第十一章 简单机械和功（重难点训练）物理苏科版2024九年级上册

第十一章 简单机械和功 【题型1 力和力臂的作图】 1 【题型2 运用杠杆平衡原理进行计算】 2 【题型3 杠杆的动态平衡分析】 4 【题型4 探究杠杆的平衡条件的实验】 5 【题型5 杠杆的分类与应用】 7 【题型6 定滑轮和定滑轮的概念、实质及特点】 8 【题型7 滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系】 9 【题型8 滑轮组的连线问题】 10 【题型9 力做功的必要因素】 10 【题型10 功的计算和估算】 11 【题型11 功率的定义及意义】 12 【题型12 功率的计算】 12 【题型13 有用功和额外功与机械效率的定义】 14 【题型14 影响机械效率大小的因素】 15 【题型15 测量滑轮组的机械效率】 17 【题型16 滑轮、滑轮组机械效率的计算】 19 【题型17 斜面机械效率的计算】 20 【题型1 】 1．如图所示，杠杆OA在动力F1的作用下可绕O点转动，请画出动力的力臂l和阻力的示意图保留作图痕迹。 2．如图所示，画出液压汽车起重机的阻力的力臂。 3．如图（a）为用钳子剪铜线时的情景，图（b）是钳子的简化图。其中AOB可以看成一个杠杆，O为支点。若手对钳子的作用点为A，请在图（b）中画出动力F1和动力臂l1。 4．如图甲所示，是成都某公交站台的不锈钢立式报架，放置宣传海报时需用硬杆支撑起玻璃框架，此时可将玻璃框架视为杠杆。图乙为该报架放置宣传海报时的示意图，O为支点，F为硬杆给玻璃框架施加的力，A为玻璃框架的重心。请在图乙中画出： （1）玻璃框架所受重力的示意图； （2）力F的力臂L。 【题型2 】 5．如图所示是一种健身器材，其横梁上点处悬挂了一个重物，使用者在点处竖直向下拉横梁。横梁可视作一个绕点转动的杠杆，下列说法正确的是（　　） A．使用者在点处竖直向下拉横梁时，横梁是一个费力杠杆 B．使用者竖直向下拉横梁，横梁转动过程中，阻力的力臂始终为 C．若要更省力地拉横梁，使用者可将拉力的作用点向右移动 D．为了能够拉动横梁，使用者的质量一定不能低于重物的质量 6．如图所示，杠杆OBA可绕O点在竖直平面内转动，，在B点悬挂一个10N的重物G，在A点施加竖直向上的动力使杠杆OBA水平平衡（杠杆重力及摩擦均忽略不计），下列说法正确的是（ ） A．该杠杆是费力杠杆 B．若保持方向不变，将杠杆逆时针匀速转动一定角度，将逐渐变大 C．如果重物的悬挂点B向O点移动，要使杠杆水平平衡，可适当减小 D．若将作用于A点的力变为图中，要使杠杆水平平衡，应小于 7．如图所示，有一根质地均匀的长铁棒静置于水平桌面边缘，O为其重心，铁棒长为20cm，，重力，为了不使这根铁棒的B端下沉，则动力F至少应为 N，此时，该杠杆为 杠杆。为使铁棒保持该水平平衡状态，在不改变F作用点和方向的前提下，动力F不能超过 N。 8．杆秤是我国古代沿用至今的称量工具，小明学习了杠杆相关的知识后，自制了一个杆秤（秤杆自重不计），如图所示，当秤盘上不放物体时秤砣移至B点处，杠杆恰好水平平衡，于是小明将零刻度线标在B点处，已知秤砣的质量为100g，OA=4cm，OB=1cm。求：（g取10N/kg） (1)秤盘的质量是多少g？ (2)秤1000g物体的刻度线距离O点多少cm？ (3)要使该杆秤的量程变大，请提出一种方法，并简要说明原因。 9．参照“教材275页8题”。图（a）是利用桔槔在井中汲水的情境。图（b）是桔槔的杠杆模型，其中AO长1.6m，OB长2.1m。通过计算回答：若空水桶重为45N，石头重为160N。要使杠杆在水平位置静止，则人至少要对系水桶的绳子施加多大的力？施力的方向？ 【题型3 】 10．如今大城市普遍存在着停车难的问题，图甲是路边空中绿化存车亭，图乙为其工作原理图，A为存车架，O为转动轴，B端固定悬挂泊车装置，BC为牵引钢丝绳，M为电动机。汽车从水平地面被提升到BC与OB垂直的过程中，B点到地面的距离为3m，OB长为（忽略OB的重力和机械的摩擦力），A和汽车的总质量为1200kg，以下说法正确的是（　　） A．整个过程中B端固定不动，O点逐渐向左移动 B．在这一过程中，作用在B点的动力将逐渐变大 C．当处于图乙位置时，OB属于费力杠杆 D．当处于图乙位置时，钢丝绳所受拉力为9600N 11．如图所示，杠杆OA的B点挂有一重物，其A端通过绳子与圆弧形轨道PQ上的圆环M相连，且A点与圆弧形轨道的圆心重合。在将圆环M从P点缓慢滑至Q点的过程中，杆OA始终在水平位置保持静止，此过程中绳子对A端拉力的大小将（　　） A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先减小后增大 D．先增大后减小 12．如图是起重机将货物吊起的情景，O为支点，为动力，为阻力。 (1)起重机支柱的撑脚面积较大，这是通过 的方法来减小对地面的 。 (2)在重物被缓慢吊起的过程中，假设动力F1始终与吊臂垂直，则动力F1 ，阻力臂l2 。（选填“变大”“变小”或“不变”） 【题型4 】 13．小力在探究杠杆平衡条件时，使用的所有钩码质量均相等，杠杆上相邻刻度线间的距离相等。 (1)挂钩码前，杠杆静止在如图—1所示位置，此时杠杆处于 （选填“平衡”或“不平衡”）状态；将杠杆两端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡，目的是便于 。 (2)杠杆水平平衡时，在杠杆上点悬挂了3个钩码，如图—2所示，为使杠杆仍保持水平平衡，应在点悬挂 个钩码。 (3)如图—3所示，如果保持弹簧测力计拉力作用点的位置不变，把弹簧测力计沿虚线方向旋转，杠杆水平平衡，弹簧测力计示数将 （选填“变大”“不变”或“变小”），原因是 。 (4)实验中，小力多次改变力和力臂的大小，目的是 。 14．在“探究杠杆平衡条件”的实验中，如图所示的杠杆刻度均匀，每个钩码重力均为。 (1)实验前如图甲所示杠杆静止，实验中应将杠杆的平衡螺母向 （填“左”或“右”）调节，使杠杆在 位置平衡，这样做的目的是便于测量 ； (2)实验中小明实验小组得出如下表的部分实验数据，第3次实验如图乙所示，请分析表中数据，可得出的实验结论是： ； 实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂 1 1.5 20 2 15 2 2 20 1 40 3 2 30 1.5 40 (3)小刚小组做了如图丙所示的实验，则弹簧测力计在图中竖直位置，保持杠杆平衡，测力计示数 ：测力计从竖直位置转到倾斜位置，保持杠杆平衡，测力计示数为，则 （选填“>”、“<”或“=”）； (4)小丽小组也做了三组数据，经分析得出：杠杆平衡时，实验结论明显与其他组不同，老师经询问后，分析原因是：小丽小组实验开始时忘记调节杠杆的平衡螺母使杠杆在要求的位置平衡，这样就造成了杠杆的 对实验结论产生了影响。 15．学习小组在探究“杠杆平衡条件”实验中，装置如图所示。 (1)实验前杠杆静止时如图甲所示，应将杠杆右端的平衡螺母向 调节，直至杠杆在水平位置静止，杠杆在水平位置静止做实验的好处是 ； (2)保持图乙中杠杆左侧的阻力F2和阻力臂l2不变，改变右侧的动力F1和动力臂l1使杠杆在水平位置平衡，收集到多组F1和l1的数据，绘制了l1-F1的关系图像，如图丙所示。则当l1为0.6m时，F1为 N； (3)小明想要继续探究动力和阻力在支点同侧时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？于是利用如图丁的装置进行探究，弹簧测力计的拉力为动力F1，钩码处绳子的拉力为阻力F2，杠杆在水平位置平衡时F1l1 F2l2（选填“>”“<”或“=”），其原因是： ； (4)小明的妈妈蒸馒头需要1kg面粉。在没有秤的情况下，小明利用一根轻杆（质量忽略不计），一瓶500毫升的矿泉水、几根细线和塑料袋帮妈妈大致称出了1kg的面粉。请问小明是怎样做的？ 【题型5 与应用】 16．如图所示是生活中几种常见的杠杆，其中属于费力杠杆的是（　　） A．托盘天平 B．核桃夹 C．筷子 D．开瓶扳手 17．小乐购买了玩具并自己组装，用到了内六角螺丝和与其配套的内六角扳手，如图所示，下列说法错误的是（　　） A．内六角螺丝是一种类似斜面的机械 B．螺纹密一些的螺丝拧起来会更省力 C．内六角扳手使用过程中相当于轮轴 D．将扳手M点插入螺丝孔使用更省力 18．如图所示是小明同学用勺子取食物的情景； (1)勺柄上有很多竖纹，这是为了 ； (2)小明在用勺子取食物的过程中，对 （选填“食物”或“勺子”）做的功为额外功； (3)勺子可以看作一个杠杆，比较甲、乙两图可知， 图中人的拇指压勺子的力更小。 19．如图甲所示，赛龙舟是中国端午节习俗之一。图乙是运动员划船桨示意图，运动员一只手在船桨上端O点，另一只手对船桨A处的拉力，船桨可看作一个 选填“省力”“费力”或“等臂”杠杆。为获得更大的推力，A点应 选填“靠近”或“远离”点一些。 【题型6 】 20．用如图所示的滑轮升降重力为G的国旗时，在竖直方向上对绳子施力，分别使该国旗在空中静止、匀速上升、匀速下降，人对绳子的拉力分别为F1、F2、F3，忽略绳子重及摩擦，下列说法正确的是（　　） A．F1与G彼此平衡 B．F1＝F2＝F3 C．F2＞F1＞F3 D．F2＝F3＞F1 21．小组同学找到了如图所示的滑轮，用弹簧测力计在竖直方向上匀速拉动细绳使重物匀速上升，下列说法正确的是（　　） A．该滑轮是一个定滑轮 B．使用该滑轮可以省距离 C．若物重增大一倍，匀速提升物体需要的拉力也一定增加一倍 D．沿虚线方向匀速拉动测力计，测力计示数变大 22．如图所示，用滑轮按甲、乙两图匀速提升重物，甲图中滑轮为 滑轮，乙图中滑轮为 滑轮。 【题型7 】 23．如图是家用手摇晾衣架，它实际是由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组。假设衣架横梁和衣挂的总重为120N，若不计动滑轮重、绳重及摩擦，以下说法正确的是（　　） A．静止时，绳子自由端的拉力是60N B．绕在此晾衣架上动滑轮的绳子段数是5段 C．若衣挂上升2.1m，则绳子自由端移动8.4m D．此滑轮组能够省力，但不能改变力的方向 24．如图，用滑轮组提升重物，不计摩擦和绳重，若动滑轮重为G动，物重为G物，则拉力F的大小为（　　） A． B． C． D． 25．用如图所示滑轮组拉着重为30N的物体A匀速前进0.2m。则绳子自由端移动的距离为 m，若拉力F=4N，A与地面间的摩擦力为 N。（忽略绳子和滑轮之间的摩擦） 【题型8 】 26．请你画出图中一个滑轮组的绳子绕法，要求用上所有的滑轮，且绳子拉力方向向下。 27．请按要求完成下列作图： (1)如图甲所示，把古树视为杠杆，O点为支点。请画出：绳子拉力F的力臂L。 (2)请在乙图中画出使用该滑轮组最省力的绕线方式。                【题型9 】 28．下列现象中，人对物体没有做功的是（　　） A．掷出的铅球在空中飞行 B．将掉在地上的树叶捡起来 C．用力推动课桌移动一段距离 D．拉着行李箱在水平地面上匀速前进 29．在学校组织的劳动周活动中，四位同学积极参与不同的劳动。关于劳动场景中力对物体做功情况的分析，正确的是（　　） A．小李同学用力推三轮车，车身纹丝不动，手的推力对车做了功 B．小王同学提着木箱，保持静止状态，手的拉力对木箱做了功 C．小赵同学将纸箱沿斜面推到货车上，手的推力对纸箱做了功 D．小张同学用抹布水平擦拭桌面，抹布受到的摩擦力对桌面做了功 30．某静止在水平地面上的新型油电混合动力汽车，重力为1.2×104N，车胎与地面接触总面积为1000cm2，车静止在水平地面上时对地面的压强为 Pa；该车在平直公路上匀速行驶了36km，行驶过程中受到的阻力为1000N，牵引力做的功为 J，重力做功为 J。 【题型10 】 31．工地上叉车把质量为500kg的货物缓慢举高，然后又沿水平方向缓慢移动2m到车厢旁。有关下列说法错误的是（　　） A．托举货物的过程中叉车做的功为3000J B．水平移动的过程中叉车对货物做功为0J C．整个过程中叉车对货物做的总功为13000J D．叉车前端的叉铲设计得稍锋利是为了增大压强 32．水平面上的物体受到水平拉力F的作用，拉力F的大小与时间t的关系如图甲所示，当时，将拉力F撤掉，整个过程中物体运动的速度v与时间t的关系如图乙所示，下列说法正确的是（　　）（提示：图像中图像与t轴围成图形的面积代表该时间段内物体运动的路程 A．内物体受到的摩擦力为4N B．内物体受到的摩擦力为6N C．内物体受到的摩擦力为0N D．内物体克服摩擦力所做的功为4J 33．一辆质量为的汽车以的速度在平直路面上匀速行驶，牵引力为，则这辆汽车所受的阻力为 ，地面的支持力为 ，汽车牵引力做功 。（） 34．如图所示是一台消防机器人，其质量为600kg，履带与地面接触的总面积为0.6m2，在水平地面上以2m/s的速度匀速前进了1min，行驶时所受阻力为自重的0.03倍。求： (1)消防机器人静止在水平地面时，对地面产生的压强。 (2)在水平地面匀速直线前进的过程中，消防机器人牵引力所做的功。 35．老师在上浮力这节课时，将排球放在装有水的水缸中，让同学们用手将排球压入水中，观察和体验浮力。如图所示将底面积为0.2m2，装有深度为0.5m的水的圆柱形玻璃水缸放在水平地面上。同学们测得排球质量为260g，直径为20cm，体积为5.6×10-3m3。把排球放入水中静止后，排球漂浮在水面上。。求： (1)放入排球前，水对水缸底的压强； (2)排球漂浮在水面上，排开水的体积； (3)同学用手把排球从漂浮状态缓慢压入水中时，能感受到施加的压力在逐渐增大，但当排球浸没在水中后再继续把排球匀速压到水缸底的过程中感受到施加的压力没有再继续增大了。求排球恰好浸没在水中后继续压到水缸底的过程中施加的压力对排球做的功。（排球体积不变） 【题型11 】 36．下列关于功和功率的说法正确的是（　　） A．只要有力作用在物体上，这个力就对物体做了功 B．作用在物体上的力越大，这个力做功的功率就越大 C．重力对在水平地面上滚动的足球做了功 D．功率是表示物体做功的快慢的物理量 37．在国际单位制中，功率的单位是（　　） A．瓦特（W） B．牛顿（N） C．帕斯卡（Pa） D．千克（kg） 38．功率是表示物体做功 的物理量。某机器的功率是500W，其物理意义是 。若甲、乙两台机器做功之比为5∶3，所用时间之比为4∶9，则它们的功率之比为 。 【题型12 】 39．某中学生1min跳绳180次，则他在跳绳过程中克服重力做功的平均功率最接近于（　　） A． B．75W C．750W D．7500W 40．如图中，放在水平桌面上的A、B两个物体，在相同的拉力F=5N的作用下，向右做直线运动，如图乙是它们的v-t图像，下列说法错误的是（　　） A．A静止，B做匀速运动 B．A受力平衡，B受力不平衡 C．A受的摩擦力大于B受的摩擦力 D．拉力对物体A做功的功率为25W 41．如图甲，工人用200N的拉力将质量30kg的物体从地面运到楼上，每个滑轮重50N。物体上升高度h与时间t的关系如图乙所示，则绳子自由端20s移动 m，工人做功的功率为 W。 42．在体育考试中，小明投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若实心球重为22N，从最高点到落地点的过程中，球下降的高度为2.5m，用时约0.5s。则球在下降过程中重力做功为 J，功率为 W。 43．停在水平地面上的一辆汽车，该车质量为，总受力面积为，该车行驶时牵引力的功率为，在内匀速行驶，求： (1)该车的重力； (2)该车对地面的压强； (3)该车行驶时的牵引力。 44．如图所示，这是我国生产的一款水陆两栖观光车，它既能在陆地上行驶，又能像船一样在水中航行。该车的总质量是，空载静止在水平地面上时，四个车轮与地面接触的总面积为。 (1)该车空载静止在水平地面上时，对水平地面的压强是多少？ (2)该车空载在水中漂浮时，排开水的体积是多少？ (3)该车在水中匀速直线航行，此时发动机的输出功率为，观光车航行过程中克服阻力做的功是多少? 【题型13 与】 45．用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，把重为 100N 的物体匀速提升 0.5m，不计绳重和摩擦，所用的拉力为 60N，则在此过程中，做的有用功和总功分别是（    ） A．50J  60J B．50J  120J C．100J  60J D．100J  120J 46．工人利用如图所示装置将的涂料从地面提起，涂料离开地面后内匀速上升了，工人的拉力为。下列分析正确的是（　　） A．装置做的有用功为 B．装置的机械效率为 C．拉力做功的功率为 D．增大提起涂料的重力，机械效率不变 47．未央龙湖天街项目目前施工稳步进行，下列有关挖掘机施工时和人施工时，关于机械做功、功率、机械效率的说法正确的是（　　） A．挖掘机机械效率高，所以其功率大 B．挖掘机功率更大，所以其做功更快 C．挖掘机做功越多，其功率越大 D．挖掘机挖的土多，所以其机械效率大 48．小组同学需要将质量为4.5kg的实验器材从一楼搬运至三楼实验室，一层楼高约为3m。由于器材较多不好搬运，同学们找来一个质量为0.5kg的塑料桶装器材。在搬运过程中同学们对器材做的有用功为 J，若减小额外功提高效率，可以选用质量较 的塑料桶。（g取10N/kg） 49．在美丽乡村建设工地上，工人利用如图所示的滑轮组将重为1200N的物体，匀速提升3m，工人对绳端的拉力是500N，不计绳重与摩擦，求： (1)滑轮组对物体做的有用功； (2)动滑轮的重量； (3)滑轮组的机械效率。 【题型14 】 50．如图所示，关于简单机械，下列说法正确的是（　　） A．如图甲，使用定滑轮可以改变力的大小 B．如图乙，使用动滑轮既能省力又能省功 C．如图丙，增大提升重物的质量，可以提高滑轮组的机械效率 D．如图丁，借助辘轳汲水时，克服水的重力做的功是总功 51．工人利用如图所示的装置提升物料，该装置中的滑轮为 滑轮；已知滑轮重80N，货篮重120N，不计绳重及摩擦，工人用该装置匀速提升空货篮时的拉力为 N；若利用此装置提升更重的物料，滑轮的机械效率更 。 52．小明测滑轮组机械效率的实验过程如图所示。 (1)在实验中要测量拉力F时，应该用弹簧测力计提着滑轮组沿 方向匀速上升。 (2)根据图示的实验过程可知：拉力的大小F为 N，钩码上升的高度h为 cm，滑轮组的机械效率为 。 (3)实验中减少一个测量器材也能完成实验，此测量器材是 ，若增加提升钩码的高度，滑轮组机械效率将 （变大/变小/不变）。 【题型15 】 53．在“探究定滑轮和动滑轮的特点”实验中，小明用同一个滑轮做了4次实验，前2次分别按图甲、乙所示装置进行，后2次按图丙所示装置进行，并将测得的数据记录在表格中，（不计绳重及摩擦） 实验序号 钩码重 钩码上升的高度 拉力 绳子自由端移动的距离 1 1 20 1 20 2 2 20 2 20 3 1 20 40 4 2 20 40 (1)分析前2次的实验数据及观察到的现象，可以得出结论：使用定滑轮不能省 ，但可以改变 。 (2)进行图丙所示的实验时，应沿 方向匀速拉动绳子自由端。分析第3、4次实验数据发现，拉力的大小总比钩码重力的一半要大，这主要是因为 。 (3)用图丙装置进行实验时，若小明将绳子向右倾斜一定角度匀速拉动，拉力的大小将 选填“变大”“不变”或“变小”。 (4)利用图丙装置进行第3次实验时，有用功为 J，机械效率为 百分号前保留整数。 54．提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想： 猜想Ⅰ：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关 猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关 猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关 根据猜想，运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，测得的实验数据如下表所示。 实验次数 钩码的重力 钩码上升高度 绳端拉力 绳端移动的距离 机械效率 1 2 2 4 3 4 4 4 (1)实验时应沿竖直方向 缓慢向上拉动弹簧测力计； (2)分析表中数据可知：第3次实验是利用了图 的装置完成的，它的机械效率 ； (3)比较2、4两次实验数据，可验证猜想Ⅰ是 选填“正确”或“错误”的； (4)通过比较 填实验序号两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高； (5)通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 。 55．在“探究影响滑轮组机械效率的因素 ”实验中，小红用如图所示的滑轮组 分别做了三次实验，第一次使用塑料滑轮，第二次使用铝制滑轮，第三次使用 铁制滑轮，实验数据记录如表所示。 实验次数 物重G/N 物体上升的距离h/cm 弹簧测力计的读数F/N 弹簧测力计上升的距离s/cm 机械效率 1 3 10 1.6 30 62.5% 2 3 10 2 30 50% 3 3 10 2.5 30 (1)这个实验使用的测量工具是 和 。 (2)在实验操作中应竖直向上 拉动弹簧测力计。 (3)在上述表格中第三次实验的机械效率为 。 (4)由实验数据分析可知；提升同一物体，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 越 。 【题型16 】 56．质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼。若工人在1min内将货物匀速向上提高6m，作用在钢绳上的拉力为400N，滑轮组机械效率随货物重力的变化如图乙所示（机械中摩擦和绳重均不计，g取10N/ kg）下列说法正确的是（　　） A．作用在钢绳上拉力的功率为40W B．动滑轮的重力为200N C．人对绳子的最大拉力为1000N D．该滑轮组的最大机械效率为83.3% 57．图中力F1水平拉动重为G=1000N的物体A，在水平路面匀速移动了5m用时10s，拉力做功的功率是100W。改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了5m，拉力为F2=100N（如图所示）。以下说法正确的是（　　） A．F1做功1100J B．力F1大小是90N C．滑轮组的机械效率是66.7% D．滑轮组绳子自由端移动10m 58．工人利用如图所示的滑轮组将重的物体在内匀速提升，工人对绳的拉力为，则工人做功的功率为 ，该滑轮组此时的机械效率为 %。已知该工人重力为，每只脚与地面接触面积约为，工人对地面的压强为 。 59．如图所示，某工人重650N，站在水平面上，用200N的力竖直向下拉绳子，提起一浸没在水中物体，物体重力540N。已知工人双脚与地面的总接触面积是，完全拉出水面后，人对地的压强为7200Pa，始终匀速直线拉动重物。忽略水对物体的阻力和空气的阻力及绳重和摩擦（，）。求： (1)浸没水中时，匀速拉动绳子时工人对地面的压强； (2)物体浸没在水中时受到的浮力； (3)物体的密度； (4)提起物体（没有拉出水面时）滑轮组的机械效率。 【题型17 】 60．如图所示，珊珊用大小不变的拉力将重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点，此过程拉力对甲做的功为（过程中甲与竖直墙壁未接触）；在相同的时间内，明明也用平行于斜面大小不变的拉力把重力同为G的物体乙沿粗糙斜面从C点匀速拉至与B等高的D点，在此过程中的拉力对乙做的功为，下列说法不正确的是（    ） A．斜面的机械效率大小为 B．等于斜面对乙的摩擦力 C．的功率小于的功率 D．如果斜面光滑，它的机械效率为 61．将一个质量为2kg的物体，从底端沿斜面匀速拉到高处所用的时间为5s，使其竖直升高了，斜面的机械效率为。则拉力F做的总功为 J，拉力F做功的功率为 W。 62．工人师傅常用斜面把重物搬运到更高的平台上，如图甲所示，重为400N、底面积为0.2m2的箱子放在水平地面上。现沿一块直木板将该箱子匀速拉上平台，如图乙所示。已知拉力大小为200N，箱子沿直木板移动了2.5m，升高了1m。求： (1)箱子静止在水平地面上时，对水平地面的压强； (2)搬运过程中拉力做的功； (3)该斜面的机械效率。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十一章 简单机械和功 【题型1 力和力臂的作图】 1 【题型2 运用杠杆平衡原理进行计算】 4 【题型3 杠杆的动态平衡分析】 7 【题型4 探究杠杆的平衡条件的实验】 10 【题型5 杠杆的分类与应用】 13 【题型6 定滑轮和定滑轮的概念、实质及特点】 15 【题型7 滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系】 17 【题型8 滑轮组的连线问题】 18 【题型9 力做功的必要因素】 20 【题型10 功的计算和估算】 22 【题型11 功率的定义及意义】 25 【题型12 功率的计算】 26 【题型13 有用功和额外功与机械效率的定义】 29 【题型14 影响机械效率大小的因素】 32 【题型15 测量滑轮组的机械效率】 34 【题型16 滑轮、滑轮组机械效率的计算】 38 【题型17 斜面机械效率的计算】 42 【题型1 】 1．如图所示，杠杆OA在动力F1的作用下可绕O点转动，请画出动力的力臂l和阻力的示意图保留作图痕迹。 【答案】 【详解】由题可知，图中O为支点，从支点O作作用线的垂线，垂线段为的力臂l；阻力为重物上方绳子对杠杆向下的拉力，方向竖直向下，如下图所示： 2．如图所示，画出液压汽车起重机的阻力的力臂。 【答案】 【详解】延长阻力画出力的作用线，然后从支点O向阻力的作用线作垂线段，即为的力臂，如图所示： 3．如图（a）为用钳子剪铜线时的情景，图（b）是钳子的简化图。其中AOB可以看成一个杠杆，O为支点。若手对钳子的作用点为A，请在图（b）中画出动力F1和动力臂l1。 【答案】 【详解】由杠杆平衡条件（F1L1=F2L2）可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；为了能轻松地剪断铜丝，即最省力，图中支点在O点，因此OA作为动力臂l1最长；动力的方向应该向上，过点A垂直于OA向左作出最小动力F1的示意图；过支点O作动力F1的垂线即为动力臂l1，如图所示： 4．如图甲所示，是成都某公交站台的不锈钢立式报架，放置宣传海报时需用硬杆支撑起玻璃框架，此时可将玻璃框架视为杠杆。图乙为该报架放置宣传海报时的示意图，O为支点，F为硬杆给玻璃框架施加的力，A为玻璃框架的重心。请在图乙中画出： （1）玻璃框架所受重力的示意图； （2）力F的力臂L。 【答案】 【详解】（1）重力的方向是竖直向下的，作用点在玻璃框架的重心，从玻璃框架的重心A画一条带箭头的竖直向下的线段，用G表示，如图所示： （2）从支点O向力F的作用线作垂线段，垂线段的长度即为力臂L，如图所示： 【题型2 】 5．如图所示是一种健身器材，其横梁上点处悬挂了一个重物，使用者在点处竖直向下拉横梁。横梁可视作一个绕点转动的杠杆，下列说法正确的是（　　） A．使用者在点处竖直向下拉横梁时，横梁是一个费力杠杆 B．使用者竖直向下拉横梁，横梁转动过程中，阻力的力臂始终为 C．若要更省力地拉横梁，使用者可将拉力的作用点向右移动 D．为了能够拉动横梁，使用者的质量一定不能低于重物的质量 【答案】C 【详解】AB．力臂是从支点到力的作用线的垂直距离，图中阻力和动力都是竖直向下，力臂在水平方向，故动力臂大于阻力，是省力杠杆，如果转动后，阻力臂仍在水平方向，不是了，故AB错误； C．若要更省力地拉横梁，在阻力和阻力臂不变时，根据杠杆平衡条件知，需要增大动力臂，则使用者可将拉力的作用点向右移动，故C正确； D．根据图中知，动力臂大于阻力臂，故动力小于阻力，因而人的重力不一定要大于重物的重力，故D错误。 故选C。 6．如图所示，杠杆OBA可绕O点在竖直平面内转动，，在B点悬挂一个10N的重物G，在A点施加竖直向上的动力使杠杆OBA水平平衡（杠杆重力及摩擦均忽略不计），下列说法正确的是（ ） A．该杠杆是费力杠杆 B．若保持方向不变，将杠杆逆时针匀速转动一定角度，将逐渐变大 C．如果重物的悬挂点B向O点移动，要使杠杆水平平衡，可适当减小 D．若将作用于A点的力变为图中，要使杠杆水平平衡，应小于 【答案】C 【详解】A．在A点施加竖直向上的力时，动力臂是OA，阻力臂是OB，动力臂大于阻力臂，该杠杆是省力杠杆，故A错误； B．若保持方向不变，将杠杆逆时针匀速转动一定角度，根据数学知识可知动力臂和阻力臂的比值不变，且阻力不变，由杠杆的平衡条件可知，不变，故B错误； C．如果重物的悬挂点B向O点移动，则OB变小，由可知，OA与G大小不变，要使杠杆水平平衡，应变小，故C正确； D．将作用于A点的力变为图中，动力臂会变小，由杠杆的平衡条件可知，在OB与G不变情况下，应大于，故D错误。 故选C。 7．如图所示，有一根质地均匀的长铁棒静置于水平桌面边缘，O为其重心，铁棒长为20cm，，重力，为了不使这根铁棒的B端下沉，则动力F至少应为 N，此时，该杠杆为 杠杆。为使铁棒保持该水平平衡状态，在不改变F作用点和方向的前提下，动力F不能超过 N。 【答案】 100 省力 150 【解析】【小题1】[1][2]设长铁棒的总长为L；为了不使这根铁棒的B端下沉，此时杠杆的支点是A， 根据杠杆的平衡条件可知，，所以 故该杠杆为省力杠杆。 [3]微微抬起这根铁棒的B端，此时杠杆的支点是C，根据杠杆的平衡条件可知，，则 8．杆秤是我国古代沿用至今的称量工具，小明学习了杠杆相关的知识后，自制了一个杆秤（秤杆自重不计），如图所示，当秤盘上不放物体时秤砣移至B点处，杠杆恰好水平平衡，于是小明将零刻度线标在B点处，已知秤砣的质量为100g，OA=4cm，OB=1cm。求：（g取10N/kg） (1)秤盘的质量是多少g？ (2)秤1000g物体的刻度线距离O点多少cm？ (3)要使该杆秤的量程变大，请提出一种方法，并简要说明原因。 【详解】（1）设秤盘质量为m，秤盘受到的重力为，其力臂为，已知秤砣的质量为100g＝0.1kg，则受到的重力为1N，其力臂为。 根据杠杆平衡条件，即 解得，根据可知，秤盘质量为 （2）当秤盘内放入1000g物体时，秤盘及物体的总质量为m＇＝25g+1000g＝1025g＝1.025kg 则秤盘及物体的总重力 设此时秤砣到O点的距离为l，杠杆平衡条件，即 解得。 （3）把物体对杆秤的拉力看作动力，把秤砣对杆秤的拉力看作阻力，根据杠杆平衡原理，要增大该杆秤的量程，即增大F1，动力臂与阻力臂不变，则需要增大F2。当秤砣质量增大后，为平衡相同的被测物体，秤砣需移到的距离变小，所以杆秤的量程变大。 9．参照“教材275页8题”。图（a）是利用桔槔在井中汲水的情境。图（b）是桔槔的杠杆模型，其中AO长1.6m，OB长2.1m。通过计算回答：若空水桶重为45N，石头重为160N。要使杠杆在水平位置静止，则人至少要对系水桶的绳子施加多大的力？施力的方向？ 【答案】165N，方向竖直向下 【详解】阻力：石头的重力G石=160N，阻力臂L阻=OB=2.1m 动力：人对系水桶绳子的拉力F与空水桶重力G桶=45N的合力为动力，动力臂L动=AO=1.6m 根据杠杆平衡条件F动L动=F阻L阻，即 解得F=165N 为了使杠杆在水平位置静止，人对系水桶的绳子施加的力的方向竖直向下。 【题型3 】 10．如今大城市普遍存在着停车难的问题，图甲是路边空中绿化存车亭，图乙为其工作原理图，A为存车架，O为转动轴，B端固定悬挂泊车装置，BC为牵引钢丝绳，M为电动机。汽车从水平地面被提升到BC与OB垂直的过程中，B点到地面的距离为3m，OB长为（忽略OB的重力和机械的摩擦力），A和汽车的总质量为1200kg，以下说法正确的是（　　） A．整个过程中B端固定不动，O点逐渐向左移动 B．在这一过程中，作用在B点的动力将逐渐变大 C．当处于图乙位置时，OB属于费力杠杆 D．当处于图乙位置时，钢丝绳所受拉力为9600N 【答案】D 【详解】A．O为转动轴，O点不动为支点，整个过程中B点逐渐升高，故A错误； BC．图中动力等于OB的长，而阻力臂为O到B下方的水平距离，小于OB长，动力臂大于阻力臂，所以该杠杆为省力杠杆，提升过程，动力的力臂逐渐变大、阻力臂变小，且阻力不变阻力为车架和汽车的总重力，根据可知，在此过程中作用在B点的动力逐渐变小，故BC错误； D．如图2所示，在直角三角形OBE中，，B点到地面的距离为3m，则阻力臂为 故动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，B点受到拉力 由杠杆平衡条件可得拉力 解得，故D正确。 故选D。 11．如图所示，杠杆OA的B点挂有一重物，其A端通过绳子与圆弧形轨道PQ上的圆环M相连，且A点与圆弧形轨道的圆心重合。在将圆环M从P点缓慢滑至Q点的过程中，杆OA始终在水平位置保持静止，此过程中绳子对A端拉力的大小将（　　） A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先减小后增大 D．先增大后减小 【答案】C 【详解】杠杆A端用细绳吊在圆环M下，此时OA恰成水平，且A点与圆弧形架PQ的圆心重合，当滑环M从P点逐渐滑到Q点的过程中，杠杆始终处于水平位置。物体的重力不变，则阻力不变，阻力臂也不变；当MA垂直于OA时，拉力的力臂最大，则滑环M从P点逐渐滑到Q点的过程中，拉力的力臂先变大后变小。由杠杆平衡条件可知，绳子对A端的拉力先变小后变大，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 12．如图是起重机将货物吊起的情景，O为支点，为动力，为阻力。 (1)起重机支柱的撑脚面积较大，这是通过 的方法来减小对地面的 。 (2)在重物被缓慢吊起的过程中，假设动力F1始终与吊臂垂直，则动力F1 ，阻力臂l2 。（选填“变大”“变小”或“不变”） 【答案】(1) 增大受力面积 压强 (2) 变小 变小 【详解】（1）[1][2]起重机总重一定，对地面的压力一定，支柱的撑脚面积较大，根据公式可知，这是通过增大受力面积的方法来减小对地面的压强。 （2）[1][2]在重物被缓慢吊起的过程中，假设动力F1始终与吊臂垂直，则动力臂等于支点到动力作用点的距离，故动力臂不变，而物体靠近支点，支点到阻力作用点的距离减小，故阻力臂减小，根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2知，动力，动力臂l1、阻力F2大小不变，阻力臂l2减小，故动力F1减小。 【题型4 】 13．小力在探究杠杆平衡条件时，使用的所有钩码质量均相等，杠杆上相邻刻度线间的距离相等。 (1)挂钩码前，杠杆静止在如图—1所示位置，此时杠杆处于 （选填“平衡”或“不平衡”）状态；将杠杆两端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡，目的是便于 。 (2)杠杆水平平衡时，在杠杆上点悬挂了3个钩码，如图—2所示，为使杠杆仍保持水平平衡，应在点悬挂 个钩码。 (3)如图—3所示，如果保持弹簧测力计拉力作用点的位置不变，把弹簧测力计沿虚线方向旋转，杠杆水平平衡，弹簧测力计示数将 （选填“变大”“不变”或“变小”），原因是 。 (4)实验中，小力多次改变力和力臂的大小，目的是 。 【答案】(1) 平衡 右 测量力臂 (2)2 (3)变大 拉力的力臂变小了 (4)得到普遍规律，避免偶然性 【详解】（1）[1]由于杠杆静止在题图—1所示位置，静止是平衡状态，所以此时杠杆处于平衡状态。 [2]由图—1可知，杠杆向左倾斜，由左偏右调可知，应向右调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。 [3]实验中保持杠杆在水平位置平衡的目的是能直接在杠杆上读取力臂，便于测量力臂。 （2）杠杆刻度均匀，设每格长度，每个钩码重。如图2，A点力臂为 ，挂 3 个钩码阻力为 ，B点力臂为，设挂了个钩码 ，即动力为 ，由杠杆平衡条件，有 解得，即需在B点挂2个钩码。 （3）[1][2]保持拉力作用点位置不变，把弹簧测力计沿虚线方向旋转（即拉力的方向从竖直变为倾斜），力臂会变小。根据杠杆平衡条件，可知在阻力与阻力臂不变时，动力臂变小，则动力 变大，所以弹簧测力计示数将变大。 （4）在探究杠杆平衡条件时，多次改变力和力臂的大小，这是为了得到普遍规律，避免偶然性。 14．在“探究杠杆平衡条件”的实验中，如图所示的杠杆刻度均匀，每个钩码重力均为。 (1)实验前如图甲所示杠杆静止，实验中应将杠杆的平衡螺母向 （填“左”或“右”）调节，使杠杆在 位置平衡，这样做的目的是便于测量 ； (2)实验中小明实验小组得出如下表的部分实验数据，第3次实验如图乙所示，请分析表中数据，可得出的实验结论是： ； 实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂 1 1.5 20 2 15 2 2 20 1 40 3 2 30 1.5 40 (3)小刚小组做了如图丙所示的实验，则弹簧测力计在图中竖直位置，保持杠杆平衡，测力计示数 ：测力计从竖直位置转到倾斜位置，保持杠杆平衡，测力计示数为，则 （选填“>”、“<”或“=”）； (4)小丽小组也做了三组数据，经分析得出：杠杆平衡时，实验结论明显与其他组不同，老师经询问后，分析原因是：小丽小组实验开始时忘记调节杠杆的平衡螺母使杠杆在要求的位置平衡，这样就造成了杠杆的 对实验结论产生了影响。 【答案】(1) 右 水平 力臂 (2) (3) 1 > (4)自重 【详解】（1）[1]如图甲，杠杆左端下倾，说明左端较沉，为使杠杆在水平位置平衡，可将螺母向右调节。 [2][3]实验前首先要调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样力臂可以通过杠杆上的刻度直接读出，而且此时杠杆的重心在支点的位置，可以消除杠杆自身重力对实验的影响，所以目的是便于测量力臂和消除杠杆自身重力对实验的影响。 （2）由表中数据可知，每组数据中对应的动力F1和动力臂L1的乘积与阻力F2和阻力臂L2的乘积总是相等的，所以分析实验数据可知，杠杆平衡的条件为F1L1=F2L2。 （3）[1]钩码重力均为0.5N，则F2=3G=3×0.5N=1.5N 杠杆上一个格为L，则L2=2×L=2L，L1=3×L=3L 根据F1L1=F2L2可知， [2]如果测力计沿图丙中方向拉，此时拉力对应的力臂将减小，阻力与阻力不变，由杠杆平衡条件可知，拉力将增大，所以F2＞F1。 （4）由于实验开始时忘记调节杠杆的平衡螺母使杠杆在要求的位置平衡，此时杠杆的支点没有在杠杆的中心，所以杠杆的重心没有与杠杆的支点重合，所以杠杆支点到重力作用线的距离，即重力的力臂不为0，所以造成了杠杆的自重对实验结论产生了影响。 15．学习小组在探究“杠杆平衡条件”实验中，装置如图所示。 (1)实验前杠杆静止时如图甲所示，应将杠杆右端的平衡螺母向 调节，直至杠杆在水平位置静止，杠杆在水平位置静止做实验的好处是 ； (2)保持图乙中杠杆左侧的阻力F2和阻力臂l2不变，改变右侧的动力F1和动力臂l1使杠杆在水平位置平衡，收集到多组F1和l1的数据，绘制了l1-F1的关系图像，如图丙所示。则当l1为0.6m时，F1为 N； (3)小明想要继续探究动力和阻力在支点同侧时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？于是利用如图丁的装置进行探究，弹簧测力计的拉力为动力F1，钩码处绳子的拉力为阻力F2，杠杆在水平位置平衡时F1l1 F2l2（选填“>”“<”或“=”），其原因是： ； (4)小明的妈妈蒸馒头需要1kg面粉。在没有秤的情况下，小明利用一根轻杆（质量忽略不计），一瓶500毫升的矿泉水、几根细线和塑料袋帮妈妈大致称出了1kg的面粉。请问小明是怎样做的？ 【答案】(1) 右 便于测量力臂大小 (2)1 (3) > 杠杆自重对杠杆平衡有影响 (4)见解析 【详解】（1）[1][2]实验前杠杆静止时如图甲所示，杠杆左端下沉，说明左端重，应将杠杆右端的平衡螺母向右调节，直至杠杆在水平位置静止，此时杠杆和力臂重合，便于测量力臂。 （2）由图丙可知， 为一定值，所以杠杆左侧的阻力F2和阻力臂l2不变时，右侧的动力F1和动力臂l1成反比，则当l1为0.6m时， （3）[1][2]由丁图，杠杆重心在支点左侧，由于要克服杠杆自重，需要的动力更大，所以杠杆在水平位置平衡时。 （4）①将轻杆用细线在中点悬挂，调节细线的位置使得杠杆在水平位置平衡； ②在杠杆的左侧处挂上一瓶的矿泉水，质量约为 在杠杆的右侧挂上塑料袋以便于装面粉； ③装入的面粉质量为1kg时，根据杠杆的平衡条件则有 解得，所以调节塑料袋到支点的距离为后，向塑料袋中加入面粉直到杠杆在水平位置平衡，面粉的质量大约为1kg。 【题型5 与应用】 16．如图所示是生活中几种常见的杠杆，其中属于费力杠杆的是（　　） A．托盘天平 B．核桃夹 C．筷子 D．开瓶扳手 【答案】C 【详解】A．托盘天平使用时，动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，故A不符合题意； B．核桃夹在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B不符合题意； C．筷子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故C符合题意； D．开瓶扳手在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故D不符合题意。 故选C。 17．小乐购买了玩具并自己组装，用到了内六角螺丝和与其配套的内六角扳手，如图所示，下列说法错误的是（　　） A．内六角螺丝是一种类似斜面的机械 B．螺纹密一些的螺丝拧起来会更省力 C．内六角扳手使用过程中相当于轮轴 D．将扳手M点插入螺丝孔使用更省力 【答案】D 【详解】A．内六角螺丝的螺纹通过密集的螺旋线形成斜面效果，故A正确，不符合题意； B．螺丝钉的螺纹越密，形成的斜面长度越长，旋进时就越省力，故B正确，不符合题意； C．由轮和轴组成，能绕共同轴线旋转的机械，叫做轮轴；内六角扳手使用过程中相当于轮轴，故C正确，不符合题意； D．根据轮轴的省力特点，轮半径越大，越省力；因为将扳手上的N点插入螺丝后，力作用在M端，长柄为半径；反之将M点插入后，力只能作用在N端，半径更短，所以将扳手上的N点插入螺丝后使用更省力，故D错误，符合题意。 故选D。 18．如图所示是小明同学用勺子取食物的情景； (1)勺柄上有很多竖纹，这是为了 ； (2)小明在用勺子取食物的过程中，对 （选填“食物”或“勺子”）做的功为额外功； (3)勺子可以看作一个杠杆，比较甲、乙两图可知， 图中人的拇指压勺子的力更小。 【答案】(1)增大摩擦力 (2)勺子 (3)甲 【详解】（1）竖纹使手握勺子的部位接触面变粗糙，在压力一定时，增大摩擦力，不易滑落。 （2）小明在用勺子取食物的过程中，目的是取食物，因此，对勺子所做的功是额外功。 （3）勺子的主要阻力集中在勺头部位，甲图中手离阻力较近，阻力臂较小，乙图中手离阻力较远，阻力臂较大，根据杠杆平衡条件，阻力一定时，阻力臂越小，动力臂越大，越省力，因此，甲图中大拇指压勺子的力更小。 19．如图甲所示，赛龙舟是中国端午节习俗之一。图乙是运动员划船桨示意图，运动员一只手在船桨上端O点，另一只手对船桨A处的拉力，船桨可看作一个 选填“省力”“费力”或“等臂”杠杆。为获得更大的推力，A点应 选填“靠近”或“远离”点一些。 【答案】 费力 远离 【详解】[1]由图可知，动力臂小于阻力臂，故是费力杠杆。 [2]若想使水对龙舟产生更大的推力，即变大，阻力臂不变，动力不变，则动力臂应该尽量变大，即A点应尽量远离O点一些。 【题型6 】 20．用如图所示的滑轮升降重力为G的国旗时，在竖直方向上对绳子施力，分别使该国旗在空中静止、匀速上升、匀速下降，人对绳子的拉力分别为F1、F2、F3，忽略绳子重及摩擦，下列说法正确的是（　　） A．F1与G彼此平衡 B．F1＝F2＝F3 C．F2＞F1＞F3 D．F2＝F3＞F1 【答案】B 【详解】 国旗是通过定滑轮来升降的，定滑轮的实质是等臂杠杆。根据杠杆的平衡条件由于动力臂等于阻力臂，所以动力等于阻力。在忽略绳子重及摩擦的情况下，使用定滑轮提升物体，无论物体是处于静止状态，还是匀速上升、匀速下降状态，这些状态都属于平衡状态，拉力大小都等于物体的重力大小，即F1＝F2＝F3＝G，但F1与G方向相同，都竖直向下，二者不是一对平衡力，故 B 正确，ACD 错误。 故选B。 21．小组同学找到了如图所示的滑轮，用弹簧测力计在竖直方向上匀速拉动细绳使重物匀速上升，下列说法正确的是（　　） A．该滑轮是一个定滑轮 B．使用该滑轮可以省距离 C．若物重增大一倍，匀速提升物体需要的拉力也一定增加一倍 D．沿虚线方向匀速拉动测力计，测力计示数变大 【答案】D 【详解】A．图中滑轮的轴与被拉物体一起移动，所以该滑轮是一个动滑轮，故A错误； B．使用动滑轮可以省力，但费距离，故B错误； C．绳子拉力，若物重增大一倍，由于G动不变，匀速提升物体需要的拉力增加了，但小于一倍，故C错误； D．动滑轮的实质是省力杠杆，沿虚线方向匀速拉动测力计，动力臂变小，动力变大，测力计示数变大，故D正确。 故选D。 22．如图所示，用滑轮按甲、乙两图匀速提升重物，甲图中滑轮为 滑轮，乙图中滑轮为 滑轮。 【答案】 动 定 【详解】轴的位置固定不动的滑轮称之为定滑轮，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮。甲图中滑轮随物体一起移动为动滑轮，乙图中滑轮轴的位置固定不动为定滑轮。 【题型7 】 23．如图是家用手摇晾衣架，它实际是由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组。假设衣架横梁和衣挂的总重为120N，若不计动滑轮重、绳重及摩擦，以下说法正确的是（　　） A．静止时，绳子自由端的拉力是60N B．绕在此晾衣架上动滑轮的绳子段数是5段 C．若衣挂上升2.1m，则绳子自由端移动8.4m D．此滑轮组能够省力，但不能改变力的方向 【答案】C 【详解】AB．由图可知，绳子承重段数n=4，若不计动滑轮重、绳重及摩擦，静止时，绳子自由端的拉力为，故AB错误； C．若衣挂上升2.1m，则绳子自由端移动的距离为，故C正确； D．使用此滑轮组时，既可以省力，也可以改变施力的方向，故D错误。 故选C。 24．如图，用滑轮组提升重物，不计摩擦和绳重，若动滑轮重为G动，物重为G物，则拉力F的大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由图可知，承担物重的绳子股数为n=3，不计摩擦和绳重，由可知，拉力F的大小为，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 25．用如图所示滑轮组拉着重为30N的物体A匀速前进0.2m。则绳子自由端移动的距离为 m，若拉力F=4N，A与地面间的摩擦力为 N。（忽略绳子和滑轮之间的摩擦） 【答案】 0.6 12 【详解】[1][2]由图可知，拉动动滑轮绳子的段数为，则绳子自由端移动的距离为 忽略绳子和滑轮之间的摩擦，则A与地面间的摩擦力为 【题型8 】 26．请你画出图中一个滑轮组的绳子绕法，要求用上所有的滑轮，且绳子拉力方向向下。 【答案】 【详解】左图中，要求绳子拉力方向向下，从绳子自由端开始向上绕起，由外向里，依次绕过定滑轮、动滑轮、定滑轮，最后固定在动滑轮的上挂钩上。如图所示： 右图中，要求绳子拉力方向向下，从绳子自由端开始向上绕起，由外向里，依次绕过定滑轮、动滑轮，最后固定在定滑轮的下挂钩上，动滑轮只能用一个。如图所示： 要求用上所有的滑轮，则选左图绕法符合题意，选右图绕法不符合题意。 27．请按要求完成下列作图： (1)如图甲所示，把古树视为杠杆，O点为支点。请画出：绳子拉力F的力臂L。 (2)请在乙图中画出使用该滑轮组最省力的绕线方式。                【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据题意可知O点为支点，从支点向拉力F的作用线作垂线段，垂线段的长度即为拉力F的力臂L，如图所示： （2）要使滑轮组最省力，就是使挂在动滑轮挂钩上的绳子和跨过动滑轮的绳子最多，图中滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成，绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过定滑轮，然后绕过动滑轮，依次绕成，如图所示： 【题型9 】 28．下列现象中，人对物体没有做功的是（　　） A．掷出的铅球在空中飞行 B．将掉在地上的树叶捡起来 C．用力推动课桌移动一段距离 D．拉着行李箱在水平地面上匀速前进 【答案】A 【详解】A．掷出的铅球依靠惯性在空中飞行，不再受推力的作用，所以人对铅球不做功，故A符合题意； B．将掉在地上的树叶捡起来，人给树叶一个向上的力，树叶向上移动了距离，所以人对树叶做功，故B不符合题意； C．用力推动课桌移动一段距离，有力作用在桌子上，桌子在该力的方向上通过距离，所以人对课桌做功，故C不符合题意； D．拉着行李箱在水平地面上匀速前进，人对行李箱有拉力，行李箱在拉力的方向上通过了距离，人对行李箱做功，故D不符合题意。 故选A。 29．在学校组织的劳动周活动中，四位同学积极参与不同的劳动。关于劳动场景中力对物体做功情况的分析，正确的是（　　） A．小李同学用力推三轮车，车身纹丝不动，手的推力对车做了功 B．小王同学提着木箱，保持静止状态，手的拉力对木箱做了功 C．小赵同学将纸箱沿斜面推到货车上，手的推力对纸箱做了功 D．小张同学用抹布水平擦拭桌面，抹布受到的摩擦力对桌面做了功 【答案】C 【详解】A．小李同学用力推三轮车，车身纹丝不动，小李对三轮车有推力作用，但没有在该力的方向上通过距离，手的推力对车不做功，故A错误； B．小王同学提着木箱，保持静止状态，小王对木箱有拉力作用，但木箱没有在该力的方向上通过距离，手的拉力对木箱不做功，故B错误； C．小赵同学将纸箱沿斜面推到货车上，小赵对纸箱有推力作用，纸箱在该力的方向上通过了一定距离，手的推力对纸箱做了功，故C正确； D．小张同学用抹布水平擦拭桌面，抹布受到的摩擦力受力物体是抹布，不会对桌面做功，故D错误。 故选C。 30．某静止在水平地面上的新型油电混合动力汽车，重力为1.2×104N，车胎与地面接触总面积为1000cm2，车静止在水平地面上时对地面的压强为 Pa；该车在平直公路上匀速行驶了36km，行驶过程中受到的阻力为1000N，牵引力做的功为 J，重力做功为 J。 【答案】 1.2×105 3.6×107 0 【详解】[1]车静止在水平地面上时对地面的压力等于车的重力即 由可得， 车静止在水平地面上时对地面的压强为 [2]由题意可知，该车在平直公路上匀速行驶，由二力平衡条件可得，牵引力为 由可得，牵引力做的功为 [3]做功的两个必要条件：一是物体要受到力的作用，二是在力的方向上通过一定的距离；物体在水平方向上移动，重力的方向竖直向下，即物体在重力的方向上没有移动距离，故重力对物体不做功，即重力做功为0J。 【题型10 】 31．工地上叉车把质量为500kg的货物缓慢举高，然后又沿水平方向缓慢移动2m到车厢旁。有关下列说法错误的是（　　） A．托举货物的过程中叉车做的功为3000J B．水平移动的过程中叉车对货物做功为0J C．整个过程中叉车对货物做的总功为13000J D．叉车前端的叉铲设计得稍锋利是为了增大压强 【答案】C 【详解】A．货物的重力为 则托举货物的过程中叉车做的功为 故A正确，不符合题意； B．水平移动的过程中叉车对货物的托举力向上，力的方向与移动方向垂直，托举力不做功，故B正确，不符合题意； C．整个过程中叉车对货物做的总功等于托举货物的过程中叉车做的功3000J，故C错误，符合题意； D．叉车前端的叉铲设计得稍锋利是减小了受力面积，在压力一定时，减小受力面积，可以增大压强，故D正确，不符合题意。 故选C。 32．水平面上的物体受到水平拉力F的作用，拉力F的大小与时间t的关系如图甲所示，当时，将拉力F撤掉，整个过程中物体运动的速度v与时间t的关系如图乙所示，下列说法正确的是（　　）（提示：图像中图像与t轴围成图形的面积代表该时间段内物体运动的路程 A．内物体受到的摩擦力为4N B．内物体受到的摩擦力为6N C．内物体受到的摩擦力为0N D．内物体克服摩擦力所做的功为4J 【答案】D 【详解】A．由图乙可知，内物体静止，处于平衡状态，水平方向上受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，由图甲可知内拉力为2N，则摩擦力为2N，故A错误； BC．由图乙可知，内物体做加速运动，内物体做减速运动，受力不平衡，内物体做匀速直线运动，受力平衡，由图甲可知内拉力为4N，根据二力平衡，滑动摩擦力为4N。运动过程中接触面的粗糙程度和物体对水平面的压力大小都不变，所以内和内物体受到的滑动摩擦力也为4N，故BC错误； D．内物体做减速运动，图像中图像与t轴围成图形的面积代表该时间段内物体运动的路程，内物体运动的路程为 则内物体克服摩擦力所做的功为，故D正确。 故选D。 33．一辆质量为的汽车以的速度在平直路面上匀速行驶，牵引力为，则这辆汽车所受的阻力为 ，地面的支持力为 ，汽车牵引力做功 。（） 【答案】 【详解】[1]汽车在平直路面上匀速直线运动，处于平衡状态，受到平衡力的作用，所以阻力与牵引力是一对平衡力，大小相等，则这辆汽车所受的阻力为2000N。 [2]汽车的重力 汽车在平直路面上匀速直线运动，处于平衡状态，受到平衡力的作用，则汽车受到的重力与支持力是一对平衡力，大小相等，则支持力大小为5×104N。 [3]汽车以的速度匀速行驶5s通过的路程 则汽车牵引力做功 34．如图所示是一台消防机器人，其质量为600kg，履带与地面接触的总面积为0.6m2，在水平地面上以2m/s的速度匀速前进了1min，行驶时所受阻力为自重的0.03倍。求： (1)消防机器人静止在水平地面时，对地面产生的压强。 (2)在水平地面匀速直线前进的过程中，消防机器人牵引力所做的功。 【详解】（1）已知消防机器人质量为 m=600 kg，g取10 N/kg，履带与地面接触面积为S=0.6 m²，消防机器人静止在水平地面时，对地面的压力为消防机器人的重力，可以求出压力为 对地面产生的压强为 （2）消防机器人以速度 v=2 m/s 匀速前进，处于平衡状态，所受的牵引力与阻力相等，所以可以求出牵引力为 时间为 则前进的距离 牵引力所做的功为 35．老师在上浮力这节课时，将排球放在装有水的水缸中，让同学们用手将排球压入水中，观察和体验浮力。如图所示将底面积为0.2m2，装有深度为0.5m的水的圆柱形玻璃水缸放在水平地面上。同学们测得排球质量为260g，直径为20cm，体积为5.6×10-3m3。把排球放入水中静止后，排球漂浮在水面上。。求： (1)放入排球前，水对水缸底的压强； (2)排球漂浮在水面上，排开水的体积； (3)同学用手把排球从漂浮状态缓慢压入水中时，能感受到施加的压力在逐渐增大，但当排球浸没在水中后再继续把排球匀速压到水缸底的过程中感受到施加的压力没有再继续增大了。求排球恰好浸没在水中后继续压到水缸底的过程中施加的压力对排球做的功。（排球体积不变） 【详解】（1）放入排球前，水对水缸底的压强 （2）排球漂浮在水面上，受到的浮力为 则排开水的体积 （3）排球浸没时受到的浮力为 根据力的平衡条件，排球恰好浸没在水中后继续压到水缸底的过程中施加的压力为 排球浸没，水面上升 排球浸没时水缸中水深为 则排球恰好浸没在水中后继续压到水缸底的过程中，施加的压力对排球做的功 【题型11 】 36．下列关于功和功率的说法正确的是（　　） A．只要有力作用在物体上，这个力就对物体做了功 B．作用在物体上的力越大，这个力做功的功率就越大 C．重力对在水平地面上滚动的足球做了功 D．功率是表示物体做功的快慢的物理量 【答案】D 【详解】A．力做功的两个必备条件：一是要有力作用在物体上，二是物体在力的方向上移动了一段距离，两个条件缺一不可，故A错误； BD．物理学中用功率来表示物体做功的快慢，其大小为功与时间的比值，与作用在物体上的力的大小没有直接关系，故B错误，D正确； C．重力的方向竖直向下，足球水平运动，足球在重力的方向上没有移动距离，此时重力对水平地面上滚动的足球没有做功，故C错误。 故选D。 37．在国际单位制中，功率的单位是（　　） A．瓦特（W） B．牛顿（N） C．帕斯卡（Pa） D．千克（kg） 【答案】A 【详解】A．在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号为W，故A符合题意； B．牛顿（N）是力的单位，故B不符合题意； C．帕斯卡（Pa）是压强的单位，故C不符合题意； D．千克（kg）是质量的国际单位，故D不符合题意。 故选A。 38．功率是表示物体做功 的物理量。某机器的功率是500W，其物理意义是 。若甲、乙两台机器做功之比为5∶3，所用时间之比为4∶9，则它们的功率之比为 。 【答案】 快慢 机器每秒钟做功500J 15∶4 【详解】[1]根据定义式可知，功率表示单位时间内做功的多少，是衡量物体做功快慢的物理量。 [2]由功率的物理意义可知，功率表示单位时间内完成的功，所以，某机器的功率是500W，其物理意义是机器每秒钟做功500J。 [3]由题意可得，甲、乙两台机器做功之比为，所用时间之比为，则由功率的定义公式可得，它们的功率之比为 【题型12 】 39．某中学生1min跳绳180次，则他在跳绳过程中克服重力做功的平均功率最接近于（　　） A． B．75W C．750W D．7500W 【答案】B 【详解】一般中学生质量约为50kg，中学生重力 跳绳时每次跳起的高度h约为0.05m，跳一次克服重力做功 已知1min跳绳180次，那么1min内做的总功 跳绳过程中克服重力做功的平均功率 故选B。 40．如图中，放在水平桌面上的A、B两个物体，在相同的拉力F=5N的作用下，向右做直线运动，如图乙是它们的v-t图像，下列说法错误的是（　　） A．A静止，B做匀速运动 B．A受力平衡，B受力不平衡 C．A受的摩擦力大于B受的摩擦力 D．拉力对物体A做功的功率为25W 【答案】A 【详解】A．由图像可知，A的速度始终为5m/s，做匀速直线运动，并未静止，B速度不断变大，做加速运动，故A错误，符合题意； B．A做匀速直线运动，处于平衡状态，受力平衡，B做变速运动，不是平衡状态，受力不平衡，故B正确，不符合题意； C．A、B两个物体，受到的拉力相同，A做匀速直线运动，受平衡力，故fA＝F；B做加速运动，故fB＜F，所以A受的摩擦力大于B受的摩擦力，故C正确，不符合题意； D．拉力对物体A做功的功率为 故D正确，不符合题意。 故选A。 41．如图甲，工人用200N的拉力将质量30kg的物体从地面运到楼上，每个滑轮重50N。物体上升高度h与时间t的关系如图乙所示，则绳子自由端20s移动 m，工人做功的功率为 W。 【答案】 10 100 【详解】[1]由图甲可知，承担物重的绳子段数n=2。由图乙可知，20s时物体上升的高度h=5m。则绳子自由端20s移动 [2]工人的拉力F=200N，绳子自由端移动的距离s=10m，则工人做的功 做功时间t=20s，工人做功的功率 42．在体育考试中，小明投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若实心球重为22N，从最高点到落地点的过程中，球下降的高度为2.5m，用时约0.5s。则球在下降过程中重力做功为 J，功率为 W。 【答案】 55 110 【详解】[1]重力对实心球做功 [2]实心球下降过程用时，重力做功功率 43．停在水平地面上的一辆汽车，该车质量为，总受力面积为，该车行驶时牵引力的功率为，在内匀速行驶，求： (1)该车的重力； (2)该车对地面的压强； (3)该车行驶时的牵引力。 【详解】（1）该车的重力 （2）该车对地面的压强 （3）该车行驶时的牵引力 44．如图所示，这是我国生产的一款水陆两栖观光车，它既能在陆地上行驶，又能像船一样在水中航行。该车的总质量是，空载静止在水平地面上时，四个车轮与地面接触的总面积为。 (1)该车空载静止在水平地面上时，对水平地面的压强是多少？ (2)该车空载在水中漂浮时，排开水的体积是多少？ (3)该车在水中匀速直线航行，此时发动机的输出功率为，观光车航行过程中克服阻力做的功是多少? 【详解】（1）已知车辆总质量m=12t=1.2×104kg 车轮与地面接触总面积S= 0.2m2，则车辆对地面的压力F= G=mg = 1.2×104kg × 10N/kg = 1.2×105N 所以对水平地面的压强是 （2）车辆漂浮时所受浮力等于重力，则F浮 = mg = ρ水gV排，即1.2×105N = 1.0×103kg/m3× 10N/kg × V排 解得V排= 12m3。 （3）已知发动机功率P= 180kW = 1.8×105W 匀速航行时间t= 5min = 300s 所以车辆克服阻力做功W= P × t = 1.8×105W × 300s = 5.4×107J 【题型13 与】 45．用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，把重为 100N 的物体匀速提升 0.5m，不计绳重和摩擦，所用的拉力为 60N，则在此过程中，做的有用功和总功分别是（    ） A．50J  60J B．50J  120J C．100J  60J D．100J  120J 【答案】A 【详解】有用功 用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，承担物体绳子的段数n1=2或者n2=3。 ①当n1=2时，绳子自由端移动的距离 则总功 ②当n2=3时，绳子自由端移动的距离 则总功 综上所述，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 46．工人利用如图所示装置将的涂料从地面提起，涂料离开地面后内匀速上升了，工人的拉力为。下列分析正确的是（　　） A．装置做的有用功为 B．装置的机械效率为 C．拉力做功的功率为 D．增大提起涂料的重力，机械效率不变 【答案】B 【详解】A．该装置做的有用功等于提升涂料时克服涂料重力所做的功，为 故A错误； B．由图可知，该滑轮为定滑轮，绳子自由端移动的距离 该装置做的总功为 根据可得，该装置的机械效率为 故B正确； C．拉力做功的功率为 故C错误； D．增大提起涂料的重力，根据 可知机械效率变大，故D错误。 故选B。 47．未央龙湖天街项目目前施工稳步进行，下列有关挖掘机施工时和人施工时，关于机械做功、功率、机械效率的说法正确的是（　　） A．挖掘机机械效率高，所以其功率大 B．挖掘机功率更大，所以其做功更快 C．挖掘机做功越多，其功率越大 D．挖掘机挖的土多，所以其机械效率大 【答案】B 【详解】A．机械效率是有用功与总功的比值，功率是描述做功快慢的物理量，二者没有必然的联系，所以挖掘机机械效率高，其功率不一定大，故A错误； B．功率是描述做功快慢的物理量，挖掘机功率更大，所以其做功更快，故B正确； C．根据，时间未知，所以挖掘机做功越多，其功率不一定越大，故C错误； D．挖的土多仅说明挖掘机做的 “总功” 或 “有用功” 更多，与机械效率无关。机械效率取决于挖掘过程中 “有用功（克服土的重力做功）” 和 “总功（发动机消耗能量转化的功）” 的比例，挖土多少不影响这一比例。故D错误。 故选B。 48．小组同学需要将质量为4.5kg的实验器材从一楼搬运至三楼实验室，一层楼高约为3m。由于器材较多不好搬运，同学们找来一个质量为0.5kg的塑料桶装器材。在搬运过程中同学们对器材做的有用功为 J，若减小额外功提高效率，可以选用质量较 的塑料桶。（g取10N/kg） 【答案】 270 小 【详解】[1]从一楼到三楼，提升的高度 根据重力公式可得器材的重力 则同学们对器材做的有用功 [2]额外功是指对人们无用但又不得不做的功，在这个情境中，提升塑料桶所做的功就是额外功。塑料桶的质量越小，其重力就越小，提升塑料桶所做的额外功就越小，从而可以提高机械效率。 49．在美丽乡村建设工地上，工人利用如图所示的滑轮组将重为1200N的物体，匀速提升3m，工人对绳端的拉力是500N，不计绳重与摩擦，求： (1)滑轮组对物体做的有用功； (2)动滑轮的重量； (3)滑轮组的机械效率。 【详解】（1）滑轮组对物体做的有用功是将物体提升高度h所做的功，根据有用功的公式，已知物体重力，提升高度，故滑轮组对物体做的有用功 （2）由图可知，对动滑轮进行受力分析，动滑轮受竖直向下的物体给的拉力和自身重力，竖直向上受三个相等的拉力F，即 已知，故动滑轮的重量 （3）根据分析，拉力做的功是总功，对于该滑轮组来说，绳子自由端移动的距离是物体被提升高度的三倍，即，故 根据机械效率公式可知，滑轮组的机械效率 【题型14 】 50．如图所示，关于简单机械，下列说法正确的是（　　） A．如图甲，使用定滑轮可以改变力的大小 B．如图乙，使用动滑轮既能省力又能省功 C．如图丙，增大提升重物的质量，可以提高滑轮组的机械效率 D．如图丁，借助辘轳汲水时，克服水的重力做的功是总功 【答案】C 【详解】A．定滑轮的实质是等臂杠杆，使用定滑轮不能改变力的大小，只能改变力的方向，故A错误； B．根据功的原理，使用任何机械都不省功。动滑轮可以省力，但不能省功，故B错误； C．对于滑轮组，机械效率，当增大提升重物的质量时，物重G增大，在动滑轮重不变的情况下，滑轮组的机械效率提高，故C正确； D．借助辘轳汲水时，克服水的重力做的功是有用功，而总功是克服水的重力和辘轳等机械自身重力等做的功，故D错误。 故选 C。 51．工人利用如图所示的装置提升物料，该装置中的滑轮为 滑轮；已知滑轮重80N，货篮重120N，不计绳重及摩擦，工人用该装置匀速提升空货篮时的拉力为 N；若利用此装置提升更重的物料，滑轮的机械效率更 。 【答案】 动 100 高 【详解】[1]由图可知，装置中滑轮的轴随物体一起移动，则该滑轮为动滑轮。 [2]由图可知动滑轮上的绳子数，因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力 [3]对于同一滑轮组来讲，绳重、动滑轮重不变，摩擦几乎不变，将物体提升相同高度时，额外功几乎不变，提起的物体越重，做的有用功越多，有用功在总功中所占的比例越大，则滑轮组的机械效率越高。 52．小明测滑轮组机械效率的实验过程如图所示。 (1)在实验中要测量拉力F时，应该用弹簧测力计提着滑轮组沿 方向匀速上升。 (2)根据图示的实验过程可知：拉力的大小F为 N，钩码上升的高度h为 cm，滑轮组的机械效率为 。 (3)实验中减少一个测量器材也能完成实验，此测量器材是 ，若增加提升钩码的高度，滑轮组机械效率将 （变大/变小/不变）。 【答案】(1)竖直 (2) 0.8 10.0 83.3% (3) 刻度尺 不变 【详解】（1）实验中测量拉力F时，为保证拉力方向与绳子运动方向一致，减小测量误差，应提着滑轮组沿竖直方向匀速上升，此时弹簧测力计的示数才等于拉力大小。 （2）[1]由图可知，弹簧测力计分度值为0.2N，其示数即为拉力大小，所以F为0.8N。 [2] [3]由图知，绳子自由端移动距离s=80.0cm-50.0cm=30.0cm=0.300m 钩码上升的高度 由图可知，钩码的总重力为G=2N，则有用功W有=Gh=2N×0.1m=0.2J 总功W总=Fs=0.8N×0.3m=0.24J 滑轮组的机械效率 （3）[1]滑轮组机械效率 此公式中无需测量高度，所以减少的测量器材是刻度尺。 [2]机械效率取决于有用功与总功的比值，增加提升钩码的高度时，Gh与Fs 会同比例增大，比值不变，通过公式也可知比值不变，所以滑轮组机械效率将不变。 【题型15 】 53．在“探究定滑轮和动滑轮的特点”实验中，小明用同一个滑轮做了4次实验，前2次分别按图甲、乙所示装置进行，后2次按图丙所示装置进行，并将测得的数据记录在表格中，（不计绳重及摩擦） 实验序号 钩码重 钩码上升的高度 拉力 绳子自由端移动的距离 1 1 20 1 20 2 2 20 2 20 3 1 20 40 4 2 20 40 (1)分析前2次的实验数据及观察到的现象，可以得出结论：使用定滑轮不能省 ，但可以改变 。 (2)进行图丙所示的实验时，应沿 方向匀速拉动绳子自由端。分析第3、4次实验数据发现，拉力的大小总比钩码重力的一半要大，这主要是因为 。 (3)用图丙装置进行实验时，若小明将绳子向右倾斜一定角度匀速拉动，拉力的大小将 选填“变大”“不变”或“变小”。 (4)利用图丙装置进行第3次实验时，有用功为 J，机械效率为 百分号前保留整数。 【答案】(1) 力 力的方向 (2) 竖直 用动滑轮提升钩码时，要克服动滑轮本身所受的重力 (3)变大 (4) 0.2 71% 【详解】（1）[1][2]分析前2次实验数据，钩码重力增大，拉力也增大，且拉力总等于钩码重力，第1次时拉力方向向上，第2次时拉力方向向下，所以可以得出：使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向。 （2）[1]进行图丙所示的实验时，应沿竖直方向匀速拉动绳子自由端，这样才能方便测量绳子自由端移动的距离。 [2]分析第3、4次实验数据发现，拉力的大小总比钩码重力的一半要大，这主要是因为用动滑轮提升钩码时，动滑轮也受到重力。 （3）利用图丙装置进行实验时，若小明将绳子向右偏转一定角度匀速拉动，此时拉力的力臂变小，根据杠杆平衡原理，拉力的大小将变大。 （4）[1]利用图丙装置进行第3次实验时，有用功 [2]利用图丙装置进行第3次实验时，总功 此时装置的机械效率 54．提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想： 猜想Ⅰ：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关 猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关 猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关 根据猜想，运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，测得的实验数据如下表所示。 实验次数 钩码的重力 钩码上升高度 绳端拉力 绳端移动的距离 机械效率 1 2 2 4 3 4 4 4 (1)实验时应沿竖直方向 缓慢向上拉动弹簧测力计； (2)分析表中数据可知：第3次实验是利用了图 的装置完成的，它的机械效率 ； (3)比较2、4两次实验数据，可验证猜想Ⅰ是 选填“正确”或“错误”的； (4)通过比较 填实验序号两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高； (5)通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 。 【答案】(1)匀速 (2) 丙 (3)错误 (4)1、2 (5)越低 【详解】（1）实验时应沿竖直方向匀速缓慢向上拉动弹簧测力计，这样才能保证弹簧测力计示数稳定，且拉力等于绳子自由端的拉力。 （2）[1][2]由表中数据可得，钩码移动的距离为时，绳端移动的距离为，则绳子的股数为：，即动滑轮上有4股绳，所以丙图符合题意。 由表中数据可得，有用功为 总功为 机械效率为 （3）对比2、4的数据发现，其它条件不变，只改变物体提升的高度，机械效率是不变的，所以猜想Ⅰ是错误的。 （4）要想得到同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高的结论，需要保证滑轮组不变，重物提升的高度也不变，只改变重物的重力，所以表中1、2次实验符合条件。 （5）对比2、3次实验可以发现，重物的重力不变，提升的高度也不变，但滑轮组中动滑轮的个数增多了，且动滑轮个数越多，机械效率越低，所以可得结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 55．在“探究影响滑轮组机械效率的因素 ”实验中，小红用如图所示的滑轮组 分别做了三次实验，第一次使用塑料滑轮，第二次使用铝制滑轮，第三次使用 铁制滑轮，实验数据记录如表所示。 实验次数 物重G/N 物体上升的距离h/cm 弹簧测力计的读数F/N 弹簧测力计上升的距离s/cm 机械效率 1 3 10 1.6 30 62.5% 2 3 10 2 30 50% 3 3 10 2.5 30 (1)这个实验使用的测量工具是 和 。 (2)在实验操作中应竖直向上 拉动弹簧测力计。 (3)在上述表格中第三次实验的机械效率为 。 (4)由实验数据分析可知；提升同一物体，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 越 。 【答案】(1) 弹簧测力计 刻度尺 (2)匀速 (3)40% (4)低 【详解】（1）[1][2]实验需要测量物重G和弹簧测力计的读数F，因此需要用到弹簧测力计；还要测量物体上升的距离h和弹簧测力计移动的距离s，需要用到刻度尺。所以这个实验使用的测量工具是弹簧测力计和刻度尺。 （2）在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，这样才能保证弹簧测力计的示数稳定，且此时拉力等于弹簧测力计的读数，便于准确测量。 （3）根据机械效率的计算公式可知第三次实验的机械效率为 （4）由实验数据可知，提升同一物体，动滑轮依次为塑料滑轮、铝制滑轮、铁制滑轮（动滑轮越来越重），滑轮组的机械效率依次为62.5%、50%、40%，逐渐降低。所以提升同一物体，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 【题型16 】 56．质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼。若工人在1min内将货物匀速向上提高6m，作用在钢绳上的拉力为400N，滑轮组机械效率随货物重力的变化如图乙所示（机械中摩擦和绳重均不计，g取10N/ kg）下列说法正确的是（　　） A．作用在钢绳上拉力的功率为40W B．动滑轮的重力为200N C．人对绳子的最大拉力为1000N D．该滑轮组的最大机械效率为83.3% 【答案】B 【详解】A．若工人在1min内将货物匀速向上提高6m，则物体上升的速度为 图中连接动滑轮绳子的股数是3股，则绳末端移动的速度为 作用在钢绳上拉力的功率为，故A错误； B．机械中摩擦和绳重均不计，当物重为300N时，效率是60%，根据可得，绳末端的拉力为 由，可得动滑轮的重力为，故B正确； C．已知工人的质量为60kg，重力为 则人对绳子的最大拉力为600N，故C错误； D．已知绳末端最大的拉力为600N，动滑轮的重力为200N，根据可得，提升的最大物重为 则该滑轮组的最大机械效率为，故D错误。 故选B。 57．图中力F1水平拉动重为G=1000N的物体A，在水平路面匀速移动了5m用时10s，拉力做功的功率是100W。改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了5m，拉力为F2=100N（如图所示）。以下说法正确的是（　　） A．F1做功1100J B．力F1大小是90N C．滑轮组的机械效率是66.7% D．滑轮组绳子自由端移动10m 【答案】C 【详解】A．F1做功为 故A错误； B．力F1大小为 故B错误； CD．由图2可知，滑轮组有效绳子段数，则滑轮组绳子自由端移动距离为 滑轮组有用功为 总功为 则滑轮组的机械效率为 故C正确，D错误。 故选C。 58．工人利用如图所示的滑轮组将重的物体在内匀速提升，工人对绳的拉力为，则工人做功的功率为 ，该滑轮组此时的机械效率为 %。已知该工人重力为，每只脚与地面接触面积约为，工人对地面的压强为 。 【答案】 40 75 【详解】[1]滑轮组有效绳子段数，则绳子自由端移动距离为 则工人做功为 则工人做功的功率为 [2]有用功为 则该滑轮组此时的机械效率为 [3]工人对地面的压力为 工人对地面的压强为 59．如图所示，某工人重650N，站在水平面上，用200N的力竖直向下拉绳子，提起一浸没在水中物体，物体重力540N。已知工人双脚与地面的总接触面积是，完全拉出水面后，人对地的压强为7200Pa，始终匀速直线拉动重物。忽略水对物体的阻力和空气的阻力及绳重和摩擦（，）。求： (1)浸没水中时，匀速拉动绳子时工人对地面的压强； (2)物体浸没在水中时受到的浮力； (3)物体的密度； (4)提起物体（没有拉出水面时）滑轮组的机械效率。 【详解】（1）浸没在水中时，匀速拉动绳子时工人对地面的压力 受力面积 对地面的压强 （2）由图知，滑轮组的绳子承重股数为n=3，忽略水对物体的阻力和空气的阻力及绳重和摩擦，浸没在水中时，匀速拉动绳子时拉力为 可得  ① 完全拉出水面后人对地的压强p′=7200Pa，此时人对地面的压力 由力的平衡可得 所以此时工人施加的拉力大小 此时可得 解得动滑轮的重力为  ② ②代入①可得物体浸没水中受到的浮力 （3）物体浸没在水中时，排开水的体积等于物体的体积。由可得，物体的体积为 物体的质量 物体的密度 （4）提起物体时（没有拉出水面时），滑轮组受到的拉力 滑轮组的机械效率 【题型17 】 60．如图所示，珊珊用大小不变的拉力将重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点，此过程拉力对甲做的功为（过程中甲与竖直墙壁未接触）；在相同的时间内，明明也用平行于斜面大小不变的拉力把重力同为G的物体乙沿粗糙斜面从C点匀速拉至与B等高的D点，在此过程中的拉力对乙做的功为，下列说法不正确的是（    ） A．斜面的机械效率大小为 B．等于斜面对乙的摩擦力 C．的功率小于的功率 D．如果斜面光滑，它的机械效率为 【答案】B 【详解】A．直接把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点所做的功为有用功，即；用平行于斜面的拉力把重力同为G的物体乙沿斜面从C点匀速拉至与B等高的D点，拉力做的功为总功，即，则斜面的机械效率，故A正确，不符合题意； B．在斜面上，克服摩擦力做的功为额外功，小于总功，根据可知，在距离相同时，大于斜面的摩擦力，故B错误，符合题意； C．做功的小于做的功，在时间相同时，根据可知，的功率小于的功率，故C正确，不符合题意； D．如果斜面光滑，则不做额外功，所做有用功与总功相等，根据可知，它的机械效率为，故D正确，不符合题意。 故选B。 61．将一个质量为2kg的物体，从底端沿斜面匀速拉到高处所用的时间为5s，使其竖直升高了，斜面的机械效率为。则拉力F做的总功为 J，拉力F做功的功率为 W。 【答案】 10 2 【详解】[1]克服物体重力做的有用功 根据可得，拉力F做的总功 [2]拉力F做功的功率 62．工人师傅常用斜面把重物搬运到更高的平台上，如图甲所示，重为400N、底面积为0.2m2的箱子放在水平地面上。现沿一块直木板将该箱子匀速拉上平台，如图乙所示。已知拉力大小为200N，箱子沿直木板移动了2.5m，升高了1m。求： (1)箱子静止在水平地面上时，对水平地面的压强； (2)搬运过程中拉力做的功； (3)该斜面的机械效率。 【详解】（1）箱子对水平地面的压力为F＝G=400N 地面的受力面积为S＝0.2m2，所以箱子静止在水平地面上时，对水平地面的压强为 （2）拉力大小为F拉＝200N，箱子在斜面上移动的距离为s＝2.5m，搬运过程中拉力做的功为W＝F拉s=200N × 2.5m＝500J （3）箱子上升的高度为h＝1m，箱子重力为G＝400N，拉力所做的有用功为W有用=Gh＝400N × 1m＝400J 斜面的机械效率为 / 学科网（北京）股份有限公司 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