初三物理培优简单机械

《简单机械》培优辅导提示概要1．杠杆（1）定义：一根硬棒，在力的作用下，如果能绕着一个固定点转动，这根硬棒叫杠杆。（2）杠杆的几个要素：○1支点O：杠杆绕着转动的固定点；○2动力F1：使杠杆转动的力；○3阻力F2：阻碍杠杆转动的力；○4动力臂（L1）从支点到动力作用线的垂直距离；○5阻力臂（L2）从支点到阻力作用线的垂直距离；（3）杠杆的平衡条件所谓杠杆的平衡状态是指杠杆静止不转或发生均速转动状态，此时杠杆满足；动力×动力臂=阻力×阻力臂用字母表示：F1×L1=F2×L2或1221FLFL上式表明：要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力的大小跟它们的力臂成反比，即动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。（4）杠杆应用分类○1省力杠杆：动力臂大于阻力臂，省力，但费距离。○2费力杠杆：动力臂小于阻力臂，费力，但省距离。○3等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，既不省力，也不省距离。2．滑轮（1）定滑轮○1特征：轴心固定不定的滑轮。○2实质及作用：定滑轮实质是一个等臂杠杆，作用是不省力，但可以改变力的方向。（2）动滑轮○1特征：轴心连物体一起移动○2实质及作用：动滑轮实质是一个动力臂两倍的杠杆，作用是能省一半力，但不能改变力的方向。○3滑轮组：定滑轮和动滑轮组合在一起的叫滑轮组，其作用既能省力，又能改变力的方向。计算动力的方法：重物和动滑轮的总重力由几段绳子承担，提起重物所用的力就是总重力的几分之一，即1FGn其中ｎ经过动滑轮的绳子股数，如果物体上升ｈ，则拉下绳子的距离为ｓ＝nh3.轮轴（1）定义：由轮和轴组成，能绕着共同的轴线旋转的简单机械。（2）实质：轮轴实质是一个变形的杠杆，轮半径和轴半径就是力臂。例题342.一根粗细均匀的铁丝，中间用一根细线吊住，使其在水平位置平衡，如图7-1（甲）所示，当将右边的铁丝弯曲，如图7-1（乙）所示，铁丝将（）A仍保持平衡B右端向下倾斜C左端向下倾斜D无法判断解析：题中铁丝可视为一条均匀的杠杆，其重心应在其中心处，当在中间用绳子吊住后，可理解为绳子左右两段的铁丝同时受到大小为1/2G，方向向下的重力的作用，并且这两个力臂L1=L2,所以铁丝平衡，将右边的铁丝弯折后，支点左、右两边的铁丝虽然重力的大小相同，但右边铁丝重力作用点向支点移近，使其力臂L2L1,根据杠杆的平衡条件F1·L1=F2·L2,可知，杠杆的平衡将被破坏，左边铁丝将向下倾斜。故本题应选C343,小强在北京将一根质量分布均匀的条形磁体用一条线悬挂起来，使它平衡并呈水平状态，悬线系住磁体的位置应在()A磁体的重心处B磁体的某一磁极处C磁体的重心北侧D磁体的重心南侧解析：以璇线为支点，磁体所受的两个力F、G如图7-2（甲）使杠杆平衡。正常情况下，悬线应系住物体中央，但条形磁体在北京受地磁场的作用，如图7-2（乙）所示，它的北极受向下偏。根据杠杆原理，悬线应偏向磁体中心的北侧，让磁体的重力有力臂，与力F使杠杆平衡。故本题应选C344,在00C时，将两根长度和质量相等的均匀的铜棒和铁棒连接在一起，并将支点放在接头处刚好平衡，如图7-3所示，当温度升高数百摄氏度时，能观察到现象是（）A仍然保持水平方向平衡B左端向上翘起，右端向下降低C右端向上翘起，左端向下降低D以上三种现象均有可能解析：因为铜的热膨胀性能比铁的好，当它们的温度同样升高数百摄氏度时，铜棒的体积膨胀得大些，长度变得长一些，铜棒的重心向左偏移比铁棒的重心向右偏移得大一些，由于温度的变化不影响质量，根据杠杆原理可知，左端向下降低，右端向上翘起。故本题应选C345，用不等臂天平称质量为4g的药品，先放在左盘中称，再放入右盘中称，记下两次结果，其记录数据可能是下列的哪一组()A.2g、6gB.4g、1gC.10g、6gD.2g、8g解析：物体先放右盘中称时，天平平衡所以又mgL1=m1gl2(L2、L1分别表示天平左、右两盘到支点的距离).物体再放左盘中称时，由天平平衡由m2gl1=mgl2,两式相乘得m2=m1·m2故本题应选D.346．如图7-4（甲）所示，杆OB的O端用铰链（可自由转动）固定在竖直壁上，杆的中点挂一重物G，杆的B点受水平拉力F而平衡，若拉力F沿逆时针方向逐渐转向竖直方向，而保持OB在原位置平衡，则在此过程中F将()A.大小保持不变B.逐渐变大C.逐渐变小D.先变小后变大解析：阻力G的作用点不变，杆保持原位置，因而阻力臂不变，又阻力G的大小也不变，所以阻力和阻力臂的乘积不变；动力F的作用点不变，但由于方向改变，因而它的动力臂改变，当F的方向转到与OB垂直的位置时，动力臂的长度就等于杆OB的长度，而F的方向在其他任何位置时，其动力臂的长度就等于杆OB的长度，这就是说，只有当F的方向转向与OB垂直的过程中，力F是渐渐变小的，而在F离开与OB垂直的位置转向竖直位置的过程中，力F是渐渐变大的.概括地说，力F先变小后变大.故本题应选D.348．如图7-6所示，是一把不诚实的小贩卖瓜子用的杠杆，A挂托盘处，B为零刻度线，O为提纽处，C为杆秤的重心，若小贩把杆秤秤砣换成质量小一些的，那么他称出的瓜子的质量数为（）A.读数都比实际数多B.读数都比实际数少C.买得少时读数比实际数少D.买得多时读数比实际数少解析：设杠杆的质量为m,杆杆原配秤砣质量为m2.若买的瓜子质量M较少，杆秤平衡时，秤砣在B点到O点之间，由杠杆平衡条件可得使用秤砣m1时，Mg·AO+M1g·DO=mg·OC;使用秤砣m2时，Mg·AO+M2g·DO=mg·OC;因为m1m2,所以DOD’O.即D’点较D点更靠近零刻度线B处，所以顾客买得少时，读数小于瓜子实际质量，若买的瓜子质量M’较大，杠杆平衡时，秤砣在O点右边，由杠杆平衡条件可得使用秤砣M1时，M’g·AO=mg·OC+M1g·OE;使用秤砣M2时，M’g·AO=mg·OC+M2g·OE;因为M1M2,所以OEOE’即E’点较E点更远离零刻度B处，所以顾客买得买，读数大于瓜子的实际质量。故本题应选C.349.如图7-7所示，吊篮的重力为400N,动滑轮的重力为50N,定滑轮重力为40N,人的重力为600N,人在吊篮里拉着绳子不动时需用力（）A.218NB.220NC.210ND236N.解析：设人对绳的拉力F，将人、吊篮和动滑轮视为一个整体，此时整体处于静止状态，整体重力由5段绳子承担，所以有5F=G人G吊G动。所以6004005021055GGGFN人吊动故本题应选C350．如图7-8所示装置中，均匀木棒AB的A端固定在铰链上，悬线一端绕过某定滑轮，另一端套在木棒上使木棒保持水平，现使线套逐渐向右移动，但始终保持木棒水平，则悬线上拉力F(棒和悬线足够长)（）A.逐渐变小B.逐渐变大C.先逐渐变大，后逐渐变小D.先逐渐变小，后逐渐变大。解析：杠杆示意图7-9所示，杠杆重心在O点，重力为G,力臂AO=a,当线套从1点分别向右移至2，3，4，点时，线上拉力的力臂分别为L1,L2,L3,L4,由杠杆平衡条件得F·L=G·a,由图可知，L1L2L3,L4L3,即拉力的力臂先逐渐变大后逐渐变小，由于FL是一个定值，L变大，F变小。故本题应选D352．如图7-11所示，在滑轮下挂甲、乙两个实心物体，恰能处于静止状态，用手拎住甲和乙，把甲、乙两物体同时浸没在同种液体中，静止后放手，则甲、乙两物体的运动状态是（滑轮重、绳重、摩擦和水的阻力不计）（）A.仍都处于静止状态B.甲物体下降的速度逐渐变大C.乙物体下降的速度逐渐变大D.无法判断解析：要判断甲、乙的运动状态，只要分析甲物体或乙物体浸没在液体中的受力情况即可，若物体所受的合力为0，则物体保持原来的运动状态不变；若物体所受的合力不为零，则物体保持原来的运动状态不变；若物体所受的合力不为零，则物体的运动状态发生改变，静止物体向上运动还是向下运动，由合力的方向决定。甲、乙物体原来处于静止状态，则G乙=1/3G甲，把物体作为研究对象，甲物体受到的力为○1重力G甲，○2向上的浮力pFpgpgpgp液甲甲浮甲液排液甲甲GVG○3绳子对甲的拉力13313113pppFGFGGGppp液液液乙乙甲甲拉浮乙乙乙乙甲物体受到向上的合力11ppppFFFGGGGpppp液液液液甲甲甲甲浮甲拉乙乙甲甲由上式可知，若pppp液液乙甲则F1=G甲，甲物体仍处于静止状态；若pppp液液乙甲，则F1F甲，甲物体上升的速度逐渐变大，若pppp液液乙甲，则F1F甲,甲物体下降的速度逐渐变大。从本题所给的条件知道，甲、乙两物体密度大小未知，F1、G甲,大小无法比较，所以甲、乙两物体的运动状态无法判断。故本题应选D。353．如图7-12，物体M重100N，若不计摩擦、绳及滑轮自重，当滑轮在恒力F作用下以1m/s的速度匀速上升，物体M的速度及拉力F的大小分别为（）A.0.5m/s、100NB.1m/s、50NC.2m/s、200ND.4m/s、100N解析：根据动滑轮的特点，使用动滑轮省一半力，但本题的力作用在动滑轮的轴上，故F=2GM=2×100=200N;重物M移动的距离应是动滑轮距离的2倍，即V=2V滑=2×1=2m/s.故本题应选C354.室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味，使用时用脚踩踏板，桶盖开启，如图7-13，所示，根据室内垃圾桶的结构示意图可确定（）A.桶内只有一个杠杆在起作用，且为省力杠杆B.桶内只有一个杠杆在起作用，且为费力杠杆C.桶中有两个杠杆起作用，且都是省力杠杆D.桶中有两个杠杆在一起作用，且一个是省力杠杆，一个是费力杠杆解析：脚踏板上受力是动力，杠杆另一端受力为阻力，从图中发现，动力臂大于阻力臂；盖子重力为阻力，挂构顶起盖子的力为动力，从图中发现，动力臂小于阻力臂，另外挂钩顶起盖子时，盖子明显省距离。故本题应选D355．如图7-14，所示杆A可绕固定轴O转动，木块B在杆A下方的光滑桌面上，今用逐渐增大的水平力F推B，整个装置仍保持静止，由于水平力的作用，B对A的支持力将（）A.减小B.增大C.不变D.无法确定解析：该问题实际是两个物体的平衡问题，一个是杠杆的平衡，另一个是下面的方块物体的平衡，杆除了受O点作用力以外，还受到本身的重力G,B对它的支持力N和B对它的向右的摩擦力F,假定它们的力臂分别是a、b和c，则根据杠杆的平衡条件有G·a=N·b+c·f○1又根据物体B的平衡有F=f.当F逐渐增大时，f随之增大，再由○1可知f增大，N就减小。故本题应选A356．一架托盘天平放在水平桌面上，把一物体放在天平盘上，在右盘增减砝码并移动砝码，使天平平衡，砝码的总质量加上游码的所指示质量值是101.4g,但物体的实际质量是101.2g,造成测量不准确的原因可能是（）A.横梁没有调节平衡，指针偏在标尺中央红线的右方B.调节横梁平衡时，没有将游码移至0点上C.砝码质量偏大D.天平衡梁在左端力臂偏短解析：调节天平时，横梁没有调节平衡，指针偏向标尺中央红线的右方，说明此时左方上翘，测量时，在左盘中加物体，右盘中加砝码，使横梁平衡，这时物体的质量大于右盘中的砝码的质量，才能使天平平衡，因而测量值小于真实值，所以A错；如果调节横梁平衡时，没有将游码移至0点上，这样在左盘里没有物体时天平上就已经有读数，这样测量物体的质量，其读数是物体的质量加上开始就有的读数，因而测量值比真实值大，所以B对，如果砝码质量偏大，测量值应比实际值小，所以C错；如果天平横梁左端力臂偏短，测量值也应比实际值小，所以D错。故本题应选B.357．一根均匀的木条，支点在中点时恰好平衡，如果把右端锯下全长的1/4，并叠放在右端的剩余部分的上面，则此木条（）A.左端上翘B.仍平衡C.右端上翘D.无法判断解析：木条本来是均匀的，所以支点应在木条的中点，现把靠右端的1/4锯下，叠放在右端剩余部分的上面，如图7-15所示，这时支点右边的总重力没有改变，但是右边的中心发生了变化，原来在距支点L/4（L为木条总长）处，现在变成了距支点L/8处