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专题13 简单机械-2020年中考物理真题分项汇编详细解答（全国通用）03期（教师版）
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这是一份专题13 简单机械-2020年中考物理真题分项汇编详细解答（全国通用）03期（教师版），共34页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，填空题，作图题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
专题13 简单机械
一、单项选择题
1.（2020·四川省遂宁市)小华发现一只虫子在长50cm、质量10g的刻度尺上向右爬行，她将刻度尺右端伸出水平课桌边缘23cm，如图所示，当虫子爬行到距刻度尺右端3cm处时，刻度尺刚好翻转，由此计算出虫子的质量约为（g=10N/kg，刻度尺质量分布均匀，不考虑虫子的长度）（ ）
A. 1g B. 3g C. 7g D. 10g
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意知道，刻度尺的重心在25cm处，刻度尺刚好翻转时与桌沿的接触点为支点，则刻度尺重力的力臂为
L1 =25cm-23cm=2cm
虫子重力的力臂为
L2 =23cm-3cm=20cm
由杠杆平衡条件F1×L1 =F2×L2 及重力公式G=mg知道
G尺×L1 =G虫×L2
即
10g×2cm=m虫×20cm
解得m虫=1g，故A正确。
故选A。
2.（2020·四川省达州市)一轻质不等臂杠杆AOB的左右两端分别吊着一实心铝块和铜块，此时杠杆在水平位置平衡。现将铝块、铜块同时浸没在水中，如图所示。已知：，，，则下列判断正确的是（ ）
A. A端下降 B. B端下降
C. 仍然平衡 D. 无法判断
【答案】B
【解析】
【详解】在轻质不等臂杠杆AOB两端吊上实心铝块和铜块时，杠杆在水平位置平衡，由图知OB
即
ρ铝V铝g⋅OA=ρ铜V铜g⋅OB
而ρ铝<ρ铜，所以
V铝g>V铜g
将铝块和铜块同时浸没在水中后，杠杆左、右两边有
(G铝-F浮)⋅OA，(G铜-F浮＇)⋅OB
即
(ρ铝V铝g-ρ水V铝g)⋅OA，(ρ铜V铜g-ρ铜V铜g)⋅OB
那么
ρ铝V铝g⋅OA -ρ水V铝g⋅OA<ρ铜V铜g⋅OB -ρ铜V铜g⋅OB
所以B端下沉。故ACD错误，B正确。
故选B
3.（2020·山东省德州市)如图所示，甲、乙两套装置所用的滑轮质量相等，用它们分别将相同质量的钩码匀速竖直提升，在相等时间内绳端A、B移动相同的距离（忽略绳重和摩擦），在此过程中，下列选项正确的是（ ）
A. 两钩码上升的速度相等 B. 两滑轮组绳端的拉力相等
C. 甲滑轮组的总功比乙少 D. 两滑轮组的机械效率相等
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图知，通过甲乙两图中通过动滑轮绳子段数
n1=2，n2=3
在相等时间内绳端A、B移动相同的距离，由v=可知绳端移动的速度相同，两个钩码上升的速度
v物甲=
v物乙=
所以两钩码上升的速度不相等，故A错误；
B．忽略绳重和摩擦，绳子受到的拉力分别为
F甲＞F乙
两滑轮组绳端的拉力不相等，故B错误；
C．两个滑轮做的总功
W甲总=F甲s=(G+G动)s
W乙总=F乙s=(G+G动)s
W甲总＞W乙总
故C错误；
D．有用功
W甲有=Gh甲=Gs
W乙有=Gh乙=Gs
两滑轮组的机械效率
η甲=
η乙=
η甲=η乙
两滑轮组的机械效率相等，故D正确。
故选D。
4.（2020·宁夏)用如图所示滑轮组，将一质量为50kg的物体，在10s内匀速向上提升2m，已知拉力300N｡在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 绳子自由端移动的距离为6m B. 拉力F的功率为60W
C. 人所做的额外功为300J D. 该滑轮组的机械效率约为83.3%
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图可知绳子的股数为2，绳子自由端移动的距离为
s=nh=2×2m=4m
故A错误；
B．拉力F的功率为
故B错误；
C．人所做的额外功为
故C错误；
D．该滑轮组的机械效率约为
故D正确。
故选D。
5.（2020·辽宁省丹东市)如图，在斜面上将一个重为15N的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力，斜面长、斜面高。下列说法正确的是（ ）
A. 克服物体重力做功7.2J B. 额外功为1.8J
C. 物体受到的摩擦力为2.25N D. 斜面的机械效率为37.5%
【答案】C
【解析】
【详解】A．克服物体重力做功为
故A错误；
B．拉力做的总功为
则额外功为
故B错误；
C．由得，物体受到的摩擦力为
故C正确；
D．斜面的机械效率为
故D错误。
故选C。
6.（2020·江苏省盐城市)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
【答案】A
【解析】
【详解】A．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；
BC．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BC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.（2020·湖北省荆州市)荆州“方特东方神画”主题乐园于2019年9月盛大开园。乐园在修建过程中，如图所示，工人师傅在50s内用大小为500N的力F，将物体从斜面底端拉到顶端，若此装置的机械效率为80%，则下列说法正确的是（g=10N/kg）（ ）
A. 所拉物体的质量为800kg
B. 拉力的功率是40W
C. 物体在斜面上运动时受到的摩擦力是100N
D. 物体在斜面上运动时增加的内能大于800J
【答案】C
【解析】
【分析】
由图可知斜面的长度，根据求出拉力做的总功，根据求出拉力的功率，再根据求出有用功，由求出物体的重力，利用求出物体的质量；总功减去有用功即为克服斜面摩擦力所做的额外功，根据求出斜面对物体的摩擦力；克服摩擦力做的功转化为物体的内能。
【详解】AB．由图可知，斜面的长度
拉力做的总功
则拉力的功率
根据可知，有用功
由可得，物体的重力
根据可知，物体的质量
故AB错误；
C．克服斜面摩擦力所做的额外功
W额=W总−W有=4000J−3200J=800J
根据可知，斜面对物体的摩擦力
故C正确；
D．克服摩擦力做的功转化为物体的内能，即物体在斜面上运动时增加的内能等于800J，故D错误。
故选C。
8.（2020·湖北省荆州市)下面是“探究杠杆的平衡条件”实验装置图，关于此实验说法正确的是（ ）
A. 图甲中，欲使杠杆在水平位置平衡，平衡螺母应该向左调节
B. 图乙中，在A点用力拉杠杆，一定是省力杠杆
C. 图丙中，若杠杆左端钩码向左、右端钩码向右各移动一格，则杠杆左端下沉
D. 图丁中，当F的大小等于钩码重力一半时，可以使杠杆平衡
【答案】C
【解析】
【分析】
根据杠杆的平衡条件可知，杠杆倾斜时，杠杆的重心偏向杠杆下沉的一端，左、右两端的螺母（或一端的螺母）要向杠杆上翘的一端调节；分析动力臂与阻力臂的大小，来确定是否为省力杠杆；根据杠杆的平衡条件分析解答。
【详解】A．由甲可知，杠杆左端下沉，则需要将平衡螺母向右调节，才能使杠杆在水平位置平衡，故A错误；
B．图乙中，若在A点用弹簧测力计拉杠杆使杠杆平衡，由于没有明确力的方向，动力臂可能小于阻力臂，则此时杠杆可能是费力杠杆，故B错误；
C．图丙中，左侧力与力臂的乘积
3G×3l=9Gl
右侧力与力臂的乘积
2G×4l=8Gl
左侧力与力臂的乘积较大，故杠杆左端下沉，故C之前；
D．图丁中，动力、阻力在杠杆支点同侧，且两个力的方向相同，则杠杆不可能处于平衡状态，故D错误。
故选C。
9.（2020·甘肃省武威、白银、张掖、酒泉市）如图所示的生活用具中，使用时属于费力杠杆的是（ ）
A. 羊角锤
B. 筷子
C. 起瓶器
D. 钢丝钳
【答案】B
【解析】
【详解】A．羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，不符合题意；
B．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，符合题意；
C．起瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，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，不符合题意。
故选B。
10.（2020·北京市）如图所示，正在使用的四种工具，属于费力杠杆的是（ ）
A. 羊角锤
B. 核桃夹
C. 园艺剪
D. 食品夹
【答案】D
【解析】
【详解】A．羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，不符合题意；
B．核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，不符合题意；
C．园艺剪在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，不符合题意；
D．食品夹在使用的过程中，阻力臂大于动力臂，属于费力杠杆，符合题意。
故选D。
二、多项选择题
11.（2020·湖北省孝感市)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400N（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300N
C. 此段时间内，拉力F做功为3600J
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
【答案】BD
【解析】
【详解】由图可知，
A．货箱20s内匀速上升4m，则货箱的速度
则人拉绳子的速度
故A不符合题意；
B．不计绳重和摩擦，将动滑轮和货箱看做整体，整体匀速上升，则整体处于平衡态，受平衡力，对整体做受力分析可得
则动滑轮重
故B符合题意；
C．货箱20s内匀速上升4m，则绳移动的距离
此段时间内，拉力F做功
故C不符合题意；
D．当滑轮组对货箱的拉力为零时，货箱对水平面的压力
则货箱对水平面的压强
故D符合题意。
故选BD。
12.（2020·黑龙江省绥化市)小明用独轮车搬运砖头，车箱和砖头的总质量是120kg，独轮车的有关尺寸如图所示。推车时，下列说法正确的是（ ）
A. 独轮车是省力杠杆 B. 动力臂是0.7m
C. 阻力臂是0.3m D. 人手竖直向上的力F的大小是1500N
【答案】AC
【解析】
【详解】A．由图可知，独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；故A正确；
BC．支点在车轮的轴上，力F为动力，所以动力臂的长度为1m，阻力是G，阻力臂的长度为0.3m，故B错误，C正确；
D．砖头及车厢的总重
G=mg=120kg×10N/kg=1200N
由杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知，人手竖直向上的力
F==360N
故D错误。
故选AC。
13.（2020·江西省)如图所示，将重6N的物体匀速拉高20cm，在此过程中，不计滑轮装置自重、绳重和摩擦，以下说法正确的是（ ）
A. 绳子自由端被拉下1.2m B. 绳子对地面的拉力为1N
C. 对物体所做的功为1.2J D. 横梁受到的拉力为9N
【答案】CD
【解析】
【详解】A．滑轮组的动滑轮绕4段绳，绳子自由端移动的距离
s=4h=4×0.2m=0.8m
故A错误；
B．不计滑轮装置自重、绳重和摩擦，地面对绳子的拉力
F=
绳子对地面的拉力和地面对绳子的拉力是相互作用力，所以绳子对地面的拉力是1.5N，故B错误；
C．对物体所做功为
W=Gh=6N×0.2m=1.2J
故C正确；
D．横梁受到6段绳子的拉力，所以
F横梁=6F=6×1.5N=9N
故D正确。
故选CD。
三、填空题
14.（2020·四川省达州市)如图所示，工人师傅用150N的力，使物体A在1min内沿水平地面匀速移动了12m，此时物体A受到水平向左的拉力为240N。在此过程中物体A移动的速度是______m/s，工人师傅拉绳子的力做功的功率是______W，该装置的机械效率η=______。当物体A的速度增大到0.5m/s时，物体A受到的摩擦力是______N。
【答案】 (1). 0.2 (2). 60 (3). 80% (4). 240
【解析】
【详解】[1]物体A移动的速度
v===0.2m/s
物体A移动的速度为0.2m/s。
[2]由图可知，n=2，则绳子自由端沿移动的距离
s=nsA=2×12m=24m
拉力F做的功
W总=Fs=150N×24m=3600J
拉力F的功率
P===60W
拉力F的功率为60W。
[3]有用功
W有=FAsA=240N×12m=2880J
该装置的机械效率
η=×100%=×100%=80%
该装置的机械效率为80%。
[4]物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的摩擦力
f=FA= 240N
当物体A的速度增大到0.5m/s时，物体A对地面的压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力大小不变，即物体A受到的摩擦力仍是240N。
15.（2020·宁夏)如图是同学们常用的燕尾夹，AB＝BC，当用力摁住C点打开该夹子时，可把______点看作支点，此时夹子可近似看作________杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”）．
【答案】 (1). B (2). 等臂
【解析】
【详解】当用力摁住C点打开该夹子时，AC是围绕B点转动的，故B为支点；由于AB=BC，故动力臂等于阻力臂，为等臂杠杆．
16.（2020·辽宁省丹东市)如图，小明用滑轮组把质量为54kg的重物匀速提升了1m。此过程中，绳子自由端的拉力做功为675J。绳子自由端的拉力为______N。该滑轮组的机械效率为_________。
【答案】 (1). 225N (2). 80%
【解析】
【分析】
由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据求出绳子自由端移动的距离，利用求出绳子自由端的拉力；知道物体的重力和上升的高度，根据求出有用功，再利用求出滑轮组的机械效率。
【详解】[1]由图可知滑轮组绳子的有效股数，则绳子自由端移动的距离
根据可得，绳子自由端的拉力
[2]有用功
该滑轮组的机械效率
17.（2020·广东省）如图所示，人向下拉绳提升重物，已知物体重400N，动滑轮重60N，不计绳重及摩擦，将重物匀速提升0.5m， 人需用的拉力为______N，绳子自由端移动的距离为______m，人所做的有用功为______J。
【答案】 (1). 230 (2). 1 (3). 200
【解析】
【详解】[1]由图知，n=2，不计绳重及摩擦，人需用的拉力
F===230N
人需用的拉力为230N。
[2]绳子自由端移动的距离
s=2h=20.5m=1m
绳子自由端移动的距离为1m。
[3]人所做的有用功为
W有=Gh=400N0.5m=200J
人所做的有用功为200J。
18.（2020·甘肃省武威、白银、张掖、酒泉市）如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉起重为6N的物体，物体上升0.4m所用时间为4s。此过程中拉力的功率为______W，滑轮组的机械效率为______。
【答案】 (1). 0.72 (2). 83.3%
【解析】
【详解】[1]由图可知，滑轮组的动滑轮绕3段绳，弹簧测力计的分度值是0.2N，弹簧测力计的示数是2.4N，拉力做的总功
W总=Fs=F×3h=2.4N×3×0.4m=2.88J
拉力的功率
P==0.72W
[2]有用功
W有=Gh=6N×0.4m=2.4J
滑轮组的机械效率
19.（2020·福建省）如图，小儿垂钓时的鱼竿是______（选填“省力”“等臂”或“费力”）杠杆，
【答案】 (1). 费力
【解析】
【详解】[1]鱼竿使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。
四、作图题
20.（2020·山东省威海市)如图所示，用滑轮组提升物体，已知滑轮质量均为2kg，物体重100N，绳子能承受的最大拉力为50N。请画出绳子的正确绕法，并在绳的末端标出力的方向。（不考虑绳重及摩擦）
【答案】
【解析】
【详解】滑轮的重力
则滑轮和物体总重力为
100N+20N=120N
已知绳子能承受的最大拉力为50N，当绳子承担重物的段数为3时，则能够提升物体的最大重力为
当绳子承担重物的段数为2时，则能够提升物体的最大重力为
物体重100N，大于80N，小于130N，所以滑轮组上绳子承担重物的段数为3，起点从动滑轮的挂钩开始，绳子末端的拉力向上，如图所示
21.（2020·山东省德州市)阿基米德在发现了杠杆原理之后，发出了“给我一个支点，我能够撬动地球”的感慨，请在设想示意图中，画出作用在A点的最小动力及其动力臂（图中O为支点）。
【答案】
【解析】
【详解】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F1作用在A点，OA是最长的力臂l1，则力F1应与OA垂直且向下；如图所示：
22.（2020·辽宁省丹东市)如图，O点是轻质杠杆AOB的支点，杠杆上的C点受到阻力F2的作用。若使杠杆在图中所示位置静止，请在杠杆上画出所要施加的最小动力F1的示意图，并画出动力臂l1和阻力臂l2。
【答案】
【解析】
【分析】
使用杠杆时，当阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，越省力；因此只需找出使动力臂最长的动力作用点，然后作动力臂的垂线即可；支点到阻力作用线的垂直距离是阻力臂。
【详解】在阻力与阻力臂的乘积一定的情况下，最省力，即动力臂最长，由图知OA比OB长，所以OA做动力臂最长，过A点与OA垂直向上作垂线就得到动力F1的方向；画出阻力作用线，则支点O到阻力作用线的垂直距离为阻力臂l2，如图所示：
23.（2020·湖北省鄂州市)如图所示，甲图是正在使用的核桃夹，上、下两部分都是杠杆，乙图是上半部分杠杆的示意图。请在A点画出最小动力F1的示意图，在B点画出阻力F2的示意图及其力臂12。
【答案】
【解析】
【详解】连接OA两点，OA即为最长动力臂，当动力F1与动力臂垂直时，动力最小，据此可作出最小动力F1；而阻力F2应垂直于核桃的接触面向上，然后过O点作力F2的垂线，即阻力臂l2。作图如下：
24.（2020·广东省）如图所示，用一根硬棒通过支点O撬起石头，画出石头所受重力G的示意图，以及力F的力臂l。
【答案】
【解析】
【详解】过石头的重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段，并标出符号G；过支点作垂直于力F作用线的垂线段，即为力臂l，如图所示：
五、实验题
25.（2020·四川省达州市)同学们在探究影响浮力大小的因素时，发现手中的弹簧测力计损坏了，聪明的小强同学利用刻度均匀的杠杆和钩码（每只重0.5N）替代弹簧测力计顺利地完成了该实验。以下是小强同学的实验操作，请你帮他完善该实验探究。
(1)将杠杆安装在支架上，静止时如图1所示，应将平衡螺母向______（选填“右”或“左”）调节，使杠杆在水平位置平衡；
(2)如图2甲所示，将重2N的物体G挂在A点，两只钩码挂在B点时，杠杆在水平位置平衡；
(3)将物体G部分浸入水中（如图2乙所示），两只钩码移到C点时，杠杆水平位置平衡；
(4)将物体G浸没于水中（如图2丙所示），两只钩码移到D点时，杠杆在水平位置平衡；
(5)将物体G浸没于盐水中（如图2丁所示），两只钩码移到E点时，杠杆在水平位置平衡。
分析与论证：分析比较(2)、(3)、(4)可得：物体G所受浮力大小与______有关；分析比较(2)、(4)、(5)可得：物体G所受浮力大小与有______关；由题中信息计算物体G的体积V=______m3，盐水的密度______kg/m3。（，g=10N/kg）
【答案】 (1). 右 (2). 物体排开液体的体积 (3). 液体的密度 (4). 1.0×10-4 (5). 1.125×103
【解析】
【详解】[1]杠杆如图1位置平衡后，要使杠杆在水平位置重新平衡，应将平衡螺母向右调节。
[2]步骤(2)、(3)、(4)是让物体未浸入、部分浸入和浸没于水中，而钩码逐渐靠近支点，说明物体G所受的浮力逐渐变大，所以可得物体G所受的浮力大小与排开液体的体积有关。
[3]步骤(4)(5)是让物体G分别浸没在水中和盐水中，所以比较的是浮力大小与液体密度的关系。
[4]由步骤(4)及杠杆的平衡条件得
(G物-F浮)⋅4L=1N⋅4L，(2N-F浮)⋅4L=1N⋅4L
所以
F浮=1N
由阿基米德原理有，物体的体积
[5]由步骤(5)及杠杆的平衡条件得
(2N-F浮＇)⋅4L=1N⋅3.5L
所以
F浮＇=1.125N
由阿基米德原理有，盐水的密度
26.（2020·山东省德州市)探究杠杆的平衡条件。
(1)实验前
杠杆静止在如图所示的位置，要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向______调节。
(2)实验时
①用如图所示的方式悬挂钩码，杠杆也能在水平位置平衡（杠杆上每格等距），但老师却往往提醒大家不要采用这种方式。这主要是因为该种方式（ ）
A．一个人无法独立操作 B．需要使用太多的钩码
C．无法测量力臂 D．力和力臂数目过多
②在图中，不改变支点O左侧所挂的三个钩码及其位置，保持右侧第______格的钩码不动，将右侧另外两个钩码改挂到它的下方，杠杆也可平衡。继续实验：
实验数据：
次数
左侧
右侧
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
1.0
10
2.0
5
2
1.5
5
0.5
15
3
2.0
15
1.5
20
(3)结论
杠杆的平衡条件是：______
(4)交流评估
①实验进行三次的目的是______（只有一个选项正确，填写对应字母）
a.取平均值减小误差 b.归纳出物理规律 c.使每组数据更准确
②某同学在第3次实验的基础上，将左右两侧的钩码同时向支点O移动，则杠杆______。（选填“保持平衡”“左侧下沉”或“右侧下沉”）
【答案】 (1). 左 (2). D (3). 3 (4). （动力×动力臂=阻力×阻力臂） (5). b (6). 右侧下沉
【解析】
【详解】(1)[1]由图可知，杠杆左端高，右端低，要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向左移动。
(2)①[2]实验中，如图所示的方式悬挂钩码，杠杆平衡时，杠杆的右侧在多个力共同作用的结果，采用这种方式是不妥当的。这主要是因为杠杆的力和力臂数目过多，故选D。
②[3]不改变支点O左侧所挂的三个钩码及其位置，将右侧另外两个钩码改挂到第三个钩码的下方，即右侧的力是三个钩码，根据杠杆平衡的条件得到
3个×3格=3个×n格
n=3
即保持右侧第3格的钩码不动。
(3)[4]由表中数据可知，杠杆的平衡条件是（动力×动力臂=阻力×阻力臂）。
(4)①[5]实验进行三次，可以归纳出物理规律，一次实验获得的数据有偶然性，故选B。
②[6]在第3次实验的基础上，将左右两侧的钩码同时向支点O移动，杠杆左侧
20N×(15cm-5cm)=20N·cm
杠杆右侧
1.5N×(20cm-5cm)=22.5N·cm
左侧力和力臂的乘积小于右侧力和力臂的乘积，杠杆右侧下沉。
27.（2020·辽宁省丹东市)在“探究杠杆平衡条件”实验时，实验中所用钩码的质量均为50g。
(1)实验前，应先调节杠杆在水平位置平衡。若向右调节杠杆两端的_______时，可使杠杆在水平位置平衡，则调节前，杠杆____（选填 “左”或“右”）端偏低；
(2)如图甲，当在杠杆左侧第2格处挂6个钩码，在右侧第3格处挂____个钩码（图中右侧钩码未画出）的时候，杠杆在水平位置平衡。此时，若将杠杆左右两侧所挂的钩码各向远离支点O的方向移动1个格，则杠杆_____（ 选填“左”或“右”）端将下降；
(3)如图乙，当在杠杆左侧第2格处挂4个钩码，在杠杆的右侧用竖直向下的拉力F作用时，杠杆在水平位置平衡。若使杠杆继续在水平位置保持平衡，将拉力方向旋转到图中虚线位置时，拉力F的力臂将_____， 拉力F的大小将______（两空都选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】 (1). 平衡螺母 (2). 左 (3). 4 (4). 左 (5). 减小 (6). 增大
【解析】
【详解】(1)[1][2]实验前，为了便于测量杠杆的力臂，应使杠杆在水平位置平衡，故应调调节平衡螺母；若向右调节平衡螺母，则说明杠杆的左端偏低。
(2)[3]如图甲，当在杠杆左侧第2格处挂6个钩码，设杠杆上每一小格代表的长度为L，每钩码的重力为G，由杠杆平衡条件可知
解得
故应在右侧第3格处挂4个钩码。
[4]若将杠杆左右两侧所挂的钩码各向远离支点O的方向移动1个格，则杠杆左边力与力臂的乘积为
杠杆右边力与力臂的乘积为
因杠杆左边力与力臂的乘积大于杠杆右边力与力臂的乘积，故杠杆左端下降。
(3)[5][6]由杠杆平衡条件知
将拉力方向旋转到图中虚线位置时，阻力乘阻力臂的值不变，拉力的力臂减小，故拉力将增大。
28.（2020·江苏省盐城市)小明做“探究杠杆平条件”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分別为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______。
序号
FI/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
【答案】 (1). 右 (2). 校零 (3). 竖直 (4). 水平 (5). 4 (6). 保持F2和l1不变，改变l2的大小
【解析】
【详解】(1)[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)[2]使用弹簧测力计时，需要先将指针调到零刻度线处。
(3)[3][4]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)[5][6]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次次实验与前一次改变的量相同。由于改变F2、l1、l2中的一个量，所以需要保持F2和l1不变，改变l2的大小。
29.（2020·湖南省岳阳市)“测滑轮组的机械效率”的实验数据如下表：
实验次数
物重G（N）
物体上升高度h（m）
拉力F（N）
绳子自由端移动距离s（m）
机械效率η
1
4
0.1
2.0
0.3
66.7%
2
5
0.1
0.3
694%
3
6
0.1
2.6
0.3
(1)实验时，应沿竖直向上的方向______拉动弹簧测力计；
(2)第2次实验中弹簧测力计的示数如图所示为______N；
(3)第3次实验滑轮组的机械效率是______；（保留一位小数）
(4)如果用这个滑轮组提升7N的重物，则它的机械效率可能是______（选填序号）。
A．60% B．70% C．80%
【答案】 (1). 匀速 (2). 24 (3). 77.0% (4). C
【解析】
【详解】(1)[1]在实验过程中，应沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计，此时处于平衡状态，受到平衡力的作用，测力计示数才等于拉力大小。
(2)[2]由图可知，测力计分度值为0.2N，则第2次实验中弹簧测力计的示数为2.4N。
(3)[3]第3次实验滑轮组的机械效率
η=≈77.0%
(4)[4]由实验数据可知，用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高，所以，使用该滑轮组提升7N的重物，此时物重比第3次实验的物重还大，则此时滑轮组的机械效率大于77.0%，可能为80%，故选C。
30.（2020·天津市)在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想：
猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关；
猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关；
为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计；
小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如下表所示：
实验次数
钩码所受的重力G/N
提升高度h/m
拉力F/N
蝇瑞移动的距离s/m
机械效率?
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
4.0
0.1
1.8
0.3
74.1%
3
6.0
0.1
2.5
03
请你解答如下问题：
(1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为______：根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式（ ）；
(2)分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率______（选填“越高”“越低”或“不变”）；
(3)为了验证猜想二，还需增加的实验器材是______｡
【答案】 (1). 80.0% (2). (3). 越高 (4). 自重不同的滑轮
【解析】
【详解】(1)[1]第3次实验中，有用功
W有=Gh=6.0N×0.1m=0.6J
通过滑轮组所做的总功
W总=Fs=2.5N×0.3m=0.75J
滑轮组的机械效率
[2]因为绳子端移动的距离是物体提升高度的3倍，所心滑轮组承重绳子的根数为3，那么滑轮组的绕线如图：
(2)[3]分析表格数据知，用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率越高。
(3)[4]猜想二，要验证滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关，换用自重不同的动滑轮进行实验。
六、计算题
31.（2020·四川省遂宁市)小雨同学家装修新房，看到工人师傅使用如图所示的一种自制的简易起重装置向楼上吊装笨重的装修材料，感觉该装置简单易制、方便快捷，大大减少了工人搬运材料的劳动强度。小雨观察到电动机的输出功率800W，将两袋（每袋质量50kg）水泥匀速提升到10m高的4楼需要用时15s。假设电动机的输出功率恒定不变。请帮小雨完成下列问题：（g=10N/kg）
(1)此次吊装过程中绳子自由端移动的速度是多大?
(2)电动机对绳子的拉力多大?
(3)该滑轮组的机械效率多大?
【答案】（1）2m/s；（2）400N；（3）83.3%
【解析】
【详解】(1)由题意可知，用时15s，三条绳子托着动滑轮，两袋水泥匀速上升10m，绳子自由端移动的距离是30m，那么此次吊装过程中绳子自由端移动的速度是
此次吊装过程中绳子自由端移动的速度是2m/s。
(2)根据可知，电动机对绳子的拉力是
电动机对绳子的拉力是400N。
(3)在这15s时间内，该滑轮组做的有用功是
该滑轮组做的总功是
该滑轮组的机械效率是
该滑轮组的机械效率是83.3%。
答：(1)此次吊装过程中绳子自由端移动的速度是2m/s；(2)电动机对绳子的拉力是400N；(3)该滑轮组的机械效率是83.3%。
32.（2020·湖北省荆州市)质量为1.8t的小汽车陷人泥泞中，在大家都一筹莫展的时候，聪明的小红很快想到了办法，利用所学滑轮组知识，带领大家将小汽车顺利拉出。如图，若小汽车所受阻力为车重的0.2倍，滑轮组的机械效率为80%（g=10N/kg）。求∶
(1)小汽车所受阻力f；
(2)绳子自由端拉力F1；
(3)树承受的拉力F2；
(4)小汽车以0.1m/s的速度匀速运动时，拉力F的功率。
【答案】(1) ；(2) 1500N；(3) 3000N；(4)450W
【解析】
【详解】(1)小汽车所受阻力为车重的0.2倍，所以小汽车所受阻力为
(2)由滑轮组机械效率可知
则绳子自由端拉力
(3)树承受的拉力等于定滑轮上2股绳的拉力的合力，所以树承受的拉力为
(4)小汽车以0.1m/s的速度匀速运动时，绳子自由端的运动速度为0.3m/s，拉力F的功率为
答：(1)小汽车所受阻力为；
(2)绳子自由端拉力为1500N；
(3)树承受的拉力为3000N；
(4)小汽车以0.1m/s的速度匀速运动时，拉力F的功率为450W。
33.（2020·黑龙江省绥化市)如图，某同学用40N的拉力，在6s内将重90N的物体匀速提升2m，不计绳重和摩擦。在此过程中，求∶
(1)拉力F做的有用功是多少？
(2)该滑轮组的机械效率是多少？
(3)拉力开的功率是多少？
(4)若绳子所能承受的最大拉力是45N，请计算说明，使用该滑轮组能否提起重120N的物体？
【答案】(1)180J；(2)75%；(3)40W；(4)不能
【解析】
【详解】由图可知，滑轮组的动滑轮绕3段绳。
(1)拉力F做的有用功
W有=Gh=90N×2m=180J
(2)该滑轮组的机械效率
方法一：
方法二：
(3)拉力F的功率
(4)不计绳重和摩擦，额外功
W额=W总-W有=240J-180J=60J
动滑轮的重力
G动==30N
绳子所能承受的最大拉力是45N，提起物体的最大重力
G最大=3F最大-G动=3×45N-30N=105N＜120N
使用该滑轮组不能提起重120N的物体。
答：(1)拉力F做的有用功是180J；
(2)该滑轮组的机械效率是75%；
(3)拉力开的功率是40W；
(4)若绳子所能承受的最大拉力是45N，使用该滑轮组不能否提起重120N的物体。
34.（2020·福建省）美乡村建设中，工人用起吊装置提升建筑材料，如图。某次把质量为200kg的材料匀速提升6m用时15s，消耗电能1.5×104J。g取10N/kg。求这次匀速提升材料过程中
(1)材料所受拉力F的大小；
(2)拉力F对材料做功的功率；
(3)该装置的效率。
【答案】(1) 2000N；(2)800W；(3)80%
【解析】
【详解】(1) 建筑材料匀速上升，拉力等于重力
F=G=mg=200kg×10N/kg=2000N
材料所受拉力F的大小为2000N。
(2)拉力所做的有用功
W有用=Gh=2000N×6m=1.2×104J
拉力做功的功率
P===800W
拉力做功的功率为800W。
(3) 该装置的机械效率
η===×100%=80%
该装置的效率为80%。
答：(1)材料所受拉力F的大小为2000N；
(2)拉力F对材料做功的功率为800W；
(3)该装置的效率为80%。
专题13 简单机械
一、单项选择题
1.（2020·四川省遂宁市)小华发现一只虫子在长50cm、质量10g的刻度尺上向右爬行，她将刻度尺右端伸出水平课桌边缘23cm，如图所示，当虫子爬行到距刻度尺右端3cm处时，刻度尺刚好翻转，由此计算出虫子的质量约为（g=10N/kg，刻度尺质量分布均匀，不考虑虫子的长度）（ ）
A. 1g B. 3g C. 7g D. 10g
【答案】A
【解析】
【详解】根据题意知道，刻度尺的重心在25cm处，刻度尺刚好翻转时与桌沿的接触点为支点，则刻度尺重力的力臂为
L1 =25cm-23cm=2cm
虫子重力的力臂为
L2 =23cm-3cm=20cm
由杠杆平衡条件F1×L1 =F2×L2 及重力公式G=mg知道
G尺×L1 =G虫×L2
即
10g×2cm=m虫×20cm
解得m虫=1g，故A正确。
故选A。
2.（2020·四川省达州市)一轻质不等臂杠杆AOB的左右两端分别吊着一实心铝块和铜块，此时杠杆在水平位置平衡。现将铝块、铜块同时浸没在水中，如图所示。已知：，，，则下列判断正确的是（ ）
A. A端下降 B. B端下降
C. 仍然平衡 D. 无法判断
【答案】B
【解析】
【详解】在轻质不等臂杠杆AOB两端吊上实心铝块和铜块时，杠杆在水平位置平衡，由图知OB
即
ρ铝V铝g⋅OA=ρ铜V铜g⋅OB
而ρ铝<ρ铜，所以
V铝g>V铜g
将铝块和铜块同时浸没在水中后，杠杆左、右两边有
(G铝-F浮)⋅OA，(G铜-F浮＇)⋅OB
即
(ρ铝V铝g-ρ水V铝g)⋅OA，(ρ铜V铜g-ρ铜V铜g)⋅OB
那么
ρ铝V铝g⋅OA -ρ水V铝g⋅OA<ρ铜V铜g⋅OB -ρ铜V铜g⋅OB
所以B端下沉。故ACD错误，B正确。
故选B
3.（2020·山东省德州市)如图所示，甲、乙两套装置所用的滑轮质量相等，用它们分别将相同质量的钩码匀速竖直提升，在相等时间内绳端A、B移动相同的距离（忽略绳重和摩擦），在此过程中，下列选项正确的是（ ）
A. 两钩码上升的速度相等 B. 两滑轮组绳端的拉力相等
C. 甲滑轮组的总功比乙少 D. 两滑轮组的机械效率相等
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图知，通过甲乙两图中通过动滑轮绳子段数
n1=2，n2=3
在相等时间内绳端A、B移动相同的距离，由v=可知绳端移动的速度相同，两个钩码上升的速度
v物甲=
v物乙=
所以两钩码上升的速度不相等，故A错误；
B．忽略绳重和摩擦，绳子受到的拉力分别为
F甲＞F乙
两滑轮组绳端的拉力不相等，故B错误；
C．两个滑轮做的总功
W甲总=F甲s=(G+G动)s
W乙总=F乙s=(G+G动)s
W甲总＞W乙总
故C错误；
D．有用功
W甲有=Gh甲=Gs
W乙有=Gh乙=Gs
两滑轮组的机械效率
η甲=
η乙=
η甲=η乙
两滑轮组的机械效率相等，故D正确。
故选D。
4.（2020·宁夏)用如图所示滑轮组，将一质量为50kg的物体，在10s内匀速向上提升2m，已知拉力300N｡在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 绳子自由端移动的距离为6m B. 拉力F的功率为60W
C. 人所做的额外功为300J D. 该滑轮组的机械效率约为83.3%
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图可知绳子的股数为2，绳子自由端移动的距离为
s=nh=2×2m=4m
故A错误；
B．拉力F的功率为
故B错误；
C．人所做的额外功为
故C错误；
D．该滑轮组的机械效率约为
故D正确。
故选D。
5.（2020·辽宁省丹东市)如图，在斜面上将一个重为15N的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力，斜面长、斜面高。下列说法正确的是（ ）
A. 克服物体重力做功7.2J B. 额外功为1.8J
C. 物体受到的摩擦力为2.25N D. 斜面的机械效率为37.5%
【答案】C
【解析】
【详解】A．克服物体重力做功为
故A错误；
B．拉力做的总功为
则额外功为
故B错误；
C．由得，物体受到的摩擦力为
故C正确；
D．斜面的机械效率为
故D错误。
故选C。
6.（2020·江苏省盐城市)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
【答案】A
【解析】
【详解】A．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；
BC．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BC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.（2020·湖北省荆州市)荆州“方特东方神画”主题乐园于2019年9月盛大开园。乐园在修建过程中，如图所示，工人师傅在50s内用大小为500N的力F，将物体从斜面底端拉到顶端，若此装置的机械效率为80%，则下列说法正确的是（g=10N/kg）（ ）
A. 所拉物体的质量为800kg
B. 拉力的功率是40W
C. 物体在斜面上运动时受到的摩擦力是100N
D. 物体在斜面上运动时增加的内能大于800J
【答案】C
【解析】
【分析】
由图可知斜面的长度，根据求出拉力做的总功，根据求出拉力的功率，再根据求出有用功，由求出物体的重力，利用求出物体的质量；总功减去有用功即为克服斜面摩擦力所做的额外功，根据求出斜面对物体的摩擦力；克服摩擦力做的功转化为物体的内能。
【详解】AB．由图可知，斜面的长度
拉力做的总功
则拉力的功率
根据可知，有用功
由可得，物体的重力
根据可知，物体的质量
故AB错误；
C．克服斜面摩擦力所做的额外功
W额=W总−W有=4000J−3200J=800J
根据可知，斜面对物体的摩擦力
故C正确；
D．克服摩擦力做的功转化为物体的内能，即物体在斜面上运动时增加的内能等于800J，故D错误。
故选C。
8.（2020·湖北省荆州市)下面是“探究杠杆的平衡条件”实验装置图，关于此实验说法正确的是（ ）
A. 图甲中，欲使杠杆在水平位置平衡，平衡螺母应该向左调节
B. 图乙中，在A点用力拉杠杆，一定是省力杠杆
C. 图丙中，若杠杆左端钩码向左、右端钩码向右各移动一格，则杠杆左端下沉
D. 图丁中，当F的大小等于钩码重力一半时，可以使杠杆平衡
【答案】C
【解析】
【分析】
根据杠杆的平衡条件可知，杠杆倾斜时，杠杆的重心偏向杠杆下沉的一端，左、右两端的螺母（或一端的螺母）要向杠杆上翘的一端调节；分析动力臂与阻力臂的大小，来确定是否为省力杠杆；根据杠杆的平衡条件分析解答。
【详解】A．由甲可知，杠杆左端下沉，则需要将平衡螺母向右调节，才能使杠杆在水平位置平衡，故A错误；
B．图乙中，若在A点用弹簧测力计拉杠杆使杠杆平衡，由于没有明确力的方向，动力臂可能小于阻力臂，则此时杠杆可能是费力杠杆，故B错误；
C．图丙中，左侧力与力臂的乘积
3G×3l=9Gl
右侧力与力臂的乘积
2G×4l=8Gl
左侧力与力臂的乘积较大，故杠杆左端下沉，故C之前；
D．图丁中，动力、阻力在杠杆支点同侧，且两个力的方向相同，则杠杆不可能处于平衡状态，故D错误。
故选C。
9.（2020·甘肃省武威、白银、张掖、酒泉市）如图所示的生活用具中，使用时属于费力杠杆的是（ ）
A. 羊角锤
B. 筷子
C. 起瓶器
D. 钢丝钳
【答案】B
【解析】
【详解】A．羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，不符合题意；
B．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，符合题意；
C．起瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，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，不符合题意。
故选B。
10.（2020·北京市）如图所示，正在使用的四种工具，属于费力杠杆的是（ ）
A. 羊角锤
B. 核桃夹
C. 园艺剪
D. 食品夹
【答案】D
【解析】
【详解】A．羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，不符合题意；
B．核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，不符合题意；
C．园艺剪在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，不符合题意；
D．食品夹在使用的过程中，阻力臂大于动力臂，属于费力杠杆，符合题意。
故选D。
二、多项选择题
11.（2020·湖北省孝感市)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400N（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300N
C. 此段时间内，拉力F做功为3600J
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
【答案】BD
【解析】
【详解】由图可知，
A．货箱20s内匀速上升4m，则货箱的速度
则人拉绳子的速度
故A不符合题意；
B．不计绳重和摩擦，将动滑轮和货箱看做整体，整体匀速上升，则整体处于平衡态，受平衡力，对整体做受力分析可得
则动滑轮重
故B符合题意；
C．货箱20s内匀速上升4m，则绳移动的距离
此段时间内，拉力F做功
故C不符合题意；
D．当滑轮组对货箱的拉力为零时，货箱对水平面的压力
则货箱对水平面的压强
故D符合题意。
故选BD。
12.（2020·黑龙江省绥化市)小明用独轮车搬运砖头，车箱和砖头的总质量是120kg，独轮车的有关尺寸如图所示。推车时，下列说法正确的是（ ）
A. 独轮车是省力杠杆 B. 动力臂是0.7m
C. 阻力臂是0.3m D. 人手竖直向上的力F的大小是1500N
【答案】AC
【解析】
【详解】A．由图可知，独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；故A正确；
BC．支点在车轮的轴上，力F为动力，所以动力臂的长度为1m，阻力是G，阻力臂的长度为0.3m，故B错误，C正确；
D．砖头及车厢的总重
G=mg=120kg×10N/kg=1200N
由杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知，人手竖直向上的力
F==360N
故D错误。
故选AC。
13.（2020·江西省)如图所示，将重6N的物体匀速拉高20cm，在此过程中，不计滑轮装置自重、绳重和摩擦，以下说法正确的是（ ）
A. 绳子自由端被拉下1.2m B. 绳子对地面的拉力为1N
C. 对物体所做的功为1.2J D. 横梁受到的拉力为9N
【答案】CD
【解析】
【详解】A．滑轮组的动滑轮绕4段绳，绳子自由端移动的距离
s=4h=4×0.2m=0.8m
故A错误；
B．不计滑轮装置自重、绳重和摩擦，地面对绳子的拉力
F=
绳子对地面的拉力和地面对绳子的拉力是相互作用力，所以绳子对地面的拉力是1.5N，故B错误；
C．对物体所做功为
W=Gh=6N×0.2m=1.2J
故C正确；
D．横梁受到6段绳子的拉力，所以
F横梁=6F=6×1.5N=9N
故D正确。
故选CD。
三、填空题
14.（2020·四川省达州市)如图所示，工人师傅用150N的力，使物体A在1min内沿水平地面匀速移动了12m，此时物体A受到水平向左的拉力为240N。在此过程中物体A移动的速度是______m/s，工人师傅拉绳子的力做功的功率是______W，该装置的机械效率η=______。当物体A的速度增大到0.5m/s时，物体A受到的摩擦力是______N。
【答案】 (1). 0.2 (2). 60 (3). 80% (4). 240
【解析】
【详解】[1]物体A移动的速度
v===0.2m/s
物体A移动的速度为0.2m/s。
[2]由图可知，n=2，则绳子自由端沿移动的距离
s=nsA=2×12m=24m
拉力F做的功
W总=Fs=150N×24m=3600J
拉力F的功率
P===60W
拉力F的功率为60W。
[3]有用功
W有=FAsA=240N×12m=2880J
该装置的机械效率
η=×100%=×100%=80%
该装置的机械效率为80%。
[4]物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的摩擦力
f=FA= 240N
当物体A的速度增大到0.5m/s时，物体A对地面的压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力大小不变，即物体A受到的摩擦力仍是240N。
15.（2020·宁夏)如图是同学们常用的燕尾夹，AB＝BC，当用力摁住C点打开该夹子时，可把______点看作支点，此时夹子可近似看作________杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”）．
【答案】 (1). B (2). 等臂
【解析】
【详解】当用力摁住C点打开该夹子时，AC是围绕B点转动的，故B为支点；由于AB=BC，故动力臂等于阻力臂，为等臂杠杆．
16.（2020·辽宁省丹东市)如图，小明用滑轮组把质量为54kg的重物匀速提升了1m。此过程中，绳子自由端的拉力做功为675J。绳子自由端的拉力为______N。该滑轮组的机械效率为_________。
【答案】 (1). 225N (2). 80%
【解析】
【分析】
由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据求出绳子自由端移动的距离，利用求出绳子自由端的拉力；知道物体的重力和上升的高度，根据求出有用功，再利用求出滑轮组的机械效率。
【详解】[1]由图可知滑轮组绳子的有效股数，则绳子自由端移动的距离
根据可得，绳子自由端的拉力
[2]有用功
该滑轮组的机械效率
17.（2020·广东省）如图所示，人向下拉绳提升重物，已知物体重400N，动滑轮重60N，不计绳重及摩擦，将重物匀速提升0.5m， 人需用的拉力为______N，绳子自由端移动的距离为______m，人所做的有用功为______J。
【答案】 (1). 230 (2). 1 (3). 200
【解析】
【详解】[1]由图知，n=2，不计绳重及摩擦，人需用的拉力
F===230N
人需用的拉力为230N。
[2]绳子自由端移动的距离
s=2h=20.5m=1m
绳子自由端移动的距离为1m。
[3]人所做的有用功为
W有=Gh=400N0.5m=200J
人所做的有用功为200J。
18.（2020·甘肃省武威、白银、张掖、酒泉市）如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉起重为6N的物体，物体上升0.4m所用时间为4s。此过程中拉力的功率为______W，滑轮组的机械效率为______。
【答案】 (1). 0.72 (2). 83.3%
【解析】
【详解】[1]由图可知，滑轮组的动滑轮绕3段绳，弹簧测力计的分度值是0.2N，弹簧测力计的示数是2.4N，拉力做的总功
W总=Fs=F×3h=2.4N×3×0.4m=2.88J
拉力的功率
P==0.72W
[2]有用功
W有=Gh=6N×0.4m=2.4J
滑轮组的机械效率
19.（2020·福建省）如图，小儿垂钓时的鱼竿是______（选填“省力”“等臂”或“费力”）杠杆，
【答案】 (1). 费力
【解析】
【详解】[1]鱼竿使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。
四、作图题
20.（2020·山东省威海市)如图所示，用滑轮组提升物体，已知滑轮质量均为2kg，物体重100N，绳子能承受的最大拉力为50N。请画出绳子的正确绕法，并在绳的末端标出力的方向。（不考虑绳重及摩擦）
【答案】
【解析】
【详解】滑轮的重力
则滑轮和物体总重力为
100N+20N=120N
已知绳子能承受的最大拉力为50N，当绳子承担重物的段数为3时，则能够提升物体的最大重力为
当绳子承担重物的段数为2时，则能够提升物体的最大重力为
物体重100N，大于80N，小于130N，所以滑轮组上绳子承担重物的段数为3，起点从动滑轮的挂钩开始，绳子末端的拉力向上，如图所示
21.（2020·山东省德州市)阿基米德在发现了杠杆原理之后，发出了“给我一个支点，我能够撬动地球”的感慨，请在设想示意图中，画出作用在A点的最小动力及其动力臂（图中O为支点）。
【答案】
【解析】
【详解】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F1作用在A点，OA是最长的力臂l1，则力F1应与OA垂直且向下；如图所示：
22.（2020·辽宁省丹东市)如图，O点是轻质杠杆AOB的支点，杠杆上的C点受到阻力F2的作用。若使杠杆在图中所示位置静止，请在杠杆上画出所要施加的最小动力F1的示意图，并画出动力臂l1和阻力臂l2。
【答案】
【解析】
【分析】
使用杠杆时，当阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，越省力；因此只需找出使动力臂最长的动力作用点，然后作动力臂的垂线即可；支点到阻力作用线的垂直距离是阻力臂。
【详解】在阻力与阻力臂的乘积一定的情况下，最省力，即动力臂最长，由图知OA比OB长，所以OA做动力臂最长，过A点与OA垂直向上作垂线就得到动力F1的方向；画出阻力作用线，则支点O到阻力作用线的垂直距离为阻力臂l2，如图所示：
23.（2020·湖北省鄂州市)如图所示，甲图是正在使用的核桃夹，上、下两部分都是杠杆，乙图是上半部分杠杆的示意图。请在A点画出最小动力F1的示意图，在B点画出阻力F2的示意图及其力臂12。
【答案】
【解析】
【详解】连接OA两点，OA即为最长动力臂，当动力F1与动力臂垂直时，动力最小，据此可作出最小动力F1；而阻力F2应垂直于核桃的接触面向上，然后过O点作力F2的垂线，即阻力臂l2。作图如下：
24.（2020·广东省）如图所示，用一根硬棒通过支点O撬起石头，画出石头所受重力G的示意图，以及力F的力臂l。
【答案】
【解析】
【详解】过石头的重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段，并标出符号G；过支点作垂直于力F作用线的垂线段，即为力臂l，如图所示：
五、实验题
25.（2020·四川省达州市)同学们在探究影响浮力大小的因素时，发现手中的弹簧测力计损坏了，聪明的小强同学利用刻度均匀的杠杆和钩码（每只重0.5N）替代弹簧测力计顺利地完成了该实验。以下是小强同学的实验操作，请你帮他完善该实验探究。
(1)将杠杆安装在支架上，静止时如图1所示，应将平衡螺母向______（选填“右”或“左”）调节，使杠杆在水平位置平衡；
(2)如图2甲所示，将重2N的物体G挂在A点，两只钩码挂在B点时，杠杆在水平位置平衡；
(3)将物体G部分浸入水中（如图2乙所示），两只钩码移到C点时，杠杆水平位置平衡；
(4)将物体G浸没于水中（如图2丙所示），两只钩码移到D点时，杠杆在水平位置平衡；
(5)将物体G浸没于盐水中（如图2丁所示），两只钩码移到E点时，杠杆在水平位置平衡。
分析与论证：分析比较(2)、(3)、(4)可得：物体G所受浮力大小与______有关；分析比较(2)、(4)、(5)可得：物体G所受浮力大小与有______关；由题中信息计算物体G的体积V=______m3，盐水的密度______kg/m3。（，g=10N/kg）
【答案】 (1). 右 (2). 物体排开液体的体积 (3). 液体的密度 (4). 1.0×10-4 (5). 1.125×103
【解析】
【详解】[1]杠杆如图1位置平衡后，要使杠杆在水平位置重新平衡，应将平衡螺母向右调节。
[2]步骤(2)、(3)、(4)是让物体未浸入、部分浸入和浸没于水中，而钩码逐渐靠近支点，说明物体G所受的浮力逐渐变大，所以可得物体G所受的浮力大小与排开液体的体积有关。
[3]步骤(4)(5)是让物体G分别浸没在水中和盐水中，所以比较的是浮力大小与液体密度的关系。
[4]由步骤(4)及杠杆的平衡条件得
(G物-F浮)⋅4L=1N⋅4L，(2N-F浮)⋅4L=1N⋅4L
所以
F浮=1N
由阿基米德原理有，物体的体积
[5]由步骤(5)及杠杆的平衡条件得
(2N-F浮＇)⋅4L=1N⋅3.5L
所以
F浮＇=1.125N
由阿基米德原理有，盐水的密度
26.（2020·山东省德州市)探究杠杆的平衡条件。
(1)实验前
杠杆静止在如图所示的位置，要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向______调节。
(2)实验时
①用如图所示的方式悬挂钩码，杠杆也能在水平位置平衡（杠杆上每格等距），但老师却往往提醒大家不要采用这种方式。这主要是因为该种方式（ ）
A．一个人无法独立操作 B．需要使用太多的钩码
C．无法测量力臂 D．力和力臂数目过多
②在图中，不改变支点O左侧所挂的三个钩码及其位置，保持右侧第______格的钩码不动，将右侧另外两个钩码改挂到它的下方，杠杆也可平衡。继续实验：
实验数据：
次数
左侧
右侧
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
1.0
10
2.0
5
2
1.5
5
0.5
15
3
2.0
15
1.5
20
(3)结论
杠杆的平衡条件是：______
(4)交流评估
①实验进行三次的目的是______（只有一个选项正确，填写对应字母）
a.取平均值减小误差 b.归纳出物理规律 c.使每组数据更准确
②某同学在第3次实验的基础上，将左右两侧的钩码同时向支点O移动，则杠杆______。（选填“保持平衡”“左侧下沉”或“右侧下沉”）
【答案】 (1). 左 (2). D (3). 3 (4). （动力×动力臂=阻力×阻力臂） (5). b (6). 右侧下沉
【解析】
【详解】(1)[1]由图可知，杠杆左端高，右端低，要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向左移动。
(2)①[2]实验中，如图所示的方式悬挂钩码，杠杆平衡时，杠杆的右侧在多个力共同作用的结果，采用这种方式是不妥当的。这主要是因为杠杆的力和力臂数目过多，故选D。
②[3]不改变支点O左侧所挂的三个钩码及其位置，将右侧另外两个钩码改挂到第三个钩码的下方，即右侧的力是三个钩码，根据杠杆平衡的条件得到
3个×3格=3个×n格
n=3
即保持右侧第3格的钩码不动。
(3)[4]由表中数据可知，杠杆的平衡条件是（动力×动力臂=阻力×阻力臂）。
(4)①[5]实验进行三次，可以归纳出物理规律，一次实验获得的数据有偶然性，故选B。
②[6]在第3次实验的基础上，将左右两侧的钩码同时向支点O移动，杠杆左侧
20N×(15cm-5cm)=20N·cm
杠杆右侧
1.5N×(20cm-5cm)=22.5N·cm
左侧力和力臂的乘积小于右侧力和力臂的乘积，杠杆右侧下沉。
27.（2020·辽宁省丹东市)在“探究杠杆平衡条件”实验时，实验中所用钩码的质量均为50g。
(1)实验前，应先调节杠杆在水平位置平衡。若向右调节杠杆两端的_______时，可使杠杆在水平位置平衡，则调节前，杠杆____（选填 “左”或“右”）端偏低；
(2)如图甲，当在杠杆左侧第2格处挂6个钩码，在右侧第3格处挂____个钩码（图中右侧钩码未画出）的时候，杠杆在水平位置平衡。此时，若将杠杆左右两侧所挂的钩码各向远离支点O的方向移动1个格，则杠杆_____（ 选填“左”或“右”）端将下降；
(3)如图乙，当在杠杆左侧第2格处挂4个钩码，在杠杆的右侧用竖直向下的拉力F作用时，杠杆在水平位置平衡。若使杠杆继续在水平位置保持平衡，将拉力方向旋转到图中虚线位置时，拉力F的力臂将_____， 拉力F的大小将______（两空都选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】 (1). 平衡螺母 (2). 左 (3). 4 (4). 左 (5). 减小 (6). 增大
【解析】
【详解】(1)[1][2]实验前，为了便于测量杠杆的力臂，应使杠杆在水平位置平衡，故应调调节平衡螺母；若向右调节平衡螺母，则说明杠杆的左端偏低。
(2)[3]如图甲，当在杠杆左侧第2格处挂6个钩码，设杠杆上每一小格代表的长度为L，每钩码的重力为G，由杠杆平衡条件可知
解得
故应在右侧第3格处挂4个钩码。
[4]若将杠杆左右两侧所挂的钩码各向远离支点O的方向移动1个格，则杠杆左边力与力臂的乘积为
杠杆右边力与力臂的乘积为
因杠杆左边力与力臂的乘积大于杠杆右边力与力臂的乘积，故杠杆左端下降。
(3)[5][6]由杠杆平衡条件知
将拉力方向旋转到图中虚线位置时，阻力乘阻力臂的值不变，拉力的力臂减小，故拉力将增大。
28.（2020·江苏省盐城市)小明做“探究杠杆平条件”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分別为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______。
序号
FI/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
【答案】 (1). 右 (2). 校零 (3). 竖直 (4). 水平 (5). 4 (6). 保持F2和l1不变，改变l2的大小
【解析】
【详解】(1)[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)[2]使用弹簧测力计时，需要先将指针调到零刻度线处。
(3)[3][4]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)[5][6]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次次实验与前一次改变的量相同。由于改变F2、l1、l2中的一个量，所以需要保持F2和l1不变，改变l2的大小。
29.（2020·湖南省岳阳市)“测滑轮组的机械效率”的实验数据如下表：
实验次数
物重G（N）
物体上升高度h（m）
拉力F（N）
绳子自由端移动距离s（m）
机械效率η
1
4
0.1
2.0
0.3
66.7%
2
5
0.1
0.3
694%
3
6
0.1
2.6
0.3
(1)实验时，应沿竖直向上的方向______拉动弹簧测力计；
(2)第2次实验中弹簧测力计的示数如图所示为______N；
(3)第3次实验滑轮组的机械效率是______；（保留一位小数）
(4)如果用这个滑轮组提升7N的重物，则它的机械效率可能是______（选填序号）。
A．60% B．70% C．80%
【答案】 (1). 匀速 (2). 24 (3). 77.0% (4). C
【解析】
【详解】(1)[1]在实验过程中，应沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计，此时处于平衡状态，受到平衡力的作用，测力计示数才等于拉力大小。
(2)[2]由图可知，测力计分度值为0.2N，则第2次实验中弹簧测力计的示数为2.4N。
(3)[3]第3次实验滑轮组的机械效率
η=≈77.0%
(4)[4]由实验数据可知，用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高，所以，使用该滑轮组提升7N的重物，此时物重比第3次实验的物重还大，则此时滑轮组的机械效率大于77.0%，可能为80%，故选C。
30.（2020·天津市)在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想：
猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关；
猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关；
为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计；
小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如下表所示：
实验次数
钩码所受的重力G/N
提升高度h/m
拉力F/N
蝇瑞移动的距离s/m
机械效率?
1
2.0
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
4.0
0.1
1.8
0.3
74.1%
3
6.0
0.1
2.5
03
请你解答如下问题：
(1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为______：根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式（ ）；
(2)分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率______（选填“越高”“越低”或“不变”）；
(3)为了验证猜想二，还需增加的实验器材是______｡
【答案】 (1). 80.0% (2). (3). 越高 (4). 自重不同的滑轮
【解析】
【详解】(1)[1]第3次实验中，有用功
W有=Gh=6.0N×0.1m=0.6J
通过滑轮组所做的总功
W总=Fs=2.5N×0.3m=0.75J
滑轮组的机械效率
[2]因为绳子端移动的距离是物体提升高度的3倍，所心滑轮组承重绳子的根数为3，那么滑轮组的绕线如图：
(2)[3]分析表格数据知，用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率越高。
(3)[4]猜想二，要验证滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关，换用自重不同的动滑轮进行实验。
六、计算题
31.（2020·四川省遂宁市)小雨同学家装修新房，看到工人师傅使用如图所示的一种自制的简易起重装置向楼上吊装笨重的装修材料，感觉该装置简单易制、方便快捷，大大减少了工人搬运材料的劳动强度。小雨观察到电动机的输出功率800W，将两袋（每袋质量50kg）水泥匀速提升到10m高的4楼需要用时15s。假设电动机的输出功率恒定不变。请帮小雨完成下列问题：（g=10N/kg）
(1)此次吊装过程中绳子自由端移动的速度是多大?
(2)电动机对绳子的拉力多大?
(3)该滑轮组的机械效率多大?
【答案】（1）2m/s；（2）400N；（3）83.3%
【解析】
【详解】(1)由题意可知，用时15s，三条绳子托着动滑轮，两袋水泥匀速上升10m，绳子自由端移动的距离是30m，那么此次吊装过程中绳子自由端移动的速度是
此次吊装过程中绳子自由端移动的速度是2m/s。
(2)根据可知，电动机对绳子的拉力是
电动机对绳子的拉力是400N。
(3)在这15s时间内，该滑轮组做的有用功是
该滑轮组做的总功是
该滑轮组的机械效率是
该滑轮组的机械效率是83.3%。
答：(1)此次吊装过程中绳子自由端移动的速度是2m/s；(2)电动机对绳子的拉力是400N；(3)该滑轮组的机械效率是83.3%。
32.（2020·湖北省荆州市)质量为1.8t的小汽车陷人泥泞中，在大家都一筹莫展的时候，聪明的小红很快想到了办法，利用所学滑轮组知识，带领大家将小汽车顺利拉出。如图，若小汽车所受阻力为车重的0.2倍，滑轮组的机械效率为80%（g=10N/kg）。求∶
(1)小汽车所受阻力f；
(2)绳子自由端拉力F1；
(3)树承受的拉力F2；
(4)小汽车以0.1m/s的速度匀速运动时，拉力F的功率。
【答案】(1) ；(2) 1500N；(3) 3000N；(4)450W
【解析】
【详解】(1)小汽车所受阻力为车重的0.2倍，所以小汽车所受阻力为
(2)由滑轮组机械效率可知
则绳子自由端拉力
(3)树承受的拉力等于定滑轮上2股绳的拉力的合力，所以树承受的拉力为
(4)小汽车以0.1m/s的速度匀速运动时，绳子自由端的运动速度为0.3m/s，拉力F的功率为
答：(1)小汽车所受阻力为；
(2)绳子自由端拉力为1500N；
(3)树承受的拉力为3000N；
(4)小汽车以0.1m/s的速度匀速运动时，拉力F的功率为450W。
33.（2020·黑龙江省绥化市)如图，某同学用40N的拉力，在6s内将重90N的物体匀速提升2m，不计绳重和摩擦。在此过程中，求∶
(1)拉力F做的有用功是多少？
(2)该滑轮组的机械效率是多少？
(3)拉力开的功率是多少？
(4)若绳子所能承受的最大拉力是45N，请计算说明，使用该滑轮组能否提起重120N的物体？
【答案】(1)180J；(2)75%；(3)40W；(4)不能
【解析】
【详解】由图可知，滑轮组的动滑轮绕3段绳。
(1)拉力F做的有用功
W有=Gh=90N×2m=180J
(2)该滑轮组的机械效率
方法一：
方法二：
(3)拉力F的功率
(4)不计绳重和摩擦，额外功
W额=W总-W有=240J-180J=60J
动滑轮的重力
G动==30N
绳子所能承受的最大拉力是45N，提起物体的最大重力
G最大=3F最大-G动=3×45N-30N=105N＜120N
使用该滑轮组不能提起重120N的物体。
答：(1)拉力F做的有用功是180J；
(2)该滑轮组的机械效率是75%；
(3)拉力开的功率是40W；
(4)若绳子所能承受的最大拉力是45N，使用该滑轮组不能否提起重120N的物体。
34.（2020·福建省）美乡村建设中，工人用起吊装置提升建筑材料，如图。某次把质量为200kg的材料匀速提升6m用时15s，消耗电能1.5×104J。g取10N/kg。求这次匀速提升材料过程中
(1)材料所受拉力F的大小；
(2)拉力F对材料做功的功率；
(3)该装置的效率。
【答案】(1) 2000N；(2)800W；(3)80%
【解析】
【详解】(1) 建筑材料匀速上升，拉力等于重力
F=G=mg=200kg×10N/kg=2000N
材料所受拉力F的大小为2000N。
(2)拉力所做的有用功
W有用=Gh=2000N×6m=1.2×104J
拉力做功的功率
P===800W
拉力做功的功率为800W。
(3) 该装置的机械效率
η===×100%=80%
该装置的效率为80%。
答：(1)材料所受拉力F的大小为2000N；
(2)拉力F对材料做功的功率为800W；
(3)该装置的效率为80%。
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