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中考物理一轮复习单元复习讲练考专题36 简单机械 单元核心素养考试达标试卷（含解析）
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这是一份中考物理一轮复习单元复习讲练考专题36 简单机械 单元核心素养考试达标试卷（含解析），共27页。试卷主要包含了选择题，多项选择题，填空题，作图题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。
（答题时间90分钟，试卷满分100分）
一、选择题（本道大题有10小题，每小题3分，共30分）
1. （2022广西贺州）如图所示的四种工具中，属于省力杠杆的是（ ）
A. 筷子 B. 托盘天平 C. 羊角锤 D. 火钳
【答案】C
【解析】A．筷子使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A不符合题意；
B．托盘天平在使用时，动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，既不省力也不费力，故B不符合题意；
C．羊角锤在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C符合题意；
D．火钳在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D不符合题意。故选C。
2. （2022湖南湘潭）如图所示，一均匀杠杆可以绕中点O自由转动，杠杆上垂直粘有A、B两根粗细相同的蜡烛且刚好在水平位置平衡，两蜡烛所处位置到O点的水平距离lAO＝2lBO，现同时点燃蜡烛，经时间t，它们减少了相等的质量，下列说法正确的是（ ）
A. 点燃前A、B蜡烛重力之比为1∶2
B. 经时间t，杠杆右端下沉
C. 经时间t，杠杆左端下沉
D. 经时间t，杠杆继续保持水平平衡
【答案】AB
【解析】A．点燃前A、B蜡烛前，杠杆处于平衡状态，根据杠杆的平衡条件可知
GAlAO＝GBlBO
变形得
SKIPIF 1 < 0
故A正确；
BCD．经时间t，蜡烛燃烧后减小的重力ΔG相同，则支点左边力与力臂的乘积为
(GA-ΔG)lAO＝GAlAO﹣ΔGLAO
支点右边力与力臂的乘积为
(GB-ΔG)lBO＝GBlBO-ΔGlBO
由于lAO＞lBO，所以
ΔGlAO＞ΔGlBO，GAlAO＝GBlBO
则有
GAlAO﹣ΔGLAO＜GBlBO-ΔGlBO
所以杠杆右端下沉，故B正确，CD错误。故选AB。
3. （2022深圳）《天工开物》是我国第一部关于农业和手工业全书，蕴含了大量的物理知识，下列是《天工开物》中的场景，错误的是（ ）
A. AB. BC. CD. D
【答案】B
【解析】A．用力拉弓，弓被拉弯，说明力可以改变物体的形状，故A正确，不符合题意；
B．因为独轮推车做匀速直线运动，车受到平衡力的作用，故推力等于车所受的摩擦力，故B错误，符合题意；
C．往桶里加水，水的深度增加，由p=ρgh可知，水对桶底压强逐渐变大，故C正确，不符合题意；
D．由图可知，桔槔有一个固定不动的点和一个可绕其固定点转动的硬棒组成，是杠杆的应用，利用了杠杆原理，故D正确，不符合题意。故选B。
4. （2022广西北部湾）如图所示的各种工具，正常使用时省力的是（ ）
A. 定滑轮 B. 动滑轮 C 筷子 D. 船桨
【答案】B
【解析】A．定滑轮的实质是等臂杠杆，使用时既不省力，也不省距离，故A不符合题意；
B．动滑轮的实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，若不计轮重和摩擦，可以省一半的力，故B符合题意；
C．筷子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故C不符合题意；
D．船桨在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D不符合题意。
故选B。
5. （2022黑龙江牡丹江）如图是我国古人利用绞车提升巨石的情景，下列说法正确的是（ ）
A. 使用此装置可以省功B. 使用轮轴可以省距离
C. 上方的滑轮可以改变力的方向D. 绞车由动滑轮、定滑轮及轮轴组成
【答案】C
【解析】A．使用任何机械（如杠杆、滑轮、斜面）时，都需要克服阻力做额外功，所以使用任何机械都不能省功，故A错误；
B．由图可知此装置是由定滑轮和轮轴组成的，定滑轮的本质是等臂杠杆 ，使用时既不省力也不费力；轮轴的本质是省力杠杆，省力杠杆费距离，故B错误；
C．由图可知上方的滑轮是一个定滑轮，定滑轮的本质是等臂杠杆 ，不省力也不费力，但可以改变用力的方向，故C正确；
D．由图可知此绞车由定滑轮和轮轴组成，并没有动滑轮，故D错误。故选C。
6.（2022湖南岳阳）如图，用40N的拉力，在10s内将重100N的物体匀速提升3m，则该滑轮
组（ ）
A. 绳端移动的距离为6mB. 有用功为120J
C. 拉力做功的功率为36WD. 机械效率为80%
【答案】C
【解析】A．将物体匀速提升3m，则绳端移动的距离为
SKIPIF 1 < 0
故A不符合题意；
B．有用功为
SKIPIF 1 < 0
故B不符合题意；
C．拉力做的功为总功，总功为
SKIPIF 1 < 0
拉力做功的功率为
SKIPIF 1 < 0
故C符合题意；
D．滑轮组的机械效率为
SKIPIF 1 < 0
故D不符合题意。故选C。
7. （2022北京）如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人第一次竖直向上用200N的力拉绳子时，货物未离开水平地面；第二次竖直向上拉动绳子，使货物以0.09m/s的速度匀速上升。已知工人体重为600N，货物重为900N，货物与地面的接触面积为 SKIPIF 1 < 0 ，动滑轮重为100N。不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 第一次拉绳子时，工人对水平台面的压力为800N
B. 第一次拉绳子时，货物对地面的压强为4000Pa
C. 第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率为90%
D. 第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为81W
【答案】ABC
【解析】A．工人第一次竖直向上用200N的力拉绳子时，绳子也在用200N的力竖直向下拉工人，所以工人对水平台面的压力为
SKIPIF 1 < 0
故A正确；
B．由于滑轮组上承担重量的绳子股数n=3，每股绳子受到的拉力为200N，所以货物和动滑轮受到绳子的拉力为
SKIPIF 1 < 0
由于动滑轮重为100N，所以货物受到的拉力为
SKIPIF 1 < 0
由于货物重为900N，所以货物对地面的压力为
SKIPIF 1 < 0
货物与地面的接触面积为 SKIPIF 1 < 0 ，所以货物对地面的压强为
SKIPIF 1 < 0
故B正确；
C．第二次拉绳子时，绳子自由端的拉力为
SKIPIF 1 < 0
滑轮组的机械效率为
SKIPIF 1 < 0
故C正确；
D．货物以0.09m/s的速度匀速上升，绳子移动的速度为
SKIPIF 1 < 0
工人拉力的功率为
SKIPIF 1 < 0
故D错误。故选ABC。
8.（2021长春）图甲是《墨经》中记载的古代提升重物的工具——“车梯”，图乙是其等效图。利用此“车梯”匀速提升重物时，下列说法正确的是（ ）
A. 绳端移动的距离是物体上升距离的5倍 B. 被提升的物重是绳子拉力的4倍
C. 增大物重，所做的有用功增大 D. 增大物重，“车梯”的机械效率变高
【答案】D
【解析】A．由图可知，n=4，s=4h， 即绳端移动的距离是物体上升距离的4倍，故A错误；
B．由于动滑轮自身有重力及克服绳和轮间的摩擦， 被提升的物重小于绳子拉力的4倍，故B错误；
C．增大物重，重物提升的高度不一定，所做的有用功不一定增大，故C错误；
D．增大物重，在动滑轮、摩擦不变的情况下（即额外功不变的情况下），有用功在总功中所占比例增大，所以机械效率增大，故D正确。
9.（2021贵州黔东南州）如图所示，用滑轮组提升重物时，5s将重90N的物体匀速提升了2m。已知动滑轮重为10N（不计绳重和摩擦），则提升重物的过程中正确的是（ ）
A. 绳子自由端拉力F的大小为90N
B. 提升物体的过程中，拉力F做的有用功为200J
C. 绳子自由端拉力F的功率为36W
D. 此滑轮组的机械效率为90%
【答案】D
【解析】A．由题意可知，不计绳重和摩擦，物体重是90N，动滑轮重为10N，从图中可以看到，两条绳子托着动滑轮，那么 SKIPIF 1 < 0
代入数据可知 SKIPIF 1 < 0
解得 SKIPIF 1 < 0 ，绳子自由端拉力F的大小是50N，故A错误；
B．提升物体的过程中，拉力F做的有用功即是重物克服自身的重力所做的功，那么
SKIPIF 1 < 0
拉力F做的有用功是180J，故B错误；
C．5s将重90N的物体匀速提升了2m，两条绳子托着动滑轮，则绳子自由端移动的距离
SKIPIF 1 < 0
都是经历了5s时间，那么绳子自由端移动的速度
SKIPIF 1 < 0
绳子自由端移动的速度是0.8m/s，由A解析可知绳子自由端拉力F的大小是50N，根据 SKIPIF 1 < 0 可知，绳子自由端拉力F的功率
SKIPIF 1 < 0
绳子自由端拉力F的功率是40W，故C错误；
D．由B解析可知拉力F做的有用功是180J，由C解析可知绳子自由端拉力F的功率是40W，这个过程经历的时间是5s，绳子自由端拉力F做的功是总功，这个总功
SKIPIF 1 < 0
这个总功是200J；此滑轮组的机械效率
SKIPIF 1 < 0
此滑轮组的机械效率是90%，故D正确。
10．（2021内蒙古通辽）如图所示，重为800N的物体在100N的水平拉力F的作用下以0.1m/s的速度沿水平地面，向左匀速直线运动了20s，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动距离为4m
B．物体与地面间的滑动摩擦力大小为120N
C．额外功的功率为12W
D．若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低
【答案】C
【解析】（1）知道物体移动速度和时间，利用s＝vt求物体移动距离，由图知，n＝3，根据s自由端＝3s物求出自由端移动的距离；
（2）知道机械效率和拉力大小，利用η＝＝＝＝求出滑动摩擦力；
（3）根据W总＝Fs求出总功，利用机械效率公式计算有用功，根据W额＝W总﹣W有，利用P＝求出额外功的功率；
（4）水平使用滑轮组，克服物体受到的摩擦力做的功为有用功，该滑轮组的机械效率的影响因素：一是物体受到的摩擦力，二是绳子与滑轮之间的摩擦。
A．由v＝可得，物体移动的距离：s物＝v物t＝0.1m/s×20s＝2m，
由图知，n＝3，则绳子自由端移动的距离：s自由端＝3s物＝3×2m＝6m，故A错误；
B．由η＝＝＝＝×100%可得，物体与地面间的滑动摩擦力：f＝η×3F＝60%×3×100N＝180N，故B错误；
C．总功：W总＝Fs自由端＝100N×6m＝600J，
有用功：W有＝ηW总＝60%×600J＝360J，
额外功：W额＝W总﹣W有＝600J﹣360J＝240J，
额外功的功率：P额＝＝＝12W，故C正确；
D．如果增大接触面的粗糙程度，增大了摩擦力，增大了有用功，而额外功几乎不变，有用功与总功的比值变大，机械效率变大，故D错误。
二、多项选择题(下到与题均有四个选项，其中符合题意的选项均多于一个。共4分，每题2分。每题选项全选对的得2分，选对或不全的得1分，有错选的不得分)
1. （2021黑牡鸡朝鲜族）如图所示，用滑轮组提升重物时，将重 SKIPIF 1 < 0 的物体在 SKIPIF 1 < 0 内匀速提升了 SKIPIF 1 < 0 ，已知动滑轮重为 SKIPIF 1 < 0 （不计绳重和摩擦），则提升重物的过程中（ ）
A. 滑轮组对重物做的功为 SKIPIF 1 < 0 B. 滑轮组的机械效率为 SKIPIF 1 < 0
C. 绳子自由端拉力 SKIPIF 1 < 0 的功率为 SKIPIF 1 < 0 D. 提升的重物变为 SKIPIF 1 < 0 时，滑轮组的机械效率将变小
【答案】AD
【解析】A．滑轮组对重物做的功
W有=Gh=500N×2m=1000J
故A符合题意；
B．由图可知，n=2，不计绳重和摩擦，拉力
SKIPIF 1 < 0 =300N
则绳端移动的距离
s=nh=2×2m=4m
总功
W总=Fs=300N×4m=1200J
滑轮组的机械效率
SKIPIF 1 < 0 ≈83.3%
故B不符合题意；
C．绳子自由端拉力 SKIPIF 1 < 0 的功率为
SKIPIF 1 < 0 =120W
故C不符合题意；
D．提升重物变为400N时，提升重物减小了，提升重物减小时，有用功减小，动滑轮重不变，额外功不变，这样有用功占总功的比值减小，滑轮组的机械效率将减小，故D符合题意。
故选AD。
2．（2021北京）如图所示，用滑轮组提升所受重力为900N的物体A，滑轮组绳子自由端在拉力F作用下竖直匀速移动了12m，同时物体A被竖直匀速提升了4m，用时40s，滑轮组的额外功是400J，下列说法中正确的是（ ）
A．动滑轮所受的重力为100NB．物体A上升的速度是0.3m/s
C．拉力F的功率是100W D．滑轮组的机械效率是90%
【答案】CD
【解析】（1）不计绳重和摩擦，提升动滑轮做的功为额外功，利用W额＝G动h求动滑轮重力；
（2）利用速度公式求物体上升的速度；
（3）利用W＝Gh求拉力做的有用功，拉力做的总功等于有用功加上额外功，又知道做功时间，利用P＝求拉力的功率；
（4）滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。
A.物体A被提高了h＝4m，由于动滑轮随物体一起运动，动滑轮提升的高度也是h＝4m，
不计绳重和摩擦，提升动滑轮做的功为额外功，
由W额＝G动h得动滑轮重力：
G动＝＝＝100N，
但题目没有提供“不计绳重和摩擦”这一条件，动滑轮的重力不等于100N，故A错误；
B.物体上升的速度：v物＝＝＝0.1m/s，故B错误；
C.拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝900N×4m＝3600J，
拉力做的总功：
W总＝W有用+W额＝3600J+400J＝4000J，
拉力的功率：
P＝＝＝100W，故C正确；
D.滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝90%，故D正确。
【点评】本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、功率、机械效率的计算，要明确：不计绳重和摩擦，提升动滑轮做的功为额外功。
三、填空题（每空1分，共24分）
1. （2022黑龙江龙东）周末，小刚去湖边钓鱼，钓到鱼后他将鱼拉出水面，如图所示，鱼线对鱼的拉力和鱼对鱼线的拉力是一对__________力；小刚使用钓鱼竿时，钓鱼竿是一个__________（选填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆。
【答案】 相互作用 费力
【解析】相互作用力是作用在两个物体上的力，大小相等，方向相反，作用在同一直线上，而题目中鱼线对鱼的拉力和鱼对鱼线的拉力符合相互作用力的特点，所以鱼线对鱼的拉力和鱼对鱼线的拉力是一对相互作用力。
由图可知，钓鱼竿在使用时，动力臂小于阻力臂，所以钓鱼竿是一个费力杠杆。
2. （2022海南）如图所示为我国古代货物装船的场景。此时木棒属于______杠杆（选填“省力”“等臂”或“费力”），将重1000N的货物提升1.5m，杠杆对货物做功为______J。
【答案】 省力 1500
【解析】如图所示，动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，故是省力杠杆。
杠杆对货物做功为
SKIPIF 1 < 0
3. （2022湖南衡阳）晚饭后，妈妈带着小涛和他两岁的妹妹到文化活动中心玩跷跷板，如图所示，图中的转轴相当于杠杆的___________，妹妹的总重力比小涛的重力大，跷跷板水平平衡时，小涛比妈妈离转轴___________（选填“远”或“近”）；若妈妈放下怀抱中的妹妹（妈妈的位置不变），为了保持跷跷板水平平衡，小涛应适当___________转轴（选填“远离”或“靠近”）。
【答案】 支点 远 靠近
【解析】支点是杠杆绕着转动的点，图中跷跷板绕转轴转动，转轴相当于杠杆的支点。
跷跷板水平平衡时，设妹妹的总重力为G1，力臂为l1，小涛的重力为G2，力臂为l2，由杠杆平衡条件得到
G1l1=G2l2
已知G1>G2
所以l1小涛比妈妈离转轴远一些。
若妈妈放下怀抱中的妹妹（妈妈的位置不变），G1减小，l1不变，G2不变，为了保持跷跷板水平平衡，由杠杆平衡条件可知，减小l2，小涛应适当靠近转轴。
4. （2022广西贺州）如图所示的滑轮为______（选填“动”或“定”）滑轮；若不计滑轮重及细绳和滑轮间的摩擦，用竖直向上的拉力F=______N，可以匀速提升滑轮下重为100N的物体。
【答案】 动 50
【解析】如图所示，提升重物时，滑轮随着物体一起运动，故是动滑轮。
动滑轮省一半的力，故竖直向上的拉力为
SKIPIF 1 < 0
5. （2022广西玉林）如图所示，某同学把重为1.5N的物体匀速提升10cm，所用的拉力是0.8N，则他做的有用功为________J，滑轮组的机械效率为________。
【答案】 0.15 62.5%
【解析】已知物重 SKIPIF 1 < 0 ，动滑轮承重绳的段数 SKIPIF 1 < 0 ，自由端拉力是 SKIPIF 1 < 0 ，匀速提升高度为
SKIPIF 1 < 0
有用功为
SKIPIF 1 < 0
总功为
SKIPIF 1 < 0
机械效率为
SKIPIF 1 < 0
6. （2022湖北十堰）如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500N的力，将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，货物所受摩擦力方向沿斜面向 _____；斜面的机械效率为 _____。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用 _____的方法可以提高斜面的机械效率。
【答案】 下 80% 减小木板粗糙程度
【解析】货物相对斜面向上运动，所受的斜面的摩擦力沿斜面向下。
如图所示，斜面的长度为l，其高度 SKIPIF 1 < 0
斜面的机械效率
SKIPIF 1 < 0
斜面与地面夹角和货物质量不变，即有用功保持不变，可通过减少额外功来提高斜面的机械效率。为了减少额外功，可减小摩擦力，压力不变时，可通过改变接触面的粗糙程度来改变摩擦，所以可通过减小木板表面的粗糙程度来提高机械效率。
7. (2021甘肃威武)如图所示是常用的核桃夹，当用力摁住C点夹核桃时，可把________点看作支点，此时核桃夹可看作________杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”）。
【答案】 A；省力
【解析】动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆，省力杠杆可以省力，但是费距离，动力臂等于阻力臂的杠杆为等臂杠杆，动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆，费力杠杆可以省距离，但是费力。
当用力摁住C点夹核桃时，围绕A点转动，A是支点。
C为动力作用点，B为阻力作用点，故动力臂小于阻力臂，故是省力杠杆。
8.（2021齐齐哈尔）杠杆是我们生活中一种常见的简单机械，如图所示，轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动，A点悬挂一个重为20N的物体，B点施加一个竖直向上的拉力F，使杠杆在水平位置平衡，且OB：：1。则 ______ N，此杠杆是______ 杠杆。
【答案】30 费力
【解析】杠杆水平平衡时，A端受到的阻力大小，动力F的力臂为OB，阻力的力臂为OA，由杠杆平衡条件可得：，因为，所以，即杠杆为费力杠杆；
因为，所以，即OB：：3，由可得F的大小为：。
9.（2021青海）一名建筑工人用如图所示的滑轮组，将一个重为450N的货物，在10s内沿竖直方向匀速提升了4m，建筑工人所用的拉力是300N。则该建筑工人所做的有用功是______J，建筑工人做功的功率是______W，该滑轮组的机械效率是______。
【答案】 1800 240 75%
【解析】将一个重为450N的货物，在10s内沿竖直方向匀速提升了4m，该建筑工人所做的有用功是
SKIPIF 1 < 0
绳子的有效段数为2，物体匀速提升了4m，则绳子自由端移动的距离
SKIPIF 1 < 0
工人所做的总功是
SKIPIF 1 < 0
建筑工人做功的功率是
SKIPIF 1 < 0
该滑轮组的机械效率是
SKIPIF 1 < 0 ＝75%
10.（2019甘肃兰州）如图所示，斜面长2m、高1m，把一个质量为24kg的物体沿斜面从斜面底端匀速拉到顶端，需要克服重力做功 J。若斜面是光滑的，则沿斜面向上的拉力 N。在“核桃钳、红酒开瓶器和家中升降晾衣架上的滑轮”三种工具中属于斜面的是 。（g=10N/kg）
【答案】240；120；红酒开瓶器。
【解答】物体的重力：G=mg=24kg×10N/kg=240N，使用斜面时做的有用功：
W有=Gh=240N×1m=240J；若斜面是光滑的，则拉力所做的做等于克服物体重力所做的功，由W=Fs可得拉力：
F=120N；
“核桃钳、红酒开瓶器和家中升降晾衣架上的滑轮”这三种机械中，核桃钳属于杠杆，衣架上的滑轮属于滑轮组，红酒开瓶器属于斜面。
四、作图题（每小题2分，共6分）
1. （2022贵州黔东南州）如图所示，用杠杆将物体A提起，请画出使杠杆平衡最小力F的示意图和物体A所受重力的示意图。
【答案】
【解析】重力的方向是竖直向下的，从物体的重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段，用G表示，即为物体所受重力的示意图；由杠杆平衡条件
F1L1=F2L2
可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，动力作用在B点，则OB为最长的动力臂，因此连接OB，过B点作垂直于OB向上的力，即为最小动力F的示意图，如图所示。
2. （2022广西河池）如图所示，请画出最省力的滑轮组绳子的绕法。
【答案】如图所示。
【解析】根据题滑轮组的工作特点可知，使用滑轮组提升重物时，不计绳重和摩擦，绳端拉力F大小与绕过动滑轮且施加拉力的绳子股数n的关系为
SKIPIF 1 < 0
因此绕过动滑轮且施加拉力的绳子股数n越大，滑轮组越省力，由图示可知，题中绕过动滑轮且施加拉力的绳子股数最大为n=3，故最省力的滑轮组绳子的绕法如图所示。
3. （2021青海）在图中，画出杠杆平衡时施加在杠杆上的最小动力F1的作用点和方向，并画出所挂重物的绳子对杠杆拉力的力臂L2。
【答案】
【解析】要找到让杠杆平衡的最小力，先确定力的作用点，作用点一定是在杠杆上离支点最远的点，这样才可能找到最长力臂最小力，然后连接支点到力的作用点，以这条连线作为该力的力臂时，力臂最长，力最小，再过力的作用点作该连线的垂线即可确定使杠杆平衡的最小力的方向。绳子对杠杆的拉力竖直向下，将拉力的示意图反向延长得到该力的作用线，再过支点作该力作用线的垂线即拉力的力臂。如图所示.
五、实验探究题（共18分）
1.（4分） （2022江苏徐州）在“探究杠杆的平衡条件”实验中。
（1）如图甲所示，安装杠杆时，为了使杠杆在水平位置平衡，应调节杠杆右端的平衡螺母向__________移动；
（2）如图乙所示，杠杆上每一格的长度为5cm，在杠杆左边挂钩码，弹簧测力计对杠杆竖直向下的拉力是动力，则动力臂为____________cm；
（3）如果要用弹簧测力计向上拉，需要对图乙所示的实验设计进行的调整是___________；
（4）如图丙所示，当杠杆绕支点转动时，杠杆上A点的速度方向总是和杠杆垂直。作用在A点的三个大小相等、方向不同的力F1、F2、F3，请指出为什么力臂最大的F2对杠杆转动的作用最大？______________。
【答案】 （1）右 （2）25 （3）将测力计移到左端第5个格处 （4） F2与其力臂的乘积最大
【解析】（1）由甲图可知，杠杆左端向下倾斜，说明左端沉，为使杠杆在水平位置平衡，应调节杠杆右端的平衡螺母向右移动。
（2）乙图中，杠杆水平位置平衡，弹簧测力计对杠杆竖直向下的拉力是动力，则动力臂此时落在杠杆上，测力计悬挂点到支点的距离就等于动力臂的长度，由于每一格的长度为5cm，共5个格，所以动力臂的长度为
l1=5cm×5=25cm
（3）钩码的作用效果是使杠杆逆时针转动，要使弹簧测力计向上拉，拉力的作用效果需使杠杆顺时针转动，所以要使杠杆在水平位置平衡，需将测力计移到左端第5个格处向上拉。
（4）作用在A点的三个力虽然大小相等，但F1、F3其对应的力臂比较小，所以力与其力臂的乘积相对较小，而F2的力臂最大，F2与其力臂的乘积最大，所以对杠杆转动的作用最大。
2. （6分）（2022甘肃兰州）小聪同学按照如图所示的装置对动滑轮特点进行了探究，实验数据见下表。通过分析数据，他觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。
（1）该实验中出现这样结果的主要原因是没有考虑 ___________；
（2）在实验过程中，提升重物时应该注意沿竖直方向 ___________拉动。动滑轮可视为杠杆的变形，则此时其支点为 ___________（选填“A”、“ B”或“C”）点。
【答案】 （1）滑轮的自重 （2）匀速 A
【解析】（1）“使用动滑轮能省一半力”是在理想情况下得出的结论，而实际情况中动滑轮的重力和摩擦是客观存在的。由表中数据知道，随着物重的增加，测力计的示数变大，但比物重的一半要大，这与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大，其主要原因是没有考虑滑轮的自重。
（2）使用动滑轮时，只有匀速竖直向上拉，拉力的力臂才等于滑轮的直径，使得弹簧测力计的示数稳定，便于读出拉力的大小。此时动滑轮的实质是动力臂等于阻力臂2倍的省力杠杆，支点是A点。
3．（4分）（2021四川绵阳）用如图所示装置探究斜面省力大小及机械效率是否与斜面倾角、表面粗糙程度有关。甲、乙斜面倾角相等，与丙的不相等；甲、丙斜面表面粗糙程度相同，与乙的不相同。先用弹簧测力计竖直向上匀速缓慢提升重物0.24m高，弹簧测力计示数F0＝20.0N；再分别在三个斜面上沿斜面向上匀速缓慢拉动这个重物到同一高度，弹簧测力计示数和斜面长度如表所示。
根据表中数据回答下列问题：
（1）斜面甲省力大小△F甲＝ N；
（2）斜面丙的机械效率η丙＝ %；
（3）比较甲、乙实验结果，可以认为 ；比较甲、丙实验结果，可以认为 （选填序号，有可能不止一项正确）。
A.斜面省力大小与斜面倾角有关
B.斜面省力大小与斜面表面粗糙程度有关
C.斜面省力大小与斜面倾角和表面粗糙程度都有关
D.斜面机械效率与斜面倾角有关
E.斜面机械效率与斜面表面粗糙程度有关
F.斜面机械效率与斜面倾角和表面粗糙程度都有关
【答案】（1）2.6；（2）85.7；（3）BE；AD。
【解析】（1）由图1次实验数据知，斜面甲省力大小△F甲＝F0﹣F甲＝20.0N﹣17.4N＝2.6N；
（2）由题知，弹簧测力计竖直向上匀速缓慢提升重物高h＝0.24m，弹簧测力计示数F0＝20.0N，所以物体重力G＝F0＝20.0N，
由表数据，可得斜面丙的机械效率：
η丙＝＝≈85.7%；
（3）实验是为了斜面省力大小及机械效率是否与斜面倾角、表面粗糙程度有关。每次实验将同一物体拉到同一高度。
①由题知，甲、乙两次实验，斜面倾角相等，甲、乙的斜面表面粗糙程度不相同。
由表中数据知，△F甲＞△F乙，能说明B，即斜面省力大小与斜面表面粗糙程度有关；
同时，由表中数据知，两次实验的机械效率η甲＞η乙，能说明E，即斜面机械效率与斜面表面粗糙程度有关；
②甲、丙两实验，斜面表面粗糙程度相同，斜面倾角不相等。
由表中数据知，F甲＞F乙，能说明A，即斜面省力大小与与斜面倾角有关；
同时，由表中数据知，η甲＞η丙，能说明D，即斜面机械效率与斜面倾角有关。
4.（4分）某物理兴趣小组在测量滑轮组的机械效率，实验过程如下：
①用弹簧测力计测量沙和袋所受总重力G并填入表格。
②按图安装滑轮组，分别记下沙袋和绳端的位置。
③匀速拉动弹簧测力计，使沙袋升高，读出拉力F的值，用刻度尺测出沙袋上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格。
④算出有用功W有，总功W总，机械效率η。
⑤改变沙袋中沙子的重量，重复上面的实验。
请根据实验过程和实验记录，思考并回答：
（1）在第一次实验中，粗心的小冬同学忘记在表格中填写绳端移动的距离s，你认为s应该为 m。
（2）根据表中数据，可计算得出第二次实验的机械效率为 。
（3）根据表中数据，分析得出所用动滑轮的重为 N．（绳重和摩擦忽略不计）
（4）分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的机械效率 。（选填“越大”、“越小”或“不变”）
【答案】（1）0.6；（2）75%；（3）0.3；（4）越大。
【解析】（1）绳子的有效段数为3，根据s＝nh，在第一次实验中，绳端移动的距离s＝3×0.2m＝0.6m；
（2）根据表中数据，可计算得出第二次实验的机械效率为：η2＝75%；
（3）不计绳重和摩擦，绳子自由端的拉力：F=0.3N
结合第一次实验的数据可得，所用动滑轮的重：G动＝3F﹣G＝3×0.3N﹣0.6N＝0.3N；
（4）纵向分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的机械效率越大。
六、计算题（共18分）
1. （6分）（2022湖南郴州）如图所示，用细线将一质量可忽略不计的杠杆悬挂起来，把质量为0.3kg的物体A用细线悬挂在杠杆的C处；质量为0.5kg的物体B（B不溶于水）用细线悬挂在杠杆的D处。当物体B浸没于水中静止时，杠杆恰好在水平位置平衡。此时C、D到O点的距离分别为20cm、30cm。（g取10N/kg）求：
（1）物体A的重力；
（2）细线对物体B的拉力；
（3）物体B的体积。
【答案】（1）3N；（2）2N；（3）3×10-4m3
【解析】（1）物体A的重力
SKIPIF 1 < 0
（2）根据题意可知
OC=20cm=0.2m
OD=30cm=0.3m
由杠杆平衡条件 SKIPIF 1 < 0 可得
SKIPIF 1 < 0
（3）物体B的重力为
SKIPIF 1 < 0
对物体B进行受力分析得，物体B受到的浮力为
SKIPIF 1 < 0
则物体B排开水的体积为
SKIPIF 1 < 0
因为物体B浸没，所以物体B的体积为
SKIPIF 1 < 0
2. （6分）（2022广西百色）如图所示，工人师傅用滑轮组将重为500N的物体在30s内匀速提升到6m高的楼上，已知动滑轮重为100N，不计绳重及摩擦。求：
（1）拉力F；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率。（计算结果保留一位小数）
【答案】（1）200N；（2）120W；（3）83.3%
【解析】（1）由 SKIPIF 1 < 0 可知，拉力F为
SKIPIF 1 < 0
（2）物体的速度为
SKIPIF 1 < 0
绳子的速度为
SKIPIF 1 < 0
由 SKIPIF 1 < 0 可知，拉力的功率为
SKIPIF 1 < 0
（3）由 SKIPIF 1 < 0 可知，滑轮组的机械效率为
SKIPIF 1 < 0
3. （6分）（2022湖南张家界）天门山盘山公路是网红打卡地，公路共计99道弯，似玉带环绕，层层叠起，直冲云霄，公路全长大约10km，公路的海拔落差高度约1000m。为助力“2022年湖南省首届旅游发展大会”，实现省委省政府提出的“立标打样”、“办一次会、兴一座城”的目标要求，天门山景区购置了一批新能源纯电动客车，客车满载时总质量为6000kg。现有一辆满载的新能源客车，以80kW的恒定功率，4m/s的速度沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶。（行驶过程中客车所受重力和阻力大小恒定不变，g取10N/kg）请完成下列问题：
（1）整个过程中，电动机对客车和游客所做的有用功为多少？
（2）盘山公路的机械效率为多少？
（3）整个过程中，电动机的牵引力为多少？汽车受到的阻力为多少？
【答案】（1）6×107J；（2）30%；（3）2×104N，1.4×104N
【解析】（1）客车和游客总重力G=mg=6000kg×10N/kg=6×104N
电动机对客车和游客所做的有用功W有用=Gh=6×104N×1000m=6×107J
即电动机对客车和游客所做的有用功为6×107J。
（2）由 SKIPIF 1 < 0 可得，整个过程所用时间
SKIPIF 1 < 0
由 SKIPIF 1 < 0 可得，总功
W总=Pt=80×103W×2.5×103s=2×108J
盘山公路的机械效率
SKIPIF 1 < 0
即盘山公路机械效率为30%。
（3）由 SKIPIF 1 < 0 可得，电动机的牵引力
SKIPIF 1 < 0
即电动机的牵引力为2×104N。额外功
W额=W总﹣W有用=2×108J﹣6×107J=1.4×108J
由W额=fs可得，汽车受到的阻力
SKIPIF 1 < 0
即汽车受到的阻力为1.4×104N。A、拉弓
B、独轮推车
C、制糖
D、桔槔
拉弓拉满了，说明力可以改变物体的形状
独轮推车，匀速推动，此时推力大于摩擦力
往桶里加水，水对桶底压强逐渐变大
用桔槔装水，运用了杠杆原理
实验次数
物重G/N
弹簧测力计示数F/N
1
1.0
0.7
2
1.5
1.0
3
2.0
1.3
次数
斜面
弹簧测力计示数F/N
斜面长度L/m
省力大小△F/N（△F＝F0﹣F）
机械效率η%
1
甲
17.4
0.30
？
92.0
2
乙
18.2
0.30
1.8
87.9
3
丙
14.0
0.40
6.0
？
（答题时间90分钟，试卷满分100分）
一、选择题（本道大题有10小题，每小题3分，共30分）
1. （2022广西贺州）如图所示的四种工具中，属于省力杠杆的是（ ）
A. 筷子 B. 托盘天平 C. 羊角锤 D. 火钳
【答案】C
【解析】A．筷子使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A不符合题意；
B．托盘天平在使用时，动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，既不省力也不费力，故B不符合题意；
C．羊角锤在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C符合题意；
D．火钳在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D不符合题意。故选C。
2. （2022湖南湘潭）如图所示，一均匀杠杆可以绕中点O自由转动，杠杆上垂直粘有A、B两根粗细相同的蜡烛且刚好在水平位置平衡，两蜡烛所处位置到O点的水平距离lAO＝2lBO，现同时点燃蜡烛，经时间t，它们减少了相等的质量，下列说法正确的是（ ）
A. 点燃前A、B蜡烛重力之比为1∶2
B. 经时间t，杠杆右端下沉
C. 经时间t，杠杆左端下沉
D. 经时间t，杠杆继续保持水平平衡
【答案】AB
【解析】A．点燃前A、B蜡烛前，杠杆处于平衡状态，根据杠杆的平衡条件可知
GAlAO＝GBlBO
变形得
SKIPIF 1 < 0
故A正确；
BCD．经时间t，蜡烛燃烧后减小的重力ΔG相同，则支点左边力与力臂的乘积为
(GA-ΔG)lAO＝GAlAO﹣ΔGLAO
支点右边力与力臂的乘积为
(GB-ΔG)lBO＝GBlBO-ΔGlBO
由于lAO＞lBO，所以
ΔGlAO＞ΔGlBO，GAlAO＝GBlBO
则有
GAlAO﹣ΔGLAO＜GBlBO-ΔGlBO
所以杠杆右端下沉，故B正确，CD错误。故选AB。
3. （2022深圳）《天工开物》是我国第一部关于农业和手工业全书，蕴含了大量的物理知识，下列是《天工开物》中的场景，错误的是（ ）
A. AB. BC. CD. D
【答案】B
【解析】A．用力拉弓，弓被拉弯，说明力可以改变物体的形状，故A正确，不符合题意；
B．因为独轮推车做匀速直线运动，车受到平衡力的作用，故推力等于车所受的摩擦力，故B错误，符合题意；
C．往桶里加水，水的深度增加，由p=ρgh可知，水对桶底压强逐渐变大，故C正确，不符合题意；
D．由图可知，桔槔有一个固定不动的点和一个可绕其固定点转动的硬棒组成，是杠杆的应用，利用了杠杆原理，故D正确，不符合题意。故选B。
4. （2022广西北部湾）如图所示的各种工具，正常使用时省力的是（ ）
A. 定滑轮 B. 动滑轮 C 筷子 D. 船桨
【答案】B
【解析】A．定滑轮的实质是等臂杠杆，使用时既不省力，也不省距离，故A不符合题意；
B．动滑轮的实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，若不计轮重和摩擦，可以省一半的力，故B符合题意；
C．筷子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故C不符合题意；
D．船桨在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D不符合题意。
故选B。
5. （2022黑龙江牡丹江）如图是我国古人利用绞车提升巨石的情景，下列说法正确的是（ ）
A. 使用此装置可以省功B. 使用轮轴可以省距离
C. 上方的滑轮可以改变力的方向D. 绞车由动滑轮、定滑轮及轮轴组成
【答案】C
【解析】A．使用任何机械（如杠杆、滑轮、斜面）时，都需要克服阻力做额外功，所以使用任何机械都不能省功，故A错误；
B．由图可知此装置是由定滑轮和轮轴组成的，定滑轮的本质是等臂杠杆 ，使用时既不省力也不费力；轮轴的本质是省力杠杆，省力杠杆费距离，故B错误；
C．由图可知上方的滑轮是一个定滑轮，定滑轮的本质是等臂杠杆 ，不省力也不费力，但可以改变用力的方向，故C正确；
D．由图可知此绞车由定滑轮和轮轴组成，并没有动滑轮，故D错误。故选C。
6.（2022湖南岳阳）如图，用40N的拉力，在10s内将重100N的物体匀速提升3m，则该滑轮
组（ ）
A. 绳端移动的距离为6mB. 有用功为120J
C. 拉力做功的功率为36WD. 机械效率为80%
【答案】C
【解析】A．将物体匀速提升3m，则绳端移动的距离为
SKIPIF 1 < 0
故A不符合题意；
B．有用功为
SKIPIF 1 < 0
故B不符合题意；
C．拉力做的功为总功，总功为
SKIPIF 1 < 0
拉力做功的功率为
SKIPIF 1 < 0
故C符合题意；
D．滑轮组的机械效率为
SKIPIF 1 < 0
故D不符合题意。故选C。
7. （2022北京）如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人第一次竖直向上用200N的力拉绳子时，货物未离开水平地面；第二次竖直向上拉动绳子，使货物以0.09m/s的速度匀速上升。已知工人体重为600N，货物重为900N，货物与地面的接触面积为 SKIPIF 1 < 0 ，动滑轮重为100N。不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 第一次拉绳子时，工人对水平台面的压力为800N
B. 第一次拉绳子时，货物对地面的压强为4000Pa
C. 第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率为90%
D. 第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为81W
【答案】ABC
【解析】A．工人第一次竖直向上用200N的力拉绳子时，绳子也在用200N的力竖直向下拉工人，所以工人对水平台面的压力为
SKIPIF 1 < 0
故A正确；
B．由于滑轮组上承担重量的绳子股数n=3，每股绳子受到的拉力为200N，所以货物和动滑轮受到绳子的拉力为
SKIPIF 1 < 0
由于动滑轮重为100N，所以货物受到的拉力为
SKIPIF 1 < 0
由于货物重为900N，所以货物对地面的压力为
SKIPIF 1 < 0
货物与地面的接触面积为 SKIPIF 1 < 0 ，所以货物对地面的压强为
SKIPIF 1 < 0
故B正确；
C．第二次拉绳子时，绳子自由端的拉力为
SKIPIF 1 < 0
滑轮组的机械效率为
SKIPIF 1 < 0
故C正确；
D．货物以0.09m/s的速度匀速上升，绳子移动的速度为
SKIPIF 1 < 0
工人拉力的功率为
SKIPIF 1 < 0
故D错误。故选ABC。
8.（2021长春）图甲是《墨经》中记载的古代提升重物的工具——“车梯”，图乙是其等效图。利用此“车梯”匀速提升重物时，下列说法正确的是（ ）
A. 绳端移动的距离是物体上升距离的5倍 B. 被提升的物重是绳子拉力的4倍
C. 增大物重，所做的有用功增大 D. 增大物重，“车梯”的机械效率变高
【答案】D
【解析】A．由图可知，n=4，s=4h， 即绳端移动的距离是物体上升距离的4倍，故A错误；
B．由于动滑轮自身有重力及克服绳和轮间的摩擦， 被提升的物重小于绳子拉力的4倍，故B错误；
C．增大物重，重物提升的高度不一定，所做的有用功不一定增大，故C错误；
D．增大物重，在动滑轮、摩擦不变的情况下（即额外功不变的情况下），有用功在总功中所占比例增大，所以机械效率增大，故D正确。
9.（2021贵州黔东南州）如图所示，用滑轮组提升重物时，5s将重90N的物体匀速提升了2m。已知动滑轮重为10N（不计绳重和摩擦），则提升重物的过程中正确的是（ ）
A. 绳子自由端拉力F的大小为90N
B. 提升物体的过程中，拉力F做的有用功为200J
C. 绳子自由端拉力F的功率为36W
D. 此滑轮组的机械效率为90%
【答案】D
【解析】A．由题意可知，不计绳重和摩擦，物体重是90N，动滑轮重为10N，从图中可以看到，两条绳子托着动滑轮，那么 SKIPIF 1 < 0
代入数据可知 SKIPIF 1 < 0
解得 SKIPIF 1 < 0 ，绳子自由端拉力F的大小是50N，故A错误；
B．提升物体的过程中，拉力F做的有用功即是重物克服自身的重力所做的功，那么
SKIPIF 1 < 0
拉力F做的有用功是180J，故B错误；
C．5s将重90N的物体匀速提升了2m，两条绳子托着动滑轮，则绳子自由端移动的距离
SKIPIF 1 < 0
都是经历了5s时间，那么绳子自由端移动的速度
SKIPIF 1 < 0
绳子自由端移动的速度是0.8m/s，由A解析可知绳子自由端拉力F的大小是50N，根据 SKIPIF 1 < 0 可知，绳子自由端拉力F的功率
SKIPIF 1 < 0
绳子自由端拉力F的功率是40W，故C错误；
D．由B解析可知拉力F做的有用功是180J，由C解析可知绳子自由端拉力F的功率是40W，这个过程经历的时间是5s，绳子自由端拉力F做的功是总功，这个总功
SKIPIF 1 < 0
这个总功是200J；此滑轮组的机械效率
SKIPIF 1 < 0
此滑轮组的机械效率是90%，故D正确。
10．（2021内蒙古通辽）如图所示，重为800N的物体在100N的水平拉力F的作用下以0.1m/s的速度沿水平地面，向左匀速直线运动了20s，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动距离为4m
B．物体与地面间的滑动摩擦力大小为120N
C．额外功的功率为12W
D．若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低
【答案】C
【解析】（1）知道物体移动速度和时间，利用s＝vt求物体移动距离，由图知，n＝3，根据s自由端＝3s物求出自由端移动的距离；
（2）知道机械效率和拉力大小，利用η＝＝＝＝求出滑动摩擦力；
（3）根据W总＝Fs求出总功，利用机械效率公式计算有用功，根据W额＝W总﹣W有，利用P＝求出额外功的功率；
（4）水平使用滑轮组，克服物体受到的摩擦力做的功为有用功，该滑轮组的机械效率的影响因素：一是物体受到的摩擦力，二是绳子与滑轮之间的摩擦。
A．由v＝可得，物体移动的距离：s物＝v物t＝0.1m/s×20s＝2m，
由图知，n＝3，则绳子自由端移动的距离：s自由端＝3s物＝3×2m＝6m，故A错误；
B．由η＝＝＝＝×100%可得，物体与地面间的滑动摩擦力：f＝η×3F＝60%×3×100N＝180N，故B错误；
C．总功：W总＝Fs自由端＝100N×6m＝600J，
有用功：W有＝ηW总＝60%×600J＝360J，
额外功：W额＝W总﹣W有＝600J﹣360J＝240J，
额外功的功率：P额＝＝＝12W，故C正确；
D．如果增大接触面的粗糙程度，增大了摩擦力，增大了有用功，而额外功几乎不变，有用功与总功的比值变大，机械效率变大，故D错误。
二、多项选择题(下到与题均有四个选项，其中符合题意的选项均多于一个。共4分，每题2分。每题选项全选对的得2分，选对或不全的得1分，有错选的不得分)
1. （2021黑牡鸡朝鲜族）如图所示，用滑轮组提升重物时，将重 SKIPIF 1 < 0 的物体在 SKIPIF 1 < 0 内匀速提升了 SKIPIF 1 < 0 ，已知动滑轮重为 SKIPIF 1 < 0 （不计绳重和摩擦），则提升重物的过程中（ ）
A. 滑轮组对重物做的功为 SKIPIF 1 < 0 B. 滑轮组的机械效率为 SKIPIF 1 < 0
C. 绳子自由端拉力 SKIPIF 1 < 0 的功率为 SKIPIF 1 < 0 D. 提升的重物变为 SKIPIF 1 < 0 时，滑轮组的机械效率将变小
【答案】AD
【解析】A．滑轮组对重物做的功
W有=Gh=500N×2m=1000J
故A符合题意；
B．由图可知，n=2，不计绳重和摩擦，拉力
SKIPIF 1 < 0 =300N
则绳端移动的距离
s=nh=2×2m=4m
总功
W总=Fs=300N×4m=1200J
滑轮组的机械效率
SKIPIF 1 < 0 ≈83.3%
故B不符合题意；
C．绳子自由端拉力 SKIPIF 1 < 0 的功率为
SKIPIF 1 < 0 =120W
故C不符合题意；
D．提升重物变为400N时，提升重物减小了，提升重物减小时，有用功减小，动滑轮重不变，额外功不变，这样有用功占总功的比值减小，滑轮组的机械效率将减小，故D符合题意。
故选AD。
2．（2021北京）如图所示，用滑轮组提升所受重力为900N的物体A，滑轮组绳子自由端在拉力F作用下竖直匀速移动了12m，同时物体A被竖直匀速提升了4m，用时40s，滑轮组的额外功是400J，下列说法中正确的是（ ）
A．动滑轮所受的重力为100NB．物体A上升的速度是0.3m/s
C．拉力F的功率是100W D．滑轮组的机械效率是90%
【答案】CD
【解析】（1）不计绳重和摩擦，提升动滑轮做的功为额外功，利用W额＝G动h求动滑轮重力；
（2）利用速度公式求物体上升的速度；
（3）利用W＝Gh求拉力做的有用功，拉力做的总功等于有用功加上额外功，又知道做功时间，利用P＝求拉力的功率；
（4）滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。
A.物体A被提高了h＝4m，由于动滑轮随物体一起运动，动滑轮提升的高度也是h＝4m，
不计绳重和摩擦，提升动滑轮做的功为额外功，
由W额＝G动h得动滑轮重力：
G动＝＝＝100N，
但题目没有提供“不计绳重和摩擦”这一条件，动滑轮的重力不等于100N，故A错误；
B.物体上升的速度：v物＝＝＝0.1m/s，故B错误；
C.拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝900N×4m＝3600J，
拉力做的总功：
W总＝W有用+W额＝3600J+400J＝4000J，
拉力的功率：
P＝＝＝100W，故C正确；
D.滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝90%，故D正确。
【点评】本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、功率、机械效率的计算，要明确：不计绳重和摩擦，提升动滑轮做的功为额外功。
三、填空题（每空1分，共24分）
1. （2022黑龙江龙东）周末，小刚去湖边钓鱼，钓到鱼后他将鱼拉出水面，如图所示，鱼线对鱼的拉力和鱼对鱼线的拉力是一对__________力；小刚使用钓鱼竿时，钓鱼竿是一个__________（选填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆。
【答案】 相互作用 费力
【解析】相互作用力是作用在两个物体上的力，大小相等，方向相反，作用在同一直线上，而题目中鱼线对鱼的拉力和鱼对鱼线的拉力符合相互作用力的特点，所以鱼线对鱼的拉力和鱼对鱼线的拉力是一对相互作用力。
由图可知，钓鱼竿在使用时，动力臂小于阻力臂，所以钓鱼竿是一个费力杠杆。
2. （2022海南）如图所示为我国古代货物装船的场景。此时木棒属于______杠杆（选填“省力”“等臂”或“费力”），将重1000N的货物提升1.5m，杠杆对货物做功为______J。
【答案】 省力 1500
【解析】如图所示，动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，故是省力杠杆。
杠杆对货物做功为
SKIPIF 1 < 0
3. （2022湖南衡阳）晚饭后，妈妈带着小涛和他两岁的妹妹到文化活动中心玩跷跷板，如图所示，图中的转轴相当于杠杆的___________，妹妹的总重力比小涛的重力大，跷跷板水平平衡时，小涛比妈妈离转轴___________（选填“远”或“近”）；若妈妈放下怀抱中的妹妹（妈妈的位置不变），为了保持跷跷板水平平衡，小涛应适当___________转轴（选填“远离”或“靠近”）。
【答案】 支点 远 靠近
【解析】支点是杠杆绕着转动的点，图中跷跷板绕转轴转动，转轴相当于杠杆的支点。
跷跷板水平平衡时，设妹妹的总重力为G1，力臂为l1，小涛的重力为G2，力臂为l2，由杠杆平衡条件得到
G1l1=G2l2
已知G1>G2
所以l1
若妈妈放下怀抱中的妹妹（妈妈的位置不变），G1减小，l1不变，G2不变，为了保持跷跷板水平平衡，由杠杆平衡条件可知，减小l2，小涛应适当靠近转轴。
4. （2022广西贺州）如图所示的滑轮为______（选填“动”或“定”）滑轮；若不计滑轮重及细绳和滑轮间的摩擦，用竖直向上的拉力F=______N，可以匀速提升滑轮下重为100N的物体。
【答案】 动 50
【解析】如图所示，提升重物时，滑轮随着物体一起运动，故是动滑轮。
动滑轮省一半的力，故竖直向上的拉力为
SKIPIF 1 < 0
5. （2022广西玉林）如图所示，某同学把重为1.5N的物体匀速提升10cm，所用的拉力是0.8N，则他做的有用功为________J，滑轮组的机械效率为________。
【答案】 0.15 62.5%
【解析】已知物重 SKIPIF 1 < 0 ，动滑轮承重绳的段数 SKIPIF 1 < 0 ，自由端拉力是 SKIPIF 1 < 0 ，匀速提升高度为
SKIPIF 1 < 0
有用功为
SKIPIF 1 < 0
总功为
SKIPIF 1 < 0
机械效率为
SKIPIF 1 < 0
6. （2022湖北十堰）如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500N的力，将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，货物所受摩擦力方向沿斜面向 _____；斜面的机械效率为 _____。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用 _____的方法可以提高斜面的机械效率。
【答案】 下 80% 减小木板粗糙程度
【解析】货物相对斜面向上运动，所受的斜面的摩擦力沿斜面向下。
如图所示，斜面的长度为l，其高度 SKIPIF 1 < 0
斜面的机械效率
SKIPIF 1 < 0
斜面与地面夹角和货物质量不变，即有用功保持不变，可通过减少额外功来提高斜面的机械效率。为了减少额外功，可减小摩擦力，压力不变时，可通过改变接触面的粗糙程度来改变摩擦，所以可通过减小木板表面的粗糙程度来提高机械效率。
7. (2021甘肃威武)如图所示是常用的核桃夹，当用力摁住C点夹核桃时，可把________点看作支点，此时核桃夹可看作________杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”）。
【答案】 A；省力
【解析】动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆，省力杠杆可以省力，但是费距离，动力臂等于阻力臂的杠杆为等臂杠杆，动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆，费力杠杆可以省距离，但是费力。
当用力摁住C点夹核桃时，围绕A点转动，A是支点。
C为动力作用点，B为阻力作用点，故动力臂小于阻力臂，故是省力杠杆。
8.（2021齐齐哈尔）杠杆是我们生活中一种常见的简单机械，如图所示，轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动，A点悬挂一个重为20N的物体，B点施加一个竖直向上的拉力F，使杠杆在水平位置平衡，且OB：：1。则 ______ N，此杠杆是______ 杠杆。
【答案】30 费力
【解析】杠杆水平平衡时，A端受到的阻力大小，动力F的力臂为OB，阻力的力臂为OA，由杠杆平衡条件可得：，因为，所以，即杠杆为费力杠杆；
因为，所以，即OB：：3，由可得F的大小为：。
9.（2021青海）一名建筑工人用如图所示的滑轮组，将一个重为450N的货物，在10s内沿竖直方向匀速提升了4m，建筑工人所用的拉力是300N。则该建筑工人所做的有用功是______J，建筑工人做功的功率是______W，该滑轮组的机械效率是______。
【答案】 1800 240 75%
【解析】将一个重为450N的货物，在10s内沿竖直方向匀速提升了4m，该建筑工人所做的有用功是
SKIPIF 1 < 0
绳子的有效段数为2，物体匀速提升了4m，则绳子自由端移动的距离
SKIPIF 1 < 0
工人所做的总功是
SKIPIF 1 < 0
建筑工人做功的功率是
SKIPIF 1 < 0
该滑轮组的机械效率是
SKIPIF 1 < 0 ＝75%
10.（2019甘肃兰州）如图所示，斜面长2m、高1m，把一个质量为24kg的物体沿斜面从斜面底端匀速拉到顶端，需要克服重力做功 J。若斜面是光滑的，则沿斜面向上的拉力 N。在“核桃钳、红酒开瓶器和家中升降晾衣架上的滑轮”三种工具中属于斜面的是 。（g=10N/kg）
【答案】240；120；红酒开瓶器。
【解答】物体的重力：G=mg=24kg×10N/kg=240N，使用斜面时做的有用功：
W有=Gh=240N×1m=240J；若斜面是光滑的，则拉力所做的做等于克服物体重力所做的功，由W=Fs可得拉力：
F=120N；
“核桃钳、红酒开瓶器和家中升降晾衣架上的滑轮”这三种机械中，核桃钳属于杠杆，衣架上的滑轮属于滑轮组，红酒开瓶器属于斜面。
四、作图题（每小题2分，共6分）
1. （2022贵州黔东南州）如图所示，用杠杆将物体A提起，请画出使杠杆平衡最小力F的示意图和物体A所受重力的示意图。
【答案】
【解析】重力的方向是竖直向下的，从物体的重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段，用G表示，即为物体所受重力的示意图；由杠杆平衡条件
F1L1=F2L2
可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，动力作用在B点，则OB为最长的动力臂，因此连接OB，过B点作垂直于OB向上的力，即为最小动力F的示意图，如图所示。
2. （2022广西河池）如图所示，请画出最省力的滑轮组绳子的绕法。
【答案】如图所示。
【解析】根据题滑轮组的工作特点可知，使用滑轮组提升重物时，不计绳重和摩擦，绳端拉力F大小与绕过动滑轮且施加拉力的绳子股数n的关系为
SKIPIF 1 < 0
因此绕过动滑轮且施加拉力的绳子股数n越大，滑轮组越省力，由图示可知，题中绕过动滑轮且施加拉力的绳子股数最大为n=3，故最省力的滑轮组绳子的绕法如图所示。
3. （2021青海）在图中，画出杠杆平衡时施加在杠杆上的最小动力F1的作用点和方向，并画出所挂重物的绳子对杠杆拉力的力臂L2。
【答案】
【解析】要找到让杠杆平衡的最小力，先确定力的作用点，作用点一定是在杠杆上离支点最远的点，这样才可能找到最长力臂最小力，然后连接支点到力的作用点，以这条连线作为该力的力臂时，力臂最长，力最小，再过力的作用点作该连线的垂线即可确定使杠杆平衡的最小力的方向。绳子对杠杆的拉力竖直向下，将拉力的示意图反向延长得到该力的作用线，再过支点作该力作用线的垂线即拉力的力臂。如图所示.
五、实验探究题（共18分）
1.（4分） （2022江苏徐州）在“探究杠杆的平衡条件”实验中。
（1）如图甲所示，安装杠杆时，为了使杠杆在水平位置平衡，应调节杠杆右端的平衡螺母向__________移动；
（2）如图乙所示，杠杆上每一格的长度为5cm，在杠杆左边挂钩码，弹簧测力计对杠杆竖直向下的拉力是动力，则动力臂为____________cm；
（3）如果要用弹簧测力计向上拉，需要对图乙所示的实验设计进行的调整是___________；
（4）如图丙所示，当杠杆绕支点转动时，杠杆上A点的速度方向总是和杠杆垂直。作用在A点的三个大小相等、方向不同的力F1、F2、F3，请指出为什么力臂最大的F2对杠杆转动的作用最大？______________。
【答案】 （1）右 （2）25 （3）将测力计移到左端第5个格处 （4） F2与其力臂的乘积最大
【解析】（1）由甲图可知，杠杆左端向下倾斜，说明左端沉，为使杠杆在水平位置平衡，应调节杠杆右端的平衡螺母向右移动。
（2）乙图中，杠杆水平位置平衡，弹簧测力计对杠杆竖直向下的拉力是动力，则动力臂此时落在杠杆上，测力计悬挂点到支点的距离就等于动力臂的长度，由于每一格的长度为5cm，共5个格，所以动力臂的长度为
l1=5cm×5=25cm
（3）钩码的作用效果是使杠杆逆时针转动，要使弹簧测力计向上拉，拉力的作用效果需使杠杆顺时针转动，所以要使杠杆在水平位置平衡，需将测力计移到左端第5个格处向上拉。
（4）作用在A点的三个力虽然大小相等，但F1、F3其对应的力臂比较小，所以力与其力臂的乘积相对较小，而F2的力臂最大，F2与其力臂的乘积最大，所以对杠杆转动的作用最大。
2. （6分）（2022甘肃兰州）小聪同学按照如图所示的装置对动滑轮特点进行了探究，实验数据见下表。通过分析数据，他觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。
（1）该实验中出现这样结果的主要原因是没有考虑 ___________；
（2）在实验过程中，提升重物时应该注意沿竖直方向 ___________拉动。动滑轮可视为杠杆的变形，则此时其支点为 ___________（选填“A”、“ B”或“C”）点。
【答案】 （1）滑轮的自重 （2）匀速 A
【解析】（1）“使用动滑轮能省一半力”是在理想情况下得出的结论，而实际情况中动滑轮的重力和摩擦是客观存在的。由表中数据知道，随着物重的增加，测力计的示数变大，但比物重的一半要大，这与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大，其主要原因是没有考虑滑轮的自重。
（2）使用动滑轮时，只有匀速竖直向上拉，拉力的力臂才等于滑轮的直径，使得弹簧测力计的示数稳定，便于读出拉力的大小。此时动滑轮的实质是动力臂等于阻力臂2倍的省力杠杆，支点是A点。
3．（4分）（2021四川绵阳）用如图所示装置探究斜面省力大小及机械效率是否与斜面倾角、表面粗糙程度有关。甲、乙斜面倾角相等，与丙的不相等；甲、丙斜面表面粗糙程度相同，与乙的不相同。先用弹簧测力计竖直向上匀速缓慢提升重物0.24m高，弹簧测力计示数F0＝20.0N；再分别在三个斜面上沿斜面向上匀速缓慢拉动这个重物到同一高度，弹簧测力计示数和斜面长度如表所示。
根据表中数据回答下列问题：
（1）斜面甲省力大小△F甲＝ N；
（2）斜面丙的机械效率η丙＝ %；
（3）比较甲、乙实验结果，可以认为 ；比较甲、丙实验结果，可以认为 （选填序号，有可能不止一项正确）。
A.斜面省力大小与斜面倾角有关
B.斜面省力大小与斜面表面粗糙程度有关
C.斜面省力大小与斜面倾角和表面粗糙程度都有关
D.斜面机械效率与斜面倾角有关
E.斜面机械效率与斜面表面粗糙程度有关
F.斜面机械效率与斜面倾角和表面粗糙程度都有关
【答案】（1）2.6；（2）85.7；（3）BE；AD。
【解析】（1）由图1次实验数据知，斜面甲省力大小△F甲＝F0﹣F甲＝20.0N﹣17.4N＝2.6N；
（2）由题知，弹簧测力计竖直向上匀速缓慢提升重物高h＝0.24m，弹簧测力计示数F0＝20.0N，所以物体重力G＝F0＝20.0N，
由表数据，可得斜面丙的机械效率：
η丙＝＝≈85.7%；
（3）实验是为了斜面省力大小及机械效率是否与斜面倾角、表面粗糙程度有关。每次实验将同一物体拉到同一高度。
①由题知，甲、乙两次实验，斜面倾角相等，甲、乙的斜面表面粗糙程度不相同。
由表中数据知，△F甲＞△F乙，能说明B，即斜面省力大小与斜面表面粗糙程度有关；
同时，由表中数据知，两次实验的机械效率η甲＞η乙，能说明E，即斜面机械效率与斜面表面粗糙程度有关；
②甲、丙两实验，斜面表面粗糙程度相同，斜面倾角不相等。
由表中数据知，F甲＞F乙，能说明A，即斜面省力大小与与斜面倾角有关；
同时，由表中数据知，η甲＞η丙，能说明D，即斜面机械效率与斜面倾角有关。
4.（4分）某物理兴趣小组在测量滑轮组的机械效率，实验过程如下：
①用弹簧测力计测量沙和袋所受总重力G并填入表格。
②按图安装滑轮组，分别记下沙袋和绳端的位置。
③匀速拉动弹簧测力计，使沙袋升高，读出拉力F的值，用刻度尺测出沙袋上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格。
④算出有用功W有，总功W总，机械效率η。
⑤改变沙袋中沙子的重量，重复上面的实验。
请根据实验过程和实验记录，思考并回答：
（1）在第一次实验中，粗心的小冬同学忘记在表格中填写绳端移动的距离s，你认为s应该为 m。
（2）根据表中数据，可计算得出第二次实验的机械效率为 。
（3）根据表中数据，分析得出所用动滑轮的重为 N．（绳重和摩擦忽略不计）
（4）分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的机械效率 。（选填“越大”、“越小”或“不变”）
【答案】（1）0.6；（2）75%；（3）0.3；（4）越大。
【解析】（1）绳子的有效段数为3，根据s＝nh，在第一次实验中，绳端移动的距离s＝3×0.2m＝0.6m；
（2）根据表中数据，可计算得出第二次实验的机械效率为：η2＝75%；
（3）不计绳重和摩擦，绳子自由端的拉力：F=0.3N
结合第一次实验的数据可得，所用动滑轮的重：G动＝3F﹣G＝3×0.3N﹣0.6N＝0.3N；
（4）纵向分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的机械效率越大。
六、计算题（共18分）
1. （6分）（2022湖南郴州）如图所示，用细线将一质量可忽略不计的杠杆悬挂起来，把质量为0.3kg的物体A用细线悬挂在杠杆的C处；质量为0.5kg的物体B（B不溶于水）用细线悬挂在杠杆的D处。当物体B浸没于水中静止时，杠杆恰好在水平位置平衡。此时C、D到O点的距离分别为20cm、30cm。（g取10N/kg）求：
（1）物体A的重力；
（2）细线对物体B的拉力；
（3）物体B的体积。
【答案】（1）3N；（2）2N；（3）3×10-4m3
【解析】（1）物体A的重力
SKIPIF 1 < 0
（2）根据题意可知
OC=20cm=0.2m
OD=30cm=0.3m
由杠杆平衡条件 SKIPIF 1 < 0 可得
SKIPIF 1 < 0
（3）物体B的重力为
SKIPIF 1 < 0
对物体B进行受力分析得，物体B受到的浮力为
SKIPIF 1 < 0
则物体B排开水的体积为
SKIPIF 1 < 0
因为物体B浸没，所以物体B的体积为
SKIPIF 1 < 0
2. （6分）（2022广西百色）如图所示，工人师傅用滑轮组将重为500N的物体在30s内匀速提升到6m高的楼上，已知动滑轮重为100N，不计绳重及摩擦。求：
（1）拉力F；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率。（计算结果保留一位小数）
【答案】（1）200N；（2）120W；（3）83.3%
【解析】（1）由 SKIPIF 1 < 0 可知，拉力F为
SKIPIF 1 < 0
（2）物体的速度为
SKIPIF 1 < 0
绳子的速度为
SKIPIF 1 < 0
由 SKIPIF 1 < 0 可知，拉力的功率为
SKIPIF 1 < 0
（3）由 SKIPIF 1 < 0 可知，滑轮组的机械效率为
SKIPIF 1 < 0
3. （6分）（2022湖南张家界）天门山盘山公路是网红打卡地，公路共计99道弯，似玉带环绕，层层叠起，直冲云霄，公路全长大约10km，公路的海拔落差高度约1000m。为助力“2022年湖南省首届旅游发展大会”，实现省委省政府提出的“立标打样”、“办一次会、兴一座城”的目标要求，天门山景区购置了一批新能源纯电动客车，客车满载时总质量为6000kg。现有一辆满载的新能源客车，以80kW的恒定功率，4m/s的速度沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶。（行驶过程中客车所受重力和阻力大小恒定不变，g取10N/kg）请完成下列问题：
（1）整个过程中，电动机对客车和游客所做的有用功为多少？
（2）盘山公路的机械效率为多少？
（3）整个过程中，电动机的牵引力为多少？汽车受到的阻力为多少？
【答案】（1）6×107J；（2）30%；（3）2×104N，1.4×104N
【解析】（1）客车和游客总重力G=mg=6000kg×10N/kg=6×104N
电动机对客车和游客所做的有用功W有用=Gh=6×104N×1000m=6×107J
即电动机对客车和游客所做的有用功为6×107J。
（2）由 SKIPIF 1 < 0 可得，整个过程所用时间
SKIPIF 1 < 0
由 SKIPIF 1 < 0 可得，总功
W总=Pt=80×103W×2.5×103s=2×108J
盘山公路的机械效率
SKIPIF 1 < 0
即盘山公路机械效率为30%。
（3）由 SKIPIF 1 < 0 可得，电动机的牵引力
SKIPIF 1 < 0
即电动机的牵引力为2×104N。额外功
W额=W总﹣W有用=2×108J﹣6×107J=1.4×108J
由W额=fs可得，汽车受到的阻力
SKIPIF 1 < 0
即汽车受到的阻力为1.4×104N。A、拉弓
B、独轮推车
C、制糖
D、桔槔
拉弓拉满了，说明力可以改变物体的形状
独轮推车，匀速推动，此时推力大于摩擦力
往桶里加水，水对桶底压强逐渐变大
用桔槔装水，运用了杠杆原理
实验次数
物重G/N
弹簧测力计示数F/N
1
1.0
0.7
2
1.5
1.0
3
2.0
1.3
次数
斜面
弹簧测力计示数F/N
斜面长度L/m
省力大小△F/N（△F＝F0﹣F）
机械效率η%
1
甲
17.4
0.30
？
92.0
2
乙
18.2
0.30
1.8
87.9
3
丙
14.0
0.40
6.0
？
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