貨物所受摩擦力的大小隨時間變化的圖象；（）（3）圖3中的尾板等效成圖4中以O(shè)為支點的杠桿，處于水平靜止，尾板自重為G、受到繩的拉力為F（忽略繩重）：①在圖4中畫出F的力臂l；（）②繩長一定，繩按圖5方式懸掛，尾板仍處