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12.(2025·广州模拟)明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘
轳,沿用至今。图甲是一种辘轳,由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时,小轮随之转动并缠绕井绳,提起水桶。
(1)如图甲所示的辘轳可视为不等臂杠杆,为方便提水,它是按照
(2)用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示,它的支点是“A”“B”或“C”中的
(3)设大轮与小轮的半径比为3:1,水桶受到的总重力为90 N。使周长为3 m的大轮转动一圈,小轮转动的距离为
(4)图丙所示的水龙头开关的设计也应用了同样的原理,为了更省力,开关应选用
(5)生活中利用了大轮、小轮的应用有
轳,沿用至今。图甲是一种辘轳,由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时,小轮随之转动并缠绕井绳,提起水桶。
(1)如图甲所示的辘轳可视为不等臂杠杆,为方便提水,它是按照
省力
(选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的。(2)用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示,它的支点是“A”“B”或“C”中的
B
点。(3)设大轮与小轮的半径比为3:1,水桶受到的总重力为90 N。使周长为3 m的大轮转动一圈,小轮转动的距离为
1
m;若要使辘轳静止在图乙所示的位置,作用在C点最小的力应为30
N。(不计井绳的粗细和自重)(4)图丙所示的水龙头开关的设计也应用了同样的原理,为了更省力,开关应选用
①
(选填“①”或“②”)。(5)生活中利用了大轮、小轮的应用有
方向盘
。(写一种即可)答案
12.(1)省力
(2)B
(3)1 30
(4)①
(5)方向盘
(2)B
(3)1 30
(4)①
(5)方向盘
解析
【分析】
本题围绕辘轳（轮轴装置）考查相关物理知识，解题思路如下：
1. 第(1)题需判断辘轳的杠杆类型，轮轴的省力与否取决于轮半径和轴半径的大小关系；
2. 第(2)题确定辘轳转动的支点，即其共同转动的中心轴；
3. 第(3)题利用轮与小轮的周长和半径的正比关系求小轮转动距离，再根据轮轴平衡条件计算作用在C点的最小力；
4. 第(4)题结合轮轴省力的条件，判断水龙头开关的选择；
5. 第(5)题列举生活中轮轴的应用实例。
【解析】
(1) 辘轳属于轮轴，轮轴的轮半径大于轴半径，动力臂大于阻力臂，因此是省力杠杆；
(2) 辘轳转动时，绕共同的中心轴转动，该中心轴即为支点，对应图中的B点；
(3) 轮与小轮的周长和半径成正比，已知大轮周长3m、半径比为3:1，故小轮周长为 $ \frac{3m}{3}=1m $，大轮转一圈时小轮也转一圈，因此小轮转动距离为1m；根据轮轴平衡条件 $ F · R_{轮}=G · R_{轴} $，代入 $ R_{轮}:R_{轴}=3:1 $、$ G=90N $，得 $ F=\frac{90N ×1}{3}=30N $；
(4) 水龙头开关是轮轴，省力需增大轮半径，图中①的轮半径更大，故选①；
(5) 生活中利用轮轴原理的例子有方向盘、门把手等，此处写方向盘。
【答案】
(1)省力 (2)B (3)1；30 (4)① (5)方向盘
【知识点】
轮轴原理、杠杆平衡条件
【点评】
本题结合古代发明和生活实例考查轮轴知识，将物理理论与实际应用结合，侧重考查学生对轮轴实质及平衡条件的理解，难度适中。
【难度系数】
0.3
本题围绕辘轳（轮轴装置）考查相关物理知识，解题思路如下：
1. 第(1)题需判断辘轳的杠杆类型，轮轴的省力与否取决于轮半径和轴半径的大小关系；
2. 第(2)题确定辘轳转动的支点，即其共同转动的中心轴；
3. 第(3)题利用轮与小轮的周长和半径的正比关系求小轮转动距离，再根据轮轴平衡条件计算作用在C点的最小力；
4. 第(4)题结合轮轴省力的条件，判断水龙头开关的选择；
5. 第(5)题列举生活中轮轴的应用实例。
【解析】
(1) 辘轳属于轮轴，轮轴的轮半径大于轴半径，动力臂大于阻力臂，因此是省力杠杆；
(2) 辘轳转动时，绕共同的中心轴转动，该中心轴即为支点，对应图中的B点；
(3) 轮与小轮的周长和半径成正比，已知大轮周长3m、半径比为3:1，故小轮周长为 $ \frac{3m}{3}=1m $，大轮转一圈时小轮也转一圈，因此小轮转动距离为1m；根据轮轴平衡条件 $ F · R_{轮}=G · R_{轴} $，代入 $ R_{轮}:R_{轴}=3:1 $、$ G=90N $，得 $ F=\frac{90N ×1}{3}=30N $；
(4) 水龙头开关是轮轴，省力需增大轮半径，图中①的轮半径更大，故选①；
(5) 生活中利用轮轴原理的例子有方向盘、门把手等，此处写方向盘。
【答案】
(1)省力 (2)B (3)1；30 (4)① (5)方向盘
【知识点】
轮轴原理、杠杆平衡条件
【点评】
本题结合古代发明和生活实例考查轮轴知识，将物理理论与实际应用结合，侧重考查学生对轮轴实质及平衡条件的理解，难度适中。
【难度系数】
0.3
