人教版初中物理同步 章节检测 第12章 简单机械（提分卷）（教师版含解析）

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第十二章 简单机械提分卷(考试时间：60分钟  试卷满分：100分)一、选择题：本题共14个小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．下列工具中，在使用时属于费力杠杆的是(　　)A．筷子 B．瓶起子 C．核桃夹 D．钢丝钳解：A、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A符合题意；B、起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意；C、核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；D、钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。答案：A。2．如图中的皮划艇运动员一手支撑住桨柄的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看作是一个杠杆。下图中的船桨模型中最合理的是(　　)  A．  B．  C．  D．解：由题意可知，撑住桨柄的末端为支点，下面的手给浆向后的力，这时水给浆一个向前的力，所以船前进。答案：B。3．一个600N重的成年人和一个小孩都过一道8m宽的水渠。成人从左岸到右岸，而小孩从水渠右岸到左岸，两岸各有一块6m长的坚实木板(忽略木板自身重量和木板叠交的距离)，要使成年人和小孩都能平安过渠，小孩的体重至少是(　　)A．100N B．200N C．300N D．400N解：(1)因成年人较重，所以只要成年人能安全过水渠，则小孩也能安全过水渠；小孩站在B′处让成年人先从木板上过水渠，当成年人到达水渠对岸后，站在B′处，然后再让小孩过水渠如图所示：(2)把木板A′B′视为杠杆，O为支点，成年人对A′B′的压力视为阻力F2，小孩对木板的压力视为动力F1，当成年人在A′时，阻力(成年人对A′B′的压力)最大，为F2＝G成年人＝600N，由题意和图示可知：OA′＝2m，OB′＝6m﹣2m＝4m，由杠杆平衡条件可得：F1×OB′＝F2×A′O，则F1＝＝＝300N，即小孩体重不能轻于300N；答案：C。4．如图所示，用细绳将一重为6N的物体沿粗糙程度相同的斜面匀速拉到高处，斜面长s＝1.5m，高h＝0.5m，在此过程中，斜面的机械效率为75%。下列说法正确的是(　　)A．拉力F的大小为2N B．斜面对物体的摩擦力与拉力F是一对平衡力 C．只将物体拉到斜面中点位置处，斜面的机械效率变为原来的一半 D．若只把斜面的高度降低，则斜面的机械效率降低解：A、此过程所做的有用功为：W有＝Gh＝6N×0.5m＝3J，根据η＝变形得，总功为：W总＝＝＝4J；由W总＝Fs得，拉力为：F＝＝≈2.7N，故A错误；B、物体在斜面上做匀速直线运动，受到平衡力的作用，即物体在重力、支持力、拉力、摩擦力四个力的作用下处于平衡状态，因支持力和重力不在同一直线上，则二力不是一对平衡力，所以可知摩擦力与拉力也不是一对平衡力(根本原因是二力的大小并不相等)，故B错误；C、只将物体拉到斜面中点位置处，斜面的倾斜角度不变，所以斜面的机械效率也不变，故C错误；D、若只把斜面的高度降低，即斜面的倾斜角度变小，则斜面的机械效率降低，故D正确。答案：D。5．如图所示，用一个始终水平向右的力F把杠杆OA从图示位置缓慢拉至接近水平的过程中，下列说法正确的是(　　)A．阻力臂一直变大 B．F先变小后变大 C．一直是省力杠杆 D．可以将杠杆OA拉至水平位置并保持静止解：如图，用一个始终水平向右的力F，把杠杆OA从图示位置缓慢拉至水平的过程中，阻力的大小不变(等于物重G)，阻力臂变大，动力臂不断变小，当阻力臂大于动力臂时，杠杆为费力杠杆；根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，动力将变大。；将杠杆OA拉至水平位置时，动力臂为0，杠杆不能平衡，不能保持静止状态，综上所述，A正确，BCD错误。答案：A。6．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：(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。答案：D。7．用下列简单机械，使重量同为G的物体都处于静止状态，如图所示，其中用力最大的是(均不计摩擦和机械自重)(　　)A． B． C． D．解：由题知，不计摩擦和机械自重，A、由于杠杆平衡，动力臂大于阻力臂，所以F＜G；B、由于杠杆平衡，动力臂小于阻力臂，所以F＞G；C、使用定滑轮，F＝G；D、使用动滑轮，F＝G；由以上分析可知，B选项中用力最大。答案：B。8．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：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。答案：B。9．如图所示，甲、乙分别为同一滑轮组的不同绕法，忽略绳重及一切阻力，用图甲绕法匀速提升重为900N的物体时，机械效率为90%。下列判断正确的是(　　)①拉力F1的大小为450N②用图乙绕法匀速提升400N重物时，机械效率为80%③分别用两种绕法匀速提升相同重物时，图乙绕法机械效率大④分别用两种绕法匀速提升相同重物升高相同高度，F1、F2做功相等A．只有②④正确 B．只有①②正确 C．只有②③正确 D．只有①②④正确解：①图甲中，n＝2，拉力端移动距离s＝2h，匀速提升重为900N的物体时，机械效率为90%，由η＝＝＝＝＝90%可得拉力F1的大小：F1＝＝＝500N，故①错误；②图甲中，忽略绳重及一切阻力，拉力F1＝(G+G动)，则动滑轮的重力：G动＝2F1﹣G＝2×500N﹣900N＝100N；忽略绳重及一切阻力，滑轮组的机械效率η＝＝＝，用图乙绕法匀速提升400N重物时，其机械效率为：η′＝＝×100%＝80%，故②正确；③④分别用两种绕法匀速提升相同重物、升高相同高度时，有用功相同，忽略绳重及一切阻力，克服动滑轮做的功是额外功，因同一滑轮组中动滑轮的重不变、提升高度相同，额外功相同，总功相同(即F1和F2做功相同)，有用功与总功的比值相同、机械效率也相同，故③错误、④正确。答案：A。10．某同学旅游时，发现一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械。当地人借助这种装置可以将较重的物体很轻便地搬运到二楼上面。他借助该装置提升100牛的重物(不计摩擦和装置的自重)。下列说法正确的是(　　)A．可以把A、B简化看成动滑轮 B．人将绳拉过1米时，物体也上升1米 C．物体匀速上升时，人对绳的拉力为20牛 D．利用该装置不能省力，但能改变力的方向解：A、提升物体时，A的轴固定不动，属于定滑轮；B和物体一起移动，属于动滑轮，故A错；B、由图知，A、B组成滑轮组，n＝5，则拉力端移动距离s＝5h；人将绳拉过1m时，物体上升的高度h＝0.2m，故B错；C、不计摩擦和装置的自重，人对绳的拉力：F＝G＝×100N＝20N，故C正确；D、由C项解答和图示可知，利用该装置既能省力，又能改变力的方向，故D错。答案：C。11．如图所示，某建筑工人利用滑轮组提升水平面上重900N、底面积为200cm2的方形货箱，货箱20s内匀速上升4m，工人所用拉力F为500N(不计绳重和摩擦)，则(　　)A．人拉绳子的速度为0.2m/s B．动滑轮的重力为100N C．该装置的机械效率是90% D．当滑轮组对货箱的拉力为零时，货箱对地面的压强为4.5×104Pa解：A、由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×4m＝12m，人拉绳子的速度v＝＝＝0.6m/s，故A错误；B、不计绳重和摩擦，由F＝(G+G动)可得，动滑轮的重力G动＝nF﹣G＝3×500N﹣900N＝600N，故B错误；C、滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝＝60%，故C错误；D、当滑轮组对货箱的拉力为零时，货箱对地面的压力F′＝G＝900N，货箱对地面的压强p＝＝＝4.5×104Pa，故D正确。答案：D。12．用水平力F1拉动如图所示装置，使木板A在粗糙水平面上向右匀速运动，物块B在木板A上表面相对地面静止，连接B与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为F2。不计滑轮重和绳重，滑轮轴光滑。则F1与F2的大小关系是(　　)A．F1＝F2 B．F2＜F1＜2F2 C．F1＝2F2 D．F1＞2F2解：由图知，(1)动滑轮在水平方向上受到三个力的作用：水平向右的拉力F1，墙壁对它水平向左的拉力F墙，木板A对它水平向左的拉力F木板，由于木板向右匀速运动，所以F1＝F墙+F木板，由于同一根绳子各处的拉力相等，所以F木板＝F1，由于力的作用是相互的，所以动滑轮对木板A的拉力为F动＝F木板＝F1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①；(2)物块B在水平方向上受到两个力的作用：绳子对它向左的拉力F2，木板A对它向右的摩擦力fA对B；由于物块B保持静止，所以F2＝fA对B；木板A在水平方向上受到三个力的作用：动滑轮对木板向右的拉力F动，物体B对木板向左的摩擦力fB对A，地面对木板向左的摩擦力f地面，由于木板向右匀速运动，所以F动＝fB对A+f地面﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②由于力的作用是相互的，所以fB对A＝fA对B＝F2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③由②③可得F动＝F2+f地面，即F1＝F2+f地面，也就是F1＝2F2+2f地面，所以F1＞2F2。答案：D。13．如图所示，在水平面上的物体重200N，与水平面的滑动摩擦力的大小是48N，当用图示装置水平匀速拉动物体时，F＝20N．若绳子自由端移动的速度为0.6m/s，则(　　)A．滑轮组的机械效率是80% B．绳子与滑轮间的摩擦力大小是4N C．物体的速度大小是0.3m/s D．动滑轮重4N解：A、由图知，水平使用滑轮组，n＝3，拉力端移动距离s＝3s物，滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝×100%＝80%，故A正确；BD、克服绳子与滑轮间摩擦做的功、克服滑轮与滑轮轴之间摩擦做的功等都是额外功，而题目所给条件无法计算有用功、总功大小，也无法直接计算额外功大小，所以无法计算出绳与滑轮间摩擦力以及动滑轮重，故BD错误；C、由题知，拉力端移动速度v＝3v物，所以物体的速度：v物＝v＝×0.6m/s＝0.2m/s，故C错。答案：A。14．如图所示为建筑工地上常用的吊装工具，物体M为重5000N的配重，杠杆AB的支点为O，已知OA：OB＝1：2，滑轮下面挂有建筑材料P，每个滑轮重100N，工人体重为700N，杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计，当工人用300N的力竖直向下以1m/s的速度匀速拉动绳子时(　　)A．工人对地面的压力为400N B．建筑材料P重为600N C．建筑材料P上升的速度为3m/s D．物体M对地面的压力为4400N解：(1)当工人用300N的力竖直向下拉绳子时，因力的作用是相互的，则绳子对工人会施加竖直向上的拉力，其大小也为300N，此时人受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F、竖直向上的支持力F支，由力的平衡条件可得：F+F支＝G，则F支＝G﹣F＝700N﹣300N＝400N，因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，所以工人对地面的压力：F压＝F支＝400N，故A正确；B、由图可知n＝2，且滑轮组摩擦均不计，由F＝(G+G动)可得，建筑材料P重；G＝2F﹣G动＝2×300N﹣100N＝500N，故B错误；C、物重由2段绳子承担，建筑材料P上升的速度v＝v绳＝×1m/s＝0.5m/s，故C错误；D、定滑轮受向下的重力、3段绳子向下的拉力、杠杆对定滑轮向上的拉力，由力的平衡条件可得：FA′＝3F+G定＝3×300N+100N＝1000N；杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力，大小相等，即FA＝F′A＝1000N；根据杠杆的平衡条件：FA×OA＝FB×OB，且OA：OB＝1：2，所以，FB＝＝＝500N；因为物体间力的作用是相互的，所以杠杆对物体M的拉力等于物体M对杠杆的拉力，即FB′＝FB＝500N；物体M受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力，则物体M受到的支持力为：FM支持＝GM﹣FB′＝5000N﹣500N＝4500N，因为物体间力的作用是相互的，所以物体M对地面的压力：FM压＝FM支持＝4500N．故D错误；答案：A。二、填空题(每空1分，共13分)15．如图所示，古代士兵常用定滑轮把护城河上的吊桥拉起。使用定滑轮可以　改变动力方向　(选填“省力”、“省距离”或“改变动力方向”)；吊桥可以看作杠杆，绳子对它的拉力是动力，吊桥的重力是阻力。在拉起吊桥的过程中，阻力臂大小　变小　(选填：“变大”、“变小”或“不变”)。解：(1)图中使用定滑轮的作用是改变动力的方向；(2)吊桥的重心在中点，重力的方向是竖直向下的，在吊起桥的过程中，从支点O到重力的作用线的距离变小，即阻力臂变小。答案：改变动力的方向；变小。16．如图所示，用固定在竖直墙上的直角三角形支架ABC放置空调室外机，已知AB长40cm，BC长50cm。室外机的质量为30kg，室外机的重力作用线正好通过AB中点，则A处钉受到的水平拉力F为 　200　N(支架重力不计)。为了安全，从力学的角度分析，室外机的位置应尽量 　靠近　(选填“靠近”或“远离”)墙壁。解：由勾股定理可得，AC＝＝＝30cm。由题意可知，以C为支点，ABC是一个杠杆。AC为A处螺钉水平拉力的力臂，室外机对其压力的力臂为AB长的，由杠杆平衡条件可得：F×AC＝G×AB；即：F×30cm＝300N××40cm；解得：F＝200N；为了安全，应减小A处的拉力(若拉力过大，支架对螺钉拉力会使螺钉松动而造成危险)；在A处拉力和阻力G一定时，室外机的位置越靠近墙壁，室外机对支架压力力臂越小，根据杠杆平衡条件可知，A处的拉力将减小，以保证支架和室外机的安全。答案：200；靠近。17．如图所示，快递小哥为了较快的把货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物，应该选用 　乙　装置，理由是 　利用乙装置不仅可以省力，也可以改变力的方向　。解：由图可知，甲方式是两个定滑轮，定滑轮的本质是等臂杠杆，不能省力，乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，不仅可以省力，也可以改变力的方向。答案：乙；利用乙装置不仅可以省力，也可以改变力的方向。18．如图所示，重力G＝700N的水平木板在滑轮组的作用下保持静止。三个滑轮等大、光滑，质量均忽略不计。所有细绳的重力均不计，与天花板间的固定点分别叫做A、B、C，与木板间的固定点分别叫做D、E；各条细绳中不与滑轮接触的部分均竖直。则B点处的细绳对天花板的拉力大小为　140N　。解：由题知，滑轮光滑(即摩擦不计)，细绳、滑轮重力不计，如图，水平木板受到F1、F2、F3和G的作用，且木板保持静止，则有：F1+F2+F3＝G﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，由于中间滑轮受到两个向上的拉力(每个力均为F1)、向下的拉力F2，则有F2＝2F1﹣﹣﹣﹣﹣﹣②且下面滑轮上的两个拉力F2＝F3﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③将②③代入①可得：F1+2F1+2F1＝G＝700N，解得：F1＝140N，因同一根绳子各处的拉力大小相等，所以B点处的细绳对天花板的拉力大小为140N。答案：140N。19．如图所示，工人利用滑轮组将180N的重物匀速向上提升到2m高的平台上，他所用的拉力为100N，则动滑轮重为 　20　N，绳子自由端向下移动的距离为 　4　m。(不计绳重及摩擦)解：由图知，使用滑轮组，承担物重的绳子股数n＝2。(1)不计绳重及摩擦，拉力F＝(G+G动)，则动滑轮重力：G动＝2F﹣G＝2×100N﹣180N＝20N；(2)绳子自由端向下移动的距离：s＝2h＝2×2m＝4m。答案：20；4。20．如图所示，利用滑轮组将放在水平地面上重为3000N的物体水平移动5m，当匀速拉动物体时，物体与地面的摩擦力为120N，此时水平拉力为50N，则拉力做的功是 　750　J，滑轮组的机械效率是 　80%　。解：从图中可知n＝3，物体水平移动5m，绳子自由端移动的距离s＝3s物＝3×5m＝15m，拉力做的功W总＝Fs＝50N×15m＝750J；有用功W有用＝fs物＝120N×5m＝600J，滑轮组的机械效率η＝＝×100%＝80%。答案：750；80%。21．如图所示，是一套简易升降装置示意图，其上端固定在楼顶，工人用力拉绳子，装置可使人与工作台升至所需高度，装置中滑轮A、B、C的重力分别为100N、50N、40N，人的重力为600N，当人用100N的拉力向下拉绳子时，地面对工作台的支持力为450N，则工作台的重力为　150　N．(不计绳重和摩擦)解：设动滑轮A上绳子的拉力为FA，动滑轮B上绳子的拉力为FB，由图可知，FA+GB＝2FB，FB＝100N，工作台、动滑轮和人的总重：G总＝G人+G台+G轮，工作台、动滑轮和人受到的拉力：F拉＝3FB+FA＝3FB+2FB﹣GB＝3×100N+2×100N﹣50N＝450N，∵G总＝F拉+F支＝450N+450N＝900N，∴G台＝G总﹣G轮﹣G人＝900N﹣(100N+50N)﹣600N＝150N。答案：150。22．如图所示的简单机械是由固定的斜面和滑轮组成的。若斜面的长L与斜面高h的比值为2，整个机械的效率为80%，则使用该机械将重物沿斜面缓慢拉上的过程中，作用力F与重物所受重力G的之比为　5：16　。解：由题知，使用的是动滑轮，将重物拉到斜面顶端，拉力移动的距离：s＝2L，∵L＝2h，∴s＝4h，使用该装置做的有用功：W有用＝Gh，使用该装置做的总功：W总＝Fs＝4Fh，∵η＝＝＝＝80%，∴F：G＝5：16。答案：5：16。三、实验探究题(每空1分，共20分)23．斜面是一种简单机械，使用斜面的好处是可以省力。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？(使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面的拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力)小华提出以下三个猜想。猜想1：斜面的省力情况与斜面的表面材料有关。猜想2：斜面的省力情况与斜面的倾角有关。猜想3：斜面的省力情况与物体的重力大小有关。他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验，在沿斜面的力作用下，物块在斜面上做匀速直线运动，记录的实验数据如下表：实验序号①②③④⑤⑥斜面倾角θθθθθ1(θ1＞θ)θ2(θ2＞θ1)斜面的表面材料木板毛巾木板木板木板木板物块重力G/N224622沿斜面的拉力F/N1.351.522.704.051.521.70(1)通过对比实验 　①②　(填写实验序号)中的数据可知，使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关。(2)通过对比实验序号①、⑤、⑥中的数据，得出的结论是：在其他条件相同时，　斜面倾角越小越省力　。(3)为了验证猜想3，小华做了实验 　①③④　(填写实验序号)，分析实验数据后，小华认为这几次实验省力情况相同依据是 　沿斜面的拉力F与物体重力G的比值大小相等　。【拓展】完成实验后，小华沿斜面用1.8N的拉力，将重5.4N的物体从斜面底匀速拉到顶端。已知斜面长1.2m，高0.3m，物体在斜面上运动时受到的摩擦力是 　0.45　N，斜面的机械效率是 　75%　。解：(1)由题知，斜面的省力情况可能与斜面的表面材料、斜面的倾角、物体的重力大小三个因素有关。要探究斜面省力的情况与斜面的表面材料关系时，应控制物体的重力和倾角，改变斜面的表面材料，应选择①②两次实验数据对比；(2)由表中①、⑤、⑥的实验数据知，斜面的表面材料、物体的重力相同，斜面倾角越小，沿斜面的拉力越小，即：在其他条件相同时，斜面倾角越小越省力；(3)为了验证猜想3，斜面的省力情况与物体的重力大小有关，应控制斜面的表面材料、斜面的倾角，改变物体的重力，小华应做了①③④三次实验；由这三次实验数据知，沿斜面的拉力F与物体重力G的比值：＝＝，所以这几次实验省力情况相同。【拓展】小华做的有用功：W有＝Gh＝5.4N×0.3m＝1.62J，总功：W总＝Fs＝1.8N×1.2m＝2.16J，克服物体与斜面间的摩擦力所做的功是额外功，所以W额＝W总﹣W有＝fs，物体在斜面上运动时受到的摩擦力f＝＝＝0.45N；斜面的机械效率η＝＝＝75%。答案：(1)①②；(2)斜面倾角越小越省力；(3)①③④；沿斜面的拉力F与物体重力G的比值大小相等；【拓展】0.45；75%。24．在“探究杠杆的平衡条件”的实验中；(1)如图1杠杆上而有刻度，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，这时应将平衡螺母向 　右　(选填“左”或“右”)端调节，直到杠杆在 　水平　位置平衡。(2)图2和图3的操作相比，图 　2　更方便，因为可以直接读出 　力臂　。实验中杠杆右侧没有使用钩码，使用弹簧测力计的好处是 　便于随时观察力的变化　。(3)图4中，若慢慢将弹簧测力计向右倾斜拉杠杆，仍使杠杆在水平位置平衡，它的示数将变 　大　，因为 　拉力的力臂变小了　。(4)经过多次实验，得出实验结论后，小明同学想利用图5装置测出杠杆提升钧码时的机械效率：①图5所示实验中，每个钩码重0.5N，弹簧测力计竖直向上拉杠杆，它的示数为4N，当钩码上升6cm时，杠杆上的C点上升3cm，则此时杠杆的机械效率ηa＝　75%　。②杠杆的机械效率跟钩码悬挂的位置到底有没有关系呢？如图6，他仍然竖直向上拉杠杆使C点上升3cm，若支点处的摩擦力可以忽略不计，经分析可知此时杠杆的机械效率ηb与ηa相比 　变小　(选填“变大”“变小”或“不变”)。接下来可以进行实验，收集数据，通过实践证明我们的分析是否正确。解：(1)杠杆重心右移，应将平衡螺母(左端和右端的均可)向右调节，直至重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零，这样就减小了杠杆的自重对实验的影响；力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来。(2)由图可知，图2的力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来，因此图2更方便；实验中杠杆右侧没有使用钩码，使用弹簧测力计的好处是便于随时观察力的变化；(3)弹簧测力计在C处竖直向上拉时，拉力的方向竖直向上与杠杆垂直，动力臂等于支点到力的作用点的距离；当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，拉力的方向不再与杠杆垂直，动力臂变小，根据杠杆平衡条件，动力变大，弹簧测力计的示数变大。(2)①W有用＝Gh＝3×0.5N×0.06m＝0.09J；W总＝FS＝4N×0.03m＝0.12J；ηa＝×100%＝×100%＝75%，②钩码的悬挂点在A点时，由杠杆的平衡条件得G•OA＝F•OC；悬挂点移至B点时，由杠杆的平衡条件得G•OB＝F•OC，经对比发现，由OA到OB力臂变小，所以有用功减小，仍然竖直向上拉杠杆使C点上升3cm，拉力和阻力臂不变，因此由公式η＝可知，杠杆的机械效率变小。答案：(1)右；水平；(2)2；力臂；便于随时观察力的变化；(3)大；拉力的力臂变小了；(4)75%；变小。25．在“测量滑轮组机械效率”的实验中，小明利用同一滑轮组先后提升不同重量的物体进行实验，如图甲和乙所示，不计空气阻力。实验测量的数据记录在表格中：次数物重/N提升高度/m拉力/N绳端移动距离/m机械效率η130.12.00.350%260.13.20.3　62.5%　(1)根据测量的实验数据，可计算出表格中的横线上应填的数据大小为 　62.5%　(用百分数表示)。(2)分析实验数据，可初步得出的实验结论为：同一滑轮组的机械效率与 　被提升物体的重力　有关。(3)小明在实验操作过程中发现：一边拉动弹簧测力计一边读数，非常不方便，因为这样弹簧测力计示数不稳定，为了方便读数，小明认为可以让弹簧测力计保持静止时读数，他的这种想法显然是错误的，因为他没有考虑到 　绳子与滑轮之间的摩擦　对滑轮组机械效率的影响，如果让弹簧测力计保持静止时读数，则所测出的滑轮组机械效率将比其真实值 　偏大　(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。(4)如果不计绳重和摩擦，只是按照如图丙所示的绕绳方法组装滑轮组，并利用图丙方案提升相同重量的物体，对比甲图和图丙所示的滑轮组的机械效率，可知η甲　等于　η丙(选填“大于”、“等于”或“小于”)。解：(1)根据测量的实验数据，2的机械效率为：η＝＝×100%＝×100%＝62.5%；(2)从实验数据看，钩码上升的高度相同，钩码重不断增大，机械效率不断提高，所以可以看出滑轮组的机械效率与被提升物体的重力有关。(3)在弹簧测力计静止时读出了数据，由于不会克服绳与轮之间的摩擦，所以测得的拉力偏小，她的想法是不正确的，实验过程中拉力F应该在弹簧测力计做匀速运动时读数，若为了方便，若在测力计静止时读数，则没有测量出机械的摩擦力，测量出的拉力变小，根据W＝Fs，求出的总功变小，故测出的机械效率将比真实值偏大；(4)不计绳重和摩擦，只是按照如图丙所示的绕绳方法组装滑轮组，并利用图丙方案提升相同重量的物体，绳子的有效股数不同、动滑轮的个数相同、物体的重力相等，绳子的缠绕方式不同，两装置中，提升相同的物体上升相同的高度时所做的有用功相同，动滑轮的个数和摩擦力的大小相同所做的额外功相等，由η＝＝×100%可知两者的机械效率相等，可知η甲等于η丙。答案：62.5%；(1)62.5%；(2)被提升物体的重力；(3)绳子与滑轮之间的摩擦；偏大；(4)等于。四、计算题(26题13分，27题12分，共25分)26．如图所示，一根足够长的轻质杠杆水平支在支架上，将边长为5cm的正方体G1通过轻质细绳系于正上方杠杆的A点，物体G2重为40N，将G2放在B点时，G1对地面的压强为2×104Pa，已知OA＝0.2m，OB＝0.1m，问：(1)此时细绳作用于A的拉力是多大？(2)正方体G1的重力是多少？(3)现用F＝5N的水平拉力使G2以0.05m/s的速度从B点向右匀速直线运动，多少秒时间，可使G1对地面的压力恰好为零？解：(1)设此时细绳作用于A的拉力为FA，由杠杆的平衡条件可得FA•OA＝G2•OB，则绳子的拉力：FA＝G2＝×40N＝20N；(2)此时G1对地面的压强为2×104Pa，则由p＝可得，G1对地面的压力：F1＝pS1＝2×104Pa×(0.05m)2＝50N；因正方体对地面的压力等于自身的重力减去绳子的拉力，所以，正方体G1的重力：G1＝F1+FA＝50N+20N＝70N；(3)G1对地面的压力恰好为零时，绳子的拉力FA′＝G1＝70N，设此时G2向右运动到D位置，由杠杆的平衡条件可得：FA′•OA＝G2•OD，则OD＝•OA＝×0.2m＝0.35m，G2向右运动的距离：s＝OD﹣OB＝0.35m﹣0.1m＝0.25m，由v＝可得，G2向右匀速直线运动的时间：t＝＝＝5s。答：(1)此时细绳作用于A的拉力是20N；(2)正方体G1的重力是70N；(3)经过5s后，可使G1对地面的压力恰好为零。27．如图所示，为一滑轮组，在竖直拉力F＝20N的作用下，提着重物G匀速上升，在10s钟内，力F上升了1.2m，如果忽略绳重与摩擦阻力，试求：(1)重物G上升的速度为多大；(2)如果此时该滑轮组的效率为80%，则所提重物的重力为多大；(3)如果所提重物的重力增加为68N，则匀速提升重物时，该滑轮组的效率为多少。解：(1)由图可知n＝3，重物上升的高度：h＝＝＝0.4m，重物G上升的速度：v物＝＝＝0.04m/s；(2)因为滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，所以重物的重力：G＝nηF＝3×80%×20N＝48N；(3)因为不计绳重和摩擦时F＝(G+G动)，所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝3×20N﹣48N＝12N，又因为不计绳重和摩擦时η＝＝＝＝，所以提重物的重力增加为68N时滑轮组的机械效率：η'＝＝＝85%。答：(1)重物G上升的速度为0.04m/s；(2)如果此时该滑轮组的效率为80%，则所提重物的重力为48N；(3)如果所提重物的重力增加为68N，则匀速提升重物时，该滑轮组的效率为85%。