（2019-2021）江苏中考物理真题分项汇编专题11 简单机械

这是一份（2019-2021）江苏中考物理真题分项汇编专题11 简单机械，共67页。

1．（2021•镇江）如图所示，轻质杠杆OB可绕O点转动，OA＝AB，用细线将重物悬挂在A点，在B点作用竖直向上的拉力F，则在保持杠杆水平静止的情况下（ ）
A．拉力F的大小为物重的2倍
B．当悬挂点左移时，F将减小
C．若F改为沿图中虚线方向施力，F将增大
D．若物重增加2N，F的大小也增加2N
2．（2021•南通）物理学中把机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA，用于比较不同机械的省力程度，现用图示滑轮组匀速提升重物，不计绳重和摩擦，则下列描述滑轮组的机械效益MA与物体重力G、机械效率η与机械效益MA的关系图线中，可能正确的是（ ）
A．B．C．D．
3．（2021•泰州）如图，在均匀杠杆的A处挂3个钩码，B处挂2个钩码，杠杆恰好在水平位置平衡。下列操作中，仍能使杠杆在水平位置平衡的是（所用钩码均相同）（ ）
A．两侧钩码同时向支点移动一格
B．两侧钩码下方同时加挂一个钩码
C．左侧加挂一个钩码，右侧加挂两个钩码
D．左侧拿去一个钩码，右侧钩码向左移动一格
4．（2020•南通）如图，裤架上的两个夹子分别夹住一条毛巾。以下方法能使裤架在水平位置平衡的是（ ）
A．右边夹子向左移动
B．左边夹子向左移动
C．右边毛巾的下角夹在左边夹子上
D．左边毛巾的下角夹在右边夹子上
5．（2020•宿迁）小华用如图装置测量动滑轮的机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．实验中为测量方便，让弹簧测力计在静止时读数
B．弹簧测力计对绳子的拉力与物体的重力是一对平衡力
C．增大物体被提升的高度，可以提高动滑轮的机械效率
D．增大物体重力与动滑轮重力的比值，可以提高动滑轮的机械效率（不计绳重和摩擦）
6．（2020•盐城）如图所示，小明利用动滑轮匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是（ ）
A．适当增加木箱重力B．增大木箱上升高度
C．增大提升木箱的速度D．换用质量更大的动滑轮
7．（2019•常州）如图所示，斜面高2m、长4m，小明用平行于斜面的拉力F，将重400N的物体从斜面底端拉到顶端，已知拉力F＝250N，对此过程，下列结果中正确的是（ ）
A．有用功为1000JB．总功为1600J
C．额外功为200JD．机械效率为60%
8．（2019•南通）如图，轻质弹簧竖直放置，下端固定于地面，上端位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将一小球放在弹簧上端，再用力向下把小球压至图中A位置后由静止释放，小球将竖直向上运动并脱离弹簧，不计空气阻力，则小球（ ）
A．运动至最高点时，受平衡力作用
B．被释放瞬间，所受重力大于弹簧弹力
C．从A点向上运动过程中，速度先增大后减小
D．从O点向上运动过程中，重力势能转化为动能
9．（2019•南通）如图所示，用滑轮组将重为12N的物体匀速提升0.2m，作用在绳端的拉力F为5N，不计绳重和摩擦。利用以上信息不能求解的物理量是（ ）
A．拉力的功率B．动滑轮的重力
C．滑轮组的额外功D．滑轮组的机械效率
10．（2019•盐城）如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做（ ）
A．省力，不改变施力的方向
B．不省力，改变施力的方向
C．既省力，也改变施力的方向
D．既不省力，也不改变施力的方向
二．填空题
11．（2021•淮安）在“探究杠杆平衡条件”实验中：
（1）如图甲所示，应调节杠杆两端的 ，使杠杆在水平位置平衡。
（2）如图乙所示，在A点悬挂4个钩码，在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使杠杆再次水平平衡，此时测力计示数为 N。
（3）如图丙所示，在杠杆左边C点挂3个钩码，要使杠杆再次水平平衡，应在杠杆右边D点挂 个钩码。（实验中所用钩码均相同）
12．（2021•宿迁）用如图所示的滑轮组将重200N的物体在10s内竖直匀速提升4m，机械效率为80%，则有用功为 J，拉力的功率为 W。若增大所提物体的质量，则滑轮组机械效率将 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。
13．（2021•宿迁）小明在社会实践中观察到修理汽车的叔叔使用扳手时，还在扳手手柄上加了一个套筒，如图甲所示。于是小明设计了如图乙所示的装置，探究轻质杠杆的动力大小与动力臂的关系。
（1）测量时，总保持杠杆在水平位置平衡，目的是便于 。
（2）改变动力臂，多次测量，根据记录的数据画出如图丙所示的动力随动力臂变化的图像，则杠杆左端所挂重物的重力大小是 N（杠杆上每一小格长度为1cm），小明发现图像中每次描出的点与两坐标轴围成的方形面积（如图丙中阴影部分）总相等，原因是 。
14．（2021•无锡）小红和小华用一只弹簧测力计，一根长度为1m、质量为1.2kg粗细均匀、质量均匀分布的圆柱型螺纹钢AB，一只金属筐，制成了如图所示的机械装置。制作时，她们将金属筐系于螺纹钢上的B端，当悬挂螺纹钢的钢索在螺纹钢上的悬吊点移至O点时，螺纹钢在水平位置平衡，测得OB＝4cm，则金属筐的质量为 kg。称重时，将重物放入金属筐中，用弹簧测力计竖直向下拉住螺纹钢的A端，使之再次在水平位置平衡，此时弹簧测力计示数为15N，则重物的质量是 kg。若在她们制作的装置中仅将弹簧测力计换成质量为1kg的“秤砣”，制成杆秤，从O点开始，沿OA每隔1cm标出对应的质量刻度，则该杆秤的分度值为 kg。（g取10N/kg）

15．（2021•泰州）如图，小明将一个重为3N的小车从斜面底端匀速拉到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为1.25N，小车沿斜面移动的距离s＝1.6m，上升的高度h＝0.6m。则小明对小车做的有用功是 J，斜面的机械效率是 。

16．（2020•徐州）如图所示，塔式起重机上的滑轮组既可以 ，又可以改变施力的 ，若用它将900N的物体匀速吊起5m高，拉力为400N，则滑轮组的机械效率为 。
17．（2020•常州）利用如图所示的滑轮组，小明在50s内将重450N的物体匀速吊起10m高，已知动滑轮重50N，不计绳重及摩擦，绳端处拉力F做功的功率为 W，滑轮组的机械效率为 。
18．（2020•扬州）如图，“测动滑轮机械效率”时必须沿 方向匀速向上拉动弹簧测力计。钩码重为1N，弹簧测力计的示数为 N，动滑轮的机械效率是 。
19．（2020•南京）如图是过去农村用的舂米工具的结构示意图。O为固定转轴，A处连接着石球，脚踏杆的B处可使石球升高，抬起脚，石球会落下去击打稻谷。石球重50N，不计摩擦和杆重。
（1）脚沿与杆垂直方向至少用力F1，才能将石球抬起。F1的力臂为 m，此时舂米工具是一个 （选填“省力”或“费力”）杠杆。
（2）脚竖直向下至少用力F2为 N，才能将石球抬起。F2和F1的大小关系为F2 F1。
20．（2020•南京）如图所示，物体重210N，动滑轮重25N．工人用125N的拉力将物体匀速提升3m，用了10s，此过程中有用功是 J，拉力的功率是 W，滑轮的机械效率是 ，克服动滑轮重所做的额外功占总功的 %。
21．（2020•连云港）用如图所示滑轮组在10s内将重为300N的物体匀速提升1m，拉力大小为120N，拉力做功的功率为 W，有用功为 J，滑轮组的机械效率为 。
22．（2019•淮安）小明在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）实验前调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，目的之一是方便测量 ；
（2）如图甲所示。在杠杆左边A处挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，在杠杆B处挂 个钩码（实验中所用的钩码均相同）；
（3）小明又用弹簧测力计在C处竖直向上拉，如图乙所示，当弹簧测力计逐渐向右倾时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
23．（2019•无锡）小红利用杠杆制成一种多功能杆秤，使用前，杠杆左端低，右端高，她将平衡螺母向 调节，直至杠杆处于水平平衡，她取来质量均为100g的实心纯金属块a和b、合金块c（由a、b的材料组成）。她将a挂在A处，且浸没于水中，在B处挂上100g钩码，杠杆恰好处于水平平衡，如图所示，测得OA＝50cm，OB＝40cm，则a的密度为 g/cm3．接下来，她分别将b、c挂于A处并浸没于水中，当将钩码分别移至C、D处时，杠杆均水平平衡，测得OC＝30cm，OD＝34cm，则合金块c中所含金属a和金属b的质量之比为 。（ρ水＝1.0×103kg/m3）
24．（2019•扬州）如图所示，用100N的拉力F匀速提升重为240N的物体，在10s内物体上升1m，则有用功是 J，拉力的功率是 W，机械效率是 。
25．（2019•南京）建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示在匀速起吊重4.2×103N的物体时，物体5s内上升了6m，此过程中有用功为 J，钢丝绳移动的速度为 m/s；若滑轮组的机械效率为70%，则额外功为 J，拉力F为 N，其功率为 W。
三．作图题
26．（2021•南通）如图，轻质杠杆平衡，请作出动力F1的力臂l1和杠杆所受阻力F2的示意图。

27．（2021•盐城）在图中画出钓鱼竿所受阻力F2的力臂L2。
28．（2021•徐州）如图所示，用两个滑轮组成滑轮组提升重物，请画出滑轮组最省力的绕法。
29．（2021•常州）请在图中画出使杠杆ABC保持平衡的最小动力F1及其力臂L1的示意图。

30．（2020•扬州）如图，在撬棒AD上作出撬起“石块1”的最小力F及对应的力臂l。
31．（2020•苏州）图中，请画出FA的力臂l，并在B端画出使杠杆平衡的最小力FB。
32．（2019•常州）杠杆OAB可绕O点自由转动，为使杠杆在如图所示位置保持平衡，请画出施加于B点的最小动力F（保留作图痕迹）。
33．（2019•南通）如图，O为轻质杠杆的支点，左端挂一重物，杠杆在图示位置平衡，请作出最小动力F1的示意图和阻力的力臂L2。
34．（2019•泰州）在图中画出正确使用动滑轮提升重物的绕线方法。
35．（2019•连云港）如图所示，O为杠杆的支点，杠杆上挂有重为G的物体，请画出使杠杆在图中位置静止时最小力F的示意图。
四．实验探究题
36．（2021•常州）常州某小学大门口，设有护学岗标志牌及其固定装置：铁杆左端固定在墙上、右端固定有铁夹，铁夹夹着重4N的护学岗标志牌，铁夹张开幅度越大，夹得越紧。放学时，值班教师用13N的力可将标志牌竖直向上匀速拔出，此过程中，标志牌杆受到铁夹的摩擦力方向 、大小为 N。雨天，标志牌杆拔出铁夹过程中受到铁夹的摩擦力会发生怎样的变化？同学们展开合理猜想。
猜想1：考虑到“雨天木质标志牌杆受潮膨胀”，导致标志牌杆拔出铁夹过程中，受到铁夹的摩擦力变大，理由是 。
猜想2：考虑到“雨天木质标志牌杆表面湿润”，导致标志牌杆拔出铁夹过程中，受到铁夹的摩擦力变小，理由是 。
同学们讨论后，认为猜想1、猜想2都合理，为确定哪一种猜想起主导作用，同学们先采用原始方案，测量时发现超出测力计的量程，于是设计出改进方案1、改进方案2，如图所示，每个滑轮重均为0.3N，不计绳重及滑轮处摩擦。
应采用改进方案 进行探究，实验时，匀速拔出过程中，测力计示数为4.4N，拔出后静止时，测力计示数为1.6N。淋湿、吸水后标志牌重为 N。雨天，标志牌杆拔出铁夹过程中受到铁夹的摩擦力为 N，猜想 起主导作用。
37．（2020•盐城）小明做“探究杠杆平衡条件”实验：
（1）实验前，杠杆静止时的位置如图甲所示。要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 调节；
（2）使用弹簧测力计时，首先进行的操作是 ；
（3）如图乙所示，在杠杆左侧挂2个钩码，每个钩码的质量为50g，为了便于在杠杆上直接读出力臂的大小，在A点沿 向下方向拉动弹簧测力计，直至杠杆在 位置平衡。并将第一次数据记录在表格中，表中F1大小为弹簧测力计示数，F2大小为钩码的重力，L1、L2分别为F1、F2对应的力臂；
（4）接下来，小明又进行了三次实验，将数据填在表中，最后总结得出规律。每次实验总是在前一次基础上改变F2、L1、L2中的一个量。小华分析数据后发现，第 次实验与前一次改变的量相同，需要调整的实验步骤是 。
38．（2020•无锡）如图所示，在科普节目《加油，向未来》中，有一项对抗性实验，甲、乙两人站在平衡板上。滑轮组将平衡板提升至一定高度后。两人在平衡板上挪动，并保持平衡板平衡。若甲的质量为55kg，乙的质量为45kg。平衡板质量为900kg，且质量分布均匀，重心在点O．（g取10N/kg）。
（1）当平衡板在水平地面上时，甲静止站在平衡板上，与板的接触面积为0.05m2，则甲对平衡板的压强为多大？
（2）甲、乙两人竖直站在平衡板上，滑轮组将平衡板匀速提升至离地面5m的高度处，提升过程中平衡板始终保持水平平衡，拉力F为6250N，求在此过程中：
①平衡板提升两人所做的功为多少？
②在提升平衡板和人的过程中，滑轮组的机械效率为多少？
（3）当甲、乙两人竖直站立在图中A、B位置时，平衡板在空中处于水平平衡。甲、乙两人从图中位置同时向平衡板左，右两侧沿同一直线向相反方向缓慢挪动至C、D竖直站立时，平衡板也恰好处于水平平衡，则两人挪动的距离AC和BD之比为 。
39．（2020•连云港）密度是物质的重要属性，生产、生活中常常需要测量各种液体的密度。某同学在综合实践活动中自制了测量液体密度的杠杆密度计，可以从杠杆上的刻度直接读出液体密度的数值，受到了老师的肯定和表扬，结构如图所示。
所用器材：轻质杠杆（自身重力忽略不计）、两种规格的空桶（100mL和200mL）、质量为m的物体A、细线。
设计过程如下：
（1）将杠杆在O点悬挂起来，空桶悬挂在B点，质量为m的物体A悬挂在C点时，杠杆水平平衡。测出B点到O点的距离为l，C点到O点的距离为l0，此时C点的密度刻度线应标注为 。
（2）在B点的空桶内注满液体，空桶容积为V，移动物体A至C1位置，使杠杆在水平位置平衡。C1点到O点的距离为l1，此时C1点的密度值为 （用题中所给的字母表示）。
（3）已知密度为1.0×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为4cm，则密度为0.8×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为 cm。
（4）要使制作的杠杆密度计测量精度更高一些，应选择 规格的空桶（选填“100mL”或“200mL”）。
40．（2019•镇江）小飞用图1装置来探究杠杆的平衡条件，设弹簧测力计和钩码对杠杆的拉力分别为动力F1和阻力F2，l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。他的实验思路是改变F2、l1和l2，测得杠杆平衡时所需的拉力F1，来寻找F1、F2、l1和l2四个物理量之间的关系。已知实验前已调节杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的量程为0～5N，杠杆上每一格长10cm。
（1）为便于测量力臂，弹簧测力计应沿 方向拉杠杆，并使之在 位置平衡；
（2）小飞首先保持F2和l1不变而改变l2，所获得的实验数据如表格所示，第1次实验中弹簧测力计示数的放大图如图2所示，则F1＝ N，此时杠杆的类型与 （选填“筷子”或“老虎钳”）相同；
（3）为获得更多组数据，小飞继续进行（2）中实验，则为能顺利完成实验，在改变阻力臂l2时，l2应不超过 cm；完成上述实验后，小飞接下来还应进行的实验有①保持 不变而改变F2；②保持F2和l2不变而改变l1。
41．（2019•宿迁）以下为“探究杠杆平衡条件”实验：
（1）如图甲，把杠杆放在支架上并置于水平桌面，静止时发现杠杆左低右高，为了使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向 调节。
（2）如图乙，在已经调节好的杠杆左端A处挂4个钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，应在杠杆右边离支点4格的B处挂 个相同的砝码。
（3）如图丙，在杠杆左边离支点4格的C处，用弹簧测力计与水平方向成30°角斜向上拉，也可使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计示数为 N（每个钩码重0.5N）。
42．（2019•南京）如图所示为一拉杆旅行箱的示意图将其视为杠杆，O为支点，B为重心，BC为竖直方向，A为拉杆端点已知箱重为250N，OA为120cm，OC为24cm。
（1）图中在A点沿图示方向施加动力F，箱子静止则动力F的力臂为 cm，大小为 N。
（2）使拉杆箱在图示位置静止的最小动力为 N。
（3）生活中，常把箱内较重物品靠近O点摆放，这样使拉杆箱在图示位置静止的最小动力将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
五．计算题
43．（2021•镇江）将重为16N的重物用图示动滑轮匀速提升2m，所用拉力F＝10N，不计轮轴处摩擦及绳重，求：
（1）该过程中的有用功。
（2）动滑轮的机械效率。
（3）动滑轮的重力。
44．（2021•扬州）如图所示，工人用滑轮组将重为400N的重物从井底匀速吊起2m，用时为8s，工人所用拉力F为250N。求：
（1）滑轮组的机械效率；
（2）拉力F的功率。
45．（2020•南通）如图，塔式起重机上的滑轮组将重为1.2×104N的重物匀速吊起2m时，滑轮组的机械效率为80%，g取10N/kg．
（1）求提升重物做的有用功；
（2）求绳端的拉力；
（3）若动滑轮的质量为40kg，求克服摩擦和钢丝绳重所做的功．
46．（2020•镇江）如图1所示，质量为20kg的重物放在水平地面上，重物与地面间的接触面积为0.1m2．利用图2所示的滑轮组，小明在20s内将重物匀速提高5m，他对绳子自由端施加的拉力为150N．不计绳重和轮轴处摩擦，g取10N/kg。
（1）求图1中重物对地面的压强。
（2）在图2所述过程中，求：
①小明所做的额外功。
②小明做功的功率。
47．（2020•宿迁）图为一款新型机器人，内置智能系统，可以给孩子讲故事，可以陪老人聊天，散步，且具有净化空气等功能，其质量为50kg，与地面的接触面积为200cm2，匀速运动时所受阻力为重力的0.1倍。（g取10N/kg）
（1）求机器人静立时对地面的压强。
（2）若机器人在60s内匀速行驶30m，求此过程中牵引力做功的功率。
48．（2020•常州）为避免同学们用手按压宿舍楼大门的开门按钮造成交叉传染，小明用轻质木杆自制了“脚踏式杠杆”，借助杠杆按动按钮，如图所示，已知OB＝60cm、AB＝80cm、OC＝15cm，当小明在C点用脚给杠杆施加20N的压力F1时，按钮触发、大门打开。
（1）请在图中作出动力F1的示意图。
（2）该杠杆属于哪种类型？（直接回答）
（3）求此时按钮对杠杆施加的水平阻力F2有多大？
49．（2019•南通）一新型无人驾驶电动汽车的质量为1.6×103kg．性能测试时，汽车在平直的公路上匀速行驶6.0×103m用时300s，共消耗电能1.2×107J，测得电机输出的机械功率为3.2×104W，g取10N/kg。求：
（1）汽车的重力；
（2）汽车电机的效率；
（3）汽车受到的阻力。
50．（2019•镇江）如图1所示，装有0.01m3水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为0.2m2。
桶的质量忽略不计，g取10N/kg。
（1）求桶中水的质量。
（2）求这桶水对地面的压强。
（3）某同学用图2所示的滑轮组将这桶水匀速提升2m的过程中，所用拉力为40N．求该滑轮组的机械效率。
51．（2019•盐城）小明提着质量为3kg的书包，从1楼走到3楼用了15s的时间，书包带与手的接触面积为10cm2，g取10N/kg。
（1）求书包的重力。
（2）求书包带对手的压强。
（3）估算小明上楼过程中对书包做功的功率。
52．（2019•无锡）在更换家用轿车的轮胎时，剪式千斤顶是一种常用工具。图甲是某型号剪式千斤顶的结构示意图。使用时，将底部支撑台置于水平地面，保持千斤顶竖直，将顶升置于汽车车身下，用手摇动扳手使扳手绕O点不断旋转，带动丝杆转动，通过丝杆水平拉动左端铰链，使支架向内收缩，顶升升高，从而将汽车车身顶起。丝杆上刻有梯形扣，图乙是梯形的实物图。
（1）该型号的剪式千斤顶是由一些简单机械组合而成的。在顶起车身的过程中，丝杆上的梯形扣属于下列哪一种简单机械？ 。
A．滑轮 B．滑轮组 C．杠杆 D．斜面
（2）现使用该剪式千斤顶更换轮胎，顶起汽车车身后，若顶升受到车身竖直向下的压力大小始终为10000N，且等于顶升对车身的支持力，千斤顶自身重量忽略不计。
①若底部支撑台与地面接触面积为0.04m2，顶起汽车车身后手不再用力，则千斤顶对地面产生的压强是多大？
②顶起汽车车身后，为了方便更换轮胎，需要继续摇动扳手，使顶升继续升高一段距离。若人摇动扳手使顶升在1min内升高12cm，用千斤顶顶起车身时的机械效率为80%，则人做功的功率是多大？
53．（2019•宿迁）如图所示，工人利用滑轮组提升重物，在30s内将静止在水平地面上质量为90kg，底面积为200cm2的长方体物块匀速提升5m，此时工人的拉力为400N（g＝10N/kg）。求：
（1）提升前物块对水平地面的压强；
（2）工人拉力做功的功率；
（3）滑轮组提升该物块的机械效率。
54．（2019•泰州）如图，使用杠杆提升重物，拉力F竖直向下，重物匀速缓慢上升，相关数据如表：
求：
（1）拉力所做的功。
（2）拉力做功的功率。
（3）此过程中，该杠杆的机械效率。
六．解答题
55．（2021•苏州）如图是工人师傅用滑轮组提升建筑材料的示意图，在400N的拉力作用下，使质量为70kg的建筑材料在10s的时间里，匀速竖直上升了2m。不计绳子重力和摩擦，g取10N/kg。求：
（1）拉力的功率P；
（2）滑轮组的机械效率η；
（3）动滑轮的重力G动。
56．（2020•淮安）向下拉绳将重物提升，画出图中滑轮组绕绳方法。
57．（2020•淮安）在“探究杠杆的平衡条件“实验中：
（1）实验前杠杆的位置如图甲所示：若使杠杆在水平位置平衡，则应将杠杆的平衡螺母向 调节。
（2）杠杆调节平衡后，在如图乙所示A点悬挂3个钩码（每个钩码重力为0.5N），在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使杠杆在水平位置再次平衡，此时弹簧测力计示数F1＝ N．重复多次实验，进一步探究杠杆的平衡条件。
（3）某小组的实验数据如下表所示，得到与其他组不一样的结论：动力F1与阻力F2成正比关系。你认为该结论可靠吗？ 。并说明理由： 。
58．（2020•苏州）科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置，小明观察后画出简图（如图）进行研究。若爷爷质量m人＝60kg，奶奶用F＝240N的拉力将爷爷匀速拉升到顶端，该过程中奶奶手握住绳子向下拉动的总长度s＝6m。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：
（1）奶奶所做的功；
（2）动滑轮（含座椅）的质量；
（3）该升降座椅装置的机械效率（保留一位小数）。
专题11 简单机械

一．选择题
1．（2021•镇江）如图所示，轻质杠杆OB可绕O点转动，OA＝AB，用细线将重物悬挂在A点，在B点作用竖直向上的拉力F，则在保持杠杆水平静止的情况下（ ）
A．拉力F的大小为物重的2倍
B．当悬挂点左移时，F将减小
C．若F改为沿图中虚线方向施力，F将增大
D．若物重增加2N，F的大小也增加2N
【解析】解：
A、由图可知，OA＝AB，阻力的力臂为动力力臂的一半，根据杠杆的平衡条件F×OB＝G×OA可知，拉力F的大小为物重的二分之一，故A错误；
B、当悬挂点左移时，动力臂、阻力不变，阻力臂变大，则动力F将变大，故B错误；
C、保持杠杆在水平位置平衡，将拉力F转至虚线位置时，拉力的力臂变小，因为阻力与阻力臂不变，由杠杆的平衡条件可知，拉力变大，故C正确；
D、若物重增加2N，根据杠杆的平衡条件可知，F的变化量为2N×＝1N，故D错误。
故选：C。
2．（2021•南通）物理学中把机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA，用于比较不同机械的省力程度，现用图示滑轮组匀速提升重物，不计绳重和摩擦，则下列描述滑轮组的机械效益MA与物体重力G、机械效率η与机械效益MA的关系图线中，可能正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【解析】解：AB、机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA，即：MA＝，不计绳重和摩擦，则F＝（G+G动），则：MA＝＝＝＝，由此可知，MA与G的光线是一条向MA轴凸的斜线，故AB错误；
CD、MA＝，不计绳重和摩擦，η＝＝＝＝，则：＝＝n，即MA与η是成正比的，故C正确，D错误。
故选：C。
3．（2021•泰州）如图，在均匀杠杆的A处挂3个钩码，B处挂2个钩码，杠杆恰好在水平位置平衡。下列操作中，仍能使杠杆在水平位置平衡的是（所用钩码均相同）（ ）
A．两侧钩码同时向支点移动一格
B．两侧钩码下方同时加挂一个钩码
C．左侧加挂一个钩码，右侧加挂两个钩码
D．左侧拿去一个钩码，右侧钩码向左移动一格
【解析】解：设每个钩码重力为G，每个小格长度为L；
A、两侧钩码同时向支点移动一格，左边：3G×L＝3GL，右边：2G×2L＝4GL，右边大于左边，杠杆右边下倾，故A错误；
B、两侧钩码下方同时加挂一个钩码，左边：4G×2L＝8GL，右边：3G×3L＝9GL，右边大于左边，杠杆右边下倾，故B错误；
C、左侧加挂一个钩码，右侧加挂两个钩码，左边：4G×2L＝8GL，右边：4G×3L＝12GL，右边大于左边，杠杆右边下倾，故C错误；
D、左侧拿去一个钩码，右侧钩码向左移动一格，左边：2G×2L＝4GL，右边：2G×2L＝4GL，右边等于左边，杠杆平衡，故D正确。
故选：D。
4．（2020•南通）如图，裤架上的两个夹子分别夹住一条毛巾。以下方法能使裤架在水平位置平衡的是（ ）
A．右边夹子向左移动
B．左边夹子向左移动
C．右边毛巾的下角夹在左边夹子上
D．左边毛巾的下角夹在右边夹子上
【解析】解：
A、右边夹子向左移动，右端的力不变，力臂变小，右端力和力臂的乘积更小，裤架会更向左倾斜，故A错误。
B、左边夹子向左移动，左端的力不变，力臂变大，左端力和力臂乘积更大，裤架会更向左倾斜，故B错误。
C、右边毛巾的下角夹在左边夹子上，相当于右端减小了重力，左端增加了重力，导致左端力和力臂乘积更大，右端力和力臂的乘积更小，裤架会更向左倾斜，故C错误。
D、左边毛巾的下角夹在右边夹子上，相当于左端减小了重力，右端增加了重力，导致右端力和力臂乘积变大，左端力和力臂的乘积变小，裤架会在水平位置平衡，故D正确。
故选：D。
5．（2020•宿迁）小华用如图装置测量动滑轮的机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．实验中为测量方便，让弹簧测力计在静止时读数
B．弹簧测力计对绳子的拉力与物体的重力是一对平衡力
C．增大物体被提升的高度，可以提高动滑轮的机械效率
D．增大物体重力与动滑轮重力的比值，可以提高动滑轮的机械效率（不计绳重和摩擦）
【解析】解：
A、测量动滑轮的机械效率，需要匀速拉动弹簧测力计，不能在弹簧测力计静止时读数，故A错误；
B、弹簧测力计对绳子的拉力，作用在绳子上；物体的重力，作用在提升的物体上，即二力作用在两个物体上，不是一对平衡力，故B错误；
C、使用动滑轮。承担物重的绳子股数n＝2，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，增大物体被提升的高度，不能提高动滑轮的机械效率，故C错误；
D、不计绳重和摩擦，动滑轮的机械效率η＝＝＝＝＝，增大物体重力与动滑轮重力的比值，可以提高动滑轮的机械效率，故D正确。
故选：D。
6．（2020•盐城）如图所示，小明利用动滑轮匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是（ ）
A．适当增加木箱重力B．增大木箱上升高度
C．增大提升木箱的速度D．换用质量更大的动滑轮
【解析】解：A、动滑轮重力不变，所以额外功不变；如果增加木箱重力，有用功会增大，有用功在总功中所占的比例将增大，机械效率会增大，故A符合题意；
B、C、动滑轮机械效率的高低与木箱上升的高度和上升的速度无关，故B、C不符合题意；
D、换用质量更大的动滑轮，额外功增加，有用功在总功中所占的比例将减小，机械效率降低，故D不符合题意。
故选：A。
7．（2019•常州）如图所示，斜面高2m、长4m，小明用平行于斜面的拉力F，将重400N的物体从斜面底端拉到顶端，已知拉力F＝250N，对此过程，下列结果中正确的是（ ）
A．有用功为1000JB．总功为1600J
C．额外功为200JD．机械效率为60%
【解析】解：
A、小明对物体做的有用功：W有用＝Gh＝400N×2m＝800J，故A错；
B、拉力F做的总功：W总＝Fs＝250N×4m＝1000J，故B错；
C、额外功：W额＝W总﹣W有用＝1000J﹣800J＝200J，故C正确；
D、斜面的机械效率：
η＝＝×100%＝80%，故D错。
故选：C。
8．（2019•南通）如图，轻质弹簧竖直放置，下端固定于地面，上端位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将一小球放在弹簧上端，再用力向下把小球压至图中A位置后由静止释放，小球将竖直向上运动并脱离弹簧，不计空气阻力，则小球（ ）
A．运动至最高点时，受平衡力作用
B．被释放瞬间，所受重力大于弹簧弹力
C．从A点向上运动过程中，速度先增大后减小
D．从O点向上运动过程中，重力势能转化为动能
【解析】解：A、不计空气阻力，小球在最高点时只受重力作用，不是平衡状态，故A错误；
B、小球被释放后沿竖直方向加速向上运动，故释放瞬间，所受重力小于弹簧弹力。故B错误；
C、不计空气阻力，小球在从A点向上运动到O点的过程中，受到两个力的作用，一个是竖直向下的重力，一个是竖直向上的弹力，开始向上运动时，弹力大于重力，小球所受合力方向向上，速度不断增大；当弹力小于重力时，其所受合力方向向下，速度不断变小。当离开O点后，小球只受重力作用，力的方向与小球运动方向相反，速度继续减小。故其速度先增大后减小，故C正确；
D、从O点向上运动过程中，小球的质量不变，速度变小，同时高度升高，故动能减小，重力势能增加，所以动能转化为重力势能。故D错误。
故选：C。
9．（2019•南通）如图所示，用滑轮组将重为12N的物体匀速提升0.2m，作用在绳端的拉力F为5N，不计绳重和摩擦。利用以上信息不能求解的物理量是（ ）
A．拉力的功率B．动滑轮的重力
C．滑轮组的额外功D．滑轮组的机械效率
【解析】解：A、已知拉力，绳子移动的距离：
s＝nh＝3×0.2m＝0.6m，可求拉力做的功，没有时间不能求解拉力的功率，故A符合题意；
B、不计绳重和摩擦，拉力F＝（G轮+G），
动滑轮的重力：G轮＝nF﹣G＝3×5N﹣12N＝3N，故B不符合题意；
C、有用功：W有用＝Gh＝12N×0.2m＝2.4J，
总功：W总＝Fs＝5N×0.6m＝3J，
额外功：W额＝W总﹣W有用＝3J﹣2.4J，故C不符合题意；
D、滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝80%，故D不符合题意，
故选：A。
10．（2019•盐城）如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做（ ）
A．省力，不改变施力的方向
B．不省力，改变施力的方向
C．既省力，也改变施力的方向
D．既不省力，也不改变施力的方向
【解析】解：
动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，使用动滑轮时能省力，但不能改变施力的方向，故A正确、BCD错误。
故选：A。
二．填空题
11．（2021•淮安）在“探究杠杆平衡条件”实验中：
（1）如图甲所示，应调节杠杆两端的 平衡螺母 ，使杠杆在水平位置平衡。
（2）如图乙所示，在A点悬挂4个钩码，在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使杠杆再次水平平衡，此时测力计示数为 2 N。
（3）如图丙所示，在杠杆左边C点挂3个钩码，要使杠杆再次水平平衡，应在杠杆右边D点挂 2 个钩码。（实验中所用钩码均相同）
【解析】解：（1）实验时调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；
（2）图中所示的弹簧测力计的分度值是0.1N，指针指在2上，故弹簧测力计的示数为2N；
（3）若每个钩码重G，每个小格长L，如图丙所示，杠杆在水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件有：3G×2L＝nG×3L，解得n＝2，则在D点处应挂2个同样的钩码杠杆平衡。
故答案为：（1）平衡螺母；（2）2；（3）2。
12．（2021•宿迁）用如图所示的滑轮组将重200N的物体在10s内竖直匀速提升4m，机械效率为80%，则有用功为 800 J，拉力的功率为 100 W。若增大所提物体的质量，则滑轮组机械效率将 增大 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。
【解析】解：
（1）拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝200N×4m＝800J；
（2）由η＝可得拉力做的总功：
W总＝＝＝1000J，
拉力做功功率：
P＝＝＝100W；
（4）若仅增加物体的质量即增加被提升物体的重力，提升高度不变时，所做的有用功增大，而额外功几乎不变，有用功在总功所占的比例增大，所以滑轮组的机械效率增大。
故答案为：800；100；增大。
13．（2021•宿迁）小明在社会实践中观察到修理汽车的叔叔使用扳手时，还在扳手手柄上加了一个套筒，如图甲所示。于是小明设计了如图乙所示的装置，探究轻质杠杆的动力大小与动力臂的关系。
（1）测量时，总保持杠杆在水平位置平衡，目的是便于 测量力臂 。
（2）改变动力臂，多次测量，根据记录的数据画出如图丙所示的动力随动力臂变化的图像，则杠杆左端所挂重物的重力大小是 1.5 N（杠杆上每一小格长度为1cm），小明发现图像中每次描出的点与两坐标轴围成的方形面积（如图丙中阴影部分）总相等，原因是 阻力与阻力臂的乘积保持不变 。
【解析】解：（1）测量时，总保持杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量力臂；
（2）由题意可知，只改变动力臂，多次测量，则阻力与阻力臂的乘积保持不变，根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，利用图象中任意一组数据都能得出，
F2L2＝F1L1＝2N×0.03m＝0.06N•m；
由图乙可知，L2＝4cm＝0.04m，则杠杆左端所挂重物的重力：G＝F2＝＝＝1.5N；
图像中每次描出的点与两坐标轴围成的方形面积是动力与动力臂的乘积，根据杠杆平衡条件可知，F1L1＝F2L2，而阻力与阻力臂的乘积保持不变，故图像中每次描出的点与两坐标轴围成的方形面积总相等。
故答案为：（1）测量力臂；（2）1.5；阻力与阻力臂的乘积保持不变。
14．（2021•无锡）小红和小华用一只弹簧测力计，一根长度为1m、质量为1.2kg粗细均匀、质量均匀分布的圆柱型螺纹钢AB，一只金属筐，制成了如图所示的机械装置。制作时，她们将金属筐系于螺纹钢上的B端，当悬挂螺纹钢的钢索在螺纹钢上的悬吊点移至O点时，螺纹钢在水平位置平衡，测得OB＝4cm，则金属筐的质量为 13.8 kg。称重时，将重物放入金属筐中，用弹簧测力计竖直向下拉住螺纹钢的A端，使之再次在水平位置平衡，此时弹簧测力计示数为15N，则重物的质量是 36 kg。若在她们制作的装置中仅将弹簧测力计换成质量为1kg的“秤砣”，制成杆秤，从O点开始，沿OA每隔1cm标出对应的质量刻度，则该杆秤的分度值为 0.25 kg。（g取10N/kg）

【解析】解：将金属筐系于螺纹钢上的B端，当悬挂螺纹钢的钢索在螺纹钢上的悬吊点移至O点时，螺纹钢在水平位置平衡，测得OB＝4cm；
圆柱型螺纹钢AB质量分布均匀，则其重心的位置到O点的距离为：L＝﹣4cm＝46cm；
则OA＝100cm﹣4cm＝96cm；
根据杠杆的平衡条件可知：m螺gL＝m筐g×OB，1.2kg×g×46cm＝m筐×g×4cm，解得：m筐＝13.8kg；
称重时，将重物放入金属筐中，用弹簧测力计竖直向下拉住螺纹钢的A端，使之再次在水平位置平衡，此时弹簧测力计示数为15N；
根据杠杆的平衡条件可知：F×OA＝m重g×OB，15N×（100cm﹣4cm）＝m重×10N/kg×4cm，解得：m重＝36kg；
若在她们制作的装置中仅将弹簧测力计换成质量为1kg的“秤砣”，根据杠杆的平衡条件可知，当秤砣在A点时，所测物体的重力最大，即质量最大：
m秤砣g×OA＝m'重g×OB，1kg×10N/kg×（100cm﹣4cm）＝m'重×10N/kg×4cm，解得：m'重＝24kg；
即秤砣在A处时对应的物体的质量是24kg，则该杆秤的分度值为＝0.25kg。
故答案为：13.8；36；0.25。
15．（2021•泰州）如图，小明将一个重为3N的小车从斜面底端匀速拉到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为1.25N，小车沿斜面移动的距离s＝1.6m，上升的高度h＝0.6m。则小明对小车做的有用功是 1.8 J，斜面的机械效率是 90% 。

【解析】解：（1）小明对小车做的有用功：
W有＝Gh＝3N×0.6m＝1.8J；
（2）拉力做的总功：
W总＝Fs＝1.25N×1.6m＝2J，
斜面的机械效率为：
η＝＝×100%＝90%。
故答案为：1.8；90%。
16．（2020•徐州）如图所示，塔式起重机上的滑轮组既可以 省力 ，又可以改变施力的 方向 ，若用它将900N的物体匀速吊起5m高，拉力为400N，则滑轮组的机械效率为 75% 。
【解析】解：
（1）在图中的滑轮组中，使用下面的动滑轮可以省力，使用上面的定滑轮可以改变用力的方向，所以使用图中的滑轮组，即可以省力，也可以改变施力的方向；
（2）拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝900N×5m＝4500J；
由图知，承担物重的绳子股数n＝3，拉力端移动的距离：s＝3h＝3×5m＝15m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝400N×15m＝6000J，
滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝75%。
故答案为：省力；方向；75%。
17．（2020•常州）利用如图所示的滑轮组，小明在50s内将重450N的物体匀速吊起10m高，已知动滑轮重50N，不计绳重及摩擦，绳端处拉力F做功的功率为 100 W，滑轮组的机械效率为 90% 。
【解析】解：
（1）由图可知，n＝2，不计绳重及摩擦，拉力：
F＝（G+G动）＝×（450N+50N）＝250N，
由图可知，n＝2，拉力端端移动的距离：
s＝nh＝2×10m＝20m，
小明做的总功：
W总＝Fs＝250N×20m＝5000J，
拉力做功功率：
P＝＝＝100W；
（2）小明做的有用功：
W有用＝Gh＝450N×10m＝4500J，
滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝90%。
故答案为：100；90%。
18．（2020•扬州）如图，“测动滑轮机械效率”时必须沿 竖直 方向匀速向上拉动弹簧测力计。钩码重为1N，弹簧测力计的示数为 0.6 N，动滑轮的机械效率是 83.3% 。
【解析】解：
（1）实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，这样才能准确测出拉力的值；
（2）由图知，弹簧测力计的分度值为0.1N，其示数为0.6N；
（3）动滑轮的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%≈83.3%。
故答案为：竖直；0.6；83.3%。
19．（2020•南京）如图是过去农村用的舂米工具的结构示意图。O为固定转轴，A处连接着石球，脚踏杆的B处可使石球升高，抬起脚，石球会落下去击打稻谷。石球重50N，不计摩擦和杆重。
（1）脚沿与杆垂直方向至少用力F1，才能将石球抬起。F1的力臂为 1 m，此时舂米工具是一个 省力 （选填“省力”或“费力”）杠杆。
（2）脚竖直向下至少用力F2为 20 N，才能将石球抬起。F2和F1的大小关系为F2 ＞ F1。
【解析】解：（1）不计摩擦和杆重，图中O为支点，脚沿与杆垂直方向用力F1时，力臂OB最长，OB＝1.4m﹣0.4m＝1m，
阻力臂为OD，OB＞OD，由杠杆平衡条件可得，F1•OB＝G•ODcs∠AOD，杠杆为省力杠杆；
（2）当脚竖直向下用力时，如图所示动力臂为OC，阻力臂为OD：
F2•OC＝G•OD，
F2•OB•csθ＝G•OA•csθ
F2•OB＝G•OA
F2×1m＝50N×0.4m，
F2＝20N；
故脚竖直向下用力F2为至少为20N，
脚竖直向下的动力臂小于脚沿与杆垂直方向时的动力臂，故F2＞F1。
故答案为：（1）1；省力；（2）20；＞。
20．（2020•南京）如图所示，物体重210N，动滑轮重25N．工人用125N的拉力将物体匀速提升3m，用了10s，此过程中有用功是 630 J，拉力的功率是 75 W，滑轮的机械效率是 84% ，克服动滑轮重所做的额外功占总功的 10 %。
【解析】解：
（1）拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝210N×3m＝630J；
（2）由图知，n＝2，拉力端移动距离s＝2h＝2×3m＝6m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝125N×6m＝750J，
拉力做功的功率：
P＝＝＝75W；
（3）滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝84%；
（4）提升动滑轮做的额外功：
W额1＝G动h＝25N×3m＝75J，
＝×100%＝10%，
即：克服动滑轮重所做的额外功占总功的10%。
故答案为：630；75；84%；10。
21．（2020•连云港）用如图所示滑轮组在10s内将重为300N的物体匀速提升1m，拉力大小为120N，拉力做功的功率为 36 W，有用功为 300 J，滑轮组的机械效率为 83.3% 。
【解析】解：
（1）由图知，n＝3，拉力端移动距离s＝3h＝3×1m＝3m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝120N×3m＝360J；
拉力做功的功率：
P＝＝＝36W；
（2）已知G＝300N，h＝1m，
拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝300N×1m＝300J；
（3）滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%≈83.3%。
故答案为：36；300；83.3%。
22．（2019•淮安）小明在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）实验前调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，目的之一是方便测量 力臂 ；
（2）如图甲所示。在杠杆左边A处挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，在杠杆B处挂 3 个钩码（实验中所用的钩码均相同）；
（3）小明又用弹簧测力计在C处竖直向上拉，如图乙所示，当弹簧测力计逐渐向右倾时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐 变大 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【解析】解：（1）实验前调节平衡蜾母使杠杆在水平位置平衡，当杠杆在不挂钩码时处于水平平衡状态时，从支点到挂钩码处杠杆的长度即为力臂长度，目的之一是方便测量力臂；
（2）设一个钩码的重力为G，杠杆一个小格代表L，
图中，杠杆的左端：4G×3L＝12GL，
B处的力臂为4L，杠杆的右端：F2×4L＝12GL，解得F2＝3G，即在B处挂3个同样的钩码；
（3）弹簧测力计竖直向上拉杠杆时，拉力力臂为OC，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，拉力的力臂小于OC，拉力力臂变小，拉力变大，弹簧测力计示数变大。
故答案为：（1）力臂；（2）3；（3）变大。
23．（2019•无锡）小红利用杠杆制成一种多功能杆秤，使用前，杠杆左端低，右端高，她将平衡螺母向 右 调节，直至杠杆处于水平平衡，她取来质量均为100g的实心纯金属块a和b、合金块c（由a、b的材料组成）。她将a挂在A处，且浸没于水中，在B处挂上100g钩码，杠杆恰好处于水平平衡，如图所示，测得OA＝50cm，OB＝40cm，则a的密度为 5 g/cm3．接下来，她分别将b、c挂于A处并浸没于水中，当将钩码分别移至C、D处时，杠杆均水平平衡，测得OC＝30cm，OD＝34cm，则合金块c中所含金属a和金属b的质量之比为 2：3 。（ρ水＝1.0×103kg/m3）
【解析】解：
（1）使用前，杠杆左端低，右端高，要使杠杆处于水平平衡，她应将平衡螺母向上翘的右端调节；
（2）将a挂在A处，且浸没于水中时，在B处挂上100g钩码，杠杆恰好处于水平平衡，
由杠杆的平衡条件可得：m钩码g•OB＝FA•OA，
则FA＝m钩码g＝×0.1kg×10N/kg＝0.8N，
金属块a受到的浮力：F浮a＝mag﹣FA＝0.1kg×10N/kg﹣0.8N＝0.2N，
由F浮＝ρgV排可得，金属块a的体积：
Va＝V排a＝＝＝2×10﹣5m3＝20cm3，
则a的密度：ρa＝＝＝5g/cm3；
将b挂于A处并浸没于水中，钩码移至C处时，杠杆水平平衡，
由杠杆的平衡条件可得：m钩码g•OC＝FA′•OA，
则杠杆A点受到的拉力：FA′＝m钩码g＝×0.1kg×10N/kg＝0.6N，
金属块b受到的浮力：F浮b＝mbg﹣FA′＝0.1kg×10N/kg﹣0.6N＝0.4N，
金属块b的体积：Vb＝V排b＝＝＝4×10﹣5m3＝40cm3，
则b的密度：ρb＝＝＝2.5g/cm3；
将c挂于A处并浸没于水中，钩码移至D处时，杠杆水平平衡，
由杠杆的平衡条件可得：m钩码g•OD＝FA″•OA，
则杠杆A点受到的拉力：FA″＝m钩码g＝×0.1kg×10N/kg＝0.68N，
合金块c受到的浮力：F浮c＝mcg﹣FA″＝0.1kg×10N/kg﹣0.68N＝0.32N，
合金块c的体积：Vc＝V排c＝＝＝3.2×10﹣5m3＝32cm3，
已知合金块c由a、b的材料组成，
设合金块c中所含金属a的质量为m，则金属b的质量为100g﹣m，
则合金块c的体积：Vc＝+，
即32cm3＝+，
解得：m＝40g，
所以，合金块c中所含金属a和金属b的质量之比为：
m：（100g﹣m）＝40g：（100g﹣40g）＝2：3。
故答案为：右；5；2：3。
24．（2019•扬州）如图所示，用100N的拉力F匀速提升重为240N的物体，在10s内物体上升1m，则有用功是 240 J，拉力的功率是 30 W，机械效率是 80% 。
【解析】解：有用功W有＝Gh＝240N×1m＝240J；
总功W总＝Fs＝100N×3×1m＝300J；
拉力的功率P＝＝＝30W，
机械效率η＝×100%＝×100%＝80%。
故答案为：240；30；80%。
25．（2019•南京）建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示在匀速起吊重4.2×103N的物体时，物体5s内上升了6m，此过程中有用功为 2.52×104 J，钢丝绳移动的速度为 3.6 m/s；若滑轮组的机械效率为70%，则额外功为 1.08×104 J，拉力F为 2000 N，其功率为 7.2×103 W。
【解析】解：有用功：
W有用＝Gh＝4.2×103N×6m＝2.52×104J；
由图可知，n＝3，钢丝绳移动的速度：
v绳＝nv物＝n×＝3×＝3.6m/s；
由η＝可的总功，
W总＝，
额外功：W额＝W总﹣W有用＝﹣W有用＝W有用（﹣1）＝2.52×104J×（﹣1）＝1.08×104J；
总功：W总＝Fs，
拉力：F＝＝＝＝＝2000N；
拉力的功率：
P＝Fv＝2000N×3.6m/s＝7.2×103W。
故答案为：2.52×104；3.6；1.08×104；2000；7.2×103。
三．作图题
26．（2021•南通）如图，轻质杠杆平衡，请作出动力F1的力臂l1和杠杆所受阻力F2的示意图。

【解析】解：由图可知支点是O点，从O点向动力F1的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是动力臂l1。
阻力F2是物体A对杠杆的拉力，作用点在杠杆上，方向竖直向下，如图所示：
27．（2021•盐城）在图中画出钓鱼竿所受阻力F2的力臂L2。
【解析】解：人右手与钓鱼竿接触处是支点，线对鱼竿拉力是阻力F2，由支点作阻力作用线的垂线，垂线段为其力臂L2，如图所示：
28．（2021•徐州）如图所示，用两个滑轮组成滑轮组提升重物，请画出滑轮组最省力的绕法。
【解析】解：图中有一个动滑轮和一个定滑轮，要求最省力，则由3段绳子承担物重时，是最省力的绕绳方法；绳子先系在动滑轮的上挂钩，绕过上面的定滑轮，再绕过动滑轮，如图所示：
29．（2021•常州）请在图中画出使杠杆ABC保持平衡的最小动力F1及其力臂L1的示意图。

【解析】解：杠杆ABC的支点在O点，连接OA，若在A端施力F1，当F1的方向与OB垂直时动力臂最大，此时最省力，OA为其力臂L1；
根据杠杆平衡的条件，要使杠杆平衡，动力方向斜向下，据此可画出最小的动力，如图所示：
30．（2020•扬州）如图，在撬棒AD上作出撬起“石块1”的最小力F及对应的力臂l。
【解析】解：
由图示可知，当杠杆与地面的接触点（A点）为支点时，作用在A点动力的力臂最大，所以此时动力最小，连接AD为动力臂l，过D点作垂直于动力臂向上的力，即为最小动力F的示意图。如图所示：
31．（2020•苏州）图中，请画出FA的力臂l，并在B端画出使杠杆平衡的最小力FB。
【解析】解：从支点O向FA的作用线作垂线，垂线段的长度为FA的力臂l；
根据杠杆平衡条件，动力臂越长越省力，力的作用点确定，从支点到动力作用点的距离便为最长的力臂；图中O为支点，要使杠杆平衡且动力最小，就应该让力F作用在B点，OB最长的力臂，则力F应与OB垂直且向下。如图所示：
32．（2019•常州）杠杆OAB可绕O点自由转动，为使杠杆在如图所示位置保持平衡，请画出施加于B点的最小动力F（保留作图痕迹）。
【解析】解：由杠杆平衡条件F1 L1＝F2 L2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，因此OB作为动力臂最长，由图知动力的方向应该向上，如下图所示：
33．（2019•南通）如图，O为轻质杠杆的支点，左端挂一重物，杠杆在图示位置平衡，请作出最小动力F1的示意图和阻力的力臂L2。
【解析】解：
重物对杠杆的拉力为阻力F2，从支点O作力F2作用线的垂线，可得阻力臂l2；
由图可知，支点为O，杠杆上距离支点O最远的点为杠杆右端A点，OA为最长的动力臂，从A点垂直OA向下画出带箭头的线段可得动力F1的示意图，如图所示；
34．（2019•泰州）在图中画出正确使用动滑轮提升重物的绕线方法。
【解析】解：
要求图中滑轮作为动滑轮来提升物体，滑轮要随物体一起上升，所以绳子自由端要向上拉，绳子的另一端要固定，绕线方法如图所示：
35．（2019•连云港）如图所示，O为杠杆的支点，杠杆上挂有重为G的物体，请画出使杠杆在图中位置静止时最小力F的示意图。
【解析】解：在阻力与阻力臂一定时，要使动力最小，则动力臂必须最长；
由图可知，O为支点；当动力作用在杠杆的最右端，且支点O到杠杆最右端的距离作为动力臂时，动力臂最长，此时的动力最小；过杠杆的最右端作垂直于力臂向上的力F，即为最小力F的示意图。如下图所示：
四．实验探究题
36．（2021•常州）常州某小学大门口，设有护学岗标志牌及其固定装置：铁杆左端固定在墙上、右端固定有铁夹，铁夹夹着重4N的护学岗标志牌，铁夹张开幅度越大，夹得越紧。放学时，值班教师用13N的力可将标志牌竖直向上匀速拔出，此过程中，标志牌杆受到铁夹的摩擦力方向 竖直向下 、大小为 9 N。雨天，标志牌杆拔出铁夹过程中受到铁夹的摩擦力会发生怎样的变化？同学们展开合理猜想。
猜想1：考虑到“雨天木质标志牌杆受潮膨胀”，导致标志牌杆拔出铁夹过程中，受到铁夹的摩擦力变大，理由是 铁夹张开幅度越大，压力越大，标志牌杆受到铁夹的摩擦力变大 。
猜想2：考虑到“雨天木质标志牌杆表面湿润”，导致标志牌杆拔出铁夹过程中，受到铁夹的摩擦力变小，理由是 接触面的粗糙程度变小，标志牌杆受到铁夹的摩擦力变小 。
同学们讨论后，认为猜想1、猜想2都合理，为确定哪一种猜想起主导作用，同学们先采用原始方案，测量时发现超出测力计的量程，于是设计出改进方案1、改进方案2，如图所示，每个滑轮重均为0.3N，不计绳重及滑轮处摩擦。
应采用改进方案 2 进行探究，实验时，匀速拔出过程中，测力计示数为4.4N，拔出后静止时，测力计示数为1.6N。淋湿、吸水后标志牌重为 4.5 N。雨天，标志牌杆拔出铁夹过程中受到铁夹的摩擦力为 8.4 N，猜想 2 起主导作用。
【解析】解：（1）放学时，值班教师用13N的力可将标志牌竖直向上匀速拔出，标志牌在竖直方向上受到的竖直向下的摩擦力和重力、竖直向上的拉力的作用，三个力平衡，大小相等，所以摩擦力的大小为13N﹣4N＝9N，方向是竖直向下的；
（2）猜想1：考虑到“雨天木质标志牌杆受潮膨胀”，则铁夹张开幅度越大，夹得越紧，即压力越大，则标志牌杆拔出铁夹过程中，受到铁夹的摩擦力变大；
考虑到“雨天木质标志牌杆表面湿润”，在压力不变时，接触面的粗糙程度变小，导致标志牌杆拔出铁夹过程中，受到铁夹的摩擦力变小；
（3）使用定滑轮不能改变力的大小，使用动滑轮可以省力；物体的重力为4N，拔出标志牌后，测力计示数为1.6N，要小于标志牌的重力，所以采用是实验方案2；
实验时，由图可知，滑轮组有3段绳子拉着动滑轮，拔出后静止时，测力计示数为1.6N，则F'＝（G'+G动），吸水后的标志牌的重力为：G'＝nF'﹣G动＝3×1.6N﹣0.3N＝4.5N；
匀速拔出过程中，测力计示数为4.4N，不计绳重及滑轮处摩擦，则：F＝（FG+G动），标志牌受到向上的拉力为：FG＝nF﹣G动＝3×4.4N﹣0.3N＝12.9N，则受到的摩擦力为：f＝FG﹣G＝12.9N﹣4.5N＝8.4N；
由此可知，摩擦力变小了，即猜想2起主导作用。
故答案为：竖直向下；9；铁夹张开幅度越大，压力越大，标志牌杆受到铁夹的摩擦力变大；接触面的粗糙程度变小，标志牌杆受到铁夹的摩擦力变小；2；4.5；8.4；2。
37．（2020•盐城）小明做“探究杠杆平衡条件”实验：
（1）实验前，杠杆静止时的位置如图甲所示。要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 右 调节；
（2）使用弹簧测力计时，首先进行的操作是 将指针调到零刻度线处 ；
（3）如图乙所示，在杠杆左侧挂2个钩码，每个钩码的质量为50g，为了便于在杠杆上直接读出力臂的大小，在A点沿 竖直 向下方向拉动弹簧测力计，直至杠杆在 水平 位置平衡。并将第一次数据记录在表格中，表中F1大小为弹簧测力计示数，F2大小为钩码的重力，L1、L2分别为F1、F2对应的力臂；
（4）接下来，小明又进行了三次实验，将数据填在表中，最后总结得出规律。每次实验总是在前一次基础上改变F2、L1、L2中的一个量。小华分析数据后发现，第 4 次实验与前一次改变的量相同，需要调整的实验步骤是 保持F2和L1不变，改变L2的大小 。
【解析】解：
（1）杠杆的右端上翘，要使它在水平位置平衡，平衡螺母向上翘的右端移动。
（2）使用弹簧测力计时，需要先将指针调到零刻度线处。
（3）由图可知，在杠杆左侧挂2个钩码，为了便于在杠杆上直接读出力臂的大小，由于力臂是支点到力的作用线的距离，所以在A点沿竖直向下方向拉动弹簧测力计，直至杠杆在水平位置平衡。
（4）由实验序号1、2可知，L1和L2不变，F2改变；由实验序号2、3可知，F2和L2不变，L1增大10cm；由序号4、3可知，F2和L2不变，L1增大10cm，所以第4次实验与前一次改变的量相同。
由于要分别改变F2、L1、L2中的一个量，所以还需要改变L2，具体步骤为：保持F2和L1不变，改变L2的大小。
故答案为：（1）右；（2）将指针调到零刻度线处；（3）竖直；水平；（4）4；保持F2和L1不变，改变L2的大小。
38．（2020•无锡）如图所示，在科普节目《加油，向未来》中，有一项对抗性实验，甲、乙两人站在平衡板上。滑轮组将平衡板提升至一定高度后。两人在平衡板上挪动，并保持平衡板平衡。若甲的质量为55kg，乙的质量为45kg。平衡板质量为900kg，且质量分布均匀，重心在点O．（g取10N/kg）。
（1）当平衡板在水平地面上时，甲静止站在平衡板上，与板的接触面积为0.05m2，则甲对平衡板的压强为多大？
（2）甲、乙两人竖直站在平衡板上，滑轮组将平衡板匀速提升至离地面5m的高度处，提升过程中平衡板始终保持水平平衡，拉力F为6250N，求在此过程中：
①平衡板提升两人所做的功为多少？
②在提升平衡板和人的过程中，滑轮组的机械效率为多少？
（3）当甲、乙两人竖直站立在图中A、B位置时，平衡板在空中处于水平平衡。甲、乙两人从图中位置同时向平衡板左，右两侧沿同一直线向相反方向缓慢挪动至C、D竖直站立时，平衡板也恰好处于水平平衡，则两人挪动的距离AC和BD之比为 9：11 。
【解析】解：
（1）当平衡板在水平地面上时，甲静止站在平衡板上对板的压力：
F甲＝G甲＝m甲g＝55kg×10N/kg＝550N，
则甲对平衡板的压强：
p甲＝＝＝1.1×104Pa；
（2）①乙的重力：
G乙＝m乙g＝45kg×10N/kg＝450N，
平衡板提升两人所做的功：
W＝（G甲+G乙）h＝（550N+450N）×5m＝5000J；
②平衡板的重力：
G板＝m板g＝900kg×10N/kg＝9000N，
在提升平衡板和人的过程中，拉力做的有用功：
W有＝（G甲+G乙+G板）h＝（550N+450N+9000N）×5m＝5×104J，
由图可知，n＝2，则拉力做的总功：
W总＝Fs＝Fnh＝6250N×2×5m＝6.25×104J，
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝80%；
（3）当甲、乙两人竖直站立在图中A、B位置时，平衡板在空中处于水平平衡，
由杠杆的平衡条件可得：G甲•OA＝G乙•OB﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当甲、乙两人分别位于C、D竖直站立时，平衡板也恰好处于水平平衡，
由杠杆的平衡条件可得：G甲•（OA+AC）＝G乙•（OB+BD）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由可得：＝，
整理可得：＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
由①③可得：＝＝＝。
答：（1）甲对平衡板的压强为1.1×104Pa；
（2）①平衡板提升两人所做的功为5000J；②在提升平衡板和人的过程中，滑轮组的机械效率为80%；
（3）9：11。
39．（2020•连云港）密度是物质的重要属性，生产、生活中常常需要测量各种液体的密度。某同学在综合实践活动中自制了测量液体密度的杠杆密度计，可以从杠杆上的刻度直接读出液体密度的数值，受到了老师的肯定和表扬，结构如图所示。
所用器材：轻质杠杆（自身重力忽略不计）、两种规格的空桶（100mL和200mL）、质量为m的物体A、细线。
设计过程如下：
（1）将杠杆在O点悬挂起来，空桶悬挂在B点，质量为m的物体A悬挂在C点时，杠杆水平平衡。测出B点到O点的距离为l，C点到O点的距离为l0，此时C点的密度刻度线应标注为 0 。
（2）在B点的空桶内注满液体，空桶容积为V，移动物体A至C1位置，使杠杆在水平位置平衡。C1点到O点的距离为l1，此时C1点的密度值为 （用题中所给的字母表示）。
（3）已知密度为1.0×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为4cm，则密度为0.8×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为 3.2 cm。
（4）要使制作的杠杆密度计测量精度更高一些，应选择 200mL 规格的空桶（选填“100mL”或“200mL”）。
【解析】解：（1）将杠杆在O点悬挂起来，空桶悬挂在B点，质量为m的物体A悬挂在C点时，杠杆水平平衡，此时桶中没有放液体，即液体的密度为0；
（2）在B点悬挂空桶时，杠杆平衡，根据杠杆的平衡条件可得：
G桶•l＝GA•l0 ，即：G桶•l＝mg•l0 ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
在B点的空桶内注满液体，空桶容积为V，则液体的重力G液＝m液g＝ρ液Vg，
由于此时移动物体A至C1位置，杠杆在水平位置平衡，则根据杠杆的平衡条件可得：
（G桶+G液）•l＝GA•l1 ，即：（G桶+ρ液Vg）•l＝mg•l1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得：ρ液＝。
（3）当测量密度为1.0×103kg/m3的液体时，由于1.0×103kg/m3的刻度线与零刻度线之间的距离为4cm，即此时的物体A的力臂为：l′＝l0+4cm，
根据杠杆的平衡条件可得：（G桶+G′）•l＝GA•l′ ，
即：（G桶+1.0×103kg/m3×Vg）•l＝mg•（l0+4cm）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
当测量密度为0.8×103kg/m3的液体时，即此时的物体A的力臂为l″＝l0+△l，
根据杠杆的平衡条件可得：（G桶+G″）•l＝GA•l″，
即：（G桶+0.8×103kg/m3×Vg）•l＝mg•（l0+△l）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④
解①③④可得：△l＝3.2cm。
（4）设物体A对杆秤的力为动力，则液体和桶对杆秤的力为阻力，根据杠杆平衡的条件F1L1＝F2L2可得：
L1＝，在动力F1和阻力臂L2不变的情况下，“增大液体的重力，即通过增大空桶的容积”，则L1变大，即该密度秤的精确度会增大。
所以，应选择 200mL规格的空桶。
故答案为：
（1）0；（2）；（3）3.2；（4）200mL。
40．（2019•镇江）小飞用图1装置来探究杠杆的平衡条件，设弹簧测力计和钩码对杠杆的拉力分别为动力F1和阻力F2，l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。他的实验思路是改变F2、l1和l2，测得杠杆平衡时所需的拉力F1，来寻找F1、F2、l1和l2四个物理量之间的关系。已知实验前已调节杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的量程为0～5N，杠杆上每一格长10cm。
（1）为便于测量力臂，弹簧测力计应沿 竖直 方向拉杠杆，并使之在 水平 位置平衡；
（2）小飞首先保持F2和l1不变而改变l2，所获得的实验数据如表格所示，第1次实验中弹簧测力计示数的放大图如图2所示，则F1＝ 4.4 N，此时杠杆的类型与 筷子 （选填“筷子”或“老虎钳”）相同；
（3）为获得更多组数据，小飞继续进行（2）中实验，则为能顺利完成实验，在改变阻力臂l2时，l2应不超过 37.5 cm；完成上述实验后，小飞接下来还应进行的实验有①保持 l1和l2 不变而改变F2；②保持F2和l2不变而改变l1。
【解析】解：（1）力臂是支点到力的作用线的垂直距离。当弹簧测力计拉力方向与杠杆垂直时，拉力作用点到支点的距离就是其力臂，这样便于从杠杆上直接读出力臂，由图杠杆水平平衡时拉力方向应为竖直方向；
（2）图中弹簧测力计的分度值是0.1N，指针指在4N下面第4个小格上，因此弹簧测力计读数为4N+0.1N×4＝4.4N；
筷子是费力杠杆，动力臂小于阻力臂，目的是省距离，应用了实验中的第1次实验原理。
（3）当F2＝4N，动力臂l1＝30cm，不变时，弹簧测力计的最大拉力为5N，根据杠杆平衡条件可得在改变阻力臂l2时，l2应不超过的数值：
l2＝＝＝37.5cm；
根据控制变量法可知，探究F1与F2的关系必须保持l1和l2不变。
故答案为：（1）竖直；水平；（2）4.4；筷子；（3）37.5；l1和l2。
41．（2019•宿迁）以下为“探究杠杆平衡条件”实验：
（1）如图甲，把杠杆放在支架上并置于水平桌面，静止时发现杠杆左低右高，为了使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向 右 调节。
（2）如图乙，在已经调节好的杠杆左端A处挂4个钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，应在杠杆右边离支点4格的B处挂 2 个相同的砝码。
（3）如图丙，在杠杆左边离支点4格的C处，用弹簧测力计与水平方向成30°角斜向上拉，也可使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计示数为 2 N（每个钩码重0.5N）。
【解析】解：（1）把杠杆放在支架上并置于水平桌面后，发现杠杆左低右高，为了使杠杆在水平位置平衡，应将右端平衡螺母向右调节；
（2）设杠杆的一个小格为L，一个钩码的重为G，
乙图，设在B处悬挂钩码的个数为n，由杠杆平衡条件得：4G×2L＝nG×4L，
解得：n＝2，
即应在杠杆右边B处挂2个钩码；
（3）当弹簧测力计在C点斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，此时动力臂等于OC＝×4L＝2L；
根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2可得，测力计的示数：
F1＝＝＝2N。
故答案为：（1）右；（2）2；（3）2。
42．（2019•南京）如图所示为一拉杆旅行箱的示意图将其视为杠杆，O为支点，B为重心，BC为竖直方向，A为拉杆端点已知箱重为250N，OA为120cm，OC为24cm。
（1）图中在A点沿图示方向施加动力F，箱子静止则动力F的力臂为 60 cm，大小为 100 N。
（2）使拉杆箱在图示位置静止的最小动力为 50 N。
（3）生活中，常把箱内较重物品靠近O点摆放，这样使拉杆箱在图示位置静止的最小动力将 变小 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【解析】解：（1）如图，延长F画出力的作用线AM，然后过支点作力的作用线的垂线段ON，则F的力臂就是ON，
在Rt△ANO中，∠NAO＝30°，
所以ON＝AO＝×120cm＝60cm；
B为重心，BC为竖直方向，则图中OC为阻力臂，
由杠杆平衡条件可得：F×ON＝G×OC，
即F×60cm＝250N×24cm，
解得F＝100N。
（2）F如红色方向时，动力臂最长为OA，动力最小，
由杠杆平衡条件可得：F'×OA＝G×OC，
即F'×120cm＝250N×24cm，
解得F'＝50N；
（3）常把箱内较重物品靠近O点摆放，这样阻力臂减小，阻力不变，动力臂不变，根据杠杆平衡条件可以判断，最小动力将变小。
故答案为：（1）60；100；（2）50；（3）变小。
五．计算题
43．（2021•镇江）将重为16N的重物用图示动滑轮匀速提升2m，所用拉力F＝10N，不计轮轴处摩擦及绳重，求：
（1）该过程中的有用功。
（2）动滑轮的机械效率。
（3）动滑轮的重力。
【解析】解：（1）使用动滑轮做的有用功：W有＝Gh＝16N×2m＝32J；
（2）由图知，n＝2，绳子自由端被拉下的距离：s＝2h＝2×2m＝4m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝10N×4m＝40J，
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝80%；
（3）不计轮轴间摩擦及绳重时，拉力F＝（G+G动），
则动滑轮重力：G动＝2F﹣G＝2×10N﹣16N＝4N。
答：（1）该过程中的有用功为32J；
（2）动滑轮的机械效率为80%；
（3）动滑轮的重力为4N。
44．（2021•扬州）如图所示，工人用滑轮组将重为400N的重物从井底匀速吊起2m，用时为8s，工人所用拉力F为250N。求：
（1）滑轮组的机械效率；
（2）拉力F的功率。
【解析】解：（1）有用功：
W有用功＝Gh＝400N×2m＝800J；
由图知，n＝2，拉力端移动的距离：s＝2h＝2×2m＝4m，
拉力做的功：W总＝Fs＝250N×4m＝1000J；
滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝80%；
（2）拉力做功的功率P＝＝＝125W。
答：（1）滑轮组的机械效率为80%；
（2）拉力F的功率为125W。
45．（2020•南通）如图，塔式起重机上的滑轮组将重为1.2×104N的重物匀速吊起2m时，滑轮组的机械效率为80%，g取10N/kg．
（1）求提升重物做的有用功；
（2）求绳端的拉力；
（3）若动滑轮的质量为40kg，求克服摩擦和钢丝绳重所做的功．
【解析】解：
（1）提升重物做的有用功：
W有用＝Gh＝1.2×104N×2m＝2.4×104J；
（2）由η＝＝80%可得拉力做的总功：
W总＝＝＝3×104J；
由图可知，承担物重绳子股数n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝3h＝3×2m＝6m；
由W总＝Fs可得拉力：
F＝＝＝5000N；
（3）对动滑轮、克服摩擦和钢丝绳重所做的额外功：
W额＝W总﹣W有用＝3×104J﹣2.4×104J＝6000J，
提升动滑轮做的额外功：
W额1＝G动h＝m动gh＝40kg×10N/kg×2m＝800J，
克服摩擦和钢丝绳重所做的额外功：
W额2＝W额﹣W额1＝6000J﹣800J＝5200J．
答：（1）提升重物做的有用功为2.4×104J；
（2）绳端的拉力为5000N；
（3）克服摩擦和钢丝绳重所做的功为5200J．
46．（2020•镇江）如图1所示，质量为20kg的重物放在水平地面上，重物与地面间的接触面积为0.1m2．利用图2所示的滑轮组，小明在20s内将重物匀速提高5m，他对绳子自由端施加的拉力为150N．不计绳重和轮轴处摩擦，g取10N/kg。
（1）求图1中重物对地面的压强。
（2）在图2所述过程中，求：
①小明所做的额外功。
②小明做功的功率。
【解析】解：
（1）物体放在水平地面上时，对地面的压力：
F＝G＝mg＝20kg×10N/kg＝200N，
对地面的压强：
p＝＝＝2000Pa；
（2）①拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝200N×5m＝1000J，
绳子自由端移动的距离s＝2h＝2×5m＝10m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝150N×10m＝1500J，
拉力做的额外功：
W额＝W总﹣W有用＝1500J﹣1000J＝500J；
②小明做功的功率：
P＝＝＝75W。
答：（1）图1中重物对地面的压强为2000Pa。
（2）①小明所做的额外功为500J。
②小明做功的功率为75W。
47．（2020•宿迁）图为一款新型机器人，内置智能系统，可以给孩子讲故事，可以陪老人聊天，散步，且具有净化空气等功能，其质量为50kg，与地面的接触面积为200cm2，匀速运动时所受阻力为重力的0.1倍。（g取10N/kg）
（1）求机器人静立时对地面的压强。
（2）若机器人在60s内匀速行驶30m，求此过程中牵引力做功的功率。
【解析】解：
（1）机器人对地面的压力：
F＝G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，
与地面的接触面积、受力面积S＝200cm2＝2×10﹣2m2，
它对地面的压强：
p＝＝＝2.5×104Pa；
（2）因为机器人做匀速直线运动，所以牵引力：
F＝f＝0.1G＝0.1×500N＝50N，
牵引力做功：
W＝Fs＝50N×30m＝1500J，
牵引力做功的功率：
P＝＝＝25W。
答：（1）机器人静立时对地面的压强为2.5×104Pa。
（2）此过程中牵引力做功的功率为25W。
48．（2020•常州）为避免同学们用手按压宿舍楼大门的开门按钮造成交叉传染，小明用轻质木杆自制了“脚踏式杠杆”，借助杠杆按动按钮，如图所示，已知OB＝60cm、AB＝80cm、OC＝15cm，当小明在C点用脚给杠杆施加20N的压力F1时，按钮触发、大门打开。
（1）请在图中作出动力F1的示意图。
（2）该杠杆属于哪种类型？（直接回答）
（3）求此时按钮对杠杆施加的水平阻力F2有多大？
【解析】解：（1）小明脚对木杆的压力F1垂直作用的木杆上，如图。
（2）木杆是一个杠杆，O 为支点，小明的脚施加的力是动力F1，动力臂为OC，按钮对木杆的压力为阻力F2，阻力臂为OD，动力臂OC小于阻力臂OD，所以木杆是费力杠杆。
（3）根据杠杆平衡条件得，F1×OC＝F2×OD，
按钮对木杆的压力水平向左，所以OD＝AB，
所以，20N×15cm＝F2×80cm，
解得，F2＝3.75N。
答：（1）F1的示意图如上图。
（2）该杠杆属于费力杠杆。
（3）此时按钮对杠杆施加的水平阻力F2是3.75N。
49．（2019•南通）一新型无人驾驶电动汽车的质量为1.6×103kg．性能测试时，汽车在平直的公路上匀速行驶6.0×103m用时300s，共消耗电能1.2×107J，测得电机输出的机械功率为3.2×104W，g取10N/kg。求：
（1）汽车的重力；
（2）汽车电机的效率；
（3）汽车受到的阻力。
【解析】解：
（1）汽车的重力：
G＝mg＝1.6×103kg×10N/kg＝1.6×104N；
（2）汽车做的机械功：
W机＝Pt＝3.2×104W×300s＝9.6×106J，
汽车的效率：
η＝＝×100%＝80%；
（3）汽车的速度：
v＝＝＝20m/s，
由P＝＝＝Fv得牵引力：
F＝＝＝1600N，
因为汽车匀速行驶，汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，则汽车受到的阻力：
f＝F＝1600N。
答：（1）汽车的重力为1.6×104N；
（2）汽车电机的效率为80%；
（3）汽车受到的阻力为1600N。
50．（2019•镇江）如图1所示，装有0.01m3水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为0.2m2。
桶的质量忽略不计，g取10N/kg。
（1）求桶中水的质量。
（2）求这桶水对地面的压强。
（3）某同学用图2所示的滑轮组将这桶水匀速提升2m的过程中，所用拉力为40N．求该滑轮组的机械效率。
【解析】解：
（1）水的体积V＝0.01m3，
由ρ＝可得水的质量：
m＝ρV＝1×103kg/m3×0.01m3＝10kg；
（2）这桶水所受的重力：
G＝mg＝10kg×10N/kg＝100N，
桶的质量忽略不计、自重不计，则水桶对地面的压力：
F＝G＝100N，
这桶水对地面的压强：
p＝＝＝500Pa；
（3）由图知，承担物重的绳子股数n＝3，则滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%≈83.3%。
答：（1）这桶水的质量为10kg。
（2）这桶水对地面的压强为500Pa。
（3）滑轮组的机械效率为83.3%。
51．（2019•盐城）小明提着质量为3kg的书包，从1楼走到3楼用了15s的时间，书包带与手的接触面积为10cm2，g取10N/kg。
（1）求书包的重力。
（2）求书包带对手的压强。
（3）估算小明上楼过程中对书包做功的功率。
【解析】解：（1）书包的重力：G＝mg＝3kg×10N/kg＝30N，
（2）书包带对手的压力：F＝G＝30N，
书包带与手的接触面积：S＝10cm2＝1×10﹣3m2，
书包带对手的压强：p＝＝＝3×104Pa；
（3）一层楼高大约3m，从1楼走到3楼，上升的高度h＝2×3m＝6m，
小明上楼过程中对书包做功：W＝Gh＝30N×6m＝180J，
对书包做功的功率：P＝＝＝12W。
答：（1）书包的重力为30N。
（2）书包带对手的压强为3×104Pa。
（3）小明上楼过程中对书包做功的功率约为12W。
52．（2019•无锡）在更换家用轿车的轮胎时，剪式千斤顶是一种常用工具。图甲是某型号剪式千斤顶的结构示意图。使用时，将底部支撑台置于水平地面，保持千斤顶竖直，将顶升置于汽车车身下，用手摇动扳手使扳手绕O点不断旋转，带动丝杆转动，通过丝杆水平拉动左端铰链，使支架向内收缩，顶升升高，从而将汽车车身顶起。丝杆上刻有梯形扣，图乙是梯形的实物图。
（1）该型号的剪式千斤顶是由一些简单机械组合而成的。在顶起车身的过程中，丝杆上的梯形扣属于下列哪一种简单机械？ D 。
A．滑轮 B．滑轮组 C．杠杆 D．斜面
（2）现使用该剪式千斤顶更换轮胎，顶起汽车车身后，若顶升受到车身竖直向下的压力大小始终为10000N，且等于顶升对车身的支持力，千斤顶自身重量忽略不计。
①若底部支撑台与地面接触面积为0.04m2，顶起汽车车身后手不再用力，则千斤顶对地面产生的压强是多大？
②顶起汽车车身后，为了方便更换轮胎，需要继续摇动扳手，使顶升继续升高一段距离。若人摇动扳手使顶升在1min内升高12cm，用千斤顶顶起车身时的机械效率为80%，则人做功的功率是多大？
【解析】解：（1）丝杆上的梯形扣是变形的斜面，可以达到省力的目的，故选D；
（2）①千斤顶自身重量忽略不计，千斤顶对地面的压力F＝10000N，
则千斤顶对地面产生的压强：p＝＝＝2.5×105Pa；
②人摇动扳手使顶升在1min内升高12cm，则千斤顶对车做的功：
W有＝F支h＝10000N×0.12m＝1200J，
由η＝×100%可得，人做的总功：
W总＝＝＝1500J，
人做功的功率：
P＝＝＝25W。
答：（1）D；
（2）①千斤顶对地面产生的压强是2.5×105Pa；②人做功的功率是25W。
53．（2019•宿迁）如图所示，工人利用滑轮组提升重物，在30s内将静止在水平地面上质量为90kg，底面积为200cm2的长方体物块匀速提升5m，此时工人的拉力为400N（g＝10N/kg）。求：
（1）提升前物块对水平地面的压强；
（2）工人拉力做功的功率；
（3）滑轮组提升该物块的机械效率。
【解析】解：
（1）质量为90kg的物体的重力：G＝mg＝90kg×10N/kg＝900N。
对地面的压力：F＝G＝900N，
提升前物块对水平地面的压强：
p＝＝＝4.5×104Pa；
（2）由图知，绳子的有效段数n＝3，则绳子自由端移动的距离为：
s＝3h＝3×5m＝15m，
工人拉力做功的功率：
P＝＝＝＝200W；
（3）滑轮组提升该物块的机械效率：
η＝＝＝×100%＝75%。
答：（1）提升前物块对水平地面的压强为4.5×104Pa；
（2）工人拉力做功的功率为200W；
（3）滑轮组提升该物块的机械效率为75%。
54．（2019•泰州）如图，使用杠杆提升重物，拉力F竖直向下，重物匀速缓慢上升，相关数据如表：
求：
（1）拉力所做的功。
（2）拉力做功的功率。
（3）此过程中，该杠杆的机械效率。
【解析】解：（1）拉力所做的功W总＝Fs＝500N×0.2m＝100J，
（2）拉力做功的功率P＝＝＝200W；
（3）此过程中，有用功W有＝Gh＝200N×0.4m＝80J，
该杠杆的机械效率η＝×100%＝×100%＝80%。
答：（1）拉力所做的功为100J。
（2）拉力做功的功率为200W。
（3）此过程中，该杠杆的机械效率为80%。
六．解答题
55．（2021•苏州）如图是工人师傅用滑轮组提升建筑材料的示意图，在400N的拉力作用下，使质量为70kg的建筑材料在10s的时间里，匀速竖直上升了2m。不计绳子重力和摩擦，g取10N/kg。求：
（1）拉力的功率P；
（2）滑轮组的机械效率η；
（3）动滑轮的重力G动。
【解析】解：（1）由图可知，动滑轮上绳子的有效股数n＝2，
绳子自由端移动的距离：s＝2h＝2×2m＝4m，
拉力做的功：W总＝Fs＝400N×4m＝1600J，
拉力的功率：P＝＝＝160W；
（2）建筑材料的重力：G＝mg＝70kg×10N/kg＝700N，
有用功：W有＝Gh＝700N×2m＝1400J，
滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝87.5%；
（3）不计绳子重力和摩擦，由F＝（G+G动）可得，动滑轮的重力：G动＝2F﹣G＝2×400N﹣700N＝100N。
答：（1）拉力的功率为160W；
（2）滑轮组的机械效率为87.5%；
（3）动滑轮的重力为100N。
56．（2020•淮安）向下拉绳将重物提升，画出图中滑轮组绕绳方法。
【解析】解：向下拉绳将重物提升，从绳子自由端向上绕起，先绕过定滑轮，然后再绕过动滑轮，最后系在定滑轮下面的挂钩上，如图所示：
57．（2020•淮安）在“探究杠杆的平衡条件“实验中：
（1）实验前杠杆的位置如图甲所示：若使杠杆在水平位置平衡，则应将杠杆的平衡螺母向 左 调节。
（2）杠杆调节平衡后，在如图乙所示A点悬挂3个钩码（每个钩码重力为0.5N），在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使杠杆在水平位置再次平衡，此时弹簧测力计示数F1＝ 1 N．重复多次实验，进一步探究杠杆的平衡条件。
（3）某小组的实验数据如下表所示，得到与其他组不一样的结论：动力F1与阻力F2成正比关系。你认为该结论可靠吗？ 不可靠 。并说明理由： 没有同时改变力与力臂的大小 。
【解析】解：（1）为了便于测量力臂，应使杠杆在水平位置平衡，由图知，左端偏高，为使杠杆在水平位置平衡，需要将平衡螺母向左调节；
（2）图中所示的弹簧测力计的分度值是0.1N，故示数为1N；
（3）某小组的实验数据如下表所示，得到与其他组不一样的结论：动力F1与阻力F2成正比关系。该结论不可靠，理由：没有同时改变力与力臂的大小。
故答案为：（1）左；（2）1；（3）不可靠；没有同时改变力与力臂的大小。
58．（2020•苏州）科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置，小明观察后画出简图（如图）进行研究。若爷爷质量m人＝60kg，奶奶用F＝240N的拉力将爷爷匀速拉升到顶端，该过程中奶奶手握住绳子向下拉动的总长度s＝6m。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：
（1）奶奶所做的功；
（2）动滑轮（含座椅）的质量；
（3）该升降座椅装置的机械效率（保留一位小数）。
【解析】解：（1）奶奶所做的功：
W＝Fs＝240N×6m＝1440J；
（2）爷爷的质量m人＝60kg，则爷爷的重力：
G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N，
由图可知，n＝3，不计绳重和摩擦，由F＝（G+G动）可得动滑轮（含座椅）的重力：
G动＝nF﹣G＝3×240N﹣600N＝120N，
动滑轮（含座椅）的质量：
m动＝＝＝12kg；
（3）不计绳重和摩擦，该升降座椅装置的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%≈83.3%。
答：（1）奶奶所做的功是1440J；
（2）动滑轮（含座椅）的质量是12kg；
（3）该升降座椅装置的机械效率是83.3%。



序号
F1/N
L1/cm
F2/N
L2/cm
1
1.5
10.0
1.0
15.0
2
3.0
10.0
2.0
15.0
3
1.5
20.0
2.0
15.0
4
1.0
30.0
2.0
15.0
实验次数
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
动力臂l1/cm
动力F1/N
1
4
33
30

2
4
18
30
2.4
3
4
7.5
30
1.0
物重
G/N
拉力
F/N
时间
t/s
A端上升的竖
直距离h/m
B端下降的竖
直距离s/m
200
500
0.5
0.4
0.2
实验序号
动力F1/N
动力臂L1/cm
阻力F2/N
阻力臂L2/cm
1
1
15
1.5
10
2
2
15
3
10
3
3
15
4.5
10
序号
F1/N
L1/cm
F2/N
L2/cm
1
1.5
10.0
1.0
15.0
2
3.0
10.0
2.0
15.0
3
1.5
20.0
2.0
15.0
4
1.0
30.0
2.0
15.0
实验次数
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
动力臂l1/cm
动力F1/N
1
4
33
30
4.4
2
4
18
30
2.4
3
4
7.5
30
1.0
物重
G/N
拉力
F/N
时间
t/s
A端上升的竖
直距离h/m
B端下降的竖
直距离s/m
200
500
0.5
0.4
0.2
实验序号
动力F1/N
动力臂L1/cm
阻力F2/N
阻力臂L2/cm
1
1
15
1.5
10
2
2
15
3
10
3
3
15
4.5
10