第十一章 简单机械和功（单元测试）-【上好课】九年级物理上册同步高效课堂（苏科版）

第十一章 简单机械和功 满分100分 时间60分 一、选择题 （每小题3分，共12×3=36分） 1．学校国旗杆的顶端有一个滑轮，升旗时旗手缓缓向下拉绳子，国旗就会缓缓上升。使用该滑轮可以（　　） A．省力 B．省距离 C．省功 D．改变动力的方向 2. 一位同学将100N的一桶水从地面提高0.2m后沿水平面匀速前行10m，在此过程中该同学对这桶水做的功是（　　） A．1020J B．1000J C．20J D．0 3. 下列情况，人对书包向上的提力做了功的是（　　） A．提着书包站立不动 B．书包从手中滑落到地面 C．提着书包从楼下走到楼上 D．提着书包在水平地面上行走 4. 如图所示是《天工开物》中古人用脚踏碓（duì）舂米（将稻米去皮）的情景。木杠可绕O点转动，它的前端装有锥形石头，不断用脚踩踏木杠后端，人的脚就可以用较短的距离舂米。则此装置（　　） A．可以省功 B．属于等臂杠杆 C．属于省力杠杆 D．属于费力杠杆 5. 一中学生5s内从一楼上到三楼，该同学上楼时克服自身重力做功的功率可能是（    ） A．60W B．90W C．600W D．900W 6．劳动教育课上，同学们使用劳动工具的场景如图所示。使用时不能省力但能省距离的是（  ） A B C D A．锄地时举起锄头 B．用羊角锤拔钉子 C．用园艺剪修剪树枝 D．用钢丝钳剪铁丝 7. 提升重物时，将一个定滑轮换为动滑轮使用，则它的机械效率将（　　） A．降低 B．提高 C．不变 D．无法确定 8. 学习杠杆知识以后，薇薇想用如图所示的自制杠杆（支点为O）将一袋大米抬起放在水平桌面上，请问沿哪个方向用力可以最省力（　　） A．竖直向上的F1 B．垂直于杠杆斜向上的F2 C．水平向右的F3 D．三个力大小相等 9．小军用起子开汽水瓶，下列四种方法中，最省力的是（    ） A B C D 10．在劳动实践中，小华在水平地面与车厢间用木板搭一斜面，并用平行于斜面的推力将一个重为300N的物体从A处匀速拉到B处，用时4s，沿斜面向上的推力。下列说法正确的是（　　） A．斜面不但可以省力，还可以省功 B．斜面的机械效率为75% C．推力F做功的功率为22.5W D．增大斜面的倾斜程度，斜面的机械效率不变 11．如图（绳子和滑轮重不计，忽略滑轮与轴间的摩擦力）重为的物体A，在的拉力作用下，物体在水平路面上以的速度做匀速直线运动，则（　　） A．物体A与水平路面间的摩擦力为 B．物体A与水平路面间的摩擦力为 C．在内绳子自由端移动了 D．在内绳子拉力做功 12．如图所示，工人用滑轮组提货物，使重为600N的货物以0.2m/s的速度匀速提升，忽略摩擦及绳重，该过程中滑轮组的机械效率为80%，则：（    ） A．工人作用在绳自由端的拉力为200N B．动滑轮所受重力为100N C．工人对绳自由端拉力的功率为150W D．提升重力不同的货物时，此滑轮组机械效率不变 二、作图、填空题（每图2分，每空1分，共28分） 13．作图题： （1）如图所示，画出人站在地面上向下拉绳的绕法。 （2）请在图中作出阻力F2的示意图。 14. 如图所示，两个工人用甲、乙两种机械同时开始进行挖土作业，由图中的信息可知：做功较多的是 ，做功较快的是 ，做额外功较多的是 。（均选填“甲”或“乙”） 15. 小珠沿盘山公路骑行，如图甲所示，盘山公路相当于 （选填“斜面”或“轮轴”），这是一种 （选填“省力”或“费力”）的简单机械；图乙是用螺丝刀将螺纹钉旋进木板的情景，手柄 （选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力。 16. 如图所示，处于压缩状态的弹簧给订书钉一个向 （选填“左”或“右”）的压力，使用过程中，随着订书钉的减少，弹簧的压力将 （选填“增大”“减小”或“不变”）；使用时为了更省力，手应该放在 （选填“A”或“B”）位置按。 17. 用两个完全相同的轻质滑轮，分别以图2中两种方式将重为G的物体匀速提升相同高度（绳重及摩擦不计），使用 （选填“甲”或“乙”）滑轮可以改变用力方向，所用拉力F甲 （选填“大于”“小于”或“等于”，下同）F乙，绳子末端移动的距离s甲 s乙。 18. 如图所示，用大小为F1的力将物体B匀速提升10m，F1做功600J，若借助滑轮组用大小为 F2的力把物体B匀速提升相同高度，F2做功1000J。两个过程中拉力的大小关系是F1 F2，使用滑轮组提升物体的机械效率为 %。若不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为 N。 19. 如图所示，这是各种式样的剪刀，其中剪刀B属于 杠杆；剪刀C在使用时手需要握住把手末端的阴影区，则其动力的作用点移动距离比阻力的作用点移动距离更 ；修剪树枝的最佳选择是剪刀 （选填图中字母）。 20．如图甲，质量不计的晾晒架钩在支撑物上，挂上衣服后，晾晒架可看成以O为支点的杠杆，图乙是其简化图，晾晒架上A、B、C、D四点在同一水平线上。 （1）B、C、D是挂衣处，同一件衣服挂在B时，A点受到的支持力最小，请说明理由： ，若衣服重为3.6N，则此支持力最小值为 N； （2）请在图乙中：①画出B点受到衣服的拉力F，②画出拉力F的力臂l。 21. 如图甲所示的装置，空吊篮A的重力为15N，绳子B（与A相连）和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间t变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间t变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦。则动滑轮的重力为 N；第2s内拉力F的功率为 W；为了提升不同重物，此装置的机械效率η最大为 %。 三、实验题与解答题（第22、23题，每题10分，第24、25题，每题8分，共36分） 22. 如图所示是探究杠杆平衡条件的几个实验情景： （1）挂钩码前，杠杆在图甲所示位置静止，此时杠杆 （选填“达到”或“没有达到”）平衡状态。为便于实验，接下来应向 （选填“左”或“右”）调节杠杆两端的螺母，使杠杆在 位置平衡； （2）如图乙所示，A点挂有2个质量均为50g的钩码、为了让杠杆在水平位置平衡，在B点向下拉弹簧测力计，请画出最小拉力的示意图； （3）如图丙所示，现给你一个量程为0~2N的弹簧测力计，若干个50g的钩码，钩码挂在C点处，现使用弹簧测力计和钩码使杠杆在水平位置平衡，则在C点处所挂钩码的最多个数为 个（不计杠杆自身重力和一切摩擦）。 23. 用图甲滑轮组做探究“动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重，实验数据如表： 次数 G物/N G动/N F/N η/% 1 6.0 0.3 2.2 90.9 2 6.0 1.0 3 6.0 1.9 2.9 69.0 4 6.0 3.2 3.4 58.8 （1）每次实验绳端移动距离为 cm； （2）第2次实验中拉力F的示数如图乙所示，第2次实验滑轮组的机械效率为 %； （3）分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 （选填“低”或“高”）； （4）实验中若仅增大物体上升的高度，则滑轮组的机械效率将 （选填“变高”、“变低”或“不变”）； （5）本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 24．如图所示，工人用动滑轮匀速提升重为400N的窗玻璃，所用的竖直拉力为250N，窗玻璃上升的高度为10m，用时50s。求： （1）所做的有用功； （2）工人所用拉力的功率P； （3）动滑轮的机械效率η。 25．图甲是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂“横木穿插碓头，硬嘴为铁，足踏其末面舂之”。若碓头质量为20kg，不计横木的重力和转动摩擦。（g取10N/kg） （1）求碓头的重力； （2）当他左脚站立，右脚在B点用最小力踩横木使其刚好转动时，示意图如图乙所示，已知，。则此时的大小是多少？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 21 / 27 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十一章 简单机械和功 满分100分 时间60分 一、选择题 （每小题3分，共12×3=36分） 1．学校国旗杆的顶端有一个滑轮，升旗时旗手缓缓向下拉绳子，国旗就会缓缓上升。使用该滑轮可以（　　） A．省力 B．省距离 C．省功 D．改变动力的方向 【答案】D 【详解】旗杆顶部滑轮的轴是固定不动的，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，故D正确，ABC错误。故选D。 2. 一位同学将100N的一桶水从地面提高0.2m后沿水平面匀速前行10m，在此过程中该同学对这桶水做的功是（　　） A．1020J B．1000J C．20J D．0 【答案】C 【详解】由于小明提这一桶水时，提力为竖直方向，因此小明把这桶水从地面提起时提力做功，提着这桶水水平匀速前行时提力不做功F=G=100N 故在此过程中该同学对这桶水做的功为W=Fh=100N×0.2m=20J 故选C。 3. 下列情况，人对书包向上的提力做了功的是（　　） A．提着书包站立不动 B．书包从手中滑落到地面 C．提着书包从楼下走到楼上 D．提着书包在水平地面上行走 【答案】C 【详解】A．提着书包站立不动，有力无距离，所以人对书包向上的提力没有做功，故A不符合题意； B．书包从手中滑落到地面，人对书包没有力，所以不做功，故B不符合题意； C．提着书包从楼下走到楼上，人对书包有向上的提力，在这个力的方向上移动了一段距离，所以做了功，故C符合题意； D．提着书包在水平地面上行走，提力和距离垂直，所以人对书包向上的提力没有做功，故D不符合题意。 故选C。 4. 如图所示是《天工开物》中古人用脚踏碓（duì）舂米（将稻米去皮）的情景。木杠可绕O点转动，它的前端装有锥形石头，不断用脚踩踏木杠后端，人的脚就可以用较短的距离舂米。则此装置（　　） A．可以省功 B．属于等臂杠杆 C．属于省力杠杆 D．属于费力杠杆 【答案】D 【详解】A．额外功不可避免，所以任何机械都不能省功，故A不符合题意； BCD．由图可知，脚踏碓动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故BC不符合题意，D符合题意。 故选D。 5. 一中学生5s内从一楼上到三楼，该同学上楼时克服自身重力做功的功率可能是（    ） A．60W B．90W C．600W D．900W 【答案】C 【详解】中学生的重力约为500N，一层楼的高度约为3m，一楼到三楼的高度约为6m，该同学上楼时克服自身重力做功的功率可能为 故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 6．劳动教育课上，同学们使用劳动工具的场景如图所示。使用时不能省力但能省距离的是（  ） A B C D A．锄地时举起锄头 B．用羊角锤拔钉子 C．用园艺剪修剪树枝 D．用钢丝钳剪铁丝 【答案】A 【详解】A．使用时不能省力但能省距离的杠杆是费力杠杆，锄地时举起锄头使用时，动力臂小于阻力臂，就是费力杠杆，故A符合题意； BCD．使用时不能省力但能省距离的杠杆是费力杠杆，而用羊角锤拔钉子、用园艺剪修剪树枝和用钢丝钳剪铁丝，在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故BCD不符合题意。 故选A。 7. 提升重物时，将一个定滑轮换为动滑轮使用，则它的机械效率将（　　） A．降低 B．提高 C．不变 D．无法确定 【答案】A 【详解】提高机械效率的方法：额外功相同时，增大有用功；有用功相同时，减小额外功。提升的重物质量不变时，由W=Gh可知：两种机械做的有用功相同，将一定滑轮改为动滑轮使用时，在提升重物的同时，也要把动滑轮提起，故增大了额外功；由 可知，机械效率降低，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 8. 学习杠杆知识以后，薇薇想用如图所示的自制杠杆（支点为O）将一袋大米抬起放在水平桌面上，请问沿哪个方向用力可以最省力（　　） A．竖直向上的F1 B．垂直于杠杆斜向上的F2 C．水平向右的F3 D．三个力大小相等 【答案】B 【详解】做出F1、F2、F3的力臂L1、L2、L3，如图，拉起大米的过程中，动力F和力臂L的乘积等于大米和大米对杠杆的拉力产生的力臂，要使抬起大米的力最小，F的力臂应最大，如图三个力的力臂相比较，L2最大，因此沿F2方向用力可以最省力，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 9．小军用起子开汽水瓶，下列四种方法中，最省力的是（    ） A B C D 【答案】B 【详解】阻力和阻力臂不变，动力臂越大，动力越小，力垂直作用在杠杆向上，力臂在杠杆上时力臂最长，动力最小。B图中动力臂最长，因而最省力。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 10．在劳动实践中，小华在水平地面与车厢间用木板搭一斜面，并用平行于斜面的推力将一个重为300N的物体从A处匀速拉到B处，用时4s，沿斜面向上的推力。下列说法正确的是（　　） A．斜面不但可以省力，还可以省功 B．斜面的机械效率为75% C．推力F做功的功率为22.5W D．增大斜面的倾斜程度，斜面的机械效率不变 【答案】B 【详解】A．任何机械都不能省功。使用斜面可以省力，但是不能省功，故A错误； B．斜面的机械效率为 故B正确； C．推力F做的总功 推力F做功的功率为 故C错误； D．增大斜面的倾斜程度，物体对斜面的压力变小，受到的摩擦力变小，因此在有用功相同时，克服摩擦做的额外功变小，斜面的机械效率变大，故D错误。 故选B。 11．如图（绳子和滑轮重不计，忽略滑轮与轴间的摩擦力）重为的物体A，在的拉力作用下，物体在水平路面上以的速度做匀速直线运动，则（　　） A．物体A与水平路面间的摩擦力为 B．物体A与水平路面间的摩擦力为 C．在内绳子自由端移动了 D．在内绳子拉力做功 【答案】B 【详解】AB．由滑轮组结构看出n=2，作用在物体上的水平拉力 F=2×10N=20N 因为物体匀速运动，所以物体受到的滑动摩擦力f=F=20N 故A不符合题意，B符合题意； C．6s物体移动的距离s=vt=1m/s×6s=6m 绳子自由端通过的距离s1=2s=2×6m=12m，故C不符合题意； D．在6s内绳子拉力做功W=Fs=10N×12m=120J，故D不符合题意； 故选B。 12．如图所示，工人用滑轮组提货物，使重为600N的货物以0.2m/s的速度匀速提升，忽略摩擦及绳重，该过程中滑轮组的机械效率为80%，则：（    ） A．工人作用在绳自由端的拉力为200N B．动滑轮所受重力为100N C．工人对绳自由端拉力的功率为150W D．提升重力不同的货物时，此滑轮组机械效率不变 【答案】C 【详解】A．由题图可知，滑轮组的绳子承重股数为n=3，根据 可得，工人作用在绳自由端的拉力为 故A不符合题意； B．根据 可得，动滑轮所受重力为 故B不符合题意； C．绳子自由端移动的速度为 则工人对绳自由端拉力的功率为 故C符合题意； D．根据 可知，当动滑轮的重力一定时，提升重力越大，此滑轮组机械效率越大，故D不符合题意。 故选C。 二、作图、填空题（每图2分，每空1分，共28分） 13．作图题： （1）如图所示，画出人站在地面上向下拉绳的绕法。 【答案】见右图。 【详解】人站在地面上向下拉绳子，则绳子最后从定滑轮绕出，所以，将绳子一端挂在定滑轮下方，先绕过动滑轮，再从定滑轮绕出，如图所示。 （2）请在图中作出阻力F2的示意图。 【答案】见右图。 【详解】力与力臂相互垂直，所以先过力臂的末端画一根与力臂垂直的辅助线，与杠杆相交的点即为力的作用点，让杠杆平衡，则力的方向向下，如图所示。 14. 如图所示，两个工人用甲、乙两种机械同时开始进行挖土作业，由图中的信息可知：做功较多的是 ，做功较快的是 ，做额外功较多的是 。（均选填“甲”或“乙”） 【答案】 甲 甲 甲 【详解】由图得，相同时间内，甲挖出的土比较多，乙挖出的土比较少，说明做功较多的是甲。 相同时间内，甲做的功较大，由P=W/t得，甲 功率大，即做功较快的是甲。 甲挖土过程中需要克服挖土机的重力做额外功，乙挖土过程中需要克服铲子的重力做额外功，挖土机的重力大于铲子的重力，且挖土机上升的高度大于铲子上升的高度，由W=Gh得，做额外功较多的是甲。 15. 小珠沿盘山公路骑行，如图甲所示，盘山公路相当于 （选填“斜面”或“轮轴”），这是一种 （选填“省力”或“费力”）的简单机械；图乙是用螺丝刀将螺纹钉旋进木板的情景，手柄 （选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力。 【答案】 斜面 省力 粗 【详解】盘山公路相当于简单机械中的斜面，加长了通向山顶的距离，但是可以在物体向上运动时省力。所以盘山公路修成了斜面，这样车辆在行驶或运送货物时就会更省力。 螺丝刀的手柄是轮轴，其实质是省力杠杆，轴半径是阻力臂，轮半径是动力臂，轴半径一定时，轮半径越大越省力，即手柄粗一些的螺丝刀用起来更省力。 16. 如图所示，处于压缩状态的弹簧给订书钉一个向 （选填“左”或“右”）的压力，使用过程中，随着订书钉的减少，弹簧的压力将 （选填“增大”“减小”或“不变”）；使用时为了更省力，手应该放在 （选填“A”或“B”）位置按。 【答案】 左 减小 A 【详解】弹簧受到订书钉向右的压力，力的作用是相互的，所以弹簧给订书钉一个向左的压力。 使用过程中，随着订书钉的减少，弹簧的形变量减小，所以弹簧的压力减小。 由杠杆平衡条件可知，阻力与阻力臂一定时，动力臂越大，动力越小，所以A处更省力。 17. 用两个完全相同的轻质滑轮，分别以图2中两种方式将重为G的物体匀速提升相同高度（绳重及摩擦不计），使用 （选填“甲”或“乙”）滑轮可以改变用力方向，所用拉力F甲 （选填“大于”“小于”或“等于”，下同）F乙，绳子末端移动的距离s甲 s乙。 【答案】 甲 大于 小于 【详解】图甲中的是定滑轮，能改变力的方向，不能省力；图乙中是动滑轮，能省力，不能改变力的方向，所以图甲滑轮可以改变用力方向。所以F甲>F乙。 图甲中，绳子末端移动的距离与提升物体升高的高度相同，图乙中，绳子末端移动的距离是物体升高高度的两倍，所以s甲<s乙。 18. 如图所示，用大小为F1的力将物体B匀速提升10m，F1做功600J，若借助滑轮组用大小为 F2的力把物体B匀速提升相同高度，F2做功1000J。两个过程中拉力的大小关系是F1 F2，使用滑轮组提升物体的机械效率为 %。若不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为 N。 【答案】 ＞ 60 40 【详解】将重物直接提升，此时时间的力与物体的重力大小相等；采用滑轮组提升物体，此时连接动滑轮的绳子股数为3股，绳末端的拉力为，因此可以省力，即F1>F2。 结合两次提升物体可知，使用滑轮组做的有用功为600J，总功为1000J，滑轮组的机械效率为 不计绳重和摩擦，额外功为克服动滑轮的重力做功为 动滑轮的重力为 19. 如图所示，这是各种式样的剪刀，其中剪刀B属于 杠杆；剪刀C在使用时手需要握住把手末端的阴影区，则其动力的作用点移动距离比阻力的作用点移动距离更 ；修剪树枝的最佳选择是剪刀 （选填图中字母）。 【答案】 费力 长 C 【详解】由图可知，剪刀B在使用时动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。 剪刀C在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，省力但是费距离，则其动力的作用点移动距离比阻力的作用点移动距离更长。 修剪树枝时，需要选择省力的剪刀，则动力臂要大于阻力臂，图中剪刀C把手较长，所以选择剪刀C合适，剪刀A虽然动力臂大于阻力臂也属于省力杠杆，但动力臂与阻力臂的比值较大，一般用来剪比较坚硬的物体，例如铁片。 20．如图甲，质量不计的晾晒架钩在支撑物上，挂上衣服后，晾晒架可看成以O为支点的杠杆，图乙是其简化图，晾晒架上A、B、C、D四点在同一水平线上。 （1）B、C、D是挂衣处，同一件衣服挂在B时，A点受到的支持力最小，请说明理由： ，若衣服重为3.6N，则此支持力最小值为 N； （2）请在图乙中：①画出B点受到衣服的拉力F，②画出拉力F的力臂l。 【答案】 （1）同一件衣服挂在B时，阻力不变，阻力臂最小，动力臂不变，因此动力最小；4；（2）见下图。 【详解】（1）由题意可知，晾晒架可看成一个杠杆，设衣服对晾晒架的作用力为阻力，则支撑物对晾晒架的作用力为动力，根据杠杆平衡条件 动力×动力臂＝阻力×阻力臂 可知，同一件衣服挂在B时，阻力不变，阻力臂最小，动力臂不变，因此动力最小，即A点受到的支持力最小。 若衣服重为3.6N，根据杠杆平衡条件可得 当衣服挂在B时，阻力臂最小，所以此支持力最小值为 （2）由题意，B点受到衣服的拉力的方向为竖直向下，由于力臂是支点到力的作用线的距离，因此反向延长拉力F，画出支点O到拉力F的反向延长线的垂线段，即为拉力F的力臂l。如图所示： 21. 如图甲所示的装置，空吊篮A的重力为15N，绳子B（与A相连）和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间t变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间t变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦。则动滑轮的重力为 N；第2s内拉力F的功率为 W；为了提升不同重物，此装置的机械效率η最大为 %。 【答案】 5 40 80 【详解】由图丙可知，在1~2s内A被匀速提升，由图乙可知，拉力F=10N，由图甲可知，n=2，忽略绳重及摩擦，则拉力为，则动滑轮重力为 由图丙可知，第2s内A上升的速度vA=2m/s，拉力端移动速度为 第2s内拉力F的功率为 忽略绳重及摩擦，C处绳子拉力 则当C处最大拉力为50N时，B处拉力为 小于绳子B能承受的最大拉力100N；当B处最大拉力为100N时，C处拉力为52.5N，大于绳子C能承受的最大拉力50N；所以要以C处最大拉力为准，此时B处的拉力为95N，此装置最多能匀速运载货物的重力为 装置的最大机械效率为 三、实验题与解答题（第22、23题，每题10分，第24、25题，每题8分，共36分） 22. 如图所示是探究杠杆平衡条件的几个实验情景： （1）挂钩码前，杠杆在图甲所示位置静止，此时杠杆 （选填“达到”或“没有达到”）平衡状态。为便于实验，接下来应向 （选填“左”或“右”）调节杠杆两端的螺母，使杠杆在 位置平衡； （2）如图乙所示，A点挂有2个质量均为50g的钩码、为了让杠杆在水平位置平衡，在B点向下拉弹簧测力计，请画出最小拉力的示意图； （3）如图丙所示，现给你一个量程为0~2N的弹簧测力计，若干个50g的钩码，钩码挂在C点处，现使用弹簧测力计和钩码使杠杆在水平位置平衡，则在C点处所挂钩码的最多个数为 个（不计杠杆自身重力和一切摩擦）。 【答案】 达到 右 水平 见下图 6 【详解】（1）杠杆的平衡状态是指静止状态或匀速转动状态，挂钩码前，杠杆在图甲所示位置静止，由于是静止状态，故此时杠杆达到平衡状态。 由实验中使用钩码的重力作为动力或阻力，重力的方向竖直向下，为了能在杠杆上读取力臂，应使杠杆在水平位置平衡，图中杠杆左低右高，表明左边重一些，故接下来应向右调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。 （2）由图可知，阻力和阻力臂一定，当动力臂最大时，动力最小，因此动力的方向竖直向下，如图所示： （3）如图丙所示，设一格为L0，则杠杆上动力的最大力臂为6L0，弹簧测力计的量程为0~2N，则弹簧测力计的最大动力为2N，每个钩码的重力为 G=mg=50×10-3kg×10N/kg=0.5N 根据杠杆平衡条件可得 2N×6L0=n×0.5N×4L0 解得n=6，故在C点处所挂钩码的最多个数为6个。 23. 用图甲滑轮组做探究“动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重，实验数据如表： 次数 G物/N G动/N F/N η/% 1 6.0 0.3 2.2 90.9 2 6.0 1.0 3 6.0 1.9 2.9 69.0 4 6.0 3.2 3.4 58.8 （1）每次实验绳端移动距离为 cm； （2）第2次实验中拉力F的示数如图乙所示，第2次实验滑轮组的机械效率为 %； （3）分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 （选填“低”或“高”）； （4）实验中若仅增大物体上升的高度，则滑轮组的机械效率将 （选填“变高”、“变低”或“不变”）； （5）本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 30 80.0 低 不变 变小 【详解】（1）由图知，滑轮组用三段绳子提起物体，因此，当物体被提升h=10cm时，绳端移动距离s=nh=3×10cm=30cm （2）由图可知，弹簧测力计的读数是2.5N，第2次实验滑轮组的机械效率 （3）由表格中数据可知，物重不变时，滑轮组做的有用功不变，动滑轮越重，滑轮组所做的额外功越多，额外功在总功中所占的比例越大，因此滑轮组的机械效率就越低。 （4）滑轮组的机械效率 由上式可知，滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关，因此仅增大物体上升的高度，滑轮组的机械效率将不变。 （5）四次实验中，物体上升的高度h=10cm=0.1m 有用功W有=Gh=6.0N×0.1m=0.6J 第1次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功 W动1=G动1h=0.3N×0.1m=0.03J 总功W总1=F1s=2.2N×0.3m=0.66J 摩擦引起的额外功W摩1=W总1-W有-W动1=0.66J-0.6J-0.03J=0.03J 摩擦引起的额外功占总额外功的比例为 第2次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功 W动2=G动2h=1.0N×0.1m=0.1J 总功W总2=F2s=2.5N×0.3m=0.75J 摩擦引起的额外功W摩2=W总2-W有-W动2=0.75J-0.6J-0.1J=0.05J 摩擦引起的额外功占总额外功的比例为 第3次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功 W动3=G动3h=1.9N×0.1m=0.19J 总功W总3=F3s=2.9N×0.3m=0.87J 摩擦引起的额外功W摩3=W总3-W有-W动3=0.87J-0.6J-0.19J=0.08J 摩擦引起的额外功占总额外功的比例为 第4次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功 W动4=G动4h=3.2N×0.1m=0.32J 总功W总4=F4s=3.4N×0.3m=1.02J 摩擦引起的额外功 W摩4=W总4-W有-W动4=1.02J-0.6J-0.32J=0.1J 摩擦引起的额外功占总额外功的比例为 本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例变小。 24．如图所示，工人用动滑轮匀速提升重为400N的窗玻璃，所用的竖直拉力为250N，窗玻璃上升的高度为10m，用时50s。求： （1）所做的有用功； （2）工人所用拉力的功率P； （3）动滑轮的机械效率η。 【答案】（1）4000J；（2）100W；（3）80% 【详解】（1）利用动滑轮提升货物，做的有用功 W有=Gh=400N×10m=4000J （2）动滑轮绳端移动的距离为s=nh=2×10m=20m 则拉力做的总功W总=Fs=250N×20m=5000J 所以拉力F的功率 （3）动滑轮的机械效率 答：（1）有用功W有为4000J； （2）拉力F的功率P为100W； （3）此过程中动滑轮的机械效率η为80%。 25．图甲是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂“横木穿插碓头，硬嘴为铁，足踏其末面舂之”。若碓头质量为20kg，不计横木的重力和转动摩擦。（g取10N/kg） （1）求碓头的重力； （2）当他左脚站立，右脚在B点用最小力踩横木使其刚好转动时，示意图如图乙所示，已知，。则此时的大小是多少？ 【答案】（1）200N；（2）400N；（3）20000Pa 【详解】（1）碓头的重力G=mg=20kg×10N/kg=200N （2）由杠杆平衡条件可得 此时F1的大小是 答：（1）碓头的重力是200N； （2）此时F1的大小是400N； 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 21 / 27 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$