第11章《简单机械和功》（高频易错点+历年真题40题）-2024-2025学年苏科版物理九年级上册

2024-2025学年苏科版物理九年级上册期中真题培优易错知识精讲练 第11章《简单机械和功》（40题） （高频易错点+历年真题） 知识点01：杠杆 力臂的作法 误区：学生可能在确定力臂时，混淆了从支点到力的作用点的距离与从支点到力的作用线的距离。实际上，力臂是从支点到力的作用线的垂直距离。 注意事项：作图时，确保力臂与力的作用线垂直，且通过支点。 杠杆的平衡变化 误区：在杠杆平衡时，学生可能错误地假设当改变其中一个力或力臂时，另一个力或力臂会保持不变。实际上，当改变一个因素时，其他因素可能会随之变化以保持平衡。 注意事项：理解杠杆平衡条件的动态变化，即F1L1=F2L2，当其中一个量变化时，其他量也会相应变化。 杠杆的分类 误区：混淆不同类型的杠杆及其特点。例如，将费力杠杆误认为是省力杠杆，或将等臂杠杆误认为是省力或费力杠杆。 注意事项：明确三种杠杆的特点：省力杠杆（L1>L2, 平衡时F1<F2）、费力杠杆（L1<L2, 平衡时F1>F2）和等臂杠杆（L1=L2, 平衡时F1=F2）。 知识点02：滑轮 定滑轮与动滑轮的特点 误区：混淆定滑轮和动滑轮的功能。定滑轮不省力但能改变力的方向，而动滑轮省一半力但不能改变力的方向。 注意事项：明确定滑轮和动滑轮的特点，理解其在不同场景下的应用。 滑轮组 误区：在计算滑轮组提升重物所需的力时，学生可能错误地假设所有滑轮都是定滑轮或动滑轮，从而导致计算错误。 注意事项：注意滑轮组中定滑轮和动滑轮的组合方式，根据组合方式正确计算所需的力。 知识点03：功和功率 功的定义和计算 误区：在计算功时，学生可能忽略了功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离。 注意事项：理解功的定义（W=Fs），确保在计算时同时考虑力和距离两个因素，并注意单位统一。 功率的概念和计算 误区：在计算功率时，学生可能将功率与功混淆，或者错误地假设功率与速度成正比。 注意事项：明确功率是单位时间内所做的功（P=W/t），理解功率与功和时间的关系，并注意单位统一。 一．选择题（共12小题） 1．（2024春•古县期中）如图，将餐叉平插入玉米粒根部，用手向下压叉柄，玉米粒便在餐叉的撬动下脱落，这一过程中，餐叉相当于一个（　　） A．省力杠杆 B．费力杠杆 C．等臂杠杆 D．滑轮 2．（2023秋•建邺区期中）用如图所示的滑轮组甲和乙分别提升物体，不计绳重和摩擦，下面说法正确的是（　　） A．若物体重力和提升高度相同，则滑轮组的机械效率相同 B．若动滑轮重力和物体重力相同，则滑轮组的机械效率相同 C．若动滑轮重力和绳端拉力相同，则滑轮组甲的机械效率高 D．若物体重力和绳端拉力相同，则滑轮组乙的机械效率高 3．（2023秋•滨湖区校级期中）投掷实心球是我市体育中考项目之一。投掷过程中，考生对实心球没有做功的是（　　） A．从地面拿起实心球 B．将实心球举高 C．用力将实心球掷出 D．实心球离开手后继续在空中飞行 4．（2023秋•滨海县期中）杭州亚运会女子10米跳台冠军全红蝉完成一次跳水动作过程中，自身重力做功最接近（　　） A．400J B．800J C．4000J D．8000J 5．（2023秋•江都区期中）下列说法中正确的是（　　） A．机器的功率越大，做的功越多 B．做有用功越多的机械，效率越高 C．机器的功率越小，效率越低 D．机器的功率越小，做功越慢 6．（2023秋•涟水县校级期中）如图所示，用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在下面重为G的物体缓缓上升，不计绳重和摩擦。现改变的物体的重力G，则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系可能符合下列图中的（　　） A． B． C． D． 7．（2023秋•滨湖区校级期中）肱二头肌收缩产生的力使前臂骨骼绕肘关节转动，此时前臂骨骼可以看成一个杠杆模型，简称前臂杠杆。如图所示，手提重物时，对前臂杠杆的分析错误的是（　　） A．前臂杠杆是省力杠杆 B．肘关节处可以视为支点 C．肱二头肌对前臂杠杆的牵引力是动力 D．前臂保持水平时，阻力臂最长 8．（2023秋•天宁区校级期中）用如图所示的四种简单机械，将同一重物从低处匀速提升到高处，在不计机械自重及摩擦的情况下，最省力的是（　　） A． B． C． D． 9．（2023秋•新吴区期中）用如图所示的装置提升重为800N的物体A，动滑轮重为200N。在卷扬机对绳子的拉力F作用下，物体A在10s内竖直匀速上升了2m。在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．物体A上升的速度为0.4m/s B．滑轮组的有用功为2000J C．拉力F的功率为100W D．滑轮组的机械效率为80% 10．（2023秋•滨海县期中）用同一定滑轮分别沿图示方向将同一重物匀速提起，不计绳重与摩擦，三个力（　　） A．F1最大 B．F2最大 C．F3最大 D．一样大 11．（2023秋•新沂市期中）初中生小明回家上楼，用30s从一楼走到三楼，他上楼过程的功率大约为（　　） A．1W B．10W C．100W D．1000W 12．（2023秋•清江浦区期中）下列过程中，力对物体做功的是（　　） A．用力推木箱前进 B．提着水桶水平前进 C．举着杠铃原地不动 D．被抛出后的实心球 二．填空题（共11小题） 13．（2023秋•镇江期中）如图所示，轻质杠杆OA的中点处悬挂重为100N的物体，在A端施加一竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，则力F的大小为 　 　N。保持F的方向始终与OA垂直，将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中，力F的力臂将 　 　（选填“变大”“变小”或“不变”，下同），力F的大小将 　 　。 14．（2023秋•惠山区期中）粗糙的地面上有一个重50N的物体，某人用20N的水平拉力，使其在10s内匀速前进20m，则在此过程中拉力所做的功是 　 　J，支持力做功的功率是 　 　W。 15．（2023春•江宁区期中）某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中a所示，物体上升的距离随时间变化的关系如图中b所示。已知物体的重力为4.5N，所用动滑轮的重力为0.5N，绳子自由端的拉力F为1.3N。在0～2s内，拉力所做的总功为 　 　J，拉力F的功率为 　 　W，额外功为 　 　J，滑轮组的机械效率为 　 　。 16．（2023秋•兴化市期中）如图所示，质量为50kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的40%，她在1min内做了40个仰卧起坐，每次上半身仰卧起坐重心上升的高度均为0.3m，则她在1min内克服重力做的功为 　 　J，功率为 　 　W。 17．（2023秋•滨湖区校级期中）如图所示，物体重G为270N，现在拉力F为100N的作用下匀速上升了4m。若不计绳重和摩擦，则该滑轮组的机械效率为 　 　；如果在它的下面挂上重为540N的重物，把重物提升4m所用的时间是5s，求此时拉力的功率为 　 　W。 18．（2023春•海州区校级期中）如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦。若GA＞GB，则η甲　 　η乙；若FA＝FB，则GA　 　GB。（选填“＞”、“＜”或“＝”） 19．（2023秋•梁溪区校级期中）如图所示，重为20N，棱长为10cm的正方体物块放在水平桌面上，在10N的水平拉力F作用下，5s内沿水平方向匀速移动了50cm，则物块对水平桌面的压强为 　 　Pa，水平拉力F做功的功率为 　 　W。 20．（2023春•鼓楼区期中）小明用如图所示的滑轮将重为3N的钩码缓缓匀速竖直提升0.2m，钩码上升时间为4s，弹簧测力计示数为2N。该滑轮实质上是一个 　 　杠杆，钩码上升速度v为 　 　m/s，拉力功率P为 　 　W，机械效率η为 　 　。在滑轮下方再增加一个钩码，该滑轮的机械效率变 　 　。若去掉条件“4s”，以上所求三个物理量中仍然能够求出的有 　 　（用题中符号表示）。 21．（2023秋•苏州期中）在测量滑轮组机械效率的实验中，用如图所示的滑轮组先匀速提升重为G1的物体，额外功与有用功之比为1：3；再匀速提升重为G2的物体。先后两次绳子自由端的拉力之比为2：5。若不计绳重和摩擦，则G1：G2＝　 　，先后两次滑轮组的机械效率之比为 　 　。 22．（2023秋•海门市校级期中）如图所示，用动滑轮将80N重的物体在10s内匀速提升1m，则有用功为 　 　J，此过程中拉力F大小为50N，则机械效率为 　 　，拉力做功的功率为 　 　W。要提高动滑轮的机械效率，可采取的方法是 　 　（写一法）。 23．（2023秋•淮阴区期中）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。则①F甲＝　 　N，②F乙＝　 　N，并向上移动 　 　m。 三．作图题（共3小题） 24．（2023秋•惠山区校级期中）图甲是小明自行车的手闸，其中ABO可视为一种杠杆，简化示意图如图乙，O为支点，F2为阻力，请在图乙中画出作用在A点的最小动力F1。 25．（2023秋•高港区期中）如图甲所示为搬花神器，用它把花盆拾起时，相当于一个绕O点转动的杠杆。其简化示意图如图乙所示，请在乙图中画出杠杆平衡时作用在A点的最小动力F。 26．（2023秋•邗江区校级期中）如图中是螺丝刀撬图钉的图片，请你在图中画出施加在A点的动力F1对应的动力臂l1。 四．实验探究题（共5小题） 27．（2023秋•虎丘区期中）小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如表所示。 实验序号 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 1.8 0.3 2 6 0.1 2.4 0.3 83% 3 4 0.1 1.4 0.5 57% 4 4 0.2 1.4 1.0 57% （1）第1次实验测得的机械效率约为 　 　%（保留整数）； （2）分析表中数据可知：第4次实验数据是用图 　 　所示的实验装置完成的； （3）分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率 　 　； （4）若不计绳重与摩擦（以第1次实验数据计算）：若使此滑轮组的机械效率不低于90%，所提升的重物至少为 　 　N。 28．（2023秋•邗江区校级期中）下面是小东同学利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验。（每个钩码重0.5N） （1）实验前出现图甲所示情况，该杠杆处于 　 　（选填“平衡状态”或“非平衡状态”）。此时，应将杠杆两端的螺母向 　 　调（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡。 （2）如图乙所示，在B点处施加一个竖直向下的拉力F＝3N时，杠杆仍然在水平位置平衡。当拉力F向右倾斜时，仍要保持杠杆在水平位置平衡，拉力F的大小将 　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 （3）实验过程中出现了图丙所示的情况，为了使杠杆在水平位置平衡，这时应将左边的钩码向 　 　（选填“左”或“右”）移动 　 　格。 （4）如果小东又进行了如图丁所示的探究，发现用弹簧测力计在C点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时，弹簧测力计的示数会 　 　（选填“大于”、“等于”或“小于”）3N，这是因为杠杆的支点没有在杠杆的正中间。 29．（2023秋•淮阴区期中）“探究杠杆的平衡条件”实验： （1）如图甲所示，杠杆处于静止状态。为方便测量 　 　，应向 　 　（选填“左”或“右”）调节螺母，使杠杆在水平位置平衡； （2）如图乙所示，在 　 　（选填“A”、“B”或“C”）点竖直 　 　（选填“向上”或“向下”）拉时，可使杠杆保持水平位置平衡，此时杠杆属于省力杠杆； （3）某同学用弹簧测力计在D点竖直向下拉，然后将弹簧测力计绕D点逆时针旋转一定角度至如图丙所示位置，在旋转过程中，要使杠杆始终在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐 　 　（选填“变大”或“变小”），原因是 　 　。 30．（2023秋•无锡期中）小红在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，每个钩码重2N，测得的数据如表： 次数 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 1.8 0.3 74% 2 6 0.1 0.3 3 4 0.1 1.4 0.5 57% 4 4 0.2 1.4 1.0 57% （1）第2次测量中，测力计示数如乙图。由乙图可知拉力大小为 　 　N；第2次实验测得的机械效率为 　 　（结果保留2位有效数字）； （2）分析表中数据可知：第4次实验是用 　 　（填“甲”、“乙”或“丙”）图做的； （3）分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，　 　，滑轮组的机械效率越高。 分析表格中1、3两次的数据，得到了提高滑轮组机械效率的另一种方法。生活中汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请指出以下三种提高效率的方法中，方法 　 　采用了与此相同的方法； 方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量满员出行； 方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量； 方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑； （4）分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体 　 　无关。 31．（2023秋•仪征市期中）小明用同一滑轮组进行两次实验测量滑轮组的机械效率，并将获得的数据填在表中。 实验次序 钩码重/N 钩码上升高度/cm 测力计示数/N 绳端移动距离/cm 1 2 10 0.8 40 2 5 5 15 20 （1）根据小明同学的实验记录可以确定： ①实验装置所用滑轮的个数至少是 　 　个，其中动滑轮是 　 　个。 ②第1次测得滑轮组的机械效率为 　 　，若测出动滑轮的重为0.3N，计算出实验中克服摩擦力和绳重所做的额外功为 　 　J，第3次提升的钩码重为3N，则测得滑轮组的机械效率范围为 　 　。 （2）小华利用图甲滑轮组，只改变物重进行了多次实验（忽略绳重和摩擦），作出了如图乙所示的图像，已知该图像的纵坐标表示滑轮组机械效率的倒数，则该图像的横坐标所表示的物理量是 　 　。 五．计算题（共5小题） 32．（2023秋•工业园区校级期中）爸爸开着满载质量为1.8×103kg的小轿车带小明去旅行，如图所示，汽车在整个过程中以恒定的功率行驶，受到的阻力为车重的0.1倍且保持不变，从启动到匀速运动之前行驶的路程为150m，运动的速度v与时间t的关系如图所示，求：（g＝10N/kg） （1）小轿车匀速行驶时发动机牵引力的大小； （2）小轿车匀速行驶时，牵引力的功率； （3）10s内小轿车牵引力做的功； 33．（2023秋•沭阳县校级期中）如图所示，斜面长s＝8m，高h＝3m。用平行于斜面F＝50N 的拉力，将重力为G＝100N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t＝10s。求： （1）有用功W有； （2）该斜面的机械效率η； （3）物体受到的摩擦力f。 34．（2023秋•新沂市期中）如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组。已知在匀速起吊600kg的物体时，滑轮组的机械效率是80%，g取10N/kg。 （1）使物体上升5m，所做的有用功是多少？ （2）使物体上升5m，所做的总功是多少？ （3）绳端的拉力F是多大？ 35．（2023秋•高港区期中）如图，塔式起重机上的滑轮组10s内将质量为1.2×103kg的重物匀速吊起2m，滑轮组的机械效率为80%。求： （1）提升重物做的有用功； （2）绳端的拉力及其功率。 36．（2023秋•铜山区校级期中）小明家装修房屋，一箱质量为80kg的建筑材料放在水平地面上。装修工人用500N的拉力F通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升3m，用时20s。（g＝10N/kg）求： （1）拉力F的功率； （2）滑轮组的机械效率。 六．解答题（共3小题） 37．（2023秋•徐州期中）请画出图中滑轮组最省力时的绳子绕法。 38．（2023秋•天宁区校级期中）我国万米深潜作业次数和下潜人数位居世界首位。图甲所示为我国“奋斗者”号载人潜水器的海试现场。潜水器的前边固定一个采样篮，里面放着海底沉积物采样器等工具，采样器是一个下端开口的圆形玻璃管。潜水器两侧各连着一只机械手臂，其中一只机械手臂的简化示意图如图乙所示，它由金属杆AB、OC和可以伸缩的液压杆AC组成，C点为机械手臂和潜水器的连接点。当液压杆伸长或缩短时，会带动金属杆AB（AB杆质量分布均匀）绕着O点转动，金属杆B端就会向上提或向下压采样器。 （1）当液压杆AC收缩，带动金属杆AB绕着O点转至水平位置时。请在图乙中画出液压杆AC对金属杆A端拉力的力臂L1，以及采样器对金属杆B端的力F2的示意图。 （2）若OA、OC和AC的长分别足18cm、24cm和30cm，OB的长是72cm，这只机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力是200N。 ①求采样器对金属杆B端的力F的大小？（不考虑金属杆AB和采样器它们受到的重力和浮力） ②在采集器对金属杆拉力不变情况下，若连接点A向右移动一些（未过O点），AC上的力将 　 　（变大/变小/不变）。 （3）若考虑金属杆AB的自重，在采集器离开水面匀速提升重物到相同高度的过程中，如果把是挂B点向左移动（未过O点），则机械手臂的机械效率将 　 　（变大/变小/不变）。 39．（2023秋•梁溪区校级期中）如图甲所示的隐形床因美观且节约空间的特点，近些年备受年轻人喜爱。其工作原理和物理有着密不可分的关系。将隐形床处于水平位置时的结构进行简化，取其部分可抽象成如图乙所示的模型。隐形床可围绕O点转动，把床架和床垫看成一个整体，床两侧各装一根液压杆连接在床架上B处和墙体上A处，通过控制液压杆的开关可以在10秒内收起床体。已知床架上B处与O点的距离为0.5m，床的长度为2m，整个床体（包含床垫）质量约为80kg，整个床体厚度为0.2m。求：（g取10N/kg） （1）图乙中液压杆和床架构成了 　 　杠杆； （2）当收起床体时，每个液压杆至少要提供多大的力？ （3）计算液压杆收起床体过程中，对床体做功的功率大小？ 七．科普阅读题（共1小题） 40．（2023秋•亭湖区校级期中）阅读短文，回答问题： 智能雨刮器 图甲是一种智能化的汽车感应雨刮器，主要由直流电动机、摆杆、连杆、雨刮片、光电转换器和控制器等组成。它可根据雨量大小自动调节刮水速度，提高行车安全性。光电转换器（图乙）包括红外发射器P和接收器Q，在发射器P端加上电压U时，会发出一束锥形红外线，经过玻璃光学元件成为特定角度的平行光射入前挡风玻璃，被挡风玻璃反射后再经过玻璃光学元件到达红外接收器Q，并产生电压U输入到微处理器。在无雨水情况下，接收的红外线强度与发出的红外线强度近似相等，此时U与U0近似相等；当有一定量的雨滴落在感应区域时，一部分红外线会经雨滴发生偏离，传播到挡风玻璃外，导致接收到的红外线强度变小，此时U小于U0。如果有别的东西挡住了这个感光区域，都会导致感应出现异常。正常情况下感应到异常雨刮就会启动，把阻挡物刮走，控制器是由微处理器和工作电路组成，微处理器根据电压差ΔU＝U0﹣U的大小来判断雨量大小，当电压差ΔU大于设定值时，输出工作指令，工作电路驱动电机转动系统。电动机的转速r与电压差ΔU的关系如图丙所示；摆杆摆动的频率f与电动机的转速r成正比。 （1）图甲中，当雨刮器工作时，摆杆可以看作一个 　 　杠杆。 （2）雨量感应区域有雨滴时，工作电路 　 　（一定/不一定）驱动电机转动系统。 （3）下列关于智能雨刮器的说法中，正确的是 　 　。 A．只有雨滴落在感光区域时，智能雨刮器才会工作 B．挡风玻璃上雨滴越多，红外发射器发出的光总量越多 C．挡风玻璃上雨滴越多，红外接收器接收到的光的总量越多 D．光电转换器P将电能转化为光能，Q将光能转化为电能 （4）当雨量增大时，如果设定值保持不变，则摆杆相同时间内摆动的次数会 　 　（增加/不变/减少）。 （5）如图关于电动机的转速r、摆杆摆动的频率f与输入电压U的关系图像中，正确的是 　 　。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年苏科版物理九年级上册期中真题培优易错知识精讲练 第11章《简单机械和功》（40题） （高频易错点+历年真题） 知识点01：杠杆 力臂的作法 误区：学生可能在确定力臂时，混淆了从支点到力的作用点的距离与从支点到力的作用线的距离。实际上，力臂是从支点到力的作用线的垂直距离。 注意事项：作图时，确保力臂与力的作用线垂直，且通过支点。 杠杆的平衡变化 误区：在杠杆平衡时，学生可能错误地假设当改变其中一个力或力臂时，另一个力或力臂会保持不变。实际上，当改变一个因素时，其他因素可能会随之变化以保持平衡。 注意事项：理解杠杆平衡条件的动态变化，即F1L1=F2L2，当其中一个量变化时，其他量也会相应变化。 杠杆的分类 误区：混淆不同类型的杠杆及其特点。例如，将费力杠杆误认为是省力杠杆，或将等臂杠杆误认为是省力或费力杠杆。 注意事项：明确三种杠杆的特点：省力杠杆（L1>L2, 平衡时F1<F2）、费力杠杆（L1<L2, 平衡时F1>F2）和等臂杠杆（L1=L2, 平衡时F1=F2）。 知识点02：滑轮 定滑轮与动滑轮的特点 误区：混淆定滑轮和动滑轮的功能。定滑轮不省力但能改变力的方向，而动滑轮省一半力但不能改变力的方向。 注意事项：明确定滑轮和动滑轮的特点，理解其在不同场景下的应用。 滑轮组 误区：在计算滑轮组提升重物所需的力时，学生可能错误地假设所有滑轮都是定滑轮或动滑轮，从而导致计算错误。 注意事项：注意滑轮组中定滑轮和动滑轮的组合方式，根据组合方式正确计算所需的力。 知识点03：功和功率 功的定义和计算 误区：在计算功时，学生可能忽略了功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离。 注意事项：理解功的定义（W=Fs），确保在计算时同时考虑力和距离两个因素，并注意单位统一。 功率的概念和计算 误区：在计算功率时，学生可能将功率与功混淆，或者错误地假设功率与速度成正比。 注意事项：明确功率是单位时间内所做的功（P=W/t），理解功率与功和时间的关系，并注意单位统一。 一．选择题（共12小题） 1．（2024春•古县期中）如图，将餐叉平插入玉米粒根部，用手向下压叉柄，玉米粒便在餐叉的撬动下脱落，这一过程中，餐叉相当于一个（　　） A．省力杠杆 B．费力杠杆 C．等臂杠杆 D．滑轮 试题思路分析：结合图片，先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。 详细规范解答：解： 用手下压叉柄，撬动的过程中动力臂大于阻力臂，餐叉相当于省力杠杆。 故选：A。 考察易错点与重难点：杠杆根据其省力情况可以分为三类：动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆；动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆；动力臂等于阻力臂的杠杆为等臂杠杆。 2．（2023秋•建邺区期中）用如图所示的滑轮组甲和乙分别提升物体，不计绳重和摩擦，下面说法正确的是（　　） A．若物体重力和提升高度相同，则滑轮组的机械效率相同 B．若动滑轮重力和物体重力相同，则滑轮组的机械效率相同 C．若动滑轮重力和绳端拉力相同，则滑轮组甲的机械效率高 D．若物体重力和绳端拉力相同，则滑轮组乙的机械效率高 试题思路分析：（1）若物体重力和提升高度相同，不计绳重和摩擦，根据η＝＝分析回答； （2）若动滑轮重力和物体重力相同，不计绳重和摩擦，根据η＝＝＝＝分析回答； （3）若动滑轮重力和绳端拉力相同，不计绳重和摩擦，先确定两滑轮组中承担物重的绳子段数，判断两图中提升物重的大小关系，根据η＝＝＝＝判断机械效率的大小； （4）若动滑轮重力和绳端拉力相同，不计绳重和摩擦，先确定两滑轮组中承担物重的绳子段数，判断两图中动滑轮的大小关系，根据η＝＝＝＝判断机械效率的大小。 详细规范解答：解：A、若物体重力和提升高度相同，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η＝＝，物重相等，即有用功相等，两滑轮组中动滑轮的重力不一定相等，即额外功不一定相等，则滑轮组的机械效率不一定相同，故A错误； B、若动滑轮重力和物体重力相同，不计绳重和摩擦，根据η＝＝＝＝可知，滑轮组的机械效率相同，故B正确； C、滑轮组甲由2段绳子承担物重，滑轮组乙由3段绳子承担物重，若动滑轮重力和绳端拉力相同，且不计绳重和摩擦，则提升的物重分别为：G甲＝2F﹣G动，G乙＝3F﹣G动，显然乙图中物重要重些，由η＝＝＝＝，可知，滑轮组乙的机械效率高，故C错误； D、滑轮组甲由2段绳子承担物重，滑轮组乙由3段绳子承担物重，若物体重力和绳端拉力相同，且不计绳重和摩擦，则G甲动＝2F﹣G，G乙动＝3F﹣G，显然乙图中动滑轮要重些，由η＝＝＝＝，可知，滑轮组乙的机械效率低，故D错误。 故选：B。 考察易错点与重难点：本题主要考查了对机械效率概念的理解，要掌握影响有用功、总功大小的因素，才能判断出机械效率的高低。 3．（2023秋•滨湖区校级期中）投掷实心球是我市体育中考项目之一。投掷过程中，考生对实心球没有做功的是（　　） A．从地面拿起实心球 B．将实心球举高 C．用力将实心球掷出 D．实心球离开手后继续在空中飞行 试题思路分析：力对物体做功的两个必要因素：作用在物体上的力，物体在该力的方向上通过了距离。 详细规范解答：解：A、从地面拿起实心球，人对实心球的力竖直向上，实心球在力的方向上移动距离，人对实心球做功，故A错误； B、将实心球举高，人对实心球的力竖直向上，实心球在力的方向上移动距离，人对实心球做功，故B错误； C、用力将实心球掷出，人对实心球施加向上的力，实心球在力的方向上移动了距离，人对实心球做了功，故C错误； D、实心球离开手后继续在空中飞行，人对实心球没有力的作用，人对实心球没有做功，故D正确。 故选：D。 考察易错点与重难点：此题考查力是否做功的判断，明确三种情况不做功：一是有力无距离（例如：推而未动），二是有距离无力（靠惯性运动），三是力的方向与运动方向垂直。 4．（2023秋•滨海县期中）杭州亚运会女子10米跳台冠军全红蝉完成一次跳水动作过程中，自身重力做功最接近（　　） A．400J B．800J C．4000J D．8000J 试题思路分析：先估测全红蝉的质量，根据G＝mg计算其重力，知道下落的高度，再根据W＝Gh计算自身重力做的功。 详细规范解答：解：全红蝉的质量约为40kg，其重力G＝mg＝40kg×10N/kg＝400N， 从10米高的跳台下落，则自身重力做功：W＝Gh＝400N×10m＝4000J。 故选：C。 考察易错点与重难点：本题考查了质量的估测、重力和功的计算，属于基础题。 5．（2023秋•江都区期中）下列说法中正确的是（　　） A．机器的功率越大，做的功越多 B．做有用功越多的机械，效率越高 C．机器的功率越小，效率越低 D．机器的功率越小，做功越慢 试题思路分析：（1）功率是单位时间内做的功，表示的是做功的快慢； （2）机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率高说明有用功与总功的比值大。 详细规范解答：解：A、由W＝Pt可以看出，做功多少与功率和时间成正比，功率较大，时间不确定，做功多少不能确定。故A错误； B、机械效率是有用功与总功的比值，有用功较多，总功不确定，机械效率不能确定。故B错误； C、机械做功快慢与机械效率没有关系。故C错误； D、功率描述的是物体做功的快慢，所以功率越小的物体，做功越慢。故D正确。 故选：D。 考察易错点与重难点：本题考查了我们对机械效率、功率的掌握和应用，使用机械时省力情况、功率大小、效率高低没有必然联系。 6．（2023秋•涟水县校级期中）如图所示，用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在下面重为G的物体缓缓上升，不计绳重和摩擦。现改变的物体的重力G，则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系可能符合下列图中的（　　） A． B． C． D． 试题思路分析：动滑轮的重力不可忽略，若不计绳重和摩擦，则克服动滑轮重力所做的功为额外功； 物重增大，有用功逐渐增大，有用功在总功中所占的比例增大，所以机械效率逐渐增大，但机械效率不可能增大到100%，只能接近100%，据此判断机械效率η与物体重力G的关系。 详细规范解答：解： 动滑轮的重力不可忽略，若不计绳重和摩擦，则克服动滑轮重力所做的功为额外功； 物重增大，有用功逐渐增大，有用功在总功中所占的比例增大，则机械效率逐渐增大，但机械效率不可能增大到100%，只能接近100%，所以机械效率增大得越来越缓慢，机械效率η与物体重力G的关系并不成正比，故B正确，ACD错误。 故选：B。 考察易错点与重难点：本题考查了动滑轮机械效率的变化问题，要知道提升物重大小对机械效率的影响（同一滑轮组，机械效率随物重的增大而增大）。 7．（2023秋•滨湖区校级期中）肱二头肌收缩产生的力使前臂骨骼绕肘关节转动，此时前臂骨骼可以看成一个杠杆模型，简称前臂杠杆。如图所示，手提重物时，对前臂杠杆的分析错误的是（　　） A．前臂杠杆是省力杠杆 B．肘关节处可以视为支点 C．肱二头肌对前臂杠杆的牵引力是动力 D．前臂保持水平时，阻力臂最长 试题思路分析：首先确定杠杆的支点、动力、阻力及对应的动力臂和阻力臂，比较力臂大小得出杠杆类型； 根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2，并结合力臂的概念进行分析. 详细规范解答：解：ABC、用手向上举物体时，肘关节处可以视为支点，肱二头肌对前臂杠杆的牵引力使得杠杆转动，是动力， 根据图中知，动力臂小于阻力臂，因此前臂是一个费力杠杆，故A错误，BC正确； D．前臂保持水平时，从支点到阻力的距离最大，阻力臂最长，故D正确。 故选：A。 考察易错点与重难点：本题考查杠杆的五要素与分类，属于基础题。 8．（2023秋•天宁区校级期中）用如图所示的四种简单机械，将同一重物从低处匀速提升到高处，在不计机械自重及摩擦的情况下，最省力的是（　　） A． B． C． D． 试题思路分析：（1）动滑轮在理想情况下可以省一半力。 （2）在忽略斜面摩擦的情况下，斜面长是斜面高的多少倍，所用的拉力就是物重的多少分之一。 （3）根据杠杆的平衡条件进行分析。 （4）使用定滑轮不省力。 详细规范解答：解：由题知，不计机械自重及摩擦； A、动滑轮可以省一半力，即； B、不计摩擦，根据功的原理可知：FL＝Gh，则； C、根据题图可知：此时的动力臂为：；阻力臂为：；； 杠杆的动力臂是阻力臂的1.5倍，所以； D、使用定滑轮不省力，即F＝G； 综上可知：最省力的是斜面，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选：B。 考察易错点与重难点：本题主要考查了常见的简单机械的省力状况，属于基础性题目；会利用杠杆原理进行分析。 9．（2023秋•新吴区期中）用如图所示的装置提升重为800N的物体A，动滑轮重为200N。在卷扬机对绳子的拉力F作用下，物体A在10s内竖直匀速上升了2m。在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．物体A上升的速度为0.4m/s B．滑轮组的有用功为2000J C．拉力F的功率为100W D．滑轮组的机械效率为80% 试题思路分析：（1）已知物体上升的时间和距离，利用速度公式求物体A上升的速度； （2）利用W＝Gh求拉力做的有用功； （3）由图知，滑轮组承担物重的绳子有效股数n＝2，不计绳重和轮与轴间的摩擦，拉力F＝（G物+G动）；拉力端移动距离s＝2h，利用W＝Fs求拉力做的总功，再利用P＝求拉力F做功的功率； （4）滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。 详细规范解答：解： A、物体A上升的速度为：v＝＝＝0.2m/s，故A错误； B、拉力做的有用功：W有用＝Gh＝800N×2m＝1600J，故B错误； C、由图知，n＝2，不计绳重和轮与轴间的摩擦，拉力：F＝（G物+G动）＝（800N+200N）＝500N； 拉力端移动距离：s＝2h＝2×2m＝4m， 拉力做总功：W总＝Fs＝500N×4m＝2000J； 拉力做功功率：P＝＝＝200W，故C错误； D、动滑轮提升物体A的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%。 故选：D。 考察易错点与重难点：本题考查了使用滑轮组时速度、有用功、总功、功率、机械效率的计算，要利用好关系式：不计绳重和轮与轴间的摩擦时，拉力F＝（G物+G动）。 10．（2023秋•滨海县期中）用同一定滑轮分别沿图示方向将同一重物匀速提起，不计绳重与摩擦，三个力（　　） A．F1最大 B．F2最大 C．F3最大 D．一样大 试题思路分析：定滑轮的实质是等臂杠杆，不省力，但是可以改变用力方向。 详细规范解答：解：使用定滑轮不省力，但是可以改变用力方向，不计摩擦力和绳重，施加的拉力等于物重，所以F1＝F2＝F3，故ABC错误，D正确。 故选：D。 考察易错点与重难点：此题考查了定滑轮的工作特点，是对基础知识的考查。 11．（2023秋•新沂市期中）初中生小明回家上楼，用30s从一楼走到三楼，他上楼过程的功率大约为（　　） A．1W B．10W C．100W D．1000W 试题思路分析：先估测人的质量和走上三楼的高度；根据质量求出重力，再根据W＝Gh求出他上楼时做的功，由P＝求出功率。 详细规范解答：解： 一个学生的质量约为50kg，每一层楼的高度为3m，从一楼走到三楼，上升的高度为6m； 从一楼走到三楼做的功：W＝Gh＝mgh＝50kg×10N/kg×6m＝3000J， 从一楼走到三楼的时间为30s，则他上楼时的功率： P＝＝＝100W，故C正确。 故选：C。 考察易错点与重难点：本题考查功率公式的应用，难度不大。 12．（2023秋•清江浦区期中）下列过程中，力对物体做功的是（　　） A．用力推木箱前进 B．提着水桶水平前进 C．举着杠铃原地不动 D．被抛出后的实心球 试题思路分析：做功包含的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离。二者缺一不可。 详细规范解答：解：A．用力推木箱前进，人对木箱有一个推力，木箱在力的方向上移动了距离，力对木箱做了功，故A符合题意； B．提着水桶水平前进，人对水桶有一个向上的力，水桶在水平方向上前进，在力的方向没有移动距离，因此人对水桶没有做功，故B不符合题意； C．举着杠铃原地不动，人给杠铃一个向上的力，杠铃在力的方向上没有移动距离，人对杠铃没有做功，故C不符合题意； D．被抛出后的实心球由于惯性继续向前运动，球虽然移动了距离，但是球被抛出后不再受到人的力的作用，因此 人对球不做功，故D不符合题意。 故选：A。 考察易错点与重难点：此题考查的是力对物体做功的条件的判断，特别要好好理解物体沿力的方向通过的距离。 二．填空题（共11小题） 13．（2023秋•镇江期中）如图所示，轻质杠杆OA的中点处悬挂重为100N的物体，在A端施加一竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，则力F的大小为 　50　N。保持F的方向始终与OA垂直，将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中，力F的力臂将 　不变　（选填“变大”“变小”或“不变”，下同），力F的大小将 　变小　。 试题思路分析：（1）轻质杠杆OA的中点处悬挂重为100N的物体，知道两力臂的大小关系、阻力G的大小，利用杠杆平衡条件求出动力F的大小； （2）将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中，保持F的方向始终与OA垂直，分析动力臂、阻力臂以及阻力的变化，再利用杠杆平衡条件分析拉力F的大小变化情况。 详细规范解答：解： （1）轻质杠杆OA的中点处悬挂重为110N的物体，杠杆在A位置时，动力臂与阻力臂的关系为LOA＝2LG， 由杠杆平衡条件可知：FLOA＝GLG，则力F的大小为：F＝＝×100N＝50N； （2）力F的力臂为支点O到力F作用线的垂线段；将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中，保持F的方向始终与OA垂直，则动力F的力臂都是LOA，即力F的力臂将不变； 在该过程中，动力臂不变，阻力大小等于物体的重力，即阻力不变，由图可知转动过程中阻力臂会变小，根据杠杆的平衡条件知，动力F会变小。 故答案为：50；不变；变小。 考察易错点与重难点：本题考查了学生对杠杆平衡条件的了解和掌握，明确力臂的变化是解题的关键。 14．（2023秋•惠山区期中）粗糙的地面上有一个重50N的物体，某人用20N的水平拉力，使其在10s内匀速前进20m，则在此过程中拉力所做的功是 　400　J，支持力做功的功率是 　0　W。 试题思路分析：做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是在力的方向上移动的距离，利用功的公式求做功大小。 详细规范解答：解：在此过程中拉力所做的功W＝Fs＝20N×20m＝400J， 支持力的方向是竖直向上的，物体水平移动，在支持力的方向没移动距离，所以支持力不做功，则支持力做功的功率为0W。 故答案为：400；0。 考察易错点与重难点：明确三种情况不做功：一是有力无距离（例如：推而未动），二是有距离无力（靠惯性运动），三是力的方向与运动方向垂直。 15．（2023春•江宁区期中）某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中a所示，物体上升的距离随时间变化的关系如图中b所示。已知物体的重力为4.5N，所用动滑轮的重力为0.5N，绳子自由端的拉力F为1.3N。在0～2s内，拉力所做的总功为 　0.52　J，拉力F的功率为 　0.26　W，额外功为 　0.07　J，滑轮组的机械效率为 　86.5%　。 试题思路分析：由图知，0～2s内绳端移动距离s和物体上升高度h，由W总＝Fs计算拉力所做的总功；由P＝计算拉力的功率； 由W有＝Gh和W总＝W有+W额计算额外功；由η＝可求滑轮组的机械效率。 详细规范解答：解：由图线a知，0～2s内绳端移动距离s＝40cm＝0.4m， 拉力所做的总功W总＝Fs＝1.3N×0.4m＝0.52J； 拉力F的功率：P＝＝＝0.26W； 由图线b知，0～2s内物体上升高度h＝10cm＝0.1m， 克服物体重力做的有用功：W有＝Gh＝4.5N×0.1m＝0.45J， 额外功：W额＝W总﹣W有＝0.52J﹣0.45J＝0.07J； 滑轮组的机械效率：η＝＝≈86.5%。 故答案为：0.52；0.26；0.07；86.5% 考察易错点与重难点：本题考查使用滑轮组时总功、额外功、拉力功率和机械效率的计算，要能从图中获取有用信息，难度不大。 16．（2023秋•兴化市期中）如图所示，质量为50kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的40%，她在1min内做了40个仰卧起坐，每次上半身仰卧起坐重心上升的高度均为0.3m，则她在1min内克服重力做的功为 　2400　J，功率为 　40　W。 试题思路分析：已知该同学的质量，根据G＝mg可求得其重力，然后由题意可求得她上半身的重力， 由W＝Gh可求得她做一次仰卧起坐克服重力做的功，她在一段时间内做了40个仰卧起坐，则在这段时间克服重力做的功W′＝40W，根据P＝得出功率。 详细规范解答：解：该同学的重力：G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N， 她上半身的重力：G上＝40%G＝40%×500N＝200N， 做一次仰卧起坐克服重力做的功：W＝G上h＝200N×0.3m＝60J， 做了40个仰卧起坐克服重力做的功：W′＝40W＝40×60J＝2400J。 功率为：P＝＝＝40W。 故答案为：2400；40。 考察易错点与重难点：此题考查了重力、功和功率的计算，是一道与生活实际联系紧密的题目，难度不大。 17．（2023秋•滨湖区校级期中）如图所示，物体重G为270N，现在拉力F为100N的作用下匀速上升了4m。若不计绳重和摩擦，则该滑轮组的机械效率为 　90%　；如果在它的下面挂上重为540N的重物，把重物提升4m所用的时间是5s，求此时拉力的功率为 　456　W。 试题思路分析：（1）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用η＝＝＝＝求出该滑轮组的机械效率； （2）利用F＝（G+G动）求出动滑轮重，然后求出在它的下面挂上重为540N的重物时所需要的拉力，根据W总＝Fs＝Fnh求出拉力做的总功，利用P＝求出拉力的功率。 详细规范解答：解：由图可知，n＝3，该滑轮组的机械效率为： η＝＝＝＝＝×100%＝90%； 动滑轮重为： G动＝nF﹣G＝3×100N﹣270N＝30N； 如果在它的下面挂上重为540N的重物，此时拉力为： F'＝（G'+G动）＝（540N+30N）＝190N， 拉力做的功为： W总＝F's＝F'nh＝190N×3×4m＝2280J， 则拉力的功率为： P＝＝＝456W。 故答案为：90%；456。 考察易错点与重难点：本题考查了做功公式、功率公式和滑轮组拉力公式以及滑轮组机械效率公式的应用，明确滑轮组绳子的有效股数是关键。 18．（2023春•海州区校级期中）如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦。若GA＞GB，则η甲　＞　η乙；若FA＝FB，则GA　＜　GB。（选填“＞”、“＜”或“＝”） 试题思路分析：（1）不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，根据η＝×100%＝×100%＝×100%结合GA＞GB比较两滑轮组的机械效率关系； （2）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据F＝（G+G动）结合FA＝FB得出提升物体的重力关系。 详细规范解答：解：（1）不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功， 则滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%，因物体的重力G越大，1+越小，越大，且动滑轮的重力相等，所以GA＞GB时，η甲＞η乙； （2）由图可知，n甲＝2，n乙＝3，由F＝（G+G动）可得，提升物体的重力：G＝nF﹣G动，则FA＝FB时，提升物体的重力关系为GA＜GB。 故答案为：＞；＜。 考察易错点与重难点：本题考查了滑轮组机械效率公式和绳子拉力公式的应用，明确有用功和总功以及滑轮组绳子的有效股数是关键。 19．（2023秋•梁溪区校级期中）如图所示，重为20N，棱长为10cm的正方体物块放在水平桌面上，在10N的水平拉力F作用下，5s内沿水平方向匀速移动了50cm，则物块对水平桌面的压强为 　2000　Pa，水平拉力F做功的功率为 　1　W。 试题思路分析：（1）正方体对水平桌面的压力和自身的重力相等，根据S＝L2求出正方体的底面积，其大小即为受力面积的大小，根据p＝求出物块对水平桌面的压强； （2）根据v＝求出正方体物块沿水平方向匀速运动的速度，利用P＝＝＝Fv求出水平拉力F做功的功率。 详细规范解答：解：（1）正方体对水平桌面的压力：F＝G＝20N， 正方体的底面积：S＝L2＝（10cm）2＝100cm2＝0.01m2， 则物块对水平桌面的压强：p＝＝＝2000Pa； （2）正方体物块沿水平方向匀速运动的速度：v＝＝＝0.1m/s， 水平拉力F做功的功率：P＝＝＝F′v＝10N×0.1m/s＝1W。 故答案为：2000；1。 考察易错点与重难点：本题考查了压强公式和功率公式的应用，要注意物体对水平面的压力和自身的重力相等。 20．（2023春•鼓楼区期中）小明用如图所示的滑轮将重为3N的钩码缓缓匀速竖直提升0.2m，钩码上升时间为4s，弹簧测力计示数为2N。该滑轮实质上是一个 　省力　杠杆，钩码上升速度v为 　0.05　m/s，拉力功率P为 　0.2　W，机械效率η为 　75%　。在滑轮下方再增加一个钩码，该滑轮的机械效率变 　大　。若去掉条件“4s”，以上所求三个物理量中仍然能够求出的有 　η　（用题中符号表示）。 试题思路分析：此题中，用钩码上升的距离和上升的时间，根据速度公式可计算出钩码上升的速度；再用绳子自由端的拉力、绳子自由端通过的距离和所用时间，根据功率公式计算出拉力的功率；最后根据钩码上升做的有用功和绳子自由端拉力所做的总功，利用机械效率公式求出动滑轮的机械效率。 详细规范解答：解：图中滑轮是动滑轮，实质是动力臂是阻力臂2倍的杠杆，是一个省力杠杆。 钩码上升速度， 绳子自由端的速度v绳＝2v＝2×0.05m/s＝0.1m/s， 拉力功率； 机械效率； 滑轮下方再增加一个钩码，提升相同的高度，由W有＝Gh可知有用功增大，由可知该滑轮的机械效率变大。 若去掉条件“4s”，速度和功率用到时间，无法求出速度和功率，由可知仍然能够求出机械效率。 故答案为：省力；0.05；0.2；75%；大；η。 考察易错点与重难点：此题考查了动滑轮的应用、功率公式、机械效率的计算等方面的知识点。 21．（2023秋•苏州期中）在测量滑轮组机械效率的实验中，用如图所示的滑轮组先匀速提升重为G1的物体，额外功与有用功之比为1：3；再匀速提升重为G2的物体。先后两次绳子自由端的拉力之比为2：5。若不计绳重和摩擦，则G1：G2＝　1：3　，先后两次滑轮组的机械效率之比为 　5：6　。 试题思路分析：（1）由图可知n＝3，不计绳重和摩擦时，克服物体重力所做的功为有用功，克服动滑轮重力所做的功为额外功，根据W＝Gh表示出使用滑轮组匀速提升重为G1的物体时额外功与有用功之比即可求出物体浮重力G1和动滑轮重力之间的关系；使用同一个滑轮组先后匀速提升重为G1和G2的物体时，两次绳子自由端的拉力之比为2：5，根据F＝（G+G动）求出物体G1与G2的比值； （2）利用不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝求出先后两次滑轮组的机械效率之比。 详细规范解答：解：（1）由图可知n＝3，因为匀速提升重为G1的物体，额外功与有用功之比为1：3， 不计绳重和摩擦时，克服物体重力所做的功为有用功，克服动滑轮重力所做的功为额外功， 所以，由W＝Gh可得：＝＝＝，即G动＝， 因使用同一个滑轮组先后匀速提升重为G1和G2的物体时，两次绳子自由端的拉力之比为2：5， 所以，由F＝（G+G动）可得：＝＝＝＝，解得：＝； （2）由不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝可知，先后两次滑轮组的机械效率之比：＝＝＝。 故答案为：1：3；5：6。 考察易错点与重难点：本题考查了使用滑轮组时绳子自由端的拉力和机械效率公式的应用，利用好不计摩擦和绳重时拉力F＝（G+G动）是关键。 22．（2023秋•海门市校级期中）如图所示，用动滑轮将80N重的物体在10s内匀速提升1m，则有用功为 　80　J，此过程中拉力F大小为50N，则机械效率为 　80%　，拉力做功的功率为 　10　W。要提高动滑轮的机械效率，可采取的方法是 　增加被提升物体的物重（或减小动滑轮重力，或减小摩擦）　（写一法）。 试题思路分析：（1）根据W有＝Gh求出有用功； （2）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用W总＝Fs＝Fnh求出总功，根据η＝求出该滑轮组的机械效率； （3）根据P＝求出拉力做功的功率； （4）提高滑轮组机械效率的方法：增大提升物重、减小动滑轮重、减小摩擦。 详细规范解答：解：用动滑轮将80N重的物体在10s内匀速提升1m，则有用功为： W有＝Gh＝80N×1m＝80J； 由图可知，n＝2，拉力做的总功为： W总＝Fs＝Fnh＝50N×2×1m＝100J， 则该滑轮组的机械效率为： η＝＝×100%＝80%； P＝＝＝10W； 要提高动滑轮的机械效率，可以增大提升的物重，或减小动滑轮重力，或减小摩擦。 故答案为：80；80%；10；增加被提升物体的物重（或减小动滑轮重力，或减小摩擦）。 考察易错点与重难点：本题考查了做功公式、功率公式和滑轮组机械效率公式的应用，明确滑轮组绳子的有效股数是关键。 23．（2023秋•淮阴区期中）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。则①F甲＝　100　N，②F乙＝　400　N，并向上移动 　1　m。 试题思路分析：轴随物体一起运动的滑轮是动滑轮，不计绳重、轮重和摩擦，使用动滑轮能省一半力，但费距离，绳自由端移动的距离s＝2h。 详细规范解答：解：①图甲是动滑轮，动滑轮不能改变力的方向，不计绳重、轮重和摩擦，使用动滑轮能省一半力，所以F甲＝G物＝×200N＝100N； ②图乙是动滑轮，由图可知，不计绳重、轮重和摩擦，G物＝F乙＝200N，所以F乙＝400N，拉力端移动的距离为s'＝h＝×2m＝1m。 故答案为：①100；②400；1。 考察易错点与重难点：此题考查了动滑轮的工作特点，是一道基础题。 三．作图题（共3小题） 24．（2023秋•惠山区校级期中）图甲是小明自行车的手闸，其中ABO可视为一种杠杆，简化示意图如图乙，O为支点，F2为阻力，请在图乙中画出作用在A点的最小动力F1。 试题思路分析：根据杠杆平衡条件可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小。 详细规范解答：解：由杠杆平衡条件可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此OA作为动力臂l1最长；动力的方向应该向下，过点A垂直于OA向下作出最小动力F1，如图所示：。 答：。 考察易错点与重难点：本题的解题关键是通过杠杆的平衡条件得出：在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小的结论。 25．（2023秋•高港区期中）如图甲所示为搬花神器，用它把花盆拾起时，相当于一个绕O点转动的杠杆。其简化示意图如图乙所示，请在乙图中画出杠杆平衡时作用在A点的最小动力F。 试题思路分析：力臂的概念：力臂是指从支点到力的作用线的距离；杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1l1＝F2l2），在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小。 详细规范解答：解：由杠杆平衡条件F1l1＝F2l2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此连接OA作为动力臂l1最长；动力的方向应该向下，从点A垂直于OA斜向下作出最小动力F1的示意图，如图所示： 考察易错点与重难点：本题的解题关键是通过杠杆的平衡条件得出：在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小的结论。 26．（2023秋•邗江区校级期中）如图中是螺丝刀撬图钉的图片，请你在图中画出施加在A点的动力F1对应的动力臂l1。 试题思路分析：支点为O，用虚线延长动力的作用线；用虚线作支点到动力作用线的垂线，可得动力臂。 详细规范解答：解：由图可知，支点是O，由支点向力的作用线引垂线，支点到垂足的距离就是动力F1对应的动力臂l1，如图所示： 考察易错点与重难点：此题主要考查力臂的画法，比较简单。 四．实验探究题（共5小题） 27．（2023秋•虎丘区期中）小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如表所示。 实验序号 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 1.8 0.3 2 6 0.1 2.4 0.3 83% 3 4 0.1 1.4 0.5 57% 4 4 0.2 1.4 1.0 57% （1）第1次实验测得的机械效率约为 　74　%（保留整数）； （2）分析表中数据可知：第4次实验数据是用图 　丙　所示的实验装置完成的； （3）分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率 　越低　； （4）若不计绳重与摩擦（以第1次实验数据计算）：若使此滑轮组的机械效率不低于90%，所提升的重物至少为 　12.6　N。 试题思路分析：（1）根据η＝×100%＝算出第1次实验滑轮组机械效率； （2）根据绳端移动距离与物体上升的高度判断出承担物重的绳子段数，同时也要注意被提升的物重； （3）影响滑轮组机械效率的因素：物重和动滑轮的个数，被提升的物体越重、动滑轮的个数越少，则滑轮组的机械效率越高； （4）根据第1次的数据，不计绳重与摩擦计算动滑轮的重力，根据机械效率的公式η＝＝计算物体的重力。 详细规范解答：解：（1）第1次实验滑轮组的机械效率为：η＝×100%＝＝×100%≈74%； （2）由数据可知第4次实验中，s为h的5倍，所以滑轮组由5段绳子承担物重，所以第4次实验是用图丙做的； （3）分析第1、3次实验，两次提升物体的重力相同，第3次实验绳子股数多，说明动滑轮多，动滑轮较重，而机械效率较低，所以可得使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率越低； （4）若不计绳重与摩擦（以第1次实验数据计算）：动滑轮的重力G动＝nG﹣G＝3×1.8N﹣4N＝1.4N； 若使此滑轮组的机械效率不低于90%， η＝＝＝＝＝＝90%； 解得G＝12.6N。 故答案为：（1）74%；（2）丙；（3）越低；（4）12.6。 考察易错点与重难点：此题是测量滑轮组的机械效率实验，主要考查了有关滑轮组机械效率的计算，以及影响滑轮组机械效率的因素：被提升的物重和动滑轮的重力。被提升的物体越重，动滑轮的重力越小，滑轮组的机械效率越高。 28．（2023秋•邗江区校级期中）下面是小东同学利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验。（每个钩码重0.5N） （1）实验前出现图甲所示情况，该杠杆处于 　平衡状态　（选填“平衡状态”或“非平衡状态”）。此时，应将杠杆两端的螺母向 　右　调（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡。 （2）如图乙所示，在B点处施加一个竖直向下的拉力F＝3N时，杠杆仍然在水平位置平衡。当拉力F向右倾斜时，仍要保持杠杆在水平位置平衡，拉力F的大小将 　变大　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 （3）实验过程中出现了图丙所示的情况，为了使杠杆在水平位置平衡，这时应将左边的钩码向 　右　（选填“左”或“右”）移动 　1　格。 （4）如果小东又进行了如图丁所示的探究，发现用弹簧测力计在C点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时，弹簧测力计的示数会 　大于　（选填“大于”、“等于”或“小于”）3N，这是因为杠杆的支点没有在杠杆的正中间。 试题思路分析：（1）当杠杆受力平衡时将保持静止或匀速转动状态；调节杠杆平衡的原则是螺母的调节方向是向上翘的那端调节； （2）当拉力F向右倾斜时，分析出力臂的变化结合杠杆的平衡条件判断力的变化； （3）根据杠杆平衡条件判断钩码移动的格数； （4）图丁给出的杠杆，自身重力对杠杆平衡的影响不能忽略，再利用杠杆平衡条件分析判断。 详细规范解答：解：（1）杠杆静止在图甲所示的位置，则此时杠杆处于平衡状态；要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向右调节； （2）如改变弹簧测力计拉力的方向，向右倾斜时，阻力和阻力臂不变，动力臂减小，动力要增大，所以弹簧测力计示数变大，才能使杠杆仍然水平平衡； （3）设杠杆的一个小格为L，一个钩码的重力为G， 根据杠杆平衡条件得，2G•nL＝G•4L，即n＝2，所以左端的钩码向右移动1个小格； （4）若不计杠杆的重力，根据杠杆的平衡条件3G×6L＝F×3L， 解得F＝6G， F＝6×0.5N＝3N。 由于杆的重心在杆的中点，重心在支点的左侧，考虑杠杆自身重力的影响，杠杆的重力与钩码同时使杠杆向逆时针方向转动，所以弹簧测力计的示数应大于3N。 故答案为：（1）平衡状态；右；（2）变大；（3）右；1；（4）大于。 考察易错点与重难点：本题考查探究杠杆平衡条件的实验，掌握杠杆的平衡条件是解答本题的关键，同时考虑杠杆自重对其平衡的影响是解答本题的易错点。 29．（2023秋•淮阴区期中）“探究杠杆的平衡条件”实验： （1）如图甲所示，杠杆处于静止状态。为方便测量 　力臂　，应向 　右　（选填“左”或“右”）调节螺母，使杠杆在水平位置平衡； （2）如图乙所示，在 　A　（选填“A”、“B”或“C”）点竖直 　向上　（选填“向上”或“向下”）拉时，可使杠杆保持水平位置平衡，此时杠杆属于省力杠杆； （3）某同学用弹簧测力计在D点竖直向下拉，然后将弹簧测力计绕D点逆时针旋转一定角度至如图丙所示位置，在旋转过程中，要使杠杆始终在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐 　变大　（选填“变大”或“变小”），原因是 　阻力和阻力臂不变，动力臂变小，动力慢慢变大　。 试题思路分析：（1）在调平杠杆平衡时，杠杆的哪端高，平衡螺母要向哪端移动； （2）杠杆动力和阻力在同一侧时，两者力的方向应该相反才能保持杠杆平衡，动力臂大于阻力臂时，杠杆为省力杠杆； （3）根据操作中引起力臂的变化，根据杠杆平衡条件分析解题。 详细规范解答：解：（1）实验前为方便测量力臂，应将杠杆调节到水平位置平衡，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，右端偏高，这时应将平衡螺母向右端调节； （2）要使杠杆属于省力杠杆，则动力臂应大于阻力臂，所以应该选择在A点施加向上的力； （3）弹簧测力计在B处竖直向下拉时，拉力的方向竖直向下与杠杆垂直，动力臂等于支点到力的作用点的距离；弹簧测力计在逐渐旋转过程中，拉力的方向不再与杠杆垂直，动力臂不再等于支点到力的作用点的距离，即动力臂变小，根据杠杆平衡条件得，动力变大，阻力和阻力臂不变，则弹簧测力计的示数变大。 故答案为：（1）力臂；右；（2）A；向上；（3）变大；阻力和阻力臂不变，动力臂变小，动力慢慢变大。 考察易错点与重难点：本题重点考查探究杠杆平衡条件的实验调平和操作，要求平时做实验时多加注意，锻炼自己的实验操作能力。正确理解杠杆的平衡条件是关键。 30．（2023秋•无锡期中）小红在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，每个钩码重2N，测得的数据如表： 次数 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 1.8 0.3 74% 2 6 0.1 0.3 3 4 0.1 1.4 0.5 57% 4 4 0.2 1.4 1.0 57% （1）第2次测量中，测力计示数如乙图。由乙图可知拉力大小为 　2.4　N；第2次实验测得的机械效率为 　83%　（结果保留2位有效数字）； （2）分析表中数据可知：第4次实验是用 　丙　（填“甲”、“乙”或“丙”）图做的； （3）分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，　提升物体的重力越大　，滑轮组的机械效率越高。 分析表格中1、3两次的数据，得到了提高滑轮组机械效率的另一种方法。生活中汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请指出以下三种提高效率的方法中，方法 　二　采用了与此相同的方法； 方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量满员出行； 方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量； 方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑； （4）分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体 　上升的高度　无关。 试题思路分析：（1）根据图乙读出拉力的大小； 由表格中第2次实验的数据可知，提升物体的重力为6N，由测力计移动的距离和物体上升的高度之间的关系可知使用的是图乙装置进行的实验，根据η＝＝得出机械效率； （2）由表格中第4次实验的数据，利用n＝得出连接动滑轮的绳子的段数，进而分析； （3）分析第1、2次实验数据可知，使用的是同一滑轮组，第2次实验中机械效率更大，说明提升物体的重力变大，机械效率变大； 分析第1、3次实验数据可知，使用的是不同的滑轮组，第3次机械效率低，说明动滑轮的个数增多，机械效率减小； 对于改变滑轮组机械效率的方法，有两种情况：一是减轻动滑轮质量、加润滑油减小摩擦，这些方法可以减少额外功，提高机械效率；二是增加提升物体的重，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率，据此分析。 （4）分析第3、4次实验数据可知，物体提升的高度变大，机械效率不变。 详细规范解答：解：（1）由图乙可知拉力为2.4N； 第2次实验测得的机械效率为： η＝＝＝≈83%； （2）由表格中第4次实验的数据可知，连接动滑轮的绳子的段数为n＝＝＝5，即使用的是图丙装置进行的实验。 （3）分析第1、2次实验数据可知，使用的是同一滑轮组，第2次实验中机械效率更大，说明提升物体的重力变大，机械效率变大； 分析第1、3次实验数据可知，使用的是不同的滑轮组，第3次机械效率低，说明动滑轮的个数增多，机械效率减小； 方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员，是在额外功相同时，人越多，有用功越多，机械效率越高，故不符合题意； 方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量，是通过减小额外功来增加机械效率的，故符合题意。 方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑。提高滑轮组机械效率的方法是通过减小摩擦来增加机械效率的，故不符合题意， 故选方法二与本实验中1、3方法相同； （5）分析第3、4次实验数据可知，物体提升的高度变大，机械效率不变，即机械效率与提升物体的高度无关。 故答案为：（1）2.4；83%；（2）丙；（3）提升物体的重力越大；二；（5）上升的高度。 考察易错点与重难点：本题为测量滑轮组机械效率的实验，考查机械效率的计算和实验结论等知识。 31．（2023秋•仪征市期中）小明用同一滑轮组进行两次实验测量滑轮组的机械效率，并将获得的数据填在表中。 实验次序 钩码重/N 钩码上升高度/cm 测力计示数/N 绳端移动距离/cm 1 2 10 0.8 40 2 5 5 15 20 （1）根据小明同学的实验记录可以确定： ①实验装置所用滑轮的个数至少是 　3　个，其中动滑轮是 　2　个。 ②第1次测得滑轮组的机械效率为 　62.5%　，若测出动滑轮的重为0.3N，计算出实验中克服摩擦力和绳重所做的额外功为 　0.09　J，第3次提升的钩码重为3N，则测得滑轮组的机械效率范围为 　62.5%～83.3%　。 （2）小华利用图甲滑轮组，只改变物重进行了多次实验（忽略绳重和摩擦），作出了如图乙所示的图像，已知该图像的纵坐标表示滑轮组机械效率的倒数，则该图像的横坐标所表示的物理量是 　物重的倒数　。 试题思路分析：（1）①先根据拉力端移动的距离、钩码升高的高度，求出承担物重的绳子股数n；再确定需要滑轮的个数； ②由表中数据可知，第一次实验钩码的重力、拉力、钩码上升高度、拉力端移动的距离，由W有＝Gh计算有用功、由W总＝Fs计算总功，再利用η＝计算滑轮组的机械效率； 由W总＝W有+W额，先计算出克服动滑轮所做额外功，再计算克服摩擦力和绳重所做的额外功； 由η＝计算第二次实验滑轮组的机械效率，同一滑轮组提起物体越重效率越高，由此判断第三次的机械效率范围； （2）利用不计绳重和摩擦时η＝＝＝＝可得η﹣1与G和G动的关系。 详细规范解答：解： （1）①根据s＝nh，由数据可知，该滑轮组承担物重的绳子段数： n＝＝＝4，而“一动一定”的滑轮组承担物重的绳子段数最多为3，因此该实验装置至少有2个动滑轮、1个定滑轮；总共至少需要3个滑轮； ②由表中数据知，第一次实验钩码的重力G＝2N，拉力F＝0.8N，钩码上升高度h＝10cm＝0.1m，拉力端移动的距离s＝40cm＝0.4m， 有用功：W有用1＝G1h1＝2N×0.1m＝0.2J， 总功：W总1＝F1s1＝0.8N×0.4m＝0.32J， 机械效率：η1＝×100%＝×100%＝62.5%； 克服动滑轮重所做额外功：W动＝G动h＝0.3N×0.1m＝0.03J， 由W总＝W有+W额可得，克服摩擦力和绳重所做的额外功为： W′＝W总1﹣W有1﹣W动＝0.32J﹣0.2J﹣0.03J＝0.09J； 由表中数据可得，第二次实验的机械效率： η2＝×100%＝×100%＝×100%≈83.3%， 第三次提升的钩码重为3N， 因为同一滑轮组提起物体越重机械效率越高，且G1＜G3＜G2，所以η1＜η3＜η2， 所以第三次提升的钩码重为3N，滑轮组机械效率范围为62.5%～83.3%。 （2）因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率η＝＝＝＝， 则η﹣1＝＝1+＝1+（G﹣1×G动）， 已知图中纵轴表示机械效率的倒数η﹣1，由此可知，若不计纯重与摩擦，则横轴可能表示物重的倒数。 故答案为：（1）①3；2；②62.5%；0.09；62.5%～83.3%；（2）物重的倒数。 考察易错点与重难点：本题以测滑轮组机械效率为情景考查了滑轮组的装配、有用功、总功和额外功以及机械效率的计算，要知道同一滑轮组提起物体越重效率越高。 五．计算题（共5小题） 32．（2023秋•工业园区校级期中）爸爸开着满载质量为1.8×103kg的小轿车带小明去旅行，如图所示，汽车在整个过程中以恒定的功率行驶，受到的阻力为车重的0.1倍且保持不变，从启动到匀速运动之前行驶的路程为150m，运动的速度v与时间t的关系如图所示，求：（g＝10N/kg） （1）小轿车匀速行驶时发动机牵引力的大小； （2）小轿车匀速行驶时，牵引力的功率； （3）10s内小轿车牵引力做的功； 试题思路分析：（1）根据G＝mg求汽车的重力，根据小轿车受到的阻力为车重的0.1倍求出汽车受到的阻力，根据二力平衡条件求出小轿车匀速运动时的牵引力； （2）根据图象可知汽车做匀速行驶时的速度，根据P＝＝Fv得到小轿车匀速行驶时，牵引力的功率； （3）根据汽车在整个过程中以恒定的功率行驶可知10s内汽车引力的功率，根据W＝Pt得到10s内小轿车牵引力做的功。 详细规范解答：解：（1）汽车的重力：G＝mg＝1.8×103kg×10N/kg＝1.8×104N， 由汽车受到的阻力为车重的0.1倍可知，汽车受到的阻力：f＝0.1G＝0.1×1.8×104N＝1.8×103N， 因为汽车做匀速运动，所以，由二力平衡条件可知，汽车匀速运动时的牵引力：F＝f＝1.8×103N； （2）由图象可知，汽车做匀速行驶时的速度为30m/s，小轿车匀速行驶时，牵引力的功率：P＝＝Fv＝1.8×103N×30m/s＝5.4×104W； （3）因为汽车在整个过程中以恒定的功率行驶，所以10s内汽车引力的功率也为5.4×104W，10s内汽车牵引力做的功：W＝Pt＝5.4×104W×10s＝5.4×105J。 答：（1）小轿车匀速行驶时发动机牵引力的大小是1.8×103N； （2）小轿车匀速运动时，牵引力功率是5.4×104W； （3）10s内汽车牵引力做的功是5.4×105J。 考察易错点与重难点：本题考查功和功率公式的应用，关键是根据图像读出相关的信息。 33．（2023秋•沭阳县校级期中）如图所示，斜面长s＝8m，高h＝3m。用平行于斜面F＝50N 的拉力，将重力为G＝100N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t＝10s。求： （1）有用功W有； （2）该斜面的机械效率η； （3）物体受到的摩擦力f。 试题思路分析：（1）根据W有用＝Gh求出有用功； （2）根据W总＝Fs求出总功，根据η＝求出机械效率； （3）求出额外功，物体克服摩擦力做的功为额外功，根据W额＝fs求出摩擦力。 详细规范解答：解：（1）物体克服重力所做的有用功： W有用＝Gh＝100N×3m＝300J； （2）拉力做的总功： W总＝Fs＝50N×8m＝400J， 该斜面的机械效率： η＝×100%＝×100%＝75%； （3）物体克服摩擦力做的额外功： W额＝W总﹣W有用＝400J﹣300J＝100J， 由W额＝fs得，物体受到的摩擦力： f＝＝＝12.5N； 答：（1）有用功300J； （2）该斜面的机械效率75%； （3）物体受到的摩擦力12.5N。 考察易错点与重难点：熟练运用功的计算公式，明确总功、有用功、额外功间的关系，是解答此题的关键。 34．（2023秋•新沂市期中）如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组。已知在匀速起吊600kg的物体时，滑轮组的机械效率是80%，g取10N/kg。 （1）使物体上升5m，所做的有用功是多少？ （2）使物体上升5m，所做的总功是多少？ （3）绳端的拉力F是多大？ 试题思路分析：（1）先根据G＝mg计算物体的重力，根据W＝Gh求出有用功； （2）根据η＝求出总功； （3）利用W总＝Fs的变形公式求出拉力。 详细规范解答：解：（1）物体的重力G＝mg＝600kg×10N/kg＝6000N， 有用功W有＝Gh＝6000N×5m＝3×104J； （2）滑轮组的机械效率η＝得： W总＝＝＝3.75×104J； （3）绳端的拉力F＝＝＝2500N。 答：（1）使物体上升5m，所做的有用功是3×104J； （2）使物体上升5m，所做的总功是3.75×104J； （3）绳端的拉力F是2500N。 考察易错点与重难点：此题主要考查的是对重力、有用功、功率计算公式及其变形公式的理解和掌握，难度不大。 35．（2023秋•高港区期中）如图，塔式起重机上的滑轮组10s内将质量为1.2×103kg的重物匀速吊起2m，滑轮组的机械效率为80%。求： （1）提升重物做的有用功； （2）绳端的拉力及其功率。 试题思路分析：（1）根据W有＝Gh＝mgh求出有用功； （2）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用η＝求出总功，根据W总＝Fs＝Fnh求出绳端的拉力；利用P＝求出绳端的拉力的功率。 详细规范解答：解：（1）提升重物做的有用功为： W有＝Gh＝mgh＝1.2×103kg×10N/kg×2m＝2.4×104J； （2）由图可知，n＝3； 绳端的拉力做的总功为： W总＝＝＝3×104J， 绳端的拉力为： F＝＝＝5×103N； 绳端的拉力的功率为： P＝＝＝3×103W。 答：（1）提升重物做的有用功为2.4×104J； （2）绳端的拉力为5×103N，功率为3×103W。 考察易错点与重难点：本题考查了做功公式、功率公式和滑轮组机械效率公式的应用，明确滑轮组绳子的有效股数是关键。 36．（2023秋•铜山区校级期中）小明家装修房屋，一箱质量为80kg的建筑材料放在水平地面上。装修工人用500N的拉力F通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升3m，用时20s。（g＝10N/kg）求： （1）拉力F的功率； （2）滑轮组的机械效率。 试题思路分析：（1）由图可知n＝，绳子自由端移动的距离s＝nh，由拉力做的总功W总＝Fs，拉力做功的功率； （2）物体的重力G＝mg，滑轮组做的有用功W有＝Gh，滑轮组的机械效率。 详细规范解答：解：（1）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×3m＝6m， 拉力做的总功W总＝Fs＝500N×6m＝3000J， 拉力做功的功率； （2）物体的重力G＝mg＝80kg×10N/kg＝800N， 滑轮组做的有用功W有＝Gh＝800N×3m＝2400J， 滑轮组的机械效率； 答：（1）拉力F的功率是150W； （2）滑轮组的机械效率是80%。 考察易错点与重难点：本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、功率和机械效率的计算，关键是从图中得出滑轮组绳子的有效股数。 六．解答题（共3小题） 37．（2023秋•徐州期中）请画出图中滑轮组最省力时的绳子绕法。 试题思路分析：要解决此题，需要知道滑轮组的绕线方法，绳子先系在动滑轮的挂钩上时最省力。 详细规范解答：解：当绳子从动滑轮绕起时，承担拉力的绳子的段数最多，用起来最省力。如图： 考察易错点与重难点：最省力的滑轮组绕绳方法：绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过定滑轮，再绕过动滑轮。 38．（2023秋•天宁区校级期中）我国万米深潜作业次数和下潜人数位居世界首位。图甲所示为我国“奋斗者”号载人潜水器的海试现场。潜水器的前边固定一个采样篮，里面放着海底沉积物采样器等工具，采样器是一个下端开口的圆形玻璃管。潜水器两侧各连着一只机械手臂，其中一只机械手臂的简化示意图如图乙所示，它由金属杆AB、OC和可以伸缩的液压杆AC组成，C点为机械手臂和潜水器的连接点。当液压杆伸长或缩短时，会带动金属杆AB（AB杆质量分布均匀）绕着O点转动，金属杆B端就会向上提或向下压采样器。 （1）当液压杆AC收缩，带动金属杆AB绕着O点转至水平位置时。请在图乙中画出液压杆AC对金属杆A端拉力的力臂L1，以及采样器对金属杆B端的力F2的示意图。 （2）若OA、OC和AC的长分别足18cm、24cm和30cm，OB的长是72cm，这只机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力是200N。 ①求采样器对金属杆B端的力F的大小？（不考虑金属杆AB和采样器它们受到的重力和浮力） ②在采集器对金属杆拉力不变情况下，若连接点A向右移动一些（未过O点），AC上的力将 　变大　（变大/变小/不变）。 （3）若考虑金属杆AB的自重，在采集器离开水面匀速提升重物到相同高度的过程中，如果把是挂B点向左移动（未过O点），则机械手臂的机械效率将 　变小　（变大/变小/不变）。 试题思路分析：（1）根据力的作用是相互的，分析采样器对金属杆AB的作用力，根据力臂的定义画图； （2）根据三角形知识计算动力臂长，利用杠杆平衡计算采样器对金属杆B端的力； 根据杠杆平衡条件分析动力臂变小时的动力变化； （3）根据有用功不变，改变作用点后做的额外功变化，确定机械效率的变化。 详细规范解答：解：（1）水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，由于力的作用是相互的，采样器对金属杆AB的力F2的方向竖直向上，如下图所示： （2）①由OA＝18cm，OC＝24cm，AC＝30cm， 可得OA2+OC2＝AC2， 所以△AOC为直角三角形，由几何知识可得OD•AC＝OA•OC， 解得F1的力臂为：L1＝OD＝＝14.4cm＝0.144m， 机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力F1＝200N， O为支点，F2的力臂L2＝OB＝72cm＝0.72m， 根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可得采样器对金属杆B端的力F的大小：F＝F2＝F1＝×200N＝40N； ②在采集器对金属杆拉力不变情况下，若连接点A向右移动一些（未过O点），L1变小，和F2和L2动力不变，根据F1L1＝F2L2可知AC上的力将变大； （3）若考虑金属杆AB的自重，在采集器离开水面匀速提升重物到相同高度的过程中，对物体做的有用一定，如果把是挂B点向左移动（未过O点），物体高度相同，但杠杆转动的角度变大，使得杠杆重心上升的高度变大，因而左的额外功变大，有用功不变，总功变大，则机械手臂的机械效率将变小。 答：（1）见解答； （2）①采样器对金属杆B端的力F2的大小为40N；②变大； （3）变小。 考察易错点与重难点：本题考查杠杆平衡条件、力的示意图、压强、浮力及重力等物理知识，以及数学几何的内容，是一道学科综合题，难度较大。 39．（2023秋•梁溪区校级期中）如图甲所示的隐形床因美观且节约空间的特点，近些年备受年轻人喜爱。其工作原理和物理有着密不可分的关系。将隐形床处于水平位置时的结构进行简化，取其部分可抽象成如图乙所示的模型。隐形床可围绕O点转动，把床架和床垫看成一个整体，床两侧各装一根液压杆连接在床架上B处和墙体上A处，通过控制液压杆的开关可以在10秒内收起床体。已知床架上B处与O点的距离为0.5m，床的长度为2m，整个床体（包含床垫）质量约为80kg，整个床体厚度为0.2m。求：（g取10N/kg） （1）图乙中液压杆和床架构成了 　费力　杠杆； （2）当收起床体时，每个液压杆至少要提供多大的力？ （3）计算液压杆收起床体过程中，对床体做功的功率大小？ 试题思路分析：（1）根据G＝mg求出床体的重力，床的最大长度为L，设每个液压杆的拉力为F，根据数学知识计算动力臂和阻力臂，比较力臂的大小可知杠杆的种类； 根据杠杆平衡条件计算当收起床体时，每个液压杆至少要提供多大的力； （2）根据W＝Gh计算液压杆收起床体过程中对床体做功的多少，根据功率公式计算液压杆收起床体过程中对床体做功的功率大小。 详细规范解答：解：（1）（2）床体的重力：G床＝mg＝80kg×10N/kg＝800N， 床的最大长度为L，设每个液压杆的拉力为F，则F的力臂为：L1＝OBsin30°＝0.5m×＝0.25m，阻力G的力臂为：L2＝L＝×2m＝1m， L1＜L2，图乙中液压杆和床架构成了费力杠杆； 根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2可知2F×L1＝G床L2， 即2F×0.25m＝800N×1m， 则每根弹簧的最大拉力：F＝1600N； （3）如下图所示，下面的红点表示床体平放时的重心位置，上面的红点表示床体竖放时（床体收起来）的重心位置， 根据题意和图示可知，平放时重心距底面的高度为：h1＝×0.2m＝0.1m， 竖放时重心距底面的高度为：h2＝×2m＝1m， 所以，床的重心上升的高度为：h＝h2﹣h1＝1m﹣0.1m＝0.9m， 液压杆收起床体过程中，对床体做的功：W＝Gh＝800N×0.9m＝720J， 液压杆收起床体过程中，对床体做功的功率：P＝＝＝72W。 答：（1）费力； （2）当收起床体时，每个液压杆至少要提供1600N的力； （3）液压杆收起床体过程中，对床体做功的功率为72W。 考察易错点与重难点：本题考查重力公式、杠杆平衡条件、做功公式、功率公式的灵活运用。 七．科普阅读题（共1小题） 40．（2023秋•亭湖区校级期中）阅读短文，回答问题： 智能雨刮器 图甲是一种智能化的汽车感应雨刮器，主要由直流电动机、摆杆、连杆、雨刮片、光电转换器和控制器等组成。它可根据雨量大小自动调节刮水速度，提高行车安全性。光电转换器（图乙）包括红外发射器P和接收器Q，在发射器P端加上电压U时，会发出一束锥形红外线，经过玻璃光学元件成为特定角度的平行光射入前挡风玻璃，被挡风玻璃反射后再经过玻璃光学元件到达红外接收器Q，并产生电压U输入到微处理器。在无雨水情况下，接收的红外线强度与发出的红外线强度近似相等，此时U与U0近似相等；当有一定量的雨滴落在感应区域时，一部分红外线会经雨滴发生偏离，传播到挡风玻璃外，导致接收到的红外线强度变小，此时U小于U0。如果有别的东西挡住了这个感光区域，都会导致感应出现异常。正常情况下感应到异常雨刮就会启动，把阻挡物刮走，控制器是由微处理器和工作电路组成，微处理器根据电压差ΔU＝U0﹣U的大小来判断雨量大小，当电压差ΔU大于设定值时，输出工作指令，工作电路驱动电机转动系统。电动机的转速r与电压差ΔU的关系如图丙所示；摆杆摆动的频率f与电动机的转速r成正比。 （1）图甲中，当雨刮器工作时，摆杆可以看作一个 　费力　杠杆。 （2）雨量感应区域有雨滴时，工作电路 　不一定　（一定/不一定）驱动电机转动系统。 （3）下列关于智能雨刮器的说法中，正确的是 　D　。 A．只有雨滴落在感光区域时，智能雨刮器才会工作 B．挡风玻璃上雨滴越多，红外发射器发出的光总量越多 C．挡风玻璃上雨滴越多，红外接收器接收到的光的总量越多 D．光电转换器P将电能转化为光能，Q将光能转化为电能 （4）当雨量增大时，如果设定值保持不变，则摆杆相同时间内摆动的次数会 　增加　（增加/不变/减少）。 （5）如图关于电动机的转速r、摆杆摆动的频率f与输入电压U的关系图像中，正确的是 　A　。 试题思路分析：（1）动力臂小于阻力臂的杠杆是费力杠杆，动力臂大于阻力臂的杠杆是省力杠杆； （2）红外线是不可见光； （3）A、如果有别的东西挡住了这个感光区域，都会导致感应出现异常； BC、挡风玻璃上雨滴的多少，不会影响红外发射器发出的光总量，当有一定量的雨滴落在感应区域时，部分红外线会经雨滴传播到挡风玻璃外，导致接收到的红外线强度变小； D、光电转换器P将电能转化为光能，Q将光能转化为电能； （4）摆杆摆动的频率f与电动机的转速r成正比； （5）已知ΔU＝U0﹣U，则U＝U0﹣ΔU，由图丙可知r与ΔU是线性函数，r随ΔU的增大而增大，则r与U是线性函数，r随U的增大而减小； 摆杆摆动的频率f与电动机的转速r成正比，所以f随r的增大而增大，则摆杆摆动的频率f随U的增大而减小。 详细规范解答：解：（1）图甲中，O是支点，动力臂小于阻力臂，所以当雨刮器工作时，摆杆可以看作一个费力杠杆； （2）红外线是不可见光，人从车外不能看到光电转换器发出的红外线，如果有别的东西挡住了这个感光区域，都会导致感应出现异常，工作电路不一定驱动电机转动系统； （3）A.如果有别的东西挡住了这个感光区域，都会导致感应出现异常，正常情况下感应到异常雨刮就会启动，把阻挡物刮走，故A错误； BC.挡风玻璃上雨滴的多少，不会影响红外发射器发出的光总量，当有一定量的雨滴落在感应区域时，部分红外线会经雨滴传播到挡风玻璃外，导致接收到的红外线强度变小，故BC错误； D.光电转换器P将电能转化为光能，Q将光能转化为电能，故D正确； （4）电动机的转速r与电压差ΔU的关系如图丙所示，摆杆摆动的频率f与电动机的转速r成正比，当雨量增大时，如果设定值保持不变，则摆杆相同时间内摆动的次数会增加； （5）已知ΔU＝U0﹣U，则U＝U0﹣ΔU，由图丙可知r与ΔU是线性函数，r随ΔU的增大而增大，则r与U是线性函数，r随U的增大而减小，故A正确，B错误； 摆杆摆动的频率f与电动机的转速r成正比，所以f随r的增大而增大，则摆杆摆动的频率f随U的增大而减小，故CD错误， 图丁关于电动机的转速r、摆杆摆动的频率f与输入电压U的关系图像中，正确的是A。 故答案为：（1）费力；（2）不一定；（3）D；（4）增加；（5）A。 考察易错点与重难点：本题考查杠杆的分类、对可见光和不可见光的理解、凸透镜对光线的作用等，正确读取信息是解题的关键。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$