2025年中考物理一轮复习练与测专题13 简单机械（10题型）（练习）（解析版）

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TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc28835" PAGEREF _Tc28835 \h 2
\l "_Tc22426" 题型01 杠杆、杠杆的分类 PAGEREF _Tc22426 \h 2
\l "_Tc19090" 题型02 杠杆作图 PAGEREF _Tc19090 \h 5
\l "_Tc10437" 题型03 探究杠杆平衡条件 PAGEREF _Tc10437 \h 7
\l "_Tc7366" 题型04 杠杆平衡条件的应用 PAGEREF _Tc7366 \h 10
\l "_Tc14626" 题型05 定滑轮、动滑轮 PAGEREF _Tc14626 \h 15
\l "_Tc20069" 题型06 理想滑轮组的计算 PAGEREF _Tc20069 \h 17
\l "_Tc5450" 题型07 实际滑轮组的计算 PAGEREF _Tc5450 \h 20
\l "_Tc7039" 题型08 水平滑轮组 PAGEREF _Tc7039 \h 24
\l "_Tc27493" 题型09 滑轮组的绕绳 PAGEREF _Tc27493 \h 26
\l "_Tc14992" 题型10 斜面与轮轴 PAGEREF _Tc14992 \h 27
\l "_Tc7467" PAGEREF _Tc7467 \h 29
\l "_Tc7921" PAGEREF _Tc7921 \h 37
题型01 杠杆、杠杆的分类
1.下列关于杠杆的一些说法中，正确的是（ ）。
A. 杠杆只可以是直的 B. 动力臂就是支点到动力作用点的距离
C. 杠杆支点一定在杠杆上 D. 杠杆的长度等于动力臂与阻力臂之和
【答案】C。
【解析】A、杠杆可以是直的，也可以是弯曲的，故A错误；
B、动力臂就是支点到动力作用线的距离，故B错误；
C、杠杆的五要素之一就是支点，且支点一定作用在杠杆上，故C正确；
D、力臂是从支点到力的作用线的距离，简单地说，就是“点到线”的距离，而不是“点”到“点”的距离。力臂不一定是杠杆的长度，也不一定在杠杆上，所以杠杆的长度不一定等于动力臂与阻力臂之和，故D错误。 故选：C。
2.如图所示的情景展示了物理世界的平衡之美。用细线将铁锤悬挂在光滑的尺子上，锤柄末端紧贴尺面，尺子一端置于水平桌面边缘O点处，整个装置恰好处于平衡状态。若尺面水平且不计尺子和细线所受重力，下列说法正确的是（ ）。
A．尺子可以视为能绕O点转动的杠杆；
B．细线对铁锤的拉力与铁锤所受重力是一对平衡力；
C．细线对尺子的拉力大于锤柄末端对尺子的作用力；
D．尺子与铁锤组成的整体，其重心在O点的正下方
【答案】ACD。
【解析】A．尺子绕着O点转动，故尺子可以视为能绕O点转动的杠杆，故A正确；
B．对铁锤受力分析，铁锤受到了重力和细线对其的拉力，还受到了尺子对铁锤的作用力，而铁锤处于静止状态，故三个力处于平衡态，故细线对铁锤的拉力与铁锤所受重力不是一对平衡力，故B错误；
C．对铁锤受力分析，铁锤受到了竖直向下的重力，和尺子对其向下的力，还受到了细线给其向上的拉力，竖直向上的力等于竖直向下的合力，故细线对尺子的拉力大于锤柄末端对尺子的作用力，故C正确；
D．若将尺子与铁锤组成的整体，这个整体受到了重力和桌面对其支持力，而支点是两个力的作用点，故重力的作用线是过O点的，而尺子与铁锤组成的整体，重心偏向密度大的一端，铁锤的密度大，故重心在O点的正下方，故D正确。故选ACD。
3.如图所示，开瓶器开启瓶盖时，可看作是（ ）。
A．以A为支点的费力杠杆 B．以A为支点的省力杠杆
C．以B为支点的费力杠杆 D．以B为支点的省力杠杆
【答案】B。
【解析】经验告诉我们，开启瓶盖时，瓶盖中的B点被撬起，故B点是阻力的作用点；在开启的过程中，开瓶器绕A点转动，故A是支点。在整个过程中，动力臂大于阻力臂，故它是省力杠杆，因此开瓶器开启瓶盖时，可看作是以A为支点的省力杠杆，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。
4.下图是生活中几种常见的杠杆，其中属于省力杠杆的是（ ）。
A. 钓鱼竿B. 道钉撬
C. 筷子D. 理发剪刀
【答案】B。
【解析】A．钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A不符合题意；
B．道钉撬在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B符合题意；
C．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故C不符合题意；
D．理发剪刀在使用过程中，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.如图所示，为一可绕O点转动的杠杆，在A端通过绳作用一竖直向下的拉力F使杠杆平衡，此时AB部分水平，保持重物静止不动，而使绳绕A点从图示位置沿图中的虚线转动，则（ ）。
A．逆时针转，F先变小后变大 B．顺时针转，F先变小后变大
C．逆时针转，F先变大后变小 D．顺时针转，F先变大后变小
【答案】B。
【解析】如图所示：
连接OA，此时OA是最长动力臂；已知阻力（物重）不变，阻力臂不变；由杠杆的平衡条件可知，在阻力和阻力臂不变的情况下，动力臂越长越省力；因此以OA为动力臂时，动力F最小；由图可知：当绳从图示位置沿顺时针方向旋转时，动力臂先变大后变小，力F先变小后变大。沿逆时针方向旋转时，动力臂变小，力F变大，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。
6.如图所示，用剪刀将一张纸片缓慢地一刀剪断的过程中，阻力臂l阻和动力F动的变化情况是（ ）。
A．l阻不变，F动变大 B．l阻不变，F动不变
C．l阻变大，F动变大 D．l阻变大，F动不变
【答案】C。
【解析】由题意可知，在用剪刀将一张纸片缓慢地一刀剪断的过程中，剪刀与没有剪断的纸，接触位置在不断向前移动，支点是剪刀中间那个位置，那么纸对剪刀的作用力是阻力，这个力的力臂是阻力臂，从图中可以看到，阻力臂在不断变大，即l阻变大，这个阻力可以看作是大小不变，人手在剪刀上出的力是动力，对应的是动力臂，从图中可以看到，动力臂大小不变，这个缓慢剪断的过程中，可把剪刀看作处于平衡状态，根据杠杆的平衡条件，可得
大小不变，在变大，大小不变，则在变大。故选C。
7.生活中有很多小妙招，如图甲所示，用钢勺很轻松就可以打开饮料瓶盖，模型如图乙，它是以______为支点（选填“A”或“B”）的省力杠杆，手在______（选填“C”或“D”）点向下压时会更省力。
【答案】B；D。
【解析】[1]如图乙，用钢勺撬动瓶盖，以点B为支点，动力作用在勺柄上，瓶盖对勺头的阻力作用在点A向上，此时动力臂大于阻力臂，根据杠杆的平衡条件可知，动力小于阻力，是省力杠杆。
[2]手作用在D点时的动力臂大于作用在C点的动力臂，这样在阻力和阻力臂不变时，动力更小，更省力。
题型02 杠杆作图
1.如图所示，轻质杠杆在力F₁、F₂的作用下处于平衡状态。O点为支点，l₂为F₂的力臂，请在图中画出F₁的力臂l₁和力F₂。
【解析】向延长F₁的作用线，从O点向延长线作垂线段，该垂线段即F₁的力臂l₁；过力臂l₂的末端点作垂直于l₂的作用线，与杠杆的交点为F₂的作用点，由力的平衡条件可知，F₂的方向向下。
2.画出图中羊角锤所受力F的力臂L。
【解析】羊角锤与物体的接触点是支点O，从支点到力F的作用线作垂线段，即可作出力臂L，如下图
3.在图中画出力F的力臂l。
【解析】支点到力的作用线的距离叫力臂，故可过支点O向力F的作用线做垂线，垂线段的长度为力F的力臂l，如下图所示：
4．如图所示，轻质杠杆OAB上挂一物体，拉力F使杠杆在图中位置平衡，请在图中画出力F的力臂L和物体所受的重力示意图。
【解析】过物体的重心，向竖直向下方向画一条有向线段，用G表示物体所受重力；由支点O向F的作用线作垂线，垂线段的长度为F的力臂L，如图所示：
5．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】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：
题型03 探究杠杆平衡条件
1.如图所示，在探究杠杆平衡条件的实验中，杠杆处于水平平衡状态，所用钩码完全相同。下列做法中能使杠杆再次平衡的是（ ）。
A．分别在两边钩码下再增加一个相同钩码 B．左边减少1个钩码，右边减少2个钩码
C．两边钩码均向支点移动相同的距离 D．左边钩码向左移1.5个格，右边钩码向右移1个格
【答案】D。
【解析】设一个钩码的重是G，由图可知，
此时由杠杆平衡条件F1l1=F2l2可得，则
可以设左边的力臂为l1=3a，右边的力臂l2=2a。
A．由图可知，左边的力臂要大于右边的力臂，分别在两边钩码下再增加一个相同钩码，左边增大3Ga，右边增大2Ga，则两边增大的力和力臂的乘积不相等，故杠杆不能平衡，故A不符合题意；
B．左边减少1个钩码，则力和力臂的乘积为3Ga；右边减少2个钩码，则力和力臂的乘积为2Ga，两边力臂和力的乘积不相等，不能平衡，故B不符合题意；
C．两边钩码均向支点移动相同的距离，由于两边的力不同，则减小的力与力臂的乘积也不相同，故杠杆不能平衡；故C不符合题意；
D．左边钩码向左移1.5a，右边钩码向右移a，左边力与力臂的乘积为
右边力与力臂的乘积为
两边力臂和力的乘积相等，杠杆能平衡，故D符合题意。故选D。
2.如图所示，小勇利用铁架台，带有均匀刻度的杠杆，细线，弹簧测力计，钩码若干（每个钩码质量相同）等实验器材，探究杠杆的平衡条件。
（1）实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，则此时杠杆处于___________（选填“平衡”或“非平衡”）状态；
（2）为了便于测量___________（选填“力”或“力臂”），应使杠杆在水平位置平衡。为此，应将平衡螺母向___________（选填“左”或“右”）调节；
（3）将杠杆调成水平位置平衡后，如图乙所示，在A点挂3个钩码，则应在B点挂___________个钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡；随后两边各取下一个钩码，杠杆___________（选填“左”或“右”）端将下沉；
（4）小勇用弹簧测力计替代钩码，在B点竖直向下拉，然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一小段至如图丙所示位置。在旋转过程中，要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”），原因是___________；
（5）实验结果表明，杠杆的平衡条件是：动力___________=___________阻力臂。
【答案】①平衡；②力臂；③左；④ 2；⑤左；⑥变大；⑦力臂变短；⑧动力臂；⑨阻力。
【解析】（1）[1]杠杆静止或匀速转动时都属于平衡状态，甲图中杠杆处于静止状态，所以此时杠杆是平衡状态。
（2）[2]当杠杆在水平位置平衡时，支点到悬挂点的距离就是力臂，所以为了便于测量力臂，应使杠杆在水平位置平衡。
[3]甲图中，杠杆的左端上翘，说明右端沉，所以平衡螺母向左端移动，直至杠杆在水平位置平衡。
（3）[4]设杠杆时一个格的长度为L，一个钩码的重力为G，图乙中，左侧钩码对杠杆的拉力看作是动力，右侧钩码对杠杆的拉力看作是阻力，杠杆平衡，此时有3G×2L=F2×3L
解F2=2G，即在在B点挂2个钩码，能使杠杆在水平位置保持平衡。
[5]两边各取下一个钩码，则有2G×2L>G×3L
所以杠杆左端下沉。
（4）[6][7]小勇用弹簧测力计替代钩码，在B点竖直向下拉，然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一小段至如图丙所示位置。在旋转过程中，测力计拉力的力臂变小，要使杠杆仍然在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件可知，弹簧测力计的示数将逐渐变大。
（5）[8][9]实验结果表明，当动力动力臂=阻力阻力臂时，杠杆的平衡处于平衡状态，所以杠杆的平衡条件是：动力动力臂=阻力阻力臂。
3.如图所示，用10 N的水平推力推重为20 N的物体沿水平方向做匀速直线运动。若5 s内推力对物体做了80 J的功，则在这一过程中，物体沿水平方向运动了________m。
如图甲所示，小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。
（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉，此时，应把杠杆两端的平衡螺母向_______（左/右）调节，使杠杆在不挂钩码时在水平位置平衡；
（2）杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码杠杆恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为：_________（用字母表示）。他这样得出的结论_________（合理/不合理）；原因是：_________________；
（3）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于水平平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符，其原因是：_____________。
【答案】左；F1l1＝F2l2；不合理；实验次数太少，得出的结论不具有普遍性；杠杆本身受到重力。
【解析】(1)[1]杠杆右端下沉，说明杠杆的重心在支点右侧，调节平衡螺母应使杠杆重心左移，应将平衡螺母（左端和右端的均可）向左调节，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)[2][3][4]杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂（或F1l1＝F2l2），初中物理实验进行多次测量有些是为了求平均值，使测得的数据更准确，有些是为了寻找普遍规律，探究杠杆平衡的条件多次测量就是为了寻找普遍规律．本次实验，如果只用一组数据得到结论，偶然性太大，因此应获取多组实验数据归纳出物理规律。
(3)[5]图乙中，支点位于动力和阻力的右侧，杠杆的重心不在支点上，弹簧测力计不但提了钩码，而且还提了杠杆，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响，导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大。
4.图甲是某实验小组探究“杠杆的平衡条件”的实验装置。
（1）挂钩码前，杠杆在图甲所示的位置静止，此时杠杆处于______（选填“平衡”或“非平衡”）状态；要想使杠杆在水平位置平衡，接下来应将杠杆两端的螺母向______（选填“左”或“右”）侧调节。
（2）图乙是一个平衡的杠杆，此时若推动右侧钩码的悬线（如图丙所示），就会发现杠杆______（选填“左端下沉”、“仍然平衡”或“右端下沉”）。
（3）在探究过程中，需要进行多次实验的目的是______。
（4）某同学提出，若支点不在杠杆的中点，杠杆的平衡条件是否仍然成立？于是该小组利用图丁所示的装置进行探究，在杠杆O点处挂上2个钩码，用弹簧测力计在A点处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计示数为______N。以弹簧测力计的拉力为动力F1，钩码处绳子拉力为阻力F2，多次改变动力作用点的位置进行实验发现：当杠杆水平平衡时，F1l1总是______（选填“大于”、“等于”或“小于”）F2l2，其原因可能是______。
（5）图丁中，弹簧测力计处在A点位置时，此杠杆属于______（选填“省力”或“费力”）杠杆，请举出它在生活生产中的一个应用实例：______。
【答案】平衡；左；左端下沉；避免偶然性，寻找普遍规律；2.3；大于；杠杆自重对杠杆平衡有影响；费力；钓鱼竿。
【解析】（1）[1]物体处于静止或匀速直线运动状态时，受到的合力为0，物体处于平衡状态，杠杆在图甲所示的位置静止，此时杠杆处于平衡状态。
[2]如图甲所示，杠杆向右偏，要想使杠杆在水平位置平衡，接下来应将杠杆两端的螺母向右侧调节。
（2）[3]如图乙所示，设每个钩码重力为G，杠杆上的每个小格长度为x，杠杆左端力和力臂的乘积为
2G×6x=12Gx
杠杆右端力和力臂的乘积为2G×6x=12Gx
此时杠杆平衡。如图丙所示，若推动右侧钩码的悬线，杠杆右端的力臂减小，力和力臂的乘积减小，杠杆的左端下沉。
（3）[4]一次实验具有偶然性，故在探究过程中，需要进行多次实验的目的是避免偶然性，寻找普遍规律。
（4）[5]如图丁所示，弹簧测力计的分度值为0.1N，此时弹簧测力计示数为2.3N。
[6][7]由于杠杆自重对杠杆平衡的影响，以弹簧测力计的拉力为动力F1，钩码处绳子拉力为阻力F2，多次改变动力作用点的位置进行实验发现：当杠杆水平平衡时，F1l1总是大于F2l2。
（5）[8][9]图丁中，弹簧测力计处在A点位置时，此时的动力臂小于阻力臂，杠杆属于费力杠杆，费力杠杆可以省距离，在生活中的应用包括：钓鱼竿，镊子，筷子等。
题型04 杠杆平衡条件的应用
1.码头上的工作人员，利用如图所示的杠杆将一桶淡水从地面转移到船上（杠杆始终保持水平）。挂在A端的的桶重100N，内部底面积为，桶内装有800N的水，水深1m。重600N的工作人员用绳子竖直拉住B端，工作人员的脚与地面的接触面积，。下列计算结果错误的是（ ）（，g取）。
A. 水对桶底的压强为B. 水对桶底的压力为600N
C. 人对地面的压力为375ND. 人对地面的压强为
【答案】C。
【解析】A．水对桶底的压强为
故A正确，不符合题意；
B．水对桶底的压力为
故B正确，不符合题意；
C．根据杠杆平衡原理，可得人对绳子的拉力为
所以人对地面的压力为
故C错误，符合题意；
D．人对地面的压强为
故D正确，不符合题意。故选C。
2.2021年1月30日，荆州沙市机场正式通航，为荆州640万人口出行带来极大便利。某游客来机场乘机，他所用的拉杆旅行箱示意图如图所示。装有物品的旅行箱整体可视为杠杆，O为支点，B为重心，A为拉杆的端点。在A点沿图示方向施加拉力F使旅行箱保持静止。下列说法中正确的是（ ）。
A．旅行箱受到的重力与水平地面对它的支持力是一对平衡力；
B．其它条件不变时，仅缩短拉杆的长度，拉力F减小；
C．其它条件不变时，使拉力F的方向沿顺时针改变10°，拉力F增大；
D．箱内物体下滑，重心位置由B变至B′，拉力F增大
【答案】C。
【解析】A．由于受到了拉力，故拉力和支持力和重力三个力平衡，故A错误；
B．其它条件不变时，仅缩短拉杆的长度，支点到力的距离变小，即力臂变小，而阻力和阻力臂的乘积不变，故拉力的大小变大，故B错误；
C．其它条件不变时，使拉力F的方向沿顺时针改变10°，力臂变短，作用力F变大，故C正确；
D．箱内物体下滑，重心位置由B变至B′，阻力臂变小，故阻力臂和阻力的乘积变小，动力臂不变，故拉力的大小变小，故D错误。故选C。
3．如图所示，将同种材料制成的实心物体甲、乙用细绳分别挂在轻质杠杆AB的两端，杠杆在水平位置平衡。已知：G甲=150N，G乙=30N，AO∶OB=1∶3，甲物体与水平地面的接触面积为0.2m2，不计绳重。下列说法正确的是（ ）。
A．乙物体对杠杆的拉力为10N B．甲、乙两物体质量之比为4∶1
C．水平地面对甲物体的支持力为60N D．甲物体对水平地面的压强为750Pa
【答案】C。
【解析】A．假设甲物体对杠杆A端绳子向下的拉力为F，力臂是AO，而乙物体对杠杆B端向下的拉力
F=G乙=30N
故A错误；
B．根据可知，用同种材料制成的实心物体甲、乙，它们的体积与质量成正比，即
V甲∶V乙=m甲∶m乙=G甲∶G乙=150N∶30N=5∶1
故B错误；
C．根据杠杆的平衡条件可知，，则有
则绳子对甲物体的拉力；
甲物体受到三个力的作用，分别是：重力G甲=150N，地面对甲物体的支持力F支，甲物体在三个力的作用下保持平衡，即
则有，故C正确；
D．甲物体对地面的压力与地面对甲物体的支持力是一对相互作用力，所以甲物体对地面的压力
F压=F支=60N
甲物体对地面的压强
故D错误。故选C。
4．如图所示，重力不计的杠杆OA，O为支点，用力F提起重为30N的物体，恰在水平位置平衡。已知OA=80cm，AB=50cm，杠杆与转轴间摩擦忽略不计，下列说法中不正确的是（ ）。
A．利用该机械提起重物时不能省功 B．拉力F的力臂为40cm
C．拉力F的大小为22.5N D．拉力F为作用在A点的最小动力
【答案】D。
【解析】A．根据功的原理可知：使用任何机械都不省功；所以，利用该机械提起重物时不能省功，故A正确，不符合题意；
B．如图，在中，知道∠CAO=30°，则拉力F的力臂为，故B正确，不符合题意；
C．根据题意可知，重力的力臂为OB=OA-AB=80cm-50cm=30cm
又G=30N
根据杠杆平衡条件得
即有，故C正确，不符合题意；
D．在阻力×阻力臂一定的情况下，动力臂越大，动力将越小。由图示可知
当OA为动力臂时，作用在A点的动力最小，即力垂直于杠杆向上，故现在的拉力F不是最小作用力，故D错误，符合题意。故选D。
5.如图所示，自重不计的杠杆ABO能绕O点自由转动，B为杠杆的中点，在B处挂一重为100N的物体，若在杠杆末端A点施加一个力，使杠杆在水平位置平衡，则此杠杆______（选填“一定”或“不一定”）是省力杠杆；若在A点施加一个最小的力使杠杆在水平位置平衡，此力的大小是______N。
【答案】不一定；50。
【解析】[1]A点力的方向不同，力臂的大小则不同，若动力臂大于阻力臂，则为省力杠杆；若动力臂小于阻力臂，为费力杠杆；若动力臂等于阻力臂，既不省力，也不费力，所以此杠杆不一定省力。
[2]根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2，因阻力（大小等于物体的重力）和阻力臂大小（OB）一定，若在A点施加一个最小的力，应使其动力臂最长，由图知最长力臂为OA，所以力应垂直于OA向上。因为OA是OB的2倍，即动力臂是阻力臂的2倍，根据杠杆的平衡条件，在A点施加的最小的力。
6.如图所示，轻质杠杆AOB以O为支点，AB=3OB，物体C重800N，底面积为，在杠杆A端与物体C的上表面中点用一根轻质硬棒连接。当在B端用50N的动力F竖直向上拉时，杠杆在水平位置平衡，该杠杆为______杠杆，此时物体C对水平地面的压强是______Pa。
【答案】省力90000。
【解析】[1]由题知，为支点，因为，所以，动力臂大于阻力臂，此杠杆为省力杠杆。
[2]由杠杆平衡条件可得
杠杆A端受到的力
杠杆A端受到的力方向竖直向上,由于力的作用是相互的，物体C受到硬杆的竖直向下的压力
此时物体对水平地面的压力
受力面积为
物体对水平地面的压强。
7.骨胳、肌肉和关节构成了人体的运动系统，最基本的运动都是肌肉牵引骨胳绕关节转动产生的，其模型就是杠杆。如图所示是踮脚时的示意图，人体的重力为阻力，小腿肌肉施加的拉力为动力。重600N的小明在lmin内完成50个双脚同时踮起动作，每次踮脚过程中脚跟离开地面的高度是0.09m。求：
（1）小腿肌肉对双脚的拉力；
（2）小明踮脚过程中克服重力做功的功率。
【答案】（1）400N；（2）30W。
【解析】（1）由图乙知，踮脚运动时，动力臂及阻力臂分别为l1=8cm+4cm=12cm=0.12m，l2=8cm=0.08m
据杠杆平衡条件有F1×0.12m=600N×0.08m
解得，小腿肌肉对双脚的拉力F1=400N
（2）设完全一个双脚踮起动作时，脚在重力方向移动的距离为h，由图乙，据相似三角形的内容得
，解得h=0.06m
由题意知，小明完成一个踮脚运动时，克服重力所做的功W=Gh=600N×0.06m=36J
在1min内克服重力所做的总功W总=50W=50×36J=1800J
克服重力做功的功率。
答：（1）小腿肌肉对双脚的拉力为400N；（2）小明踮脚过程中克服重力做功的功率为30W。
题型05 定滑轮、动滑轮
1.下列各图中利用了动滑轮的是（ ）。
A． B． C． D．
【答案】D。
【解析】因为动滑轮会随物体一起运动，定滑轮不随物体运动，由此知道A、B、C图中滑轮是固定不动的，是定滑轮，D图中的滑轮与物体一起运动，是动滑轮，故选D。
2.关于滑轮，下列说法中正确的是( )。
A．使用动滑轮一定可以改变力的方向 B．使用定滑轮一定可以省力
C．定滑轮实质上是一种等臂杠杆 D．动滑轮实质上是一种费力杠杆
【答案】C。
【解析】AD、动滑轮实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮省力但不能改变力的方向，故AD错误；
BC、定滑轮的本质是等臂杠杆，使用时既不省力也不费力，优点是可以改变力的方向；故B错误，C正确；故选C。
3.用如图所示的四种方式匀連提升同一物体（不计机械自重和摩擦），其中最费力的是（ ）。
A． B． C． D．
【答案】A。
【解析】设物体重力为G，不计机械自重和摩擦，则没有额外功。选项A中为动滑轮，拉力F1=2G；选项B中为定滑轮，拉力F2=G；选项C中滑轮组有效绳子段数n=3，则拉力F3=；选项D中有用功等于总功，斜面长为高的2倍，则W有=W总
Gh=F4s，Gh=F4×2h
解得F4=。综上分析可知，F1最大、最费力。故选A。
4.如图所示，用定滑轮提升重物（摩擦和绳重不计）时（ ）。
A．沿1方向拉力最小 B．沿2方向拉力最小
C．沿3方向拉力最小 D．沿三个方向拉力相同
【答案】D。
【解析】因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即F1、F2、F3都等于物体的重力。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
5．如图所示，物体A、B都处于静止状态，它们所受的重力分别是6N和14N，关于它们的受力情况，下面说法正确的是（ ）。
A．物体A受到的合力是8N B．物体A受到的拉力是14N
C．物体B受到重力与拉力的合力是8N D．物体B受到地面的支持力是14N
【答案】C。
【解析】AB．物体A受重力GA和绳子对A的拉力FA，因为物体A静止，所以物体A受到的重力和拉力是平衡力，由二力平衡的条件可知拉力FA=GA=6N，物体A受到的合力为零，故AB错误；
CD．物体B受向下的重力、绳子向上的拉力、地面向上的支持力，由力的平衡可知物体B的重力
GB=F支+FB
因为力的作用是相互的，所以物体B受到拉力FB=FA=6N
物体B受到重力与拉力的合力F合=GB-FB=14N-6N=8N
物体B受到地面的支持力F支=GB-FB=14N-6N=8N，故C正确，故D错误。故选C。
6.如图所示，滑轮______（选填“A”或“B”）可以看作等臂杠杆；若物体的重力均为30N且处于静止状态，不计摩擦和滑轮重力，力F1的大小为______N，使用B滑轮______（选填“能”“不能”）省功。
【答案】A；30；不能。
【解析】[1][2]A是定滑轮，本质是等臂杠杆，不省力，但是可以改变用力方向；力F1通过定滑轮拉物体，不计摩擦，力F1的大小等于物体的重力，即。
[3]使用任何机械都不能省功，滑轮B是动滑轮，不计摩擦和滑轮重力，能省一半的力，但费距离，根据可知，使用动滑轮不能省功。
题型06 理想滑轮组的计算
1.在图示的装置中，已知重物牛，重物牛，在摩擦和动滑轮重力均不考虑的情况下，使重物保持平衡的拉力F应等于（ ）。
A．牛 B．牛 C．牛 D．牛
【答案】A。
【解析】由图可知，三个滑轮都是定滑轮，在不考虑摩擦和动滑轮重力，，要使重物G1保持平衡，F=G1=500N；
G2受到的拉力：2F=2×500N＜G2=1200N，则重物G1、G2都处于静止状态。故选：A。
2.如图所示，物体A、B的重分别为30N、10N，滑轮和绳子的重忽略不计，此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动，若用力F向左拉物体A，使物体A向左做匀速直线运动，则（ ）。
A． B． C． D．
【答案】B。
【解析】由图知，此滑轮组由2段绳子承担物重，所以滑轮组绳端的拉力
物体A在水平面上向右做匀速直线运动，所以在水平方向物体A受到的摩擦力和绳对物体A的拉力平衡，所以
此时摩擦力方向水平向左，若使物体A向左做匀速直线运动，则A受摩擦力水平向右，则
F=FA+f=5N+5N=10N
故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。
3.利用两个滑轮提升同一重物，滑轮重、绳重、滑轮与绳子及滑轮与轴之间的摩擦力均忽略不计。下列四种组合中，最省力的是（ ）。
A． B． C． D．
【答案】A。
【解析】滑轮重、绳重、滑轮与绳子及滑轮与轴之间的摩擦力均忽略不计，滑轮组有几段绳子承担物重，提起绳子的力就是物重的几分之一；A图中承担重物绳子的段数n=3，所以拉力；B图中承担重物绳子的段数n=2，所以拉力；C图中两个滑轮都是定滑轮，定滑轮不省力，所以拉力F=G；D图中承担重物绳子的段数n=2，所以拉力，最省力的为A中的组合，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
4.如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，G1＝60N，G2＝38N，甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止。则每个动滑轮的重力为（ ）。
A．3N B．6N C．11N D．22N
【答案】B。
【解析】由图知，承担物重的绳子股数分别为：n1＝3，n2＝2，滑轮的重力相等，设动滑轮的重力为G轮，不计绳重和摩擦力，则拉力分别为：F1＝（G1+G轮），F2＝（G2+G轮），
由题知F1＝F2，所以（G1+G轮）＝（G2+G轮），即：（60N+G轮）＝（38N+G轮），
解答动滑轮的重力：G轮＝6N。故选B。
5.如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，通过滑轮A和滑轮B使物体C匀速上升，关于人拉动绳子时的过程，下列分析正确的是（ ）。
A．滑轮A相对子物体C在运动，所以A是动滑轮 B．滑轮B相对于物体C静止不动，故B是定滑轮
C．滑轮A起到了改变人所施加的拉力方向的作用 D．滑轮B起到了改变人所施加的拉力方向的作用
【答案】C。
【解析】AB．由图可知，滑轮A位置固定不变，滑轮B随重物一起移动，所以滑轮A为定滑轮，滑轮B为动滑轮，故AB错误；
CD．定滑轮使用时可以改变人所施加的拉力方向的作用，故C正确，D错误。
故选C。
6.图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景，吊篮可在电动机的作用下实现升降，其简化结构原理如图乙所示。吊篮的质量为，两名工人及工具的总质量为，某次吊升过程中，吊篮在内匀速上升了。不计滑轮重、绳重和摩擦，关于该过程的分析正确的是（ ）。
A. 吊篮的动能不变B. 吊篮的机械能守恒
C. 电动机对绳子的拉力为D. 电动机拉动绳子的功率为
【答案】AD。
【解析】AB．吊篮匀速上升的过程，质量不变，速度不变，高度升高，所以动能不变，重力势能变大，机械能变大，机械能不守恒，故A正确，B错误；
C．由图示知，承重绳子为4根。不计滑轮重、绳重及摩擦时，电动机对绳子的拉力
故C错误；
D．绳子在30s内移动的距离s=4h=4×6m=24m
绳子移动的速度
电动机拉动绳子的功率P=Fv=600N×0.8m/s=480W，故D正确。故选AD。
题型07 实际滑轮组的计算
1.如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，G1＝60N，G2＝38N，甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止．则每个动滑轮的重力为（ ）。
A．3N B．6N C．11N D．22N
【答案】B。
【解析】由图知，承担物重的绳子股数分别为：n1＝3，n2＝2，滑轮的重力相等，设动滑轮的重力为G轮，不计绳重和摩擦力，则拉力分别为：F1＝（G1+G轮），F2＝（G2+G轮），
由题知F1＝F2，所以（G1+G轮）＝（G2+G轮），即：（60N+G轮）＝（38N+G轮），
解答动滑轮的重力：G轮＝6N。故选B。
2.工人用如图所示的装置运送砂石．下列说法正确的是（ ）。
A．滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小；
B．图中动滑轮相当于一个省力杠杆；
C．绳子自由端下拉1m，桶上升2m；
D．质量为65kg的工人利用该滑轮组能提起150kg的砂石
【答案】B。
【解析】A．由定滑轮的特点知，定滑轮可以改变力的方向，不能改变力的大小，故A错误；
B．动滑轮的实质相当于一个动力臂为阻力臂2倍的杠杆，所以是相当于一个省力杠杆，故B正确；
C．图中由两段绳子承重，绳子自由端移动的距离是物体上升距离的2倍，所以绳子自由端下拉1m，桶上升0.5m，故C错误；
D．工人重约G=mg=65kg×10N/kg=650N，由于是两根绳子承担着物重，所以人最多能拉起650N×2＝1300N的物体，而砂石重约G’=m’g=150kg×10N/kg=1500N，故D错误。
3.如图，某人用一个距离自己3m高的定滑轮拉住重100N的物体，从滑轮正下方沿水平方向在2s内移动4m，若不计绳重和摩擦，则他的功率为（ ）。
A．100WB．150WC．200WD．250W
【答案】A。
【解析】由图可知，该滑轮为定滑轮，不省力，若不计绳重和摩擦，则拉力F=G=100N
利用勾股定理计算绳子现在的长度
则绳子被拉力拉长了2m，拉力做的功W=Fs=100N×2m=200J
他的功率，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
4.如图所示，如果绳重和摩擦不计，动滑轮重不计，物重G=300N，则图中的拉力F=_____N；如果不计绳重及摩擦，动滑轮的重力为30N，物重G= 300N，拉力F′=_____N。
【答案】100；110。
【解析】由图示可知，承担物重的绳子股数n=3。
[1]如果绳重和摩擦不计、动滑轮重不计，拉力大小为
[2]如果不计绳重及摩擦、动滑轮的重力为30N，拉力大小为
。
5.如图所示，小明用一个滑轮组匀速提升重为200N的物体，物体在4s内上升2m，所用的拉力为125N，此过程中，绳子自由端移动的距离为___________m，拉力的功率是___________W，如果不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为___________N。
【答案】4；125；50。
【解析】[1]根据图示可知，滑轮组承重的绳子段数n=2，绳子自由端移动距离s=nh=2×2m=4m
[2]拉力所做的总功为W总=Fs=125N×4m=500J
拉力的功率为
[3]不计绳重和摩擦，根据
可知，动滑轮的重力为G动=nF﹣G=2×125N﹣200N=50N。
6.用如图所示的滑轮组匀速提起重1000N的物体，每个滑轮重100N，拉力F为______N；如果要用275N的拉力提升同一个重物，滑轮组承担重物的绳子的段数应为______段。（不计摩擦和绳重）
【答案】300；5。
【解析】[1]不计摩擦和绳重，由图可知，滑轮组由4段绳子承担物重，则拉力大小
[2]如果要用275N的拉力提升同一个重物，滑轮组承担重物的绳子的段数
所以滑轮组承担重物的绳子的段数应为5段。
7.如图所示，小明用一个滑轮组匀速提升重为200N的物体，物体在4s内上升2m，所用的拉力为125N，此过程中，绳子自由端移动的距离为___________m，拉力的功率是___________W，如果不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为___________N。
【答案】4；125；50。
【解析】[1]根据图示可知，滑轮组承重的绳子段数n=2，绳子自由端移动距离s=nh=2×2m=4m
[2]拉力所做的总功为W总=Fs=125N×4m=500J
拉力的功率为
[3]不计绳重和摩擦，根据
可知，动滑轮的重力为G动=nF﹣G=2×125N﹣200N=50N。
8.用滑轮组提升重1000N的物体，作用于绳子自由端的拉力是312.5N，拉力做功的功率是625W，滑轮组的机械效率是80%，不计绳重和摩擦。求：
（1）动滑轮上绳子的股数；
（2）重物上升的速度；
（3）动滑轮的重力；
（4）如果用这个滑轮组匀速提升2000N的重物，作用与绳子自由端的拉力多大。
【答案】（1）4；（2）0.5m/s；（3）250N；（4）562.5N。
【解析】（1）不计绳重和摩擦，由
可得，绳子的股数为
（2）由
可得，自由端上升的速度为
由v=4v物可得，重物上升的速度为
（3）不计绳重和摩擦，由可得，动滑轮的重力为
（4）不计绳重和摩擦，每段绳子承担的力的大小为。
答：（1）动滑轮上绳子的股数为4；（2）重物上升的速度为0.5m/s；（3）动滑轮的重力为250N；（4）如果用这个滑轮组匀速提升2000N的重物，作用与绳子自由端的拉力为562.5N。
题型08 水平滑轮组
1.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
【答案】D。
【解析】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。故选：D。
2.如图所示，用不变的拉力F匀速拉动重为G的物体A，使物体A沿水平方向移动了一段距离s，在此过程中拉力F做的功为（ ）。
A．Fs B．Gs C．2Fs D．（G+F）s
【答案】C。
【解析】由题知：拉力为F，绳子自由端移动距离是2s，由功的公式得拉力F做的功为W=2Fs。
故选C。
3．如图所示，不计动滑轮与绳的重力以及之间的摩擦，在水平拉力F的作用下，物体M以0.5m/s的速度向左匀速直线运动，弹簧测力计的示数为20N，则下列说法中错误的是（ ）。
A．M受到地面的摩擦力为20N；
B．动滑轮移动的速度是1m/s；
C．拉力F的功率为10W；
D．M受到的重力与地面对M的支持力是一对平衡力
【答案】B。
【解析】A．弹簧测力计的示数为20N，即绳子对弹簧测力计的拉力为20N，因同一根绳子各处的拉力大小相同，所以绳子对物体M的拉力也为20N；物体M向左匀速直线运动，其受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，所以M受到地面的摩擦力f=F拉=20N
方向与物体运动方向相反，即水平向右，故A正确，不符合题意；
B．不计滑轮重，绳重及滑轮装置摩擦，由图知，动滑轮上的绳子段数n=2，且拉力F作用在动滑轮轴上，费力但省一半的距离，所以动滑轮水平桌面上运动的速度是物体M运动速度的，即绳端速度
故B错误，符合题意；
C．不计动滑轮与绳之间的摩擦和重力，由图知，拉力F作用在动滑轮轴上，与右侧两段绳子的拉力平衡，则拉力F的大小F=2F示=2×20N=40N
拉力F的功率P=Fv拉力端=40N×0.25m/s=10W，故C正确，不符合题意；
D．M受到的重力与地面对M的支持力大小相同、方向相反、在同一直线上、作用在同一个物体上，所以二力是一对平衡力，故D正确，不符合题意。故选B。
题型09 滑轮组的绕绳
1.如图所示，在图中画出最省力的绕绳方法。
【解析】图中只有一个动滑轮，要求最省力，则由3段绳子承担物重，是最省力的绕绳方法；绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过上面的定滑轮，再绕过动滑轮，如图所示：
2.如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请画出最省力的绕绳方法。
【解析】由于图中只有一个动滑轮，承担物重的绳子段数最多为3段，此时最省力，其绕法如图所示
3.如图所示，一辆汽车不慎陷入泥坑难以脱困，司机找来了两个滑轮和一根足够长的绳子，请你用笔代替绳子在图中画出最省力的绕法拉动车辆。
【解析】只有一个动滑轮，要求最省力，绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，然后绕过左边的定滑轮，再绕过动滑轮，此时滑轮组上承担重量的绳子股数为n=3，如果将绳子先系在定滑轮的固定挂钩上，然后绕过右边的动滑轮，再绕过定滑轮，此时滑轮组上承担重量的绳子股数为n=2，更费力。所以最省力的绕法如图所示：
4.小明准备做探究“滑轮组的机械效率是否与滑轮组细绳的绕法有关”的实验。他根据探究目的先画出第一次实验装置图如图1所示。请你在图2中画出第二次实验的装置图。
【解析】由题知，本实验的目的是滑轮组的机械效率是否与滑轮组细绳的绕法有关，则应该控制其他因素都相同，改变绳子的绕法进行探究。图1中绳子从定滑轮绕起，由图得，连接动滑轮的绳子的股数为2 股；要改变滑轮组的绕线方式，则图2中绳子需从动滑轮绕起，连接动滑轮的绳子的股数为3股；因为滑轮组的机械效率还与被提升物体的重力有关，所以被提升的物体和物体上升的高度应相同，如下图所示：
题型10 斜面与轮轴
1.如图所示，下列简单机械中，忽略杠杆、滑轮的自重、绳重及摩擦，当提起同一重物时，最省力的是（ ）。
A． B． C． D．
【答案】A。
【解析】A．由图可知，动力臂是阻力臂的4倍，所以拉力F1＝G；B．由图可知，动滑轮省一半的力，所以拉力F2＝G；C．设斜面的高度为h，斜面长度为s，则＝sin30°＝，由功的原理可得，F3s＝Gh，所以F3＝G＝G；D．由图可知，滑轮组绳子的有效股数为3，所以拉力F4＝G，综上可知，当提起同一重物时，最省力的是A。选A。
2．如图所示，为了把两件相同货物搬运到汽车上，工人用相同材质的木板搭建了AB、CD两个斜面，用沿斜面向上的力将其中一件货物从斜面的底端匀速推到顶端，另一件货物用同样的方法沿斜面搬运。下列说法正确的是（ ）。
A．沿斜面推动更省力；
B．沿斜面推动，工人克服货物重力做的功更多；
C．无论利用哪个斜面，工人克服货物重力做功的功率一定相同；
D．沿斜面推动货物的过程中，货物的机械能增大
【答案】D。
【解析】A．AB、CD两个斜面的高度相同，CD斜面比较长，沿CD斜面推动更省力，故A错误；
BC．AB、CD两个斜面的高度相同，货物的重力相同，由W=Gh可知克服货物重力做的功相同，两件货物推到顶端的时间未知，由可知工人克服货物重力做功的功率不一定相同，故BC错误；
D．沿斜面推动货物的过程中，速度不变，质量不变，动能不变，高度增大，重力势能增大，机械能等于动能和势能之和，所以货物的机械能增大，故D正确。故选D。
3.盘山公路的物理模型是______（选填“轮轴”或“斜面”），利用该装置可以______（填“省力”或“省距离”）
【答案】斜面；省力。
【解析】在高度一定的情况下，盘山公路增加了路面的长度，盘山公路实际上是简单机械中的斜面，使用斜面可以省力。
故答案为：斜面；省力。
1.（2023·深圳）下列属于费力杠杆的是（ ）。
A. 汽车方向盘 B. 门把手
C. 小白同学家的水龙头 D. 雨刮器
【答案】D。
【解析】ABC．汽车方向盘、门把手、水龙头属于轮轴，是轮转动带动轴转动，动力臂大于阻力臂，相当于省力杠杆，故ABC不符合题意；
D．雨刮器属于轮轴，是轴转动带轮转动，故阻力臂大于动力臂，相当于费力杠杆，故D符合题意。
故选D。
2.（2023·荆州）一位同学用如图所示的滑轮组拉着重500N的物体，使物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10s，已知物体与地面间的滑动摩擦力为150N，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中下列选项正确的是（ ）。
A. 绳子自由端移动的距离为3mB. 拉力做的有用功为500J
C. 拉力做的额外功为150JD. 拉力做功的功率为25W
【答案】D。
【解析】A．物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10s，物体移动的距离是
s=vt=0.1m/s×10s=1m
有两根绳子与动滑轮相连，绳子自由端移动的距离为s绳=ns=2×1m=2m，故A错误；
B．物体与地面间的滑动摩擦力为150N，拉力克服摩擦力做的有用功为W有=fs=150N×1m=150J，故B错误；
C．滑轮组的机械效率是60%，则总功为
拉力做额外功为W额=W总-W有=250J-150J=100J，故C错误；
D．拉力做功的功率为，故D正确。故选D。
3.（2023·常德）如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，G物=200N（不计绳重、轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升2m。下列说法中正确的是（ ）。
A. F甲=200N，并向上移动4m B. F甲=100N，并向上移动2m
C. F乙=200N，并向上移动1m D. F乙=400N，并向上移动lm
【答案】D。
【解析】AB．不计绳重、轮重和摩擦，图甲是动滑轮，动滑轮不能改变力的方向，但是可以省一半的力，所以
拉力端移动的距离为s=2h=2×2m=4m，故AB错误；
CD．不计绳重、轮重和摩擦，图乙是动滑轮，拉力作用在动滑轮的轴上，拉力F乙=2G物=400N
拉力端移动的距离为，故C错误，D正确。故选D。
4.（2023·连云港）如图所示，每个钩码的质量为50g，在均匀杠杆的A处挂2个钩码，B处挂1个钩码，杠杆恰好水平平衡。在A、B两处再各加1个钩码，那么（ ）。
A. 杠杆仍水平平衡 B. 杠杆的左边向下倾斜
C. 杠杆的右边向下倾斜 D. 将A处的钩码向左移动一格，杠杆仍能水平平衡
【答案】C。
【解析】ABC．设杠杆一格长为L，每个钩码的质量为50g，重力为G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N
在A、B两处再各加挂一个50g的钩码后，杠杆左端3G×2L=3×0.5N×2L=3N×L
右端2G×4L=2×0.5N×4L=4N×L，3N×L4N×L，杠杆的左边向下倾斜，故D不符合题意。
故选C。
5.（2023·本溪、辽阳、葫芦岛）工人师傅使用如图所示的滑轮组，将重为450N的建筑材料在10s内匀速提升4m，此次滑轮组的机械效率为75%，忽略绳重和摩擦。下列有关这次提升过程说法正确的是（ ）。
A. 所做的有用功为1800JB. 在绳端的拉力F为150N
C. 动滑轮所受的重力为75ND. 拉力F的功率为180W
【答案】A。
【解析】A．有用功为，故A正确；
B．总功为，由图可知，绳子段数为n＝3，故自由端移动距离为s=nh=3×4m=12m
绳子拉力为，故B错误；
C．动滑轮重，故C错误；
D．拉力F的功率为，故D错误。故选A。
6.（2023·龙东）如图所示，当右端挂一个重为10N的物体A时，物体B在水平桌面上恰好能向右做匀速直线运动，若现在要使物体B水平向左做匀速直线运动，则应在物体B上施加一个水平向__________、大小是__________N的拉力。
【答案】①左；②20。
【解析】[1][2]物体B水平向右运动时，在水平方向上受到物体A对物体B施加的水平向右的拉力和水平向左的摩擦力，因物体B处于匀速直线运动状态，则物体B所受摩擦力和拉力是一对平衡力，所以水平向左的摩擦力与向右的拉力大小相等，即
物体B水平向左运动和水平向右运动时，由于压力不变，接触面粗糙程度不变，物体B受到的滑动摩擦力不变，所以物体B水平向左运动时，受到水平向右的摩擦力也是10N，即f右=10N。当物体B水平向左匀速直线运动时，水平方向上受到水平向左的拉力F2与水平向右的拉力F1、摩擦力f右而平衡。即拉力大小为。
7.（2023·绥化）如图，斜面长L=5m，高h=2m。小华用平行于斜面向上的拉力F，用10s将重为150N的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端，物体沿斜面匀速向上运动时所受摩擦阻力恒为20N。则拉力所做的功为______J，拉力的功率为______W。
【答案】①400；②40。
【解析】[1]小华拉力做的有用功为W有=Gh=150N×2m=300J
克服摩擦阻力做额外功为W额=fL=20N×5m=100J
则拉力所做的功为总功为W总=W有+W额=300J+100J=400J
[2]拉力的功率为。
8.（2023·武威）如图所示是三种类型的剪刀，请为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀，你会选择_______（选填“A”“B”或“C”）剪刀，这样选择的目的是为了___________（选填“省力”“省距离”或“省功”）。
【答案】①A；②省力。
【解析】[1][2]由于剪铁皮需要的力较大，为了省力，需要选择省力杠杆，由图可知，A剪刀的动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，可用来剪铁皮，目的是为了省力。
9.（2023·兰州）建筑工地上，工人利用杠杆提起重物。如图所示，杠杆AOB在竖直拉力的作用下恰好在水平位置平衡。已知，物体的重力为1600N，与地面的接触面积为400cm2，此时物体对水平地面的压强为。若工人的重力为700N，则工人对地面的压力为___________N，工人最多能拉起___________N的重物（杠杆与绳的自重、转轴上的摩擦均不计）。
【答案】①500；②2100。
【解析】[1]杠杆与绳的自重、转轴上的摩擦均不计，物体对水平地面的压力
F压=pS=2.5×104Pa×400×10-4m2=1000N
物体受到水平地面的支持力和物体对水平地面的压力是一对相互作用力，其大小相等，所以支持力为
F支=F压=1000N
物体受到重力、支持力和拉力的作用而静止，则绳子对物体的拉力大小为F拉=G-F支=1600N-1000N=600N
绳子对B端的拉力FB=F拉=600N
根据杠杆平衡条件得到FA·OA=FB·OB
A端受到绳子的拉力
工人受到重力、支持力和拉力的作用而静止，工人受到支持力F′支=G人-FA=700N-200N=500N
工人对地面的压力和地面对工人的支持力是相互作用力，两个力的大小相等，则工人对地面的压力
F′压=F′支=500N
[2]A端的最大拉力等于工人的重力，根据杠杆平衡条件得到F′A·OA=F′B·OB
B端的最大拉力；
工人最多能拉起2100N的重物。
10.（2023·岳阳）如图是锅炉上的安全阀门示意图。请画出物体A的重力示意图及F的力臂L。
【解析】重力的作用点在物体的重心上，方向竖直向下；力臂为过支点做力的作用线的垂线段，即过O点做F的垂线段，如下图所示：
11.（2023·武威）如图所示，小亮用滑轮组将装修材料运到楼上，请用笔画线帮他组装最省力滑轮组。
【解析】要使滑轮组最省力，则动滑轮上缠绕的绳子数应最多，由图中可知，滑轮组中有一个动滑轮，则动滑轮上最多可缠绕三股绳子，如下图所示：
12.（2023·广东省）杠杆在如题图所示位置静止，此时杠杆___________（选填“是”或“不是”）处于平衡状态，调节杠杆两端的螺母使杠杆保持水平并静止，此操作可方便测量力臂，原因是此时___________。
【答案】①是；②杠杆的重心通过支点，消除了杠杆自重对杠杆平衡的影响，且此时支点到力的作用线的距离等于力臂长度。
【解析】[1]杠杆在如图所示位置静止，此时杠杆处于静止状态，达到平衡。
[2]调节杠杆两端的螺母使杠杆保持水平并静止时，杠杆的重心通过支点，消除了杠杆自重对杠杆平衡的影响，且此时支点到力的作用线的距离等于力臂长度。
13.（2023·成都）在探究杠杆平衡条件的实验中：
（1）调节平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止。选取若干个质量均为50g的钩码，在杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码，使杠杆重新在水平位置平衡，分别记下F1、F2、l1、l2的数值。重做几次实验，部分实验数据如下表所示。
由表中数据可得，F1、F2、l1、l2之间的关系式是 ___________；
（2）①在第（1）问的某次实验中，杠杆右侧挂了4个钩码，左侧用弹簧测力计竖直向下拉，当杠杆在如图甲所示位置静止时，弹簧测力计的示数是___________N；
②保持杠杆右侧所挂4个钩码的位置不变，取下弹簧测力计，在杠杆右侧用弹簧测力计沿竖直方向拉杠杆，当杠杆再次水平并静止时，弹簧测力计对杠杆的拉力为F=1.5 N，请在图乙中画出弹簧测力计对杠杆的拉力F的示意图及其力臂l。___________

【答案】①；②；③如图。
【解析】（1）[1]分析数据可得，第一次试验
第二次实验
由此可知，F1、F2、l1、l2之间的关系式为
（2）[2]由题意知，杠杆右侧挂了4个钩码，总质量200g，由得，四个钩码重力为
杠杆右侧受到向下拉力的大小等于砝码重力大小，即
根据图甲可知，由可知，弹簧测力计大小为
（3）[3]由得，杠杆再次平衡状态
解得。根据力与力臂的关系进行画图，即过支点作力的作用线的垂线段，如图所示：
14.（2023·随州）生活中有些低层建筑没有电梯，房屋装修时聪明的工人常用滑轮组提升沙石等物料。如下图，物料及桶总质量为60kg，工人质量为80kg，工人的双脚与水平地面接触面积为400cm2，某段时间内工人将物料及桶缓缓匀速提升了3m。不计滑轮组和绳的重量及绳与轮之间的摩擦。图中拉力的方向近似认为是竖直方向，g取10 N/kg。求：
（1）工人拉绳子的力是多大？
（2）这段时间内工人提升物料及桶做了多少功？
（3）这段时间内工人对地面的压强是多少？
【答案】（1）300N；（2）1800J；（3）1.25×104Pa。
【解析】（1）如图所示，绳子的股数n=2，工人拉绳子的力为
（2）工人提升物料及桶做的功为W=mgh=60kg×10N/kg×3m=1800J
（3）人受到竖直向下的重力、地面对人竖直向上的支持力和绳子对人竖直向上的拉力作用，这3个力是平衡的，即m′g=F拉+F支持
因为支持力和压力是一对相互作用力，大小相等，则工人对地面的压力为
F压= F支持= m′g- F拉=80kg×10N/kg-300N=500N
工人对地面的压强为。
答：（1）工人拉绳子的力是300N；（2）这段时间内工人提升物料及桶做的功为1800J；（3）这段时间内工人对地面的压强是1.25×104Pa。
1.（2023·潍坊）如图甲所示，工人用推力F将重为1000N的箱子沿斜面推至水平车厢中，斜面长3m、高1.5m，F始终与箱子运动方向相同。箱子运动路程随时间变化关系如图乙所示，推力F随时间变化关系如图丙所示。下列分析正确的是（ ）。

A. 0~10s内，箱子做加速运动B. 0~10s内，箱子所受摩擦力为100N
C. 10~20s内，推力F的功率为160WD. 10~20s内，箱子所受摩擦力为200N
【答案】BD。
【解析】A．根据图乙可知，0~10s内，箱子做匀速直线运动，故A错误；
B．根据图乙可知，0~10s内，箱子做匀速直线运动，推力F做的功为
克服重力做的功大小为
则摩擦力做的功大小为
故摩擦力的大小为，故B正确。
C．根据图乙可知，10~20s内，箱子运动的速度为
10~20s内，根据图丙可知，推力F的大小为
推力F的功率为，故C错误；
D．根据图乙可知，10~20s内，箱子做匀速直线运动，推力的大小和摩擦力的大小相等，则可知
故D正确。故选BD。
2.（2023·广州）图1中工人用工具搬运石头，该工具可简化成图2中杠杆AB，移动支架，可使支点O在AB间移动。杆水平静止，忽略杆重；
（1）人对杆的压力为F1，绳对杆的拉力为F2，F1、F2竖直向下；①在图2中画出F1的力臂l1；②F2的力臂l2___________（用F1、F2、l1表示）；
（2）同一石头仍悬挂在杆B端，人对杆A端的压力方向不变，只通过移动支点O使该压力变小，杆仍保持水平静止，支点O应向___________（选填“A”“B”）端移动。
【答案】①如图；②B。
【解析】（1）[1]从支点分别作F1、F2的垂线，用大括号分别扩出l1、l2即为动力臂和阻力臂，如下图
（2）[2]通过移动支点O使该压力变小，因为物体的重力不变，根据
可知只要减小l2，增大l1即可，故O点应该向B端移动。
3.（2023·广东）明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳，沿用至今。题图甲是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，提起水桶。
（1）图甲所示，辅可视为不等臂杠杆，为方便提水，它是按照___________（选填“省力”或“费力”）杠杆来设计的。用辅提水的某时刻示意图如图乙所示，它的支点是“A”“B”或“C”中的___________点。
（2）设大轮与小轮的半径比为3:1，水桶受到的总重力为90N。使周长为3m的大轮转动一圈，水桶匀速上升，井绳对水桶做功___________J；若要使辘轳静止在图乙所示位置，作用在C点最小的力应为___________N。（不计井绳的粗细和自重）
（3）图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用___________（选填“①”或“②”）。
【答案】①省力；②B；③90；④30；⑤①。
【解析】（1）[1][2]为方便提水，根据题图可知，它是按照省力杠杆来设计的；由于辅围绕B点进行旋转，可知B点为其支点。
（2）[3][4]由于大轮与小轮的半径比为3∶1，当周长为3m的大轮转动一圈，则小轮也转动一圈，且小轮转动的距离为1m，由于木桶匀速上升，则井绳对水桶做功
根据图乙所示，大轮与小轮的半径比为3∶1，当动力臂为BC时，作用在C点的力最小，根据杠杆平衡条件可知，最小的力为
因为，可得
（3）[5]为了更省力，开关应选用动力臂较大的，故开关应选用①。
4.新开学，班级领取分发一批新书，每捆新书重为100N，小明抱着一捆书先经过50米的水平过道，此过程对书做功为_______J；后经过10米长的楼梯，爬上层高为3米的二楼，爬楼过程人对书做功为______J；为了省力，后勤人员用如图所示的滑轮组进行搬运书籍，每10捆作为一批同时提升，每个滑轮重10N，若不考虑绳重和摩擦，则在二楼的工作人员至少需要施加_______N的拉力；通过计算比较，判定利用该滑轮组提升重物，能___________。（选填“省力省功”、“省力不省功”、“不省力省功”或“不省力不省功”）
【答案】0；300；505；省力不省功。
【解析】[1]小明抱着重为100N的新书在水平过道上运动，书在重力和人对书的支持力的作用下处于平衡状态，因支持力竖直向上，书在竖直方向上没有移动距离，所以人对书做功为零。
[2]爬上3m高的二楼，人需克服重力做功W=Gh=100N×3m=300J；
[3][4]利用滑轮组搬书，由图可知，两根绳绕过动滑轮n=2，10捆书的重力为G书=10×100N=1000N；
动滑轮重为G动=10N，匀速提升时则有2F=G书+G动=1010N；
所以绳端的拉力为F=505N；绳子的自由端移动的距离s=2h=2×3m=6m；
所以力F做功WF=Fs=505N×6m=3030J；
小明搬运10捆书需做功W=10W=10×300J=3000J；
可见，利用滑轮组省力不省功。
次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
3.0
5.0
1.5
10.0
2
2.0
15.0
2.0
15.0
3
1.0
5.0
2.5
10.0
……
……
……
……
……