专题07 简单机械及机械效率（讲义）-【上好课】2025年中考物理一轮复习讲练测（北京专用）

专题07 简单机械及机械效率（6~12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 实验01 探究杠杆的平衡条件 考点二 滑轮及其他简单机械 考点三 机械效率 实验02 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 杠杆五要素与杠杆作图 ►考向02 杠杆平衡条件 ►考向03 探究杠杆平衡条件 ►考向04 杠杆的分类及应用 题型二 滑轮及其他简单机械 ►考向01 滑轮及其他简单机械的应用 ►考向02 滑轮及滑轮组的计算 题型三 机械效率 ►考向01 机械效率的概念及计算 ►考向02 测量滑轮组的机械效率 05分层训练·巩固提升 基础巩固 能力提升 考点要求 课标要求 考查频次或分值 命题预测 杠杆及其应用、作图、探究杠杆的平衡条件 · 知道简单机械，会使用简单机械改变力的大小和方向，通过实验探究并了解杠杆的平衡条件 · 6 ~ 12分 常见考题类型是选择题、填空题、作图题、实验探究题、计算题和综合题。考查的命题点有：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。 滑轮分类、应用及滑轮组的相关计算 · 有用功、额外功和总功 · 知道机械效率；了解提高机械效率的意义和途径；测量某种简单机械的机械效率 滑轮组、斜面机械效率的计算 · 测量滑轮组的机械效率 考点一 杠杆 1、认识杠杆 （1）概念：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点O转动，这根硬棒就是杠杆。 （2）杠杆五要素 支点 杠杆绕着转动的点，用“O”表示 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 从支点到动力作用线的距离，用“l2”表示 2、杠杆平衡条件 （1）平衡状态：当杠杆处于静止状态或匀速绕支点转动状态时，说明杠杆处于平衡状态。 （2）杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂。用字母表示：。 3、杠杆的分类及应用 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 示意图 力臂的大小关系 力的大小关系 杠杆转动时力所移动距离的大小关系 动力F1移动的距离大于阻力F2移动的距离 动力F1移动的距离小于阻力F2移动的距离 动力F1移动的距离等于阻力F2移动的距离 特点 省力但费距离 费力但省距离 即不省力也不省距离，既不费力也不费距离 应用 撬棒、开酒瓶的起子、扳手、钢丝钳等 钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子等。 托盘天平、跷跷板 实验01 探究杠杆的平衡条件 【提出问题】在学习二力平衡时，如果作用在物体上的几个力相互平衡，物体就处于平衡状态。因为杠杆会转动，所以杠杆在动力和阻力作用下静止时，与二力平衡的情况是不同的，杠杆平衡不仅与力的大小有关，还可能与力的作用位置有关。 【实验步骤】 1、实验前：把杠杆的中点作为支点，其目的是忽略杠杆自重对实验的影响； 2、调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，在水平位置保持平衡，在实验中不可再调节平衡螺母；调法：哪边高往哪边调。 2、在支点两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆再一次在水平位置平衡，如图所示。这时杠杆两侧受到的作用力分别等于两侧钩码所受的重力，力臂为悬挂点到支点的距离； 3、改变钩码的数量和位置，多做几次实验（避免偶然性），将实验得到的数据填入表格中。 【实验结论】分析实验数据，发现每次杠杆平衡时，动力与动力臂的乘积总是等于阻力与阻力臂的乘积，即动力×动力臂＝阻力×阻力臂，或。 杠杆作图 （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．[2024·北京·中考真题]如图所示，园艺工人在修剪枝条时，常把枝条尽量往剪刀的轴处靠近，这样做是为了（　　） A．增大动力臂，能够省力 B．增大阻力臂，方便使用 C．减小动力臂，方便使用 D．减小阻力臂，能够省力 【答案】D 【详解】常把枝条尽量往剪刀的轴处靠近，阻力臂减小了，阻力与阻力臂的乘积减小，动力臂不变，则动力减小，能够省力，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 2．[2022·北京·中考真题]俯卧撑是一项常见的健身项目，采用不同的方式做俯卧撑，健身效果通常不同。图23甲所示的是小京在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境，她的身体与地面平行，可抽象成如图23乙所示的杠杆模型，地面对脚的力作用在O点，对手的力作用在B点，小京的重心在A点。已知小京的体重为750N，OA长为1m，OB长为1.5m。 （1）图23乙中，地面对手的力F1与身体垂直，求F1的大小； （2）图24所示的是小京手扶栏杆做俯卧撑保持静止时的情境，此时她的身体姿态与图23甲相同，只是身体与水平地面成一定角度，栏杆对手的力F2与他的身体垂直，且仍作用在B点。分析并说明F2与F1的大小关系。 【答案】（1）500N；（2）< 【详解】解：（1）如图1所示，O为支点，重力的力臂为lA，F1的力臂为lB 根据杠杆平衡条件 F1lB=GlA 可得 （2）小京手扶栏杆时抽象成的杠杆模型如图2所示，O为支点，重力的力臂为lA′，F2的力臂为lB 根据杠杆平衡条件 F2lB′=GlA′ 可得 由图可知 lA′<lA，lB′=lB 所以 F2<F1 考点二 滑轮 一、滑轮及滑轮组 滑轮 图示 特点 拉力F与重力G的关系（不计滑轮重，绳重及轮与轴之间的摩擦力） F移动距离（s）和G移动距离（h）的关系 定滑轮 可以改变力的方向但不能省力 动滑轮 可以省力，但不能改变力的方向 如计动滑轮重： 滑轮组 既可以省力又可以改变力的方向 如计动滑轮重： 二、轮轴与斜面 1、轮轴 （1）轮轴：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成的简单机械。通常把大轮叫轮，小轮叫轴。使用轮轴能省力，还能改变力的方向（如图所示）。 （2）轮轴的实质：轮轴相当于一个可连续转动的杠杆，支点在轮轴的轴线上，如图所示。 （3）轮轴的特点：当动力作用在轮上，阻力作用在轴上时，因，故，此时使用轮轴省力，费距离；当动力作用在轴上，阻力作用在轮上时，因，故 ，此时使用轮轴费力，但省距离。 2、斜面 （1）斜面是一个与水平面成一定夹角的的倾斜平面。 （2）斜面的特点 如图，把重为G的物体，沿着长为L，高为h的斜面，用力F拉上去的过程中：根据功的原理，若不计斜面和物体间的摩擦力，则有：，则沿斜面向上的推力。 如果不计摩擦，斜面长是斜面高的几倍，拉力就是物体重力的几分之一，所以斜面是一种省力的简单机械。因为斜面长L大于高h，所以使用斜面时要费距离。 1．[2020·北京·中考真题]（多选）如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A以0.2m/s的速度匀速上升，提升过支架过程中滑轮组的机械效率为90%。已知物体A重540N，该工人重500N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端受到竖直向下的拉力为200N B．绳子自由端拉力的功率为120W C．该工人对地面的压力为200N D．支架受到滑轮组的拉力为960N 【答案】BCD 【详解】A．滑轮组的动滑轮绕2段绳，滑轮组的机械效率 η= F==300N 故A错误； B．绳子自由端的速度 v绳=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s 绳子自由端拉力的功率为 P= 故B正确； C．地面对工人的支持力 F支=G-F=500N-300N=200N 由力的作用相互性可知工人对地面的压力等于地面对工人的支持力，即 F压=F支=200N 故C正确； D．不计滑轮组的绳重和摩擦，拉力 F拉=(G+G动) G动=2F拉-G=2×300N-540N=60N 支架受到滑轮组的拉力为 F支架=3F+G动=3×300N+60N=960N 故D正确。 故选BCD。 考点三 机械效率 一、有用功、额外功和总功 1、有用功、额外功和总功 （1）有用功：完成某项工作必须要做的功，叫做有用功，用表示。 （2）额外功：不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素而多做一些功，这部分功叫做额外功，用表示。额外功是对人们没有用但不得不做的功。 （3）总功：有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用表示。总功、有用功和额外功之间的关系为。 2、三种简单机械的有用功、额外功和总功 种类 杠杆 滑轮组 斜面 图示 有用功 额外功 若不计摩擦： 若不计绳重及摩擦： 总功 三者关系 二、机械效率 1、机械效率 定义 物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示 公式 （机械效率是一个比值，它没有单位，通常用百分数表示） 物理意义 机械效率越高，做的有用功占总功的比例就越大 可变性 机械效率不是固定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，有用功不同，机械效率也会不同 特点 因为使用机械时，不可避免地要做额外功，故任何机械的机械效率都小于1,只有在理想情况下机械效率才为1 注意 机械效率的高低与是否省力、滑轮组绳子的绕法、物体被提升的高度及速度等无关 2、机械效率的计算 装置图 计算公式 杠杆 滑轮组 竖直提升物体 （1）已知拉力、物重及绳子段数时： （2）不计绳重及摩擦时： 水平匀速拉动物体 斜面 （1）；（2） 3、提高机械效率的方法 （1）增大物体的重力：在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力。 （2）减小机械自身的重力：改进机械结构，使其更合理、更轻巧。 （3）减小机械转动部件间的摩擦：对机械按照技术规程经常保养，使机械处于良好的状态。 实验02 测量滑轮组的机械效率 【实验原理】 【实验设计】 （1）组装一个滑轮组，使用该滑轮组分别提起重力不同的物体，比较每次的机械效率； （2）换用较重的动滑轮，组装和（1）相同的滑轮组，使用该滑轮组分别提起和（1）相同的重物，比较和（1）提起相同重物时的机械效率。 【实验器材】刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮、长约2m的细绳、铁架台等。 【实验过程】 （1）用弹簧测力计测出钩码所受的重力G并填入表格； （2）按照图甲组装滑轮组，分别记下钩码和绳端的位置； （3）如图乙所示，匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，从弹簧测力计上读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格中； （4）利用公式计算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格中； （5）改变钩码的数量，重复上面的实验（多次实验，消除偶然因素）； （6）换用较重的动滑轮组成滑轮组，重复（2）~（5）步，将实验数据记入表格。 【数据结论】 （1）使用同一滑轮组提升重力不同的物体时，机械效率不同，被提升的物体越重，机械效率越高； （2）使用不同的滑轮组提升同一物体时，升高相同的高度，动滑轮较重的（或动滑轮多的）滑轮组的机械效率较低。 1．[2024·北京·中考真题]（多选）用某滑轮组提升重物时，绳子自由端拉力做功随时间变化的关系如图所示，在20s内绳子自由端竖直匀速移动16m，重物竖直匀速上升4m。已知动滑轮总重100N，提升的物体重800N。关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端拉力的功率为200W B．额外功为400J C．绳子自由端拉力的大小为250N D．滑轮组的机械效率约为88.9% 【答案】AC 【详解】A．由图像可知，当时间为20s时，拉力做功为，则绳子自由端拉力的功率为 故A正确； B．有用功 额外功 故B错误； C．由可得，绳子自由端拉力的大小为 故C正确； D．滑轮组的机械效率约为 故D错误。 故选AC。 1．[2023·北京·中考真题]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% 【答案】D 【详解】A．物体A在10s内竖直匀速上升了2m，上升的速度为 故A错误； B．装置提升重为800N的物体A，竖直匀速上升了2m，滑轮组的有用功为 故B错误； C．由图知，n=2，不计绳重和轮与轴间的摩擦，拉力为 拉力端移动距离为 拉力做的总功 拉力做功的功率 故C错误； D．滑轮组的机械效率为 故D正确。 故选D。 题型一 杠杆 ►考向01 杠杆五要素与杠杆作图 1．（2024·北京通州·一模）在图中画出杠杆B端所受拉力F的力臂L。 【答案】见解析 【详解】延长F的作用线，过O点作力的作用线的垂线为力F的力臂L，如图所示： 2．（2024·北京西城·二模）为了探究“颈部肌肉的拉力与低头角度大小的关系”，课外小组的同学们制作了一个头颅模型来进行模拟实验。如图甲所示，把人的颈椎简化成支点O，头颅模型在重力作用下可绕支点O转动，A点为头颅模型的重心，用拉力传感器的挂钩拉着细线模拟测量肌肉的拉力，头颅模型在转动过程中，如图乙所示，让头颅模型从竖直状态开始转动，细线的拉力F为14N。g取10N/kg。 （1）当低头角度θ为30°时，求拉力F的力臂lF与头颅模型重力的力臂lG的比值； （2）若人的头颅质量为5kg，当低头角度θ为30°时，求颈部肌肉的拉力F1的大小； （3）若人的头颅质量为5kg，低头角度θ为90°，颈部肌肉的拉力为F2，请画图分析并说明F2与F1的大小关系。 【答案】（1）5∶2；（2）70N；（3）F2>F3 【详解】解：（1）如图甲所示，O为支点，头颅模型重力G=mg，F的力臂为lF；根据杠杆的平衡条件可得 （2）依据杠杆的平衡条件；当力臂保持不变时，重力变为原来的5倍，即 （3）若人的头颅质量为5kg，低头角度θ为90°，抽象成的杠杆模型如图乙所示，O为支点，重力G变的力臂为；，F2的力臂为lF；依据杠杆的平衡条件；对比两种情况可知，阻力和动力臂保持不变，动力增大，动力大F2>F1。 答：（1）拉力F的力臂lF与头颅模型重力的力臂lG的比值为5∶7； （2）颈部肌肉的拉力F1的大小为70N； （3）F2＞F1。 ►考向02 杠杆平衡条件 3．（2023·北京·中考真题）如图是小强利用器械进行锻炼的示意图，其中横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动，OA∶OB=3∶2，在杆A端用细绳悬挂重为300N的配重，他在B端施加竖直方向的力F1，杆AB在水平位置平衡，此时他对水平地面的压力为F2。为了锻炼不同位置的肌肉力量，他将固定点移动到A端，杆AB可绕端点A在竖直平面内转动，配重悬挂在O点，在B端施加竖直方向的力使杆AB在水平位置再次平衡，此时，他对水平地面的压力为F3，压强为p。已知小强重为650N，两只脚与地面接触的总面积为400cm²，不计杆重与绳重，下列判断正确的是（　　） A．F1为200N B．F2为1100N C．F3为830N D．p为11750Pa 【答案】C 【详解】A．已知OA∶OB=3∶2，根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2得 F1 ×OB =G×OA 即 故A错误； B．他对水平地面的压力为 F2=G人- F1=650N -450N =200N 故B错误； C．将固定点移动到A端，杆AB可绕端点A在竖直平面内转动，配重悬挂在O点，在B端施加竖直方向的力，使杆AB在水平位置再次平衡，小强对B端施加力的方向应竖直向上，该力大小 根据力的作用是相互的，则此时B端对小强施加力的方向竖直向下，该力大小 F4ʹ= F4=180N 他对水平地面的压力 F3=G人+ F4 ʹ =650N+180N =830N 故C正确； D．此时他对水平地面的压强 故D错误。 故选C。 4．（2024·北京延庆·一模）杆秤是一种中国传统的称量工具，凝聚着中国人民的智慧。如图所示，O为杆秤提纽，OA=8cm，秤砣质量m=0.2kg，不挂重物和秤砣时，手提提纽，杆秤可水平平衡。用它称鱼，当秤砣置于B点时，杆秤再次水平平衡，此时测得OB=32cm，则称得鱼的质量为（　　） A．0．05kg B．0.2kg C．0.6kg D．0.8kg 【答案】D 【详解】杆秤是一只杠杆，O是支点，当杆秤在水平位置平衡时，根据杠杆的平衡条件可得 则鱼受到的重力为 鱼的质量为 故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 5．（2024·北京西城·一模）如图甲所示，将物体A放在水平地面上，它对地面的压强为6×103Pa。把物体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，如图乙所示，当杠杆在水平位置平衡时，物体A对地面的压强为2×103Pa。已知：OC∶OD＝1∶3，g取10N/kg，不计杆重与绳重。要使物体A恰好被细绳拉离地面，则下列判断中正确的是（　　） A．移动支点O的位置，使OC∶OD＝1∶4 B．物体A对地面的压力需要减少20N C．杠杆D端所挂物体的质量增加1kg D．物体A的底面积为300cm2 【答案】C 【详解】D．根据杠杆平衡条件 细绳对C端的拉力为 绳子拉力处处相等，细绳对A的拉力也为60N，A对地面的压力减少60N。则 代入数据解得 故D错误； AB．A物体的重力为 根据杠杆的平衡调节 得 A物体恰好离开地面时，A对地面的压力为0N，C端的拉力等于A的重力。A对地面的压力为 所以A恰好离开地面，压力还要减小30N，故AB错误； C．根据杠杆平衡调节 可得 杠杆D端所挂物体的重力增加 质量增加1kg。故C正确。 故选C。 ►考向03 探究杠杆平衡条件 6．（2018·北京·中考真题）小华探究杠杆平衡条件时，使用的每个钩码的质量均相等，杠杆上相邻刻线间的距离相等．如图甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）端调节．杠杆水平后，在杠杆上的A点悬挂了2个钩码，如图乙所示，为使杠杆保持水平平衡，应在B点悬挂 个钩码． 【答案】右 3 【详解】如图甲所示，杠杆左端偏低，为使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向右端调节． 杠杆水平后，在杠杆上的A点悬挂了2个钩码； 设每个钩码重为G，每格的长度为L，根据杠杆的平衡条件得： 解得： 所以为使杠杆保持水平平衡，应在B点悬挂3个钩码． 点睛：重点是杠杆平衡条件的应用，要清楚杠杆的平衡条件应用时，两等式两边的长度单位一样即可，但求功的时候，单位必须为米． 7．（2024·北京·三模）如图是探究杠杆平衡条件的实验。 （1）在挂钩码前，杠杆如图甲所示，小慧调节杠杆右端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，其目的是 ； （2）接着小慧在杠杆的两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡（如图乙）。若在A、B下方再各加一个相同的钩码，则杠杆 （选填“左”或“右”）端将下沉； （3）图丙为小慧制作的简易“杠杆力臂演示仪”，杠杆AOB可绕O点（螺母）转动，不计摩擦和杠杆自身重力； ①杠杆处于丙图所示水平位置平衡； ②松开螺母保持OA水平不动，使OB向下折后，再拧紧螺母形成一根可绕O点转动的杠杆（对应B点）保持左侧物悬挂点位置不变化，要使杠杆在图丁所示位置保持平衡，请你写出一条可行的措施 。 【答案】方便 测量力臂 右 悬挂点A向右移动/悬挂点B向右移动 【详解】（1）[1]当杠杆在水平位置平衡时，应作用在杠杆上的力都在竖直方向，则力的力臂均与杠杆重合，由此我们可以直接根据杠杆的刻度读出力臂。 （2）[2]设每个钩码重为G，杠杆上每一格为l，则在A、B下方再各加一个相同的钩码时，左端为 右端为 因为，所以右端下沉。 （3）[3]由图可知，当OB向下折30°后，F2的阻力臂变小，要使杠杆再次恢复平衡，由平衡条件可知，可以减小动力臂，也就是将悬挂点A点向右移动，或者增大阻力臂，将悬挂点B点向右移动。 8．（2024·北京东城·二模）小东利用已调水平平衡的杠杆，进行如图甲、乙所示的实验，且每次实验杠杆都保持水平平衡。已知杠杆上相邻刻度线之间的距离相等，所用钩码的质量均相等。下列说法正确的是（    ） A．实验前，在调节杠杆水平平衡时，若发现杠杆静止时左端向下倾斜，则应该把杠杆右端的平衡螺母向左移 B．图甲中，若将挂在A、B两处的钩码各去掉一个，则杠杆左端下沉 C．图甲中，若将挂在A、B两处的钩码均向支点O移近1格，则杠杆左端下沉 D．图乙中，若将弹簧测力计由竖直向上拉改为沿图中虚线方向斜向上拉，且保持杠杆水平平衡，则弹簧测力计的示数变小 【答案】C 【详解】A．实验前，在调节杠杆水平平衡时，若发现杠杆静止时左端向下倾斜，说明左端重，则应该把杠杆右端的平衡螺母向右调节，给右端增重，故A错误； B．设每个钩码重力为，杠杆上每格长度为，图甲中，若将挂在A、B两处的钩码各去掉一个，则杠杆左端为 则杠杆右端为 所以杠杆右端下沉，故B错误； C．图甲中，若将挂在A、B两处的钩码均向支点O移近1格，则杠杆左端为 则杠杆右端为 所以杠杆左端下沉，故C正确； D．图乙中，若将弹簧测力计由竖直向上拉改为沿图中虚线方向斜向上拉，且保持杠杆水平平衡，阻力和阻力臂不变，拉力的力臂变小，根据杠杆平衡条件可知弹簧测力计的示数变大，故D错误。 故选C。 ►考向04 杠杆的分类及应用 9．（2021·北京·中考真题）图示的四种工具中，正常使用时属于费力杠杆的是（　　） A．园艺剪 B．筷子 C．瓶盖起子 D．核桃夹 【答案】B 【详解】A．园艺剪在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意； B．筷子使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B符合题意； C．瓶盖起子使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意； D．核桃夹使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。 故选B。 10．（2024·北京朝阳·一模）如图所示的工具中，在使用时属于费力杠杆的是（　　） A．电缆钳 B．筷子 C．核桃夹 D．瓶盖起子 【答案】B 【详解】A．电缆钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意； B．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B符合题意； C．核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意； D．瓶盖起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。 故选B。 题型二 滑轮及其他简单机械 ►考向01 滑轮及其他简单机械的应用 11．（23-24八年级下·北京顺义·期末）如图所示，分别用力 F₁、F₂和F₃通过定滑轮匀速提升一个重物，不计绳重和轮轴处的摩擦。关于F₁、F₂和F₃的大小，下列判断正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】因为定滑轮相当于一等臂杠杆，它的圆心为支点，支点到、和的力臂都是半径，故定滑轮拉同一重物G，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即 故选D。 12．关于简单机械的使用，下列说法中错误的是（　　） A． 使用撬棒可以省力 B． 使用滑轮组可以改变动力方向 C． 利用斜面可以省功 D． 使用定滑轮不能省距离 【答案】C 【详解】A．使用撬棒时，动力臂大于阻力臂，所以动力小于阻力，省了力，故A正确，A不符合题意； B．使用滑轮组既可以省力也可以改变动力的方向，故B正确，B不符合题意； C．由功的原理可知，使用任何机械都不能省功，即使用机械要么省力，要么省距离，但不能同时省力和距离，故C错误，C符合题意； D．定滑轮相当于等臂杠杆，既不能省距离，也不能省力，但能改变力的方向，故D正确，D不符合题意。 故选C。 ►考向02 滑轮及滑轮组的计算 13．（2024·北京通州·模拟预测）如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A以0.1m/s的速度匀速上升，提升过支架过程中滑轮组的机械效率为80%。已知物体A重480N，该工人重500N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端受到竖直向下的拉力为200N B．绳子自由端拉力的功率为90W C．该工人对地面的压力为300N D．支架受到滑轮组的拉力为1020N 【答案】D 【详解】A．滑轮组的机械效率为 经整理可知，绳子自由端受到竖直向下的拉力为 故A错误； B．绳子自由端拉力的功率为 故B错误； C．对人进行受力分析，人受到了向下的重力500N，向上的拉力为300N，故地面对工人的支持力为200N，则该工人对地面的压力为200N，故C错误； D．一共有2段绳子分担动滑轮重力，故动滑轮的重力为 支架受到滑轮组的拉力为 故D正确。 故选D。 题型三 机械效率 ►考向01 机械效率的概念及计算 14．（2022·北京·中考真题）（多选）如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人第一次竖直向上用200N的力拉绳子时，货物未离开水平地面；第二次竖直向上拉动绳子，使货物以0.09m/s的速度匀速上升。已知工人体重为600N，货物重为900N，货物与地面的接触面积为，动滑轮重为100N。不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．第一次拉绳子时，工人对水平台面的压力为800N B．第一次拉绳子时，货物对地面的压强为4000Pa C．第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率为90% D．第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为81W 【答案】ABC 【详解】A．工人第一次竖直向上用200N的力拉绳子时，绳子也在用200N的力竖直向下拉工人，所以工人对水平台面的压力为 故A正确； B．由于滑轮组上承担重量的绳子股数n=3，每股绳子受到的拉力为200N，所以货物和动滑轮受到绳子的拉力为 由于动滑轮重为100N，所以货物受到的拉力为 由于货物重为900N，所以货物对地面的压力为 货物与地面的接触面积为，所以货物对地面的压强为 故B正确； C．第二次拉绳子时，绳子自由端的拉力为 滑轮组的机械效率为 故C正确； D．货物以0.09m/s的速度匀速上升，绳子移动的速度为 工人拉力的功率为 故D错误。 故选ABC。 15．（2024·北京石景山·一模）如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，某人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A以0.1m/s的速度竖直匀速上升，物体A重480N，作用在绳自由端的拉力是250N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．绳自由端拉力的功率是25W B．10s内滑轮组对物体A做功500J C．支架对定滑轮的拉力为500N D．当提升重为780N的物体B时，滑轮组的机械效率为97.5% 【答案】D 【详解】A．由图可知，n=2， 物体A以0.1m/s的速度竖直匀速上升，所以绳自由端移动的速度是0.2m/s，则绳自由端拉力的功率为 故A错误； B．10s内滑轮组对物体A做的功为 故B错误； C．不计滑轮组的绳重和摩擦，动滑轮的重力为 两个滑轮质量相等，由可知，滑轮的重力相等，所以支架对定滑轮的拉力为 故C错误； D．当提升重为780N的物体B时，滑轮组的机械效率 故D正确。 故选D。 16．（2024·北京门头沟·二模）如图所示，甲、乙两个滑轮组，其中每个滑轮的质量都相同、分别用拉力、将重物、提升相同高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．若，则拉力做的有用功多 B．若，则拉力、做的总功相同 C．若，则甲的机械效率大于乙的机械效率 D．若，则甲、乙两个滑轮组的机械效率相等 【答案】C 【详解】分别分析甲、乙两滑轮组，设动滑轮重力为，物体上升高度为h，甲滑轮组，一定一动，动滑轮上绳子股数n=3，因此甲图中 乙图中一定两动，动滑轮上绳子股数n=4 A．若，，等于，故A错误； B． 若，，故B错误； CD．分别表示出甲、乙的机械效率 若，，故C正确，D错误。 故选C。 17．（2024·北京西城·一模）如图所示，工人站在水平地面上，用滑轮组提升重为800N的物体A，工人对绳子的自由端施加竖直向下的拉力F，物体A被竖直匀速提升0.5m，用时5s，此时，工人对水平地面的压力为100N。已知：工人重为600N。不计绳重和轴摩擦。 （1）画出图中工人的受力示意图； （2）求工人对绳端的拉力； （3）求绳端拉力的功率； （4）求该滑轮组的机械效率。 【答案】（1）；（2）500N；（3）100W；（4）80% 【详解】解：（1）工人站在水平地面上，处于静止状态，工人受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和支持力，如下图所示： （2）工人在竖直方向处于平衡状态，所以工人对绳端的拉力为 F拉=F=G工人-N=600N-100N=500N （3）物体移动的速度为 绳端拉力的功率 P=Fv绳=F·2vA=500N×2×0.1m/s=100W   （4）该滑轮组的机械效率为 η= 答：（1）见解析； （2）工人对绳端的拉力为500N ； （3）绳端拉力的功率为100W； （4）该滑轮组的机械效率为80%。 18．（2024·北京·一模）如图所示，某工人利用滑轮组将一个工件沿水平地面匀速拉动。拉动过程中，工人对绳的拉力始终沿竖直方向，工人双脚始终与水平地面接触且接触面积为。工人对地面的压强为，此工人的质量为70kg，两个动滑轮的质量共为10kg，不计滑轮组的绳重和摩擦，g取10N/kg。求： （1）画出工件的受力示意图； （2）工人对绳的拉力大小； （3）滑轮组的机械效率。 【答案】（1）见解析；（2）100N；（3）75% 【详解】（1）工件在竖直方向上受重力和支持力，水平方向上受拉力和摩擦力，重力和支持力是一对平衡力，拉力和摩擦力是一对平衡力，如图所示： （2）工人对地面的压力与地面对人的支持力是一对相互作用力，大小相等，则地面对人的支持力 工人的重力 工人对绳的拉力 （3）动滑轮的重力 不计滑轮组的绳重和摩擦，与工件相连的绳子的拉力大小 滑轮组的机械效率 ►考向02 测量滑轮组的机械效率 19．（2023·北京·一模）如图所示，在探究滑轮组的机械效率实验中，小龙和小文用同样的滑轮，却连成了甲、乙不同的滑轮组，并测出了各自的实验数据。 次数 钩码重/N 钩码上升的高度/cm 弹簧测力计的示数/N 弹簧测力计移动的距离/cm 小龙 2 10 1.0 30 小文 2 10 0.8 40 （1）小文测得滑轮组的机械效率为 ； （2）实验后小文想：对于同一个滑轮组，它的机械效率是否不变呢？经过思考后他认为：即使像图乙那样已绕好的滑轮组，机械效率也不是固定的，还应该与 有关，并用实验验证了自己的猜想是正确的。小文的实验方法是 ； （3）小龙认为：用滑轮组提升重物时，人提升动滑轮所做的功是没有用的，所以， 也应该是影响滑轮组机械效率高低的主要因素； （4）小文用滑轮组乙在t秒内匀速提起重为G的物体升高h米（不计绳重和摩擦），若滑轮组的机械效率为η，动滑轮重G动= ；小文的功率P= 。 【答案】62.5% 提升的物重 见解析 动滑轮的重力 【详解】（1）[1]小文测得滑轮组的机械效率为 （2）[2][3]同一个滑轮组，动滑轮重力不变，所提升物体越重，有用功占总功的比值越大，则机械效率越高。因此机械效率的大小应与提升物体的重力大小有关，实验中可在滑轮组上挂不同数量的钩码分别测出滑轮组的机械效率并比较。 （3）[4]动力对动滑轮做的功为额外功，动滑轮越重，所做的额外功越多，有用功占总功的比值就越小，机械效率就越低，因此动滑轮的重力也是影响滑轮组机械效率高低的主要因素。 （4）[5][6]由机械效率公式 可得动滑轮的重力 乙图中动滑轮的绳子段数n=4，则小文的功率 基础巩固 1．如图为吊车从图示位置向上起吊货物的工作示意图，利用圆弧状的伸缩撑杆可使吊臂绕O点缓慢转动，伸缩时伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直。下列说法正确的是（　　） A．吊臂OAB是省力杠杆 B．吊臂OAB所受的阻力就是货物的重力 C．匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力大小不变 D．匀速缓慢顶起吊臂的过程中，吊车对地面产生的压强不变 【答案】D 【详解】A．吊臂在使用的过程中动力臂L1小于阻力臂L2，根据杠杆平衡的条件可知，是费力杠杆，故A错误； B．吊臂OAB所受的阻力就是货物对吊臂的拉力，故B错误； C．吊车吊起货物的过程中，阻力不变，阻力臂减小，动力臂不变，根据杠杆平衡条件，所以伸缩撑杆的支持力逐渐变小，故C错误； D．匀速缓慢顶起吊臂的过程中，吊车对对地面的压力不变，根据，吊车对地面产生的压强不变，故D正确。 故选D。 2．如图所示，用两个滑轮组（每个滑轮重相同）提升同一重物A，均使物体A在10s内升高1m，拉力如图所示，不计绳重与摩擦，下列说法正确的是（   ） A．物体重18N B．拉力比做的功多 C．拉力比做的额外功多 D．两个滑轮组的机械效率相同 【答案】D 【详解】A．不计绳重与摩擦，给出的均为甲乙两装置中绳末端的拉力，无法求出物体的重力，故A错误； BC．用两个滑轮组（每个滑轮重相同）提升同一重物A，不计绳重与摩擦，则该过程中做的有用功和额外功相同，拉力做的总功也相同。故BC错误； D．由于甲乙两装置中有用功和额外功相同，则总功相同，根据可知，机械效率相同，故D正确； 故选D。 3．小明用如图所示的滑轮组匀速提升质量为40kg的物体，在6s内物体上升了3m，已知大滑轮重30N，每个小滑轮重15N，滑轮组的绕绳能承受的最大拉力为300N，不计绳重及滑轮与轴、绳之间的摩擦，下列说法正确的是（g取10N/kg）（　　） A．此滑轮组不但省力而且省功 B．绳端移动的速度为1m/s C．滑轮组的机械效率约为93% D．减小物重，可以提高滑轮组的机械效率 【答案】C 【详解】A．由图可知，承担物重的绳子的股数是n=3，物体的重为 G=mg=40kg×10N/kg=400N 因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力为 因此此滑轮组能省力，但由功的原理可知，使用任何机械都不省功，因此，此滑轮组也不能省功，故A错误； B．根据题意可知，重物被提升的速度为 则绳端移动的速度 v绳=nv物=3×0.5m/s=1.5m/s 故B错误； C．滑轮组的机械效率约为 故C正确； D．减小物重，则有用功减小，而额外功不变，则有用功所占总功的比将会变小，因此会降低滑轮组的机械效率，故D错误。 故选C。 4．如图所示为一滑轮组拉着重300N的物体在水平地面上匀速运动，2s的时间物体运动了1m，已知拉力F=50N，物体受到的摩擦力为120N。下列说法正确的是（　　） A．绳端移动的速度为1m/s B．拉力的功率为75W C．物体克服重力做的功为300J D．该滑轮组的机械效率为50% 【答案】B 【详解】A．由图可知，动滑轮上的绳子段数n=3，绳子自由端移动的距离 s=ns物=3×1m=3m 绳端移动的速度 故A错误； B．拉力F=50N，拉力做功的功率 P=Fv=50N×1.5m/s=75W 故B正确； C．由于物体在水平地面上匀速运动，而重力方向在竖直方向上，即物体没有在重力方向上移动距离，由做功的两个必要因素可知，物体没有克服重力做功，故C错误； D．滑轮组的机械效率 故D错误。 故选B。 5．用如图所示的四种简单机械提升相同重物，不计机械自重及各种摩擦，最省力的是（　　） A． B． C．D． 【答案】A 【详解】A．由图可知，滑轮组的绳子承重股数为3股，不计机械自重及各种摩擦，则拉力为 B．由图可知，力作用在动滑轮的轴上，所以，拉力为 C．由图和数学知识可知，假设此时阻力臂为，则动力臂为 根据杠杆平衡条件可得 可得，拉力为 D．不计摩擦，根据功的原理可知 则拉力为 综上可知，最省力的是A图滑轮组。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 6．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】 【详解】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 7．工人师傅用如图所示的装置将重为800N的货物在10s内匀速提升5m，已知滑轮组的机械效率为80%，则动滑轮重为 N，该过程中拉力做功的功率为 W。（不计绳重和摩擦） 【答案】200 500 【详解】[1]滑轮组做的有用功 滑轮组的机械效率为80%，工人师傅做的总功 如图，滑轮组有两根绳承担物重，，绳子自由端移动的距离 绳子自由端的拉力 不计绳重和摩擦，动滑轮重为 [2]该过程中拉力做功的功率为 8．如图甲，工人用250N的拉力将质量35kg的物体从地面运到楼上。物体上升高度h与时间t的关系如图乙所示，20s时间内，工人做功的功率为 W，此装置的机械效率为 %（g取）。 【答案】125 70 【详解】[1]由图乙可知，20s物体上升的高度h=5m，由图甲可知，n=2，绳子自由端20s移动的距离 20s内工人做的总功为 工人做功的功率为 [2]20s内工人做的有用功 此装置的机械效率为 9．小明利用如题图所示装置探究杠杆的平衡条件。 (1)若实验前杠杆静止时如图甲所示，此时杠杆处于 （选填“平衡状态”或“不平衡状态”），可将杠杆两端的平衡螺母向 调节，使杠杆在水平位置平衡。 (2)在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂，多次实验并把数据记录在表格中。小明根据以上数据得出杠杆平衡条件是： 。 次数 1 1 10 2 5 2 2 10 1 20 3 2 15 3 10 (3)杠杆调节平衡后，小明在杠杆上的A点处挂4个钩码，如图乙所示，为使杠杆在水平位置重新平衡，应在B点挂 个钩码。 (4)当杠杆平衡后，将A点和B点下方所挂的钩码同时向支点O靠近移一格，杠杆 （选填“左侧下降”、“右侧下降”或“仍水平平衡”）。 (5)如图丙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计在原位置逐渐向左倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】(1) 平衡状态 右 (2) (3)6 (4)左侧下降 (5)变大 【详解】（1）[1]因为杠杆此时处于静止状态，属于平衡状态，因此杠杆处于平衡状态。 [2]由甲图可知，杠杆左端低，右端高，因此可将杠杆两端的平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡。 （2）由表格中的数据可看出动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂，因此可得出杠杆平衡条件是：。 （3）设每个钩码的重力为G，杠杆每小格的长度为L，则由图可知FA=4G，LOA=3L，LOB=2L，根据杠杆平衡条件可得 即 所以应在B点挂6个钩码。 （4）当杠杆平衡后，将A点和B点下方所挂的钩码同时向支点O靠近移一格，此时,，则左端力与力臂的乘积为 右端力与力臂的乘积为 所以左端力与力臂的乘积较大，因此左端下降。 （5）当弹簧测力计在原位置逐渐向左倾斜时，其力臂变小，A点力及其力臂不变，使杠杆仍然在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件可知，弹簧测力计的示数将变大。 能力提升 10．（多选）用图甲、乙两个滑轮组分别将物体M、N匀速提升1m，所做有用功相同，拉力分别为、，此过程相关数据如图丙所示。已知将物体M、N匀速提升1m所用时间相等，不计绳重和摩擦，下列有关此过程的说法正确的是（　　） A．提升物体时两拉力的功率大小关系 B．物体M、N的重力大小关系为 C．乙滑轮组的机械效率为50% D．甲、乙两个滑轮组中，绳子自由端移动的距离之比为2:3 【答案】BC 【详解】A．由图丙得，甲乙滑轮组做的总功 滑轮将物体M、N匀速提升1m所用时间相等，由得，提升物体时两拉力的功率大小关系 故A错误； B．甲乙滑轮组的有用功分别为 ， 物体上升距离相同，由得，物体M、N的重力大小关系为 故B正确； C．乙滑轮组的机械效率为 故C正确； D．甲、乙两个滑轮组中，与动滑轮连接的绳子股数分别为 ， 物体上升高度相同，由得，绳子自由端移动的距离之比为 故D错误。 故选BC。 11．（多选）杆秤作为华夏国粹，它制作轻巧，使用便利，同时它还承载着公平公正的象征意义。如图所示，是小阳同学制作的杆秤的示意图，用手提起B或C（相当于支点）处的秤纽，当秤杆水平平衡时，可读出货物的质量。秤砣最远可移至D点，AB、BC、BD的长度如图所示。下列说法正确的是（　　） A．秤砣的质量是0.4kg B．提起B秤纽，可以达到最大称量 C．距离C点12.5cm，有两个刻度，分别为1kg和3.1kg D．提起C秤纽，不挂货物时，使秤杆转动的力是秤砣的重力 【答案】ABC 【详解】B．根据杠杆的平衡条件知道，当提着B处秤纽、秤砣在D点时，A点所挂物体重为 当提着C处秤纽、秤砣在D点时, A点所挂物体重为 因BD＞CD、AB＜AC，则 GA＞GA′ 即提B处秤纽时，此秤的称量最大，故B正确； A．当提着B处秤纽、秤砣挂在D点，A点秤钩挂着质量为10kg的物体时，秤杆可以在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件知道 由G=mg知道 故 故A正确； C．当提起B处秤纽时，阻力臂为AB=2cm，动力臂 根据杠杆的平衡条件可列式 由G=mg知道 则 当提起C处秤纽时，阻力臂为 动力臂，根据杠杆的平衡条件可列式 由G=mg知道 则 故C正确； D．提起C秤纽，不挂货物时，使秤杆转动的力是秤砣对秤的拉力，故D错误。 故选ABC。 12．如图是用道钉撬来撬铁路枕木上的道钉，O是支点。请在图中做出它的动力臂L1和阻力臂L2。 【答案】见解析 【详解】过支点O作动力F1延长线的垂线段为动力臂L1，作阻力F2的垂线段为阻力臂L2，如下图所示： 13．燕尾夹是同学们常用的学习用具（如图甲所示）。图乙是它的简化图，用力按住A点可以打开夹子。请在图乙中标出支点O并画出打开夹子最小动力F的示意图。 【答案】见解析 【详解】当用力摁住A点打开该夹子时，AC绕着点转动的点为支点，如图O所示；根据杠杆平衡条件可知，在阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长；由图知，OA为动力臂时，动力臂最长，动力最小，过A点做出最小的动力F，方向斜向下，如图： 14．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组提升不同的物体，如图甲乙所示，记录实验数据，并绘出η与G物的关系图像，如图丙所示。 (1)实验中应 缓慢匀速拉动弹簧测力计，使物体升高。 (2)图乙中弹簧测力计的示数为 N。 (3)图丙中的曲线表明：同一滑轮组的机械效率η随所挂物重G物的增大而 （选填“小”或“增大”）。 (4)若实验中的细绳足够结实，滑轮组的机械效率 （选填“会”或“不会”）到100%。 【答案】(1)竖直向上 (2)3.2 (3)增大 (4)不会 【详解】（1）实验中应竖直向上缓慢匀速拉动弹簧测力计，使物体升高，此时，系统处于平衡状态，弹簧测力计的示数才等于拉力大小。 （2）由图乙可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为3.2N。 （3）由图丙可知，物重G物增大时，滑轮组的机械效率η也增大，故能得出：同一滑轮组的机械效率η随所挂物重G物的增大而增大。 （4）滑轮组的机械效率为 因为要克服动滑轮重做额外功，所以，滑轮组的机械效率不会到100%。 15．用如图所示的滑轮组提升水中的物体M，A为动滑轮，B、C为定滑轮。物体M的体积为，密度为。物体M完全在水面下以0.1m/s速度匀速竖直上升的过程中，电动机加在绳子自由端的拉力为F，拉力F做功的功率为P。已知物体在水中时，电动机的输出功率为48W。g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均可忽略不计，水的密度为。求： （1）物体M完全在水面下时的浮力； （2）动滑轮A受到的重力。 【答案】（1）600N；（2）180N 【详解】解：（1）物体M完全在水面下时的浮力 （2）对M进行受力分析，如图所示： 则有       ① 图中承担物重的绳子股数n=3，对动滑轮进行受力分析如图所示： 则有       ② 由题意可知 拉力F的值为 由①可知得 由②可得动滑轮A受到的重力 答：（1）物体M完全在水面下时的浮力为600N； （2）动滑轮A受到的重力为180N。 16．建筑工地上，工人利用杠杆提起重物，其简化装置如图所示。杠杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动，已知OA∶OB=3∶1，物体C受到的重力为1600N，与地面的接触面积为4×10-2m2，工人在A端施加竖直向下的拉力F，此时杠杆AB在水平位置平衡，物体C对地面的压强为2.5×104Pa。已知工人的重力为700N，不计杆重、绳重及转轴处的摩擦。求： （1）此时工人在A端施加的竖直向下的拉力F； （2）若在杠杆B端悬挂重力为2500N的物体D，请通过计算分析并说明此时该工人能否拉起物体D。 【答案】（1）200N；（2）该工人不能拉起物体D 【详解】解：（1）物体C对地面的压力 F压=pS=2.5×104Pa×4×10-2m2=1000N 物体C对地面的压力和地面对C的支持力是相互作用力，大小相等，所以地面对C的支持力是1000N，B端绳的拉力 FB=G-F支=1600N-1000N=600N 由杠杆平衡条件得到 FA×AO=FB×OB （2）若在杠杆B端悬挂重力为2500N的物体D，由杠杆平衡条件得到 F′A×AO=F′B×OB 工人的重力为700N，A端的拉力大于人的重力，不能拉起物体D。 答：（1）此时工人在A端施加的竖直向下的拉力是200N； （2）此时该工人不能拉起物体D。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$null 专题07 简单机械及机械效率（6~12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 实验01 探究杠杆的平衡条件 考点二 滑轮及其他简单机械 考点三 机械效率 实验02 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 杠杆五要素与杠杆作图 ►考向02 杠杆平衡条件 ►考向03 探究杠杆平衡条件 ►考向04 杠杆的分类及应用 题型二 滑轮及其他简单机械 ►考向01 滑轮及其他简单机械的应用 ►考向02 滑轮及滑轮组的计算 题型三 机械效率 ►考向01 机械效率的概念及计算 ►考向02 测量滑轮组的机械效率 05分层训练·巩固提升 基础巩固 能力提升 考点要求 课标要求 考查频次或分值 命题预测 杠杆及其应用、作图、探究杠杆的平衡条件 · 知道简单机械，会使用简单机械改变力的大小和方向，通过实验探究并了解杠杆的平衡条件 · 6 ~ 12分 常见考题类型是选择题、填空题、作图题、实验探究题、计算题和综合题。考查的命题点有：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。 滑轮分类、应用及滑轮组的相关计算 · 有用功、额外功和总功 · 知道机械效率；了解提高机械效率的意义和途径；测量某种简单机械的机械效率 滑轮组、斜面机械效率的计算 · 测量滑轮组的机械效率 考点一 杠杆 1、认识杠杆 （1）概念：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点O转动，这根硬棒就是杠杆。 （2）杠杆五要素 支点 杠杆绕着转动的点，用“O”表示 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 从支点到动力作用线的距离，用“l2”表示 2、杠杆平衡条件 （1）平衡状态：当杠杆处于静止状态或匀速绕支点转动状态时，说明杠杆处于平衡状态。 （2）杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂。用字母表示：。 3、杠杆的分类及应用 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 示意图 力臂的大小关系 力的大小关系 杠杆转动时力所移动距离的大小关系 动力F1移动的距离大于阻力F2移动的距离 动力F1移动的距离小于阻力F2移动的距离 动力F1移动的距离等于阻力F2移动的距离 特点 省力但费距离 费力但省距离 即不省力也不省距离，既不费力也不费距离 应用 撬棒、开酒瓶的起子、扳手、钢丝钳等 钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子等。 托盘天平、跷跷板 实验01 探究杠杆的平衡条件 【提出问题】在学习二力平衡时，如果作用在物体上的几个力相互平衡，物体就处于平衡状态。因为杠杆会转动，所以杠杆在动力和阻力作用下静止时，与二力平衡的情况是不同的，杠杆平衡不仅与力的大小有关，还可能与力的作用位置有关。 【实验步骤】 1、实验前：把杠杆的中点作为支点，其目的是忽略杠杆自重对实验的影响； 2、调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，在水平位置保持平衡，在实验中不可再调节平衡螺母；调法：哪边高往哪边调。 2、在支点两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆再一次在水平位置平衡，如图所示。这时杠杆两侧受到的作用力分别等于两侧钩码所受的重力，力臂为悬挂点到支点的距离； 3、改变钩码的数量和位置，多做几次实验（避免偶然性），将实验得到的数据填入表格中。 【实验结论】分析实验数据，发现每次杠杆平衡时，动力与动力臂的乘积总是等于阻力与阻力臂的乘积，即动力×动力臂＝阻力×阻力臂，或。 杠杆作图 （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．[2024·北京·中考真题]如图所示，园艺工人在修剪枝条时，常把枝条尽量往剪刀的轴处靠近，这样做是为了（　　） A．增大动力臂，能够省力 B．增大阻力臂，方便使用 C．减小动力臂，方便使用 D．减小阻力臂，能够省力 2．[2022·北京·中考真题]俯卧撑是一项常见的健身项目，采用不同的方式做俯卧撑，健身效果通常不同。图23甲所示的是小京在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境，她的身体与地面平行，可抽象成如图23乙所示的杠杆模型，地面对脚的力作用在O点，对手的力作用在B点，小京的重心在A点。已知小京的体重为750N，OA长为1m，OB长为1.5m。 （1）图23乙中，地面对手的力F1与身体垂直，求F1的大小； （2）图24所示的是小京手扶栏杆做俯卧撑保持静止时的情境，此时她的身体姿态与图23甲相同，只是身体与水平地面成一定角度，栏杆对手的力F2与他的身体垂直，且仍作用在B点。分析并说明F2与F1的大小关系。 考点二 滑轮 一、滑轮及滑轮组 滑轮 图示 特点 拉力F与重力G的关系（不计滑轮重，绳重及轮与轴之间的摩擦力） F移动距离（s）和G移动距离（h）的关系 定滑轮 可以改变力的方向但不能省力 动滑轮 可以省力，但不能改变力的方向 如计动滑轮重： 滑轮组 既可以省力又可以改变力的方向 如计动滑轮重： 二、轮轴与斜面 1、轮轴 （1）轮轴：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成的简单机械。通常把大轮叫轮，小轮叫轴。使用轮轴能省力，还能改变力的方向（如图所示）。 （2）轮轴的实质：轮轴相当于一个可连续转动的杠杆，支点在轮轴的轴线上，如图所示。 （3）轮轴的特点：当动力作用在轮上，阻力作用在轴上时，因，故，此时使用轮轴省力，费距离；当动力作用在轴上，阻力作用在轮上时，因，故 ，此时使用轮轴费力，但省距离。 2、斜面 （1）斜面是一个与水平面成一定夹角的的倾斜平面。 （2）斜面的特点 如图，把重为G的物体，沿着长为L，高为h的斜面，用力F拉上去的过程中：根据功的原理，若不计斜面和物体间的摩擦力，则有：，则沿斜面向上的推力。 如果不计摩擦，斜面长是斜面高的几倍，拉力就是物体重力的几分之一，所以斜面是一种省力的简单机械。因为斜面长L大于高h，所以使用斜面时要费距离。 1．[2020·北京·中考真题]（多选）如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A以0.2m/s的速度匀速上升，提升过支架过程中滑轮组的机械效率为90%。已知物体A重540N，该工人重500N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端受到竖直向下的拉力为200N B．绳子自由端拉力的功率为120W C．该工人对地面的压力为200N D．支架受到滑轮组的拉力为960N 考点三 机械效率 一、有用功、额外功和总功 1、有用功、额外功和总功 （1）有用功：完成某项工作必须要做的功，叫做有用功，用表示。 （2）额外功：不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素而多做一些功，这部分功叫做额外功，用表示。额外功是对人们没有用但不得不做的功。 （3）总功：有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用表示。总功、有用功和额外功之间的关系为。 2、三种简单机械的有用功、额外功和总功 种类 杠杆 滑轮组 斜面 图示 有用功 额外功 若不计摩擦： 若不计绳重及摩擦： 总功 三者关系 二、机械效率 1、机械效率 定义 物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示 公式 （机械效率是一个比值，它没有单位，通常用百分数表示） 物理意义 机械效率越高，做的有用功占总功的比例就越大 可变性 机械效率不是固定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，有用功不同，机械效率也会不同 特点 因为使用机械时，不可避免地要做额外功，故任何机械的机械效率都小于1,只有在理想情况下机械效率才为1 注意 机械效率的高低与是否省力、滑轮组绳子的绕法、物体被提升的高度及速度等无关 2、机械效率的计算 装置图 计算公式 杠杆 滑轮组 竖直提升物体 （1）已知拉力、物重及绳子段数时： （2）不计绳重及摩擦时： 水平匀速拉动物体 斜面 （1）；（2） 3、提高机械效率的方法 （1）增大物体的重力：在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力。 （2）减小机械自身的重力：改进机械结构，使其更合理、更轻巧。 （3）减小机械转动部件间的摩擦：对机械按照技术规程经常保养，使机械处于良好的状态。 实验02 测量滑轮组的机械效率 【实验原理】 【实验设计】 （1）组装一个滑轮组，使用该滑轮组分别提起重力不同的物体，比较每次的机械效率； （2）换用较重的动滑轮，组装和（1）相同的滑轮组，使用该滑轮组分别提起和（1）相同的重物，比较和（1）提起相同重物时的机械效率。 【实验器材】刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮、长约2m的细绳、铁架台等。 【实验过程】 （1）用弹簧测力计测出钩码所受的重力G并填入表格； （2）按照图甲组装滑轮组，分别记下钩码和绳端的位置； （3）如图乙所示，匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，从弹簧测力计上读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格中； （4）利用公式计算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格中； （5）改变钩码的数量，重复上面的实验（多次实验，消除偶然因素）； （6）换用较重的动滑轮组成滑轮组，重复（2）~（5）步，将实验数据记入表格。 【数据结论】 （1）使用同一滑轮组提升重力不同的物体时，机械效率不同，被提升的物体越重，机械效率越高； （2）使用不同的滑轮组提升同一物体时，升高相同的高度，动滑轮较重的（或动滑轮多的）滑轮组的机械效率较低。 1．[2024·北京·中考真题]（多选）用某滑轮组提升重物时，绳子自由端拉力做功随时间变化的关系如图所示，在20s内绳子自由端竖直匀速移动16m，重物竖直匀速上升4m。已知动滑轮总重100N，提升的物体重800N。关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端拉力的功率为200W B．额外功为400J C．绳子自由端拉力的大小为250N D．滑轮组的机械效率约为88.9% 1．[2023·北京·中考真题]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% 题型一 杠杆 ►考向01 杠杆五要素与杠杆作图 1．（2024·北京通州·一模）在图中画出杠杆B端所受拉力F的力臂L。 2．（2024·北京西城·二模）为了探究“颈部肌肉的拉力与低头角度大小的关系”，课外小组的同学们制作了一个头颅模型来进行模拟实验。如图甲所示，把人的颈椎简化成支点O，头颅模型在重力作用下可绕支点O转动，A点为头颅模型的重心，用拉力传感器的挂钩拉着细线模拟测量肌肉的拉力，头颅模型在转动过程中，如图乙所示，让头颅模型从竖直状态开始转动，细线的拉力F为14N。g取10N/kg。 （1）当低头角度θ为30°时，求拉力F的力臂lF与头颅模型重力的力臂lG的比值； （2）若人的头颅质量为5kg，当低头角度θ为30°时，求颈部肌肉的拉力F1的大小； （3）若人的头颅质量为5kg，低头角度θ为90°，颈部肌肉的拉力为F2，请画图分析并说明F2与F1的大小关系。 ►考向02 杠杆平衡条件 3．（2023·北京·中考真题）如图是小强利用器械进行锻炼的示意图，其中横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动，OA∶OB=3∶2，在杆A端用细绳悬挂重为300N的配重，他在B端施加竖直方向的力F1，杆AB在水平位置平衡，此时他对水平地面的压力为F2。为了锻炼不同位置的肌肉力量，他将固定点移动到A端，杆AB可绕端点A在竖直平面内转动，配重悬挂在O点，在B端施加竖直方向的力使杆AB在水平位置再次平衡，此时，他对水平地面的压力为F3，压强为p。已知小强重为650N，两只脚与地面接触的总面积为400cm²，不计杆重与绳重，下列判断正确的是（　　） A．F1为200N B．F2为1100N C．F3为830N D．p为11750Pa 4．（2024·北京延庆·一模）杆秤是一种中国传统的称量工具，凝聚着中国人民的智慧。如图所示，O为杆秤提纽，OA=8cm，秤砣质量m=0.2kg，不挂重物和秤砣时，手提提纽，杆秤可水平平衡。用它称鱼，当秤砣置于B点时，杆秤再次水平平衡，此时测得OB=32cm，则称得鱼的质量为（　　） A．0．05kg B．0.2kg C．0.6kg D．0.8kg 5．（2024·北京西城·一模）如图甲所示，将物体A放在水平地面上，它对地面的压强为6×103Pa。把物体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，如图乙所示，当杠杆在水平位置平衡时，物体A对地面的压强为2×103Pa。已知：OC∶OD＝1∶3，g取10N/kg，不计杆重与绳重。要使物体A恰好被细绳拉离地面，则下列判断中正确的是（　　） A．移动支点O的位置，使OC∶OD＝1∶4 B．物体A对地面的压力需要减少20N C．杠杆D端所挂物体的质量增加1kg D．物体A的底面积为300cm2 ►考向03 探究杠杆平衡条件 6．（2018·北京·中考真题）小华探究杠杆平衡条件时，使用的每个钩码的质量均相等，杠杆上相邻刻线间的距离相等．如图甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）端调节．杠杆水平后，在杠杆上的A点悬挂了2个钩码，如图乙所示，为使杠杆保持水平平衡，应在B点悬挂 个钩码． 7．（2024·北京·三模）如图是探究杠杆平衡条件的实验。 （1）在挂钩码前，杠杆如图甲所示，小慧调节杠杆右端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，其目的是 ； （2）接着小慧在杠杆的两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡（如图乙）。若在A、B下方再各加一个相同的钩码，则杠杆 （选填“左”或“右”）端将下沉； （3）图丙为小慧制作的简易“杠杆力臂演示仪”，杠杆AOB可绕O点（螺母）转动，不计摩擦和杠杆自身重力； ①杠杆处于丙图所示水平位置平衡； ②松开螺母保持OA水平不动，使OB向下折后，再拧紧螺母形成一根可绕O点转动的杠杆（对应B点）保持左侧物悬挂点位置不变化，要使杠杆在图丁所示位置保持平衡，请你写出一条可行的措施 。 8．（2024·北京东城·二模）小东利用已调水平平衡的杠杆，进行如图甲、乙所示的实验，且每次实验杠杆都保持水平平衡。已知杠杆上相邻刻度线之间的距离相等，所用钩码的质量均相等。下列说法正确的是（    ） A．实验前，在调节杠杆水平平衡时，若发现杠杆静止时左端向下倾斜，则应该把杠杆右端的平衡螺母向左移 B．图甲中，若将挂在A、B两处的钩码各去掉一个，则杠杆左端下沉 C．图甲中，若将挂在A、B两处的钩码均向支点O移近1格，则杠杆左端下沉 D．图乙中，若将弹簧测力计由竖直向上拉改为沿图中虚线方向斜向上拉，且保持杠杆水平平衡，则弹簧测力计的示数变小 ►考向04 杠杆的分类及应用 9．（2021·北京·中考真题）图示的四种工具中，正常使用时属于费力杠杆的是（　　） A．园艺剪 B．筷子 C．瓶盖起子 D．核桃夹 10．（2024·北京朝阳·一模）如图所示的工具中，在使用时属于费力杠杆的是（　　） A．电缆钳 B．筷子 C．核桃夹 D．瓶盖起子 题型二 滑轮及其他简单机械 ►考向01 滑轮及其他简单机械的应用 11．（23-24八年级下·北京顺义·期末）如图所示，分别用力 F₁、F₂和F₃通过定滑轮匀速提升一个重物，不计绳重和轮轴处的摩擦。关于F₁、F₂和F₃的大小，下列判断正确的是（　　） A． B． C． D． 12．关于简单机械的使用，下列说法中错误的是（　　） A． 使用撬棒可以省力 B． 使用滑轮组可以改变动力方向 C． 利用斜面可以省功 D． 使用定滑轮不能省距离 ►考向02 滑轮及滑轮组的计算 13．（2024·北京通州·模拟预测）如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A以0.1m/s的速度匀速上升，提升过支架过程中滑轮组的机械效率为80%。已知物体A重480N，该工人重500N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端受到竖直向下的拉力为200N B．绳子自由端拉力的功率为90W C．该工人对地面的压力为300N D．支架受到滑轮组的拉力为1020N 题型三 机械效率 ►考向01 机械效率的概念及计算 14．（2022·北京·中考真题）（多选）如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人第一次竖直向上用200N的力拉绳子时，货物未离开水平地面；第二次竖直向上拉动绳子，使货物以0.09m/s的速度匀速上升。已知工人体重为600N，货物重为900N，货物与地面的接触面积为，动滑轮重为100N。不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．第一次拉绳子时，工人对水平台面的压力为800N B．第一次拉绳子时，货物对地面的压强为4000Pa C．第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率为90% D．第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为81W 15．（2024·北京石景山·一模）如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，某人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A以0.1m/s的速度竖直匀速上升，物体A重480N，作用在绳自由端的拉力是250N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．绳自由端拉力的功率是25W B．10s内滑轮组对物体A做功500J C．支架对定滑轮的拉力为500N D．当提升重为780N的物体B时，滑轮组的机械效率为97.5% 16．（2024·北京门头沟·二模）如图所示，甲、乙两个滑轮组，其中每个滑轮的质量都相同、分别用拉力、将重物、提升相同高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．若，则拉力做的有用功多 B．若，则拉力、做的总功相同 C．若，则甲的机械效率大于乙的机械效率 D．若，则甲、乙两个滑轮组的机械效率相等 17．（2024·北京西城·一模）如图所示，工人站在水平地面上，用滑轮组提升重为800N的物体A，工人对绳子的自由端施加竖直向下的拉力F，物体A被竖直匀速提升0.5m，用时5s，此时，工人对水平地面的压力为100N。已知：工人重为600N。不计绳重和轴摩擦。 （1）画出图中工人的受力示意图； （2）求工人对绳端的拉力； （3）求绳端拉力的功率； （4）求该滑轮组的机械效率。 18．（2024·北京·一模）如图所示，某工人利用滑轮组将一个工件沿水平地面匀速拉动。拉动过程中，工人对绳的拉力始终沿竖直方向，工人双脚始终与水平地面接触且接触面积为。工人对地面的压强为，此工人的质量为70kg，两个动滑轮的质量共为10kg，不计滑轮组的绳重和摩擦，g取10N/kg。求： （1）画出工件的受力示意图； （2）工人对绳的拉力大小； （3）滑轮组的机械效率。 ►考向02 测量滑轮组的机械效率 19．（2023·北京·一模）如图所示，在探究滑轮组的机械效率实验中，小龙和小文用同样的滑轮，却连成了甲、乙不同的滑轮组，并测出了各自的实验数据。 次数 钩码重/N 钩码上升的高度/cm 弹簧测力计的示数/N 弹簧测力计移动的距离/cm 小龙 2 10 1.0 30 小文 2 10 0.8 40 （1）小文测得滑轮组的机械效率为 ； （2）实验后小文想：对于同一个滑轮组，它的机械效率是否不变呢？经过思考后他认为：即使像图乙那样已绕好的滑轮组，机械效率也不是固定的，还应该与 有关，并用实验验证了自己的猜想是正确的。小文的实验方法是 ； （3）小龙认为：用滑轮组提升重物时，人提升动滑轮所做的功是没有用的，所以， 也应该是影响滑轮组机械效率高低的主要因素； （4）小文用滑轮组乙在t秒内匀速提起重为G的物体升高h米（不计绳重和摩擦），若滑轮组的机械效率为η，动滑轮重G动= ；小文的功率P= 。 基础巩固 1．如图为吊车从图示位置向上起吊货物的工作示意图，利用圆弧状的伸缩撑杆可使吊臂绕O点缓慢转动，伸缩时伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直。下列说法正确的是（　　） A．吊臂OAB是省力杠杆 B．吊臂OAB所受的阻力就是货物的重力 C．匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力大小不变 D．匀速缓慢顶起吊臂的过程中，吊车对地面产生的压强不变 2．如图所示，用两个滑轮组（每个滑轮重相同）提升同一重物A，均使物体A在10s内升高1m，拉力如图所示，不计绳重与摩擦，下列说法正确的是（   ） A．物体重18N B．拉力比做的功多 C．拉力比做的额外功多 D．两个滑轮组的机械效率相同 3．小明用如图所示的滑轮组匀速提升质量为40kg的物体，在6s内物体上升了3m，已知大滑轮重30N，每个小滑轮重15N，滑轮组的绕绳能承受的最大拉力为300N，不计绳重及滑轮与轴、绳之间的摩擦，下列说法正确的是（g取10N/kg）（　　） A．此滑轮组不但省力而且省功 B．绳端移动的速度为1m/s C．滑轮组的机械效率约为93% D．减小物重，可以提高滑轮组的机械效率 4．如图所示为一滑轮组拉着重300N的物体在水平地面上匀速运动，2s的时间物体运动了1m，已知拉力F=50N，物体受到的摩擦力为120N。下列说法正确的是（　　） A．绳端移动的速度为1m/s B．拉力的功率为75W C．物体克服重力做的功为300J D．该滑轮组的机械效率为50% 5．用如图所示的四种简单机械提升相同重物，不计机械自重及各种摩擦，最省力的是（　　） A． B． C．D． 6．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）。 7．工人师傅用如图所示的装置将重为800N的货物在10s内匀速提升5m，已知滑轮组的机械效率为80%，则动滑轮重为 N，该过程中拉力做功的功率为 W。（不计绳重和摩擦） 8．如图甲，工人用250N的拉力将质量35kg的物体从地面运到楼上。物体上升高度h与时间t的关系如图乙所示，20s时间内，工人做功的功率为 W，此装置的机械效率为 %（g取）。 9．小明利用如题图所示装置探究杠杆的平衡条件。 (1)若实验前杠杆静止时如图甲所示，此时杠杆处于 （选填“平衡状态”或“不平衡状态”），可将杠杆两端的平衡螺母向 调节，使杠杆在水平位置平衡。 (2)在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂，多次实验并把数据记录在表格中。小明根据以上数据得出杠杆平衡条件是： 。 次数 1 1 10 2 5 2 2 10 1 20 3 2 15 3 10 (3)杠杆调节平衡后，小明在杠杆上的A点处挂4个钩码，如图乙所示，为使杠杆在水平位置重新平衡，应在B点挂 个钩码。 (4)当杠杆平衡后，将A点和B点下方所挂的钩码同时向支点O靠近移一格，杠杆 （选填“左侧下降”、“右侧下降”或“仍水平平衡”）。 (5)如图丙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计在原位置逐渐向左倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 能力提升 10．（多选）用图甲、乙两个滑轮组分别将物体M、N匀速提升1m，所做有用功相同，拉力分别为、，此过程相关数据如图丙所示。已知将物体M、N匀速提升1m所用时间相等，不计绳重和摩擦，下列有关此过程的说法正确的是（　　） A．提升物体时两拉力的功率大小关系 B．物体M、N的重力大小关系为 C．乙滑轮组的机械效率为50% D．甲、乙两个滑轮组中，绳子自由端移动的距离之比为2:3 11．（多选）杆秤作为华夏国粹，它制作轻巧，使用便利，同时它还承载着公平公正的象征意义。如图所示，是小阳同学制作的杆秤的示意图，用手提起B或C（相当于支点）处的秤纽，当秤杆水平平衡时，可读出货物的质量。秤砣最远可移至D点，AB、BC、BD的长度如图所示。下列说法正确的是（　　） A．秤砣的质量是0.4kg B．提起B秤纽，可以达到最大称量 C．距离C点12.5cm，有两个刻度，分别为1kg和3.1kg D．提起C秤纽，不挂货物时，使秤杆转动的力是秤砣的重力 12．如图是用道钉撬来撬铁路枕木上的道钉，O是支点。请在图中做出它的动力臂L1和阻力臂L2。 13．燕尾夹是同学们常用的学习用具（如图甲所示）。图乙是它的简化图，用力按住A点可以打开夹子。请在图乙中标出支点O并画出打开夹子最小动力F的示意图。 14．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组提升不同的物体，如图甲乙所示，记录实验数据，并绘出η与G物的关系图像，如图丙所示。 (1)实验中应 缓慢匀速拉动弹簧测力计，使物体升高。 (2)图乙中弹簧测力计的示数为 N。 (3)图丙中的曲线表明：同一滑轮组的机械效率η随所挂物重G物的增大而 （选填“小”或“增大”）。 (4)若实验中的细绳足够结实，滑轮组的机械效率 （选填“会”或“不会”）到100%。 15．用如图所示的滑轮组提升水中的物体M，A为动滑轮，B、C为定滑轮。物体M的体积为，密度为。物体M完全在水面下以0.1m/s速度匀速竖直上升的过程中，电动机加在绳子自由端的拉力为F，拉力F做功的功率为P。已知物体在水中时，电动机的输出功率为48W。g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均可忽略不计，水的密度为。求： （1）物体M完全在水面下时的浮力； （2）动滑轮A受到的重力。 16．建筑工地上，工人利用杠杆提起重物，其简化装置如图所示。杠杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动，已知OA∶OB=3∶1，物体C受到的重力为1600N，与地面的接触面积为4×10-2m2，工人在A端施加竖直向下的拉力F，此时杠杆AB在水平位置平衡，物体C对地面的压强为2.5×104Pa。已知工人的重力为700N，不计杆重、绳重及转轴处的摩擦。求： （1）此时工人在A端施加的竖直向下的拉力F； （2）若在杠杆B端悬挂重力为2500N的物体D，请通过计算分析并说明此时该工人能否拉起物体D。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$