备战2021中考物理章节专题训练——专题十二：简单机械

备战2021中考物理章节专题训练——专题十二：简单机械
【专题一：杠杆的分类】
【例1】如图所示的工具中，在使用时属于省距离杠杆的是（　　）

【针对训练】
1.在我国古代，简单机械就有了许多巧妙的应用，护城河上安装的吊桥装置就是一个例子，如图所示．在拉起吊桥过程中

A. 滑轮起到省力的作用 B. A点是吊桥的支点
C. AB是吊桥的阻力臂 D. 吊桥是省力杠杆
2．小明做单臂俯卧撑运动，如图所示。他的重心在M点，所受重力为600N，他将身体撑起处于平衡状态时，手掌处的支撑力（即动力）为　 　N，此过程中，小明的身体是一个　 　（省力/费力/等臂）杠杆。

【专题二：杠杆的平衡条件】
【例2】如图所示是小明“探究杠杆的平衡条件”的装置，每只钩码重为0.5N（钩码个数若干），弹簧测力计量程为0～5N。

（1）图甲中，杠杆静止时处于　 　（平衡/不平衡）状态。为使杠杆在水平位置平衡，小明应将杠杆两端的平衡螺母向　 　（左/右）移。
（2）如图乙，小明保持弹簧秤竖直放置，然后认真调零后，用弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡。此时弹簧测力计的示数为F1，杠杆受到钩码的拉力为F2，小明发现F1×OD≠F2×OC，其原因是　 　。
（3）接着，小明准备作图丙所示实验，实验前小明首先再取一只弹簧秤与已调零的弹簧秤进行对拉，如图丁，他这样做的目的是　 　。在做了10多次图丙所示实验后，他还做了几次图戊所示的实验，他这样做的目的是：　 　。
【针对训练】
1.利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”．

（1）实验前，杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是可以直接从杠杆上读出______．
（2）杠杆平衡后，如图乙所示，在杠杆B点挂3个相同的钩码，可在杠杆的D点挂______个相同的钩码，就可使杠杆重新在水平位置平衡．
（3）保持B点钩码数量和力臂不变，杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂l1和动力F1的数据，绘制了l1-F1的关系图象，如图丙所示．请根据图象推算，当l1为0.6m时，F1为______N．
2.在探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的实验器材有：杠杆（杠杆上每小格长为2cm）、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个（每个钩码重1N）．

（1）实验前，杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆处于_____（选填“平衡”或“不平衡”）状态．
（2）实验时，使杠杆在_____位置平衡，主要是为了便于测量_____的大小，因此他应把甲图中杠杆的平衡螺母向_____（左/右）边调．
（3）如图乙所示，杠杆在水平位置平衡后，小明在杠杆A点处挂上2个钩码，作为动力F1，B点处挂上1个钩码，作为阻力F2，杠杆恰好在水平位置平衡，分别测量出两个力的力臂l1和l2，计算后发现：F1l1＝F2l2，便得出杠杆的平衡条件是：F1l1＝F2l2．但小红认为小明这种实验处理方法是不完善的，理由是_____．
（4）接着，小明提出新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小明利用如图丙所示装置进行探究，在杠杆D点处挂上2个钩码，用弹簧测力计在C点处竖直向上拉，使杠杆在水平位置处于平衡状态，此时弹簧测力计的示数如图丙所示，则弹簧测力计的拉力是_____N．以弹簧测力计的拉力为动力F1，钩码重力为阻力F2，多次调整力和力臂的大小进行测量，发现：F1l1总是大于F2l2，其原因主要是杠杆受到了_____的影响．
（5）小明又把弹簧测力计的作用点固定，只改变测力计与水平方向的角度θ，则能描述测力计示数F与θ关系的图象是_____．
【专题三：滑轮】
【例3】如图所示，重为8牛的物体A和重为12牛的物体B都处于静止状态，关于以下说法正确的是

A. 物体A受到的合力为4牛
B. 物体B受到的合力为4牛
C. 滑轮C的优点是可以改变用力的方向
D. 物体A向下移动10厘米，则物体B向上移动20厘米
【针对训练】
1．如图所示甲、乙两套装置，滑轮重、绳重和摩擦力均不计。装置甲中F1和F2表示沿不同方向拉绳子，乙装置中F3表示竖直向上拉绳子；用F1、F2、F3分别将相同的重物匀速提升相同高度，则下列说法正确的是（　　）

A．甲装置为动滑轮，乙装置为定滑轮
B．F1、F2、F3所做的功相等
C．拉力大小关系是：F1＝F2＝F3
D．F1、F2所做的功相等，但比F3做的功少
2.如图所示滑轮组，挂上a，b两个物体后恰好静止，若不计滑轮重和摩擦，现在在a，b物体上再分别挂上一个质量相等的小钩码，则装置将会出现

A. a下降 B. a上升 C. 仍保持静止 D. 无法判断
【专题四：斜面】
【例4】如图，甲、乙两物体质量相同，在拉力F 1、F 2作用下分别沿光滑斜面匀速拉到顶端，则下列说法正确的是

A. 拉力F 1做的功比F 2做功多 B. 拉力F 2做的功比F 1做功多
C. 两者所做的功一样多 D. 条件不足，无法判断
【针对训练】
1.如图所示，沿斜面向上匀速拉一个重为100N的物体到斜面顶端，斜面长0.5m，高0.3m，拉力为80N，则这个斜面的机械效率是　 　%，物体受到的摩擦力是　 　N。

2.某同学家新房装修时，在地面与窗台间放置一斜木板，将瓷砖沿木板从地面匀速拉上窗台．如图所示，已知窗台高3m，木板长5m，瓷砖重500N，沿斜面所用拉力400N，则斜面的机械效率是_____．若仅使斜面的倾角逐渐增大，沿斜面向上的拉力将逐渐_____，此斜面的机械效率将逐渐_____（后两空选填“增大”、“不变”或“减小”）．

【专题五：机械效率的测量】
【例5】用图示装置探究“斜面机械效率”，实验记录如下表．

(1)沿斜面拉动物体时，应使其做 运动．
(2)根据图中测力计的示数，可知第2次实验的机械效率为 %．由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时， 越小，机械效率越大．

(3)第1次实验中，木块所受摩擦力为 N．
【针对训练】
1．（1）小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，数据如下表：
（1）①表中有一个数据的记录是的，错误的数据是　 　；
②第3次实验中，测力计对滑轮组做的有用功为　 　J，机械效率是　 　；

③本次实验得到的结论是：　 　；
（2）小红取了一套和小明一模一样的器材在小明实验的基础上利用图乙也做了实验，当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，则它们的机械效率　 　（选填“相同”或“不相同”），得到的结论是：　 　。

2.图甲是某小组的同学测量动滑轮的机械效率的示意图．用弹簧测力计竖直向上拉动绳子自由端，将重为2.5N的物体从A位置匀速提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的A'位置上升到B'位置，在这个过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示．请你根据他们做的实验完成下列问题：

（1）该动滑轮的机械效率η是________ %；
（2）若想提高动滑轮的机械效率，请你写出一条可行的方法：________．
【专题六：机械效率的计算】
【例6】如图所示，某工人重600N，站在水平面上，用100N的拉力向下匀速拉动绳子，提起一浸没在水中体积为1.2×10-2m3，重360N的物体．（物体始终浸没在水中，且忽略水对物体的阻力，ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg）求：

（1）已知工人双脚与地面的总接触面积是3×10-2m2，工人没有拉动绳子时对地面的压强；
（2）物体浸没在水中时受到的浮力；
（3）提起物体时滑轮组的机械效率．
（4）工人最多能够提起多重的同种物体？





【针对训练】
1．工人师傅要将质量100kg的木箱搬到2m高的车厢里，他将一块10m长的长板搁在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用400N拉力将物体从斜面底端匀速拉到车厢里（如图所示），已知g＝10N/kg，请你综合应用所学知识解答下列问题：
（1）工人所做的有用功是多少J？
（2）工人所做的总功是多少J？
（3）斜面的机械效率是多少？
（4）使用斜面可以省　 　，但费　 　；若想增大此斜面的机械效率，可采取的方法是　 　（答出一种方法即可）。





2．小明利用如图所示的装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m，此过程中拉力F的功率为120W，求：

（1）提升装置时，对重物所做的有用功；
（2）拉力F做的功；
（3）该滑轮组的机械效率。




【达标测练】
1.如图所示的工具中，属于费力杠杠的是（ ）
A. 钳子
B. 筷子
C. 羊角锤
D. 独轮车
2. 如图所示，杠杆的水平位置平衡，下列操作仍能让杠杆在水平位置保持平衡的是（ ）

A. 两侧钩码同时向外移一格
B. 两侧钩码同时向内移一格
C. 左侧的钩码向内移一格，右侧减去一个钩码
D. 在两侧钩码下方，同时加挂一个相同的钩码
3.如图所示，不计轮与轴的摩擦及滑轮的重力，物体处于平衡状态时

A. m1=m2 B. m1=2m2 C. m2=2m1 D. m1=4m2
4.如图所示，用弹簧测力计竖直向上拉杠杆，当杠杆静止时，弹簧测力计示数为10N；若将弹簧测力计改为斜向上拉，使弹簧测力计的轴线与杠杆垂直，当杠杆静止时，弹簧测力计的示数

A. 大于10N B. 小于10N C. 等于10N D. 无法判断
5.小明利用如图所示装置沿水平方向匀速拉动一个重300N物体，物体受到的摩擦力是12ON，如果该装置的效率为80%，则作用在绳端的拉力F的大小是

A. 50N B. 60N C. 80N D. 120N
6.如图，人的前臂可视为杠杆，当曲肘将茶杯向上举起时，下列说法中正确的是

A. 前臂是省力杠杆，阻力臂变大 B. 前臂是费力杠杆，阻力臂变大
C. 前臂是费力杠杆，阻力臂变小 D. 前臂是省力杠杆，阻力臂变小
7.如图所示装置，物体处于静止，不计滑轮重力及摩擦，则重物G1与G2之比为

A. 1:1 B. 1:2 C. 2:1 D. 3:1
8.小张用如图所示的杠杆把重物从A位置绕O点无摩擦缓慢地提升到B位置．在提升重物的过程中，动力F的方向始终垂直于杠杆，F大小的变化情况是_____，该杠杆是_____（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆．

9.如图所示，杆秤秤砣的质量为0.1千克，杆秤的质量忽略不计．若杆秤水平静止时，被测物和秤砣到秤纽的距离分别为0.05米、0.2米，则被测物的质量为_________千克．若秤砣有缺损时，则杆秤所示的质量值_________被测物的真实质量值（选填“小于”、“等于”或“大于”）．

10.如图所示的杠杆（重力和摩擦不计），O点为支点，在中点B处挂一重为100N的物体，为保证杠杆在水平方向静止，在A点处沿________（选填“F1”、“F2”或“F3”）方向施加的力最小，大小为________ N．

11.小红和小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件．

（1）若实验前杠杆如图甲所示，可将杠杆两端平衡螺母向_____（填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡．
（2）在实验过程中，调节杠杆在水平位置平衡的目的是_____．
（3）在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂，多次实验并把数据记录在表格中．
次数
F1/N
L1/cm
F2/N
L2/cm
1
1
10
2
5
2
2
10
1
20
3
2
15
3
10
多次实验的目的是_____．
（4）小明根提以上数据得出杠杆平衡条件是_____．
（5）杠杆调节平衡后，小红在杠杆上的A点处挂4个钩码，如图乙所示，为使杠杆重新平衡，应在B点挂_____个钩码．
（6）如图丙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将_____（填“变大”、“变小”或“不变”）．
12.想用滑轮组提起800N的重物G，如果所用绳子最多能承受250N的力．
（1）请设计一个向下拉绳子的最简单的滑轮组，画出示意图；
（2）若要把重物提高2m，则绳子应向下移多少米____？（不计轮和绳子的重力，不计轮与轴的摩擦）


备战2021中考物理章节专题训练——专题十二：简单机械参考答案
【专题一：杠杆的分类】
【例1】如图所示的工具中，在使用时属于省距离杠杆的是（　　）

【答案】C。
【解析】A、天平在使用时，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，不省距离也不费距离，故A不符合题意；
B、瓶盖起子在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，但费距离，故B不符合题意；
C、食品夹在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，但省距离，故C符合题意；
D、钳子在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，但费距离，故D不符合题意。
【针对训练】
1.在我国古代，简单机械就有了许多巧妙的应用，护城河上安装的吊桥装置就是一个例子，如图所示．在拉起吊桥过程中

A. 滑轮起到省力的作用 B. A点是吊桥的支点
C. AB是吊桥的阻力臂 D. 吊桥是省力杠杆
【答案】D
【解析】
由图可知吊桥绕着B点转动，所以护城河上安装的吊桥的支点是B点；
在匀速拉起吊桥时，拉力的作用点是A点，阻力的作用点是桥AB的中点，过支点B做力作用线的垂线得到的线段，即为力臂，比较两力臂的大小可知，它的动力臂大于阻力臂，所以属于一个省力杠杆；定滑轮的作用是改变力的方向，而不能省力．
故选D.
2．小明做单臂俯卧撑运动，如图所示。他的重心在M点，所受重力为600N，他将身体撑起处于平衡状态时，手掌处的支撑力（即动力）为　 　N，此过程中，小明的身体是一个　 　（省力/费力/等臂）杠杆。

【答案】400；省力。
【解析】如图所示，O为杠杆的支点，手掌处的支撑力F为杠杆的动力，则动力臂为L1＝1m+0.5m＝1.5m，
小明自身的重力G是阻力，阻力臂L2＝1m，则动力臂大于阻力臂，所以小明身体是一个省力杠杆；
根据杠杆的平衡条件可得，F×L1＝G×L2，
即F×1.5m＝600N×1m，
所以手掌处的支撑力F＝400N；
【专题二：杠杆的平衡条件】
【例2】如图所示是小明“探究杠杆的平衡条件”的装置，每只钩码重为0.5N（钩码个数若干），弹簧测力计量程为0～5N。

（1）图甲中，杠杆静止时处于　 　（平衡/不平衡）状态。为使杠杆在水平位置平衡，小明应将杠杆两端的平衡螺母向　 　（左/右）移。
（2）如图乙，小明保持弹簧秤竖直放置，然后认真调零后，用弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡。此时弹簧测力计的示数为F1，杠杆受到钩码的拉力为F2，小明发现F1×OD≠F2×OC，其原因是　 　。
（3）接着，小明准备作图丙所示实验，实验前小明首先再取一只弹簧秤与已调零的弹簧秤进行对拉，如图丁，他这样做的目的是　 　。在做了10多次图丙所示实验后，他还做了几次图戊所示的实验，他这样做的目的是：　 　。
【答案】（1）平衡；左；（2）杠杆自身受到的重力不能忽略；（3）对第二个倒置使用的弹簧秤进行调零；排除偶然结论总结发现普遍规律。
【解析】（1）图甲中实验前没挂钩码时，杠杆处于静止的平衡状态；发现杠杆左端上翘，调节时重心应向左移动，应将杠杆两端的平衡螺母向左移，使杠杆在水平位置平衡；
（2）用如图乙所示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的自重对杠杆平衡有影响，所以小明发现F1×OD≠F2×OC；
（3）接着，小明准备作图丙所示实验，实验前小明首先再取一只弹簧秤与已调零的弹簧秤进行对拉，如图丁，他这样做的目的是对第二个倒置使用的弹簧秤进行调零；
在做了10多次图丙所示实验后，他还做了几次图戊所示的实验，他这样多次做的目的是：排除偶然结论总结发现普遍规律。
【针对训练】
1.利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”．

（1）实验前，杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是可以直接从杠杆上读出______．
（2）杠杆平衡后，如图乙所示，在杠杆B点挂3个相同的钩码，可在杠杆的D点挂______个相同的钩码，就可使杠杆重新在水平位置平衡．
（3）保持B点钩码数量和力臂不变，杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂l1和动力F1的数据，绘制了l1-F1的关系图象，如图丙所示．请根据图象推算，当l1为0.6m时，F1为______N．
【答案】 (1). 右 (2). 力臂的大小 (3). 4 (4). 0.5
【解析】
(1)杠杆不在水平位置，左端向下倾斜，右端上翘，故应向右调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，支点到力的作用点的距离就是力臂，便于测量力臂大小；(2)设一钩码重为G,一格为L,根据杠杆平衡条件可知：3G×4L＝FD×3L,所以FD＝4G，需在D点挂4个钩码；(3)由于此题中的阻力和阻力臂不变,据F1L1＝F2L2可知,利用图象中任意一组数据都能得出,F2L2＝F1L1＝0.1m×3N＝0.3N⋅m；故若当L1为0.6m时,F1＝＝0.5N.
2.在探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的实验器材有：杠杆（杠杆上每小格长为2cm）、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个（每个钩码重1N）．

（1）实验前，杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆处于_____（选填“平衡”或“不平衡”）状态．
（2）实验时，使杠杆在_____位置平衡，主要是为了便于测量_____的大小，因此他应把甲图中杠杆的平衡螺母向_____（左/右）边调．
（3）如图乙所示，杠杆在水平位置平衡后，小明在杠杆A点处挂上2个钩码，作为动力F1，B点处挂上1个钩码，作为阻力F2，杠杆恰好在水平位置平衡，分别测量出两个力的力臂l1和l2，计算后发现：F1l1＝F2l2，便得出杠杆的平衡条件是：F1l1＝F2l2．但小红认为小明这种实验处理方法是不完善的，理由是_____．
（4）接着，小明提出新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小明利用如图丙所示装置进行探究，在杠杆D点处挂上2个钩码，用弹簧测力计在C点处竖直向上拉，使杠杆在水平位置处于平衡状态，此时弹簧测力计的示数如图丙所示，则弹簧测力计的拉力是_____N．以弹簧测力计的拉力为动力F1，钩码重力为阻力F2，多次调整力和力臂的大小进行测量，发现：F1l1总是大于F2l2，其原因主要是杠杆受到了_____的影响．
（5）小明又把弹簧测力计的作用点固定，只改变测力计与水平方向的角度θ，则能描述测力计示数F与θ关系的图象是_____．
【答案】 (1). 平衡 (2). 水平 (3). 力臂 (4). 右 (5). 没有经过多次测量就得出结论，结论不具有普遍性 (6). 3.3 (7). 杠杆重力 (8). B
【解析】
(1)杠杆静止在如图甲所示位置，杠杆处于静止状态，所以此时杠杆处于平衡状态；
(2)在“探究杠杆的平衡条件”实验中，应先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做是为了便于测量力臂．
他把杠杆右端的平衡螺母调到最右边，但是杠杆仍然不能水平平衡，接下来他应该把左端的平衡螺母往右调；
(3)小明仅凭一测量就得出杠杆平衡条件，这种实验处理方法是不完善的，因为实验次数过少，会导致实验结论具有偶然性，应该改变动力或阻力的方向进行多次测量，寻找普遍规律，以避免偶然性．
(4)由图可知，弹簧测力计的刻度值为0.1N，指针在3N以下三格处，示数为3.3N.
用如图丙所示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的自重对杠杆平衡有影响．
(5)当测力计和杠杆的角度从0度逐渐增加到90度时，动力臂越来越大，动力越来越小，当测力计和杠杆垂直时，此时动力臂最大，动力最小，当测力计和杠杆的角度从90度逐渐增加到180度时，角度越大，动力臂越小，动力越大．所以B图象符合题意．
故答案为(1)平衡;(2)水平;力臂;把左端的平衡螺母往右调;(3)没有经过多次测量就得出结论,实验没有普遍性;(4)3.3;杠杆重力;(5)B.
【专题三：滑轮】
【例3】如图所示，重为8牛的物体A和重为12牛的物体B都处于静止状态，关于以下说法正确的是

A. 物体A受到的合力为4牛
B. 物体B受到的合力为4牛
C. 滑轮C的优点是可以改变用力的方向
D. 物体A向下移动10厘米，则物体B向上移动20厘米
【答案】C
【解析】
A.因为物体A静止,合力为零，故A说法错误；B. 因为物体B静止,合力为零，故B说法错误；C.图中滑轮C为定滑轮，其优点是可以改变用力的方向，故C正确；D. 物体A向下移动10厘米，则物体B向上移动10厘米,故D错误．故选C.
【针对训练】
1．如图所示甲、乙两套装置，滑轮重、绳重和摩擦力均不计。装置甲中F1和F2表示沿不同方向拉绳子，乙装置中F3表示竖直向上拉绳子；用F1、F2、F3分别将相同的重物匀速提升相同高度，则下列说法正确的是（　　）

A．甲装置为动滑轮，乙装置为定滑轮
B．F1、F2、F3所做的功相等
C．拉力大小关系是：F1＝F2＝F3
D．F1、F2所做的功相等，但比F3做的功少
【答案】B。
【解析】A、甲装置不随货物一起升降为定滑轮，乙装置随货物一起升降为动滑轮，故A错误；
B、因为滑轮重、绳重和摩擦力均不计，所以提升重物时没有做额外功，则拉力做的功等于克服物体重力做的功；
将相同的重物匀速提升相同高度，由W＝Gh可知，克服物体重力做的功相等，则力F1、F2、F3做的功也相等，故B正确，D错误；
C、定滑轮既不省力也不费力、且定滑轮的实质为等臂杠杆，动滑轮能省一半的力，又因为滑轮重、绳重和摩擦力均不计，
所以F1＝F2＝G，F3＝G，则F1＝F2＞F3，故C错误。
2.如图所示滑轮组，挂上a，b两个物体后恰好静止，若不计滑轮重和摩擦，现在在a，b物体上再分别挂上一个质量相等的小钩码，则装置将会出现

A. a下降 B. a上升 C. 仍保持静止 D. 无法判断
【答案】B
【解析】
由图可知左边的滑轮是动滑轮，右边的滑轮是定滑轮．如果在a上加挂一个小钩码，则需要一个等于钩码重力一半大小的拉力向上拉动滑轮．在b上加挂一个等质量的钩码后，通过定滑轮的拉力大于所需要的拉力，所以a要上升．即选项ACD都不符合题意．故选B.
【专题四：斜面】
【例4】如图，甲、乙两物体质量相同，在拉力F 1、F 2作用下分别沿光滑斜面匀速拉到顶端，则下列说法正确的是

A. 拉力F 1做的功比F 2做功多 B. 拉力F 2做的功比F 1做功多
C. 两者所做的功一样多 D. 条件不足，无法判断
【答案】C
【解析】
使用任何机械都不省功，所以拉力在两斜面上做功相同．
【针对训练】
1.如图所示，沿斜面向上匀速拉一个重为100N的物体到斜面顶端，斜面长0.5m，高0.3m，拉力为80N，则这个斜面的机械效率是　 　%，物体受到的摩擦力是　 　N。

【答案】75； 20。
【解析】有用功：
W有＝Gh＝100N×0.3m＝30J，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝80N×0.5m＝40J，
斜面的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝75%，
克服摩擦力所做的额外功：
W额＝W总﹣W有＝40J﹣30J＝10J，
由W＝fs可得，物体受到的摩擦力：
f＝＝＝20N。
2.某同学家新房装修时，在地面与窗台间放置一斜木板，将瓷砖沿木板从地面匀速拉上窗台．如图所示，已知窗台高3m，木板长5m，瓷砖重500N，沿斜面所用拉力400N，则斜面的机械效率是_____．若仅使斜面的倾角逐渐增大，沿斜面向上的拉力将逐渐_____，此斜面的机械效率将逐渐_____（后两空选填“增大”、“不变”或“减小”）．

【答案】 (1). 75% (2). 增大 (3). 增大
【解析】
（1）G＝500N，h＝3m，
做的有用功为：W有用＝Gh＝500N×3m＝1500J，
又因为s＝5m，F＝400N，
所以拉力做的总功为：W总＝Fs＝400N×5m＝2000J．
则斜面的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝75%．
（2）若仅使倾角θ逐渐增大（即斜面变陡），拉动物体越费力，即沿斜面向上的拉力将逐渐增大；
（3）其他条件不变，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高．
故答案为75%；增大；增大．
【专题五：机械效率的测量】
【例5】用图示装置探究“斜面机械效率”，实验记录如下表．

(1)沿斜面拉动物体时，应使其做 运动．
(2)根据图中测力计的示数，可知第2次实验的机械效率为 %．由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时， 越小，机械效率越大．

(3)第1次实验中，木块所受摩擦力为 N．
【答案】匀速直线、95.2、摩擦力、0.4
【解析】
（1）沿斜面拉动物体时，应使其做匀速直线运动；（2）由表格中的数据可知，斜面长是斜面高的6倍，测力计的示数为0．7N，可知第2次实验的机械效率是η=G/6F=4N/4．2N=95．2%；斜面倾斜程度相同时，摩擦力 越小，机械效率越大；（3）第1次实验中的有用功为W有=Gh=0．6J ，总功为W总=Fs=0．99J，额外功为W额=W总-W有=0．39J，所以可知木块所受的摩擦力为f=W额/s=0．43N．
【针对训练】
1．（1）小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，数据如下表：
（1）①表中有一个数据的记录是的，错误的数据是　 　；
②第3次实验中，测力计对滑轮组做的有用功为　 　J，机械效率是　 　；

③本次实验得到的结论是：　 　；
（2）小红取了一套和小明一模一样的器材在小明实验的基础上利用图乙也做了实验，当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，则它们的机械效率　 　（选填“相同”或“不相同”），得到的结论是：　 　。

【答案】（1）①18cm；②0.48；80%；③滑轮组的机械效率与物体上升的高度h无关；
（2）相同；若忽略绳重及摩擦，在动滑轮重和物重相同的情况下，滑轮组的机械效率与滑轮组的绕法无关。
【解析】（1）已知用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，图甲中绳子的有效段数为3，第2次绳子自由端移动的距离为：s＝nh＝3×5cm＝15cm，表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是18cm，应改为15cm；
②第3次实验中，测力计对滑轮组做的有用功为：W有＝Gh＝6N×0.08m＝0.48J；
第3次实验中滑轮组的机械效率：η＝＝＝×100%＝80%；
③同理计算可知，其它两次的机械效率也为80%，故滑轮组的机械效率与物体上升的高度h无关；
（2）当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，他们做的有用功相同，额外功也一样，因此总功相同，也就是机械效率相同；
因此得到的结论是：若忽略绳重及摩擦，在动滑轮重和物重相同的情况下，滑轮组的机械效率与滑轮组的绕法无关。
2.图甲是某小组的同学测量动滑轮的机械效率的示意图．用弹簧测力计竖直向上拉动绳子自由端，将重为2.5N的物体从A位置匀速提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的A'位置上升到B'位置，在这个过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示．请你根据他们做的实验完成下列问题：

（1）该动滑轮的机械效率η是________ %；
（2）若想提高动滑轮的机械效率，请你写出一条可行的方法：________．
【答案】 (1). 62.5 (2). 增大提升的物重
【解析】
（1）由图乙可知，拉力大小F＝2N，测力计从图中的A′位置上升到B′位置，则绳端通过的距离为：s＝45cm−25cm＝20cm＝0.2m，物体从A位置匀速提升到B位置，则物体上升的高度为：h＝10cm＝0.1m；则有用功为：W有＝Gh＝2.5N×0.1m＝0.25J.
总功为：W总＝Fs＝2N×0.2m＝0.4J.动滑轮的效率为：η＝ ＝62.5%.
（2）提高动滑轮机械效率方法有：增大提升的物重或减轻动滑轮的重等．
【专题六：机械效率的计算】
【例6】如图所示，某工人重600N，站在水平面上，用100N的拉力向下匀速拉动绳子，提起一浸没在水中体积为1.2×10-2m3，重360N的物体．（物体始终浸没在水中，且忽略水对物体的阻力，ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg）求：

（1）已知工人双脚与地面的总接触面积是3×10-2m2，工人没有拉动绳子时对地面的压强；
（2）物体浸没在水中时受到的浮力；
（3）提起物体时滑轮组的机械效率．
（4）工人最多能够提起多重的同种物体？
【答案】 (1). 2×104Pa； (2). 120N (3). 80% (4). 2610N
【解析】
(1)工人对地面的压力F压＝G＝600N,S＝3×10−2m2，对地面的压强：p＝＝2×104Pa；(2)物体浸没水中排开水的体积：V排＝V＝1.2×10−2m3，物体浸没在水中时受到的浮力：F浮＝ρ水V排g＝1×103kg/m3×1.2×10−2m3×10N/kg＝120N，(3)提起物体时，滑轮组受到的拉力：F拉＝G物−F浮＝360N−120N＝240N，由图可知：绳子的股数n＝3，则提起物体时滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝80%;(4)根据η＝可知动滑轮的重力为G动＝−F拉＝−240N＝60N；由于工人重600N,则最大拉力F最大＝G＝600N，根据F＝F拉+G动n可知：滑轮组受到的最大拉力F拉最大＝nF最大−G动＝3×600N−60N＝1740N；水中的同种物体的密度为ρ物＝＝3×103kg/m3,由于水中的同种物体受力情况为：F拉最大＝G最大−F浮最大，即：F拉最大＝G最大−ρ水V排最大g，所以,F拉最大＝G最大−ρ水g，则G最大＝ ＝2610N.
【针对训练】
1．工人师傅要将质量100kg的木箱搬到2m高的车厢里，他将一块10m长的长板搁在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用400N拉力将物体从斜面底端匀速拉到车厢里（如图所示），已知g＝10N/kg，请你综合应用所学知识解答下列问题：
（1）工人所做的有用功是多少J？
（2）工人所做的总功是多少J？
（3）斜面的机械效率是多少？
（4）使用斜面可以省　 　，但费　 　；若想增大此斜面的机械效率，可采取的方法是　 　（答出一种方法即可）。

【答案】解：
（1）工人所做的有用功：
W有＝Gh＝mgh＝100kg×10N/kg×2m＝2000J；
（2）拉力做的总功：
W总＝Fs＝400N×10m＝4000J；
（3）斜面的机械效率：
η＝＝×100%＝50%；
（4）由题意和前面计算可知，拉力小于重力，拉力端移动的距离大于斜面高，所以使用斜面可以省力，但费距离；
若要增大此斜面的机械效率，由影响斜面机械效率的因素可知，可以使斜面的表面变光滑，或增大斜面的倾斜角度。
答：（1）工人所做的有用功是2000J；
（2）工人所做的总功是4000J；
（3）斜面的机械效率是50%；
（4）力；距离；使斜面的表面变光滑或增大斜面的倾斜角度。
2．小明利用如图所示的装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m，此过程中拉力F的功率为120W，求：

（1）提升装置时，对重物所做的有用功；
（2）拉力F做的功；
（3）该滑轮组的机械效率。
【答案】解：（1）提升装置所做的有用功：
W有用＝Gh＝450N×2 m＝900J；
（2）根据P＝可得拉力F做的功：
W总＝Pt＝120W×10s＝1200J；
（3）该滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝75%。
答：（1）提升装置所做的有用功是900J；
（2）拉力F做的功是1200J；
（3）该滑轮组的机械效率是75%。
【达标测练】
1.如图所示的工具中，属于费力杠杠的是（ ）
A. 钳子
B. 筷子
C. 羊角锤
D. 独轮车
【答案】B
【解析】
A．钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
B．筷子在使用过程中，省了距离，费力杠杆；
C．羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
D．独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
故选B。
2. 如图所示，杠杆的水平位置平衡，下列操作仍能让杠杆在水平位置保持平衡的是（ ）

A. 两侧钩码同时向外移一格
B. 两侧钩码同时向内移一格
C. 左侧的钩码向内移一格，右侧减去一个钩码
D. 在两侧钩码下方，同时加挂一个相同的钩码
【答案】C
【解析】
设一个钩码的重力为G，横梁上一个格的长度为L，原来杠杆处于平衡状态，则有2G×3L=3G×2L；
两边各向外移一格，左边2G×4L=8GL，右边3G×3L=9GL，8GL＜9GL，杠杆右端下沉；故A错误；两边各往内移一格，左边2G×2L=4GL，右边3G×1L=3GL，4GL＞3GL，杠杆左端下沉；故B错误；左侧的钩码向内移一格，右侧减去一个钩码，左边2G×2L=4GL，右边2G×2L=4GL；4GL=4GL，杠杆平衡；故C正确；在两侧钩码下方，同时加挂一个相同的钩码，左边3G×2L=6GL，右边4G×2L=8GL，6GL＜8GL，杠杆右端下沉，故D错误．
3.如图所示，不计轮与轴的摩擦及滑轮的重力，物体处于平衡状态时

A. m1=m2 B. m1=2m2 C. m2=2m1 D. m1=4m2
【答案】B
【解析】
由图知，G1由两根绳子承担，G2的力作用在绳子上，故，
即mg1=2mg2．
所以m1=2m2 ．
故选B．
4.如图所示，用弹簧测力计竖直向上拉杠杆，当杠杆静止时，弹簧测力计示数为10N；若将弹簧测力计改为斜向上拉，使弹簧测力计的轴线与杠杆垂直，当杠杆静止时，弹簧测力计的示数

A. 大于10N B. 小于10N C. 等于10N D. 无法判断
【答案】B
【解析】
根据题意作图：

如图所示，开始时弹簧测力计力臂为LF，当拉力与杠杆垂直时，动力臂变为LF′，弹簧拉力力臂变大，且此时动力臂最长；
而阻力与阻力臂不变，由杠杆平衡条件可知，弹簧测力计拉力变小，即弹簧测力计的示数小于10N．
故选B．
5.小明利用如图所示装置沿水平方向匀速拉动一个重300N物体，物体受到的摩擦力是12ON，如果该装置的效率为80%，则作用在绳端的拉力F的大小是

A. 50N B. 60N C. 80N D. 120N
【答案】A
【解析】
根据图示可知，作用在动滑轮上绳子的段数为3；由η===可得，作用在绳端的拉力：F= ==50N.故选A.
6.如图，人的前臂可视为杠杆，当曲肘将茶杯向上举起时，下列说法中正确的是

A. 前臂是省力杠杆，阻力臂变大 B. 前臂是费力杠杆，阻力臂变大
C. 前臂是费力杠杆，阻力臂变小 D. 前臂是省力杠杆，阻力臂变小
【答案】C
【解析】
如图的杠杆，茶杯向下的拉力为阻力，支点O到阻力作用线的距离为阻力臂，支点到肌肉作用力的距离为动力臂，此杠杆明显动力臂小于阻力臂，为费力杠杆；
当曲肘将茶杯向上举起时，阻力的作用线靠近支点，即阻力臂变小，故C符合题意．
故选C．
7.如图所示装置，物体处于静止，不计滑轮重力及摩擦，则重物G1与G2之比为

A. 1:1 B. 1:2 C. 2:1 D. 3:1
【答案】C
【解析】
图中是一定一动的滑轮组,可以将G2由于重力而对绳子施加的拉力看作是绳子末端的拉力(该拉力等于G2),最后一段绳子是由定滑轮引出的,绳子股数是2,不计摩擦及滑轮重,即理想状况下,所以，即
故选.
8.小张用如图所示的杠杆把重物从A位置绕O点无摩擦缓慢地提升到B位置．在提升重物的过程中，动力F的方向始终垂直于杠杆，F大小的变化情况是_____，该杠杆是_____（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆．

【答案】 (1). 先变大、后变小 (2). 省力
【解析】
图中杠杆，当拉力与杠杆垂直时，动力臂长度为杠杆的长度，阻力臂为支点O到重力作用线的距离，动力臂长度大于阻力臂长度，所以是省力杠杆；
将杠杆缓慢地由位置A拉到位置B，动力臂不变，阻力不变，阻（重力）力臂先变大，水平位置最大，后变小，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析，动力先变大、后变小．
9.如图所示，杆秤秤砣的质量为0.1千克，杆秤的质量忽略不计．若杆秤水平静止时，被测物和秤砣到秤纽的距离分别为0.05米、0.2米，则被测物的质量为_________千克．若秤砣有缺损时，则杆秤所示的质量值_________被测物的真实质量值（选填“小于”、“等于”或“大于”）．

【答案】 (1). 0.4 (2). 大于
【解析】
[1]如图，

∵杠杆平衡，得：
G1lOA=G2lOB，
即：
m1glOA=m2glOB，
得：

[2]若秤砣有缺损，m2减小，而G1lOA不变，所以lOB要变大，杆秤所示的质量值要偏大．
10.如图所示的杠杆（重力和摩擦不计），O点为支点，在中点B处挂一重为100N的物体，为保证杠杆在水平方向静止，在A点处沿________（选填“F1”、“F2”或“F3”）方向施加的力最小，大小为________ N．

【答案】 (1). F2 (2). 50
【解析】
如图所示，为使拉力最小，动力臂要最长，拉力F的方向应该垂直杠杆向上，即沿F2的方向施力，动力臂为OA最长，

在中点B处挂一重为100N的物体，杠杆在水平位置平衡，所以F×OA=G×OB，
则最小拉力：
．
11.小红和小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件．

（1）若实验前杠杆如图甲所示，可将杠杆两端平衡螺母向_____（填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡．
（2）在实验过程中，调节杠杆在水平位置平衡的目的是_____．
（3）在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂，多次实验并把数据记录在表格中．
次数
F1/N
L1/cm
F2/N
L2/cm
1
1
10
2
5
2
2
10
1
20
3
2
15
3
10

多次实验的目的是_____．
（4）小明根提以上数据得出杠杆平衡条件是_____．
（5）杠杆调节平衡后，小红在杠杆上的A点处挂4个钩码，如图乙所示，为使杠杆重新平衡，应在B点挂_____个钩码．
（6）如图丙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将_____（填“变大”、“变小”或“不变”）．
【答案】 (1). （1）右； (2). （2）便于测量力臂； (3). （3）使结论具有普遍性； (4). （4）F1L1＝F2L2； (5). （5）6； (6). （6）变大
【解析】
若实验前杠杆如图甲所示，左端下沉，右端上翘，可将杠杆两端的平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡．
实验时让横杆AB在水平位置平衡，力臂在杠杆上便于测量力臂大小，杠杆的重心通过支点，可以消除杠杆重对杠杆平衡的影响；
探究杠杆平衡的条件时，多次改变力和力臂的大小主要是为了获取多组实验数据归纳出物理规律，消除实验的偶然性，使结论具有普遍性．
分析表格中的数据可知，每一次的实验的乘积都等于的乘积，故得出杠杆平衡的条件是：；
设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G；
根据杠杆的平衡条件：
解得：，故需挂6个钩码；
当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时，拉力与杠杆不再垂直，则该力的力臂短了，由于阻力和阻力臂都不变，根据杠杆的平衡条件知，拉力将变大，即弹簧测力计的示数将变大．
12.想用滑轮组提起800N的重物G，如果所用绳子最多能承受250N的力．
（1）请设计一个向下拉绳子的最简单的滑轮组，画出示意图；
（2）若要把重物提高2m，则绳子应向下移多少米____？（不计轮和绳子的重力，不计轮与轴的摩擦）
【答案】 (1). (2). 8m
【解析】
（1）根据题意得，承担物重的绳子股数：
，则必须要有四段绳子承重；
要求所用滑轮的个数最少，要改变用力的方向，至少需要2个定滑轮和2个动滑轮，最后绳子必须从定滑轮绕出来，如图所示；

（2）四段绳子承重，所以绳子自由端移动的距离：．