第十一章 简单机械（专项训练）物理北师大版（北京）2024八年级全一册

第十一章 简单机械（B卷•专项卷）（解析版） 一、杠杆的分类（共4小题） 二、杠杆在生活中的应用（共3小题） 三、杠杆的动态平衡分析（共4小题） 四、与杠杆有关的计算（共3小题） 五、滑轮的特点与实质（共4小题） 六、滑轮组的比较与计算（共4小题） 七、功、功率、机械效率相结合（共5小题） 八、与滑轮组有关的多知识点计算（共4小题） 九、杠杆与滑轮组的作图（共4小题） 十、简单机械中的实验探究（共5小题） 十一、简单机械中的科普阅读题（共4小题） 十二、简单机械中的综合计算（共5小题） 一、杠杆的分类（共4小题） 1．（2024春•顺义区期末）如图所示的四种工具中，正常使用时属于省力杠杆的是（　　） A．钢丝钳 B．镊子 C．食品夹 D．托盘天平 【答案】A 【解析】A、钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故A正确； B、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故B错误； C、食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故C错误； D、托盘天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，故D错误。故选：A。 2．核桃具有坚硬的外壳，要取出里面的果仁需要用到的核桃夹如图所示，使用核桃夹可以（　　） A．省力但费距离 B．省力且省距离 C．费力且省距离 D．费力且费距离 【答案】A 【解析】核桃夹在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离。故选：A。 3．（2024•昌平区二模）在如图所示的工具中，使用时属于费力杠杆的是（　　） A．瓶盖起子 B．筷子 C．羊角锤 D．核桃夹 【答案】B 【解析】A、瓶盖起子在使用过程中，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、羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意； D、核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。故选：B。 4．我国古代记录传统手工技术的著作《天工开物》里记载了一种捣谷用的舂，如图甲所示，“横木穿插碓头，碓嘴为铁，足踏其末而舂之”。图乙为脚用力向下踩舂在某一位置时的示意图。依据你对机械和功的理解，舂在工作过程中会（　　） A．省力 B．省距离 C．省功 D．提高机械效率 【答案】B 【解析】AB、舂在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，费力但省距离，故A错误，B正确； C、使用任何简单机械都不能省功，故C错误； D、舂在使用过程中，有用功和额外功都没有发生变化，机械效率不变，故D错误。故选：B。 二、杠杆在生活中的应用（共3小题） 1．（2024•北京）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 【解析】在同样的情况下，把枝条往剪刀轴靠近，减小了阻力臂，而阻力和动力臂不变，由F1L1＝F2L2可知，动力会变小，因此可以省力，故ABC错误，D正确。故选：D。 2．某兴趣小组制作了一个简易杆秤，用一根较长的木制筷子作为秤杆，用细线把小盆系在A处作为秤盘，用细线系一个钩码作为秤砣，在O处系一根细线作为提纽。当秤砣细线移到O处且秤盘中不放物体时，提起提纽，秤杆水平平衡。在秤盘中放100g砝码，手提提纽，调节秤砣使秤杆再次水平平衡，标记此时秤砣细线在秤杆上的位置B并记为100g，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．秤砣的质量等于100g B．若在O到B之间均匀地画上50条刻度线，则每一格表示2.00g C．称某物体质量时若右端翘起，应将秤砣适当向右移动使秤杆水平平衡 D．要使杆秤的最大称量质量变大，可将提纽适当向右移动 【答案】C 【解析】A、根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2，可知，力臂越大，力越小，由图可知OA＜OB，所以秤砣的质量小于砝码的质量，即秤砣的质量小于100g，故A错误； B、当秤盘放100g物体、秤砣移到B点时，秤杆再次水平平衡，则在B点所示的质量为物体的质量，在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线，从O到B点共50个小格每一小格表示的质量为：m02.00g，故B错误； C、称量物体质量时，若秤杆右端翘起，说明右边的力和力臂的乘积小于左边的力和力臂的乘积，而左边的力和力臂、右边的力一定，根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，应该增大右边的力臂，即应将秤砣向右移动使杠杆水平平衡，故C正确； D、如果向右移动提纽，会使右端的力臂变小，在秤砣质量不变的情况下，右端的力和力臂的乘积变小，左端的力臂变大，根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，物体的质量变小，所以将提纽适当向右移动，会减小杆秤的最大称量质量，故D错误。 故选：C。 3．（2024·山东青岛）如图所示，小明用手提起哑铃，这一动作从生物学的视角，可以认为桡骨在肱二头肌的牵引下绕着时关节转动；从物理学的视角，可以认为是一个杠杆在工作．下列说法正确的是（　　） A．此杠杆的支点为A点 B．此杠杆的阻力是哑铃受到的重力 C．此杠杆是一个费力杠杆 D．肱二头肌的收缩距离大于哑铃的移动距离 【答案】C 【解析】A．支点是杠杆绕其转动的点，由图可知，手臂是绕C点进行转动的，因此支点为C点，故A错误； BCD．杠杆的动力是肱二头肌收缩，动力作用点在A点，动力臂近似为AC的长度，阻力是手臂和哑铃的总重力，力臂近似为桡骨的长度，故动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，在锻炼时肱二头肌的收缩距离小于哑铃的移动距离，故C正确，BD错误。 故选C。 三、杠杆的动态平衡分析（共4小题） 1．（2024春•房山区期中）如图所示，杠杆在水平位置平衡，O为支点，杠杆上每个小格的长度相等，每个钩码的质量相等。当两边钩码同时向支点移动一格后，下列说法中正确的是（　　） A．杠杆仍在水平位置保持平衡 B．若在左侧增加一个钩码，杠杆可恢复水平位置平衡 C．若在右侧减少一个钩码，杠杆可恢复水平位置平衡 D．若在左右两侧都减少一个钩码，杠杆可恢复水平位置平衡 【答案】D 【解析】设杠杆一格长度为L，一个钩码的重为G；当两边钩码同时向支点移动一格后； A、杠杆左边：力×力臂＝4G×2L＝8GL；杠杆右边：力×力臂＝3G×3L＝9GL，所以杠杆的右边下沉，故A错误。 B、杠杆不能平衡，若在左侧增加一个钩码，杠杆左边：力×力臂＝5G×2L＝10GL；杠杆右边：力×力臂＝3G×3L＝9GL，所以杠杆的左边下沉，故B错误。 C、杠杆不能平衡，若在右侧减少一个钩码，左边：力×力臂＝4G×2L＝8GL；杠杆右边：力×力臂＝2G×3L＝6GL，所以杠杆的左边下沉，故C错误。 D、杠杆不能平衡，若在左右两侧都减少一个钩码，杠杆左边：力×力臂＝3G×2L＝6GL；杠杆右边：力×力臂＝2G×3L＝6GL，所以杠杆能平衡，故D正确。故选：D。 2．（2024春•丰台区期末）小蕊利用可绕O点转动的轻质杠杆提升重物，将重物悬挂在固定点B处，如图所示。她在A点施加一个始终垂直于杠杆的力，在将杠杆末端从A位置缓慢转动到A'位置的过程中，力F的大小变化是（　　） A．变大 B．变小 C．先变大，后变小 D．先变小，后变大 【答案】C 【解析】将重物从A位置缓慢提升到B位置，如图所示， 动力F方向始终垂直于杠杆，所以动力臂长度为杠杆的长且大小不变；当杠杆在水平位置时，阻力的力臂最大、且阻力大小不变（等于物重），根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，此时动力最大，所以杠杆转动的过程中动力先变大、后变小。故选：C。 3．（2024春•海淀区期末）图甲中小明做俯卧撑时的情境可抽象成图乙所示的杠杆。小明的重心在A点，地面对脚的力作用在O点，栏杆对手的力F作用在B点且始终与身体垂直。在小明的手臂逐渐伸直的过程中，下列说法正确的是（　　） A．力F始终小于小明所受重力 B．力F可能等于小明所受重力 C．力F先增大，再减小 D．力F先减小，再增大 【答案】A 【解析】小明的重心在A点，重力是阻力，地面对脚的力作用在O点，是支点，栏杆对手的力F作用在B点且始终与身体垂直，则动力臂始终等于OB的长。在小明的手臂逐渐伸直的过程中，阻力臂会减小，而动力臂和阻力大小不变，根据杠杆的平衡条件知，动力变小，且动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故动力小于阻力，小于人体的重力。故选：A。 4．（2024•延庆区一模）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 【解析】不挂重物和秤砣时，手提提纽，杆秤可水平平衡，说明杆秤的重心在O点，杆秤的自重不会对杆秤的平衡产生影响；杆秤绕提纽O转动，所以点O是杆秤的支点，作用在A处的力使杆秤逆时针转动，由于杆秤水平平衡，其力臂是OA，作用在B处的力使杆秤顺时针转动，其力臂是OB； 根据杠杆的平衡条件F1×l1＝F2×l2可得：m鱼g×OA＝m秤砣g×OB，即m鱼×8cm＝0.2kg×32cm，解得m鱼＝0.8kg。故选：D。 四、与杠杆有关的计算（共3小题） 1．（2024春•房山区期中）如图所示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，使杆AB在水平位置平衡。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F2，使杆AB在水平位置再次平衡。不计杆重与绳重，下列判断中正确的是（　　） A．F1的方向竖直向上 B．F1为200N C．F2的方向竖直向下 D．F2为180N 【答案】D 【解析】AB、F1×OB＝G×OA，450N，方向竖直向下，故AB错误； CD、F2×AB＝G×OA，180N，方向竖直向上，C错误，D正确。故选：D。 2．（2024春•海淀区期中）如图所示为《天工开物》中记载的我国传统提水工具“桔槔”，其上方的横杆是一根硬棒，横杆由竖木支撑，可绕通过O点的转轴转动，横杆的自重、支点处的摩擦均忽略不计。横杆上的A点绑有重为40N的配重石块，B点连接一根细杆，细杆下方连有木桶，使用“桔槔”时细杆始终竖直，人可对细杆施加向上或向下的力。已知OA：OB＝5：4，人受到的重力为650N，双脚与水平地面接触的总面积为500cm2。木桶装满水时，细杆、木桶和水的总重为120N，当横杆提着装满水的木桶在水平位置保持静止（木桶完全离开井内水面）时，下列说法正确的是（　　） A．人对细杆竖直方向的力为50N B．人对地面的压力为720N C．人对地面的压强为1.16×104Pa D．若将A点的配重石块适当靠近O点，则人对细杆竖直方向的力变小 【答案】B 【解析】（1）根据杠杆的平衡条件可知：FA×OA＝FB×OB，则FB50N； 木桶以及桶内水的总重力120N，木桶及桶内的水在竖直向下的重力G、杠杆B端竖直向上的拉力FB和人竖直向上的拉力F人的作用下处于平衡状态，所以人对细杆的拉力：F人＝G﹣FB＝120N﹣50N＝70N，故A错误；将A点的配重石块适当靠近O点，FA、OB不变，OA变小，根据杠杆平衡条件可知FB变小，则人对细杆竖直方向的力变大，故D错误； （2）对人进行受力分析，人受到水平地面对人竖直向上的支持力、竖直向下的重力G人和竖直向下的拉力F拉，杆对人竖直向下的拉力与人对杆竖直向上的拉力是一对相互作用力，大小相等，人对地面的压力和地面对人的支持力是一对相互作用力大小相等，即人对水平地面的压力：F压＝F支＝GA+F拉＝650+70N＝720N，故B正确；人对水平地面的压强：p1.44×104Pa，故C错误。故选：B。 3．（2024春•东城区期末）将边长为10cm、质量为2kg的正方体甲放在水平地面上，细绳的一端系于正方体甲上表面的中央，另一端竖直拉着杠杆的A端，质量为0.6kg的物体乙通过细绳悬挂在杠杆的B端，杠杆在水平位置平衡，如图所示。已知O为支点，AO：OB＝1：2，不计杠杆的质量，g取10N/kg。下列说法正确的是（　　） A．细绳对甲的拉力为6N B．细绳对乙的拉力为12N C．地面对甲的支持力为20N D．甲对地面的压强为800Pa 【答案】D 【解析】B、甲、乙的重力分别为：G甲＝m甲g＝2kg×10N/kg＝20N，G乙＝m乙g＝0.6kg×10N/kg＝6N， 乙只受细绳对乙的拉力和重力作用，处于平衡状态，所以细绳对乙的拉力：F乙＝G乙＝6N，故B错误； A、杠杆B端绳子的拉力：FB＝F乙＝6N， 杠杆水平平衡时，根据杠杆的平衡条件可得：FA×OA＝FB×OB，即：FA×1＝6N×2，解得：杠杆A端绳子的拉力：FA＝12N，则细绳对甲的拉力为：F甲＝FA＝12N，故A错误； C、此时甲受到竖直向上的拉力、地面对甲的支持力和竖直向下的重力作用，处于静止状态， 由力的平衡条件可得：地面对甲的支持力：F支＝G甲﹣F甲＝20N﹣12N＝8N，故C错误； D、根据相互作用力的特点可知，甲对地面的压力：F＝F支＝8N， 正方体甲的边长为10cm＝0.1m，则甲对地面的压强：p800Pa，故D正确。故选：D。 五、滑轮的特点与实质（共4小题） 1．（2024春•门头沟区期末）如图所示，分别沿力F1、F2、F3、的方向用力匀速提升物体时，关于三个力的大小，下列说法正确的是（　　） A．沿F1方向的力最小 B．沿F2方向的力最小 C．沿F3方向的力最小 D．三个力的大小相等 【答案】D 【解析】因为定滑轮相当于一等臂杠杆，它的圆心为支点，支点到F1、F2、F3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F1、F2、F3大小相等。故选：D。 2．用如图所示的滑轮将重3N的物体匀速提升10cm，如果动滑轮的重为1N，则下列说法正确的是（　　） A．拉力F＝2N B．拉力F＝1.5N C．绳子向上移动的距离为10cm D．绳子向上移动的距离为5cm 【答案】A 【解析】∵不计摩擦和绳重，使用动滑轮时，拉力为动滑轮和重物总重的二分之一， ∴F（G物+G动）（3N+1N）＝2N，故A选项正确；B选项错误； 绳子向上移动的距离：S＝2h＝2×10cm＝20cm；故C、D选项都错误；故选：A。 3．（2024春•延庆区期中）如图是研究定滑轮和动滑轮特点的装置图，下列说法中正确的是（　　） A．使用定滑轮能够省力 B．使用动滑轮能够省距离 C．使用定滑轮能够改变力的方向 D．使用动滑轮能够省功 【答案】C 【解析】AC、定滑轮的本质是等臂杠杆，使用时既不省力也不费力，也不能省距离，优点是可以改变力的方向；故A错误，C正确； B、动滑轮实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮省力但不能改变力的方向，故B错误； D、由功的原理得使用任何机械都不省功，故D错误。故选：C。 4．强强爸爸帮朋友搬家，他用图中甲、乙所示的两套装置（每个滑轮的质量均相等，绳重和摩擦不计），分别将重力为500N的重物匀速提升相同高度h，若拉力竖直向上，则使用两套装置时不同的物理量是（　　） A．拉力大小 B．有用功 C．额外功 D．机械效率 【答案】A 【解析】A、由题图可知n甲＝2，n乙＝3，因为物重相等，每个滑轮的质量均相等，绳重和摩擦不计，所以绳子自由端的拉力分别为： ，，所以绳子自由端所受的拉力F1＞F2，故A符合题意； B、两套装置提升的物重相同，提升的高度相同，由W有＝Gh可知，两套装置所做的有用功相同，故B不符合题意； C、不计绳重和摩擦时，额外功为克服动滑轮重力所做的功，两套装置的动滑轮重力相等，提升的高度相同，由W额＝G动h可知，两套装置所做的额外功相同，故C不符合题意； D．两套装置提升的物重和动滑轮的重力均相同，由不计绳重和摩擦时，由 可知，两套装置的机械效率相同，故D不符合题意。故选：A。 六、滑轮组的比较与计算（共4小题） 1．（2024春•顺义区校级期中）如图所示各滑轮组匀速提起重均为G的重物时，不计滑轮重、绳重和摩擦，所用拉力最小的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】由A图可知，动滑轮上的绳子段数是3段，不计绳重、滑轮重和摩擦时，绳端的拉力大小为， 由B图可知，动滑轮上的绳子段数是4段，不计绳重、滑轮重和摩擦时，绳端的拉力大小为， 由C图可知，动滑轮上的绳子段数是2段，不计绳重、滑轮重和摩擦时，绳端的拉力大小为， 由D图可知，动滑轮上的绳子段数是3段，不计绳重、滑轮重和摩擦时，绳端的拉力大小为， 由以上分析可知，B图中滑轮组绳端拉力最小，故B符合题意，ACD不符合题意。故选：B。 2．（2025春•顺义区校级期中）如图所示的三个滑轮分别拉同一物体沿同一水平地面做匀速直线运动，所用的拉力分别为F1，F2，F3，不计滑轮重及绳与滑轮间摩擦，那么，下列关系式中正确的是（　　） A．F1＞F2＞F3 B．F1＜F2＜F3 C．F2＞F1＞F3 D．F2＜F1＜F3 【答案】D 【解析】第一个图中滑轮为定滑轮，因为定滑轮相当于一个等臂杠杆，不能省力，所以根据二力平衡，此时拉力F1＝f；第二个图中滑轮为动滑轮，因为动滑轮可省一半的力，所以根据二力平衡，此时拉力F2f；第三个图中滑轮为动滑轮，由二力平衡可知此时的拉力等于两股绳子向左的拉力，即F3＝2f； 由此可得F2＜F1＜F3。故选：D。 3．如图所示，沿水平方向通过轻质滑轮匀速拉动物体A，测力计的读数为0.4N。若不计滑轮的摩擦，则滑轮挂钩对物体A的拉力为（　　） A．0.2N B．0.4N C．0.6N D．0.8N 【答案】D 【解析】由题意可知该滑轮为动滑轮，拉力F大小等于测力计的计数，故滑轮挂钩对物体A的拉力为F的两倍，即FA＝2F＝2×0.4N＝0.8N。故选：D。 4．如图所示用动滑轮提升货物A，在竖直向上的拉力F的作用下，使重450N的货物A在50s的时间里，匀速竖直上升了10m。在这个过程中，拉力F做的功为5000J。则下列说法正确的是（　　） A．拉力F是100N B．动滑轮重50N C．绳子自由端移动的速度为0.2m/s D．动滑轮的机械效率是90% 【答案】D 【解析】（1）由图可知，n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝2h＝2×10m＝20m， 根据W＝Fs得拉力为：F250N，故A错误； B、若不计绳重和摩擦力，根据F（G+G动）得动滑轮重力； G动＝nF﹣G＝2×250N﹣450N＝50N，由于摩擦力和绳重，所以动滑轮重小于50N，故B错误； C、绳子自由端的速度：v0.4m/s，故C错误； D、拉力做的有用功：W有＝Gh＝450N×10m＝4500J； 动滑轮的机械效率：η100%100%＝90%，故D正确。故选：D。 七、功、功率与机械效率相结合（共5小题） 1．（2024春•大兴区期末）下面关于功、功率、机械效率说法正确的是（　　） A．功率大的机械做功一定快 B．功率大的机械做功一定多 C．机械做功少，机械效率一定低 D．做有用功多的机械，机械效率一定高 【答案】A 【解析】AB、功率大的机械，做功快，但做功不一定多，故A正确、B错误； C、机械做功少，但额外功不确定、总功不确定，有用功与总功的比值不能确定，机械效率不一定低，故C错误； D、有用功较多，额外功不确定、总功不确定，有用功与总功的比值不能确定，机械效率不一定高，故D错误。故选：A。 2．（2024春•平谷区期末）下列说法中正确的是（　　） A．功率大的机器做的功一定多 B．有用功在总功中占比例越大，机械效率越高 C．有用功越多，机械效率越高 D．做功时间长，说明做功慢 【答案】B 【解析】A、功率越大的机器，做功快，但不一定做功多，故A错误； B、机械效率是指有用功与总功的比值，有用功在总功中占比例越大，机械效率越高，故B正确； C、机械效率是指有用功与总功的比值，与做功的多少无关，所以，机器做的有用功越多，机械效率不一定越高，故C错误； D、做功时间长，不知道做功多少，无法比较做功快慢，故D错误。故选：B。 3．（2024春•西城区期末）关于功、功率和机械效率，下列说法中正确的是（　　） A．机械的功率大，做功一定快 B．机械的功率大，做功一定多 C．机械做功的时间越短，功率一定越大 D．机械做的有用功越多，机械效率一定越高 【答案】A 【解析】A、功率越大的机械，单位时间内做的功多，做功一定越快，故A正确； B、机械的功率大，做功快，但不一定做功多，故B错误； C、机械做功的时间越短，不知道做功大小，功率不一定大，故C错误； D、机械效率是指有用功与总功的比值，与做功的多少无关，所以，机械做的有用功越多，机械效率不一定越高，故D错误。 故选：A。 4．（2024春•昌平区期中）关于功，功率，机械效率，下列说法正确的是（　　） A．做功多的功率大 B．使用机械可以省功 C．有用功越少，机械效率越低 D．做功快的功率大 【答案】D 【解析】A、从公式P可知功率的大小与做功的多少和做功的时间都有关，做功多的功率不一定大，故A错误； B、借助机械都要有额外功，所以可以省力但是不能省功，故B错误； C、机械效率的定义就是有用功占总功的百分比，有用功越少，机械效率不一定低，故C错误； D、功率表示的是做功的快慢，所以功率大的机械做功快，故D正确。 故选：D。 5．（2024春•顺义区期中）在生产和生活中经常使用各种机械，下列说法正确的是（　　） A．使用任何机械都可以省力 B．使用任何机械都可以省功 C．使用机械时，有用功越大，机械效率越高 D．使用机械时，有用功占总功的比例越大，机械效率越高 【答案】D 【解析】A、使用有的可以省力，有的费力，例如费力杠杆，故A错误； B、使用机械时，省力的机械费距离，省距离的机械费力，不能省功，故B错误； CD、使用机械时，有用功占总功的比例越大，机械效率越高，故C错误，D正确。 故选：D。 八、与滑轮组有关的多知识点计算（共4小题） 1．（2024•大兴区二模）某工人站在水平地面上，用竖直向下的力拉动绳子自由端，使物体匀速上升，如图甲所示。已知物体重900N，工人重600N，竖直向下的拉力F＝500N，物体上升的高度随时间变化的规律如图乙所示，不计绳重和轮轴间的摩擦。在物体上升的过程中，下列说法中正确的是（　　） A．物体上升的速度大小为5m/s B．工人对地面的压力大小为1100N C．拉力F的功率为100W D．滑轮组的机械效率为90% 【答案】D 【解析】AC、物体上升的速度：v物0.2m/s，故A错误； 由图甲知，n＝2，绳子自由端移动的速度：v＝nv物＝2×0.2m/s＝0.4m/s， 拉力的功率：PFv＝500N×0.4m/s＝200W，故C错误； B、工人静止时，受到绳子竖直向上的拉力、地面的支持力和竖直向下的重力作用， 根据力的平衡条件可得，地面对工人的支持力：F支＝G﹣F＝600N﹣500N＝100N， 根据力的相互作用可得，工人对地面的压力：F压＝F支＝100N，故B错误； D、滑轮组的机械效率：η90%，故D正确。 故选：D。 2．（2024春•通州区期末）如图所示，一个重力为750N的工人站在水平地面上，在绳子自由端施加竖直向下的拉力F，使重力为600N的物体A匀速上升。在此过程中，滑轮组的额外功为200J，绳子自由端在4s内移动了2m。则下列说法中正确的是（　　） A．动滑轮所受的重力为200N B．绳端拉力F的功率为350W C．该滑轮组的机械效率约为85% D．地面对工人的支持力为350N 【答案】D 【解析】A、由图可知，滑轮组绳子的段数为n＝2，s＝nh，所以h2m＝1m，不计绳重和摩擦，提升动滑轮做的功为额外功，由W额＝G动h得动滑轮重力：G动200N，本题需要考虑绳重和摩擦，所以动滑轮的重力小于200N，故A错误； B、W有用＝G物h＝600N×1m＝600J；拉力做的功是总功，等于额外功与有用功之和，即W总＝W有用+W额＝600J+200J＝800J，绳端拉力F的功率P200W，故B错误； C、滑轮组的机械效率为η100%75%，故C错误； D、绳子的拉力为F400N， 工人对地面的压力为F压＝G﹣F＝750N﹣400N＝350N，由于力的作用是相互的，所以地面对工人的支持力为350N，故D正确。故选：D。 3．（2024春•顺义区期中）（多选）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，不计绳重与摩擦）。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可知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η，即80%，解得G动＝200N，故A正确； C、工人对绳子的拉力为：F500N，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：PFv人＝500N×0.4m/s＝200W，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。 4．（2024•通州区一模）（多选）工人利用如图所示的滑轮组将一批不同质量的货物提升至高处。小华和小强是一个工作组，一人负责运送货物并将货物挂在滑轮上，另一人负责拉动绳子自由端。按照工作要求，他俩可以互换岗位，但不能同时做相同的工作。在图中，当小华站在水平地面上用竖直向下的拉力匀速提升质量为70kg的货物时，他对绳子的拉力为366N。已知小华的重力为600N，小强的重力为800N，不计轮与轴的摩擦和绳重，g取10N/kg。则下列说法正确的有（　　） A．动滑轮的重力为32N B．小华用滑轮组一次能将120kg的货物匀速提升至高处 C．小强竖直向下拉动绳子，使120kg的货物以0.2m/s的速度匀速上升时，小强拉力的功率为246.4W D．该小组使用该滑轮组匀速提升货物时，能够达到的最大机械效率为98% 【答案】ACD 【解析】A、由图图可知，n＝2，不计轮与轴的摩擦和绳重，根据F（G+G动）（mg+G动）可知，动滑轮的重力为：G动＝nF﹣mg＝2×366N﹣70kg×10N/kg＝32N，故A正确； B、要使小华不被拉离地面，此时自由端的最大拉力应等于小华的重力，即F'＝G华＝600N， 不计轮与轴的摩擦和绳重，根据F'（G'+G动）（m'g+G动）可知，滑轮组一次能提升货物的最大质量为：m'116.8kg，故B错误； C、不计轮与轴的摩擦和绳重，小强竖直向下拉动绳子的拉力为： F″（G″+G动）（m″g+G动）（120kg×10N/kg+32N）＝616N， 则小强拉力的功率为：PF″v＝F″nv物＝616N×2×0.2m/s＝246.4W，故C正确； D、因小强的重力大于小华的重力，当自由端的拉力等于小强的重力时，即F″'＝G强＝800N，滑轮组提升货物的重力最大，此时滑轮组的机械效率最大； 不计轮与轴的摩擦和绳重，根据F″'（G″'+G动）可知，最大物重为： G″'＝nF″'﹣G动＝2×800N﹣32N＝1568N， 不计轮与轴的摩擦和绳重，滑轮组最大机械效率为： η100%＝98%，故D正确。 故选：ACD。 九、杠杆与滑轮组的作图（共4小题） 1．（2024春•通州区期中）如图所示，请在图中画出力F的力臂L。 【解析】延长力F的作用线，由支点O向F的作用线作垂线，垂线段的长度为F的力臂。如图所示： 2．（2024•北京模拟）如图甲是一种防烫碗夹。其手柄可看作杠杆，图乙是其简化的示意图，图中O为支点，F2是其受到的阻力，在图乙中画出在A点施加的最小动力F1的示意图及阻力臂l2。（保留作图痕迹） 【解析】根据杠杆的平衡条件，要想找到最小力就要找到最长的力臂，连接支点O与作用点A，OA即为最长力臂，力臂始终与力的作用线垂直，从而找到最小力；从点O向F2的作用线作垂线，垂线段长即为阻力臂l2，作图如下： 3．（2024春•昌平区期中）组装如图所示滑轮组，使绳子自由端拉力F最小。 【解析】图中滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，绕线的方法有两股和三股两种，两种方法可以省力，但省力的情况不同，且相同条件下，动滑轮上绳子的股数越多，越省力； 题中要求使绳子自由端拉力F最小，则动滑轮上绳子的股数n＝3，绳子先系在动滑轮上面的挂钩上，然后再绕过上面的定滑轮，再向下绕过动滑轮；如下图所示： 4．（2024•通州区模拟）在图中，用笔画线代替绳子，画出站在地面上的人将A物体提起时，滑轮组最省力的绳子绕法。 【解析】由题意和图示可知，人站在地面拉绳子，因此人对绳子的拉力方向应向下，从而确定绳子的自由端，然后依次向内绕，最后将绳子系在定滑轮的下面挂钩上。如下图所示： 十、简单机械中的实验探究（共5小题） 1．（2024春•通州区期末）在动滑轮使用特点的实验中，晓松探究了绳子自由端拉力F与物重G的静态关系（物体始终处于静止状态），测得6组数据。 （1）分析数据可以得到拉力F与物重G的关系式F＝　 　。 （2）当物体重力为6N时，晓松匀速提升时发现自由端的拉力变为3.5N，请你帮他分析一下拉力变大的原因：　 　。 G/N 1 2 3 4 5 6 F/N 0.8 1.3 1.8 2.3 2.8 3.3 【答案】（1）（G+0.6N）；（2）由于绳与轮、轮与轴之间存在摩擦，所以自由端的拉力变大。 【解析】（1）设动滑轮的重力为G动，不计绳重和摩擦，所以拉力F（G+G动）， 由表中第1组数据可得：0.8N（1N+G动），解得G动＝0.6N， 则拉力F与重力G的关系式是：F（G+0.6N）； （2）当物体重力为6N时，由表格数据知当物体静止不动时拉力F＝3.3N，当匀速提升时由于绳与轮、轮与轴之间存在摩擦，所以自由端的拉力变大，变为3.5N。 2．（2024春•顺义区月考）某同学探究杠杆平衡时，若阻力与阻力臂一定，则动力臂与动力满足什么关系。 他猜想：“杠杆平衡时，若保持阻力与阻力臂一定，则动力臂与动力成反比”。 他的实验探究步骤如下： 1.组装杠杆，调节杠杆两端的平衡螺母，直至杠杆在水平位置平衡。 2.将四个钩码（2N）挂在支点左侧0.15m刻度线处，如图所示。将杠杆受到的四个钩码的拉力作为阻力F2，则阻力臂L2＝0.15m，阻力F2＝G。将阻力F2和阻力臂L2的数据记录在表格中。 3.将两个钩码挂在杠杆支点右侧，作为动力F1，调节钩码的位置，使杠杆再次在水平位置平衡。用刻度尺测量动力臂L1，并记录动力F1及动力臂L1。 4.保持支点左侧钩码数量和位置不变（即阻力和阻力臂不变），将右侧的两个钩码分别换成2个、4个、5个、6个、8个作为动力，调节右侧动力臂的大小，使杠杆在水平位置再次平衡；用刻度尺测量出各次动力臂L1，并记录动力F1及动力臂L1。 5.整理器材。 实验数据记录表格： 阻力臂L2/m 0.15 10 0.15 0.15 0.15 0.15 阻力F2/N 2 2 2 2 2 动力F1/N 1 1.5 2 2.5 3 4 动力臂L1/m 0.3 0.2 0.15 0.12 0.1 0.075 请根据他的探究过程回答下列问题： （1）该同学实验探究的自变量是 　 　； （2）根据该同学记录的实验数据分析可知，他的猜想是 　 　（选填“正确”或“错误”）的。 （3）根据表格中的数据，你还能得出那些结论：当杠杆平衡时，　 　（写出一条即可）。 【答案】（1）杠杆受到的力；（2）正确；（3）动力×动力臂＝阻力×阻力臂 【解析】（1）该同学实验探究的自变量是杠杆受到的力，因变量是力臂。 （2）根据该同学记录的实验数据分析可知杠杆平衡时，若保持阻力与阻力臂一定时，动力臂与动力的关系为：1N×0.3m＝1.5N×0.2m＝2N×0.15m＝2.5N×0.12m＝3N×0.1m＝4N×0.075m＝0.3N•m， 即杠杆平衡时，若保持阻力与阻力臂一定，则动力臂与动力成反比，所以他的猜想是正确的； （3）根据表格中的数据，你还能得出那些结论：当杠杆平衡时，动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1L1＝F2L2）。 3．（2024春•昌平区期末）实验台上有组装好的实验装置，如图所示，其中弹簧测力计的量程为0～5N。另外还有质量均为100g的钩码六个（图中未画出）。要求利用上述实验装置和钩码设计一个实验证明：用动滑轮提升重物时，如果动滑轮的机械效率不变，则有用功跟总功成正比。小京的主要实验步骤如下： （1）在动滑轮挂钩上挂2个钩码，用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端。2个钩码的总质量用m表示，绳子自由端所受拉力用F表示，绳子自由端移动的距离用s表示，钩码上升的高度用h表示。将m的数值记录在表格中，用弹簧测力计测出F，用刻度尺分别测出s、h，并把测量数据记录在表格中； （2）保持 　 　不变，依次改变 　 　，仿照步骤（1）再做5次实验，将各次的m数值记录在表格中，分别测量各次的F、s、h，并把测量数据记录在表格中； （3）利用W总＝　 　，计算出各次的总功，用W有用＝Gh＝　 　，计算出各次的有用功，并将各次的总功、有用功记录在表格中。 【答案】（2）动滑轮所挂钩码个数；绳子自由端移动的距离s；（3）Fs；mgh。 【解析】（2）实验时，保持动滑轮所挂钩码个数不变，依次改变绳子自由端移动的距离s，仿照步骤（1）再做5次实验，将各次的m数值记录在表格中，分别测量各次的F、s、h，并把测量数据记录在表格中； （3）实验中，利用W总＝Fs计算拉力做的总功，利用W有用＝Gh＝mgh计算有用功。 4．（2024春•海淀区期末）小红在测量滑轮组机械效率的实验中，用如图所示的装置竖直向上匀速提升重物，并记录了部分实验数据如下表所示： 钩码总重G/N 钩码上升 的高度h/m 弹簧测力计拉力F/N 测力计拉动绳端移动的距离s/m 6 0.05 0.15 （1）上表中弹簧测力计的示数如图所示，则此时拉力的测量值为 　 　N。 （2）本次实验中滑轮组的机械效率为 　 　%（计算结果保留1位小数）。 （3）若此装置中的绳重和滑轮的摩擦均可忽略，则动滑轮所受重力为 　 　N。 （4）对于用此滑轮组提升重物，如果想提高机械效率，请你给出一条可行的建议。 　 　。 【答案】（1）2.4；（2）83.3；（3）1.2；（4）如果不计绳重及摩擦，增加物体的重力或减小动滑轮的重力可以提高该滑轮组的机械效率。 【解析】（1）由图所示弹簧测力计可知，其分度值为0.2N，示数为2.4N； （2）本次实验中滑轮组的机械效率为：η100%100%100%≈83.3%； （3）由图可知，n＝3，根据F（G+G动）可知，动滑轮重力为：G动＝nF﹣G＝3×2.4N﹣6N＝1.2N； （4）如果不计绳重及摩擦，由η100%100%100%100%可知，增加物体的重力或减小动滑轮的重力可以提高该滑轮组的机械效率。 5．（2024•海淀区期末）如图所示是“测量滑轮组机械效率”的实验装置图。 实验次数 钩码的重力G/N 钩码提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η/% 1 2 0.1 0.9 0.3 74 2 4 0.1 1.6 0.3 83 3 6 0.1 ① 0.3 ② （1）小明用弹簧测力计 　 　提升不同数量的钩码，记录数据如表所示； （2）第3次拉力示数如图所示，则表格中②处的数据是 　 （保留整数位数据）； （3）从表2中可得结论：用相同滑轮组提升钩码时，滑轮组的机械效率与 　 　有关； （4）小明通过分析表格中的数据，得到了提高滑轮组机械效率的方法。汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义。请你指出以下三种提高效率的方法中，方法 　 　与本实验同理的。 方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员。 方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重力。 方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑。 【答案】（1）竖直向上匀速；（2）91；（3）提升钩码的重力；（4）一 【解析】（1）实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使物体升高，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小； （2）图中测力计的分度值为0.2N，示数2.2N，则第3次实验的机械效率为： ； （3）由表中数据可知，同一滑轮组将不同钩码提升相同的高度，提升的钩码越重，滑轮组的机械效率越高，由此可知：滑轮组的机械效率与提升钩码的重力有关； （4）方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员，是在额外功相同时，人越多，有用功越多，机械效率越高，故符合题意； 方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量，是通过减小额外功来增加机械效率的，故不符合题意； 方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑，提高滑轮组机械效率的方法是通过减小摩擦来增大机械效率的，故不符合题意，故方法一是与本实验同理的。 十一、简单机械中的科普阅读题（共4小题） 1．（2024春•西城区期末）阅读下面的短文，并回答问题。 斜面 在日常生产和生活中，斜面是一种很常用的简单机械。在我国战国时期的《墨子》一书中，就记载了利用斜面提升物体的方法及其省力的原理。 如图1所示，工人用长木板搭一个斜面，能很方便的把货物沿斜面推上卡车。如图2所示，工人用沿斜面的推力F使货物沿斜面移动l的距离，推力对货物做功：W1＝Fl；重为G的货物被提升h的距离，提升货物做功：W2＝Gh。 由功的原理可知：假设斜面很光滑，即货物在斜面上不受摩擦力，则使用斜面对货物做功（W1）跟不用斜面直接提升货物做功（W2）相等，即：F1＝Gh，因此，计算推力的公式可写为：。由此发现：利用斜面将同一物体提升模拟盘山公路相同的高度，斜面越长越省力。 比如：在一些建筑物的入口处，设有方便推车或轮椅上下的坡道，将轮椅沿斜坡推上去比垂直提升更省力。 又如：盘山公路也是变形的斜面。找一张直角三角形的纸，如图3所示缠绕在铅笔上，可以模拟一个盘山公路的形状。展开这张纸发现它原来是个斜面。因此，汽车沿着盘山公路行驶比直通山顶的路程要长很多，但会更省力，同时也更好的保证了行车的安全性。 斜面的广泛使用，为人们的生产和生活带来了很多便利。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）利用一个斜面把大桶的石油从地面运上卡车，斜面的长度越 　 　越省力。 （2）在下列四个实例中，属于利用斜面的是：　 　。 A.跷跷板 B.方向盘 C.动滑轮 D.螺丝钉 （3）当骑自行车上山坡时，是沿S形路线骑行省力，还是沿直线骑行更省力？请你简要分析说明理由。 【答案】（1）长；（2）D；（3）沿S形路线比沿直线更省力；当骑自行车上山坡时，是沿S形路线行驶，S路线相当于延长了斜面的长度，在斜面的高和物体的重力一定时，斜面越长越省力。 【解析】（1）根据功的原理可知：，利用斜面将同一物体提升模拟盘山公路相同的高度，斜面越长越省力。 （2）A.跷跷板是等臂杠杆，故A不符合题意；B.方向盘属于轮轴，故B不符合题意；C.动滑轮是滑轮的一种，故C不符合题意；D.螺丝钉属于斜面，故D符合题意。故选：D。 （3）沿S形路线比沿直线更省力；当骑自行车上山坡时，是沿S形路线行驶，S路线相当于延长了斜面的长度，在斜面的高和物体的重力一定时，斜面越长越省力。 2．（2024春•大兴区期末）阅读《中国古代农具一桔槔》，回答问题。 中国古代农具——桔槔 桔槔俗称“吊杆”“称杆”，是一种原始的汲水工具。桔槔的结构，相当于一个普通的杠杆，如图甲所示。桔槔上端的横长杆相当于硬棒，横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来，相当于支点，横杆的一端用绳子与汲器（提水的容器）相连，另一端绑上或悬挂一块很重的石头（配重）。当不提水时，横长杆的绑重石的一端位置较低，横长杆的汲器一端位置较高；当要提水时，人用力向下拉绳子使汲器下降到水面以下并让水流入汲器，与此同时另一端石头的位置则上升，当汲器装满水后，人缓缓放开绳子，通过另一端石头下降，就可将汲器提升。人这样汲水过程的主要用力方向是向下，因而给人以轻松的感觉，大大减少了人们提水的疲劳程度。 这种提水工具，是中国古代社会的一种重要灌溉机械。在我国南方一些地区，至今仍然保留了用桔槔汲水的做法。 根据上述材料，回答下列问题。 （1）当汲器上升时，它的重力势能 　 　（选填“增大”“减小”或“不变”）。 （2）图乙是一种桔槔的简化模型，图中O是支点，BO＝1m，AO＝2m。假定空水桶重20N，石头重200N，水桶最大装水量为75N，不计横杆和细绳的重力。人用这个桔槔沿竖直方向提起一满桶水，使杠杆保持水平平衡时： ①杠杆A端受到绳子向下的拉力是 　 N。 ②人施加力的大小是 　 　N，方向是 　 　。 【答案】（1）增大；（2）①100；②5；竖直向下 【解析】（1）汲器上升时质量不变，高度增加，由重力势能的影响因素可知，它的重力势能增大； （2）①由杠杆平衡条件可知：FA×AO＝G石×BO，则FAG石200N＝100N； ②由力的作用是相互的可知，A端对绳子的拉力：FA'＝FA＝100N， 此时左侧绳子受到水桶整体竖直向下的重力、人竖直向下的拉力和A端对绳子竖直向上的拉力， 由力的平衡条件可知，人施加力的大小：F＝FA'﹣（G桶+G水）＝100N﹣（20N+75N）＝5N。 3．（2024春•东城区期末）请阅读《中国古代农具桔》并回答问题。 中国古代农具——桔槔 枯槔俗称“吊杆”、“称杆”，是一种原始的汲水工具。枯槔的结构，相当于一个普通的杠杆。如图所示其上端的横长杆相当于硬棒，横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来，当于支点横杆的一端用绳子与汲器（提水的容器）相连，另一端绑上或悬挂一块重石头。 当不提水时，横长杆的绑重石的一端位置较低，横长杆的汲器一端位置较高；当要提水时，人用力向下拉绳子使汲器下降到水面以下并让水流入汲器，与此同时另一端石头的位置则上升当汲器装满水后，人缓缓放开绳子，通过另一端石头下降，就可将汲器提升。人这样汲水过程的主要用力方向是向下，因而给人以轻松的感觉，大大减少了人们提水的疲劳程度。这种提水工具，是中国古代社会的一种主要灌溉机械。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）杠杆在生活及生产中无处不在，有的能省力有的能省距离。人用力向下拉绳子时，桔槔的结构相当于一个 　 　（选填“省力”或“费力”）杠杆。 （2）当汲器在露出水面之前上升的过程中，它受到的浮力将 　 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 （3）当装满水的汲器在空中匀速上升时，它的机械能将 　 　（选填“增加”“不变”或“减小”）。 （4）有同学说桔槔另一端绑上的大石头越重越好，你认为正确吗？你的理由是 　 　。 【答案】（1）省力；（2）不变；（3）增加；（4）不正确。根据杠杆平衡条件，当人要汲水时，桔槔另一端绑上的大石头越重，人向下的拉力需要越大 【解析】（1）当人将提水的容器往下压，人对桔槔施加的力为动力，重石对桔槔施加的力为阻力，由图知，此时动力臂大于阻力臂，桔槔相当于一个省力杠杆； （2）当汲器在露出水面之前上升的过程中，汲器排开水的体积不变，由F浮＝ρ液gV排可知，其受到的浮力不变； （3）当装满水的汲器在空中匀速上升时，其质量不变，速度不变，则动能不变，同时高度增加，其重力势能增加，因机械能等于动能与势能的总和，故汲器的机械能增加； （4）根据杠杆平衡的条件动力×动力臂＝阻力×阻力臂，在动力臂和阻力臂一定时，阻力越大，需要的动力也越大，所以大石头越重，人向下的拉力需要越大，这个说法是不正确的。 4．（2024•西城区模拟）请阅读《世园会的“花伞”》并回答。 北京世园会于2019年4月29日开幕，94把优美“花伞”簇拥在一起如图，形成一片白色的花海。夜间搭配灯光照明，更呈现出一片五彩斑斓的景象。这就是2019北京世园会的核心建筑之一﹣﹣国际馆。 “放眼一看，94把‘花伞’长得都一样，但其实，每把‘花伞’从高低、标高到弧度都不相同。” 以高度来说，最高的一把“花伞”是23.65米，最低的一把是17.56米，质量最大的33.7吨，最小的25吨。不仅如此，就连“花伞”上的每一个“花瓣”也都有不同的标高，整个工程不同点段的细部标高加在一起共有5000多个。建设者在完成制作操作平台、花伞柱定位、主梁拼装、次构件拼装、焊接、花伞吊装、花伞坐标定位、焊接等8个工序后，才能立起一把“花伞”。后期还要给“花伞”的顶部、底部及侧面都安装上不同材质的幕墙铝板，再加上LED灯光辅助，最终呈现出色彩斑斓的“花海”效果。 除了造型的美感之外，94把“花伞”还被赋予更多绿色、科技、智慧的功能。“花伞”柱内设置雨水管线，与地下集水池和地面上500立方米的雨水收集井连通。无论是冬天融雪还是夏天降水，都能顺着“花伞”柱内设置的雨水管导流贮存，用于园林浇灌和建筑日常运行。“花伞”顶部还铺设了光伏膜，可以在白天通过太阳能蓄电，为建筑的夜间运行提供辅助供电。请根据上述材料，回答下列问题： （1）如图用塔吊匀速吊起质量最小的花伞，塔吊对花伞施加的拉力是　 　N（定滑轮、动滑轮及钢绳所受重力不计）； （2）若花伞柱与地面的接触面积为1.25m2，最轻的花伞安装完毕，它对地面的压强是　 　Pa； （3）针对延庆地区冬季寒冷多降雪的气候特点，请你为智能“花伞”的顶部增加一项功能。 【解析】（1）用塔吊匀速吊起质量最小的花伞，塔吊对花伞施加的拉力F＝G＝mg＝25×103kg×10N/kg＝2.5×105N； （2）花伞柱对地面的等于塔吊对花伞施加的拉力， 花伞柱对地面的压强p2×105Pa； （3）针对延庆地区冬季寒冷多降雪的气候特点，花伞顶部增加加热功能，用于熔化积雪。 十二、简单机械中的综合计算（共5小题） 1．（2024春•顺义区期中）小明的质量为56kg，他在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境如图甲，他的身体与地面平行，可抽象成如图乙所示的杠杆模型，地面对脚的力作用在O点，对手的力作用在B点，小明的重心在A点。已知OA＝1.0m，AB＝0.4m，g取10N/kg。求： （1）小明所受重力。 （2）如图所示小明静止时，地面对小明双手的竖直向上的支持力。 【解析】（1）小明的质量为56kg，重力为G＝mg＝56kg×10N/kg＝560N （2）对手的力作用在B点，小明的重心在A，根据杠杆平衡条件可得F支（OA+AB）＝G×OA； 代入数据得F支×（1.0m+0.4m）＝560N×1.0m； 解得F支＝400N。 答：（1）小明所受重力为560N； （2）小明静止时，地面对小明双手的竖直向上的支持力为400N。 2．（2024秋•东城区月考）杠杆在我国古代就有很多应用，例如：碓（duì）、桔槔、杆秤、辘轳等。碓是一种木石做成的捣米器具，主要用于舂（chòng）米，它包括石臼（jiù）、碓身和碓头三部分。碓身一般用笨重的石头或木头制成，碓头是一根包了铁齿的短杵（chǔ），它对准埋在地上的石臼。使用时人用一只脚用力向下踏动碓身的一端，抬起碓头，然后落下，用来捣击石臼里的谷物，以达到脱壳或捣碎的目的。图甲为一个碓，图乙是其结构示意图，O点为转轴所在处，B点为碓身和碓头整体的重心位置。质量为60kg的人，当他用右脚在A点用力F踩横木便其刚好转动，此时左脚对地面的压力为200N，不考虑转轴处的摩擦，已知碓身和碓头的总质量为20kg，OA＝20cm，g取10N/kg。求： （1）碓身和碓头受到的重力； （2）OB的长度； （3）碓头的横截面积为30cm2，若工作时碓头对谷物的冲击力600N，求碓头处的压强。 【解析】（1）碓身和碓头受到的重力为： G＝mg＝20kg×10N/kg＝200N； （2）人受到的重力为： G′＝m′g＝60kg×10N/kg＝600N； 右脚在A点用力F为： F＝G′﹣F左＝600N﹣200N＝400N， 根据杠杆的平衡条件F×OA＝G×OB得OB的长度为： OB0.4m； （3）碓头处的压强为： p2×105Pa。 答：（1）碓身和碓头受到的重力200N； （2）OB的长度为0.4m； （3）碓头的横截面积为30cm2，若工作时碓头对谷物的冲击力600N，碓头处的压强为2×105Pa。 3．（2024春•延庆区期末）某建筑工地的工人师傅用如图所示的滑轮组提升重为720N的重物A，当工人师傅对绳子施加300N的拉力F时，物体A以0.1m/s的速度沿竖直方向匀速上升，不计绳重和摩擦。求： （1）拉力F的功率； （2）滑轮组的机械效率。 【解析】（1）由图可知，n＝3，拉力F的功率为： PFv'＝Fnv＝300N×3×0.1m/s＝90W； （2）该滑轮组的机械效率为： η100%＝80%。 答：（1）拉力F的功率为90W； （2）滑轮组的机械效率为80%。 4．（2024•海淀区模拟）图甲是用滑轮组提升建筑材料A的示意图，在竖直向下的拉力F作用下，使重360N建筑材料A以0.25m/s的速度匀速竖直上升。在这个过程中，拉力F做的功随时间变化的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦。求： （1）动滑轮所受的重力G动； （2）滑轮组的机械效率为η。 【解析】（1）由图可知n＝2，绳子自由端移动的速度：v＝nv物＝2×0.25m/s＝0.5m/s； 由图乙可知，1s拉力F做的总功为100J，则拉力F的功率：P100W， 由PFv可知，绳子自由端的拉力：F200N， 因为不计绳重和摩擦时F（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝2×200N﹣360N＝40N； （2）滑轮组的机械效率：η100%＝90%。 答：（1）动滑轮所受的重力为40N； （2）滑轮组的机械效率为90%。 5．（2024•房山区二模）如图所示，工人站在水平地面上，用滑轮组提升物体A，工人对绳子的自由端施加竖直向下的拉力F为500N，物体A被竖直匀速提升1m，用时10s，动滑轮的重力为150N。不计绳重和轴摩擦。 （1）画出图中工人的受力示意图； （2）求绳端拉力的功率； （3）求物体A的重力； （4）求该滑轮组的机械效率。 【解析】（1）由图可知，工人受到绳子自由端拉力、地面支持力和重力，受力示意图如下图所示： ； （2）由图可知，n＝3，绳子自由端的速度为：v绳＝nv物0.3m/s， 绳端拉力的功率为：PFv绳＝500N×0.3m/s＝150W； （3）根据F（GA+G动）可知，求物体A的重力为：GA＝nF﹣G动＝3×500N﹣150N＝1350N； （4）该滑轮组的机械效率为：η100%＝90%。 答：（1）见解答图； （2）绳端拉力的功率为150W； （3）物体A的重力为1350N； （4）该滑轮组的机械效率为90%。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 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（B卷•专项卷）（原卷版） 一、杠杆的分类（共4小题） 二、杠杆在生活中的应用（共3小题） 三、杠杆的动态平衡分析（共4小题） 四、与杠杆有关的计算（共3小题） 五、滑轮的特点与实质（共4小题） 六、滑轮组的比较与计算（共4小题） 七、功、功率、机械效率相结合（共5小题） 八、与滑轮组有关的多知识点计算（共4小题） 九、杠杆与滑轮组的作图（共4小题） 十、简单机械中的实验探究（共5小题） 十一、简单机械中的科普阅读题（共4小题） 十二、简单机械中的综合计算（共5小题） 一、杠杆的分类（共4小题） 1．（2024春•顺义区期末）如图所示的四种工具中，正常使用时属于省力杠杆的是（　　） A．钢丝钳 B．镊子 C．食品夹 D．托盘天平 2．核桃具有坚硬的外壳，要取出里面的果仁需要用到的核桃夹如图所示，使用核桃夹可以（　　） A．省力但费距离 B．省力且省距离 C．费力且省距离 D．费力且费距离 3．（2024•昌平区二模）在如图所示的工具中，使用时属于费力杠杆的是（　　） A．瓶盖起子 B．筷子 C．羊角锤 D．核桃夹 4．我国古代记录传统手工技术的著作《天工开物》里记载了一种捣谷用的舂，如图甲所示，“横木穿插碓头，碓嘴为铁，足踏其末而舂之”。图乙为脚用力向下踩舂在某一位置时的示意图。依据你对机械和功的理解，舂在工作过程中会（　　） A．省力 B．省距离 C．省功 D．提高机械效率 二、杠杆在生活中的应用（共3小题） 1．（2024•北京）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．某兴趣小组制作了一个简易杆秤，用一根较长的木制筷子作为秤杆，用细线把小盆系在A处作为秤盘，用细线系一个钩码作为秤砣，在O处系一根细线作为提纽。当秤砣细线移到O处且秤盘中不放物体时，提起提纽，秤杆水平平衡。在秤盘中放100g砝码，手提提纽，调节秤砣使秤杆再次水平平衡，标记此时秤砣细线在秤杆上的位置B并记为100g，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．秤砣的质量等于100g B．若在O到B之间均匀地画上50条刻度线，则每一格表示2.00g C．称某物体质量时若右端翘起，应将秤砣适当向右移动使秤杆水平平衡 D．要使杆秤的最大称量质量变大，可将提纽适当向右移动 3．（2024·山东青岛）如图所示，小明用手提起哑铃，这一动作从生物学的视角，可以认为桡骨在肱二头肌的牵引下绕着时关节转动；从物理学的视角，可以认为是一个杠杆在工作．下列说法正确的是（　　） A．此杠杆的支点为A点 B．此杠杆的阻力是哑铃受到的重力 C．此杠杆是一个费力杠杆 D．肱二头肌的收缩距离大于哑铃的移动距离 三、杠杆的动态平衡分析（共4小题） 1．（2024春•房山区期中）如图所示，杠杆在水平位置平衡，O为支点，杠杆上每个小格的长度相等，每个钩码的质量相等。当两边钩码同时向支点移动一格后，下列说法中正确的是（　　） A．杠杆仍在水平位置保持平衡 B．若在左侧增加一个钩码，杠杆可恢复水平位置平衡 C．若在右侧减少一个钩码，杠杆可恢复水平位置平衡 D．若在左右两侧都减少一个钩码，杠杆可恢复水平位置平衡 2．（2024春•丰台区期末）小蕊利用可绕O点转动的轻质杠杆提升重物，将重物悬挂在固定点B处，如图所示。她在A点施加一个始终垂直于杠杆的力，在将杠杆末端从A位置缓慢转动到A'位置的过程中，力F的大小变化是（　　） A．变大 B．变小 C．先变大，后变小 D．先变小，后变大 3．（2024春•海淀区期末）图甲中小明做俯卧撑时的情境可抽象成图乙所示的杠杆。小明的重心在A点，地面对脚的力作用在O点，栏杆对手的力F作用在B点且始终与身体垂直。在小明的手臂逐渐伸直的过程中，下列说法正确的是（　　） A．力F始终小于小明所受重力 B．力F可能等于小明所受重力 C．力F先增大，再减小 D．力F先减小，再增大 4．（2024•延庆区一模）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 四、与杠杆有关的计算（共3小题） 1．（2024春•房山区期中）如图所示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，使杆AB在水平位置平衡。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F2，使杆AB在水平位置再次平衡。不计杆重与绳重，下列判断中正确的是（　　） A．F1的方向竖直向上 B．F1为200N C．F2的方向竖直向下 D．F2为180N 2．（2024春•海淀区期中）如图所示为《天工开物》中记载的我国传统提水工具“桔槔”，其上方的横杆是一根硬棒，横杆由竖木支撑，可绕通过O点的转轴转动，横杆的自重、支点处的摩擦均忽略不计。横杆上的A点绑有重为40N的配重石块，B点连接一根细杆，细杆下方连有木桶，使用“桔槔”时细杆始终竖直，人可对细杆施加向上或向下的力。已知OA：OB＝5：4，人受到的重力为650N，双脚与水平地面接触的总面积为500cm2。木桶装满水时，细杆、木桶和水的总重为120N，当横杆提着装满水的木桶在水平位置保持静止（木桶完全离开井内水面）时，下列说法正确的是（　　） A．人对细杆竖直方向的力为50N B．人对地面的压力为720N C．人对地面的压强为1.16×104Pa D．若将A点的配重石块适当靠近O点，则人对细杆竖直方向的力变小 3．（2024春•东城区期末）将边长为10cm、质量为2kg的正方体甲放在水平地面上，细绳的一端系于正方体甲上表面的中央，另一端竖直拉着杠杆的A端，质量为0.6kg的物体乙通过细绳悬挂在杠杆的B端，杠杆在水平位置平衡，如图所示。已知O为支点，AO：OB＝1：2，不计杠杆的质量，g取10N/kg。下列说法正确的是（　　） A．细绳对甲的拉力为6N B．细绳对乙的拉力为12N C．地面对甲的支持力为20N D．甲对地面的压强为800Pa 五、滑轮的特点与实质（共4小题） 1．（2024春•门头沟区期末）如图所示，分别沿力F1、F2、F3、的方向用力匀速提升物体时，关于三个力的大小，下列说法正确的是（　　） A．沿F1方向的力最小 B．沿F2方向的力最小 C．沿F3方向的力最小 D．三个力的大小相等 2．用如图所示的滑轮将重3N的物体匀速提升10cm，如果动滑轮的重为1N，则下列说法正确的是（　　） A．拉力F＝2N B．拉力F＝1.5N C．绳子向上移动的距离为10cm D．绳子向上移动的距离为5cm 3．（2024春•延庆区期中）如图是研究定滑轮和动滑轮特点的装置图，下列说法中正确的是（　　） A．使用定滑轮能够省力 B．使用动滑轮能够省距离 C．使用定滑轮能够改变力的方向 D．使用动滑轮能够省功 4．强强爸爸帮朋友搬家，他用图中甲、乙所示的两套装置（每个滑轮的质量均相等，绳重和摩擦不计），分别将重力为500N的重物匀速提升相同高度h，若拉力竖直向上，则使用两套装置时不同的物理量是（　　） A．拉力大小 B．有用功 C．额外功 D．机械效率 六、滑轮组的比较与计算（共4小题） 1．（2024春•顺义区校级期中）如图所示各滑轮组匀速提起重均为G的重物时，不计滑轮重、绳重和摩擦，所用拉力最小的是（　　） A． B． C． D． 2．（2025春•顺义区校级期中）如图所示的三个滑轮分别拉同一物体沿同一水平地面做匀速直线运动，所用的拉力分别为F1，F2，F3，不计滑轮重及绳与滑轮间摩擦，那么，下列关系式中正确的是（　　） A．F1＞F2＞F3 B．F1＜F2＜F3 C．F2＞F1＞F3 D．F2＜F1＜F3 3．如图所示，沿水平方向通过轻质滑轮匀速拉动物体A，测力计的读数为0.4N。若不计滑轮的摩擦，则滑轮挂钩对物体A的拉力为（　　） A．0.2N B．0.4N C．0.6N D．0.8N 4．如图所示用动滑轮提升货物A，在竖直向上的拉力F的作用下，使重450N的货物A在50s的时间里，匀速竖直上升了10m。在这个过程中，拉力F做的功为5000J。则下列说法正确的是（　　） A．拉力F是100N B．动滑轮重50N C．绳子自由端移动的速度为0.2m/s D．动滑轮的机械效率是90% 七、功、功率与机械效率相结合（共5小题） 1．（2024春•大兴区期末）下面关于功、功率、机械效率说法正确的是（　　） A．功率大的机械做功一定快 B．功率大的机械做功一定多 C．机械做功少，机械效率一定低 D．做有用功多的机械，机械效率一定高 2．（2024春•平谷区期末）下列说法中正确的是（　　） A．功率大的机器做的功一定多 B．有用功在总功中占比例越大，机械效率越高 C．有用功越多，机械效率越高 D．做功时间长，说明做功慢 3．（2024春•西城区期末）关于功、功率和机械效率，下列说法中正确的是（　　） A．机械的功率大，做功一定快 B．机械的功率大，做功一定多 C．机械做功的时间越短，功率一定越大 D．机械做的有用功越多，机械效率一定越高 4．（2024春•昌平区期中）关于功，功率，机械效率，下列说法正确的是（　　） A．做功多的功率大 B．使用机械可以省功 C．有用功越少，机械效率越低 D．做功快的功率大 5．（2024春•顺义区期中）在生产和生活中经常使用各种机械，下列说法正确的是（　　） A．使用任何机械都可以省力 B．使用任何机械都可以省功 C．使用机械时，有用功越大，机械效率越高 D．使用机械时，有用功占总功的比例越大，机械效率越高 八、与滑轮组有关的多知识点计算（共4小题） 1．（2024•大兴区二模）某工人站在水平地面上，用竖直向下的力拉动绳子自由端，使物体匀速上升，如图甲所示。已知物体重900N，工人重600N，竖直向下的拉力F＝500N，物体上升的高度随时间变化的规律如图乙所示，不计绳重和轮轴间的摩擦。在物体上升的过程中，下列说法中正确的是（　　） A．物体上升的速度大小为5m/s B．工人对地面的压力大小为1100N C．拉力F的功率为100W D．滑轮组的机械效率为90% 2．（2024春•通州区期末）如图所示，一个重力为750N的工人站在水平地面上，在绳子自由端施加竖直向下的拉力F，使重力为600N的物体A匀速上升。在此过程中，滑轮组的额外功为200J，绳子自由端在4s内移动了2m。则下列说法中正确的是（　　） A．动滑轮所受的重力为200N B．绳端拉力F的功率为350W C．该滑轮组的机械效率约为85% D．地面对工人的支持力为350N 3．（2024春•顺义区期中）（多选）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，不计绳重与摩擦）。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 4．（2024•通州区一模）（多选）工人利用如图所示的滑轮组将一批不同质量的货物提升至高处。小华和小强是一个工作组，一人负责运送货物并将货物挂在滑轮上，另一人负责拉动绳子自由端。按照工作要求，他俩可以互换岗位，但不能同时做相同的工作。在图中，当小华站在水平地面上用竖直向下的拉力匀速提升质量为70kg的货物时，他对绳子的拉力为366N。已知小华的重力为600N，小强的重力为800N，不计轮与轴的摩擦和绳重，g取10N/kg。则下列说法正确的有（　　） A．动滑轮的重力为32N B．小华用滑轮组一次能将120kg的货物匀速提升至高处 C．小强竖直向下拉动绳子，使120kg的货物以0.2m/s的速度匀速上升时，小强拉力的功率为246.4W D．该小组使用该滑轮组匀速提升货物时，能够达到的最大机械效率为98% 九、杠杆与滑轮组的作图（共4小题） 1．（2024春•通州区期中）如图所示，请在图中画出力F的力臂L。 2．（2024•北京模拟）如图甲是一种防烫碗夹。其手柄可看作杠杆，图乙是其简化的示意图，图中O为支点，F2是其受到的阻力，在图乙中画出在A点施加的最小动力F1的示意图及阻力臂l2。（保留作图痕迹） 3．（2024春•昌平区期中）组装如图所示滑轮组，使绳子自由端拉力F最小。 4．（2024•通州区模拟）在图中，用笔画线代替绳子，画出站在地面上的人将A物体提起时，滑轮组最省力的绳子绕法。 十、简单机械中的实验探究（共5小题） 1．（2024春•通州区期末）在动滑轮使用特点的实验中，晓松探究了绳子自由端拉力F与物重G的静态关系（物体始终处于静止状态），测得6组数据。 （1）分析数据可以得到拉力F与物重G的关系式F＝　 　。 （2）当物体重力为6N时，晓松匀速提升时发现自由端的拉力变为3.5N，请你帮他分析一下拉力变大的原因：　 　。 G/N 1 2 3 4 5 6 F/N 0.8 1.3 1.8 2.3 2.8 3.3 2．（2024春•顺义区月考）某同学探究杠杆平衡时，若阻力与阻力臂一定，则动力臂与动力满足什么关系。 他猜想：“杠杆平衡时，若保持阻力与阻力臂一定，则动力臂与动力成反比”。 他的实验探究步骤如下： 1.组装杠杆，调节杠杆两端的平衡螺母，直至杠杆在水平位置平衡。 2.将四个钩码（2N）挂在支点左侧0.15m刻度线处，如图所示。将杠杆受到的四个钩码的拉力作为阻力F2，则阻力臂L2＝0.15m，阻力F2＝G。将阻力F2和阻力臂L2的数据记录在表格中。 3.将两个钩码挂在杠杆支点右侧，作为动力F1，调节钩码的位置，使杠杆再次在水平位置平衡。用刻度尺测量动力臂L1，并记录动力F1及动力臂L1。 4.保持支点左侧钩码数量和位置不变（即阻力和阻力臂不变），将右侧的两个钩码分别换成2个、4个、5个、6个、8个作为动力，调节右侧动力臂的大小，使杠杆在水平位置再次平衡；用刻度尺测量出各次动力臂L1，并记录动力F1及动力臂L1。 5.整理器材。 实验数据记录表格： 阻力臂L2/m 0.15 10 0.15 0.15 0.15 0.15 阻力F2/N 2 2 2 2 2 动力F1/N 1 1.5 2 2.5 3 4 动力臂L1/m 0.3 0.2 0.15 0.12 0.1 0.075 请根据他的探究过程回答下列问题： （1）该同学实验探究的自变量是 　 　； （2）根据该同学记录的实验数据分析可知，他的猜想是 　 　（选填“正确”或“错误”）的。 （3）根据表格中的数据，你还能得出那些结论：当杠杆平衡时，　 　（写出一条即可）。 3．（2024春•昌平区期末）实验台上有组装好的实验装置，如图所示，其中弹簧测力计的量程为0～5N。另外还有质量均为100g的钩码六个（图中未画出）。要求利用上述实验装置和钩码设计一个实验证明：用动滑轮提升重物时，如果动滑轮的机械效率不变，则有用功跟总功成正比。小京的主要实验步骤如下： （1）在动滑轮挂钩上挂2个钩码，用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端。2个钩码的总质量用m表示，绳子自由端所受拉力用F表示，绳子自由端移动的距离用s表示，钩码上升的高度用h表示。将m的数值记录在表格中，用弹簧测力计测出F，用刻度尺分别测出s、h，并把测量数据记录在表格中； （2）保持 　 　不变，依次改变 　 　，仿照步骤（1）再做5次实验，将各次的m数值记录在表格中，分别测量各次的F、s、h，并把测量数据记录在表格中； （3）利用W总＝　 　，计算出各次的总功，用W有用＝Gh＝　 　，计算出各次的有用功，并将各次的总功、有用功记录在表格中。 4．（2024春•海淀区期末）小红在测量滑轮组机械效率的实验中，用如图所示的装置竖直向上匀速提升重物，并记录了部分实验数据如下表所示： 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/m 弹簧测力计拉力F/N 测力计拉动绳端移动的距离s/m 6 0.05 0.15 （1）上表中弹簧测力计的示数如图所示，则此时拉力的测量值为 　 　N。 （2）本次实验中滑轮组的机械效率为 　 　%（计算结果保留1位小数）。 （3）若此装置中的绳重和滑轮的摩擦均可忽略，则动滑轮所受重力为 　 　N。 （4）对于用此滑轮组提升重物，如果想提高机械效率，请你给出一条可行的建议。 　 　。 5．（2024•海淀区期末）如图所示是“测量滑轮组机械效率”的实验装置图。 实验次数 钩码的重力G/N 钩码提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η/% 1 2 0.1 0.9 0.3 74 2 4 0.1 1.6 0.3 83 3 6 0.1 ① 0.3 ② （1）小明用弹簧测力计 　 　提升不同数量的钩码，记录数据如表所示； （2）第3次拉力示数如图所示，则表格中②处的数据是 　 （保留整数位数据）； （3）从表2中可得结论：用相同滑轮组提升钩码时，滑轮组的机械效率与 　 　有关； （4）小明通过分析表格中的数据，得到了提高滑轮组机械效率的方法。汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义。请你指出以下三种提高效率的方法中，方法 　 　与本实验同理的。 方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员。 方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重力。 方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑。 十一、简单机械中的科普阅读题（共4小题） 1．（2024春•西城区期末）阅读下面的短文，并回答问题。 斜面 在日常生产和生活中，斜面是一种很常用的简单机械。在我国战国时期的《墨子》一书中，就记载了利用斜面提升物体的方法及其省力的原理。 如图1所示，工人用长木板搭一个斜面，能很方便的把货物沿斜面推上卡车。如图2所示，工人用沿斜面的推力F使货物沿斜面移动l的距离，推力对货物做功：W1＝Fl；重为G的货物被提升h的距离，提升货物做功：W2＝Gh。 由功的原理可知：假设斜面很光滑，即货物在斜面上不受摩擦力，则使用斜面对货物做功（W1）跟不用斜面直接提升货物做功（W2）相等，即：F1＝Gh，因此，计算推力的公式可写为：。由此发现：利用斜面将同一物体提升模拟盘山公路相同的高度，斜面越长越省力。 比如：在一些建筑物的入口处，设有方便推车或轮椅上下的坡道，将轮椅沿斜坡推上去比垂直提升更省力。 又如：盘山公路也是变形的斜面。找一张直角三角形的纸，如图3所示缠绕在铅笔上，可以模拟一个盘山公路的形状。展开这张纸发现它原来是个斜面。因此，汽车沿着盘山公路行驶比直通山顶的路程要长很多，但会更省力，同时也更好的保证了行车的安全性。 斜面的广泛使用，为人们的生产和生活带来了很多便利。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）利用一个斜面把大桶的石油从地面运上卡车，斜面的长度越 　 　越省力。 （2）在下列四个实例中，属于利用斜面的是：　 　。 A.跷跷板 B.方向盘 C.动滑轮 D.螺丝钉 （3）当骑自行车上山坡时，是沿S形路线骑行省力，还是沿直线骑行更省力？请你简要分析说明理由。 2．（2024春•大兴区期末）阅读《中国古代农具一桔槔》，回答问题。 中国古代农具——桔槔 桔槔俗称“吊杆”“称杆”，是一种原始的汲水工具。桔槔的结构，相当于一个普通的杠杆，如图甲所示。桔槔上端的横长杆相当于硬棒，横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来，相当于支点，横杆的一端用绳子与汲器（提水的容器）相连，另一端绑上或悬挂一块很重的石头（配重）。当不提水时，横长杆的绑重石的一端位置较低，横长杆的汲器一端位置较高；当要提水时，人用力向下拉绳子使汲器下降到水面以下并让水流入汲器，与此同时另一端石头的位置则上升，当汲器装满水后，人缓缓放开绳子，通过另一端石头下降，就可将汲器提升。人这样汲水过程的主要用力方向是向下，因而给人以轻松的感觉，大大减少了人们提水的疲劳程度。 这种提水工具，是中国古代社会的一种重要灌溉机械。在我国南方一些地区，至今仍然保留了用桔槔汲水的做法。 根据上述材料，回答下列问题。 （1）当汲器上升时，它的重力势能 　 　（选填“增大”“减小”或“不变”）。 （2）图乙是一种桔槔的简化模型，图中O是支点，BO＝1m，AO＝2m。假定空水桶重20N，石头重200N，水桶最大装水量为75N，不计横杆和细绳的重力。人用这个桔槔沿竖直方向提起一满桶水，使杠杆保持水平平衡时： ①杠杆A端受到绳子向下的拉力是 　 N。 ②人施加力的大小是 　 　N，方向是 　 　。 3．（2024春•东城区期末）请阅读《中国古代农具桔》并回答问题。 中国古代农具——桔槔 枯槔俗称“吊杆”、“称杆”，是一种原始的汲水工具。枯槔的结构，相当于一个普通的杠杆。如图所示其上端的横长杆相当于硬棒，横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来，当于支点横杆的一端用绳子与汲器（提水的容器）相连，另一端绑上或悬挂一块重石头。 当不提水时，横长杆的绑重石的一端位置较低，横长杆的汲器一端位置较高；当要提水时，人用力向下拉绳子使汲器下降到水面以下并让水流入汲器，与此同时另一端石头的位置则上升当汲器装满水后，人缓缓放开绳子，通过另一端石头下降，就可将汲器提升。人这样汲水过程的主要用力方向是向下，因而给人以轻松的感觉，大大减少了人们提水的疲劳程度。这种提水工具，是中国古代社会的一种主要灌溉机械。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）杠杆在生活及生产中无处不在，有的能省力有的能省距离。人用力向下拉绳子时，桔槔的结构相当于一个 　 　（选填“省力”或“费力”）杠杆。 （2）当汲器在露出水面之前上升的过程中，它受到的浮力将 　 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 （3）当装满水的汲器在空中匀速上升时，它的机械能将 　 　（选填“增加”“不变”或“减小”）。 （4）有同学说桔槔另一端绑上的大石头越重越好，你认为正确吗？你的理由是 　 　。 4．（2024•西城区模拟）请阅读《世园会的“花伞”》并回答。 北京世园会于2019年4月29日开幕，94把优美“花伞”簇拥在一起如图，形成一片白色的花海。夜间搭配灯光照明，更呈现出一片五彩斑斓的景象。这就是2019北京世园会的核心建筑之一﹣﹣国际馆。 “放眼一看，94把‘花伞’长得都一样，但其实，每把‘花伞’从高低、标高到弧度都不相同。” 以高度来说，最高的一把“花伞”是23.65米，最低的一把是17.56米，质量最大的33.7吨，最小的25吨。不仅如此，就连“花伞”上的每一个“花瓣”也都有不同的标高，整个工程不同点段的细部标高加在一起共有5000多个。建设者在完成制作操作平台、花伞柱定位、主梁拼装、次构件拼装、焊接、花伞吊装、花伞坐标定位、焊接等8个工序后，才能立起一把“花伞”。后期还要给“花伞”的顶部、底部及侧面都安装上不同材质的幕墙铝板，再加上LED灯光辅助，最终呈现出色彩斑斓的“花海”效果。 除了造型的美感之外，94把“花伞”还被赋予更多绿色、科技、智慧的功能。“花伞”柱内设置雨水管线，与地下集水池和地面上500立方米的雨水收集井连通。无论是冬天融雪还是夏天降水，都能顺着“花伞”柱内设置的雨水管导流贮存，用于园林浇灌和建筑日常运行。“花伞”顶部还铺设了光伏膜，可以在白天通过太阳能蓄电，为建筑的夜间运行提供辅助供电。请根据上述材料，回答下列问题： （1）如图用塔吊匀速吊起质量最小的花伞，塔吊对花伞施加的拉力是　 　N（定滑轮、动滑轮及钢绳所受重力不计）； （2）若花伞柱与地面的接触面积为1.25m2，最轻的花伞安装完毕，它对地面的压强是　 　Pa； （3）针对延庆地区冬季寒冷多降雪的气候特点，请你为智能“花伞”的顶部增加一项功能。 十二、简单机械中的综合计算（共5小题） 1．（2024春•顺义区期中）小明的质量为56kg，他在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境如图甲，他的身体与地面平行，可抽象成如图乙所示的杠杆模型，地面对脚的力作用在O点，对手的力作用在B点，小明的重心在A点。已知OA＝1.0m，AB＝0.4m，g取10N/kg。求： （1）小明所受重力。 （2）如图所示小明静止时，地面对小明双手的竖直向上的支持力。 2．（2024秋•东城区月考）杠杆在我国古代就有很多应用，例如：碓（duì）、桔槔、杆秤、辘轳等。碓是一种木石做成的捣米器具，主要用于舂（chòng）米，它包括石臼（jiù）、碓身和碓头三部分。碓身一般用笨重的石头或木头制成，碓头是一根包了铁齿的短杵（chǔ），它对准埋在地上的石臼。使用时人用一只脚用力向下踏动碓身的一端，抬起碓头，然后落下，用来捣击石臼里的谷物，以达到脱壳或捣碎的目的。图甲为一个碓，图乙是其结构示意图，O点为转轴所在处，B点为碓身和碓头整体的重心位置。质量为60kg的人，当他用右脚在A点用力F踩横木便其刚好转动，此时左脚对地面的压力为200N，不考虑转轴处的摩擦，已知碓身和碓头的总质量为20kg，OA＝20cm，g取10N/kg。求： （1）碓身和碓头受到的重力； （2）OB的长度； （3）碓头的横截面积为30cm2，若工作时碓头对谷物的冲击力600N，求碓头处的压强。 3．（2024春•延庆区期末）某建筑工地的工人师傅用如图所示的滑轮组提升重为720N的重物A，当工人师傅对绳子施加300N的拉力F时，物体A以0.1m/s的速度沿竖直方向匀速上升，不计绳重和摩擦。求： （1）拉力F的功率； （2）滑轮组的机械效率。 4．（2024•海淀区模拟）图甲是用滑轮组提升建筑材料A的示意图，在竖直向下的拉力F作用下，使重360N建筑材料A以0.25m/s的速度匀速竖直上升。在这个过程中，拉力F做的功随时间变化的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦。求： 5．（2024•房山区二模）如图所示，工人站在水平地面上，用滑轮组提升物体A，工人对绳子的自由端施加竖直向下的拉力F为500N，物体A被竖直匀速提升1m，用时10s，动滑轮的重力为150N。不计绳重和轴摩擦。 （1）画出图中工人的受力示意图； （2）求绳端拉力的功率； （3）求物体A的重力； （4）求该滑轮组的机械效率。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$