PAGE1專題5簡單機械綜合1．（2025?安徽）【生活實際新結(jié)合】圖甲所示為自行車的手閘，將其OAB部分簡化為如圖乙所示的杠桿，忽略杠桿自身的重力，當杠桿平衡時，施加在B點的動力F1＝15N，測得l1＝12cm，l2＝4cm，則阻力F2＝N?！敬鸢浮?5【解答】解：根據(jù)杠桿平衡條件得到F1l1＝F2l2，即15N×12cm＝F2×4cm，阻力F2＝45N。故答案為：45。2．（2025?安徽）圖示為某工人利用一滑輪提升物體的示意圖。若該工人將質(zhì)量為40kg的物體沿豎直方向勻速提升3m，此過程中滑輪的機械效率為80%，g取10N/kg。求：（1）物體受到的重力大??；（2）工人所做的有用功；（3）工人所做的總功?！敬鸢浮浚?）物體受到的重力大小為400N；（2）工人所做的有用功為1200J；（3）工人所做的總功為1500J?！窘獯稹拷猓海?）物體受到的重力大小為G＝mg＝40kg×10N/kg＝400N；（2）工人所做的有用功為：W有＝Gh＝400N×3m＝1200J；（3）根據(jù)η=WW總=W答：（1）物體受到的重力大小為400N；（2）工人所做的有用功為1200J；（3）工人所做的總功為1500J。3．（2024?安徽）如圖甲所示，用核桃鉗夾核桃時，用力握緊手柄即可夾碎核桃。將上部的手柄ABC簡化為如圖乙所示的杠桿，若F1＝20N，l1＝10cm，l2＝4cm，忽略杠桿自身的重力，則F2的大小為N。【答案】50?！窘獯稹拷猓焊鶕?jù)杠桿平衡條件，由圖得，F(xiàn)1l1＝F2l2，即20N×10cm＝F2×4cm，解得，F(xiàn)2＝50N。故答案為：50。4．（2023?安徽）如圖1，爸爸和小紅坐在蹺蹺板的兩側(cè)，在水平位置保持平衡。將其簡化成圖2所示的杠桿，不計杠桿自重的影響，若小紅的質(zhì)量為15kg，則爸爸的質(zhì)量為kg?！敬鸢浮?0【解答】解：根據(jù)杠桿的平衡條件：F1L1＝F2L2，可得m小紅gL1＝m爸爸gL2，代入數(shù)據(jù)可得：15kg×g×1.2m＝m爸爸g×0.3m，解得：m爸爸＝60kg。故答案為：60。5．（2023?安徽）如圖，一固定斜面頂端裝有定滑輪，為測量該裝置提升物體時的機械效率，用彈簧測力計連接細繩，跨過定滑輪將重為6N的物體沿斜面向上勻速拉動0.6m，物體上升的高度為0.3m，彈簧測力計的示數(shù)為4N。求此過程中。（1）做的有用功；（2）該裝置的機械效率。【答案】（1）做的有用功是1.8J；（2）該裝置的機械效率為75%【解答】解：（1）克服物體重力做的有用功：W有＝Gh＝6N×0.3m＝1.8J；（2）彈簧測力計的示數(shù)大小即為拉力大小，故拉力做的總功：W總＝Fs＝4N×0.6m＝2.4J，該裝置的機械效率：η=W答：（1）做的有用功是1.8J；（2）該裝置的機械效率為75%。6．（2022?安徽）用圖示的滑輪組將重為3.6N的物體豎直向上勻速提升0.5m，拉力F的大小為1.5N，則該滑輪組的機械效率為?！敬鸢浮?0%?！窘獯稹拷猓河蓤D可知，吊起動滑輪的繩子股數(shù)n＝3，繩子自由端移動的距離：s＝nh＝3×0.5m＝1.5m；拉力所做的有用功的：W有用＝Gh＝3.6N×0.5m＝1.8J；拉力所做的總功：W總＝Fs＝1.5N×1.5m＝2.25J；滑輪組的機械效率：η=W故答案為：80%。7．（2022?安徽）用圖甲所示的裝置探究杠桿的平衡條件，通過正確的實驗操作，得到下表中的數(shù)據(jù)。實驗次數(shù)動力F1/N動力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m13.00.202.00.3022.00.151.531.50.201.00.30……………（1）第2次實驗數(shù)據(jù)中的阻力臂l2應(yīng)為m；（2）第3次實驗后，用帶桿的滑輪水平向左緩慢推動右邊掛鉤碼的懸線（保持上端懸點不動），如圖乙所示，不計摩擦，杠桿（選填“能”或“不能”）在水平位置保持平衡，原因是：?！敬鸢浮浚?）0.20；（2）不能；右端鉤碼對杠桿的拉力的力臂變小【解答】解：（1）根據(jù)F1l1＝F2l2可知，第2次實驗數(shù)據(jù)中的阻力臂l2應(yīng)為：l2=F（2）用帶桿的滑輪水平向左緩慢推動右邊掛鉤碼的懸線，此時右端鉤碼對杠桿的拉力的力臂變小，在右邊掛鉤碼拉力不變、左端拉力、左端拉力的力臂不變的情況下，杠桿不能平衡。故答案為：（1）0.20；（2）不能；右端鉤碼對杠桿的拉力的力臂變小。8．（2021?安徽）如圖，用滑輪組將一重物豎直向上勻速提升2m，所用拉力F＝100N，若該過程中滑輪組的機械效率為80%，則滑輪組對重物做的有用功為J?！敬鸢浮?20?！窘獯稹拷猓河蓤D知，承擔(dān)物重的繩子有2段，即n＝2，繩子自由端移動的距離s＝2h＝2×2m＝4m，拉力F做的總功為：W總＝Fs＝100N×4m＝400J，由η=WW有＝ηW總＝80%×400J＝320J；故答案為：320。9．（2021?安徽）研究物理問題時，常需要突出研究對象的主要因素，忽略次要因素，將其簡化為物理模型。（1）如圖甲，一質(zhì)量分布均勻的杠桿，忽略厚度和寬度，長度不可忽略，用細線將它從中點懸起，能在水平位置平衡。將它繞懸點在豎直面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)過一定角度后（如圖乙）釋放，為研究其能否平衡，可將它看成等長的兩部分，請在圖乙中畫出這兩部分各自所受重力的示意圖和力臂，并用杠桿平衡條件證明杠桿在該位置仍能平衡；（2）如圖丙，一質(zhì)量分布均勻的長方形木板，忽略厚度，長度和寬度不可忽略，用細線將它從AB邊的中點懸起，能在水平位置平衡。將它繞懸點在豎直面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)過一定角度后（如圖?。┽尫牛景逶谠撐恢媚芊衿胶?？寫出你的判斷依據(jù)?！敬鸢浮浚?）；左右兩部分重力G1＝G2，圖中，AO＝BO，根據(jù)全等三角形知識可知，L1＝L2，所以：G1L1＝G2L2，說明杠桿繞懸點在豎直面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)過一定角度后仍能平衡；（2）木板在該位置不能平衡，理由是：轉(zhuǎn)過一定角度后釋放的瞬間，木板只受到豎直向下的重力和豎直向上的拉力作用，此時木板的重心不在懸點的正下方，重力和細線的拉力不在同一直線上，二力不是一對平衡力，木板受力不平衡?！窘獯稹拷猓海?）由題知，杠桿質(zhì)量分布均勻，支點在中點，左右兩部分重力G1＝G2，且重心在這兩部分的中點A、B，由A、B分別豎直向下畫有向線段，即兩部分重力示意圖；由杠桿中點O（支點）畫G1、G2作用線的垂線，垂線段分別為兩部分重力的力臂，如圖所示：圖中，AO＝BO，根據(jù)全等三角形知識可知，L1＝L2，所以：G1L1＝G2L2，說明杠桿繞懸點在豎直面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)過一定角度后仍能平衡；（2）轉(zhuǎn)過一定角度后釋放的瞬間，木板只受到豎直向下的重力和豎直向上的拉力作用，此時木板的重心不在懸點的正下方，重力和細線的拉力不在同一直線上，二力不是一對平衡力，木板受力不平衡，所以木板在該位置不能平衡。10．（2025?蜀山區(qū)三模）小南在一次研學(xué)用到拉桿旅行箱，其示意圖如圖所示。裝有物品的旅行箱整體可視為杠桿，O為支點，B為重心，A為拉桿的端點。在A點沿圖示方向施加拉力E，旅行箱靜止。要使作用在A點的拉力減小。保持其他條件不變，下列說法正確的是（）A．在拉桿上的作用點不變，使拉力方向順時針旋轉(zhuǎn)30° B．將箱內(nèi)較重的物品靠近O點擺放，重心由B變至B' C．保持施力方向不變，增大拉桿箱的體積 D．保持施力方向不變，縮短拉桿的長度【答案】B【解答】解：A、在拉桿上的作用點不變，使拉力方向順時針旋轉(zhuǎn)30°，此時拉力的作用線經(jīng)過支點，力臂為0，故杠桿不可能平衡，故A錯誤；B、將箱內(nèi)較重的物品靠近O點擺放，重心由B變至B'，此時阻力臂變小，根據(jù)杠桿平衡條件知，動力臂與阻力大小不變，動力減小，故B正確；C、保持施力方向不變，增大拉桿箱的體積，物如果重心位置不變，則拉力不變，如果重心位置上移，阻力臂變大，則動力變大，故C錯誤；D、保持施力方向不變，縮短拉桿的長度，則動力臂減小，在阻力和阻力臂不變時，動力增大，故不可行，故D錯誤。故選：B。11．（2025?包河區(qū)三模）利用如圖所示的實驗裝置“探究杠桿平衡條件”，器材有杠桿（帶有均勻刻度的直桿）、鐵架臺、細線、若干個質(zhì)量相等的鉤碼、厚薄均勻且密度均勻的圓盤等。請你解答下列問題：（1）掛鉤碼前，杠桿靜止在如圖甲所示的位置，為了利用該杠桿方便探究杠桿的平衡條件，首先應(yīng)進行詳細的實驗操作是：。（2）杠桿調(diào)節(jié)平衡后，將兩個鉤碼掛在杠桿左側(cè)且保持懸掛點位置不變，在F1和F2兩個力的作用下均可使杠桿在水平位置平衡如圖乙所示。分析可知：F1F2。（選填“＞”“＜”或“＝”）。（3）如圖丙所示，將一個厚薄均勻且密度均勻的圓盤放置在支架上，圓盤可繞O點自由轉(zhuǎn)動（轉(zhuǎn)軸阻力忽略不計）。在C點掛4個鉤碼，E點掛6個鉤碼，圓盤可在圖示位置保持靜止（即圓盤CG處于水平位置）：取下E點的6個鉤碼，將其改掛在圖丙中（選填“D”“F”“H”或“G”）點，松手后圓盤仍可在圖丙所示位置保持平衡。【答案】（1）將平衡螺母向左端移動，使杠桿在水平位置平衡；（2）＜；（3）D、F?！窘獯稹拷猓海?）由圖可知，杠桿的左端上翹，應(yīng)將平衡螺母向左端移動，使杠桿在水平位置平衡，這樣做的目的是既可以避免杠桿自重對實驗的影響，又便于測量力臂；（2）將兩個鉤碼掛在杠桿左側(cè)且保持懸掛點位置不變，在F1和F2兩個力的作用下均可使杠桿在水平位置平衡，彈簧測力計逐漸向右傾斜拉杠桿，拉力的力臂變小，根據(jù)杠桿平衡條件可知，拉力變大，彈簧測力計示數(shù)變大，F(xiàn)1＜F2；（3）將一個密度均勻的圓盤放置在支架上，圓盤可繞O點自由轉(zhuǎn)動且不計摩擦。在C點掛4個鉤碼，E點掛6個鉤碼，圓盤可在圖示位置平衡；D、F點與E點的力臂大小相等，故取下E點的6個鉤碼掛在圖中D、F點，松手后圓盤仍可在圖示位置平衡。故答案為：（1）將平衡螺母向左端移動，使杠桿在水平位置平衡；（2）＜；（3）D、F。12．（2025?包河區(qū)二模）如圖所示，斜面長為s，斜面高為h，用沿著斜面向上大小不變的拉力F將一個重為G的物塊由斜面底端勻速拉至斜面的高處，已知上述過程中斜面的機械效率為η。下列表達式中正確的是（）A．Fs＝Gh×（1﹣η） B．上述過程中，拉力做的總功W總＝Fs+Gh C．上述過程中，所做的額外功W額＝Fs×（1﹣η） D．上述過程中，物塊受到斜面的摩擦力f＝F【答案】C【解答】解：A、根據(jù)η=W有WB、上述過程中，拉力做的總功為W總＝Fs，故B錯誤；C、根據(jù)η=WW額＝（1﹣η）W總＝（1﹣η）Fs，故C正確；D、克服摩擦力做的功為額外功，根據(jù)W額＝fs可知，摩擦力為：f=W故選：C。13．（2025?南陵縣模擬）如圖甲所示，前臂平伸用手掌托住一個質(zhì)量為m的鉛球時，是橈骨在肱二頭肌的牽引力F1的作用下繞著肘關(guān)節(jié)O點轉(zhuǎn)動。這個過程可以簡化為一種杠桿模型，如圖乙所示。若OB的長度為L，F(xiàn)1的力臂為l1，不計杠桿自重，則F1＝（用題目中給出的物理量符號表示），并在圖乙中畫出肱二頭肌對橈骨的拉力F1的力臂l1?！敬鸢浮縨gLl【解答】解：根據(jù)杠桿的平衡條件有F1l1＝F2L，即F1l1＝mgL，解得F1肱二頭肌對橈骨的拉力F1方向沿著肌肉收縮的方向，從支點O到動力F1作用線的距離是力臂l1，如圖所示；。故答案為：mgLl14．（2025?南陵縣模擬）小明用動滑輪和彈簧測力計將靜止在桌面上的筆袋慢慢勻速向上提高10cm，如圖甲所示，彈簧測力計的讀數(shù)隨時間的變化如圖乙所示，已知動滑輪的重力為1N，不計繩重和摩擦，則此動滑輪的機械效率為。【答案】75%?！窘獯稹拷猓簞踊喞K子股數(shù)為2，由圖乙知道，勻速拉動時彈簧測力計的讀數(shù)為2N，不計繩重和摩擦，根據(jù)F=1G＝nF﹣G動＝2×2N﹣1N＝3N；不計繩重和摩擦，動滑輪的機械效率為：η=W故答案為：75%。15．（2025?太和縣一模）圖是小明同學(xué)在學(xué)校運動會開幕式上豎直舉著班牌勻速前進時的情形。將班牌視為杠桿，已知AB＝40cm，BC＝20cm，班牌受到作用在A點的水平向左的空氣阻力為10N。若以圖中B點作為支點，手對C點施加的動力為N。【答案】20【解答】解：若以B點作為支點，A點受到向后的力為阻力F2，AB為阻力臂LAB，A、C兩點位于支點的兩側(cè)，要使杠桿平衡，則C點受到的力為動力F1，方向向后，BC為動力臂LBC，由于風(fēng)力向左，動力與阻力在支點兩側(cè)，必須方向大致相同，故動力向左；由據(jù)杠桿的平衡條件得，F(xiàn)1×BC＝F×AB；代入數(shù)據(jù)F1×20cm＝10N×40cm；解得F1＝20N。故答案為：20。16．（2025?瑤海區(qū)三模）如圖所示，在美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的工地上，工人師傅用動滑輪提升物體，所用的拉力為500N，動滑輪的重力為100N，若不計摩擦和繩重，該動滑輪的機械效率為?！敬鸢浮?0%?！窘獯稹拷猓簞踊喞K子股數(shù)為2，若不計摩擦和繩重，根據(jù)F=1n（G+GG＝nF﹣G動＝2×500N﹣100N＝900N，則該動滑輪的機械效率為：η=W故答案為：90%。17．（2025?瑤海區(qū)三模）在探究杠桿平衡條件的實驗中：（1）如圖甲，調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在不掛鉤碼時處于水平平衡狀態(tài)。這一調(diào)節(jié)過程的目的是使杠桿的自重對杠桿平衡不產(chǎn)生影響，這時杠桿重力的力臂為。（2）如圖乙，在杠桿兩側(cè)分別掛上不同數(shù)量的鉤碼（已知每個鉤碼重0.5N），調(diào)整鉤碼的位置，使杠桿處于水平平衡狀態(tài)，記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)；改變鉤碼數(shù)量重復(fù)上述操作，實驗數(shù)據(jù)如下表所示。實驗次數(shù)動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm11.06.02.03.021.54.03.02.032.02.04.01.0小明分析實驗數(shù)據(jù)可得杠桿的平衡條件為動力×動力臂＝阻力×阻力臂；同組的小天認為杠桿的平衡條件也可表述為動力×支點到動力作用點的距離＝阻力×支點到阻力作用點的距離。為了驗證小天的結(jié)論是錯誤的，在圖丙的基礎(chǔ)上，保持原器材不變，（寫出實驗操作過程），使杠桿在水平位置平衡，記錄實驗數(shù)據(jù)并分析論證。【答案】（1）0；（3）改變彈簧測力計拉力的方向?！窘獯稹拷猓海?）因為杠桿的重心在支點上，所以力臂為零；（3）根據(jù)杠桿的平衡條件，動力×動力臂＝阻力×阻力臂，為驗證：”動力×支點到動力作用點的距離＝阻力×支點到阻力作用點的距離“是錯誤的，只有當動力臂不等于支點到動力作用點的距離時，看實驗結(jié)論是否成立，所以在圖丙的基礎(chǔ)上，保持原器材不變，改變彈簧測力計拉力的方向。故答案為：（1）0；（3）改變彈簧測力計拉力的方向。18．（2025?合肥三模）如圖所示為搬運磚頭的獨輪車，若磚頭和獨輪車總重力為1200N，剛好將扶手抬起時，人施加的豎直向上的力F的大小為N?！敬鸢浮?60。【解答】解：由FL1＝GL2可得F×1m＝1200N×0.3m解得F＝360N故答案為：360。19．（2025?合肥模擬）如圖所示是某建筑工地塔吊吊起貨物的情景，在拉力F的作用下，重為1.8×103N的重物被豎直向上勻速吊起，已知滑輪組的機械效率為80%，重物在8s內(nèi)上升了10m，不計繩重與摩擦，則繩子自由端的拉力大小為N?！敬鸢浮?50?！窘獯稹拷猓河蓤D可知，n＝3，根據(jù)η=WF=G故答案為：750。20．（2025?合肥模擬）“秤人”是立夏節(jié)風(fēng)俗。流行于江南地區(qū)，每逢此節(jié)，家家用大秤秤人，如圖1所示。至立秋日，又秤一次，以觀察夏季體重的變化，希望孩子健康成長。如圖2所示，小孩和籃子的總質(zhì)量為20kg，調(diào)整秤砣的位置，使桿秤處于水平平衡狀態(tài)（忽略繩重和桿重），此時OA＝3cm，OB＝12cm。下列說法正確的是（）A．該秤砣的質(zhì)量為4kg B．籃子里換一個更重的孩子，應(yīng)將秤砣向左移動 C．若換更輕的秤砣，可以增大該桿秤的量程 D．要使該桿秤的量程變大，可以將秤的懸掛點O左移一些【答案】D【解答】解：A、作用在杠桿A點的力為杠桿的阻力F1＝G總＝m總g＝20kg×10N/kg＝200N，作用在B點的力為動力臂F2，根據(jù)杠F1L1＝F2L2可得：該秤砣的重力為：F2秤砣的質(zhì)量為：m秤砣=FB、換一個體重較大的孩子，秤砣和籃子等都不變，則作用在杠桿A點的力變大，動力臂不變，作用在杠桿B點的力不變，根據(jù)杠桿平衡條件F1L1＝F2L2可知阻力臂會變大，所以調(diào)到水平平衡后秤砣的懸掛點應(yīng)在B點右邊，故B錯誤；C、由杠桿平衡條件F1L1＝F2L2可得即要使該桿秤的量程變大，應(yīng)該換用質(zhì)量更大的秤砣，故C錯誤；D、由圖示可知，懸掛點O左移，秤砣的力臂變大，物體的力臂變小，由F1L1＝F2L2可知，籃子里物體的最大稱量量變大，故D正確；故選：D。21．（2025?蕪湖三模）如圖甲所示的是小明在水平地面上做俯臥撐保持靜止時的情境，他的身體與地面平行，可抽象成圖乙所示的杠桿模型，地面對腳的力作用在O點，對手的力作用在B點，人的重心在A點。若他的體重為600N，OA長為1m，AB長為0.5m。地面對手的力F1以及地面對腳的力F2均與身體垂直，則F1：F2＝。【答案】2：1【解答】解：以O(shè)點為支點，作用在B點的力為動力，OB為動力臂，人體重力為阻力，阻力臂為OA，根據(jù)杠桿平衡條件可知F1×OB＝G×OA即作用在B點的力F以B點為支點，作用在O點的力為動力，人體的重力為阻力，OB為動力臂，AB為阻力臂，根據(jù)杠桿平衡條件可知F2×OB＝G×AB即作用在O點的力F地面對手的力F1以及地面對腳的力F2均與身體垂直，則F1：F2為F1故答案為：2：1。22．（2025?蕪湖三模）一質(zhì)量為60kg的人用如圖所示的裝置使重500N的物體A沿水平方向在1s內(nèi)勻速運動了10cm，已知運動過程中物體A受到的摩擦力是物重的0.3倍，動滑輪重50N，在此過程中不計繩重和滑輪間的摩擦，g取10N/kg。求：（1）繩子自由端移動的速度；（2）人對地面的壓力；（3）此滑輪組的機械效率?！敬鸢浮浚?）繩子自由端移動的速度為0.2m/s；（2）人對地面的壓力為500N；（3）此滑輪組的機械效率為75%。【解答】解：（1）由圖可知n＝2，繩子自由端移動的距離：s＝ns物＝2×10cm＝20cm＝0.2m，繩子自由端移動的速度：v=s（2）人的重力：G人＝m人g＝60kg×10N/kg＝600N，由題意可知，運動過程中物體A受到的摩擦力：f＝0.3GA＝0.3×500N＝150N，因為不計繩重和摩擦，所以繩子自由端的拉力：F=1n（f+G動）由圖可知，此時人在重力、支持力和繩子自由端的拉力的作用下處于平衡狀態(tài)，由力的平衡條件可知，地面對人的支持力：F支＝G人﹣F＝600N﹣100N＝500N，因此人對地面的壓力：F壓＝F支＝500N；（3）滑輪組的機械效率：η=W答：（1）繩子自由端移動的速度為0.2m/s；（2）人對地面的壓力為500N；（3）此滑輪組的機械效率為75%。23．（2025?包河區(qū)四模）如圖桔槔是古代的取水工具。人們在井邊立一個豎直支架，固定于底面積較大的石板上，上方架上一根橫木，橫木的一端綁上大石塊，另一端系繩和水桶。當取水時人將橫木系水桶的一端往下拉，另一端大石塊的位置則上升；當水桶裝滿水后，就讓另一端的大石塊下降，在人與繩的拉力作用下將水桶提起。（1）試分析支架下端墊有底面積較大的石板，有什么作用。（2）在裝滿水的水桶上升過程中，請你提出一個能將人的拉力減小的改進方案，并簡述其中的物理學(xué)原理。?！敬鸢浮浚?）為了減小支架對地面的壓強；（2）增加綁在橫木一端的石塊質(zhì)量，根據(jù)杠桿平衡的條件，相當于增加動力；或增加石塊與支架之間橫木的距離，根據(jù)杠桿平衡的條件，相當于增加動力臂?！窘獯稹拷猓海?）支架下端墊有底面積較大的石板，是在壓力一定時，通過增大受力面積，減小壓強；（2）若想減小人的拉力，可增加綁在橫木一端的石塊質(zhì)量，根據(jù)杠桿平衡的條件，相當于增加動力，阻力、阻力臂不變，故人的拉力減?。换蛟黾邮瘔K與支架之間橫木的距離，根據(jù)杠桿平衡的條件，相當于增加動力臂。故答案為：（1）為了減小支架對地面的壓強；（2）增加綁在橫木一端的石塊質(zhì)量，根