考点12简单机械（解析版）-2022年物理中考一轮复习考点透析（北师大版）

这是一份考点12简单机械（解析版）-2022年物理中考一轮复习考点透析（北师大版），共21页。试卷主要包含了杠杆，杠杆的七要素，杠杆示意图的画法，杠杆的平衡条件，杠杆的应用等内容，欢迎下载使用。
一：杠杆
1.杠杆：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒，这根硬棒就叫杠杆。
（1）“硬棒”泛指有一定长度的，在外力作用下不变形的物体。
（2）杠杆可以是直的，也可以是任何形状的。
2.杠杆的七要素：（1）支点：杠杆绕着转动的固定点，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中间，在杠杆转动时，支点是相对固定；（2）动力：使杠杆转动的力叫动力，用“F1”表示；（3）阻力：阻碍杠杆转动的力叫阻力，用“F2”表示；（4）动力作用点：动力在杠杆上的作用点；（5）阻力作用点：阻力在杠杆上的作用点；（6）动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离，用“”表示；（7）阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离，用“”表示。
注意：无论动力还是阻力，都是作用在杠杆上的力，但这两个力的作用效果正好相反。一般情况下，把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力。
力臂是点到线的距离，而不是支点到力的作用点的距离。力的作用线通过支点的，其力臂为零，对杠杆的转动不起作用。
3.杠杆示意图的画法：
（1）根据题意先确定支点O；
（2）确定动力和阻力并用虚线将其作用线延长；
（3）从支点向力的作用线画垂线，并用l1和l2分别表示动力臂和阻力臂；
第一步：先确定支点，即杠杆绕着某点转动，用字母“O”表示。
第二步：确定动力和阻力。人的愿望是将石头翘起，则人应向下用力，画出此力即为动力用“F1”表示。这个力F1作用效果是使杠杆逆时针转动。而阻力的作用效果恰好与动力作用效果相反，在阻力的作用下杠杆应朝着顺时针方向转动，则阻力是石头施加给杠杆的，方向向下,用“F2”表示如图乙所示。
第三步：画出动力臂和阻力臂，将力的作用线正向或反向延长，由支点向力的作用线作垂线，并标明相应的“l1”“l2”， “l1”“l2”分别表示动力臂和阻力臂，如图丙所示。
4.杠杆的平衡条件
（1）杠杆的平衡：当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。
（2）杠杆的平衡条件实验
1）首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。如图（5）所示，当杠杆在水平位置平衡时，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂实物大小了，而图（4）杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有图（5）方便。由此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。
2）在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。
（3）杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2。
5.杠杆的应用
（1）省力杠杆：动力臂l1＞阻力臂l2，则平衡时F1＜F2，这种杠杆使用时可省力（即用较小的动力就可以克服较大的阻力），但却费了距离（即动力作用点移动的距离大于阻力作用点移动的距离，并且比不使用杠杆，力直接作用在物体上移动的距离大）。
（2）费力杠杆：动力臂l1＜阻力臂l2，则平衡时F1＞F2，这种杠杆叫做费力杠杆。使用费力杠杆时虽然费了力（动力大于阻力），但却省距离（可使动力作用点比阻力作用点少移动距离）。
（3）等臂杠杆：动力臂l1=阻力臂l2，则平衡时F1=F2，这种杠杆叫做等臂杠杆。使用这种杠杆既不省力，也不费力，即不省距离也不费距离。
既省力又省距离的杠杆时不存在的。
二：滑轮
1.滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。
根据使用情况不同，滑轮可分为定滑轮和动滑轮。
2.定滑轮
（1）定义：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。
（2）实质：是个等臂杠杆。
轴心O点固定不动为支点，其动力臂和阻力臂都等于圆的半径r，根据杠杆的平衡条件可知，因为重物匀速上升时不省力。
（3）特点：不省力，但可改变力的方向。
所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力能得到一个与该力方向不同的力。
（4）动力移动的距离与重物移动的距离相等。
对于定滑轮来说，无论朝哪个方向用力，定滑轮都是一个等臂杠杆，所用拉力都等于物体的重力G。（不计绳重和摩擦）
3.动滑轮
（1）定义：工作时，轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。
（2）实质：是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。
（3）特点：省一半力，但不能改变力的方向。
（4）动力移动的距离是重物移动距离的2倍。
对于动滑轮来说：1）动滑轮在移动的过程中，支点也在不停地移动；2）动滑轮省一半力的条件是：动滑轮与重物一起匀速移动，动力F1的方向与并排绳子平行，不计动滑轮重、绳重和摩擦。
4.滑轮组
（1）定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。
（2）特点：可以省力，也可以改变力的方向。使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即（条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）。
注意：如果不忽略动滑轮的重量则：。
（3）动力移动的距离S和重物移动的距离h的关系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即S=nh。
（4）绳子端的速度与物体上升的速度关系：。
5.斜面是一种可以省力的简单机械，但却费距离。
6.当斜面高度h一定时，斜面L越长，越省力（即F越小）；当斜面长L相同时，斜面高h越小，越省力（即F越小）；当斜面L越长，斜面高h越小时，越省力（即F越小）。
三：机械效率
１.有用功：对机械、活动有用的功。
公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总；斜面：W有用= Gh。
2.额外功：并非需要但又不得不做的功。
公式：W额= W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）；斜面： W额=fL。
3.总功：有用功加额外功或动力所做的功。
公式： W总=W有用＋W额=FS= W有用／η；斜面：W总= fL+Gh=FL。
4.机械效率：有用功跟总功的比值。机械效率计算公式：。
5.滑轮组的机械效率（不计滑轮重以及摩擦时）
（1）滑轮组（竖直方向提升物体）：（G为物重，h为物体提升高度，F为拉力，S为绳子自由端走的距离）。
（2）滑轮组（水平方向拉动物体）：（f为摩擦力，l为物体移动距离，F为拉力，S为绳子自由端走的距离）。
6.斜面的机械效率：(h为斜面高，S为斜面长，G为物重，F为沿斜面对物体的拉力)。
真题演练
一．选择题（共10小题）
1．一个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．100NB．200NC．300ND．400N
【分析】（1）可让成年人先过水渠，只要成年人能安全过水渠，小孩也能安全过水渠；
（2）木板A′B′是一个杠杆，成年人对木板A′B′的压力为阻力，小孩对木板A′B′的压力为动力，由杠杆平衡条件列方程，然后求出小孩的重力。
【解答】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；
故选：C。
2．小明自制的杆秤如图所示，O为杆秤提纽，不挂重物和秤砣时，手提提纽杆秤可水平平衡。用它称一物体，已知秤砣质量m＝0.2kg，OA＝8cm，当OB＝40cm时，杆秤水平平衡，则物体的质量为（ ）
A．1.0kgB．0.8kgC．0.6kgD．0.4kg
【分析】根据杠杆的平衡条件可求出物体的质量。
【解答】解：杆秤绕提纽O转动，所以点O是杆秤的支点，作用在A处的力使杆秤逆时针转动，由于杆秤水平平衡，其力臂是OA，作用在B处的力使杆秤顺时针转动，其力臂是OB；根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2，可知，m物g×OA＝m秤砣g×OB，即m物×8cm＝0.2kg×40cm，解得m物＝1kg，故A正确，B、C、D错误。
故选：A。
3．如图所示，国旗杆顶部装有一个滑轮，下列说法中正确的是（ ）
A．它是定滑轮，用它可以省力
B．它是定滑轮，用它可以改变力的方向
C．它是动滑轮，用它可以省功
D．它是动滑轮，用它可以省力
【分析】轴的位置固定不动的滑轮为定滑轮，定滑轮实质是等臂杠杆，使用定滑轮不省力，但可以改变用力方向。
【解答】解：
旗杆上滑轮的轴固定不动，为定滑轮，使用定滑轮的优点是可以改变力的方向，但不能省力也不能省距离，使用定滑轮不能省功，故ACD错、B正确。
故选：B。
4．如图所示，三个滑轮拉同一物体在同一水平面做匀速直线运动，所用拉力分别为F1、F2、F3，不计滑轮重及绳与滑轮间摩擦，那么这三个力的关系是（ ）
A．F1＞F2＞F3B．F1＜F2＜F3C．F2＞F1＞F3D．F2＜F1＜F3
【分析】（1）定滑轮的特点：使用定滑轮不省力，但能改变力的方向；
（2）动滑轮的特点：动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮能省一半力，但费距离。
【解答】解：由题意可知，滑轮的重和绳的摩擦不计，
假设物体与地面的摩擦力为f，
第一幅图中滑轮为定滑轮，不省力，则F1＝f，
第二幅图中滑轮为动滑轮，省一半的力，则F2＝f，
第三幅图中滑轮为动滑轮，但动力作用在动滑轮的轴上，费1倍的力，则F3＝2f；
所以，F2＜F1＜F3，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选：D。
5．如图为七星游乐场中的一款游乐项目，爸爸用滑轮组将小红升上去，若小红重400N（不计摩擦力及椅子、横杆和绳重），每个动滑轮重为20N，提升过程中爸爸手中的绳子在10s内移动了5m，下列说法正确的是（ ）
A．小红上升的距离为1m
B．拉力做功的功率为2.5W
C．此装置的机械效率为80%
D．此过程所做的额外功为10J
【分析】（1）由图可知n＝10，利用s＝nh求小红上升的距离；
（2）利用不计摩擦力及椅子、横杆和绳重时F＝（G+G动）求拉力，利用W总＝Fs求拉力做的总功，利用P＝求拉力做功的功率；
（3）利用W有＝Gh求有用功，利用η＝×100%求机械效率；
（4）利用W总＝W有+W额求额外功。
【解答】解：A、由图可知n＝10，小红上升的距离：h＝＝＝0.5m，故A错误；
B、因为不计摩擦力及椅子、横杆和绳重，所以拉力：F＝（G+G动）＝（400N+5×20N）＝50N，
拉力做的总功：W总＝Fs＝50N×5m＝250J，
拉力做功的功率：P＝＝＝25W，故B错误；
C、有用功：W有＝Gh＝400N×0.5m＝200J，则装置的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%，故C正确；
D、额外功：W额＝W总﹣W有＝250J﹣200J＝50J，故D错误。
故选：C。
6．如图所示，物体A在拉力F的作用下，10s内水平匀速运动了5m，物体A与地面间的滑动摩擦力为270N，拉力F为150N。下列物理量计算正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度是1.5m/s
B．拉力F做功为750J
C．该滑轮组的机械效率是60%
D．拉力F的功率是150W
【分析】（1）由图可知，n＝2，绳子自由端移动距离s＝ns物，利用v＝求绳子自由端移动的速度；
（2）利用W总＝Fs求拉力做的总功；
（3）利用W有＝fs物求拉力做的有用功，利用η＝×100%求滑轮组的机械效率；
（4）利用P＝求出拉力的功率。
【解答】解：A、由图可知，n＝2，绳子自由端移动距离s＝2s物＝2×5m＝10m，绳子自由端移动的速度v＝＝＝1m/s，故A错误；
B、拉力做的总功：W总＝Fs＝150N×10m＝1500J，故B错误；
C、拉力做的有用功：W有＝fs物＝270N×5m＝1350J，滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝90%，故C错误；
D、拉力F的功率：P＝＝＝150W，故D正确。
故选：D。
7．救援车工作原理如图所示，当车载电机对钢绳施加的拉力F大小为2.5×103N时，小车恰能匀速缓慢地沿斜面上升。已知小车的质量为1t，斜面高为2m，斜面长为5m（不计小车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，g＝10N/kg ）。在小车由斜面底端被拖上救援车的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．滑轮A为定滑轮，滑轮B为动滑轮
B．拉力F移动的距离为20m
C．该装置的机械效率为75%
D．该斜面的摩擦力为1000N
【分析】（1）根据动滑轮和定滑轮的特点区分滑轮的种类；
（2）不计车长，使用滑轮组拉力端移动距离s＝2L；
（3）知道小车质量，利用G＝mg求其重力，利用W＝Gh求钢绳做的有用功，利用W＝Fs求出拉力做的总功，整个装置的机械效率等于有用功与总功之比；
（4）根据W额＝W总﹣W有用求出额外功，再根据W额＝fL求出摩擦力的大小。
【解答】解：A、根据图中装置可知，物体移动时，A滑轮随之移动，B滑动固定不动，因此A滑轮为动滑轮，B滑轮为定滑轮，故A错误；
B、不计车长、拉力端移动距离：s＝2L＝2×5m＝10m，故B错误；
C、小车质量：m＝1t＝1000kg，
重力：G＝mg＝1000kg×10N/kg＝1×104N，
钢绳做的有用功：W有用＝Gh＝1×104N×2m＝2×104J，
拉力做的总功：W总＝Fs＝2.5×103N×10m＝2.5×104J，
整个装置的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%，故C错误；
D、额外功：W额＝W总﹣W有用＝2.5×104J﹣2×104J＝5×103J，
由W额＝fL可得，摩擦力：f＝＝＝1000N，故D正确。
故选：D。
8．关于功率和机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．机械的功率越大效率越高
B．机械的功率越大做功就越快，效率不一定高
C．机械的效率高说明有用功所占的百分比大，功率也大
D．机械效率高的机械一定省力，功率不一定大
【分析】利用下列知识分析判断：
（1）单位时间内所做的功叫功率，功率是描述物体做功快慢的物理量，功率的大小与做功多少和所用时间都有关，与机械的省力情况和机械效率无关；
（2）机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率与是否省力、做功快慢没有关系。
【解答】解：
AB、机械的功率越大，说明做过越快，但效率不一定越高，故A错误、B正确；
C、机械的效率高说明有用功所占的百分比大，但做功不一定快、功率不一定大，故C错误；
D、机械效率高的机械，有用功所占的百分比大，不一定省力，功率不一定大，故D错误。
故选：B。
9．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
【分析】结合图片和生活经验，判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
【解答】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。
故选：A。
10．用如图所示的四个装置提起同一物体静止不动，其中OA＝2AB，忽略装置自身的重力和摩擦，所需拉力F最小的是（ ）
A．B．
C．D．
【分析】忽略装置自身的重力和摩擦。
（1）图中使用的是动滑轮，拉力F1＝G；
（2）图中使用的是动滑轮，但拉力作用在轴上，费一倍的力，则F2＝2G；
（3）求出动力臂（OB）、阻力臂（OA）的大小关系，利用杠杆平衡条件求动力F3的大小；
（4）求出动力臂（OA）、阻力臂（OB）的大小关系，利用杠杆平衡条件求动力F4的大小。
【解答】解：
由题知，忽略装置自身的重力和摩擦。
A、该图使用的是动滑轮，则拉力F1＝G；
B、该图是动滑轮，但拉力作用在轴上，费一倍的力，则拉力F2＝2G；
C、因为OA＝2AB，所以拉力的力臂：OB＝OA+AB＝OA+×OA＝OA，
由杠杆的平衡条件可得F3×OB＝G×OA，所以F3＝×G＝G；
D、因为OA＝2AB，所以阻力的力臂：OB＝OA+AB＝OA+×OA＝OA，
由杠杆的平衡条件可得F4×OA＝G×OB，所以F4＝×G＝G；
由此可知，这四个机械中A所需拉力最小。
故选：A。
二．填空题（共7小题）
11．学校升旗时，旗手向下拉绳子，国旗徐徐上升，旗杆顶部安装了定滑轮，使用它可以 改变力的方向 ；如图所示，某人用一个定滑轮将水平地面上一个质量为68kg的物体向上拉，此人的质量为60kg。当此人用550N的拉力拉物体时，此时物体对水平地面的压力为 130 N。（不计绳重与摩擦，g取10N/kg）
【分析】（1）定滑轮的特点：不省力但能改变力的方向；据此分析即可；
（2）解决此题的关键是要知道定滑轮两端拉力大小相等，可对物体进行受力分析，根据力的平衡和力作用的相互性进行分析。
【解答】解：（1）由题可知，图中滑轮是定滑轮，使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向；
（2）当此人用550 N的拉力拉物体时，绳子上的拉力为550N，
物体的重力为：G＝mg＝68kg×10N/kg＝680N，
拉力小于重力，故物体不能被拉上来，物体处于静止状态，物体此时受到的绳子对物体向上拉力、地面对物体向上的支持力和物体本身向下的重力互相平衡，所以F+N＝G，
故地面对物体的支持力为：N＝G﹣F＝680N﹣550N＝130N，
物体对水平地面的压力与地面对物体的支持力是一对相互作用力，大小相等，
所以物体对水平地面的压力为：F压＝N＝130N。
故答案为：改变力的方向；130。
12．如图甲所示是某排水系统结构简图。系统由井盖、左右两个相同杠杆（AOB是其中之一。可绕A、O、B三点自由转动）、支杆、容器等组成，井盖上表面有排水孔，水从排水孔流入下方容器中，再从容器底部排水孔流入下水道。当下暴雨容器中积水过多时，容器会带动杠杆，将井盖顶起，使水从井盖与支持面间的空隙快速流下（如图乙）。已知井盖质量为36kg，容器重力为40N，AB长30cm，AO长12cm，不计杠杆、支杆质量及各处摩擦。当容器中没有积水时，井盖的重力为 360 N，转轴O受到的力为 50 N；当容器中水量达到 20 kg时，井盖会自动抬起。
【分析】（1）当容器中没有积水时，由G＝mg计算井盖的重力；
（2）井盖对两个相同杠杆的A端施加的压力等于自身重力，每个杠杆的A端受到的压力相当于井盖重力的一半；利用杠杆平衡条件可计算出B端对杠杆的拉力；进而计算出顶起井盖时，容器中水的重力，再计算水的质量。
【解答】解：（1）井盖的重力为：G＝mg＝36kg×10N/kg＝360N；
（2）当容器中没有积水时，杠杆AOB的B端受到的拉力：
FB＝G容＝×40N＝20N，
根据杠杆平衡条件可得：FA×AO＝FB×（AB﹣AO），
FA×12cm＝20N×（30cm﹣12cm），
解得杠杆AOB的A端受到的压力：
FA＝30N，
故一个转轴O受到的力：FO＝FA+FB＝30N+20N＝50N；
井盖刚好被顶起时，杠杆AOB的A端受到的压力为：FA′＝G＝×360N＝180N，
此时杠杆AOB的支点为O；
由杠杆平衡条件有：FA′×OA＝FB′×OB＝FB′×（AB﹣AO），
容器对杠杆B端的拉力：FB′＝＝＝120N，
由题意知，G水+G容＝2FB′，
所以容器中水的重力：G水＝2FB′﹣G容＝2×120N﹣40N＝200N，
所以向容器中注水的质量：m水＝＝＝20kg。
故答案为：360；50；20。
13．如图甲所示，当人曲臂将重物托起时，人的前臂可以看作一个杠杆，其示意图如图乙所示，肱二头肌对前臂A处的收缩力（拉力）为动力F1，B处握着的重物对手臂向下的压力是阻力F2。已知OA＝5cm，AB＝15cm，F1的方向与水平面的夹角为30°，当水平托住质量为2kg的重物时，肱二头肌产生的收缩力F1为 160N
【分析】（1）要解决此题，必须掌握力臂的概念，知道力臂是从支点到力的作用线的距离。
（2）2kg物体的重力即为阻力F2，利用杠杆的平衡条件求肱二头肌的收缩力。
【解答】解：从支点O向F1作垂线，垂线段的长度L1是F1的力臂。如图所示：
；
重物的重力为：G物＝mg＝2kg×10N/kg＝20N，OB＝AB+OA＝5cm+12cm＝20cm＝0.2m；
F1的方向与水平面的夹角为30°，则F1的力臂为：L1＝OA＝×0.05m＝0.025m；
根据杠杆的平衡条件：F1L1＝F2L2，
即F1×0.025m＝20N×0.2m，解得F1＝160N。
故答案为：160N。
14．如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组，它既可以 省力 ，又可以改变施力的方向。现将重1.5×104N的物体沿竖直方向匀速向上吊起3m，滑轮组的机械效率为75%，此过程提升重物的有用功为 4.5×104 J，绳端的拉力为 5×103 N。
【分析】（1）定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组；使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离；
（2）利用W有＝Gh求有用功；
（3）由图可知n＝4，利用η＝＝＝＝求拉力。
【解答】解：（1）由滑轮组的工作特点可知，使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向；
（2）此过程提升重物的有用功：
W有＝Gh＝1.5×104N×3m＝4.5×104J；
（3）由图可知n＝4，因为η＝＝＝＝，所以绳端的拉力：
F＝＝＝5×103N。
故答案为：省力；4.5×104；5×103。
15．如图所示，工人用滑轮组吊起质量为40kg的箱子，工人施加的拉力为250N，箱子10s内被匀速竖直提升了2m。则工人拉力的功率为 100 W；该滑轮组的机械效率为 80 %。
【分析】（1）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离s＝nh，利用W总＝Fs求拉力做的总功，利用P＝求拉力做功的功率；
（2）利用G＝mg求箱子的重力，利用W有＝Gh求有用功，利用η＝×100%求滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离：
s＝nh＝2×2m＝4m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝250N×4m＝1000J，
拉力做功的功率：
P＝＝＝100W；
（2）箱子的重力：
G＝mg＝40kg×10N/kg＝400N，
工人做的有用功：
W有＝Gh＝400N×2m＝800J，
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝80%。
故答案为：100；80。
16．使用机械提升重物，由于存在着摩擦和机械本身受到重力作用等原因，机械效率永远 小于 1（填“大于”“等于”或“小于”）。
【分析】有用功和总功的比值叫机械效率，因为总功等于有用功加额外功，所以机械效率总小于1。
【解答】解：机械效率等于有用功和总功的比值，而总功等于有用功加额外功；
由于使用机械时，不得不提升机械、克服摩擦做额外功，所以有用功一定小于总功，则机械效率永远小于1。
故答案为：小于。
17．小宇同学发现了一个金属块，他想知道它的重力和密度.但他手中只有一只量程较小的弹簧秤，当他用此弹簧秤测量此金属块的重力时，发现已超过弹簧秤的最大量程，于是他设计了如图所示的装置进行测量.已知OA：OB＝1：3，用细绳把小石块悬挂于A点，用弹簧秤在B点施加一个竖直向上的力，当轻质杠杆OB在水平位置静止时，弹簧秤的读数为1.8N；然后向容器中加水，当金属块浸没于水中后，保持轻质杠杆OB仍然在水平位置静止，弹簧秤的读数为1.2N，则金属块的重力为 5.4 N；金属块的密度是 3×103 kg/m³.（g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3
【分析】（1）未浸入水时杠杆在拉力和金属块的重力作用下处于转动平衡状态，则由杠杆的平衡条件可求得金属块的重力；
（2）当金属块浸入水中时，由杠杆的平衡条件可求得绳对A点的拉力，而绳对重物的拉力与重物对绳子的拉力为作用力与反作用力，故可知金属块所受拉力，则由力的合成可求得浮力；
（3）由浮力公式F浮＝ρ液gV排可求得金属块排开水的体积，即可得金属块的体积，由重力公式可求得金属块的质量，则由密度公式可求得金属块的密度。
【解答】解：（1）杠杆在弹簧秤的拉力及重物对A的拉力作用下而处于水平平衡状态，则由杠杆的平衡条件可知：F1•OB＝FG•OA；
则FG＝F1•＝1.8N×＝5.4N；
因金属块受重力和拉力而处于平衡状态，故此金属块的重力G＝FG＝5.4N；
（2）浸没水中后，杠杆平衡，由杠杆的平衡条件可知：F2•OB＝F′OA；
F′＝F2•＝1.2N×＝3.6N；
金属块此时受重力G、浮力F浮及拉力F′而处于平衡状态，故有：G＝F浮+F′；
则浮力F浮＝G﹣F′＝5.4N﹣3.6N＝1.8N；
（3）由F浮＝ρ液gV排得，排开的水的体积即金属块的体积为：
V＝V排＝＝＝1.8×10﹣4m3；
金属块质量m＝＝＝0.54kg；
则金属块的密度ρ＝＝＝3×103kg/m3。
故答案为：5.4；3×103。
三．解答题（共2小题）
18．如图所示，用轻质杠杆（自身重力忽略不计）两种规格的空桶（100mL和200mL）质量为m的物体A、细线，自制的测量液体密度的杠杆密度计。由杠杆上的刻度值，可直接读出液体的密度。
（1）将杠杆在O点悬挂起来，空桶悬挂在B点，质量为m的物体A悬挂在C点时，杠杆水平平衡。测得B点到O点的距离为L，C点到O点的距离为L0，此时C点的密度刻度线应标注为 0 ，空桶的质量m桶＝ m （用m、L、L0表示）。
（2）B点空桶容积为V桶中注满液体，移动物体A至C1位置，杠杆在水平位置平衡C1点到O点的距离为L1，C1点的密度值应标注为 （用题中字母表示）。
（3）密度为1.0×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为4cm，则密度为0.8×103kg/m3，刻度线与零刻度线之间的距离为 3.2 cm。
（4）要提高杠杆密度计的测量精度，应选择 200mL 规格的空桶（选填“100mL”或“200mL”）；杠杆密度计的测量精度与物体A的质量关系是 物体A的质量越大，杠杆密度计的测量精度变小 。
【分析】（1）由于空桶悬挂在B点，物体A悬挂在C点杠杆水平平衡时桶里没有任何的液体，所以此时液体密度应为零；根据杠杆的平衡条件求出空桶的质量；
（2）首先根据杠杆平衡的条件F1L1＝F2L2分析得出在B点悬挂空桶时空桶、物体A的重力和力臂的关系表达式；
空桶内注满液体时，根据G＝mg＝ρVg求出液体的重力，然后根据杠杆平衡的条件F1L1＝F2L2分析得出空桶内注满液体时，空桶和液体、物体A的重力和力臂的关系表达式；
最后联立即可求出液体密度。
（3）空桶时根据杠杆平衡列出等式；空桶倒满密度为1.0×103kg/m3的液体时根据杠杆平衡列出等式；空桶倒满密度为0.8×103kg/m3的液体时根据杠杆平衡列出等式；
通过三次杠杆平衡利用改革平衡条件确定秤砣的位置即可判断；
（4）根据杠杆平衡的条件F1L1＝F2L2分析即可。
【解答】解：（1）将杠杆在O点悬挂起来，空桶悬挂在B点，质量为m的物体A悬挂在C点时，杠杆水平平衡，此时桶中没有放液体，即液体的密度为0；
根据杠杆的平衡条件可得：G桶•L＝GA•L0，m桶gL＝mAgL0，则：m桶＝m；
（2）在B点悬挂空桶时，杠杆平衡，根据杠杆的平衡条件可得：
G桶•L＝GA•L0，即：G桶•L＝mg•L0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
在B点的空桶内注满液体，空桶容积为V，则液体的重力G液＝m液g＝ρ液Vg，
由于此时移动物体A至C1位置，杠杆在水平位置平衡，则根据杠杆的平衡条件可得：
（G桶+G液）•L＝GA•L1，即：（G桶+ρ液Vg）•L＝mg•L1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得：ρ液＝。
（3）当测量密度为1.0×103kg/m3的液体时，由于1.0×103kg/m3的刻度线与零刻度线之间的距离为4cm，即此时的物体A的力臂为：L′＝L0+4cm，
根据杠杆的平衡条件可得：（G桶+G′）•L＝GA•L′ ，
即：（G桶+1.0×103kg/m3×Vg）•L＝mg•（L0+4cm）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
当测量密度为0.8×103kg/m3的液体时，即此时的物体A的力臂为L″＝L0+△L，
根据杠杆的平衡条件可得：（G桶+G″）•L＝GA•L″，
即：（G桶+0.8×103kg/m3×Vg）•L＝mg•（L0+ΔL）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④
解①③④可得：ΔL＝3.2cm。
（4）设物体A对杆秤的力为动力，则液体和桶对杆秤的力为阻力，根据杠杆平衡的条件F1L1＝F2L2可得：L1＝，在动力F1和阻力臂L2不变的情况下，“增大液体的重力，即通过增大空桶的容积”，则L1变大，即该密度秤的精确度会增大，所以，应选择 200mL规格的空桶；
物体A的质量越大，重力越大，动力越大，在阻力臂、动力臂不变的情况下，动力越大，阻力越大，则杠杆密度计的测量精度会变小。
故答案为：（1）0；m；（2）；（3）3.2；（4）200mL；物体A的质量越大，杠杆密度计的测量精度变小。
19．反思是一种良好的学习品质。
（1）一根轻质硬棒AB，在力的作用下能绕固定点O转动。现在硬棒AB上施加两个力F1和F2，O点到F1和F2的作用线的距离分别为d1和d2。小宁认为，只要满足F1×d1＝F2×d2，则硬棒AB一定保持静止状态或匀速转动。你认为小宁的想法正确吗？请说出你的理由。
（2）在“动滑轮”实验中，小宁通过如图所示装置进行实验，得到结论：使用动滑轮匀速提升物体，竖直向上的拉力F小于物重G。小宁思考后认为，即使不计摩擦和绳重，上述结论要成立，物重G和动滑轮重G动之间也必须满足一定条件。请你说出这一条件，并予以证明。
【分析】（1）根据杠杆各要素的物理意义分析判断，知道F1是使杠杆绕支点转动的动力，F2是阻碍杠杆转动的阻力；当满足F1L1＝F2L2的条件杠杆才平衡；
（2）不计摩擦和绳重，则拉力F＝（G物+G动），据此分析即可。
【解答】解：（1）F1与F2必须是一个为使杠杆绕支点转动的动力，另一个为阻碍杠杆转动的阻力，然后满足F1L1＝F2L2的条件杠杆才平衡，则杠杆一定保持静止状态或匀速转动；硬棒AB上施加两个力F1和F2使杠杆绕支点转动的方向相同，那么即使满足F1×d1＝F2×d2，则硬棒AB也不能保持静止状态或匀速转动；
（2）使用动滑轮匀速提升物体时，不计摩擦和绳重，拉力：F＝（G+G动），
若拉力F＜G，即：（G+G动）＜G，
所以，G＞G动，
即：使用动滑轮匀速提升物体，满足竖直向上的拉力F小于物重G的条件是：物重G大于动滑轮重G动。
答：（1）小宁的想法不正确。若硬棒AB上施加两个力F1和F2使杠杆绕支点转动的方向相同，那么即使满足F1×d1＝F2×d2，则硬棒AB也不能保持静止状态或匀速转动；
（2）条件：物重G大于动滑轮重G动。
使用动滑轮匀速提升物体时，不计摩擦和绳重，拉力：F＝（G+G动），
若拉力F＜G，即：（G+G动）＜G，所以，G＞G动。甲
乙
丙
图（4）
图（5）