初中物理競賽輔導資料分類詳細解析附答案專題12簡單機械

最近十年初中應用物理知識競賽題分類解析專題12簡單機械一、選擇題1（2013全國初中應用物理知識競賽預賽題）某次刮大風時把一棵大樹吹倒了，需要兩個工人把它扶起，工人們想到了如圖L2所示的四種方案，每個人所需拉力最小的方案是1答案B解析根據(jù)滑輪知識，AB圖繩中拉力為二人拉力之和，且拉樹的力為兩根繩中的拉力。根據(jù)杠桿知識，B圖在動力臂大，所以每個人所需拉力最小的方案是B。22010全國初中應用物理知識競賽題圖5是環(huán)衛(wèi)工人用的一種垃圾夾的結(jié)構(gòu)示意圖。拉繩的一端固定在手把上，另一端穿過空心管桿與兩夾爪的一端相連。當用力捏手把時，夾爪在拉繩的作用下可夾持物體，同時彈簧被壓縮；當松開手把時，夾爪在彈簧的作用下恢復原狀。在使用過程中，手把和夾爪分別是A省力杠桿，費力杠桿B費力杠桿，省力杠桿C省力杠桿，省力杠桿D費力杠桿，費力杠桿答案A解析手把動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，夾爪動力臂小于阻力臂，是費力杠桿。32010全國初中應用物理知識競賽題體操、投擲、攀巖等體育運動都不能缺少的“鎂粉”，它的學名是碳酸鎂。體操運動員在上杠前都要在手上涂擦“鎂粉”，其目的是A僅僅是為了利用“鎂粉”，吸汗的作用，增加手和器械表面的摩擦而防止打滑B僅僅是為了利用手握著器械并急劇轉(zhuǎn)動時“鎂粉”，能起到襯墊作用，相當于在中間添加了一層“小球”做“滾動摩擦”C僅僅是為了利用“鎂粉”，填平手掌的褶皺和紋路，使手掌與器械的接觸面增大，將握力變得更加實在和均勻D上述各種功能都具有答案D解析體操運動員在上杠前在手上涂擦“鎂粉”的目的是為了利用“鎂粉”吸汗的作用，增加手和器械表面的摩擦而防止打滑；利用手握著器械并急劇轉(zhuǎn)動時“鎂粉”能起到襯墊作用，相當于在中間添加了一層“小球”做“滾動摩擦”；利用“鎂粉”填平手掌的褶皺和紋路，使手掌與器械的接觸面增大，將握力變得更加實在和均勻，所以選項D正確。42011上海初中物理知識競賽題某人在車后用80牛的水平力推車，使車在平直公路上勻速前進，突然發(fā)現(xiàn)車輛前方出現(xiàn)情況，他馬上改用120的水平拉力使車減速，在減速的過程中，車受到的合力大小為A40牛B80牛C120牛D200牛3答案D解析用80牛的水平力推車，使車在平直公路上勻速前進，說明車運動受到的阻力為80N。改用120的水平拉力使車減速，在減速的過程中，車受到人向后拉力120N，阻力80N，所以車受到的合力大小為120N80N200N，選項D正確。5（2011上海初中物理知識競賽題）分別用鐵和鋁做成兩個外部直徑和高度相等，但內(nèi)徑不等的圓柱形容器，鐵杯裝滿質(zhì)量為M1的水后總重為G1；鋁杯裝滿質(zhì)量為M2的水后總重為G2。下列關(guān)系不可能正確的是（）AG1G2,M1M2CG1M2DG1G2,M1G2,所以A不可能正確。6（2011上海初中物理知識競賽題）如圖所示，兩根硬桿AB、BC用鉸鏈連接于A、B、C，整個裝置處于靜止狀態(tài)。關(guān)于AB桿對BC桿作用力的方向正確的是（）A若計AB桿重力，而不計BC桿重力時，由A指向BB若計AB桿重力，而不計BC桿重力時，由C指向BC若不計AB桿重力，而計BC桿重力時，由B指向AD若不計AB桿重力，而計BC桿重力時，由B指向C答案C解析若計AB桿重力，而不計BC桿重力時，取A點為支點，由杠桿平衡條件，BC桿對AB桿作用力的方向豎直向上，由牛頓第三定律，AB桿對BC桿作用力的方向豎直向下，選項AB錯誤；若不計AB桿重力，而計BC桿重力時，取C點為支點，由杠桿平衡條件，AB桿對BC桿作用力的方向由B指向A，選項C正確D錯誤。72011上海初中物理知識競賽復賽題兩個人共同搬一個50千克質(zhì)量分布均勻的木箱上樓梯，如圖所示。木箱長125米，高05米；樓梯和地面成45，而且木箱與樓梯平行。如果兩人手的用力方向都是豎直向上的，那么在下面的人對木箱施加的力與上面的人對木箱施加的力的比值是A8/3B7/3C5/3D5/4答案B解析以木箱重心為支點，二力力臂之和為L1L2125COS45，二力力臂之差為L2L105COS45，聯(lián)立解得L2063，L1027，由杠桿平衡條件可得下面的人對木箱施加的力與上面的人對木箱施加的力的比值是7/3，選項B正確。82011全國初中應用物理知識競賽題圖1為工人師傅用于推車運送純凈水的圖片，對于這兩種方法中哪種方法比較省力的判斷，下列說法中正確的是A圖甲的方法比較省力。B圖乙的方法比較省力。C圖甲和圖乙兩種方法所用力的大小相等。D無法判斷。答案A解析由于圖甲的方法拉力方向斜向上，可減小推車對地面的壓力，從而減小摩擦力，所以圖甲的方法比較省力，選項A正確。9如圖所示的裝置中，均勻木棒AB的A端固定在鉸鏈上，懸線一端繞過某定滑輪，另一端套在木棒上使木棒保持水平，現(xiàn)使線套逐漸向右移動，但始終保持木棒水平，則懸線上的拉力（棒和懸線均足夠長）（）A逐漸變小B逐漸變大C先逐漸變大，后又變小D先逐漸變小，后又變大答案D解析使線套逐漸向右移動，動力臂先逐漸增大后逐漸減小，懸線上的拉力先逐漸變小，后又變大，選項D正確。二實驗探究題1（2012全國初中物理競賽預賽）小朱用圖13所示的實驗裝置探究杠桿的平衡條件。（1）在調(diào)節(jié)杠桿的平衡時，如果杠桿右側(cè)高左側(cè)低，應將兩端的平衡螺母向_調(diào)節(jié)，使其在水平位置平衡。使杠桿在水平位置平衡的好處是_。（2）如圖13所示，杠桿上每小格長為2CM，在支點左側(cè)的A點掛3個后果均為05N的鉤碼，在支點右側(cè)B點，用彈簧測力計拉杠桿，使其在水平位置平衡。這時彈簧測力計的示數(shù)應為_N。如果保持B點不動，彈簧測力計的方向向右傾斜，使杠桿仍在水平位置平衡，則彈簧測力計的示數(shù)將變_。原因是_。（3）請你在下面的方框中，畫出實驗所需的數(shù)據(jù)記錄表格，不必填數(shù)據(jù)。（4）小朱把多個鉤碼掛在杠桿的兩端，調(diào)節(jié)鉤碼的個數(shù)與位置最終使杠桿平衡，請你分析圖14所示的平衡狀態(tài)，簡述當杠桿受到多個力時，它的平衡條件應當是_。答案（1）右便于測量力臂（2分）（2）12大力臂變小（3分）（3）（4分）實驗次序動力F1/N動力臂L1/CM阻力F2/N阻力臂L2/CM（4）使物體向逆時針方向轉(zhuǎn)動的力（動力）與力臂的乘積之和等于使物體順時針方向轉(zhuǎn)動的力（阻力）與力臂的乘積之和。（3分）2下面是小聰和小明做“測滑輪組的機械效率”的實驗（1）小聰和小明兩人用彈簧測力計測鉤碼重量時的情形分別如圖甲、乙所示，你認為甲是正確的（選填“甲”或“乙”）（2）他們正確進行實驗后，測出如下表中的數(shù)據(jù)，實驗裝置如圖丙、丁所示物理量試驗1試驗2試驗3鉤碼重G/N446鉤碼上升的高度H/M010101繩端拉力F/N201428繩端移動距離S/M030503機械效率67通過表中數(shù)據(jù)可分析出實驗1是用丙圖所示的裝置做的實驗，實驗2是用丁圖所示的裝置做的實驗，實驗2的機械效率為57，實驗3的機械效率為71通過實驗1和實驗2的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論使用不同的滑輪組，提升相同的重物時，動滑輪的個數(shù)越多，滑輪組的機械效率低比較實驗1和試驗3可得正確結(jié)論使用同一滑輪組，增大提升的物重可以提高滑輪組的機械效率答案（1）甲；（2）丙；??；57；71；低；增大提升的物重解析（1）彈簧測力計在測重力時應豎直方向使用，故選甲（2）在實驗1中，H101M，S103M，所以N13，故實驗1是用丙圖所示的裝置進行的實驗；實驗2中，H201M，S205M，所以N25，故實驗2是用丁圖所示的裝置進行的實驗，機械效率257；實驗3中，H301M，S303M，所以N33，故實驗3是用丙圖所示的裝置進行的實驗，機械效率371實驗1和2中，提升重物相同，距離相同，只是滑輪組不同，尤其是動滑輪的個數(shù)不同，實驗2的機械效率低于實驗1，因此可得出使用不同的滑輪組，提升相同的重物時，動滑輪的個數(shù)越多，滑輪組的機械效率越低；實驗1和3中，滑輪組相同，實驗3提升的重物大于實驗1，機械效率也更高，說明使用同一滑輪組，提升的物體越重，滑輪組的機械效率越高三綜合應用題12009上海初中物理知識競賽復賽題均勻三角板的重心在三角形三條中線的交點上，均勻細桿的重心在桿的中點上?，F(xiàn)有一塊等腰直角三角板和三根均勻細桿。三根細桿的長度分別與三角板的邊長相等，將這三根細桿構(gòu)成如圖所示的三角形。設(shè)三角板的重心為P，三根細桿構(gòu)成的三角形的重心為P，P、P未在圖中畫出。以下是三位同學的觀點甲同學認為P和P的位置重合；乙同學認為P和P的位置不重合，且P到斜邊的距離大于P到斜邊的距離，丙同學認為P和P的位置不重合，且P到斜邊的距離小于P到斜邊的距離。請你通過分析，對以上三位同學的觀點做出判斷。解答乙同學對，甲、丙兩同學不對。（2分）對三角板設(shè)直角三角形斜邊上的高為H。則均勻的三角板的重心P到斜邊的距離為H/30333H。對三角形根據(jù)三根細桿的長度，質(zhì)量分別設(shè)為M0、M0、2M0。顯然可知，總質(zhì)量為2M0的兩根直角邊整體的重心與斜邊的距離為H/2。考慮斜邊質(zhì)量可知三角形的重心到底邊的距離為222H/20293H0293H0333H，所以P到斜邊的距離大于P到斜邊的距離。2圖2是一種新型吊運設(shè)備的簡化模型示意圖，圖中虛線框里是滑輪組（未畫出），滑輪組繩子的自由端由電動機拉動。工人師傅用該吊運設(shè)備先后搬運水平地面上的圓柱形物體A和物體B。物體A的底面積為SA，密度為A，高度為HA；物體B的底面積為SB，密度為B，高度為HB。當物體A所受豎直向上的拉力T1為1500N時，物體A靜止，地面對物體A的支持力為N1。掛在滑輪組掛鉤上的物體A勻速豎直上升4M的過程中，電動機對滑輪組繩子自由端的拉力為F1，拉力F1做的功為W。當物體B所受豎直向上的拉力T2為1000N時，物體B靜止，地面對物體B的支持力為N2。掛在滑輪組掛鉤上的物體B以速度V勻速豎直上升的過程中，電動機對滑輪組繩子自由端的拉力F2為625N，拉力F2做功的功率P為500W，滑輪組的機械效率為80。已知N12N2，5SA4SB，8A7B，2HA5HB。不計繩的質(zhì)量，不計滑輪與軸的摩擦。求（1）物體B勻速上升的速度V；（2）拉力F1做的功W。解析（1）當物體A受拉力為T1時，以物體A為研究對象，受力分析如圖2J甲所示；當物體B受拉力為T2時，以物體B為研究對象，受力分析如圖2J乙所示。由圖2J甲、乙得GAT1N1GBT2N2已知N12N2，5SA4SB，8A7B，2HA5HBT11500N，T21000N因為GMGVGGSH所以GAAGSAHA，GBBGSBHB解得GA3500N；GB2000N。設(shè)滑輪組的繩子段數(shù)為N，提升物體B時，機械效率2BNFGWW總有已知F2625N，80解得N4拉力F2做功的功率PTSFTW2NVF2T1N1GAT2N2GBAB圖2J甲乙4F2GBB丁G動4F1GAA丙G動圖2J圖2已知P500W，解得V02M/S。（2）勻速提升物體A時，以物體A和動滑輪的整體為研究對象，受力分析如圖2J丙所示。勻速提升物體B時，以物體B和動滑輪的整體為研究對象，受力分析如圖2J丁所示。由圖2J丁得4F2GBG動解得G動4625N2000N500N由圖2J丙得4F1GAG動解得F14N500N35001000N拉力F1做的功WNF1H已知H4M，解得W41000N4M16104J。【名師點評】工程中的吊運設(shè)備學生不易看懂，題目將吊運設(shè)備簡化，降低難度。此題以新型吊運設(shè)備的簡化模型示意圖切入，意在考查受力分析、重力、平衡條件、功和功率、效率等重點知識。3如圖3是利用電子秤顯示水庫水位裝置的示意圖。該裝置主要由不計重力的滑輪C、D，長方體物塊A、B以及輕質(zhì)杠桿MN組成。物塊A通過細繩與滑輪C相連，物塊B通過細繩與杠桿相連。杠桿可以繞支點O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，杠桿始終在水平位置平衡，且MOON12。已知物塊A的密度為15103KG/M3，底面積為004M2，高1M，物塊B的重力為100N?；喤c轉(zhuǎn)軸的摩擦、杠桿與軸的摩擦均忽略不計，G取10N/KG。求（1）當物塊A的頂部剛沒入水面時，底部受到水的壓強大??；（2）當物塊A的頂部剛沒入水面時，物塊A所受的拉力大??；（3）若水位發(fā)生變化，當電子秤的示數(shù)為55N時，求物塊A浸入水中的深度。解析（1）物塊A底部受到水的壓強P水GH10103KG/M310N/KG1M10104PA。（2）物塊A排開水的體積V排VASH004M21M004M3。物塊A受到的浮力F浮水GV排10103KG/M310N/KG004M3400N。圖24圖3電子秤物塊A受到的重力GAAGVA15103KG/M310N/KG004M3600N。物塊A受到的拉力FGAF浮600N400N200N。（3）細繩BN對物塊B的拉力FNGBF示100N55N45N細繩DM對杠桿的拉力FMONOMFN245N90N。物塊A受到的浮力240N90N4N6004MA，F(xiàn)GF?。?分）物塊A排開水的體積V排FG浮水33240N1010KG/M10N/KG0024M3。物塊A浸入水中的深度HVS排320024M004M06M?！久麕燑c評】電子秤是目前市場上常用的稱量工具，此題以電子秤顯示水庫水位裝置切入，意在考查滑輪、杠桿、浮力、平衡條件、液體壓強、重力等知識點。4如圖甲所示，我國“向陽紅09”母船正在進行投放“蛟龍?zhí)枴陛d人深潛器試驗，調(diào)控兩根伸縮桿，使“”形架繞固定在甲板上的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動至圖甲所示位置時停止，然后由固定在“”形架頂部的絞車通過鋼纜釋放深潛器。處在圖甲所示位置的“”形架可以簡化為圖乙中以O(shè)為支點的杠桿，OB表示“”形架，CD表示兩根伸縮桿，O到CD的距離為2M，OD、OE的長度分別為3M、6M。不考慮“”形架、兩根伸縮桿和絞車的重力。（1）請在圖乙中畫出投放深潛器時“”形架的動力和阻力示意圖（2）深潛器的質(zhì)量為25T，總體積為245M。在絞車緩慢向下釋放深潛器至剛浸沒的過程中，兩根伸縮桿的總拉力最多減少多少牛解析（1）動力和阻力示意圖如圖所示。（2）深潛器入水前，鋼纜BE的拉力，F(xiàn)2GMG25103KG10N/KG25105N。深潛器浸沒入水中后，所受浮力F浮水GV排，鋼纜BE的拉力，F(xiàn)2GF浮G水GV排25105N10103KG/M310N/KG245M350103N。由杠桿平衡條件，深潛器入水前，兩根伸縮桿的總拉力為F1221FLL52510N6M2M75105N。深潛器浸沒入水中后，兩根伸縮桿的總拉力為F1221FLL35010N6M2M15104N。兩根伸縮桿的總拉力減少FF1F175105N15104N735105N?！久麕燑c評】“向陽紅09”母船由固定在“”形架頂部的絞車通過鋼纜釋放深潛器，其結(jié)構(gòu)復雜，題目通過簡化圖乙使學生容易找到支點、動力臂和阻力臂。此題以絞車釋放深潛器切入意在考查物體平衡、浮力、杠桿平衡條件等知識點。5如圖所示是一套提升裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，杠桿OC可繞固定點O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，ODDC19，系在杠桿D端的細繩通過定滑輪E與物體B的一端相連，滑輪組Y由定滑輪Z和動滑輪H組成，滑輪組Y的自由端細繩通過定滑輪M與物體B的另一端相連，整個裝置在同一豎直平面內(nèi)小明通過定滑輪拉動C端的細繩提升水中實心均勻物體A，當物體A始終浸沒在水中且勻速上升時，小明對地面的壓力為N1，對地面的壓強為16104PA，滑輪組Y的自由端細繩對物體B向右的拉力為T1；當小明利用裝置把物體A完全拉出水面，物體A在空中勻速上升時，小明對地面的壓力為N2，滑輪組Y的自由端細繩對物體B向右的拉力為T2已知小明所受重力為660N，在所有拉動過程中，小明始終雙腳著地，每只腳與地面的接觸面積為125CM2，物體A的密度為2103KG/M3，N1N283，T1T2101201，（不計繩重和細繩與滑輪間的摩擦及水對物體A的阻力，G取10N/KG）求（1）物體A在空中勻速上升時，小明對地面的壓力N2為多少；（2）水平地面對物體B的摩擦力大小和動滑輪組H所受的重力大小分別是多少5解（1）拉物體A在水中勻速上升時，N1FPS16104PA200125M2400NN1N2400NN283，N2150N（2）拉物體A在水中勻速上升時，繩對人的拉力F人GN1660N400N260N，拉物體A在空中勻速上升時，繩對人的拉力F人GN2660N150N510N，人經(jīng)過一個定滑輪拉杠桿C點時，作用在杠桿上的力，F(xiàn)CF人，物體B通過定滑輪拉動杠桿D點，所以FDFT1，使杠桿在水平位置平衡，根據(jù)杠桿平衡條件得，（FT1）ODF人（ODCD），所以，（FT1）ODF人10OD，所以，（FT1）OD260N10OD同理，當拉物體A在空中勻速上升時，（FT2）ODF人10OD，（FT2）OD510N10OD又因為T1T2101201由得，解得F75N，T12525N，T25025N物體A在空中時，物體B通過定滑輪對滑輪組施加T2大小的力，物體A和動滑輪有四段繩子承擔，所以，T214（GAGH），所以，5025N14（GAGH）物體A在水中時，物體B通過定滑輪對滑輪組施加T1大小的力，物體A和動滑輪有四段繩子承擔，所以，T114（GAF浮GH）14（GA水GVAGH）14（GA水GGAAGGH），所以，2525N14（GA12GAGH）由得，GA20000N，GH100N答（1）物體A在空中勻速上升時，小明對地面的壓力N2為150N（2）水平地面對物體B的摩擦力大小是75N，動滑輪組H所受的重力是100N6（2012全國初中物理競賽預賽）用圖2所示的裝置探究斜面的機械效率，用15N的力沿著長50CM，高30CM的斜面，將重為20N的木塊勻速拉上斜面。此過程中的額外功主要是指_。此斜面的機械效率為_。寫出一條提高斜面機械效率的措施。解析物體沿斜面上升，此過程中的額外功主要是指克服摩擦力做功。斜面的機械效率為GHF