中考物理强化训练-功、功率、机械效率

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中考物理强化训练-功、功率、机械效率
一．选择题（共12小题）
1．将物体甲放在水平桌面上匀速向右推动时，所用水平推力为F1，物体甲受到桌面的滑动摩擦力为f1。现将物体甲叠放在物体乙上，如图所示，用水平拉力F2使物体乙向右运动的过程中，物体甲被左边墙上固定的细绳拉住且保持静止，地面对物体乙的滑动摩擦力为f2，物体乙对物体甲的滑动摩擦力为f3，细绳对物体甲的水平拉力为T。下列判断正确的是（　　）

A．当乙匀速直线运动时，f3＝T＝f1
B．当乙匀速直线运动时，f2＝T
C．当乙加速直线运动时，f3＝T
D．当乙加速直线运动时，F2＝f2+f3
2．我们经常用瓶起子来打开汽水瓶盖，如甲所示，在此过程中，将瓶起子看做杠杆，用“△”表示支点位置，手用力为动力F1，杠杆所受阻力为F2，则选项中支点位置、动力和阻力所示示意图正确的是（　　）

A． B．
C． D．
3．在如图所示的四种工具中，正常使用时属于费力杠杆的是（　　）
A．用镊子夹金属环 B．用钢丝钳剪钢丝
C．用剪刀剪花枝 D．用起子开瓶盖
4．如图甲所示是中国农村历代通用的旧式提水器具——桔槔，这种提水工具虽简单，但它可以使劳动人民的劳动强度得以减轻。桔槔的结构相当于一个普通的杠杆，如图乙所示。轻质细杆AB代表桔槔，O为支点。当水桶中装满水，人使用桔槔缓慢匀速提升水桶时，杠杆A端水桶和水的总重力为G1，人向上提升水桶的拉力为F，杠杆B端重石的重力为G2。下列说法正确的是（　　）

A．人使用桔槔提水比直接用水桶提水费力
B．人使用桔槔匀速向上提水时，杠杆A端受到的拉力大小为G1+F
C．人使用桔槔匀速向上提水时，杠杆满足条件（G1﹣F）•OA＝G2•AB
D．当重石的重力G2增大时，人使用桔槔提升水桶时的拉力F变小
5．如图所示是撬石头情景的示意图，工人师傅在撬棒的一端施加力F1将石块匀速撬起，下面能正确表示石块对杠杆（撬棒）的压力F2的示意图是（　　）

A． B．
C． D．
6．桔槔是利用杠杆原理工作的取水工具，如图甲所示，是我国古代劳动人民利用桔槔灌溉的场景。为了更好地研究该场景中的桔槔配重对需要搬动的重物的影响，小东将桔槔抽象成简单的杠杆模型，如图乙所示，轻质细杆AB代表桔槔，质量较大的物块M模拟重物，质量较小的物块m模拟搬动重物时的配重。支点O在AB的中点，M放置在水平地面上并用细绳悬挂在A点，m悬挂在杠杆上C点，C点可以在OB之间根据需要移动位置，l表示OC的距离。用Ta表示细绳对A点的拉力，T表示细绳对C的拉力，F表示地面对M的支持力，p表示M对地面的压强。已知AB始终保持水平位置平衡，则下列关于Ta、T、F、p随l大小变化关系的图像中正确的是（　　）


A． B．
C． D．
7．图中能正确表示，在弹性限度内弹簧的伸长量ΔL与受到的拉力F成正比的图像是（　　）
A． B．
C． D．
8．如图所示，重力为G的均匀木棒竖直悬于O点，在其下端施一始终垂直于棒的拉力F让棒缓慢转到图中虚线所示位置，在转动的过程中（　　）

A．动力F逐渐变大 B．动力F逐渐变小
C．动力F一直不变 D．无法确定动力F大小
9．如图所示，将重150N的甲物体用细绳挂在轻质杠杆的A端，杠杆的B端悬挂乙物体，杠杆在水平位置平衡，已知：乙物体所受重力为30N，AO：OB＝1：3，甲物体的底面积为0.2m2，g取10N/kg。下列说法正确的是（　　）

A．甲物体对杠杆的拉力为10N
B．杠杆对甲物体竖直向上的拉力为60N
C．甲物体对水平地面的压强为750Pa
D．水平地面对甲物体的支持力为60N
10．图为工人用力撬起石头的情景，小亮在图中画出了四个作用于硬棒上的力，其中能正确表示工人左手施力且最省力的是（　　）

A．F1 B．F2 C．F3 D．F4
11．实心物体A由甲物质制成，实心物体B由乙物质制成，物体A和物体B的体积相同。甲、乙两种物质的质量与体积的关系如图1所示。把物体A挂在滑轮组下，如图2所示，若使滑轮组处静止状态，则虚线框内应悬挂B物体的个数是（绳重、轮重均忽略不计）（　　）

A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
12．如图所示，物体A重120N，物体B的体积是1dm3，此时A恰能沿着水平桌面以0.2米/秒向右做匀速直线运动；若将B始终浸没在水中并以原速度匀速上升，需要对A施加100N水平向左的拉力，则下列选项正确的是（不计摩擦、绳重及滑轮重，g取10N/kg）（　　）

A．物体B匀速下降的速度是0.1米/秒
B．物体A向左做匀速直线运动与桌面之间的摩擦力为100N
C．物体B在水中匀速上升时，绳的拉力功率为2W
D．物体B密度是3×103千克/米3
二．多选题（共1小题）
（多选）13．在如图所示的滑轮组中，动滑轮重200N．用该滑轮组在把重力为G的物体A匀速竖直提升2m的过程中，卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力F做功的功率200W，物体A上升的速度υA为0.1m/s。不计绳重和摩擦，则下列计算结果正确的是（　　）

A．物体A受到的重力为1800N
B．卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力F为2000N
C．滑轮组匀速提升物体A的机械效率为80%
D．滑轮组匀速提升物体A做的有用功为3600J
三．填空题（共1小题）
14．某同学在探究杠杆平衡条件时，使用的每个钩码的质量相等，杠杆上相邻刻线间的距离相等。将杠杆调节在水平位置平衡后，如图所示，在杠杆上的A点悬挂了2个钩码。为使杠杆保持在此位置平衡，可以在B点悬挂 　 　个钩码；也可以在 　 　点用弹簧测力计竖直向上拉杠杆。（选填“B”“O”“C”）

四．作图题（共2小题）
15．画出力F的力臂，并标上字母L。

16．如图所示，人站在地面上向下拉绳子，请画出滑轮组的绕线方法。

五．实验探究题（共4小题）
17．（1）图1所示，OB是以O点为支点的杠杆，F是作用在杠杆B端的力。图中线段AB与力F的作用线在一条直线上，且OA⊥AB、AC⊥OB。线段 　 　表示力F的力臂（选填“OA”“AB”或“AC”）。
（2）如图2所示，杠杆水平平衡。杠杆可在竖直平面内绕固定点O自由转动，其上相邻刻线间的距离相等。若在杠杆上A点挂2个重均为0.5N的钩码，在B点挂 　 　个重均为0.5N的钩码，杠杆仍能保持水平平衡。
（3）如图3所示，将两端开口的饮料管B插入水中，用另一只饮料管A向B的上端持续吹气时，饮料管B中的水面会 　 　。

18．在“研究杠杆平衡条件”的实验中，杠杆刻度均匀，每个钩码的质量都相等。
（1）实验开始前，杠杆如图甲所示处于静止状态。为使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向　 　移动。（选填“左”或“右”）
（2）调节杠杆水平平衡后，如图乙所示，在M点挂上3个钩码，在N点挂上4个钩码。此时，杠杆在水平位置　 　平衡。（选填“能”或“不能”）
（3）用弹簧测力计和钩码配合使用，也可以研究杠杆平衡条件。如图丙所示，A点悬挂4个钩码的总重力为2N，若用弹簧测力计在B点竖直向上拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的示数为　 　N。若在B点沿着BP斜向上施加拉力F，使杠杆在水平位置平衡，请在答题卡相应位置处画出拉力F的力臂，并用L表示。

19．实验桌上有带横杆的铁架台、刻度尺、弹簧测力计、细绳，钩码一盒，滑轮2个。小勇利用上述实验器材测量滑轮组的机械效率。
（1）在图中，请你用笔画线代替细绳，帮助小勇组装滑轮组，使绳子自由端施加竖直向上的拉力。
（2）该实验需要测量的物理量有：绳子自由端施加的拉力F、钩码被提升的高度h、绳子自由端移动的距离s和　 　。
（3）画出本次实验数据的记录表格。
（4）提高机械效率的方法有　 　。（写出1个方法即可）

20．某班同学利用杠杆做了以下的实验：
A：“探究杠杆的平衡条件”。
（1）当杠杆静止在如图甲所示的位置时，杠杆处于　 　（选填“平衡”或“不平衡”）状态；此
时，要使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向右调节，这样做的好处是　 　，同时消除了杠杆自重对杠杆平衡的影响。
（2）小明同学用如图乙所示的方法使杠杆处于水平平衡状态，测出此时的拉力大小为F1，发现F1L1≠F2L2，其原因是：　 　。
B：“探究杠杆的机械效率”。
如图丙所示装置，每个钩码的质量为m，O为支点（支点处摩擦忽略不计）。他将2个钩码悬挂在B点，在A点用竖直向上的拉力F1匀速拉动弹簧测力计，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率η＝　 　。（用已知量和测量量的符号表示）
六．计算题（共5小题）
21．如图是运动员利用器械进行举重训练的示意图，其中横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动，OA：OB＝4：5，系在横杆A端的细绳通过滑轮悬挂着质量为30kg的物体M。运动员小强站在水平地面上时对地面的压强为1×104Pa，当他用力举起横杆B端恰好使AB在水平位置平衡时，他对横杆B端竖直向上的作用力为F，此时他对水平地面的压强为1.4×104Pa。g取10N/kg，横杆AB与绳的质量均忽略不计。求：
（1）F的大小；
（2）运动员的体重G人。

22．如图所示，地面上某圆柱形容器内装有水，容器底面积为40cm2。将物体B放入容器水中时，B受到的浮力为F1，容器对地面的压力为5N；使用杠杆提起物体B，当杠杆C端挂质量为mA的物体时，杠杆在水平位置恰好平衡，物体B刚好有体积露出水面，此时容器对地面的压力为2.6N，物体B受到的浮力为F2，容器内液面下降了0.5cm。已知：OD：OC＝4：3，（g取I0N/kg）。求：
（1）物体B的体积VB。
（2）浮力F2。
（3）物体B的重力GB。
（4）物体A的质量mA。

23．工人使用如图所示的滑轮组，在50s内将重1500N的物体A匀速提升1m，拉力F为500N。在此过程中，不计绳重和轮与轴间的摩擦。
求：（1）绳子自由端的移动速度v绳；
（2）动滑轮的总重G动。

24．如图所示，一位体重为800N的工人师傅利用滑轮组提升2000N的重物，重物0.2m/s的速度匀速上升，该滑轮组的机械效率为80%．不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦，g取10N/kg。求：
（1）动滑轮受到的重力G动；
（2）地面对工人师傅支持力F支；
（3）工人师傅做功的功率P。

25．如图所示，质量为20kg的物体沿水平面以0.4m/s的速度做匀速直线运动，地面与物体间的摩擦力为12N．（g＝10N/kg）
（1）不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦的情况下，绳子自由端的拉力为多少？
（2）若考虑绳重、滑轮与轴之间的摩擦，且滑轮组机械效率为80%，绳子自由端的拉力为多少？拉力做功的功率为多少？

七．解答题（共3小题）
26．（1）请在图1中画出最省力的滑轮组的绕线方式。
（2）如图2所示，OB是以O点为支点的杠杆，请画出力F的力臂。

27．图甲所示，杠杆MN可绕固定点O在竖直平面内转动，OM：ON＝1：3，物体A用细绳挂在杠杆M端，某同学在杠杆N端通过细绳用F＝150N竖直向下的力使物体A离开地面，杠杆在水平位置平衡；如图乙所示，卷扬机固定在工作台上，通过细绳与滑轮组相连，工作时可将滑轮组匀速提升，滑轮组自由端固定在地面上（杠杆和细绳的质量不计，绳与滑轮轴之间的摩擦不计，g取10N/kg）。

求：（1）物体A所受到的重力；
（2）把物体A挂在滑轮组下提升3m时，卷扬机上绳子移动的距离；
（3）若每个滑轮的重力为30N，提升物体A时，卷扬机的机械效率。
28．如图所示，轻质杠杆AD用两根软绳悬挂于天花板上，两绳分别系在杠杆上的B、C两点。已知杠杆的长度为0.8m，BC间的距离为0.2m，CD间的距离为0.2m。用细绳将滑轮组固定在杠杆的A端，物体M（其质量可变）挂在动滑轮的挂钩上，每个滑轮重均为60N．物体H通过细绳挂在杠杆的D端，其质量始终保持不变。为使杠杆AD保持水平平衡，滑轮组所能提升重物M的最大质量m1与最小质量m2之比为4：1．杠杆、细绳的质量及一切摩擦均可忽略不计，取g＝10N/kg。求：
（1）滑轮组对杠杆A端的最大拉力T1与最小拉力T2之比；
（2）重物M的最大质量m1；
（3）若人的质量为60kg，每只鞋与地面的接触面积为200cm2，当人用最大拉力F1与最小拉力F2竖直向下拉绳时，人对水平地面压强的差值多大；
（4）滑轮组的最小机械效率η1与最大机械效率η2之比。


中考物理强化训练-功、功率、机械效率
参考答案与试题解析
一．选择题（共12小题）
1．将物体甲放在水平桌面上匀速向右推动时，所用水平推力为F1，物体甲受到桌面的滑动摩擦力为f1。现将物体甲叠放在物体乙上，如图所示，用水平拉力F2使物体乙向右运动的过程中，物体甲被左边墙上固定的细绳拉住且保持静止，地面对物体乙的滑动摩擦力为f2，物体乙对物体甲的滑动摩擦力为f3，细绳对物体甲的水平拉力为T。下列判断正确的是（　　）

A．当乙匀速直线运动时，f3＝T＝f1
B．当乙匀速直线运动时，f2＝T
C．当乙加速直线运动时，f3＝T
D．当乙加速直线运动时，F2＝f2+f3
【解答】解：将物体甲放在水平桌面上匀速向右推动时，所用水平推力为F1，物体甲受到桌面的滑动摩擦力为f1。，根据二力平衡条件可知：F1＝f1；
甲处于静止状态，受力平衡，根据二力平衡条件可知，f3＝T，滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关，当乙加速直线运动时，由于压力不变，接触面的粗糙程度不变，所以滑动摩擦力大小不变，f3＝T；
由于甲与地面、甲与乙之间的接触面的粗糙程度不同，所以受到的摩擦力不同；
乙匀速直线运动时，乙水平方向受到地面对乙水平向左的摩擦力、甲对乙水平向左的摩擦力、水平向右的拉力F2；此时乙处于平衡状态，则F2＝f2+f3，若乙加速运动，则：F2＞f2+f3；由于接触面的粗糙程度不同，则f2≠T；
综上所述，C正确，ABD错误。
故选：C。
2．我们经常用瓶起子来打开汽水瓶盖，如甲所示，在此过程中，将瓶起子看做杠杆，用“△”表示支点位置，手用力为动力F1，杠杆所受阻力为F2，则选项中支点位置、动力和阻力所示示意图正确的是（　　）

A． B．
C． D．
【解答】解：由图可知，用瓶起子打开瓶盖时，是绕着瓶起子最前端的一点旋转的，故该点为支点；由力的作用效果可知，手对瓶起子的力是动力，方向为向上；瓶盖对瓶起子齿部的力为阻力，该力是向下的，则瓶起子相当于一个省力杠杆，手对瓶起子的力小于瓶盖对瓶起子的力。
四个图中，只有图D符合上述分析。
故选：D。
3．在如图所示的四种工具中，正常使用时属于费力杠杆的是（　　）
A．用镊子夹金属环 B．用钢丝钳剪钢丝
C．用剪刀剪花枝 D．用起子开瓶盖
【解答】解：
A．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A符合题意；
B．钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意；
C．用剪刀剪花枝过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；
D．起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。
故选：D。
4．如图甲所示是中国农村历代通用的旧式提水器具——桔槔，这种提水工具虽简单，但它可以使劳动人民的劳动强度得以减轻。桔槔的结构相当于一个普通的杠杆，如图乙所示。轻质细杆AB代表桔槔，O为支点。当水桶中装满水，人使用桔槔缓慢匀速提升水桶时，杠杆A端水桶和水的总重力为G1，人向上提升水桶的拉力为F，杠杆B端重石的重力为G2。下列说法正确的是（　　）

A．人使用桔槔提水比直接用水桶提水费力
B．人使用桔槔匀速向上提水时，杠杆A端受到的拉力大小为G1+F
C．人使用桔槔匀速向上提水时，杠杆满足条件（G1﹣F）•OA＝G2•AB
D．当重石的重力G2增大时，人使用桔槔提升水桶时的拉力F变小
【解答】解：
A、人使用桔槔提水时，水桶受到三个力的作用：竖直向下的重力、竖直向上的人的提力、竖直向上的绳子对水桶的拉力，所以人的提力小于水桶的重力，即人使用桔槔提水比直接用水桶提水省力，故A错误；
B、水桶受平衡力，绳子对水桶的拉力为G1﹣F，根据力的相互性可知，杠杆A端受到的拉力大小为G1﹣F，故B错误；
C、杠杆处于平衡状态，如图所示：
；
根据杠杆的平衡条件可知，（G1﹣F）•L2＝G2•L1，根据相似三角形的知识可知，L1：L2＝OB：OA，所以（G1﹣F）•OA＝G2•OB，故C错误；
D、重石的重力的力臂不变，A端拉力的力臂不变，当重石的重力G2增大时，A对水桶的拉力变大，则人向上提升水桶的拉力为F变小，故D正确。
故选：D。
5．如图所示是撬石头情景的示意图，工人师傅在撬棒的一端施加力F1将石块匀速撬起，下面能正确表示石块对杠杆（撬棒）的压力F2的示意图是（　　）

A． B．
C． D．
【解答】解：压力是垂直作用在物体表面的力，所以石块对杠杆的压力F2垂直杠杆向下，作用点在石块与杠杆接触处，由各选项图知，ABC错误，D正确。
故选：D。
6．桔槔是利用杠杆原理工作的取水工具，如图甲所示，是我国古代劳动人民利用桔槔灌溉的场景。为了更好地研究该场景中的桔槔配重对需要搬动的重物的影响，小东将桔槔抽象成简单的杠杆模型，如图乙所示，轻质细杆AB代表桔槔，质量较大的物块M模拟重物，质量较小的物块m模拟搬动重物时的配重。支点O在AB的中点，M放置在水平地面上并用细绳悬挂在A点，m悬挂在杠杆上C点，C点可以在OB之间根据需要移动位置，l表示OC的距离。用Ta表示细绳对A点的拉力，T表示细绳对C的拉力，F表示地面对M的支持力，p表示M对地面的压强。已知AB始终保持水平位置平衡，则下列关于Ta、T、F、p随l大小变化关系的图像中正确的是（　　）


A． B．
C． D．
【解答】解：轻质细杆AB相当于是一个杠杆，根据杠杆的平衡条件可知，T•l＝Ta•OA；
m向左移动的过程中，l变大；由于物体m的质量不变，重力不变，对C的拉力不变，即T保持不变，故B错误；
OA不变，l变大，根据杠杆的平衡条件可知，Ta＝变小，Ta与l成正比，故A错误；
对M受力分析，M受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和支持力，根据力的相互性可知，拉力等于Ta，M受到的重力不变，Ta变大，则M对地面的压力变小，故C错误；
根据p＝可知，受力面积不变，压力减小，则压强变小，故D正确。
故选：D。
7．图中能正确表示，在弹性限度内弹簧的伸长量ΔL与受到的拉力F成正比的图像是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：（1）实验中用纵轴表示弹簧的伸长量△L，横轴表示弹簧的拉力F；
（2）弹簧平放时测量自然长度，此时弹簧伸长量为0cm；
（3）当竖直悬挂时，由于自身重力的影响弹簧会有一段伸长量，但此时所挂重物的重力为0N（即：F＝0N）
（4）因为在弹簧的弹性限度内，弹簧的伸长量与其所受的拉力成正比，综合上述分析四个图像中只有B符合。
故选：B。
8．如图所示，重力为G的均匀木棒竖直悬于O点，在其下端施一始终垂直于棒的拉力F让棒缓慢转到图中虚线所示位置，在转动的过程中（　　）

A．动力F逐渐变大 B．动力F逐渐变小
C．动力F一直不变 D．无法确定动力F大小
【解答】解：将杠杆缓慢地由最初位置拉到图中虚线所示位置，拉力F始终垂直于棒，则动力臂不变；阻力为杠杆的重力，其大小不变，当硬棒在竖直位置时，重力的力臂为0，转过一定角后，重力的力臂（阻力臂）逐渐变大；因阻力（即重力）不变，阻力臂变大，动力臂不变，所以，由杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2可知，动力F变大，故A正确。
故选：A。
9．如图所示，将重150N的甲物体用细绳挂在轻质杠杆的A端，杠杆的B端悬挂乙物体，杠杆在水平位置平衡，已知：乙物体所受重力为30N，AO：OB＝1：3，甲物体的底面积为0.2m2，g取10N/kg。下列说法正确的是（　　）

A．甲物体对杠杆的拉力为10N
B．杠杆对甲物体竖直向上的拉力为60N
C．甲物体对水平地面的压强为750Pa
D．水平地面对甲物体的支持力为60N
【解答】解：（1）根据杠杆平衡条件可得：FA•LAO＝FB•LOB，
AO：OB＝1：3，则OB＝3AO，
所以细绳对杠杆拉力的作用FA＝＝＝3G乙＝3×30N＝90N；
根据力的作用的相互性可得，杠杆对甲物体竖直向上的拉力为90N，甲物体对杠杆的拉力也为90N，故AB错误。
（2）对甲物体进行受力分析可知，甲物体共受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力和竖直向上的拉力三个力的作用，且重力等于拉力与支持力之和，
则甲物体对地面的压力：F甲＝F支＝G甲﹣FA＝150N﹣90N＝60N，
甲物体对地面的压强：p＝＝＝300Pa．故C错误，D正确。
故选：D。
10．图为工人用力撬起石头的情景，小亮在图中画出了四个作用于硬棒上的力，其中能正确表示工人左手施力且最省力的是（　　）

A．F1 B．F2 C．F3 D．F4
【解答】解；沿F1、F2、F3、F，4方向撬起石头时，支点在O点，分别过O点向各个力的作用线作垂线，对应的力臂分别为L1（红色线段）、L2（蓝色线段）、L3（橙色线段）、L4（黑色线段），如图，

由图可知，F3的力臂L3最长，根据杠杆平衡条件可知，最省力的是沿F3方向。
故选：C。
11．实心物体A由甲物质制成，实心物体B由乙物质制成，物体A和物体B的体积相同。甲、乙两种物质的质量与体积的关系如图1所示。把物体A挂在滑轮组下，如图2所示，若使滑轮组处静止状态，则虚线框内应悬挂B物体的个数是（绳重、轮重均忽略不计）（　　）

A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
【解答】解：
由图1可知，当m＝20g时，V甲＝10cm3，V乙＝40cm3，
则ρA＝＝＝2g/cm3，ρB＝＝＝0.5g/cm3，
所以ρA：ρB＝2g/cm3：0.5g/cm3＝4：1；
因为A、B的体积相同，所以由G＝mg＝ρVg可得，A、B的重力之比：
GA：GB＝ρAVg：ρBVg＝ρA：ρB＝4：1；
由图2可知，使用的滑轮组中n＝2，不计摩擦和滑轮的自重，要使它们处于静止状态，设方框中挂N个B物体，
则有：N•GB＝GA，
则N＝×＝×＝2。
故ACD不符合题意；B符合题意。
故选：B。
12．如图所示，物体A重120N，物体B的体积是1dm3，此时A恰能沿着水平桌面以0.2米/秒向右做匀速直线运动；若将B始终浸没在水中并以原速度匀速上升，需要对A施加100N水平向左的拉力，则下列选项正确的是（不计摩擦、绳重及滑轮重，g取10N/kg）（　　）

A．物体B匀速下降的速度是0.1米/秒
B．物体A向左做匀速直线运动与桌面之间的摩擦力为100N
C．物体B在水中匀速上升时，绳的拉力功率为2W
D．物体B密度是3×103千克/米3
【解答】解：
A、B物体下滑的速度为vB＝2vA＝2×0.2m/s＝0.4m/s．此选项错误；
B、C、D、当物体A水平向右匀速运动时，分别对A、B物体受力分析如下图所示：

则根据力的平衡条件可得：f＝2F1，F1＝GB，
∵G＝mg，m＝ρV，∴f＝2GB＝2mBg＝2ρVg﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当A向左匀速直线运动时，分别对A、B物体受力分析如下图所示：

∵A物体对水平桌面的压力不变，接触面粗糙程度不变，∴f的大小不变，
则根据力的平衡条件可得：F＝f+F2，F2＝2（GB﹣F浮），∴F＝f+2（GB﹣F浮）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
∵B物体始终浸没在水中，∴V排＝V，∴F浮＝ρ水gV﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
由①②③式可得：
∴F＝4ρVg﹣2ρ水gV，
即：ρ＝＝＝3×103kg/m3。
物体A受到的摩擦力为f＝2GB＝2ρgV＝2×3×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3＝60N。
B物体的重力为GB＝30N，
B受到的浮力为F浮＝ρ水gVB＝1.0×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3＝10N，
物体B在水中匀速上升时，绳的拉力为F2＝GB﹣F浮＝30N﹣10N＝20N，
拉力的功率为P2＝F2vB＝20N×0.4m/s＝8W。
选项B、C错误，选项D正确。
故选：D。
二．多选题（共1小题）
（多选）13．在如图所示的滑轮组中，动滑轮重200N．用该滑轮组在把重力为G的物体A匀速竖直提升2m的过程中，卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力F做功的功率200W，物体A上升的速度υA为0.1m/s。不计绳重和摩擦，则下列计算结果正确的是（　　）

A．物体A受到的重力为1800N
B．卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力F为2000N
C．滑轮组匀速提升物体A的机械效率为80%
D．滑轮组匀速提升物体A做的有用功为3600J
【解答】解：
（1）由图知，n＝2，拉力端移动的速度v＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s，
由P＝＝＝Fv可得拉力：
F＝＝＝1000N，
不计绳重和摩擦，拉力F＝（G+G轮），则物体重力：
G＝2F﹣G轮＝2×1000N﹣200N＝1800N，故A正确、B错；
（2）滑轮组匀速提升物体A的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝90%，故C错；
（3）滑轮组匀速提升物体A做的有用功：
W有用＝Gh＝1800N×2m＝3600J，故D正确。
故选：AD。
三．填空题（共1小题）
14．某同学在探究杠杆平衡条件时，使用的每个钩码的质量相等，杠杆上相邻刻线间的距离相等。将杠杆调节在水平位置平衡后，如图所示，在杠杆上的A点悬挂了2个钩码。为使杠杆保持在此位置平衡，可以在B点悬挂 　1　个钩码；也可以在 　C　点用弹簧测力计竖直向上拉杠杆。（选填“B”“O”“C”）

【解答】解：一个钩码的重是GN，设杠杆一个小格是L，
根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2得，2G×2L＝FB×4L，FB＝G，
将杠杆调节在水平位置平衡，如改变弹簧测力计拉力的方向，使之竖直向上，根据杠杆所标的字母应在C点用弹簧测力计竖直向上拉杠杆；
故答案为：1；C。
四．作图题（共2小题）
15．画出力F的力臂，并标上字母L。

【解答】解：图中O为支点，反向延长力F画出力的作用线，然后由支点O向F的作用线作垂线，垂线段的长度L为F的力臂，如图所示：

16．如图所示，人站在地面上向下拉绳子，请画出滑轮组的绕线方法。

【解答】解：对由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有两股和三股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有三股绕线的方法拉力方向向上；有两股绕线的方法拉力方向向下，根据题意人站在地面上向下拉绳子，可知拉力方向向下，因此从定滑轮上固定。如图所示：

五．实验探究题（共4小题）
17．（1）图1所示，OB是以O点为支点的杠杆，F是作用在杠杆B端的力。图中线段AB与力F的作用线在一条直线上，且OA⊥AB、AC⊥OB。线段 　OA　表示力F的力臂（选填“OA”“AB”或“AC”）。
（2）如图2所示，杠杆水平平衡。杠杆可在竖直平面内绕固定点O自由转动，其上相邻刻线间的距离相等。若在杠杆上A点挂2个重均为0.5N的钩码，在B点挂 　3　个重均为0.5N的钩码，杠杆仍能保持水平平衡。
（3）如图3所示，将两端开口的饮料管B插入水中，用另一只饮料管A向B的上端持续吹气时，饮料管B中的水面会 　上升　。

【解答】解：（1）由图1可知，OA是从支点到力F作用线的距离，所以线段OA表示力F的力臂；
（2）设一个钩码为G，一格的长度为L，
则杠杆水平平衡时，A、B两端的作用力和力臂分别为GA＝2G，GB＝nG，LA＝3L，LB＝2L，
由杠杆的平衡条件可得：GALA＝GBLB，即2G×3L＝nG×2L，
解得：n＝3，即为使杠杆保持水平平衡，应在B点悬挂3个钩码；
（3）将两端开口的饮料管B插入水中，用另一只饮料管A向B的上端持续吹气时，饮料管B上方空气的流速增大，压强减小，饮料管B中水受到向上的压强大于向下的压强，液面上升。
故答案为：（1）OA；（2）3；（3）上升。
18．在“研究杠杆平衡条件”的实验中，杠杆刻度均匀，每个钩码的质量都相等。
（1）实验开始前，杠杆如图甲所示处于静止状态。为使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向　左　移动。（选填“左”或“右”）
（2）调节杠杆水平平衡后，如图乙所示，在M点挂上3个钩码，在N点挂上4个钩码。此时，杠杆在水平位置　能　平衡。（选填“能”或“不能”）
（3）用弹簧测力计和钩码配合使用，也可以研究杠杆平衡条件。如图丙所示，A点悬挂4个钩码的总重力为2N，若用弹簧测力计在B点竖直向上拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的示数为　1　N。若在B点沿着BP斜向上施加拉力F，使杠杆在水平位置平衡，请在答题卡相应位置处画出拉力F的力臂，并用L表示。

【解答】解：（1）图甲中，杠杆右端下沉，为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆两端的螺母向左调；
（2）图乙中，设一格为L，一个钩码重G，则有3G×4L＝4G×3L，
即左边的力和力臂的乘积等于右边的力和力臂的乘积，
杠杆能在水平位置平衡；
（3）设一格为L，钩码重G，根据杠杆的平衡条件：F1L1＝F2L2
即：FB×8L＝G×4L
解得：FB＝＝G＝×2N＝1N；
力臂是支点到力的作用线的距离，图丙中拉力F′的力臂L如下图：
。
故答案为：（1）左；（2）能；（3）1；
。
19．实验桌上有带横杆的铁架台、刻度尺、弹簧测力计、细绳，钩码一盒，滑轮2个。小勇利用上述实验器材测量滑轮组的机械效率。
（1）在图中，请你用笔画线代替细绳，帮助小勇组装滑轮组，使绳子自由端施加竖直向上的拉力。
（2）该实验需要测量的物理量有：绳子自由端施加的拉力F、钩码被提升的高度h、绳子自由端移动的距离s和　钩码的重力G　。
（3）画出本次实验数据的记录表格。
（4）提高机械效率的方法有　换用质量较小的动滑轮　。（写出1个方法即可）

【解答】解：（1）对由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，使绳子自由端施加竖直向上的拉力，故如下图所示：

（2）根据测机械效率的原理是η＝×100%＝×100%可知，该实验需要测量的物理量有：绳子自由端施加的拉力F、钩码被提升的高度h、绳子自由端移动的距离s和被提升的钩码的重力G；
（3）表格内容包括：鈎码重力G、绳端拉力F、鈎码提升的高度h、绳端移动距离s以及滑轮组机械效率η，表格如下：
鈎码重力G/N
绳端拉力F/N
鈎码提升的高度h/cm
绳端移动距离s/cm
滑轮组机械效率η/%





（4）提高该滑轮组机械效率的方法有换用质量较小的动滑轮或增大被提升的钩码的重力。
故答案为：（1）如上图所示；（2）钩码的重力G；（3）如上述表格；（4）换用质量较小的动滑轮。
20．某班同学利用杠杆做了以下的实验：
A：“探究杠杆的平衡条件”。
（1）当杠杆静止在如图甲所示的位置时，杠杆处于　平衡　（选填“平衡”或“不平衡”）状态；此
时，要使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向右调节，这样做的好处是　便于测量力臂大小　，同时消除了杠杆自重对杠杆平衡的影响。
（2）小明同学用如图乙所示的方法使杠杆处于水平平衡状态，测出此时的拉力大小为F1，发现F1L1≠F2L2，其原因是：　把L1当成了F1的力臂　。
B：“探究杠杆的机械效率”。
如图丙所示装置，每个钩码的质量为m，O为支点（支点处摩擦忽略不计）。他将2个钩码悬挂在B点，在A点用竖直向上的拉力F1匀速拉动弹簧测力计，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率η＝　×100%　。（用已知量和测量量的符号表示）
【解答】解：A（1）如图甲所示，杠杆静止，则杠杆处于平衡状态；
要使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向右调节，杠杆在水平位置平衡时，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小，杠杆的重心在支点上，杠杆的重力力臂为0，同时消除了杠杆自重对杠杆平衡的影响；
（2）小明同学用如图乙所示的方法使杠杆处于水平平衡状态，测出此时的拉力大小为F1，发现F1L1≠F2L2，其原因是：把L1当成了F1的力臂；
B：将2个钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，对钩码做的功为有用功：W有用＝2mgh2，做的总功：
W总＝F1h1，则此次杠杆的机械效率：
η＝×100%＝×100%。
故答案为：A：（1）平衡；便于测量力臂大小；（2）把L1当成了F1的力臂；B：×100%。
六．计算题（共5小题）
21．如图是运动员利用器械进行举重训练的示意图，其中横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动，OA：OB＝4：5，系在横杆A端的细绳通过滑轮悬挂着质量为30kg的物体M。运动员小强站在水平地面上时对地面的压强为1×104Pa，当他用力举起横杆B端恰好使AB在水平位置平衡时，他对横杆B端竖直向上的作用力为F，此时他对水平地面的压强为1.4×104Pa。g取10N/kg，横杆AB与绳的质量均忽略不计。求：
（1）F的大小；
（2）运动员的体重G人。

【解答】解：（1）如图，因为使用定滑轮改变了动力的方向，不能省力，所以细绳对横杆A端的拉力：FA＝G＝mg＝30kg×10N/kg＝300N，
已知LOA：LOB＝4：5，根据杠杆平衡条件可得，FALOA＝FLOB，
所以F的大小：F＝＝＝240N；
（2）小强用力举起横杆B端恰好使AB在水平位置平衡时，他对水平地面的压强为1.4×104Pa，则他对地面的压力：F压＝pS＝1.4×104Pa×S，
分析小强的受力可知他受到向下的重力、向下的压力和向上的支持力，他对水平地面的压力等于地面对他的支持力，即：F压＝F+G人，
则1.4×104Pa×S＝240N+G人﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
小强站在水平地面上时对地面的压强为1×104Pa，他对水平地面的压力等于他的重力，则他的重力：G人＝F压′＝1.0×104Pa×S﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
由①②联立解得：S＝6×10﹣2m2；
则他的重力：G人＝1.0×104Pa×S＝1.0×104Pa×6×10﹣2m2＝600N。
答：（1）F的大小为240N；
（2）运动员的体重为600N。
22．如图所示，地面上某圆柱形容器内装有水，容器底面积为40cm2。将物体B放入容器水中时，B受到的浮力为F1，容器对地面的压力为5N；使用杠杆提起物体B，当杠杆C端挂质量为mA的物体时，杠杆在水平位置恰好平衡，物体B刚好有体积露出水面，此时容器对地面的压力为2.6N，物体B受到的浮力为F2，容器内液面下降了0.5cm。已知：OD：OC＝4：3，（g取I0N/kg）。求：
（1）物体B的体积VB。
（2）浮力F2。
（3）物体B的重力GB。
（4）物体A的质量mA。

【解答】解：（1）因为物体B刚好有体积露出水面，容器内液面下降了0.5cm，则B的体积VB＝4ΔV＝4S•Δh＝4×0.5cm×40cm2＝80cm3；
（2）物体B受到的浮力：F2＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg××80×10﹣6m3＝0.6N；
（3）设容器和水的总重力为G；作用在D端绳子上的拉力为FD，
根据题意可得：G+GB＝5N﹣﹣﹣﹣①
G+GB﹣FD＝2.6N﹣﹣﹣﹣②
①﹣②得：FD＝2.4N；
则物体B的重力：GB＝F2+FD＝0.6N+2.4N＝3N；
（4）根据杠杆平衡的条件可得，
FD•OD＝GA•OC；
即2.4N×4＝GA×3；
解得：GA＝3.2N，
由G＝mg可知，物体A的质量：mA＝＝＝0.32kg。
答：（1）物体B的体积VB为80cm3；
（2）浮力F2为0.6N；
（3）物体B的重力GB为3N；
（4）物体A的质量mA为0.32kg。
23．工人使用如图所示的滑轮组，在50s内将重1500N的物体A匀速提升1m，拉力F为500N。在此过程中，不计绳重和轮与轴间的摩擦。
求：（1）绳子自由端的移动速度v绳；
（2）动滑轮的总重G动。

【解答】解：不计绳的重力和摩擦，n＝4
（1）物体上升的速度：v＝＝＝0.02m/s，
绳子自由端的移动速度：v绳＝4v＝4×0.02m/s＝0.08m/s；
（2）不计绳重和摩擦，
F＝（G轮+G物）
即：500N＝（G轮+1500N），
动滑轮的重：
G轮＝500N。
故答案为：（1）绳子自由端的移动速度0.08m/s；（2）动滑轮的总重500N。
24．如图所示，一位体重为800N的工人师傅利用滑轮组提升2000N的重物，重物0.2m/s的速度匀速上升，该滑轮组的机械效率为80%．不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦，g取10N/kg。求：
（1）动滑轮受到的重力G动；
（2）地面对工人师傅支持力F支；
（3）工人师傅做功的功率P。

【解答】解：
（1）不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦，则滑轮组的机械效率：
η＝＝＝，
带入数据得：
80%＝，
解得：G轮＝500N；
（2）由图可知，有5段绳子拉着动滑轮，即n＝5，
由η＝＝＝可得绳端的拉力：
F＝＝＝500N；
人受到竖直向上的拉力、支持力和竖直向下的重力而静止，所以F+F支＝G人，
则支持力：F支＝G人﹣F＝800N﹣500N＝300N；
（3）有5段绳子拉着动滑轮，重物0.2m/s的速度匀速上升，
则绳子的自由端的速度为：v＝5v物＝5×0.2m/s＝1m/s；
则拉力的功率为：
P＝＝＝Fv＝500N×1m/s＝500W。
答：（1）动滑轮受到的重力为500N；
（2）地面对工人师傅支持力为300N；
（3）工人师傅做功的功率为500W。
25．如图所示，质量为20kg的物体沿水平面以0.4m/s的速度做匀速直线运动，地面与物体间的摩擦力为12N．（g＝10N/kg）
（1）不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦的情况下，绳子自由端的拉力为多少？
（2）若考虑绳重、滑轮与轴之间的摩擦，且滑轮组机械效率为80%，绳子自由端的拉力为多少？拉力做功的功率为多少？

【解答】解：
（1）由图知，n＝3，则拉力F＝f＝×12N＝4N；
（2）滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，
所以F2＝＝＝5N，
拉力端移动的速度：
s＝3×0.4m/s＝1.2m/s，
拉力做功功率：
P2＝F2v＝5N×1.2m/s＝6W。
答：（1）不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦的情况下，绳子自由端的拉力为4N；
（2）若考虑绳重、滑轮与轴之间的摩擦，且滑轮组机械效率为80%，绳子自由端的拉力为5N，拉力做功的功率为6W。
七．解答题（共3小题）
26．（1）请在图1中画出最省力的滑轮组的绕线方式。
（2）如图2所示，OB是以O点为支点的杠杆，请画出力F的力臂。

【解答】解：（1）从动滑轮的挂钩开始依次绕绳子，最后有三段绳子承担物重，这就是最省力的绕法。
（2）延长F的作用线，过支点O作垂直拉力F作用线的垂线段即为力臂L，如图所示：

27．图甲所示，杠杆MN可绕固定点O在竖直平面内转动，OM：ON＝1：3，物体A用细绳挂在杠杆M端，某同学在杠杆N端通过细绳用F＝150N竖直向下的力使物体A离开地面，杠杆在水平位置平衡；如图乙所示，卷扬机固定在工作台上，通过细绳与滑轮组相连，工作时可将滑轮组匀速提升，滑轮组自由端固定在地面上（杠杆和细绳的质量不计，绳与滑轮轴之间的摩擦不计，g取10N/kg）。

求：（1）物体A所受到的重力；
（2）把物体A挂在滑轮组下提升3m时，卷扬机上绳子移动的距离；
（3）若每个滑轮的重力为30N，提升物体A时，卷扬机的机械效率。
【解答】解：（1）根据杠杆平衡条件可知：G•OM＝F•0N 则G＝＝＝450N；
（2）由图乙知，滑轮组自由端固定在地面上，若物体被提高h，则固定在地面上的绳子端相对移动s＝2h；上端动滑轮可知卷扬机的绳子端移动距离为s′＝s，则卷扬机上绳子移动的距离s′＝×2h＝×2×3m＝2m；
（3）若每个滑轮的重力为30N，提升物体A时，有用功为：W有＝Gh＝450N×3m＝1350J；
W额外＝G动h+G动h′＝30N×3m+30N×2m＝150J
总功为：W总＝W有+W额外＝1350J+150J＝1500J，
机械效率为：η＝＝＝90%。
答：（1）物体A所受到的重力450N；
（2）把物体A挂在滑轮组下提升3m时，卷扬机上绳子移动的距离2m；
（3）若每个滑轮的重力为30N，提升物体A时，卷扬机的机械效率90%。
28．如图所示，轻质杠杆AD用两根软绳悬挂于天花板上，两绳分别系在杠杆上的B、C两点。已知杠杆的长度为0.8m，BC间的距离为0.2m，CD间的距离为0.2m。用细绳将滑轮组固定在杠杆的A端，物体M（其质量可变）挂在动滑轮的挂钩上，每个滑轮重均为60N．物体H通过细绳挂在杠杆的D端，其质量始终保持不变。为使杠杆AD保持水平平衡，滑轮组所能提升重物M的最大质量m1与最小质量m2之比为4：1．杠杆、细绳的质量及一切摩擦均可忽略不计，取g＝10N/kg。求：
（1）滑轮组对杠杆A端的最大拉力T1与最小拉力T2之比；
（2）重物M的最大质量m1；
（3）若人的质量为60kg，每只鞋与地面的接触面积为200cm2，当人用最大拉力F1与最小拉力F2竖直向下拉绳时，人对水平地面压强的差值多大；
（4）滑轮组的最小机械效率η1与最大机械效率η2之比。

【解答】解：（1）以B点为支点时，滑轮组对杠杆A端有最大拉力T1；以C点为支点时，
滑轮组对杠杆A端有最小拉力T2。
由图中距离关系可知：AB＝0.4m，AC＝0.6m，BD＝0.4m
根据杠杆平衡条件：T1×AB＝GH×BD…①
T2×AC＝GH×CD…②
①/②得出：T1：T2＝3：1 …；
（2）以定滑轮为研究对象，受力分析；以两个动滑轮和物体M整体为研究对象，受力分析得出如下平衡方程：
T1＝3F1+G定，4F1＝Gm1+2G动
T2＝3F2+G定，4F2＝Gm2+2G动；
因为m1：m2＝4：1，所以G1：G2＝m1：m2＝4：1
＝＝＝＝；
解得：Gm1＝1600N；
m1＝＝＝160kg；
（3）当人用最大拉力F1与最小拉力F2竖直向下拉绳时，绳给人向上的拉力分别为、，
＝F1＝＝＝430N；
＝F2＝＝＝130N
人先、后两次对地面的压强分别为
p1＝＝＝＝4.25×103Pa；
p2＝＝＝＝1.175×104Pa；
人对地面两次压强的差值为
△p＝p2﹣p1＝1.175×104Pa﹣4.25×103Pa＝7.5×103Pa；
（4）因为Gm1：Gm2＝4：1，所以Gm2＝＝＝400N；
η最小＝＝＝＝＝77%；
η最大＝＝＝＝＝93%；
所以＝＝。
答：（1）滑轮组对杠杆A端的最大拉力T1与最小拉力T2之比为3：1；
（2）重物M的最大质量m1为160kg；
（3）人对水平地面压强的差值为7.5×103Pa；
（4）滑轮组的最小机械效率η1与最大机械效率η2之比为43：52。
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