109國中會考自然科第12題 解析

109國中會考自然科第12題

題目

圖(十)為輪軸裝置的正視圖及側視圖，若要使用此裝置「省力地」將重物等速向上抬起，下列何種使用方式最適當？

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答案

D

解析

本題主要是問簡單機械-輪軸的觀念。

輪軸的支點設在圓心，

當施力在輪上時，由於施力臂較大，所以施力會小於抗力，屬於省力。
輪半徑(施力臂)×輪上的拉力 ＝ 軸半徑(抗力臂)×軸上的重物

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F_拉力 × d_施力臂 = W_重物 × r_抗力臂，因為 d_施力臂 > r_抗力臂
所以F_拉力 < W_重物 → 省力

(D)選項，是正確圖形，所以答案選D。

解題技巧

本題中的關鍵詞「「省力地」將重物等速向上抬起」，當施力在輪上時，由於施力臂較大，所以施力會小於抗力，屬於省力。

知識節點

簡單機械-輪軸

原理

一、輪軸：由兩半徑不同的圓輪，固定在同軸心上，稱為輪軸，可看作是第一類槓桿。

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1.當施力在輪上，由於施力臂d較大，所以施力會 小於抗力，屬於省力費時。

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F × d = W × r，因為d > r   所以F < W → 省力費時

舉例：喇叭鎖、方向盤等，達到省力目的。

2.當施力在軸上，由於施力臂d較小，所以施力會大於抗力，屬於費力省時。

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F × d = W × r，因為d < r   所以 F > W → 費力省時

舉例：擀麵棍，達到省時目的。

3.輪軸是同心圓，輪轉一周（一圈），軸也同時轉一周（一圈）。