初中物理二轮复习专题12简单机械和功能含解析答案

这是一份初中物理二轮复习专题12简单机械和功能含解析答案，共33页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，作图题，填空题，综合题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．使用如图所示的滑轮组匀速提升重力不同的物体时，除了动滑轮的重力导致的额外功外，其他因素导致的额外功与总功之比为一定值。已知动滑轮的重力为1.0N，绳子能够承受的最大拉力为50N。当匀速提升重为9.0N的物体时，滑轮组的机械效率为81%，则使用该滑轮组匀速提升物体时的机械效率的最大值为（ ）


A．90%B．89%C．88%D．87%
2．在北京冬奥会U型池比赛中，某运动员在腾空后上升的过程中（不计空气阻力）（ ）
A．动能转化为重力势能B．重力势能转化为动能
C．动能与重力势能之和变大D．动能与重力势能之和变小
3．如图所示，斜面的长为高的4倍，物体恰能在斜面上匀速下滑，下滑一段距离的过程中，该物体重力做的功和克服阻力做的功相等。若用平行于斜面向上的拉力F将物体匀速拉上斜面时，斜面的机械效率为（ ）
A．20%B．25%C．50%D．75%
4．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
5．羽毛球比赛中，空中飞行的羽毛球先后经过A、B两点时的动能相等，相比A点，羽毛球在B点时（ ）
A．机械能较小，重力势能较大B．机械能较大，重力势能较大
C．机械能较小，重力势能较小D．机械能较大，重力势能较小
6．小红用滑轮组将重力为1.5 N的物体匀速提升10 cm的过程中，绳子拉力为1.0 N，绳子自由端移动的距离为30 cm，则滑轮组的机械效率为（ ）
A．50 %B．60 %C．70 %D．80 %
7．如图所示，用两滑轮采用不同的绕绳方法，将同一重物匀速提升相同的高度（不计绳重和摩擦），这两种不同的绕绳情况下（ ）
A．拉力大小不相等，机械效率相等B．拉力大小相等，机械效率不相等
C．拉力大小相等，机械效率相等D．拉力大小不相等，机械效率不相等
8．下列以O为支点的人体杠杆中，属于省力杠杆的是（ ）
A．端茶杯B．仰卧起坐
C．俯卧撑D．负重高抬腿
9．如图所示的滑轮组，每个滑轮等重。绳重和摩擦对应的额外功与有用功的比值一定，用它提升重力为砖块到高处，机械效率50%；用它提升重力为砖块到高处，机械效率60%，若用它提升重力为 砖块到高处，机械效率为（ ）
A．67%B．70%C．75%D．80%
10．如图所示装置是实验室用轻绳绕成的滑轮组（不计绳重）。悬挂的重物G=5.4N，当重物静止于任意位置时，手对轻绳的拉力均为F1=2.0N；当重物匀速上升时，摩擦导致的额外功始终占总功的10%。重物上升过程中滑轮组的机械效率为（ ）
A．80%B．81%C．88.9%D．90%
11．园艺师傅使用如图所示的剪刀修剪树枝时，常把树枝尽量往剪刀轴O处靠近，这样做的目的是（ ）
A．增大阻力臂B．减小阻力臂
C．增大动力臂D．减小动力臂
12．如图所示，在水平桌面上，一个质量m=1kg的物体P，通过一个定滑轮和一个动滑轮与三个总质量M=1kg的钩码相连，动滑轮重2N，绳子的质量以及绳与滑轮间的摩擦均可忽略不计，并且物体P以0.4m/s的速度向右做匀速直线运动（g取10N/kg）。下列说法正确的是（ ）
A．物体P受到水平向左的摩擦力大小为4N
B．绳子拉力对物体P做功的功率为1.2W
C．2s内钩码总重力做的功大小为4.8J
D．若使物体P水平向左匀速运动，需施加向左的拉力12N
13．如图所示，足够长的轻质杠杆在水平位置平衡，图中每个钩码的质量相等。若将悬挂点A点向左移动6cm，为保证杠杆仍能在水平位置平衡，需将B点（ ）
A．向左移动9cmB．向右移动9cm
C．向左移动4cmD．向右移动4cm
14．如图所示，一辆重为的货车，以10m/s的速度匀速驶上一段长为130m、高为13m的斜坡，若上坡时货车发动机的功率保持不变，则斜面的机械效率和货车上坡过程中受到的阻力大小分别为（ ）
A．80% 1000NB．80% 4000NC．96% 5000ND．80% 5000N
15．如图所示的滑轮组，动滑轮的重力是2N，第一次匀速提升重10N的物块时，绳子自由端的拉力为5N，若绳重和摩擦导致的额外功占总功百分比为定值，再利用此滑轮组匀速提升重为46N的物块，拉力的大小为（ ）
A．12NB．16NC．18ND．20N
16．如图所示，用滑轮组匀速提起1200N的重物，拉力大小为500N，物体向上移动的速度为1m/s，工人的质量为80kg，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是（g＝10N/kg）（ ）
A．此时拉力的功率为1200W
B．此时该滑轮组的机械效率为80%
C．当人提起另一个重物时，人对地面的压力恰好为零，此时被提升物体的重力为1920N
D．利用这个滑轮组来提升物体时，滑轮组的最大机械效率为86%
17．一根长50cm的杠杆，支点距左端30cm，将同一物体先后挂在杠杆的右端、左端（如图甲、乙所示），另一端分别用竖直向下的力、作用使杠杆平衡，则为（ ）
A．4∶9B．9∶4C．2∶3D．3∶2
18．动车是一种带有可操纵动力的固定编组的列车组，带动力的车辆叫动车，不带动力的车辆叫拖车。各动车的额定功率相等，每节动车与拖车质量也相等。列车运动时，车轮与铁轨间摩擦阻力与列车的质量成正比，受到的空气阻力与列车速度的平方成正比。某动车组列车启动6节动车时，最大速度为300 km/h行驶时，空气阻力是总阻力的0.5倍。要使该列车的最大速度达到360 km/h，开动动车的节数至少为（ ）
A．8节B．9节C．10节D．11节
19．如图所示是高速公路避险车道示意图。当高速行驶的汽车刹车失灵时进入避险车道上坡过程中（无动力输出）（ ）
A．动能增大，重力势能增大B．动能减小，重力势能减小
C．动能增大，重力势能减小D．动能减小，重力势能增大
20．右图是运动员完成自由式滑雪动作的示意图。下列说法正确的是（ ）
A．运动员一直能往下滑是由于运动员受到惯性力
B．运动员在C点的重力势能小于在E点的重力势能
C．运动员从A点到B点的过程中增加的动能是由重力势能转化来的
D．运动员在A点和E点的机械能相等
21．某中学实验室新买了30箱实验器材，每箱重50N。实验员王老师要把这批器材搬往6m高处的实验室，他的身体可以往外提供的功率P与每次搬起器材的重力G的关系如图所示。已知每次下楼时间为上楼时间的一半，若不考虑搬起箱子、放下箱子的时间，他将这批器材从地面搬到实验室至少需要（ ）
A．140sB．160s
C．180sD．200s
二、多选题
22．如图所示，某运动员参加跳台滑雪比赛，该运动员不借助任何外力，从起滑台起滑，在助滑道上获得高速度，于台端飞出，飞行一段时间后落到斜坡上，不计空气阻力，关于运动员的说法正确的是（ ）
A．在飞行过程中机械能守恒B．在飞行过程中运动状态不变
C．在助滑道上速度变大，机械能增加D．腾空下落的过程中，重力对她做了功
三、实验题
23．“探究杠杆的平衡条件”的实验中：
（1）实验前，杠杆总静止在图甲所示位置，则杠杆的重心位于支点O的 （填“左”或“右”）侧，若将右端的螺母调至最右端后，发现杠杆仍然左端低、右端高，则应再将左端的螺母向 （填“左”或“右”）调，直至杠杆在水平位置平衡；
（2）实验时，如图乙所示，在B点悬挂4个钩码，每个钩码重为0.5N，用弹簧测力计在A点斜向下拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计对杠杆的拉力的方向与杠杆的夹角为时，弹簧测力计的示数如图丙所示，则弹簧测力计对杠杆的拉力的大小为 N，夹角为 度；
（3）上述实验过程，若实验前没有调节杠杆两端的螺母就开始实验，杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计对杠杆的拉力的方向与杠杆的夹角仍然为，则弹簧测力计的示数可能为 （填“2.9”或“3.1”）N。
24．用如图甲所示的装置探究滑轮组的机械效率与动滑轮重G动的关系。（忽略绳重和摩擦）
（1）实验时，应 （选填“匀速”“加速”或“减速”）竖直向下拉动弹簧测力计；
（2）改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数 据并绘制出如图乙所示的图像。分析图像可知：被提升物体重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 （选填“越高”或“越低”）。滑轮组的效率与物体上升的高度 （选填“有关”或“无关”）；
（3）分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为 N。若用不同滑轮组提升同一物体的效率分别为50%和90%，则两次滑轮组中的动滑轮重力之比为 。
25．小勇在探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的实验器材有杠杆、支架、细线、质量相同的钩码若干。
（1）实验装置如图甲所示静止在桌上，此时杠杆 （选填“是”或“不是”）平衡状态，为了调节杠杆在水平位置平衡，他应将两侧的平衡螺母向 调节（选填“左”或“右”）；
（2）小勇在水平平衡的杠杆两边挂上钩码后如图乙所示，他应该在下列方法中选择 使杠杆重新在水平位置平衡；
A．向左调节平衡螺母 B．将左侧钩码向左移动 C．增加右侧钩码个数
（3）探究完杠杆的平衡条件后，小勇用如图丙所示的轻质杠杆提升重物。轻质杠杆可绕O点转动，A点悬挂一重为18N的物体M，B点受到电子测力计竖直向上的拉力F，杠杆水平静止，已知OA=AB=BC，则F为 N，保持杠杆水平静止，将F作用点从B移至C，此过程中F的方向始终不变，F的力臂记为L，F的大小会发生变化，F与的关系图象为图丁中的①；将M从A移至B，再重复上述步骤，F与的关系图象为图丁中的 （选填“①”“②”“③”或“④”）。
26．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小陈同学用如图所示的同一滑轮组提升不同重量物体的方法，将弹簧测力计悬挂绳子的自由端，分别做了甲、乙、丙3次实验，实验数据记录如下：
（1）实验中要竖直向下 拉动弹簧测力计，使物体升高；
（2）表格中编号A处数据应为 。分析以上实验数据可以得出如下结论：同一滑轮组提升不同重物时，被提升的物体重力越大，滑轮组的机械效率 （选填“越大”“越小”或“不变”）；
（3）小陈同学通过计算还发现，此滑轮组提升不同重量的物体时，绳子重力和摩擦力所对应的额外功与总功的比例一定，实验中动滑轮的重力为 N，若被提升物体的重力为26N时，弹簧测力计的拉力为 N。
27．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小陈同学用如图所示的同一滑轮组提升不同重量物体的方法，将弹簧测力计悬挂绳子的自由端，分别做了甲、乙、丙3次实验，实验数据记录如下：
（1）实验中要竖直向下 拉动弹簧测力计，使物体升高；
（2）表格中编号A处数据应为 ，分析以上实验数据可以得出如下结论：同一滑轮组提升不同重物时，被提升的物体重力越大，滑轮组的机械效率 （选填“越大”“越小”或“不变”）；
（3）小陈同学通过计算还发现，此滑轮组提升不同重量的物体时，绳子重力和摩擦力所对应的额外功与总功的比例一定，实验中动滑轮的重力为 N。若被提升物体的重力为26N时，弹簧测力计的拉力为 N。
28．以下为小亮“探究杠杆平衡条件”的实验；
（1）挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆 （选填“达到”或“没有达到”）平衡状态；为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，这样调节的目的是 ；
（2）小亮实验时的情景如图乙所示，拉力F与杠杆的夹角为，多次实验后绘制了如图丙所示的拉力F（拉力F始终处于量程内）和夹角的关系图像，请你根据图像结合所学知识推测时对应的弹簧测力计的拉力 N；
29．小雨与小组同学在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验时，将小钢球从高度为的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一木块在水平面向前移动一段距离后停下、先后完成图甲中的甲、乙、丙所示的三组实验。
（1）小钢球在滚下斜面的过程中，其动能大小是通过 （选填“高度”或“距离”）大小来反映的；
（2）分析比较 两组实验可得，物体速度相同时，质量越大，动能越大；
（3）分析比较甲乙两组实验，所得到的实验结论，可以解释汽车 （选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因；
（4）小雨在探究“物体的动能与质量的关系”实验时，与小组同学探讨设计如图乙所示方案：用质量不同的小钢球将同一弹簧压缩到相同程度由静止释放（钢球与地面间摩擦力忽略不计），撞击水平地面上同一木块，使木块运动一段距离。实验中会看到木块移动的距离 （选填“相同”或“不相同”）。
四、作图题
30．请在图中根据静止的杠杆的动力臂l1，画出动力F1的示意图。

31．请在图中画出木棒此时所受重力的示意图以及重力的力臂（O点为转轴，O´点为木棒的重心）。
32．请在图中画出动力F的力臂。
( )
33．如图所示，O是轻质杠杆OAB的支点，请在图中B点画出使杠杆平衡施加的最小动力及其力臂。
五、填空题
34．2023年1月12日中国首艘智能型无人系统科考船“珠海云”号成功海试。“珠海云”号可搭载50多架小型无人机，若无人机重量和一个中学生一样重，时速百公里每小时，则无人机的功率大约为 W。（选填103，104，105）
六、综合题
35．小红同学自制了测量液体密度的“杠杆密度计”，可以从杠杆上的刻度直接读出液体密度的数值：（小桶质量忽略不计）
（1）如图所示，将容积为20mL的小桶挂在M点，调节平衡螺母使杠杆水平平衡，已知，则杠杆密度计的“0刻度”线应在 （选填“O”或“A”）点，将待测液体倒满小桶，在杠杆右端挂上重物并调节至N点位置时，杠杆刚好水平平衡。重物质量10g，，N点位置应标注的密度刻度值是 ，N点往左标注，每隔1cm，密度变化 。
（2）改装后杠杆右端的密度刻度线 （选填“是”或“不是”）均匀分布的。要使制作的杠杆密度计测量精度更高一些，小桶的容积应该 （选填“大”或“小”）一些。
七、计算题
36．如图所示，斜面中AB长20m，支撑柱BC的高度h可以调节，物体重力与斜面长度一定时斜面的额外功与其底边AC的长度L成正比。若时，在斜面上将一个重1000N的物体匀速拉到顶端，沿斜面向上的拉力。求：
（1）克服物体重力的有用功。
（2）斜面的机械效率。
（3）若时，拉此重物从A到B过程中斜面的机械效率。
实验次数
物体所受的重力G/N
提升高度h/m
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率
1
6.0
0.1
6.0
0.2
50.0%
2
12.0
0.1
9.6
0.2
62.5%
3
18.0
0.1
13.2
0.2
A
实验次数
物体所受的重力G/N
提升高度h/m
拉力
F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率η
1
60
0.1
60
0.2
50.0%
2
120
0.1
96
0.2
62.5%
3
180
0.1
132
0.2
A
参考答案：
1．B
【详解】根据题意可知
则
又
可得
由题意可知，其他因素导致的额外功与总功之比为一定值，即有
当绳子能够承受的最大拉力为50N时，则有
可得
故达到最大拉力时，机械效率的最大值为
故选B。
2．A
【详解】AB．某运动员在腾空后上升的过程中，质量不变，速度减小，高度增加，所以动能减小，势能增大，动能转化为重力势能，故A正确，B错误；
CD．因为不计空气阻力，所以机械能守恒，即动能与重力势之和不变，故CD错误。
故选A。
3．C
【详解】设斜面高为h，则斜面长s=4h，物体在斜面上匀速下滑过程中克服重力做的功W有=Gh，由题意知重力做的功和克服阻力做的功相等，即
fs=Gh
用平行于斜面向上的拉力F将物体匀速拉上斜面时所做的总功
W总=W额+W有=fs+Gh=2Gh
斜面的机械效率为
故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
4．C
【详解】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。
5．C
【详解】羽毛球在空中从A到B飞行的过程中，由于空气阻力的存在，机械能不守恒，故机械能减小。又因为羽毛球先后经过A、B两点时的动能相等，故重力势能减小，故ABD不符合题意；C符合题意。
故选C。
6．A
【详解】物体克服重力做的功为有用功
绳子拉力做的功为总功
则滑轮组的机械效率
故A正确，BCD错误。
故选A。
7．A
【详解】由图可知，甲滑轮组由三段绳子吊着动滑轮，不计绳重和摩擦，则拉力为物体和动滑轮总重的三分之一；乙滑轮组由两段绳子吊着动滑轮，不计绳重和摩擦，则拉力为物体和动滑轮总重的二分之一；故绳子的拉力大小不相等；不计绳重和摩擦，则滑轮组的机械效率为
所以，两个滑轮组的机械效率相等，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
8．C
【详解】A．在端茶杯的过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A不符合题意；
B．在做仰卧起坐的过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B不符合题意；
C．在做俯卧撑的过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C符合题意；
D．在负重高抬腿的过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D不符合题意。
故选C。
9．A
【详解】由题可知，绳重和摩擦对应的额外功与有用功的比值一定，额外功还有克服动滑轮重力做功，可得
代入得
①
②
联立①②得，。
代入①得
解得：。
若用它提升重力为 砖块到高处，机械效率为
故A符合题意，BCD符合题意。
故选A。
10．B
【详解】如图，由3段绳子吊着动滑轮，物静止于任意位置时，手对轻绳的拉力均为F1=2.0N，不计绳重，则动滑轮重为
提升重物时做的额外功包括克服摩擦做的额外功和提升动滑轮做的额外功，摩擦导致的额外功始终占总功的10%，故有
即
解得
重物上升过程中滑轮组的机械效率为
故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
11．B
【详解】在同样的情况下，往剪刀轴O靠近，减小了阻力臂，而阻力和动力臂不变，由杠杆平衡条件可知会省力，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
12．D
【详解】A．物体P向右匀速直线运动时，受到绳子的拉力和向左的摩擦力的作用，这两个力是一对平衡力。由题意可知，三个钩码的总重力
G1=Mg=1kg×10N/kg=10N
动滑轮的重力G2=2N，所以钩码及动滑轮的总重
G总=G1+G2=10N+2N=12N
图示滑轮组承重绳子为2根，不计绳重及摩擦力时，绳子的拉力
所以P受到的摩擦力为6N，方向水平向左，故A错误；
B．此时拉力做功的功率
故B错误；
C． 2s内物体移动的距离
则2s内钩码总重力做的功
故C错误；
D．P向左做匀速直线运动时，对地面的压力大小不变，接触面的粗糙程度也不变，则P所受的摩擦力大小也不变，方向水平向右；此时P受到水平向左的拉力和水平向右的绳子的拉力及摩擦力的作用，三力平衡，则水平向左的拉力
F拉=F+f=6N+6N=12N
故D正确。
故选D。
13．D
【详解】设每个钩码的重力为G，由图示及杠杆平衡条件知
2G×OA=3G×OB
即。将悬挂点A向左移动6cm，为保证杠杆仍能在水平位置平衡，则有
2G×(OA+6cm)=3G×OC
解得
即
所以
OB=OC-4cm
需要将B向右移动4cm。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
14．A
【详解】由得，上坡时货车受到的牵引力为
克服重力所做的有用功为
以10m/s的速度匀速驶上一段长为130m斜坡，则货车运行的时间为
汽车发动机牵引力做的总功为
克服阻力做的额外功为
货车上坡过程中受到的阻力
斜面的机械效率为
故A符合题意 ，BCD不符合题意。
故选A。
15．D
【详解】由图可知，滑轮组的动滑轮绕3段绳，设两次物体上升的高度是h，绳重和摩擦导致的额外功占总功百分比为η0，则总功
(10N+2N)h+5N×3h×η0=5N×3h①
(46N+2N)h+F×3h×η0=F×3h②
由①和②得到
F=20N
故选D。
16．B
【详解】A．由图可知，绳子有效段数为n=3，拉力的功率为
故A错误；
B．该滑轮组的机械效率为
故B正确；
C．不计绳重和摩擦，由可知，动滑轮重为
G动＝nF﹣G＝3×500N﹣1200N＝300N
当人提起另一个重物时，人对地面的压力恰好为零，即
F'＝G人＝m人g＝80kg×10N/kg＝800N
被提升物体的重力为
G'＝nF'﹣G动＝3×800N﹣300N＝2100N
故C错误；
D．当人对地面的压力恰好为零，此时滑轮组的机械效率最大，滑轮组的最大机械效率为
故D错误。
故选B。
17．A
【详解】根据杠杆的平衡条件：左图中
拉力
右图中
拉力
所以
一根长50cm的杠杆，支点距左端30cm，即
则支点距右端
所以为
故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
18．B
【详解】记一节动车的额定功率为P，则动力为，v1＝300km/h，v2＝360km/h，空气阻力为f＝kv2，当速度为300km/h时，空气阻力为
f1＝kv12
因为空气阻力是总阻力的0.5倍，故轨道与铁轨间的摩擦阻力也为kv12，由平衡可知
······①
当速度为360km/h时，设开动的动车的节数为n，则由平衡可知
······②
联立①②，代入数据可得n＝8.784；因为动车节数为整数，所以开动动车的节数至少为9节，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
19．D
【详解】动能的大小与物体的质量和速度有关，物体的重力势能的大小与物体的质量和高度有关；据图可知，当高速行驶的汽车出现刹车失灵时，可通过进入避险车道快速降低车速直至停止，即质量不变，速度减小，动能减小；高度增加，所以重力势能增大。
故选D。
20．C
【详解】A．运动员一直能往下滑是由于运动员受到竖直向下的重力，故A错误；
B．C点高度高于E点高度，运动员在C点的重力势能大于在E点的重力势能，故B错误；
C．运动员下滑时，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，运动员从A点到B点的过程中增加的动能是由重力势能转化来的，故C正确；
D．运动员下滑时，由于存在摩擦阻力，机械能不断减小，运动员在A点和E点的机械能不相等，在E点机械能较小，故D错误。
故选C。
21．A
【详解】由P-G图象知，搬运的物体重力为300N时，功率最大为90W，由于对这批器材做功一定，故搬运的物体重量为300N时，所用时间最短，一箱重量为50N，所以他每次搬运的箱子数
该实验员搬箱上楼一次需要做的功
W=Gh=50N×6×6m=1800J
最大功率P=90W，搬箱上楼一次需要的最短时间
由题意可知，将这批器材全部搬到实验楼所需次数
因此将这批器材全部搬到实验楼所需的最短时间
t上总=5t上=5×20s=100s
需要的下楼次数
n下=5-1=4
因为每次下楼的时间为上楼时间的一半，所以完成任务下落所需时间
由于不考虑人自重和搬起箱子、放下箱子的时间，因此将这批器材从底楼搬到实验室，完成任务所需的最短时间是
t=t上总+t下总=100s+40s=140s
故选A。
22．AD
【详解】A．运动员在飞行过程中，不计空气阻力，机械能是守恒的，保持不变，故A正确；
B．运动员在飞行过程中，其速度大小和运动方向都发生变化，运动状态发生了改变，故B错误；
C．运动员在助滑道上时，重力势能转化为动能，动能变大，速度变大，由于克服摩擦力做功，机械能会减小，故C错误；
D．腾空下落过程中，运动员在重力的方向上通过了距离，所以重力对她做了功，故D正确。
故选AD。
23． 左 右 3 30 3.1
【详解】（1）[1] 实验前，杠杆总静止在图甲所示位置，左端下沉，说明左端重，则杠杆的重心位于支点O的左侧。
[2] 若将右端的螺母调至最右端后，发现杠杆仍然左端低、右端高，即仍然左端重，则应再将左端的螺母向右调节，给左端减重，直至杠杆在水平位置平衡。
（2）[3] 如图丙所示，弹簧测力计分度值为0.2N，示数为3N，则弹簧测力计对杠杆的拉力的大小为3N。
[4] 设杠杆上一格的长度为L，根据杠杆平衡条件则有
解得拉力的力臂。根据数学三角函数知识可知夹角为30度。
（3）[5] 若实验前没有调节杠杆两端的螺母就开始实验，左端下沉，说明左端重，相当于阻力变大，根据杠杆平衡条件可知需要的拉力变大，则弹簧测力计的示数可能为3.1N。
24． 匀速 越低 无关 3 9∶1
【详解】（1）[1]实验时，应匀速竖直向下拉动弹簧测力计使物体匀速运动，且应该在弹簧测力计匀速拉动时读取示数。
（2）[2]根据图乙可知，被提升物体所受的重力相同时，滑轮组的机械效率随动滑轮的重力的增加而减小，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。
[3]忽略绳重和摩擦，滑轮组的机械斜率
所以滑轮组的效率与物体上升的高度无关。
（3）[4]根据图像可知，当动滑轮重为1N时，滑轮组的机械效率为75%，根据
得到被提升物体所受的重力
[5]两次滑轮组中的动滑轮重力之比为
25． 是 左 B 9 ②
【详解】（1）[1]实验前，杠杆静止如图甲所示，此时杠杆静止，处于平衡状态。
[2]杠杆不在水平位置，右端向下倾斜，左端上翘，故应向左调节平衡螺母。
（2）[3]A．由图可知，杠杆不在水平位置，右端向下倾斜，左端上翘，则左侧力与力臂的乘积要小于右侧力与力臂的乘积；在实验的过程中，不能通过调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，故A不符合题意；
B．将左侧钩码向左移动，左侧的力不变，力臂变大，则左侧力与力臂的乘积变大，会使杠杆平衡，故B符合题意；
C．增加右侧钩码个数，右侧的力臂不变，力变大，力与力臂的乘积变大，杠杆不会平衡，故C不符合题意。
故选B。
（3）[4]由图丙可知，O为杠杆的支点，B点拉力F的力臂
OB=OA+AB=2OAA点作用力的力臂为OA，由杠杆平衡条件可得F×OB=G×OA，解得
[5]由题意可知，保持杠杆水平静止，将F作用点从B移至C，此过程中F方向保持不变，根据杠杆平衡条件可得F×L=G×OA，解得
Ⅰ
将物体M从A移至B，由杠杆平衡条件可得F×L=G×OB，解得
……Ⅱ
由数学知识可知，Ⅰ、Ⅱ两式中拉力F与的关系图线均为正比例函数， 由图丙可知，OB>OA，则Ⅱ式的斜率大于Ⅰ式的斜率， 因此将物体M从A移至B，F与的关系图线为过原点且斜率比图线①大的图线②。
26． 匀速直线 68.2% 越大 4 18
【详解】（1）[1]实验中要竖直向下匀速拉动弹簧测力计，使整个装置处于平衡状态，所受的力是平衡力。
（2）[2]由第3组数据知，提升物体所做的有用功
拉力所做的总功
A处的机械效率
[3]由表格数据知，提升的物体重力为6.0N、12.0N、18.0N时，对应的机械效率分别为50.0%、62.5%和68.2%，所以可得：同一滑轮组提升不同重物时，提升的物体越重，机械效率越大。
（3）[4]第1组数据中，有用功及总功分别为
总的额外功
第3组数据中，总的额外功
两次提升动滑轮所做的额外功
由题意知，绳子重力和摩擦力所对应的额外功与总功的比例一定，所以有
解得，动滑轮的重力G动=4N。
[5]由以上分析知，绳子重力和摩擦力所对应的额外功与总功之比
由图示知，滑轮组承重绳子为2根，提升物体的高度为h时，绳端移动的距离s=2h。提升物体的重力为26N时，所做的有用功
提升动滑轮所做的额外功
而，所以有
解得F2=18N。
27． 匀速直线 68.1% 越大 40 36
【详解】（1）[1]实验中要竖直向下匀速拉动弹簧测力计，使整个装置处于平衡状态，所受的力是平衡力。
（2）[2]由第3组数据知，提升物体所做的有用功
W有=Gh=180N×0.1m=18J
拉力所做的总功
W总=Fs=132N×0.2m=26.4JA处的机械效率
[3]由表格数据知，提升的物体重力为60N、120N、180N时，对应的机械效率分别为50.0%、62.5%和68.1%，所以可得：同一滑轮组提升不同重物时，提升的物体越重，机械效率越高。
（3）[4]第1组数据中，有用功及总功分别为
W有1=G1h=60N×0.1m=6J，W总1=F1s=60N×0.2m=12J
总的额外功
W额1=W总1-W有1=12J-6J=6J
第3组数据中，总的额外功
W额=W总-W有=26.4J-18J=8.4J
两次提升动滑轮所做的额外功
W动=G动h=G动×0.1m
由题意知，绳子重力和摩擦力所对应的额外功与总功的比例一定，所以有
(6J-G动×0.1m):12J=(8.4J-G动×0.1m):26.4J
解得，动滑轮的重力G动=40N。
[5]由以上分析知，绳子重力和摩擦力所对应的额外功与总功之比
W摩1:W总1=(6J-40N×0.1m):12J=1:6
由图示知，滑轮组承重绳子为2根，提升物体的高度为h时，绳端移动的距离s=2h。提升物体的重力为26N时，所做的有用功
W有2=G2h=26N×h
提升动滑轮所做的额外功
W动=G动h=40N×h
而W总=W有+W额，所以有
解得F2=36N。
28． 达到 左 便于测量力臂 4
【详解】（1）[1][2][3]杠杆处于静止状态，说明处于平衡状态，杠杆右端下沉，为了便于测量力臂，应向左移动平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
（2）[4]根据杠杆的平衡条件可知，在阻力和阻力臂一定时，动力臂越大，拉力越小，当拉力方向与水平杠杆垂直时，动力臂最大，拉力最小，由图丙可知，θ=90°时，对应的拉力最小，最小拉力F=2N；由数学知识：在含有30°角的直角三角形中，30°角对应的直角边的边长是斜边长的一半可知，当拉力和杠杆的夹角如图丁中为150°时，拉力的力臂与支点到拉力的作用点的连线构成的直角三角形是含有30°角的直角三角形，此时拉力的力臂是拉力与杠杆垂直时的力臂的一半，拉力和杠杆的夹角如图乙中为150°时，拉力的大小是θ=90°时的拉力的2倍，所以推测θ=150°时，对应的弹簧测力计的拉力为
F'=2F=2×2N=4N
29． 距离 甲丙 超速 相同
【详解】（1）[1]小钢球从斜面滚下过程中，因为动能无法直接观察，故将其动能大小是转换为小木块移动距离s的大小来反映，运用了转换法。
（2）[2]研究物体的动能与质量的关系，要控制速度大小相同，即小球在斜面上释放时的高度相同，而小球的质量不同，故分析甲、丙两组实验可得出物体的动能与质量的关系，即物体速度相同时，质量越大，动能越大。
（3）[3]分析比较甲、乙两组实验可知，小球的质量相同，而小球在斜面上释放时的高度不同，甲图中小球释放时的高度大，到达水平面时的速度大，推动木块滑行的距离远，故可得出结论：物体质量相同时，速度越大，动能越大，可以解释汽车超速行驶时危险性大的原因。
（4）[4]用质量不同的小球将同一弹簧压缩到相同程度，弹簧的弹性势能相等，释放小球时，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，不计摩擦时，小球获得的动能相等，小球撞击水平地面上同一木块，小球的动能转化为木块的动能，木块的动能相等，所以木块运动距离相同。
30．
【详解】由支点向力的作用线作垂线就是力臂，因此动力F1所在位置与动力臂l1垂直，作用点在杠杆上，由阻力可判断动力方向向上，如图所示：

31．
【详解】重力的方向竖直向下，过重心O作重力示意图。从支点O向重力作用线作垂线段即为力臂l，如下图
32．
【详解】过支点O做力F作用线的垂线段，即为力F的力臂L，如图所示
33．
【详解】连接O点和B点，即为最大力臂，过OB连线作经过B点斜向下的垂线，即为最省力，如图所示
34．104
【详解】由生活实际可知，中学生的体重大约为500N，根据可知，无人机的功率大约为
35． O 1.5 0.1 是 大
【详解】（1）[1]将空小桶挂在M点调节平衡螺母使杠杆水平平衡，此时支点O点为杠杆和空小桶整体的重心，根据杠杆平衡条件可知，当右侧挂上重物时杠杆不可能在水平位置平衡，只有重物在O点时杠杆才能在水平位置平衡，故密度计的“0刻度”线应在O点。
[2]小桶内装入液体时，根据杠杆平衡条件可知，当杠杆处于水平平衡状态时
由题意可知，物体的质量为10g，即0.01kg，则物体受到的重力为
液体的体积为
小桶内所装的液体的重力为
整理可得，N点位置应标注的密度刻度值
[2]设N点向左移动的距离为l0，根据杠杆平衡条件可得
整理可得
则
由此可知，N点往左标注1cm时，液体的密度为
往左标注2cm时,液体的密度为
往左标注3cm时，液体的密度为
由此可知，N点往左标注，每隔1cm，密度变化为
（2）[4]由
可知，由于G物、gV和lOM都是定值，故ρ液与lON成正比，故改装后杠杆右端的密度刻度线是均匀分布的。
[5]根据杠杆的平衡条件可知
在G物和lOM不变的情况下，“增大液体的重力，即通过增大空桶的容积”，则lON将变大，即该密度秤的精确度会增大。
36．（1）12000J；（2）75%；（3）84%
【详解】解：（1）克服物体重力的有用功为
（2）拉力做的总功为
斜面的机械效率为
（3）此时额外功为4000J，对应的底边L为
若时，对应的底边L为
此时额外功为3000J，有用功为
总功为
机械效率为
答：（1）克服物体重力的有用功12000J；
（2）斜面的机械效率75%；
（3）若时，拉此重物从A到B过程中斜面的机械效率84%。