专题08 简单机械及机械效率（讲义）（安徽专用）-【上好课】2025年中考物理一轮复习讲练测（安徽专用）

主题一 力 专题08 简单机械及机械效率（2~8分） 01考情透视·目标导航 02知识导图·思维引航 03考点突破·考法探究 考点一 杠杆 考点二 滑轮 考点三 机械效率 考点四 测量滑轮组的机械效率 04题型精研·考向洞悉 题型一 杠杆 ►考向01 杠杆、杠杆五要素与杠杆作图 ►考向02 杠杆平衡条件 ►考向03 杠杆平衡条件的应用 题型二 滑轮 ►考向01 定滑轮与动滑轮 ►考向02 滑轮组的计算 ►考向03 斜面与轮轴 题型三 机械效率 ►考向01 机械效率的概念与比较 ►考向02 滑轮组的机械效率 ►考向03 斜面机械效率 ►考向04 杠杆机械效率 题型四 测量滑轮组的机械效率 ►考向01 测量滑轮组的机械效率 05分层训练·巩固提升 ►分层训练 ►巩固提升 考点要求 课标要求 考查频次 命题预测 探究杠杆平衡的条件 · 2.2.6 知道简单机械。探究并了解杠杆的平衡条件。 · 4.2.5 探究杠杆平衡的条件。 · 10年9考 《简单机械及机械效率》是人类社会在生产生活中所经常使用的工具，对本单元的学习和考查应立足于社会实践。所以，考题也会从社会实践中对这些工具的使用入手。 本单元常考题型有：选择题、填空题、作图题、实验探究题、计算题等。 主要命题点有：杠杆及其应用、杠杆作图、探究杠杆的平衡条件、滑轮与滑轮组、滑轮组的应用与计算、斜面；认识有用功、额外功和总功；机械效率的概念及影响机械效率的因素；机械效率的简单计算；常用简单机械的机械效率和测量滑轮组的机械效率等 杠杆的应用 定滑轮和动滑轮 · · 10年3考 探究两类滑轮的作用 滑轮组 有用功与额外功 · 3.2.3 知道机械效率和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义。 · 3.2.4 能说出人类使用的一些机械。了解机械的使用对社会发展的作用。 · 10年9考 机械效率 · · 考点一 杠杆 要点1　杠杆 要素 具体内容 定义 在力的作用下绕着_______转动的_______叫杠杆。 (1)杠杆可直可曲，形状任意； (2)在力的作用下不易发生形变。 五要素 支点 杠杆绕着转动的固定点，用“O”表示 动力、阻力都是杠杆受到的力，所以作用点在_______上；动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆转动的方向_______。 动力 使杠杆转动的力，用“F1”表示 阻力 阻碍杠杆转动的力，用“F2”表示 动力臂 从支点到动力作用线的距离，用“L1”表示 阻力臂 从支点到阻力作用线的距离，用“L2”表示 要点2　杠杆类型的判断 要素 具体内容 分 类 名称 结构特征 特点 应用举例 省力杠杆 动力臂_________阻力臂 省_____、费_____ 撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀等。 费力杠杆 动力臂_________阻力臂 费_____、省_____ 缝纫机踏板、起重臂、镊子、理发剪刀、钓鱼竿等。 等臂杠杆 动力臂_________阻力臂 不省力、不费力 天平、定滑轮、跷跷板等。 要点3　杠杆的平衡条件及应用　 要素 具体内容 平衡 条件 杠杆平衡 杠杆_________或_________ 调节 调节杠杆两端的_________，使杠杆在_________平衡。 (1)目的：可以方便地从杠杆上读出_________的大小；消除杠杆自身重力对实验产生的影响； (2)调节方法：左端高向左调，右端高向右调。 杠杆的平 衡条件 表达式：_________ 公式：_________或＝。 动力臂和阻力臂的比值不变，动力和阻力的比值也不变。 考点二 滑轮 定滑轮 动滑轮 滑轮组 定义 中间的轴固定______的滑轮。 和重物一起_____的滑轮。 定滑轮和动滑轮的_________。 实质 _________杠杆 __________________的省力杠杆。 变形或图示 　　 特点 不省_________但是_________动力的方向。 省_________的力，但_________改变动力的方向。 既_________又能_________动力的方向。 F移动距离(s)和G移动距离(h)关系 s＝h s＝2h s＝nh 具体内容 斜面 定义 一个与水平面成一定夹角的倾斜平面 特点 省力机械 如图，用F表示力，s表示斜面长，h表示斜面高，物重为G。理想情况下，根据功的原理，得W＝Fs＝Gh，变形得_________。当h一定时，斜面越长越_________，例如盘山公路。 轮轴 实例 饮料瓶瓶盖、_________、螺旋千斤顶等。 定义 由_________和_________组成，能绕共同轴线转动的简单机械叫做轮轴；半径较大的是轮，半径较小的是轴。 实质 能够连续旋转的_____，支点就在轴线，轮轴在转动时轮与轴有相同的_____。 如图所示，R为轮半径，r为轴半径，F1为作用在轮上的力，F2为作用在轴上的力，根据杠杆平衡条件，有_________(动力×轮半径＝阻力×轴半径)。可知：当动力作用在轮上，则轮轴为_________杠杆；当动力作用在轴上，则轮轴为_________杠杆。 考点三 机械效率 知识点 具体内容 说明 三 种 功 有用功 使用机械时，完成工作目的必须做的功，用W有表示。 (1)有用功总_________总功，所以机械效率总小于1，通常用百分数%表示。 (2)提高机械效率的方法：减小_________、减小机件间的_________、增大_________。 额外功 并非需要，又不得不做的功，用W额表示。 总功 有用功与额外功的和，也是作用在机械上的动力做的功：W总＝Fs＝W有＋W额。 机械 效率 有用功跟总功的比值，用公式表示为η＝×100%，实际中η<1。 影响机 械效率 的因素 滑轮组 (1)被提升的物重：物重增加，机械效率提高；(2)动滑轮重：动滑轮增加，机械效率减小；(3)绳重和摩擦。 斜面 (1)斜面的倾斜程度：斜面越陡，机械效率越高。 (2)斜面的粗糙程度：斜面越粗糙，机械效率越低。 考点四 测量滑轮组的机械效率 1．实验器材：一盒钩码、(材料不同的)两组滑轮、铁架台、__________________、_________。 2．实验方法：__________________。 3．实验结论：滑轮组的机械效率与提升物体的重力、滑轮组的自身结构以及摩擦有关。 （1）在滑轮组的自身结构相同时，提升的物体重力越大，滑轮组的机械效率越_________。 （2）在提升的物体重力相同时，滑轮组自身的结构越简单，滑轮组的机械效率越_________。 4．问题探究： （1）实验中，应怎样拉动弹簧测力计？为什么要这样做？ _________________________________________________________________________________。 （2）如何探究滑轮组的机械效率与物重的关系？ _________________________________________________________________________________。 （3）如何探究滑轮组的机械效率与滑轮组的自身结构的关系？ __________________________________________________________________________________________。 （4）实验结束后，如何计算总功、有用功、额外功？ ①W总＝_________(F是绳端的拉力，s是绳端通过的距离)； ②W有＝_________(G是提升钩码的重力，h是钩码被提升的高度)； ③W额＝__________________。 题型一 杠杆 ►考向01 杠杆、杠杆五要素与杠杆作图 【提分秘籍】 （1）支点是杠杆绕固定点转动的点，所以判断支点位置关键是看杠杆绕着哪个点转动； （2）力臂作图（画力臂的方法）：1）找到支点，确定力的作用点和方向；2）作出力的作用线；3）从支点向力的作用线作垂线段；4）标出力臂。 （3）最小力作图：找最长动力臂的方法：根据杠杆平衡条件画出最小力的实质是寻找最长力臂。1)如果动力作用点已经给出，则支点到动力作用点的距离就是可作出的最长的动力臂；2)如果动力作用点没有确定，则选择杠杆上离支点最远的点作为动力作用点，支点到动力作用点的距离即为可作出的最长的动力臂。 1．如图所示，开瓶器开启瓶盖时，可看作是（　　）。 A．以A为支点的费力杠杆 B．以A为支点的省力杠杆 C．以B为支点的费力杠杆 D．以B为支点的省力杠杆 2．请在图中画出使杠杆ABC保持平衡的最小动力F1及其力臂l1的示意图。 3．用一根钢棒撬动地面上的一块大石头，如图所示，请你在图中作出最省力时的动力方向F并标出相应支点O的位置。 ►考向02 杠杆平衡条件 【提分秘籍】 探究杠杆平衡条件考向： （1）试验前杠杆不平衡应如何调节：调节两端平衡螺母； （2）横梁不在水平位置，左端翘起：平衡螺母左移； （3）杠杆的支点在中间位置目的：为了消除杠杆自重影响； （4）两侧挂上钩码后判断是否平衡：根据平衡条件判断； （5）力或力臂的计算：根据杠杆平衡条件进行计算； （6）让杠杆处于静止状态：方便进行实验。 4．如图是小李和小王利用刻度均匀的轻质杠杆探究“杠杆的平衡条件”实验。 （1）实验前没挂钩码时，杠杆静止的位置如图甲所示，此时应将螺母向_____调节，使杠杆在水平位置平衡； （2）杠杆平衡后，小李在左右两侧分别挂上钩码，如图乙所示，松手后杠杆的______端会下沉； （3）接着，小李和小王又分别设计了两种实验方案，小李的方案如图丙所示，小王的方案如图丁所示。你认为______的实验方案更好，请说明你的理由______； （4）实验中小王发现：如果在杠杆的O点用弹簧测力计施加一个向上的力，这个力在探究实验时是否影响到杠杆的平衡？请说明理由______。 5．在“探究杠杆平衡条件”实验中： （1）如图甲所示，应调节杠杆两端的___________，使杠杆在水平位置平衡。 （2）如图乙所示，在A点悬挂4个钩码，在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使杠杆再次水平平衡，此时测力计示数为_______N。 （3）如图丙所示，在杠杆左边C点挂3个钩码，要使杠杆再次水平平衡，应在杠杆右边D点挂____个钩码。（实验中所用钩码均相同） 6．在：“探究杠杆平衡条件”的实验中： （1）为方便测量力臂，实验前应先调节杠杆两端的平衡螺母，使之在______位置平衡； （2）如图-1，此时杠杆处于平衡状态，如果在杠杆两端各挂一个相同的钩码，杠杆将______（选填“保持平衡”“顺时针转动”或“逆时针转动”）； （3）如图-2是一个加宽的杠杆装置，此时杠杆处于平衡状态。若只将左侧的钩码改挂到A点正上方的B点，力臂是线段______（选填“OA”“OB”或“AB”），此时杠杆______（选填“仍能”或“不能”）保持平衡。 ►考向03 杠杆平衡条件的应用 【提分秘籍】 利用杠杆平衡条件解决实际问题的步骤： （1）转化：分析受力情况，找出支点，然后找出动力和阻力、动力臂和阻力臂，将实际物体转化成杠杆模型； （2）标量：画出杠杆模型示意图，在图中标明动力、阻力、动力臂、阻力臂； （3）计算：根据已知条件，利用杠杆平衡条件分析求解。 7．如图甲所示，AB为轻质杠杆，AC为轻质硬棒且与力传感器相连，图乙是物体M从A点开始向右匀速运动过程中力传感器读数大小与时间的关系图像，则物体M的质量大小为________g；已知OA的长度为30cm，OB足够长，AC能承受的最大弹力大小为15N，若要杆不断，物体从A点开始运动时间最长为___________s（g=10N/kg）。 8．“节约用水，人人有责”，应养成随手关闭水龙头的好习惯。水龙头手柄可视为如图所示杠杆，O为支点，F为阻力，分别用力沿a、b、c、d方向关闭水龙头，其中用力最小的是（　　）。 A．A B．B C．C D．d 9．杆秤是人类发明的各种衡器中历史最悠久的一种，映射出中国古代劳动人民的聪明才智。如图是杆秤的示意图，秤钩上不挂物体，提起秤纽，当秤砣移动到C点时，杆秤刚好水平平衡，C点就是杆秤的________，杆秤上的刻度是________（选填“均匀”或“不均匀”）的。某标准杆秤的秤砣质量为1kg，秤和秤钩的总质量为0.5kg，O点为提纽悬点，OC=4cm，OD=10cm，要称量真实质量为2.0kg的物体，则秤砣离O点___________cm。如因长期使用，秤砣磨损，质量变为0.8kg，再测真实质量2.0kg的物体时，称出来的质量为___________kg。 题型二 滑轮 ►考向01 定滑轮与动滑轮 【提分秘籍】 判断滑轮类型的方法判断滑轮是定滑轮还是动滑轮，关键看它的轴是否和被拉物体一起移动，若一起移动，则滑轮为动滑轮；若不一起移动，则为定滑轮。另外，定滑轮常常会固定在其他不动的物体上，我们也可依据这一特点来判断滑轮是否为定滑轮。 10．关于动滑轮和定滑轮的特点，下列结论正确的是（　　）。 A．动滑轮不能改变施力方向 B．定滑轮不能改变施力方向 C．动滑轮不能省力 D．定滑轮能省一半力 11．如图，甲、乙实验可以得出“定滑轮不能省力”这一结论。小敏想通过一次实验既得出结论，又能直接显示出钩码的重力大小，于是在左侧加上一个相同的弹簧测力计（弹簧测力计重力不能忽略、绳和滑轮之间摩擦不计）。下列四套装置中能实现的是（　　）。 A． B． C． D． 12．如图所示，小明在“探究动滑轮工作特点”的实验中，滑轮第一次受到F1的作用，第二次受到竖直向上F2的作用，物体都被匀速向上提起。已知物体重力为G物。若不计摩擦和绳重，则下列说法正确的是（　　）。 A．该实验中，需要测量的物理量只有物重G物和测力计示数F； B．F2=G物； C．F1的力臂为OA； D．F1<F2 ►考向02 滑轮组的计算 【提分秘籍】 （1）理想状态下滑轮组的计算：在理想状态下滑轮组的计算中，不需要考虑绳重、动滑轮重及摩擦，可以直接使用，s=nh，进行相关计算。 （2）非理想状态下滑轮组的计算：在非理想状态下，需要考虑动滑轮自重，计算拉力的大小时要使用，但s=nh，进行还可以继续使用。 （3）水平方向滑轮组的计算：使用滑轮组水平拉动物体时，理想状态下滑轮组用几段绳子拉着动滑轮，拉力就是物体所受摩擦力的几分之一，即。物体移动的距离与绳子自由端移动距离的关系为s绳=ns物，速度关系为。 （4）反向滑轮组的受力分析：较复杂的滑轮组，常常不能直接用滑轮组公式进行分析、求解，故需要用受力分析法求解滑轮组中力的大小。此时，一般以滑轮或物体为研究对象，沿竖直方向或水平方向进行受力分析，根据物体受力平衡的条件进行求解，如图所示。 13．如图所示，质量为960kg、底面积为0.5m2的石材A放在水平地面上，利用滑轮组水平拉动A，使其在20s的时间内匀速向墙靠近了4m，水平拉力F＝500N，不计绳、滑轮组的质量以及绳与滑轮组之间的摩擦，g取10N/kg。求： （1）物体A的重力； （2）物体A的移动速度； （3）物体A对水平地面的压强。 14．如图所示，物体A重90N，沿水平方向匀速拉动物体前进时，若物体A与地面间摩擦力f=30N，不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦。则绳子端的拉力F是______N，当绳子自由端向左移动3米时，物体A向左移动______m。如果增大拉力F使物体加速运动，则物体A与地面间摩擦力_______（变大、变小、不变）。 15．用如图所示滑轮组匀速提升重为500N的物体，对绳的拉力为300N，不计绳重和摩擦，求： （1）动滑轮重力； （2）已知人的体重为 600N，拉动过程中绳始终未断裂，他用此滑轮组能提升的最大物重是多少。 ►考向03 斜面与轮轴 16．用不同的机械将重量相同的物体提升到相同的高度处，力F最小的是（机械自重及摩擦均不计）（　　）。 A． B． C． D． 17．如图，重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力F1、F2、F3的的大小关系是（　　）。 A．F3＜F1＜F2 B．F2＝F3＜F1 C．F2＜F3＝F1 D．F2＜F1＜F3 18．如图所示，在斜面上将一个物块匀速拉到高处，斜面长1.2m，高0.3m。 （1）沿斜面向上的拉力为10N，物块沿着斜面以10cm/s的速度向上匀速运动，若斜面的机械效率是60%，则物块的重力为___________N； 拉力的功率是___________W； （2）如果人手直接把该物块沿斜面的高提升0.3m，则人手做的功是___________J，假设该斜面绝对光滑，则拉力F应为___________N。 题型三 机械效率 ►考向01 机械效率的概念与比较 【提分秘籍】 功率和机械效率都是机械本身性能的重要参数，但它们是完全不同的物理量，表示机械完全不同的两个方面.功率表示做功快慢，机械效率表示有用功占总功的比值。 当不计绳重和摩擦时，机械效率，即同一滑轮组，其机械效率η与G物和G动有关，G动一定时,G物越大，η越大；G物一定时，G动越大，η越小。 19．关于功的原理和机械效率的说法正确的是（　　）。 A．使用机械提升物体可以省功； B．提升同一物体，使用省力杠杆一定比用等臂杠杆的机械效率大； C．提升同一物体，使用动滑轮一定比用定滑轮的机械效率大； D．使用任何机械提升物体，机械效率都不可能达到100% 20．如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是（　　）。 A．甲方式可以省力； B．乙方式不能改变力的方向； C．甲、乙两种方式做的有用功相等； D．甲、乙两种方式的机械效率相等 21．关于功率、机械效率的说法正确的是（　　）。 A．功率大的机器做功一定多 B．额外功占总功比值小的机器机械效率高 C．做功多的机器机械效率一定高 D．功率大的机器做功时间一定短 22．甲乙两个滑轮组如图所示，其中的每一个滑轮都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计滑轮组的摩擦，下列说法中错误的是（　　）。 A．若G1=G2，拉力做的有用功相同； B．若G1=G2，拉力做的总功不相同； C．若G1=G2，甲的机械效率大于乙的机械效率； D．用甲乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变 ►考向02 滑轮组的机械效率 【提分秘籍】 计算滑轮组机械效率的方法有三种： （1）分别求出W有、W总，运用公式计算； （2）已知绕绳方式，运用（或）计算； （3）对不计绳重及摩擦的竖直方向的滑轮组，运用公式直接计算。 23．在建筑工地，用如图所示的滑轮组把建筑材料运送到高处。当电动机用1000N的力拉钢丝绳，使建筑材料在10s内匀速上升1m的过程中，额外功为300J，g取10N/kg。则下列说法中正确的是（　　）。 A．动滑轮重为300N； B．电动机对钢丝绳做功的功率为100W； C．滑轮组的机械效率为70%； D．建筑材料的质量为270kg 24．如图所示，小华用滑轮组水平向左匀速拉动A物体，A物体5s内移动了100cm，且A物体与水平地面的摩擦力大小为12N，已知滑轮组的机械效率为80%，则下列说法错误的是（　　）。 A．拉力F大小为4N B．绳子自由端移动的速度为0.6m/s C．拉力F做功的功率为3W D．拉力F在5s内对滑轮组做的额外功为3J 25．质量为60kg的工人站在水平地面上，利用如图滑轮组竖直向下拉动绳子自由端，将一质量为80kg的重物A以0.2m/s的速度匀速上升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（g取10N/kg）。对此工作过程及装置以下说法正确的是（　　）。 A．动滑轮重为200N B．拉力F的功率为100W C．工人对绳的拉力做功1000J D．工人对地面的压力为100N ►考向03 斜面的机械效率 【提分秘籍】 对于斜面，有W总=W有+W额=Gh+fs，故斜面的机械效率，在实际计算时可根据题中已知条件灵活选用公式。 26．如图所示，斜面高为1m，长为4m，用沿斜面向上大小为75N的拉力F，将重为200N的木箱由斜面底端匀速缓慢拉到顶端，下列关于做功的判断正确的是（　　）。 A．木箱受到的重力做功的大小为800J B．拉力F对木箱做功的大小为300J C．木箱受到的合力做功的大小为125J D．木箱受到斜面的支持力做功的大小为200J 27．如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500N的力，将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，货物所受摩擦力方向沿斜面向 _____；斜面的机械效率为 _____。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用 _____的方法可以提高斜面的机械效率。 28．如图所示，斜面长，高。工人在6s内将重的物体从底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是。此过程中工人做的有用功为______J，斜面的机械效率为_______。 ►考向04 杠杆的机械效率 【提分秘籍】 杠杆机械效率的计算对于杠杆，不计摩擦时，有W总=W有+W额=Gh+G杆h杆，其中，G杆为杆的重力，h杆为杠杆重心移动的距离。故杠杆的机械效率，在实际计算时可根据需要灵活选用简便的公式。 29．如图所示，一根质地均匀的细木棒OC，OA=（1/4）OC，B为OC的中点。在C端用始终竖直向上的50N的拉力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.1m。提升该物体做的有用功是 J,总功是 J,木棒的机械效率为 (不计摩擦)。 30．小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”时，将总重为的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆从水平位置开始逐渐上升，带动钩码上升的高度为，弹簧测力计的示数为，其移动的距离为（钩码重不变），则下列说法正确的是　　。 A．此时杠杆的机械效率为； B．实验过程中测力计拉力的力臂长短不变； C．若将钩码移动到点，测力计的示数将增大； D．若增加钩码的重力，重复实验，则杠杆的机械效率不变 31．某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下： ①用轻绳悬挂杠杆一端的D点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在占点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平； ②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持0点位置不变)，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。 回答下列问题： (1)杠杆机械效率的表达式为η=____________；(用已知或测量的物理量符号表示) (2)本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是:___________； (3)若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。 题型四 测量滑轮组的机械效率 ►考向01 测量滑轮组的机械效率 【提分秘籍】 1．影响滑轮组机械效率的因素滑轮组是人们经常使用的简单机械，用同一滑轮组提升物体G升高h时，滑轮组对物体做的功为有用功，而人对滑轮组的拉力F做的功为总功，F移动的距离s=nh(n为与动滑轮相连绳子的段数)，则滑轮组的机械效率； 若不计摩擦力，而动滑轮的重为G’，那么提升动滑轮做的功就是额外功，则滑轮组的机械效率还可表示为。讨论这个表达式可知，对于同一滑轮组(G’一定)，提升重物越重，滑轮组的机械效率越高；而提升相同重物时，动滑轮越少、越轻的滑轮组，机械效率越高。 2．提高滑轮组机械效率的方法 (1)减小额外功在总功中占的比例。可采取改进机械结构、减小摩擦阻力等方法。如可使滑轮组在满载情况下工作，以增大有用功在总功中的比例，在滑轮的转轴中加润滑油，以减小摩擦阻力，或减小滑轮组中动滑轮的自重等，即在有用功一定的情况下，减小额外功，提高效率。 (2)增大有用功在总功中所占的比例，在额外功不变的情况下，增大有用功的大小。 (3)换用最简单的机械。 32．以下方法不能提高滑轮组的机械效率的是（ ）。 A.在滑轮的转动轴中加润滑油，以减小摩擦力 B.减小动滑轮的自重 C.尽量增大所提升物体的重力 D.尽量使物体移动的距离增大 33．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验，实验数据记录如表所示，第三次实验时的拉力如图所示。 实验 次数 钩码所受的 重力G/N 钩码上升的 高度h/cm 拉力F/N 绳自由端移动 的距离s/cm 机械效率η 1 2 10 0.8 30 83.3% 2 4 10 1.5 30 ② 3 6 10 ① 30 * （1）实验中应竖直向上___________拉动弹簧测力计使钩码上升； （2）表格中编号①的数据应为___________；编号②的数据应为___________； （3）比较实验数据可得出的实验结论是：使用同样的滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越___________； （4）如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重力为___________N； （5）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是___________。 A．增大绳重 B．减轻动滑轮重 C．加快物体提升的速度 34．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，读数为______N，第2次实验滑轮组的机械效率为______%。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______； （3）实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将______； （4）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”）。 基础巩固 一、单选题 1．（2024·安徽宿州·二模）如图所示，小明用滑轮组提升重为400N的物体，所用的拉力为250N，重物匀速提升2m，用时4s，此过程中（　　） A．滑轮组不省力 B．人拉着绳子往后退时拉力的大小发生变化 C．绳子自由端运动的速度为0.5m/s D．滑轮组的机械效率为80% 2．（23-24九年级上·江苏·期中）小明探究利用斜面提升物体是否省力、是否省功的实验，下列操作正确的是（　　） A．当小车匀速上升时拉力等于摩擦力 B．可以将小车车轮朝上放在斜面上进行探究 C．多次实验必须保持斜面的倾斜角度不变 D．测量拉力F前必须让弹簧测量计沿竖直方向调零 3．（2024·安徽合肥·二模）用如图所示的滑轮组在ls内将重为10N的物体沿竖直方向匀速提升0.2m，作用在绳子自由端的拉力F为4N，不计绳重和滑轮轴间的摩擦。在上述过程中，下列物理量计算结果正确的是（　　） A．动滑轮的重量为1N B．总功功率为2W C．额外功为0.4J D．滑轮组的机械效率为75% 4．（24-25九年级上·安徽池州·期中）在斜面上将一个质量为10kg的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为80N，斜面长2m、高1m。把重物直接提升所做的功作为有用功，下列说法正确的是（   ） A．物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用 B．做的有用功是200J C．此过程中斜面的机械效率为62% D．物体受到的摩擦力大小为30N 5．（24-25九年级上·安徽淮南·阶段练习）今年夏天，我市某小区进行下水道和自来水管道整修工程。为了在最短的时间完成整修工程任务，工地上有数台甚至数十台机器同时工作，其目的是增大所有机器总的（　　） A．功 B．功率 C．有用功 D．机械效率 6．（24-25九年级上·安徽合肥·阶段练习）前一段时间我县针对老旧小区进行了外墙修复和粉刷，图中的吊车正在辅助工人师傅进行施工，关于吊车的功、功率和效率说法正确的是（　　） A．做功越快时，吊车的机械效率越高 B．吊车功率越大，做功一定越多 C．吊车做的额外功越少，机械效率就越高 D．做功越快时，吊车的功率一定越大 7．（2024·四川达州·一模）如图甲所示，用拉力F竖直向上匀速提升重720N的货物，货物移动的距离与时间的关系如图乙所示。滑轮的机械效率为90%，不计绳重和摩擦，则（　　） A．绳子自由端移动的速度为0.5m/s B．动滑轮重80N C．拉力F的功率为360W D．拉力F为800N 8．（24-25九年级上·安徽马鞍山·开学考试）如图所示，重为G的均匀木棒竖直悬于O点，在其下端施一水平拉力F，让棒缓慢转到图中虚线所示位置，在转动的过程中（    ） A．动力臂逐渐变大 B．阻力臂逐渐变小 C．动力F逐渐变大 D．动力F保持不变 9．（23-24八年级下·安徽亳州·期中）如图所示，（滑轮、绳子重力和摩擦力均忽略不计），用力F拉着物体G匀速上升，物体上升的高度为h，拉力F移动的距离为s，下列等式中正确的是（　　） A． B． C． D． 二、填空题 10．（24-25九年级上·安徽池州·期中）如图装置中，物体A重120N，物体B重12N，在物体B的作用下，物体A在水平面上做匀速直线运动，受到水平面的摩擦力是物体A重的0.2倍，则此装置的效率为 %（结果保留一位小数）。 11．（24-25九年级上·安徽芜湖·阶段练习）如图所示，用滑轮组提升重物时，重80N的物体在10s内匀速上升1m。已知拉绳子的力F为50N，则提升重物的过程中滑轮组的机械效率是 。 12．（24-25九年级上·安徽亳州·期中）如图所示，工人沿斜面用的推力把一箱重为的货物从斜面底端缓慢匀速推进车厢，斜面高，则此斜面的长度为，则此斜面机械效率为 。 13．（24-25九年级上·安徽亳州·阶段练习）如图所示，把重为40N的物体从斜面底端匀速推到斜面顶端，斜面长2m，高0.6m，若沿斜面的推力F为20N，则斜面的机械效率是 %。 14．（24-25九年级上·安徽六安·阶段练习）如图所示为我国古代劳动人民在建筑工地上运送大木料的情境，抬起大木料的过程中使用横杆 （选填“可以”或“不可以”）省功。 15．（23-24八年级下·安徽黄山·期末）公元前700年前，中国古人就知道利用杆秤解决质量的测量问题，如图所示，杆秤可视为杠杆，提纽处为支点O。若不计其自重，在挂钩处悬挂被称物体，此时秤砣悬挂在D点，杆秤处于平衡状态。已知，CO=4cm，OD=10cm，秤砣的质量为1kg，则图中被称物体的质量是 kg，若这杆秤所能称的物体的最大质量为20kg，则OB的长度是 cm。 16．（24-25九年级上·江苏苏州·阶段练习）如图所示，是采用滑轮组水平向右移动重物的场景。已知物体A重为20N，水平滑动时受到的摩擦力为12N，拉力，物体A在10s内匀速移动了0.6m，则滑轮组的机械效率为 %。 三、作图题 17．（23-24八年级下·安徽淮南·阶段练习）2024年春节前后，我市普降大雪。人们在用铁锨铲雪时，铁锨可看成一个杠杆，如图是它的杠杆示意图，O为支点，请你在图中画出动力的力臂。 18．（23-24八年级下·安徽淮北·期末）如图所示，有一辆汽车陷入泥潭中，某人要用滑轮组将其拉出，请你画出最省力的绳子绕法。 19．（23-24八年级下·安徽淮北·期末）小明用力F把一个油桶推上台阶（油桶可看作杠杆），请画出力F的力臂l。 四、实验题 20．（24-25九年级上·安徽六安·期中）在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明分别用如图甲、乙、丙所示装置，进行了三次实验，实验数据记录如表。 实验装置 物体重力/N 提升高度/m 拉力/N 绳端移动的距离/m 机械效率 甲 3 0.1 2 0.3 50% 乙 6 0.1 ① 0.3 ② 丙 3 0.1 3 0.2 50% (1)在实验中，测量绳端拉力F时，应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计； (2)乙实验中弹簧测力计的示数如图所示，则表格中②处数据应为 ； (3)分析甲、乙组实验数据可得：同一滑轮组提升的物体重力越大，机械效率 （选填“越大”、“越小”或“不变”）。 21．（2024·安徽池州·三模）小刚利用图甲装置做“探究杠杆平衡条件”的实验，杠杆上每格的长度相等，每个钩码的质量都是50g。请你利用所学知识回答下列问题： (1)图甲所示的杠杆 （选填“是”或“不是”）平衡状态； (2)通过调节平衡螺母让杠杆保持水平静止，如图乙所示，在A处挂4个钩码，在B处用测力计竖直向上拉，要使杠杆仍水平静止，其示数为 N； (3)如果在B处用测力计斜向上拉，测力计的示数将变 。 22．（2024·安徽六安·二模）小明发现，沿斜坡向上拉物体时，斜坡越陡，所需拉力越大，那么斜面的机械效率是不是越大呢？为了研究斜面的机械效率与哪些因素有关，小明设计了如下实验装置，并用同一块木板做了三次实验，数据记录如表格所示： 实验次数 斜面的倾斜程度 物块重G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 机械效率 1 较缓 10 0.1 5.0 1 2 较陡 10 0.3 6.7 1 45% 3 最陡 10 0.5 8.4 1 60% （1）实验前要理解有用功、总功和额外功的概念，其中总功是指拉力所做的功，而拉力除了要克服物体重力做功外，还需要克服摩擦阻力做功，根据上述概念可知，测量斜面机械效率时的机械效率的表达式是η= （用表格中的字母表示）； （2）在计算出第一次的机械效率之后，综合分析三次实验的数据可以得到的结论是：其他条件相同时， ； （3）根据“W总=W有+W额”的关系可以计算出第1次实验中物体所受的摩擦力为 N。 23．（23-24八年级下·安徽六安·期末）在“探究杠杆的平衡条件”实验中： （1）实验前，杠杆在图甲所示的位置静止，此时应该向 （选填“右”或“左”）调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡； （2）如图乙，用测力计在A处竖直向上拉杠杆使其在水平位置平衡，在测力计逐渐向左倾斜到虚线位置的过程中，为保持杠杆在水平位置仍然平衡，测力计示数将逐渐 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； （3）探究结束后，小明根据所得结论制作了如图丙所示的杆秤，但是经测试发现能测得的物体的最大质量太小。下列操作能使杆秤所测最大质量变大的是 。（填选项字母） A．将a处挂钩适当向右移    B．将提绳A换为提绳B    C．换一个质量较小的秤砣 五、计算题 24．（24-25九年级上·安徽亳州·期中）建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示．在匀速吊起重为的物体时，物体内上升了，在此过程中，拉力F为。求： (1)滑轮组的机械效率； (2)拉力F的功率。 25．（24-25九年级上·安徽六安·期中）在日常生活中经常会使用斜面装运货物。如图所示，工人在车尾斜搭一块木板，用平行于斜面的推力，将100kg的货物沿木板由斜面底端匀速推到顶端。已知斜面长，高，g取10N/kg，求： (1)推力所做的总功； (2)该斜面的机械效率； (3)物体受到的摩擦力大小。 26．（24-25九年级上·安徽淮南·期中）斜面是一种常见的简单机械。如图所示的斜面高为，斜面长为。现用平行于斜面的拉力，将一个重物从斜面底端匀速拉到斜面顶端。求： (1)拉力做的有用功是多大？ (2)斜面的机械效率是多大？ (3)斜面对重物的摩擦力f是多大？ 能力提升 一、单选题 1．（2024·安徽·一模）如图所示，重100N的物体A在F=10N的拉力作用下，3s内沿水平地面匀速直线运动了1.5m，不计绳和滑轮自重，滑轮组的机械效率为90%。下列说法正确的是（　　） A．绳自由端移动的速度为0.5m/s B．在此过程中所做的额外功为15J C．物体与地面间的滑动摩擦力为18N D．拉力F增大时，物体A受到地面的摩擦力一定变大 2．（2024·安徽合肥·二模）为了将一物块送到高处，阿牛用木板和滑轮搭建了如图所示的装置。用力F拉动绳端，物块 沿斜面匀速向上运动，下列说法正确的是（　　） A．该装置使用滑轮是为了更加省力 B．物块所受摩擦力的方向沿斜面向下 C．此过程中物块的动能在减小，重力势能在增大 D．若绳子突然断开，物块将立即下滑 3．（2024·安徽宿州·二模）如图所示的简单机械中，在使用时属于费力杠杆的是（　　） A．钢丝钳 B．船桨 C．天平 D．瓶盖起子 4．（2024·安徽合肥·一模）如图所示，滑轮组将重为450N的物体匀速提升2m，绳子拉力为200N。则此过程中（　　） A．该滑轮组省了功 B．滑轮组机械效率为75％ C．该滑轮组没有省力 D．绳子自由端移动了4m 5．（2024·安徽芜湖·模拟预测）如图所示，将重为90N的物体A用细绳挂在杠杆的C端，杠杆的D端悬挂重为20N的物体B，当杠杆在水平位置平衡时，物体受到拉力大小为F1。已知，取，不计杆重与绳重。要使物体A恰好被细绳拉离地面，物体受到拉力大小变为F2。则下列判断中正确的是（     ） A．F1大小为20N B．移动支点O的位置，使 C．物体A对地面的压力需要减少20N D．杠杆D端所挂物体的重力减少10N 6．（2024·安徽芜湖·一模）如图所示，图甲装置中，空吊篮A重25N，绕在滑轮上的绳子承受最大拉力为100N。小李将空吊篮A提升到高处，施加拉力F随时间变化关系图像如图乙，空吊篮A上升速度随时间变化关系图像如图丙。忽略绳重、摩擦、空气阻力等。下列说法正确的是（    ） A．此装置动滑轮所受的重力为10N B．此装置第2秒内克服滑轮重力做功为15J C．此装置最多能匀速运载200N的货物 D．此装置运载货物最高机械效率为80% 7．（2024·安徽安庆·三模）在“探究杠杆平衡条件”的实验中，杠杆分别处于甲、乙、丙三个图示位置时均保持静止，下列说法正确的是（　　） A．甲图：杠杆不是平衡状态 B．乙图：两侧各取下一个钩码，杠杆仍然平衡 C．丙图：若以弹簧测力计对杠杆的拉力为动力，则该杠杆是省力杠杆 D．丙图：弹簧测力计始终竖直向上将钩码提升一高度，弹簧测力计示数不变 8．（2024·山东聊城·三模）用如图滑轮组提升重物（忽略绳重和摩擦），下列说法正确的是（　　） A．重物提升得越高，滑轮组的效率越高 B．匀速提升的速度越大，滑轮组的效率越高 C．重物越重，滑轮组的效率越高 D．动滑轮越重，滑轮组的效率越高 9．（2024·安徽滁州·三模）如图所示，用力F沿竖直方向匀速拉动绳子，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． 10．（2024·安徽亳州·三模）著名作家冯骥才在《挑山工》中描述了挑山工用扁担将货物运送上山的情景，如图所示。在这个过程中，下列说法错误的是（　　） A．挑山工做的有用功是对货物做的功 B．挑山工做的总功是对人、扁担和货物做的功 C．挑扁担时，左右两边都放上货物，这是利用了杠杆平衡的原理 D．挑山工匀速上升时把动能转化为重力势能 二、填空题 11．（2024·安徽·三模）如图所示，物块A放在水平地面上，用滑轮拉动物块A，已知拉力，物块A在10s内匀速前进4m，则拉力F做功的功率为 W。 12．（2024·安徽安庆·二模）停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出，如图甲所示。我们可以把该装置简化 成如图乙所示的杠杆，若横杆AB粗细相同，质量分布均匀，重60N，AB=3.0m，AO=0.3m 。 要使横杆AB保持水平平衡，则在A端施加最小动力大小是 N。 13．（2024·安徽滁州·二模）如图所示，利用滑轮组匀速拉动A物体，使它向右移动一段距离s，用最省力的绕线方式（图中未画出）。已知A物体重为G，拉动过程中绳a对物体的拉力为F1，滑轮组的绳端处所受人的拉力为F2，此过程滑轮组的机械效率是 。（用题中物理符号表示） 14．（2024·安徽合肥·二模）如图所示，斜面长，高。用平行于斜面向上的拉力F将重为75N的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端，此过程中物体所受摩擦阻力恒为18N。则上述过程中该斜面的机械效率为 。 15．（2024·安徽·二模）如图是某兴趣小组用轻质杆制作的杆秤，在a端挂上重为3N的物体，秤砣挂在c位置时秤杆刚好水平平衡，且ac=3bc，则秤砣的质量为 kg。 16．（2024·安徽马鞍山·一模）如图为小华制作的斜拉索大桥模型，她用长30cm，重4N的质地均匀分布的木条做桥面，立柱做桥塔，可绕O点转动，A端用细线与上的B点相连，桥面实质是一种杠杆，保持桥面水平，细线对的拉力 N。将细线一端的固定点由B点改至C点，拉力F的大小变化情况是变小，由此小华初步了解到大桥建造很高桥塔的好处。 17．（2024·安徽宣城·模拟预测）如图所示，在测斜面机械效率实验中，斜面倾角为θ1，通过轻绳跨过定滑轮，绳另一端吊一沙桶，增减沙子，称出桶和沙子的总重力为G2，（绳和滑轮间的摩擦不计），斜面机械效率表达式为η= （用题中已知量表示）。 18．（2024·安徽合肥·模拟预测）如图甲所示为教室里的照明灯，由两根绳子悬挂，可以等效为乙图，照明灯AB重为60 N，长度为1.2m，重心在照明灯中心O点，照明灯A端到悬挂点C点的距离为20 cm， 照明灯B端到悬挂点D点的距离为50 cm，则绳子在悬挂点C点承受的拉力大小为 N。 19．（21-22八年级下·上海·期中）一质量分布均匀自重为10牛的等边三角形木板OAB，可绕水平轴O在竖直平面内无摩擦转动。若在B点施加一个最小的力F使木板静止在水平位置（如图所示），则这个力F的大小为 牛；方向 。若在B点施加一个始终垂直于OB的力F，使木板从图示位置缓慢逆时针旋转90°则此过程中力F将 。 三、作图题 20．（2024·山东菏泽·一模）如图甲，重型订书机上端手柄为一杠杆。O为支点，A为动力作用点，B为阻力作用点，其简化工作原理如图乙所示，请在图乙中作出作用在A点的最小动力，作用在B点的阻力臂。 21．（2023·辽宁丹东·中考真题）如图所示，用轻质撬棒撬动地面上的石头，O是撬棒的支点，F2是阻力。请在图中画出作用在D点的最小动力F1、动力臂l1和阻力臂l2。    四、实验题 22．（2024·安徽合肥·二模）某实验小组利用如图装置测算滑轮组的机械效率，所测实验数据如下表。 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 2.0 0.1 1.0 0.3 66.7% 2 4.0 0.1 1.8 0.3 74.1% 3 4.0 0.1 1.1 0.5 72.7% 4 6.0 0.1 1.5 0.5 试根据表中实验数据完成下列问题： (1)表中第4次实验所测的机械效率是 ； (2)分析表中第1、2次实验的数据，可以得到的初步结论是：用同一滑轮组提升不同的重物时，物体越重，滑轮组的机械效率 （填“越小”、“越大”或“相同”）； (3)分析表中第3和第 （填“1”、“2”或“4”）这两次实验的数据，可以得到的初步结论是：滑轮组的机械效率与动滑轮的重有关。 23．（2024·安徽合肥·三模）格致实验小组利用如图所示的铁架台、材质均匀并带有均匀刻度的直杠杆、细线、弹簧测力计、钩码若干等实验器材，探究杠杆的平衡条件。 （1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时发现杠杆停在如图甲所示的位置。可以将平衡螺母向 调（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡； （2）如图乙所示，同学们设计了两种实验方案：第一种弹簧测力计沿竖直方向拉，其读数为；第二种弹簧测力计倾斜拉，其该数为，在同等条件下，使杠杆水平平衡时，两次弹簧测力计读数 （填“<”、“=”或“>”）； （3）如图丙，在杠杆O点处挂上2个钩码，每个钩码重0.5N，用弹簧测力计在A点处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计的示数 2N（选填“>”、“<”或“=”）。 五、计算题 24．（2024·安徽合肥·二模）学习来自地球的力后，我们知道质量分布均匀、形状规则的物体的重心，在它的几何中心上。 将一根粗细均匀的铁丝悬挂起来，在A 点悬挂一重为G0的物块，调节悬挂点直到铁丝恰好水平，测得OB=2OA，如图甲所示。 (1)试求铁丝的质量为多大？ (2)将这根铁丝从O 点弯成直角，当直角铁丝静止时，测得短边OA 和竖直方向的夹角为θ （如图乙），阿牛将直角铁丝从O 点分成两段，在各自重心处画出了重力的示意图（如图丙）请你画出它们的力臂； (3)试求 tanθ 的值。 25．（2024·安徽芜湖·模拟预测）用如图所示的装置，在绳端用的拉力F将重的物体，沿长，高的斜面，从底端匀速拉到顶端，用时。求： （1）拉力F移动的速度； （2）拉力的功率； （3）该装置的机械效率。 26．（2024·安徽马鞍山·二模）学习了项目化课程后，小刚自制一支能测液体密度的仪器.如图甲所示，取一根两端开口、粗细厚薄均匀的匀质塑料管MN，N端用合金块封口，再通过计算在塑料管外壁标上刻度线和刻度值，仪器就完成制作.如图乙所示，当仪器竖直漂浮在待测液体中时，液面所对应的刻度值就是待测液体的密度大小。已知塑料管长l1为30cm，质量m1为6g，塑料管横截面的外圆面积S为1.2cm2合金块长l2为2cm，质量m2为36g。 （1）计算该仪器的重力； （2）该仪器竖直漂浮在水中，水对该仪器底部的压强大小； （3）为了找出该仪器的重心，用细线将它悬挂起来，使其水平平衡，如图丙所示.计算重心O点离N端的距离d。 27．（安徽六安·期中）如图所示是我国传统计量工具——杆秤的结构示意图，O点是提纽，左边是秤盘，右边的秤砣用细线悬挂于秤杆上，若秤砣质量m0＝100g，秤盘悬挂点到提纽的距离L1＝10cm，秤盘中未放物体时，系秤砣的细线在距提纽L2＝5cm时，秤杆恰好水平平衡，秤杆和细线的质量不计（g取10N/kg）。求： （1）秤盘质量； （2）当系秤砣的细线在距提纽L3＝40cm时，秤盘中被称物体质量多大； （3）杆秤的刻度是否均匀，请计算说明。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 16 / 41 ( zxxk.com )学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 主题一 力 专题08 简单机械及机械效率（2~8分） 01考情透视·目标导航 02知识导图·思维引航 03考点突破·考法探究 考点一 杠杆 考点二 滑轮 考点三 机械效率 考点四 测量滑轮组的机械效率 04题型精研·考向洞悉 题型一 杠杆 ►考向01 杠杆、杠杆五要素与杠杆作图 ►考向02 杠杆平衡条件 ►考向03 杠杆平衡条件的应用 题型二 滑轮 ►考向01 定滑轮与动滑轮 ►考向02 滑轮组的计算 ►考向03 斜面与轮轴 题型三 机械效率 ►考向01 机械效率的概念与比较 ►考向02 滑轮组的机械效率 ►考向03 斜面机械效率 ►考向04 杠杆机械效率 题型四 测量滑轮组的机械效率 ►考向01 测量滑轮组的机械效率 05分层训练·巩固提升 ►分层训练 ►巩固提升 考点要求 课标要求 考查频次 命题预测 探究杠杆平衡的条件 · 2.2.6 知道简单机械。探究并了解杠杆的平衡条件。 · 4.2.5 探究杠杆平衡的条件。 · 10年9考 《简单机械及机械效率》是人类社会在生产生活中所经常使用的工具，对本单元的学习和考查应立足于社会实践。所以，考题也会从社会实践中对这些工具的使用入手。 本单元常考题型有：选择题、填空题、作图题、实验探究题、计算题等。 主要命题点有：杠杆及其应用、杠杆作图、探究杠杆的平衡条件、滑轮与滑轮组、滑轮组的应用与计算、斜面；认识有用功、额外功和总功；机械效率的概念及影响机械效率的因素；机械效率的简单计算；常用简单机械的机械效率和测量滑轮组的机械效率等 杠杆的应用 定滑轮和动滑轮 · · 10年3考 探究两类滑轮的作用 滑轮组 有用功与额外功 · 3.2.3 知道机械效率和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义。 · 3.2.4 能说出人类使用的一些机械。了解机械的使用对社会发展的作用。 · 10年9考 机械效率 · · 考点一 杠杆 要点1　杠杆 要素 具体内容 定义 在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。 (1)杠杆可直可曲，形状任意； (2)在力的作用下不易发生形变。 五要素 支点 杠杆绕着转动的固定点，用“O”表示 动力、阻力都是杠杆受到的力，所以作用点在杠杆上；动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆转动的方向相反。 动力 使杠杆转动的力，用“F1”表示 阻力 阻碍杠杆转动的力，用“F2”表示 动力臂 从支点到动力作用线的距离，用“L1”表示 阻力臂 从支点到阻力作用线的距离，用“L2”表示 要点2　杠杆类型的判断 要素 具体内容 分 类 名称 结构特征 特点 应用举例 省力杠杆 动力臂大于阻力臂 省力、费距离 撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀等。 费力杠杆 动力臂小于阻力臂 费力、省距离 缝纫机踏板、起重臂、镊子、理发剪刀、钓鱼竿等。 等臂杠杆 动力臂等于阻力臂 不省力、不费力 天平、定滑轮、跷跷板等。 要点3　杠杆的平衡条件及应用　 要素 具体内容 平衡 条件 杠杆平衡 杠杆静止或匀速转运 调节 调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。 (1)目的：可以方便地从杠杆上读出力臂的大小；消除杠杆自身重力对实验产生的影响； (2)调节方法：左端高向左调，右端高向右调。 杠杆的平 衡条件 表达式：动力×动力臂＝阻力×阻力 公式：F1l1＝F2l2或＝。 动力臂和阻力臂的比值不变，动力和阻力的比值也不变。 考点二 滑轮 定滑轮 动滑轮 滑轮组 定义 中间的轴固定不动的滑轮。 和重物一起移动的滑轮。 定滑轮和动滑轮的组合。 实质 等臂杠杆 动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。 变形或图示 　　 特点 不省力但是改变动力的方向。 省一半的力，但不能改变动力的方向。 既省力又能改变动力的方向。 F移动距离(s)和G移动距离(h)关系 s＝h s＝2h s＝nh 具体内容 斜面 定义 一个与水平面成一定夹角的倾斜平面 特点 省力机械 如图，用F表示力，s表示斜面长，h表示斜面高，物重为G。理想情况下，根据功的原理，得W＝Fs＝Gh，变形得F＝。当h一定时，斜面越长越省力，例如盘山公路。 轮轴 实例 饮料瓶瓶盖、螺丝钉、螺旋千斤顶等。 定义 由轮和轴组成，能绕共同轴线转动的简单机械叫做轮轴；半径较大的是轮，半径较小的是轴。 实质 能够连续旋转的杠杆，支点就在轴线，轮轴在转动时轮与轴有相同的转速。 如图所示，R为轮半径，r为轴半径，F1为作用在轮上的力，F2为作用在轴上的力，根据杠杆平衡条件，有F1R＝F2r(动力×轮半径＝阻力×轴半径)。可知：当动力作用在轮上，则轮轴为省力杠杆；当动力作用在轴上，则轮轴为费力杠杆。 考点三 机械效率 知识点 具体内容 说明 三 种 功 有用功 使用机械时，完成工作目的必须做的功，用W有表示。 (1)有用功总小于总功，所以机械效率总小于1，通常用百分数%表示。 (2)提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦、增大物重。 额外功 并非需要，又不得不做的功，用W额表示。 总功 有用功与额外功的和，也是作用在机械上的动力做的功：W总＝Fs＝W有＋W额。 机械 效率 有用功跟总功的比值，用公式表示为η＝×100%，实际中η<1。 影响机 械效率 的因素 滑轮组 (1)被提升的物重：物重增加，机械效率提高；(2)动滑轮重：动滑轮增加，机械效率减小；(3)绳重和摩擦。 斜面 (1)斜面的倾斜程度：斜面越陡，机械效率越高。 (2)斜面的粗糙程度：斜面越粗糙，机械效率越低。 考点四 测量滑轮组的机械效率 1．实验器材：一盒钩码、(材料不同的)两组滑轮、铁架台、弹簧测力计、刻度尺。 2．实验方法：控制变量法。 3．实验结论：滑轮组的机械效率与提升物体的重力、滑轮组的自身结构以及摩擦有关。 （1）在滑轮组的自身结构相同时，提升的物体重力越大，滑轮组的机械效率越大。 （2）在提升的物体重力相同时，滑轮组自身的结构越简单，滑轮组的机械效率越大。 4．问题探究： （1）实验中，应怎样拉动弹簧测力计？为什么要这样做？ 竖直匀速拉动，使弹簧测力计示数稳定，便于读出拉力的大小。 （2）如何探究滑轮组的机械效率与物重的关系？ 保持滑轮组的自身结构、摩擦因素等均不变，改变提升的钩码的重力，观察并记录弹簧测力计的示数，计算比较机械效率的高低。 （3）如何探究滑轮组的机械效率与滑轮组的自身结构的关系？ 保持提升的钩码的重力不变，改变滑轮组的自身结构(改变动滑轮的材料或动滑轮的个数)，观察并记录弹簧测力计的示数，计算比较机械效率的高低。 （4）实验结束后，如何计算总功、有用功、额外功？ ①W总＝Fs(F是绳端的拉力，s是绳端通过的距离)； ②W有＝Gh(G是提升钩码的重力，h是钩码被提升的高度)； ③W额＝W总－W有。 题型一 杠杆 ►考向01 杠杆、杠杆五要素与杠杆作图 【提分秘籍】 （1）支点是杠杆绕固定点转动的点，所以判断支点位置关键是看杠杆绕着哪个点转动； （2）力臂作图（画力臂的方法）：1）找到支点，确定力的作用点和方向；2）作出力的作用线；3）从支点向力的作用线作垂线段；4）标出力臂。 （3）最小力作图：找最长动力臂的方法：根据杠杆平衡条件画出最小力的实质是寻找最长力臂。1)如果动力作用点已经给出，则支点到动力作用点的距离就是可作出的最长的动力臂；2)如果动力作用点没有确定，则选择杠杆上离支点最远的点作为动力作用点，支点到动力作用点的距离即为可作出的最长的动力臂。 1．如图所示，开瓶器开启瓶盖时，可看作是（　　）。 A．以A为支点的费力杠杆 B．以A为支点的省力杠杆 C．以B为支点的费力杠杆 D．以B为支点的省力杠杆 【答案】B。 【解析】经验告诉我们，开启瓶盖时，瓶盖中的B点被撬起，故B点是阻力的作用点； 在开启的过程中，开瓶器绕A点转动，故A是支点。 在整个过程中，动力臂大于阻力臂，故它是省力杠杆，因此开瓶器开启瓶盖时，可看作是以A为支点的省力杠杆，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。 2．请在图中画出使杠杆ABC保持平衡的最小动力F1及其力臂l1的示意图。 【解析】先确定最长的力臂，即连接OA，则最长的动力臂为l1，然后过动力作用点A，做垂直于l1的作用力F1，如图所示： 3．用一根钢棒撬动地面上的一块大石头，如图所示，请你在图中作出最省力时的动力方向F并标出相应支点O的位置。 【解析】由图可知，当杠杆与地面的接触点为支点时，作用在O点的动力力臂最大，此时动力最小为F，力垂直于杠杆向上，如图所示： ►考向02 杠杆平衡条件 【提分秘籍】 探究杠杆平衡条件考向： （1）试验前杠杆不平衡应如何调节：调节两端平衡螺母； （2）横梁不在水平位置，左端翘起：平衡螺母左移； （3）杠杆的支点在中间位置目的：为了消除杠杆自重影响； （4）两侧挂上钩码后判断是否平衡：根据平衡条件判断； （5）力或力臂的计算：根据杠杆平衡条件进行计算； （6）让杠杆处于静止状态：方便进行实验。 4．如图是小李和小王利用刻度均匀的轻质杠杆探究“杠杆的平衡条件”实验。 （1）实验前没挂钩码时，杠杆静止的位置如图甲所示，此时应将螺母向_____调节，使杠杆在水平位置平衡； （2）杠杆平衡后，小李在左右两侧分别挂上钩码，如图乙所示，松手后杠杆的______端会下沉； （3）接着，小李和小王又分别设计了两种实验方案，小李的方案如图丙所示，小王的方案如图丁所示。你认为______的实验方案更好，请说明你的理由______； （4）实验中小王发现：如果在杠杆的O点用弹簧测力计施加一个向上的力，这个力在探究实验时是否影响到杠杆的平衡？请说明理由______。 【答案】右；左；小李；图丙中弹簧测力计的力与力臂垂直，力臂在杠杆上便于测量；见解析。 【解析】（1）杠杆右端偏高，平衡螺母应向上翘的右端移动，使杠杆在水平位置平衡，这样力臂在杠杆上，便于测量力臂大小，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响。 （2）设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件有4G×2L>2G×3L 左端大，故左端下沉；要使杠杆重新在水平位置平衡，如果不改变钩码总个数和悬挂点位置，只需要将左侧的钩码去掉一个即可平衡。 （3）由图可知，弹簧测力计在图丙的力与杠杆垂直，力臂在杠杆上便于测量，图丁的力不与杠杆垂直，力臂不方便测量，故图丙好。 （4）杠杆在O点施加一个向上的力，这个力过杠杆的支点，力臂为零，这个力在探究杠杆平衡时不会影响到杠杆的平衡。 5．在“探究杠杆平衡条件”实验中： （1）如图甲所示，应调节杠杆两端的___________，使杠杆在水平位置平衡。 （2）如图乙所示，在A点悬挂4个钩码，在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使杠杆再次水平平衡，此时测力计示数为_______N。 （3）如图丙所示，在杠杆左边C点挂3个钩码，要使杠杆再次水平平衡，应在杠杆右边D点挂____个钩码。（实验中所用钩码均相同） 【答案】平衡螺母；2；2。 【解析】（1）杠杆在使用之前应该进行调平，此时甲图中杠杆未在水平位置平衡，则需要通过调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。 （2）如图乙，弹簧测力计分度值为0.1N，此时读数为2N。 （3）设每个钩码重力均为G，在D点悬挂n个钩码，则由杠杆平衡条件可得3G×lCO=nG×lDO 解得n=2 即应在杠杆右边D点挂2个钩码。 6．在：“探究杠杆平衡条件”的实验中： （1）为方便测量力臂，实验前应先调节杠杆两端的平衡螺母，使之在______位置平衡； （2）如图-1，此时杠杆处于平衡状态，如果在杠杆两端各挂一个相同的钩码，杠杆将______（选填“保持平衡”“顺时针转动”或“逆时针转动”）； （3）如图-2是一个加宽的杠杆装置，此时杠杆处于平衡状态。若只将左侧的钩码改挂到A点正上方的B点，力臂是线段______（选填“OA”“OB”或“AB”），此时杠杆______（选填“仍能”或“不能”）保持平衡。 【答案】水平；顺时针转动；OA；仍能。 【解析】（1）[1]实验前应先调节杠杆两端的平衡螺母，使其在水平位置平衡，以便于测量力臂。 （2）[2]由于左边的力臂小于右边的力臂，加上相同的钩码后，左边力臂与钩码重力之积小于右边力臂与钩码重力之积，故杠杆顺时针转动。 （3）[3][4]力臂仍然为OA，因为力臂是支点到力臂的作用线的距离，故力臂是OA；由于力臂大小不变，钩码重力不变，右边的力臂和钩码的重力之积不变，故仍然平衡。 ►考向03 杠杆平衡条件的应用 【提分秘籍】 利用杠杆平衡条件解决实际问题的步骤： （1）转化：分析受力情况，找出支点，然后找出动力和阻力、动力臂和阻力臂，将实际物体转化成杠杆模型； （2）标量：画出杠杆模型示意图，在图中标明动力、阻力、动力臂、阻力臂； （3）计算：根据已知条件，利用杠杆平衡条件分析求解。 7．如图甲所示，AB为轻质杠杆，AC为轻质硬棒且与力传感器相连，图乙是物体M从A点开始向右匀速运动过程中力传感器读数大小与时间的关系图像，则物体M的质量大小为________g；已知OA的长度为30cm，OB足够长，AC能承受的最大弹力大小为15N，若要杆不断，物体从A点开始运动时间最长为___________s（g=10N/kg）。 【答案】1000；12.5。 【解析】[1]从图乙可以看到，一开始时，力传感器读数大小是10N，由于AB为轻质杠杆，AC为轻质硬棒，不考虑它们的质量，不考虑它们的重力，那么这个力传感器读数大小就是等于物体M的重力大小，则根据可知，物体M的质量 物体M的质量是1000g。 [2]从图乙可以看到，物体从A点开始运动，到第5s时，力传感器读数大小是零，即A端没有压力，那么物体M就应该是在O点，这时物体M对轻质杠杆AB压力的力臂大小是零，运动时间是5s，这段时间通过的路程 则物体M匀速运动的速度 物体M匀速运动的速度是0.06m/s； 然后继续向右运动，物体M对轻质杠杆AB压力的力臂在变大，直到AC能承受的最大弹力大小为15N，根据杠杆的平衡条件可知 其中的F是最大弹力15N，lx是物体M相对于O点往右移动的距离，代入数据解得 那么直到AC能承受的最大弹力大小为15N时，物体M相对于O点往右移动的距离是0.45m，物体M匀速运动的速度是0.06m/s，则物体M相对于O点往右移动的时间 物体M相对于O点往右移动的时间是7.5s，由上述可知，在OA段移动时，需要的时间是5s，则物体从A点开始运动时间最长为； 物体从A点开始运动时间最长为12.5s。 8．“节约用水，人人有责”，应养成随手关闭水龙头的好习惯。水龙头手柄可视为如图所示杠杆，O为支点，F为阻力，分别用力沿a、b、c、d方向关闭水龙头，其中用力最小的是（　　）。 A．A B．B C．C D．d 【答案】B。 【解析】根据杠杆平衡的条件，阻力和阻力臂不变，动力的力臂最大时，动力最小，所以用力沿b方向关闭水龙头时，动力臂最大，用力最小，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。 9．杆秤是人类发明的各种衡器中历史最悠久的一种，映射出中国古代劳动人民的聪明才智。如图是杆秤的示意图，秤钩上不挂物体，提起秤纽，当秤砣移动到C点时，杆秤刚好水平平衡，C点就是杆秤的________，杆秤上的刻度是________（选填“均匀”或“不均匀”）的。某标准杆秤的秤砣质量为1kg，秤和秤钩的总质量为0.5kg，O点为提纽悬点，OC=4cm，OD=10cm，要称量真实质量为2.0kg的物体，则秤砣离O点___________cm。如因长期使用，秤砣磨损，质量变为0.8kg，再测真实质量2.0kg的物体时，称出来的质量为___________kg。 【答案】0刻度线；均匀；24；2.5。 【解析】[1][2]如图所示： 秤钩上不挂物体，提起秤纽，当秤砣移动到C点时，杆秤刚好水平平衡，此时C点就是杆秤的0刻度线，杆秤、秤钩的总自重为G0，重心在A点，不挂重物，秤砣在0刻度线位置时，杆秤在水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件得G0×OA=G秤砣×OC① 当在秤钩挂重物Gx时，秤砣移动到距离零刻度线l处时，杠杆在水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件得G0×OA+Gx×OD=(OC+l)G秤砣② 由①和②得到 则l与Gx成正比，故此杆秤刻度是均匀的。 [3]秤杆和秤盘的重心为A，当杠杆平衡时秤砣放在C点，根据杠杆的平衡条件可知G秤×OA=G砣×OC m秤g×OA=m砣g×OC，0.5kg×OA=1kg×4cm，OA=8cm 使用1kg秤砣（正常情况下），设秤砣到O点的距离L，根据杠杆的平衡条件可知 m物g×OD+m秤g×OA=m砣g×L 2kg×g×10cm+0.5kg×g×8cm=1kg×g×L，L=24cm，即秤砣离O点是24cm。 [4]秤砣磨损，质量变为0.8kg，设秤砣到O点的距离L′，根据杠杆的平衡条件可知 m物g×OD+m秤g×OA=m砣g×L′ 2kg×g×10cm+0.5kg×g×8cm=0.8kg×g×L′，L′=30cm 此杆秤刻度是均匀的，秤砣离O点是24cm，对应物体的质量是2kg，杆秤1cm对应的质量为 秤砣到O点的距离是30cm，对应的质量为。 题型二 滑轮 ►考向01 定滑轮与动滑轮 【提分秘籍】 判断滑轮类型的方法判断滑轮是定滑轮还是动滑轮，关键看它的轴是否和被拉物体一起移动，若一起移动，则滑轮为动滑轮；若不一起移动，则为定滑轮。另外，定滑轮常常会固定在其他不动的物体上，我们也可依据这一特点来判断滑轮是否为定滑轮。 10．关于动滑轮和定滑轮的特点，下列结论正确的是（　　）。 A．动滑轮不能改变施力方向 B．定滑轮不能改变施力方向 C．动滑轮不能省力 D．定滑轮能省一半力 【答案】A。 【解析】AC．动滑轮的动力臂是阻力臂的2倍的杠杆，使用动滑轮能省一半的力，不能改变动力方向，故A正确，C错误； BD．使用定滑轮不能省力，是因为定滑轮是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，动力就等于阻力，能改变动力方向，故BD错误。故选A。 11．如图，甲、乙实验可以得出“定滑轮不能省力”这一结论。小敏想通过一次实验既得出结论，又能直接显示出钩码的重力大小，于是在左侧加上一个相同的弹簧测力计（弹簧测力计重力不能忽略、绳和滑轮之间摩擦不计）。下列四套装置中能实现的是（　　）。 A． B． C． D． 【答案】D。 【解析】AC．在AC两图中，钩码挂在拉环上（即左边测力计倒置使用），因为弹簧测力计本身有重力，所以此时测力计显示的示数等于测力计自身的重力与钩码重力之和，则不能直接显示出钩码的重力大小，故AC项不符合题意； B．在B图中，钩码挂在挂钩上（即左边测力计正常使用），所以能直接显示出钩码的重力大小，右边的测力计倒置使用，此时右边测力计的示数等于左边测力计的重力与钩码重力之和，而左边测力计的示数等于钩码的重力，所以两边测力计的示数不相等，不能得出正确结论，故B项不符合题意； D．在D图中，钩码挂在挂钩上（即左边测力计正常使用），所以能直接显示出钩码的重力大小，设两测力计的重力均为G，由于定滑轮上的左边都是钩码和一个测力计在拉绳子，则绳子的拉力为 左边测力计的示数为 手拉右边测力计的挂钩，由力的平衡条件可得，右边测力计的示数（即测力计受到向下的拉力）为 所以 能得出正确结论，故D项符合题意。故选D。 12．如图所示，小明在“探究动滑轮工作特点”的实验中，滑轮第一次受到F1的作用，第二次受到竖直向上F2的作用，物体都被匀速向上提起。已知物体重力为G物。若不计摩擦和绳重，则下列说法正确的是（　　）。 A．该实验中，需要测量的物理量只有物重G物和测力计示数F； B．F2=G物； C．F1的力臂为OA； D．F1<F2 【答案】C。 【解析】A．应测出滑轮与物体的总重，故A错误； B．第二次拉力等于滑轮与物体总重的一半，故B错误； C．力臂是支点到力的作用线的距离，故C正确； D．F1力臂小于F2力臂，力较大，故D错误。故选C。 ►考向02 滑轮组的计算 【提分秘籍】 （1）理想状态下滑轮组的计算：在理想状态下滑轮组的计算中，不需要考虑绳重、动滑轮重及摩擦，可以直接使用，s=nh，进行相关计算。 （2）非理想状态下滑轮组的计算：在非理想状态下，需要考虑动滑轮自重，计算拉力的大小时要使用，但s=nh，进行还可以继续使用。 （3）水平方向滑轮组的计算：使用滑轮组水平拉动物体时，理想状态下滑轮组用几段绳子拉着动滑轮，拉力就是物体所受摩擦力的几分之一，即。物体移动的距离与绳子自由端移动距离的关系为s绳=ns物，速度关系为。 （4）反向滑轮组的受力分析：较复杂的滑轮组，常常不能直接用滑轮组公式进行分析、求解，故需要用受力分析法求解滑轮组中力的大小。此时，一般以滑轮或物体为研究对象，沿竖直方向或水平方向进行受力分析，根据物体受力平衡的条件进行求解，如图所示。 13．如图所示，质量为960kg、底面积为0.5m2的石材A放在水平地面上，利用滑轮组水平拉动A，使其在20s的时间内匀速向墙靠近了4m，水平拉力F＝500N，不计绳、滑轮组的质量以及绳与滑轮组之间的摩擦，g取10N/kg。求： （1）物体A的重力； （2）物体A的移动速度； （3）物体A对水平地面的压强。 【答案】（1）9.6×103N；（2）0.2m/s；（3）1.92×104Pa。 【解析】（1）A的重力为 （2）物体A的速度为 （3）A对水平地面的压力为 A对水平地面的压强为。 答：（1）物体A的重力为9.6×103N；（2）物体A的移动速度为0.2m/s；（3）物体A对水平地面的压强为1.92×104Pa。 14．如图所示，物体A重90N，沿水平方向匀速拉动物体前进时，若物体A与地面间摩擦力f=30N，不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦。则绳子端的拉力F是______N，当绳子自由端向左移动3米时，物体A向左移动______m。如果增大拉力F使物体加速运动，则物体A与地面间摩擦力_______（变大、变小、不变）。 【答案】10；1；不变。 【解析】[1]由图知，滑轮组绳子的有效股数n=3，不计滑轮重和绳与滑轮间摩擦，绳端的拉力 [2]绳子自由端向左移动s=3m时，物体A向左移动的距离 [3]增大拉力F使物体加速运动，物体A对地面的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则物体A与地面间滑动摩擦力不变。 15．用如图所示滑轮组匀速提升重为500N的物体，对绳的拉力为300N，不计绳重和摩擦，求： （1）动滑轮重力； （2）已知人的体重为 600N，拉动过程中绳始终未断裂，他用此滑轮组能提升的最大物重是多少。 【答案】（1）100N；（2）1100N。 【解析】（1）如图所示，2段绳子承担重力，即n=2，则动滑轮的重力为 （2）向下拉时，人对绳子的最大拉力等于人的重力，即 此滑轮组能提升的最大物重是 答：（1）动滑轮重力为100N；（2）此滑轮组能提升的最大物重是1100N。 ►考向03 斜面与轮轴 16．用不同的机械将重量相同的物体提升到相同的高度处，力F最小的是（机械自重及摩擦均不计）（　　）。 A． B． C． D． 【答案】D。 【解析】A图中，在机械自重及摩擦均不计的情况下，拉力F1和物体重力G的关系 即 B图中，绳子的股数n=3，所以在机械自重及摩擦均不计的情况下，拉力F2和物体重力G的关系 C图中，在机械自重及摩擦均不计的情况下，拉力F3和物体重力G的关系 D图中，杠杆的动力臂和阻力臂的比值 由杠杆平衡条件可知 所以 综上所述，力的大小关系为，所以F4最小。故选D。 17．如图，重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力F1、F2、F3的的大小关系是（　　）。 A．F3＜F1＜F2 B．F2＝F3＜F1 C．F2＜F3＝F1 D．F2＜F1＜F3 【答案】B。 【解析】由题知，不计机械自重和摩擦。第一幅图中L1＝L2 为等臂杠杆，由杠杆平衡条件可得F1＝G 第二幅图是滑轮组，承担总重的绳子段数n＝3，则 第三幅图是轮轴，此时的 即动力作用在轮上，此时的动力为 由此可知F2＝F3＜F1，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。 18．如图所示，在斜面上将一个物块匀速拉到高处，斜面长1.2m，高0.3m。 （1）沿斜面向上的拉力为10N，物块沿着斜面以10cm/s的速度向上匀速运动，若斜面的机械效率是60%，则物块的重力为___________N； 拉力的功率是___________W； （2）如果人手直接把该物块沿斜面的高提升0.3m，则人手做的功是___________J，假设该斜面绝对光滑，则拉力F应为___________N。 【答案】24；1；7.2；6。 【解析】（1）[1]根据题意知道，拉力做的总功W总=Fs=10 N×1.2m=12J 有用功W有=Gh 斜面的机械效率 由此解得 [2]物块沿着斜面以10cm/s的速度向上匀速运动的时间 由 知道，拉力的功率是 （2）[3]如果人手直接把该物块沿斜面的高提升0.3m，则人手克服重力做的功，即人手做的功是 [4]若斜面绝对光滑，由利用功的原理知道，人做的有用功等于用斜面所做的功W有=W总=7.2J 即Gh=Fs 则拉力F应为。 题型三 机械效率 ►考向01 机械效率的概念与比较 【提分秘籍】 功率和机械效率都是机械本身性能的重要参数，但它们是完全不同的物理量，表示机械完全不同的两个方面.功率表示做功快慢，机械效率表示有用功占总功的比值。 当不计绳重和摩擦时，机械效率，即同一滑轮组，其机械效率η与G物和G动有关，G动一定时,G物越大，η越大；G物一定时，G动越大，η越小。 19．关于功的原理和机械效率的说法正确的是（　　）。 A．使用机械提升物体可以省功； B．提升同一物体，使用省力杠杆一定比用等臂杠杆的机械效率大； C．提升同一物体，使用动滑轮一定比用定滑轮的机械效率大； D．使用任何机械提升物体，机械效率都不可能达到100% 【答案】D。 【解析】A．根据功的原理，使用任何机械提升物体时，都不能省功，因为不可避免的会做额外功，故A错误； B．提升同一物体，使用省力杠杆不一定比用等臂杠杆的机械效率大，机械效率指的是有用功与总功之比，与是否省力无关，故B错误； C．提升同一物体，使用动滑轮不一定比用定滑轮的机械效率大，机械效率指的是有用功与总功之比，与是否省力无关，故C错误； D．使用任何一个机械提升物体时，不可避免的会做额外功，故D正确。故选D。 20．如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是（　　）。 A．甲方式可以省力； B．乙方式不能改变力的方向； C．甲、乙两种方式做的有用功相等； D．甲、乙两种方式的机械效率相等 【答案】C。 【答案】本题中有用功就是克服物体重力所做的功。对动滑轮所做的功是额外功，总功等于有用功和额外功之和，机械效率是有用功与总功的比值。 A．由图可知，甲方式是两个定滑轮，定滑轮的本质是等臂杠杆，不能省力，故A错误； B．乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，不仅可以省力，也可以改变力的方向，故B错误； C．由题可知，甲乙两滑轮组均将相同物体提升相同高度，由W有＝Gh可知，W甲有＝W乙有；故C正确； D．由图可知，甲方式是两个定滑轮，乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，乙方式做的额外功大于甲方式做的额外功，有用功相同、总功不相同，根据η＝×100%可知，两个滑轮组的机械效率不相等，故D错误。 21．关于功率、机械效率的说法正确的是（　　）。 A．功率大的机器做功一定多 B．额外功占总功比值小的机器机械效率高 C．做功多的机器机械效率一定高 D．功率大的机器做功时间一定短 【答案】B。 【解析】A．功率是指做功的快慢，功率大的机器做功并不一定多，故A错误； B．根据机械效率公式 可知额外功占总功比值小的机器，有用功占比大，则其机械效率高，故B正确； C．功率大的机械、做功多的机械，额外功不一定小，机械效率不一定高，故C错误； D．功率大的机器说明做功快，但做功时间不一定短，故D错误。 故选B。 22．甲乙两个滑轮组如图所示，其中的每一个滑轮都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计滑轮组的摩擦，下列说法中错误的是（　　）。 A．若G1=G2，拉力做的有用功相同； B．若G1=G2，拉力做的总功不相同； C．若G1=G2，甲的机械效率大于乙的机械效率； D．用甲乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变 【答案】D。 【解析】A．若G1=G2，将两个重力相同的物体提高相同的高度，据W=Gh知，拉力做的有用功相同，故A正确，不符合题意； B．由图示知，不计滑轮组摩擦，甲滑轮组提起一个动滑轮，乙滑轮组提起两个动滑轮，甲所做的额外功比乙所做的额外功小，G1=G2时，所做的有用功相同，所以拉力所做的总功不相同，故B正确，不符合题意； C．若G1=G2，则两个滑轮组所做的有用功相同，甲的额外功小于乙的额外功，甲的总功小于乙的总功，据知，甲的机械效率大于乙的机械效率，故C正确，不符合题意； D．用相同的滑轮组提起不同的重物，物重起重，机械效率越高，故D错误，符合题意。 故选D。 ►考向02 滑轮组的机械效率 【提分秘籍】 计算滑轮组机械效率的方法有三种： （1）分别求出W有、W总，运用公式计算； （2）已知绕绳方式，运用（或）计算； （3）对不计绳重及摩擦的竖直方向的滑轮组，运用公式直接计算。 23．在建筑工地，用如图所示的滑轮组把建筑材料运送到高处。当电动机用1000N的力拉钢丝绳，使建筑材料在10s内匀速上升1m的过程中，额外功为300J，g取10N/kg。则下列说法中正确的是（　　）。 A．动滑轮重为300N； B．电动机对钢丝绳做功的功率为100W； C．滑轮组的机械效率为70%； D．建筑材料的质量为270kg 【答案】D。 【解析】A．由图知，n=3，额外功为300J，若忽略绳重和摩擦，动滑轮的重力 但题目中缺少条件“忽略绳重和摩擦”，则动滑轮的重力不等于300N，故A错误； B．绳子自由端移动的距离s=3h=3×1m=3m 电动机对钢丝绳做功W总=Fs=1000N×3m=3000J 电动机对钢丝绳做功的功率为 C．滑轮组的机械效率为 D．建筑材料的重力 建筑材料的质量为 故D正确。故选D。 24．如图所示，小华用滑轮组水平向左匀速拉动A物体，A物体5s内移动了100cm，且A物体与水平地面的摩擦力大小为12N，已知滑轮组的机械效率为80%，则下列说法错误的是（　　）。 A．拉力F大小为4N B．绳子自由端移动的速度为0.6m/s C．拉力F做功的功率为3W D．拉力F在5s内对滑轮组做的额外功为3J 【答案】A。 【解析】B．动滑轮上有三段绳子，则n=3，5s内绳子自由端移动的距离s绳=ns物=3×100×10-2m=3m 绳子自由端移动的速度 故B正确，不符合题意； AC．物体克服摩擦力做的有用功W有=fs物=12N×100×10-2m=12J 拉力做的总功 拉力F大小 拉力F做功的功率 故A错误，符合题意；C正确，不符合题意。 D．拉力F在5s内对滑轮组做的额外功W额=W总-W有=15J-12J=3J 故D正确，不符合题意。故选A。 25．质量为60kg的工人站在水平地面上，利用如图滑轮组竖直向下拉动绳子自由端，将一质量为80kg的重物A以0.2m/s的速度匀速上升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（g取10N/kg）。对此工作过程及装置以下说法正确的是（　　）。 A．动滑轮重为200N B．拉力F的功率为100W C．工人对绳的拉力做功1000J D．工人对地面的压力为100N 【答案】ACD。 【解析】A．由图中滑轮组的结构知道 n=2，物体A的质量m=80kg，则A的重力 GA=mg=80kg×10N/kg=800N 不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率 解得G动=200N，故A正确； C．工人对绳子的拉力为 则工人对绳的拉力做的功为W=Fs=F×2h=500N×2×1m=1000J，故C正确； B．已知物体A移动的速度vA=0.2m/s，则工人拉绳子的速度v人=2vA=2×0.2m/s=0.4m/s 则拉力F的功率为，故B错误； D．工人对绳子的拉力和绳子对人的拉力是一对相互作用力，则绳子对人的拉力为F人=F=500N 工人的质量m人=600kg 工人的重力为G人=m人g=600kg×10N/kg=600N 则地面对人的支持力为F支=G人-F人=600N-500N=100N 则人对地面的压力为F压=F支=100N 故D正确。故选ACD。 ►考向03 斜面的机械效率 【提分秘籍】 对于斜面，有W总=W有+W额=Gh+fs，故斜面的机械效率，在实际计算时可根据题中已知条件灵活选用公式。 26．如图所示，斜面高为1m，长为4m，用沿斜面向上大小为75N的拉力F，将重为200N的木箱由斜面底端匀速缓慢拉到顶端，下列关于做功的判断正确的是（　　）。 A．木箱受到的重力做功的大小为800J B．拉力F对木箱做功的大小为300J C．木箱受到的合力做功的大小为125J D．木箱受到斜面的支持力做功的大小为200J 【答案】B。 【解析】A．由题意知，木箱的重力G=200N，斜面高h=1m，则克服重力做功W有用=Gh=200N×1m=200J，故A错误； B．拉力F做的功W总=Fs=75N×4m=300J，故B正确； C．木箱沿斜面匀速缓慢运动，处于平衡状态，则木箱所受合力为零，由W=Fs可知，合力做功大小为0J，故C错误； D．木箱移动方向与支持力方向垂直，木块没有在支持力的方向上通过一定的距离，所以斜面的支持力做功为0J，故B错误。故选B。 27．如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500N的力，将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，货物所受摩擦力方向沿斜面向 _____；斜面的机械效率为 _____。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用 _____的方法可以提高斜面的机械效率。 【答案】①下；②80% ；③减小木板粗糙程度。 【解析】[1]货物相对斜面向上运动，所受的斜面的摩擦力沿斜面向下。 [2]如图所示，斜面的长度为l，其高度 斜面的机械效率 [3]斜面与地面夹角和货物质量不变，即有用功保持不变，可通过减少额外功来提高斜面的机械效率。为了减少额外功，可减小摩擦力，压力不变时，可通过改变接触面的粗糙程度来改变摩擦，所以可通过减小木板表面的粗糙程度来提高机械效率。 28．如图所示，斜面长，高。工人在6s内将重的物体从底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是。此过程中工人做的有用功为______J，斜面的机械效率为_______。 【答案】360；80。 【解析】(1)工人利用斜面提升重物，所做的有用功W有用=Gh=600N0.6m=360J 即此过程中工人做的有用功为360J。 (2)斜面的机械效率η===80 即斜面的机械效率为80。 ►考向04 杠杆的机械效率 【提分秘籍】 杠杆机械效率的计算对于杠杆，不计摩擦时，有W总=W有+W额=Gh+G杆h杆，其中，G杆为杆的重力，h杆为杠杆重心移动的距离。故杠杆的机械效率，在实际计算时可根据需要灵活选用简便的公式。 29．如图所示，一根质地均匀的细木棒OC，OA=（1/4）OC，B为OC的中点。在C端用始终竖直向上的50N的拉力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.1m。提升该物体做的有用功是 J,总功是 J,木棒的机械效率为 (不计摩擦)。 【答案】18；20；90%。 【解析】提升该物体做的有用功 由题意可知, OA=（1/4）OC，由比例关系可知，拉力端(C端)上升的高度s=4h=4×0.1m=0.4m, 提升该物体做的总功 木棒的机械效率。 答案为：18；20；90%。 30．小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”时，将总重为的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆从水平位置开始逐渐上升，带动钩码上升的高度为，弹簧测力计的示数为，其移动的距离为（钩码重不变），则下列说法正确的是　　。 A．此时杠杆的机械效率为； B．实验过程中测力计拉力的力臂长短不变； C．若将钩码移动到点，测力计的示数将增大； D．若增加钩码的重力，重复实验，则杠杆的机械效率不变 【答案】C。 【解析】A．根据题意可知，，，， 则杠杆的机械效率：；故A错误； B．根据图示可知，杠杆在水平位置时，拉力与垂直，则此时的力臂最长，当竖直向上匀速拉动弹簧测力计时，拉力不再与垂直，则力臂会减小，故B错误； C．钩码的重力不变，将钩码移动到点时，根据图示和题意可知，阻力和动力臂都不变，阻力臂增大，由可知，动力将增大，即测力计的示数将增大，故C正确； D．若增加钩码的重量，重复实验，因不计转轴处的摩擦，克服铁质杠杆重力做的功为额外功，则有用功增大，额外功不变，根据，则杠杆的机械效率将变大，故D错误。故选C。 31．某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下： ①用轻绳悬挂杠杆一端的D点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在占点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平； ②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持0点位置不变)，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。 回答下列问题： (1)杠杆机械效率的表达式为η=____________；(用已知或测量的物理量符号表示) (2)本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是:___________； (3)若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。 【答案】；杠杆的自重；变大。 【解析】（1）有用功为W有=Gh1，总功W总=Fh2，则机械效率的表达式η=×100%=×100%． （2）有用功是提升钩码所做的功，额外功主要是克服杠杆重力做的功，影响机械效率的因素主要是有用功和总功所占的比例；提升的钩码重一定说明有用功一定，所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力． （3）钩码的悬挂点在A点时，由杠杠的平衡条件得G•OA=F•OB；悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得G•OC=F•OB，经对比发现，由OA到OC力臂变大，所以拉力F也变大，杠杆提升的高度减小，额外功减小，因此杠杆的机械效率变大。 题型四 测量滑轮组的机械效率 ►考向01 测量滑轮组的机械效率 【提分秘籍】 1．影响滑轮组机械效率的因素滑轮组是人们经常使用的简单机械，用同一滑轮组提升物体G升高h时，滑轮组对物体做的功为有用功，而人对滑轮组的拉力F做的功为总功，F移动的距离s=nh(n为与动滑轮相连绳子的段数)，则滑轮组的机械效率； 若不计摩擦力，而动滑轮的重为G’，那么提升动滑轮做的功就是额外功，则滑轮组的机械效率还可表示为。讨论这个表达式可知，对于同一滑轮组(G’一定)，提升重物越重，滑轮组的机械效率越高；而提升相同重物时，动滑轮越少、越轻的滑轮组，机械效率越高。 2．提高滑轮组机械效率的方法 (1)减小额外功在总功中占的比例。可采取改进机械结构、减小摩擦阻力等方法。如可使滑轮组在满载情况下工作，以增大有用功在总功中的比例，在滑轮的转轴中加润滑油，以减小摩擦阻力，或减小滑轮组中动滑轮的自重等，即在有用功一定的情况下，减小额外功，提高效率。 (2)增大有用功在总功中所占的比例，在额外功不变的情况下，增大有用功的大小。 (3)换用最简单的机械。 32．以下方法不能提高滑轮组的机械效率的是（ ）。 A.在滑轮的转动轴中加润滑油，以减小摩擦力 B.减小动滑轮的自重 C.尽量增大所提升物体的重力 D.尽量使物体移动的距离增大 【答案】D。 【解析】机械效率为有用功与总功的比，增加有用功或减少额外功可以提高效率。 A. 在滑轮的转动轴中加润滑油，以减小摩擦力，可以减小克服摩擦力做的额外功，能提高机械效率； B. 提升滑轮做的功为额外功，所以减小滑轮的自重，即减小了额外功，可以提高效率； C. 使用同一滑轮组做功时，额外功是基本不变的，当尽量增大所提升物体的重力时，有用功增加，有用功占的比例增加，即机械效率会提高； D. 根据可知，距离在计算效率时会约去，即机械效率跟提升物体的高度无关，故D错误。 故D错误，符合题意。 33．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验，实验数据记录如表所示，第三次实验时的拉力如图所示。 实验 次数 钩码所受的 重力G/N 钩码上升的 高度h/cm 拉力F/N 绳自由端移动 的距离s/cm 机械效率η 1 2 10 0.8 30 83.3% 2 4 10 1.5 30 ② 3 6 10 ① 30 * （1）实验中应竖直向上___________拉动弹簧测力计使钩码上升； （2）表格中编号①的数据应为___________；编号②的数据应为___________； （3）比较实验数据可得出的实验结论是：使用同样的滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越___________； （4）如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重力为___________N； （5）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是___________。 A．增大绳重 B．减轻动滑轮重 C．加快物体提升的速度 【答案】匀速；2.2；88.9%；高；0.4；B。 【解析】（1）[1]实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码上升，此时系统处于平衡状态，测力计示数大小才等于拉力大小。 （2）[2]由图知，1N之间有10个小格，每个小格代表0.1N，弹簧测力计的分度值为0.1N，测力计的示数为2.2N，故拉力为2.2N。 [3]第2次实验的机械效率为 （3）[4]实验选用的同一滑轮组，动滑轮的重力不变，由表中实验数据分析可知，同一滑轮组提升的物体越重，即做的有用功越大，因为做的额外功不变，故滑轮组的机械效率越高。 （4）[5]根据表中数据，在第一次实验做的总功 做的有用功为 做的额外功为 因忽略绳重和摩擦，故所做额外功是克服动滑轮重力所做的功，则动滑轮的重力为 （5）[6]A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小，故A不符合题意； B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大，故B符合题意； C．滑轮组的机械效率为 可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，再根据可知，机械效率与物体提升的速度无关，故C不符合题意。故选B。 34．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，读数为______N，第2次实验滑轮组的机械效率为______%。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______； （3）实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将______； （4）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】 ①. 30；②. 2.5；③. 80；④. 低；⑤. 不变；⑥. 变小。 【解析】（1）[1]从图甲可以看出，绳子承重股数为n=3，因此绳端移动距离为 （2）[2]测力计的分度值为0.1N，从图乙看出，其读数为2.5N。 [3]第2次实验中，滑轮组的机械效率为 [4]分析数据可知，在物重不变的情况下，从实验1至实验4，动滑轮的重力逐渐变大，滑轮组的机械效率逐渐变小，故动滑轮越重滑轮组的机械效率越低。 （3）[5]实验中若仅增大绳端移动的距离，根据 可知，滑轮组的机械效率将不变。 （4）[6]四次实验中，物体上升的高度为 有用功为 第1次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功 总功 摩擦引起的额外功为 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 总功为 摩擦引起的额外功为 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 总功为 摩擦引起的额外功为 摩擦引起的额外功占总额外功的比例为。 由此可知，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。 基础巩固 一、单选题 1．（2024·安徽宿州·二模）如图所示，小明用滑轮组提升重为400N的物体，所用的拉力为250N，重物匀速提升2m，用时4s，此过程中（　　） A．滑轮组不省力 B．人拉着绳子往后退时拉力的大小发生变化 C．绳子自由端运动的速度为0.5m/s D．滑轮组的机械效率为80% 【答案】D 【解析】A．根据滑轮组的特点可知，滑轮组省力，故A错误； B．由于重物匀速提升，所以可知人拉着绳子往后退时拉力的大小不会发生变化，故B错误； C．根据题意可知，重物匀速提升2m，绳子的段数为n=2，绳子自由端运动的距离为 绳子自由端运动的速度为 故C错误； D．根据题图可知，绳子的段数为n=2，由 可得，滑轮组的机械效率为 故D正确。 故选D。 2．（23-24九年级上·江苏·期中）小明探究利用斜面提升物体是否省力、是否省功的实验，下列操作正确的是（　　） A．当小车匀速上升时拉力等于摩擦力 B．可以将小车车轮朝上放在斜面上进行探究 C．多次实验必须保持斜面的倾斜角度不变 D．测量拉力F前必须让弹簧测量计沿竖直方向调零 【答案】B 【解析】A．当小车匀速上升时拉力需克服重力和摩擦力做功，因此拉力大于摩擦力，故A错误； B．为了改变斜面的摩擦力，可以将小车车轮朝上放在斜面上进行探究，故B正确； C．为了避免偶然性，寻找普遍规律，要多次改变斜面倾斜角度，重复实验，故C错误； D．弹簧测力计测量某方向的力前必须将弹簧测力计沿着此方向调零，因此测量拉力F前必须让弹簧测量计沿斜面向上的方向调零，故D错误。 故选B。 3．（2024·安徽合肥·二模）用如图所示的滑轮组在ls内将重为10N的物体沿竖直方向匀速提升0.2m，作用在绳子自由端的拉力F为4N，不计绳重和滑轮轴间的摩擦。在上述过程中，下列物理量计算结果正确的是（　　） A．动滑轮的重量为1N B．总功功率为2W C．额外功为0.4J D．滑轮组的机械效率为75% 【答案】C 【解析】A．由公式 可得，动滑轮的重力为 故A错误； B．拉力F移动的距离s为 则总功功率为 故B错误； C．总功与有用功分别为 则额外功为 故C正确； D．滑轮组的机械效率为 故D错误。 故选C。 4．（24-25九年级上·安徽池州·期中）在斜面上将一个质量为10kg的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为80N，斜面长2m、高1m。把重物直接提升所做的功作为有用功，下列说法正确的是（   ） A．物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用 B．做的有用功是200J C．此过程中斜面的机械效率为62% D．物体受到的摩擦力大小为30N 【答案】D 【解析】A．物体在斜面上会受到重力、拉力、支持力和摩擦力四个力的作用，故A错误； B．做的有用功是 故B错误； C．拉力所做的功为 此过程中斜面的机械效率为 故C错误； D．此过程中额外功为 物体受到的摩擦力大小为 故D正确。 故选D。 5．（24-25九年级上·安徽淮南·阶段练习）今年夏天，我市某小区进行下水道和自来水管道整修工程。为了在最短的时间完成整修工程任务，工地上有数台甚至数十台机器同时工作，其目的是增大所有机器总的（　　） A．功 B．功率 C．有用功 D．机械效率 【答案】B 【解析】完成整修工程任务，有用功是相同的，为了减小做功的时间（缩短工期），由可知，需要增大机器的功率，所以，工地上有数台甚至数十台挖掘机同时工作，其目的是增大所有挖掘机总的功率，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 6．（24-25九年级上·安徽合肥·阶段练习）前一段时间我县针对老旧小区进行了外墙修复和粉刷，图中的吊车正在辅助工人师傅进行施工，关于吊车的功、功率和效率说法正确的是（　　） A．做功越快时，吊车的机械效率越高 B．吊车功率越大，做功一定越多 C．吊车做的额外功越少，机械效率就越高 D．做功越快时，吊车的功率一定越大 【答案】D 【解析】A．机械效率是有用功跟总功的比值，物体做功快慢表示功率的大小，而功率的大小与机械效率的高低无关，故A错误； B．由W=Pt可知，吊车功率越大，时间未知，做功不一定越多，故B错误； C．机械效率是有用功跟总功的比值，吊车工作时有用功一定，额外功越少，总功越少，机械效率越高，故C错误； D．功率表示做功快慢的物理量，做功越快时，吊车的功率一定越大，故D正确。 故选 D。 7．（2024·四川达州·一模）如图甲所示，用拉力F竖直向上匀速提升重720N的货物，货物移动的距离与时间的关系如图乙所示。滑轮的机械效率为90%，不计绳重和摩擦，则（　　） A．绳子自由端移动的速度为0.5m/s B．动滑轮重80N C．拉力F的功率为360W D．拉力F为800N 【答案】B 【解析】A．由图乙可知，当货物上升2m,所用的时间为4s,则货物移动的速度为 由图可知n=2，绳子自由端移动的速度为 故A不符合题意； B．不计绳重和摩擦，拉力F为 解得G动=80N 故B符合题意； C．拉力F的功率为 故C不符合题意； D．该动滑轮的机械效率为 解得F=400N 故D不符合题意。 故选B。 8．（24-25九年级上·安徽马鞍山·开学考试）如图所示，重为G的均匀木棒竖直悬于O点，在其下端施一水平拉力F，让棒缓慢转到图中虚线所示位置，在转动的过程中（    ） A．动力臂逐渐变大 B．阻力臂逐渐变小 C．动力F逐渐变大 D．动力F保持不变 【答案】C 【解析】A．当硬棒在竖直位置时，F的力臂是杠杆的长度，且力臂最长，当杠杆转过θ后，力与杠杆不再垂直，所以动力臂变小，故A不符合题意； B．杠杆在转动的过程中符合杠杆平衡的条件，即阻力为硬棒的重力，大小不变，硬棒在竖直位置时，重力的力臂为0，转过θ角后，重力力臂（阻力臂）逐渐增大，故B不符合题意 CD．根据杠杆平衡的条件可得，阻力与阻力臂的乘积增大，而动力臂减小，所以动力逐渐增大，C符合题意，故D不符合题意。 故选C。 9．（23-24八年级下·安徽亳州·期中）如图所示，（滑轮、绳子重力和摩擦力均忽略不计），用力F拉着物体G匀速上升，物体上升的高度为h，拉力F移动的距离为s，下列等式中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】滑轮、绳子重力和摩擦力均忽略不计，图中为动滑轮，两股绳上受到的拉力相等，等于物重G，因为是匀速，所以受力平衡，则 物体上升的距离为F移动的距离的2倍，故 故B正确，ACD错误。 故选B。 二、填空题 10．（24-25九年级上·安徽池州·期中）如图装置中，物体A重120N，物体B重12N，在物体B的作用下，物体A在水平面上做匀速直线运动，受到水平面的摩擦力是物体A重的0.2倍，则此装置的效率为 %（结果保留一位小数）。 【答案】66.7% 【解析】物体A在水平面上做匀速直线运动，受到水平面的摩擦力是物体A重的0.2倍，则物体A受到的摩擦力 f=0.2GA=0.2×120N=24N 滑轮组的动滑轮绕3段绳，绳端的拉力 F拉=GB=12N 滑轮组的机械效率 11．（24-25九年级上·安徽芜湖·阶段练习）如图所示，用滑轮组提升重物时，重80N的物体在10s内匀速上升1m。已知拉绳子的力F为50N，则提升重物的过程中滑轮组的机械效率是 。 【答案】80% 【解析】由图可知，n＝2，拉力端移动的距离 s＝2h＝2×1m＝2m 拉力做的总功 W总＝Fs＝50N×2m＝100J 拉力做的有用功 W有＝Gh＝80N×1m＝80J 滑轮组的机械效率 12．（24-25九年级上·安徽亳州·期中）如图所示，工人沿斜面用的推力把一箱重为的货物从斜面底端缓慢匀速推进车厢，斜面高，则此斜面的长度为，则此斜面机械效率为 。 【答案】60% 【解析】工人沿斜面拉物体做的有用功为 工人沿斜面拉物体做的总功为 则此斜面机械效率为 13．（24-25九年级上·安徽亳州·阶段练习）如图所示，把重为40N的物体从斜面底端匀速推到斜面顶端，斜面长2m，高0.6m，若沿斜面的推力F为20N，则斜面的机械效率是 %。 【答案】60 【解析】此过程中有用功是 此过程中推力做的总功是 斜面的机械效率是 14．（24-25九年级上·安徽六安·阶段练习）如图所示为我国古代劳动人民在建筑工地上运送大木料的情境，抬起大木料的过程中使用横杆 （选填“可以”或“不可以”）省功。 【答案】不可以 【解析】抬起大木料的过程中使用横杆可以省力，但不能省功，因为使用任何机械都不能省功。 15．（23-24八年级下·安徽黄山·期末）公元前700年前，中国古人就知道利用杆秤解决质量的测量问题，如图所示，杆秤可视为杠杆，提纽处为支点O。若不计其自重，在挂钩处悬挂被称物体，此时秤砣悬挂在D点，杆秤处于平衡状态。已知，CO=4cm，OD=10cm，秤砣的质量为1kg，则图中被称物体的质量是 kg，若这杆秤所能称的物体的最大质量为20kg，则OB的长度是 cm。 【答案】 2.5 80 【解析】[1]秤砣的重力为 G秤砣=m秤砣g=1kg×10N/kg=10N 由杠杆的平衡条件得 G物×OC=G秤砣×OD 即 G物×4cm=10N×10cm 解得：G物=25N，则图中被称物体的质量为 [2]被称物体的最大重力为 Gmax=mmaxg=20kg×10N/kg=200N 由杠杆的平衡条件得 Gmax×OC=G秤砣×OB 即 200N×4cm=10N×OB 解得：OB=80cm。 16．（24-25九年级上·江苏苏州·阶段练习）如图所示，是采用滑轮组水平向右移动重物的场景。已知物体A重为20N，水平滑动时受到的摩擦力为12N，拉力，物体A在10s内匀速移动了0.6m，则滑轮组的机械效率为 %。 【答案】80 【解析】由图可知，滑轮组的动滑轮绕3段绳，滑轮组的机械效率为 三、作图题 17．（23-24八年级下·安徽淮南·阶段练习）2024年春节前后，我市普降大雪。人们在用铁锨铲雪时，铁锨可看成一个杠杆，如图是它的杠杆示意图，O为支点，请你在图中画出动力的力臂。 【答案】 【解析】图中O为支点，从支点O作动力F1作用线的垂线，支点到垂足的距离为阻力臂L1；如图： 18．（23-24八年级下·安徽淮北·期末）如图所示，有一辆汽车陷入泥潭中，某人要用滑轮组将其拉出，请你画出最省力的绳子绕法。 【答案】 【解析】【小题1】只有一个动滑轮，要求最省力，绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，然后绕过左边的定滑轮，再绕过动滑轮。如图所示： 19．（23-24八年级下·安徽淮北·期末）小明用力F把一个油桶推上台阶（油桶可看作杠杆），请画出力F的力臂l。 【答案】 【解析】支点为油桶与台阶接触的位置，过支点作力的作用线的垂线即为该力的力臂，如图所示 四、实验题 20．（24-25九年级上·安徽六安·期中）在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明分别用如图甲、乙、丙所示装置，进行了三次实验，实验数据记录如表。 实验装置 物体重力/N 提升高度/m 拉力/N 绳端移动的距离/m 机械效率 甲 3 0.1 2 0.3 50% 乙 6 0.1 ① 0.3 ② 丙 3 0.1 3 0.2 50% (1)在实验中，测量绳端拉力F时，应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计； (2)乙实验中弹簧测力计的示数如图所示，则表格中②处数据应为 ； (3)分析甲、乙组实验数据可得：同一滑轮组提升的物体重力越大，机械效率 （选填“越大”、“越小”或“不变”）。 【答案】(1)匀速 (2)62.5% (3)越大 【解析】（1）在实验中，测量绳子端拉力F时，为了让绳子端的拉力，大小等于测力计的示数，应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计。 （2）从图乙可知，弹簧测力计的示数为3.2N，这为第2次实验数据，滑轮组所做的有用功为 滑轮组所做的总功为 根据机械效率的公式，可得第2次实验的机械效率为 表格中②处数据应为62.5%。 （3）分析1、2组实验数据可知，其他条件不变时，第2次提升物体的重力为6N，大于第1次的3N，第2次实验的机械效率为62.5%，大于第1次的50%，可得：同一滑轮组提升的物体重力越大，机械效率越大。 21．（2024·安徽池州·三模）小刚利用图甲装置做“探究杠杆平衡条件”的实验，杠杆上每格的长度相等，每个钩码的质量都是50g。请你利用所学知识回答下列问题： (1)图甲所示的杠杆 （选填“是”或“不是”）平衡状态； (2)通过调节平衡螺母让杠杆保持水平静止，如图乙所示，在A处挂4个钩码，在B处用测力计竖直向上拉，要使杠杆仍水平静止，其示数为 N； (3)如果在B处用测力计斜向上拉，测力计的示数将变 。 【答案】(1)是 (2)1.5 (3)大 【解析】（1）杠杆静止或匀速转动时，杠杆处于平衡状态，故杠杆在如图甲的位置静止时是处于平衡状态。 （2）根据杠杆平衡条件得 解得。 （3）如果在B处用测力计斜向上拉，测力计所施加的拉力的力臂变大，阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，测力计的拉力变大，即测力计示数变大。 22．（2024·安徽六安·二模）小明发现，沿斜坡向上拉物体时，斜坡越陡，所需拉力越大，那么斜面的机械效率是不是越大呢？为了研究斜面的机械效率与哪些因素有关，小明设计了如下实验装置，并用同一块木板做了三次实验，数据记录如表格所示： 实验次数 斜面的倾斜程度 物块重G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 机械效率 1 较缓 10 0.1 5.0 1 2 较陡 10 0.3 6.7 1 45% 3 最陡 10 0.5 8.4 1 60% （1）实验前要理解有用功、总功和额外功的概念，其中总功是指拉力所做的功，而拉力除了要克服物体重力做功外，还需要克服摩擦阻力做功，根据上述概念可知，测量斜面机械效率时的机械效率的表达式是η= （用表格中的字母表示）； （2）在计算出第一次的机械效率之后，综合分析三次实验的数据可以得到的结论是：其他条件相同时， ； （3）根据“W总=W有+W额”的关系可以计算出第1次实验中物体所受的摩擦力为 N。 【答案】 斜面越陡，机械效率越高 4 【解析】（1）[1]总功是指拉力所做的功，实验中沿斜坡向上拉物体时，克服物体自重做的功为有用功，测量斜面机械效率时的机械效率的表达式是 （2）[2]根据表中数据，第一次的机械效率 纵向分析三次实验的数据可以得到的结论是：其他条件相同时，斜面越陡，机械效率越高。 （3）[3]根据W总=W有+W额，第1次实验中做的额外功 W额=W总-W有=Fs-Gh=5.0N×1m-10N×0.1m=4J 而本实验中克服物体与斜面之间的摩擦力做的功为额外功，物体所受的摩擦力为 23．（23-24八年级下·安徽六安·期末）在“探究杠杆的平衡条件”实验中： （1）实验前，杠杆在图甲所示的位置静止，此时应该向 （选填“右”或“左”）调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡； （2）如图乙，用测力计在A处竖直向上拉杠杆使其在水平位置平衡，在测力计逐渐向左倾斜到虚线位置的过程中，为保持杠杆在水平位置仍然平衡，测力计示数将逐渐 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； （3）探究结束后，小明根据所得结论制作了如图丙所示的杆秤，但是经测试发现能测得的物体的最大质量太小。下列操作能使杆秤所测最大质量变大的是 。（填选项字母） A．将a处挂钩适当向右移    B．将提绳A换为提绳B    C．换一个质量较小的秤砣 【答案】 右 变大 A 【解析】（1）[1]杠杆在图甲所示的位置静止时，左端偏低右端偏高，为使得杠杆在水平位置平衡应将右端的平衡螺母向右调节。 （2）[2]在图乙中，保持A点不变，在测力计逐渐向左倾斜到虚线位置的过程中，拉力F向左倾斜，此时F的力臂变短，阻力和阻力臂不变。根据杠杆的平衡条件，拉力变大，即弹簧测力计的示数变大。 （3）[3] A．将a处挂钩适当向右移，阻力臂变小，动力臂和动力不变，由杠杆平衡条件可知，阻力变大，称量的最大质量变大，故A符合题意； B．由图示可知，将提绳A换为提绳B，秤砣的力臂变小，物体的力臂变大，由 可知，杆秤的最大称量变小，故B不符合题意； C．换一个质量较小的秤砣，阻力臂不变，动力变小，动力臂不变，由杠杆平衡条件可知，阻力变小，称量的最大质量变小，故C不符合题意。 故选A。 五、计算题 24．（24-25九年级上·安徽亳州·期中）建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示．在匀速吊起重为的物体时，物体内上升了，在此过程中，拉力F为。求： (1)滑轮组的机械效率； (2)拉力F的功率。 【答案】(1)80% (2) 【解析】（1）由题知，绳子的段数，则拉力端移动的距离为 滑轮组的总功为 滑轮组的有用功为 滑轮组的机械效率为 ％% （2）拉力F的功率为 25．（24-25九年级上·安徽六安·期中）在日常生活中经常会使用斜面装运货物。如图所示，工人在车尾斜搭一块木板，用平行于斜面的推力，将100kg的货物沿木板由斜面底端匀速推到顶端。已知斜面长，高，g取10N/kg，求： (1)推力所做的总功； (2)该斜面的机械效率； (3)物体受到的摩擦力大小。 【答案】(1)4000J (2)75% (3)125N 【解析】（1）推力做的功为 （2）货物的重力 有用功 该斜面的机械效率为 （3）额外功为 物体受到的摩擦力为 26．（24-25九年级上·安徽淮南·期中）斜面是一种常见的简单机械。如图所示的斜面高为，斜面长为。现用平行于斜面的拉力，将一个重物从斜面底端匀速拉到斜面顶端。求： (1)拉力做的有用功是多大？ (2)斜面的机械效率是多大？ (3)斜面对重物的摩擦力f是多大？ 【答案】(1)1200J (2)80% (3)60N 【解析】（1）拉力做的有用功是 （2）拉力做的总功为 斜面的机械效率为 （3）克服摩擦力做的额外功为 斜面对重物的摩擦力大小为 能力提升 一、单选题 1．（2024·安徽·一模）如图所示，重100N的物体A在F=10N的拉力作用下，3s内沿水平地面匀速直线运动了1.5m，不计绳和滑轮自重，滑轮组的机械效率为90%。下列说法正确的是（　　） A．绳自由端移动的速度为0.5m/s B．在此过程中所做的额外功为15J C．物体与地面间的滑动摩擦力为18N D．拉力F增大时，物体A受到地面的摩擦力一定变大 【答案】C 【解析】A ．根据图示可知，有两段绳子拉着动滑轮，所以绳子自由端移动的距离为 s=2×1.5m=3m 绳自由端移动的速度为 故A错误； B．总功为 W总=Fs=10N×3m=30J 在此过程中所做的额外功为 故B错误； C．有用功为 则摩擦力为 故C正确； D．拉力F增大时，物体A对地面的压力不变、接触面的粗糙程度不变，所以受到地面的摩擦力大小不变，故D错误。 故选C。 2．（2024·安徽合肥·二模）为了将一物块送到高处，阿牛用木板和滑轮搭建了如图所示的装置。用力F拉动绳端，物块 沿斜面匀速向上运动，下列说法正确的是（　　） A．该装置使用滑轮是为了更加省力 B．物块所受摩擦力的方向沿斜面向下 C．此过程中物块的动能在减小，重力势能在增大 D．若绳子突然断开，物块将立即下滑 【答案】B 【解析】A．由图可知，该滑轮固定不动，是一个定滑轮，使用定滑轮不能省力，可以改变力的方向，故A错误； B．物块沿斜面匀速向上运动，滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，所以摩擦力的方向是沿斜面向下的，故B正确； C．物块沿斜面匀速向上运动，质量不变，速度不变，动能不变；高度变大，重力势能变大，故C错误； D．若绳子突然断开，物块由于具有惯性，仍然会向上移动一段距离，故D错误。 故选B。 3．（2024·安徽宿州·二模）如图所示的简单机械中，在使用时属于费力杠杆的是（　　） A．钢丝钳 B．船桨 C．天平 D．瓶盖起子 【答案】B 【解析】A．钢丝钳在使用时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意； B．船桨在使用时动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B符合题意； C．天平在使用时动力臂等于阻力臂，是等臂的杠杆，故C不符合题意； D．起子在使用时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。 故选B。 4．（2024·安徽合肥·一模）如图所示，滑轮组将重为450N的物体匀速提升2m，绳子拉力为200N。则此过程中（　　） A．该滑轮组省了功 B．滑轮组机械效率为75％ C．该滑轮组没有省力 D．绳子自由端移动了4m 【答案】B 【解析】A．使用任何简单机械都不能省功，因此该滑轮组不省功，故A不符合题意； B．由题图可知，滑轮组的绳子承重股数为n=3，滑轮组机械效率为 故B符合题意； C．滑轮组将重为450N的物体匀速提升2m，绳子拉力为200N，绳子拉力小于物重，说明该滑轮组能省力，故C不符合题意； D．绳子自由端移动的距离为 故D不符合题意。 故选B。 5．（2024·安徽芜湖·模拟预测）如图所示，将重为90N的物体A用细绳挂在杠杆的C端，杠杆的D端悬挂重为20N的物体B，当杠杆在水平位置平衡时，物体受到拉力大小为F1。已知，取，不计杆重与绳重。要使物体A恰好被细绳拉离地面，物体受到拉力大小变为F2。则下列判断中正确的是（     ） A．F1大小为20N B．移动支点O的位置，使 C．物体A对地面的压力需要减少20N D．杠杆D端所挂物体的重力减少10N 【答案】B 【解析】A．杠杆第一次水平平衡，由 则 故A错误； B．若使物体恰好被细绳拉离地面，则 由 则 故需移动支点的位置，使 故B正确； C．第一次平衡中，对做受力分析可知受到地面的支持力 而第二次平衡中受到地面的支持力 则支持力减少了，即压力减少了，故C错误； D．第二次平衡中若不移动支点的位置，改变点所挂物体的重力为，则有 故 即杠杆端所挂物体的重力应增加 故D错误。 故选B。 6．（2024·安徽芜湖·一模）如图所示，图甲装置中，空吊篮A重25N，绕在滑轮上的绳子承受最大拉力为100N。小李将空吊篮A提升到高处，施加拉力F随时间变化关系图像如图乙，空吊篮A上升速度随时间变化关系图像如图丙。忽略绳重、摩擦、空气阻力等。下列说法正确的是（    ） A．此装置动滑轮所受的重力为10N B．此装置第2秒内克服滑轮重力做功为15J C．此装置最多能匀速运载200N的货物 D．此装置运载货物最高机械效率为80% 【答案】D 【解析】A．由图丙可知，第2s内A被匀速提升，由图乙可知拉力，由图甲可知，承担动滑轮及物重的绳子股数，忽略绳重及摩擦，动滑轮重力 故A错误； B．由图丙可知，第2s内A上升的速度，第2s内滑轮上升的高度 第2秒内克服滑轮重力做的功为 故B错误； C．忽略绳重及摩擦，绳子拉力为 则提升货物的最大重力为 故C错误； D．同一滑轮组，提升的物体越重，效率越高，则此装置提升重物的最大机械效率为 故D正确。 故选D。 7．（2024·安徽安庆·三模）在“探究杠杆平衡条件”的实验中，杠杆分别处于甲、乙、丙三个图示位置时均保持静止，下列说法正确的是（　　） A．甲图：杠杆不是平衡状态 B．乙图：两侧各取下一个钩码，杠杆仍然平衡 C．丙图：若以弹簧测力计对杠杆的拉力为动力，则该杠杆是省力杠杆 D．丙图：弹簧测力计始终竖直向上将钩码提升一高度，弹簧测力计示数不变 【答案】D 【解析】A．杠杆静止或匀速转动时都处于平衡状态，所以甲图杠杆处于平衡状态。故A错误； B．设杠杆每个格的长度为l，每个钩码的重力为G，则两侧各取下一个钩码，杠杆左端为 杠杆右端为 杠杆左右两端不相等，因此杠杆不会平衡，故B错误； C．图丙中若以弹簧测力计对杠杆的拉力为动力，则动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C错误； D．丙图中，弹簧测力计始终竖直向上将钩码提升一高度，若杠杆被提升后与水平方向的夹角为，则 由 可得 故弹簧测力计的示数不变，故D正确。 故选D。 8．（2024·山东聊城·三模）用如图滑轮组提升重物（忽略绳重和摩擦），下列说法正确的是（　　） A．重物提升得越高，滑轮组的效率越高 B．匀速提升的速度越大，滑轮组的效率越高 C．重物越重，滑轮组的效率越高 D．动滑轮越重，滑轮组的效率越高 【答案】C 【解析】使用滑轮组时，根据 可知，机械效率与被提升高度无关，机械效率与被提升物重的速度无关，与被提升的物重、动滑轮重有关，被提升物体越重，机械效率越高，动滑轮越重，机械效率越低，故ABD错误，C正确。 故选C。 9．（2024·安徽滁州·三模）如图所示，用力F沿竖直方向匀速拉动绳子，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． 【答案】C 【解析】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 与物体重力G的关系并不成正比，故C符合题意， ABD不符合题意。 故选C。 10．（2024·安徽亳州·三模）著名作家冯骥才在《挑山工》中描述了挑山工用扁担将货物运送上山的情景，如图所示。在这个过程中，下列说法错误的是（　　） A．挑山工做的有用功是对货物做的功 B．挑山工做的总功是对人、扁担和货物做的功 C．挑扁担时，左右两边都放上货物，这是利用了杠杆平衡的原理 D．挑山工匀速上升时把动能转化为重力势能 【答案】D 【解析】A．由题意可知，挑山工的工作是把货物挑到山上，所以挑山工对货物做的功是有用功，故A正确，A不符合题意； B．挑山工对人、扁担和货物做的功是总功，故B正确，B不符合题意； C．根据杠杆平衡的原理可知，挑扁担时，左右两边都放上货物，即使货物不等重也能平衡，这是利用了杠杆平衡的原理，故C正确，C不符合题意； D．挑山工匀速上升时，质量不变，速度不变，则动能不变，故不是把动能转化为重力势能，故D错误，D符合题意。 故选D。 二、填空题 11．（2024·安徽·三模）如图所示，物块A放在水平地面上，用滑轮拉动物块A，已知拉力，物块A在10s内匀速前进4m，则拉力F做功的功率为 W。 【答案】1 【解析】图中拉力作用在动滑轮的轴上，拉力移动的距离 拉力F做功 W=Fs=5N×2m=10J 拉力F做功的功率 12．（2024·安徽安庆·二模）停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出，如图甲所示。我们可以把该装置简化 成如图乙所示的杠杆，若横杆AB粗细相同，质量分布均匀，重60N，AB=3.0m，AO=0.3m 。 要使横杆AB保持水平平衡，则在A端施加最小动力大小是 N。 【答案】240 【解析】要使横杆AB保持水平平衡，则在A端施加最小力的方向应该竖直向下的；横杆AB粗细相同、质量分布均匀，所以其重心C在几何中心上，支点为O，则OA就是动力臂，OC就是阻力臂，如下图所示： 已知AB=3.0m，AO=0.3m，则阻力臂 由杠杆的平衡条件可得 则 13．（2024·安徽滁州·二模）如图所示，利用滑轮组匀速拉动A物体，使它向右移动一段距离s，用最省力的绕线方式（图中未画出）。已知A物体重为G，拉动过程中绳a对物体的拉力为F1，滑轮组的绳端处所受人的拉力为F2，此过程滑轮组的机械效率是 。（用题中物理符号表示） 【答案】 【解析】与动滑轮连接的绳子段数越多越省力，最多为3段，最省力的绕法如下图所示： 拉力F1做的有用功为 通过动滑轮绳子的段数n=3，绳端移动距离 利用滑轮组拉物体时，绳端拉力F2做的总功 滑轮组的机械效率 14．（2024·安徽合肥·二模）如图所示，斜面长，高。用平行于斜面向上的拉力F将重为75N的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端，此过程中物体所受摩擦阻力恒为18N。则上述过程中该斜面的机械效率为 。 【答案】62.5% 【解析】克服物体重力做的有用功 克服摩擦力做的额外功 拉力做的总功 斜面的机械效率 15．（2024·安徽·二模）如图是某兴趣小组用轻质杆制作的杆秤，在a端挂上重为3N的物体，秤砣挂在c位置时秤杆刚好水平平衡，且ac=3bc，则秤砣的质量为 kg。 【答案】0.6 【解析】根据杠杆平衡条件则有 则秤砣的重力为 则秤砣的质量为 16．（2024·安徽马鞍山·一模）如图为小华制作的斜拉索大桥模型，她用长30cm，重4N的质地均匀分布的木条做桥面，立柱做桥塔，可绕O点转动，A端用细线与上的B点相连，桥面实质是一种杠杆，保持桥面水平，细线对的拉力 N。将细线一端的固定点由B点改至C点，拉力F的大小变化情况是变小，由此小华初步了解到大桥建造很高桥塔的好处。 【答案】4 【解析】过支点O向拉力F的作用线作垂线，这条垂线段就是拉索对桥面拉力F的力臂L，如图所示： 由数学知识可知力臂L为 根据杠杆平衡条件则有 则细线对的拉力为 17．（2024·安徽宣城·模拟预测）如图所示，在测斜面机械效率实验中，斜面倾角为θ1，通过轻绳跨过定滑轮，绳另一端吊一沙桶，增减沙子，称出桶和沙子的总重力为G2，（绳和滑轮间的摩擦不计），斜面机械效率表达式为η= （用题中已知量表示）。 【答案】 【解析】设斜面的长为l，则斜面高为 h=sinθ×l 因绳和滑轮间的摩擦不计且定滑轮不省力，故绳子对物体的拉力等于G2，克服重力做的有用功 W有=G1h=G1×sinθ×l 绳子对物体做的总功 W总=Fs=G2l 斜面机械效率表达式为 18．（2024·安徽合肥·模拟预测）如图甲所示为教室里的照明灯，由两根绳子悬挂，可以等效为乙图，照明灯AB重为60 N，长度为1.2m，重心在照明灯中心O点，照明灯A端到悬挂点C点的距离为20 cm， 照明灯B端到悬挂点D点的距离为50 cm，则绳子在悬挂点C点承受的拉力大小为 N。 【答案】12 【解析】由题意可知，照明灯AB可看作杠杆，以D点为支点，C点承受的拉力为动力，照明灯AB的重力为阻力，则动力臂 CD=AB-AC-BD=1.2m-0.2m-0.5m=0.5m 阻力臂 DO=BO-BD=×1.2m-0.5m=0.1m 由杠杆平衡条件可得 F×CO=G×DO 即 F×0.5m=60N×0.1m 解得F=12N。 19．（21-22八年级下·上海·期中）一质量分布均匀自重为10牛的等边三角形木板OAB，可绕水平轴O在竖直平面内无摩擦转动。若在B点施加一个最小的力F使木板静止在水平位置（如图所示），则这个力F的大小为 牛；方向 。若在B点施加一个始终垂直于OB的力F，使木板从图示位置缓慢逆时针旋转90°则此过程中力F将 。 【答案】 5 竖直向上 先变大后变小 【解析】[1][2]O为支点，阻力为三角形木板OAB的重力，根据三角形的知识，等边三角形的重心在三边高线的交点M，由力臂的定义，OC为阻力臂，因阻力和阻力臂为一定值，根据杠杆的平衡条件，当作用在B点的动力臂最长时，动力最小，故可知OB即为最长力臂，过B点作垂直OB的垂线段，根据动力和阻力的定义可知，动力的方向垂直OB边向上，如下图所示： 由数学知识，动力臂为阻力臂的2倍，由杠杆的平衡条件，在B点施加一个使木板静止在水平位置的最小的力为 F=0.5×10N=5N 方向竖直向上。 [3]若在B点施加一个始终垂直于OB的力F，动力臂不变，使木板从图示位置缓慢逆时针旋转90°，则此过程中阻力臂先变大（当OB转动30度时，阻力臂最大为OM），后变小，根据杠杆的平衡条件，动力先变大后变小。 三、作图题 20．（2024·山东菏泽·一模）如图甲，重型订书机上端手柄为一杠杆。O为支点，A为动力作用点，B为阻力作用点，其简化工作原理如图乙所示，请在图乙中作出作用在A点的最小动力，作用在B点的阻力臂。 【答案】 【解析】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作为动力臂时最长；动力的方向应该垂直于动力臂向下，过点A垂直于OA向下作出最小动力F1的示意图，B点的作用力方向竖直向上，从O点到阻力作用线的垂直距离是阻力臂l2，如图所示： 21．（2023·辽宁丹东·中考真题）如图所示，用轻质撬棒撬动地面上的石头，O是撬棒的支点，F2是阻力。请在图中画出作用在D点的最小动力F1、动力臂l1和阻力臂l2。    【答案】 【解析】反向延长阻力作用线，作支点O到延长线的垂线，即为阻力臂l2；阻力和阻力臂一定，根据杠杆平衡条件可知，要想动力最小，则动力臂应该最长，则支点到动力作用点D点的直线距离，即为最长动力臂l1；此时作用在D点，垂直于动力臂向下的力，即为最小动力F1。如图所示：    四、实验题 22．（2024·安徽合肥·二模）某实验小组利用如图装置测算滑轮组的机械效率，所测实验数据如下表。 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 2.0 0.1 1.0 0.3 66.7% 2 4.0 0.1 1.8 0.3 74.1% 3 4.0 0.1 1.1 0.5 72.7% 4 6.0 0.1 1.5 0.5 试根据表中实验数据完成下列问题： (1)表中第4次实验所测的机械效率是 ； (2)分析表中第1、2次实验的数据，可以得到的初步结论是：用同一滑轮组提升不同的重物时，物体越重，滑轮组的机械效率 （填“越小”、“越大”或“相同”）； (3)分析表中第3和第 （填“1”、“2”或“4”）这两次实验的数据，可以得到的初步结论是：滑轮组的机械效率与动滑轮的重有关。 【答案】(1)80% (2)越大 (3)2 【解析】（1）第4次的机械效率为 （2）分析表中第1、2次实验的数据可知，使用相同的滑轮组提升不同的物体，物体的重力不同，滑轮组的机械效率不同，物体越重，滑轮组的机械效率越大。 （3）探究滑轮组的机械效率与动滑轮的重是否有关时，实验中采用的是控制变量法，实验中需要控制滑轮组的连接方式相同，提升的物体相同，动滑轮的重力不同，故需要对比第3和第2的实验数据。 23．（2024·安徽合肥·三模）格致实验小组利用如图所示的铁架台、材质均匀并带有均匀刻度的直杠杆、细线、弹簧测力计、钩码若干等实验器材，探究杠杆的平衡条件。 （1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时发现杠杆停在如图甲所示的位置。可以将平衡螺母向 调（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡； （2）如图乙所示，同学们设计了两种实验方案：第一种弹簧测力计沿竖直方向拉，其读数为；第二种弹簧测力计倾斜拉，其该数为，在同等条件下，使杠杆水平平衡时，两次弹簧测力计读数 （填“<”、“=”或“>”）； （3）如图丙，在杠杆O点处挂上2个钩码，每个钩码重0.5N，用弹簧测力计在A点处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计的示数 2N（选填“>”、“<”或“=”）。 【答案】 右 < > 【解析】（1）[1]图甲中杠杆右端高左端低，应将平衡螺母向较高的一端调节，即将左边或右边的平衡螺母向右端调节，使杠杆在水平位置平衡。 （2）[2]力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来，第一种实验方案弹簧测力计的拉力与杠杆垂直，能从杠杆上直接读力臂；因为第一方案的动力臂要大于第二种方案的动力臂，根据杠杆的平衡条件，在阻力和阻力臂都相同的情况下，动力臂越大的越省力，所以。 （3）[3]若杠杆的一小格为L，由杠杆平衡条件可得 解得。图丙中，杠杆的重心不在支点上，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响，导致弹簧测力计的示数的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值大，即此时弹簧测力计的示数大于2N。 五、计算题 24．（2024·安徽合肥·二模）学习来自地球的力后，我们知道质量分布均匀、形状规则的物体的重心，在它的几何中心上。 将一根粗细均匀的铁丝悬挂起来，在A 点悬挂一重为G0的物块，调节悬挂点直到铁丝恰好水平，测得OB=2OA，如图甲所示。 (1)试求铁丝的质量为多大？ (2)将这根铁丝从O 点弯成直角，当直角铁丝静止时，测得短边OA 和竖直方向的夹角为θ （如图乙），阿牛将直角铁丝从O 点分成两段，在各自重心处画出了重力的示意图（如图丙）请你画出它们的力臂； (3)试求 tanθ 的值。 【答案】(1) (2) (3)4 【解析】（1）铁丝的重心在中点，重力的力臂为 根据杠杆的平衡条件知 G0×OA=G×0.5OA=mg×0.5OA 解得。 （2）先延长画出力的作用线，从O作两作用线的垂线段，即两个重力的力臂，如图所示： （3）根据图中知，G1的力臂为 G2的力臂为 根据铁丝是均匀的，右侧的长度是左侧的一半，可知OB＝2OA，且G2＝2G1，根据杠杆的平衡条件有 G1L1=G2L2 代入数据得 整理得 sinθ=4cosθ 解得 25．（2024·安徽芜湖·模拟预测）用如图所示的装置，在绳端用的拉力F将重的物体，沿长，高的斜面，从底端匀速拉到顶端，用时。求： （1）拉力F移动的速度； （2）拉力的功率； （3）该装置的机械效率。 【答案】（1）2m/s；（2）10W；（3）80% 【解析】解：（1）绳端移动的距离 s1=2s=2×5m=10m 拉力F移动的速度 （2）拉力做的总功 W总=Fs1=5N×10m=50J 拉力的功率 （3）拉动物体做的有用功 W有用=Gh=20N×2m=40J 该装置的机械效率 答：（1）拉力F移动的速度为2m/s； （2）拉力的功率是； （3）该装置的机械效率是。 【点睛】此题主要考查的是学生对速度、功率、有用功、总功、机械效率计算公式的理解和掌握，难度不大。 26．（2024·安徽马鞍山·二模）学习了项目化课程后，小刚自制一支能测液体密度的仪器.如图甲所示，取一根两端开口、粗细厚薄均匀的匀质塑料管MN，N端用合金块封口，再通过计算在塑料管外壁标上刻度线和刻度值，仪器就完成制作.如图乙所示，当仪器竖直漂浮在待测液体中时，液面所对应的刻度值就是待测液体的密度大小。已知塑料管长l1为30cm，质量m1为6g，塑料管横截面的外圆面积S为1.2cm2合金块长l2为2cm，质量m2为36g。 （1）计算该仪器的重力； （2）该仪器竖直漂浮在水中，水对该仪器底部的压强大小； （3）为了找出该仪器的重心，用细线将它悬挂起来，使其水平平衡，如图丙所示.计算重心O点离N端的距离d。 【答案】（1）0.42N；（2）3.5×103Pa；（3）3cm 【解析】解：（1）该仪器的重力 （2）该仪器竖直漂浮在水中，由物体的漂浮条件可知 F浮=G=0.42N 由可知，该仪器排开水的体积 由V=Sh可知，该仪器浸入水中的深度 水对该仪器底部的压强 （3）由题意可知，塑料管的重心到塑料管的左端距离为 合金块的重心到塑料管的左端距离为 设合金块重力的力臂为L2，塑料管重力的力臂为L1， 由题意可知 L2+lcm+L1= 15cm 则 L1=14cm-L2 由杠杆平衡条件可知 即 代入数据有 解得L2=2cm，则 d= L2+ lcm=2cm+ lcm=3cm 答：（1）计算该仪器的重力为0.42N； （2）该仪器竖直漂浮在水中，水对该容器底部的压强大小为3.5×103Pa； （3）重心O点离N端的距离为3cm。 27．（安徽六安·期中）如图所示是我国传统计量工具——杆秤的结构示意图，O点是提纽，左边是秤盘，右边的秤砣用细线悬挂于秤杆上，若秤砣质量m0＝100g，秤盘悬挂点到提纽的距离L1＝10cm，秤盘中未放物体时，系秤砣的细线在距提纽L2＝5cm时，秤杆恰好水平平衡，秤杆和细线的质量不计（g取10N/kg）。求： （1）秤盘质量； （2）当系秤砣的细线在距提纽L3＝40cm时，秤盘中被称物体质量多大； （3）杆秤的刻度是否均匀，请计算说明。 【答案】（1）50g；（2）350g；（3）杠杆的刻度是均匀的 【解析】解：（1）设秤盘的质量为m1，由杠杆平衡条件得 m1gL1＝m0gL2 即 m1×0.1m＝0.1kg×0.05m 解得，秤盘质量为 m1＝0.05kg＝50g （2）设秤盘和被称物体的总质量为M，被称物体的质量为m2，由杠杆平衡条件得 MgL1＝m0gL3 又 M＝m1+m2 即有 （0.05kg+m2）×0.1m＝0.1kg×0.4m 解得，秤盘中被称物体质量为 m2＝0.35kg＝350g （3）没有重物时，根据杠杆平衡条件可得：m1gL1＝m0gL0。化简后可得，，设待测物体重为mxg，秤砣距离O点为Lx，由杠杆平衡条件可得 （mx+m1）gL1＝m0gLx 化简后可得，，则有 显然ΔL与mx成正比，由此可知杠杆的刻度是均匀的。 答：（1）秤盘质量为50g； （2）当系秤砣的细线在距提纽L2＝40cm时，秤盘中被称物体质量为350g； （3）杠杆的刻度是均匀的。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 16 / 41 ( zxxk.com )学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$