第十二章 简单机械（综合题30道）-【刷好题】2025-2026学年八年级物理下册热点题型专练（2024人教版）

第十二章 简单机械（综合题30道） 1．杠杆一种物理模型，生活中很多物体使用时都可看作是杠杆。如图甲为用手写字时的情形图，笔可以看做是杠杆，图乙为其简化图，其中O为支点，为阻力。 (1)请画出的力臂。 (2)此时笔是一个 杠杆，使用这类杠杆的优点是 。 2．2022年冬季奥林匹克运动会主办城市是北京，北京成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市。在某场馆建设中，有甲、乙、丙三种场景，回答下列问题： （1）在甲、乙两场景中，甲、乙两物体在F1、F2作用下匀速上升，若，不计摩擦及绳与滑轮的重，则G甲∶G乙= ； （2）在丙场景中，工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A在5s内匀速上升了lm。已知物体A重400N，动滑轮重为100N，不计摩擦及绳重，则拉力的功率为 瓦，滑轮组的机械效率为 。 3．（1）用滑轮组将重物G匀速提起1.8m，绳子的自由端要被拉长 m。 （2）请画出此滑轮组的动滑轮所受力的示意图。( ) 4．杆秤是从我国古代沿用至今的称量工具，如图是小明制作的杆秤的示意图，使用时，将待称物体挂在秤钩上，用手提起B或C（相当于支点）处的秤纽，移动秤砣在秤杆上的位置D，使秤杆达到水平平衡时可读出待称物体的质量，此秤最大称量是5kg，秤砣最远可移至E点。秤杆和秤钩的质量忽略不计，AB、BC、BE的长度如图所示（g取）。 (1)提起 处（选填：B或C）的秤纽，此秤的称量最大； (2)秤砣质量为 ； (3)当提起C处秤纽称一袋质量为1.5kg的荔枝时，D与C之间的距离为 m。 5．小明想用一把螺丝刀拔掉地面上的铁钉，如图所示，已知AB＝20cm，OB＝5cm，铁钉被拔掉时受到始终垂直于AB方向的阻力，阻力大小为240N。小明在A点要用最小的力拔掉铁钉，请你在图中画出最小力F的示意图，并求出最小力F＝ N。 6．电梯的典型结构包括滑轮、轿厢、钢丝绳、配重、电动机、安全装置和信号操纵系统等。如图甲所示，是某种升降电梯工作原理图。电动机和配重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力，连接轿厢的两根钢丝绳非常靠近，轿厢与配重的运动方向始终相反。电动机通过切换转轴的转动方向，使轿厢升降自如。 （1）图甲中A滑轮是 （选填“定”或“动”）滑轮，B滑轮 （选填“能”或“不能”）省力； （2）电梯在匀速上升过程中，轿厢的动能 ，配重的重力势能 （选填“增大”“减小”或“不变”）； （3）上海中心大厦内的电梯是目前世界上最快的电梯，在载重一定的情况下，下列最能体现该电梯运行特点的是 ； A．做功多 B．安全可靠 C．功率大 D．机械效率高 （4）如图乙所示是某次电梯上升时的v-t图像，若配重的质量为500kg，电梯匀速运行阶段，配重的重力做功为 J。 7．小明在成长笔记中记录了如下错题，请你帮助他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。 错题记录 错题改正 习题：小明家的粮食喜获丰收了，他用如图所示的装置将一袋粮食从地面提到楼顶上晾晒。不计绳重和摩擦，小明把重为400N的一袋粮食匀速提高10m，所用的拉力为250N。求该装置的机械效率。解：有用功： 总功： 该装置的机械效率： 错误之处： ； 错因分析： ； 正确解答： 。 8．程跃要提起重的物体，但是他的最大拉力只有，于是，他找来了一些滑轮，想利用滑轮组提起这个重物，已知每个滑轮重约，不计绳重及摩擦，程跃想站在地上向下拉绳，他最好选择图中 滑轮组来提起重物（选填“a”、“b”或“c”）。请在所选的图中画出正确的绕绳方法( )。如果程跃的实际拉力是，求出所选滑轮组的动滑轮的重力 。 9．杆秤是前些年菜市场测量质量的工具，盐盐找来了一个杆秤进行观察，并准备完成老师布置的跨学科任务：制作一个杆秤。 (1)杆秤的本质是一个杠杆，平衡条件为 ，用图甲所示这个杆秤称量物体时，支点是 （选填“秤砣”、“提纽”或“秤钩”）所在的位置。这个杆秤有两个提纽，当盐盐使用提纽1时杆秤最大能称量5kg的物体，当他使用同一个秤砣，但改用提纽2时杆秤能称量物体的最大质量会 （选填“大于”、“小于”或“等于”）5kg。 (2)若某次称量时盐盐只使用了提纽1，称量了同一物体两次，当他第二次换用质量更大的秤砣时，第二次秤砣在杆秤上的位置会 （选填“靠近”或“远离”）提纽的位置。 (3)如图乙所示，盐盐用一根长35cm，质量忽略不计的轻质均匀细杆制作杆秤，过程如下： ①他在细杆最左端A点处挂一质量为20g的小盆作为秤盘，在A点右端5cm处钻一个小孔B，并穿了一根细绳作为提纽。再找来一个质量为50g的钩码挂在细绳上作为秤砣，可以在秤杆上移动。 ②当秤盘中不放任何物体时，调整秤砣的位置使杆秤平衡，在此时秤砣细线对应杆秤的位置上标为零刻度线，该位置离小孔B的距离为 cm；接着通过计算，盐盐在该杆秤的最右端写下了杆秤测量范围的最大值，该最大值为 g。 10．如图是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服．已知衣架上所挂衣服的总重力为45N，小燕同学用大小为15N的力拉动绳子自由端，在5s时间内使衣服匀速上移1m（不计绳重及摩擦）。求： （1）拉力做功的功率是多少W ？ （2）该装置的机械效率是多少 ？动滑轮、横梁和衣架的总重力是多少N ？ （3）请写出一条提高该装置机械效率的方法： 。 11．相传抛石机发明于周代，叫“抛车”；据《范蠡兵法》记载，“飞石重十二斤，为机发，行三百步”；抛石机的机架两支柱间有固定横轴，上有与轴垂直的杠杆，可绕轴自由转动；杠杆短臂上固定一个重物，长臂末端有弹袋（类似投石带的套子）用于装弹，当短臂重锤完全落下时，投射物从弹袋中沿约45度角飞出，30公斤的石弹射程约140﹣210米，100公斤的石弹射程约40-70米；抛石机的威力巨大，为冷兵器时代最佳的攻城利器； （1）请在简化示意图中作出动力臂L1、阻力臂L2； （2）抛石机属于 杠杆，其优点是 ； （3）请举一个此类杠杆在生活中的应用实例。 12．如图所示，长2米的质量不计杠杆OA可绕O点转动，上面放一个质量为2kg的小球，在绳AB的作用下保持水平平衡，已知绳AB能承受最大的拉力是15N。 (1)当小球从O点向A点做匀速运动，若绳子不被拉断，则小球运动到离A点最近的距离是多少？ (2)为了增加小球在杠杆上运动的时间，请写出你的合理建议。 13．（1）杠杆是最简单的机械之一、阿基米德发现的杠杆原理即杠杆平衡条件为 （用公式表示）。 （2）在探究杠杆平衡条件的实验中，调节杠杆使其在水平位置平衡，好处是 。 （3）如图所示，杠杆左端悬挂重物G，右端施加竖直向下的动力F，使杠杆在此位置静止，画出图中动力F的力臂l。 （4）若将重物匀速提升一定高度，且动力方向始终竖直向下（忽略杠杆自身重力和摩擦的影响），则动力F大小将 。 14．小汪同学在公园散步时看到一健身器材。人坐在座板上，将把手用力向后拉至身体两侧即可健身，器材前端设有可调节的配重盘。器材的一部分可简化为以O为支点的杠杆，配重盘置于杠杆A点，如图乙所示，其中配重盘对杠杆的作用力视为阻力。 (1)请在图乙画出人施加的动力的力臂及阻力， 并判断此时该杠杆属于 （选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆； (2)如图乙所示，方向不变，若要增加训练强度，使增大，应将配重盘向 （选填“左”“右”）移动，理由是 。 15．小雯有两个质地均匀的实心物体M、N，它们的体积VM＜VN，为了比较哪个物体更重，哪个物体的密度更大，小雯进行了以下实验： ①取一根长筷子，已知A、E为筷子的两个端点，O为筷子的中心点； ②将细绳系在筷子上，移动悬挂点，直到筷子水平平衡，如图甲所示； ③将金属块M、N分别系在B、D点，筷子静止时如图乙所示。 请根据上述信息，回答以下问题： (1)筷子的重心在 点（选填“B”或“C”或“O”或“D”）； (2)请在图乙中画出筷子的D点受到的拉力及其力臂； (3)重力GM GN，密度ρM ρN（选填“＞”或“＝”或“＜”）。 16．如图甲是广泛应用于建筑的强夯机，使用时夯锤从高处下落撞击地面，从而起到夯实地基的作用。某起重机以24kW的恒定功率将质量为千克的夯锤，从静止开始竖直向上提升9s，夯锤上升过程中的速度v和时间t的关系图像如图所示。 求（g取10N/kg） (1)如图甲所示，a是 滑轮。夯锤被提高，是增加夯锤的 能。 (2)时夯锤所受的拉力。 (3)若夯锤上升的总高度为10m，则最后5s拉力的平均功率为多大。 17．起重机能方便地将数吨的重物吊起，如图所示为一小型起重机。 (1)某次作业中，该起重机匀速吊起重为6×103N的物体，电动机的拉力为4×103N，使物体上升了5m，此过程中，有用功为 ，机械效率为 ； (2)在这个过程中，物体的机械能（　　） A．不变 B．变大 C．变小 18．如图所示，磁性物块A在磁力作用下紧贴在铁质墙壁上，已知A重480N，由于墙壁与A之间的摩擦，用竖直向上的拉力使A沿墙壁向上匀速运动时，的大小为600N。 (1)在的作用下，A沿墙壁向上匀速移动了一段距离s，已知此过程中做功600J，求s的大小 。 (2)①改用滑轮组拉动A，使之沿同一墙壁向上匀速移动相同的距离s，此过程中对滑轮组绳端的拉力恒为500N，使用此滑轮组 （选填“省力”、“费力”或“不省力也不费力”）。 ②求所做的功 。 (3)求滑轮组的机械效率 。 19．如图所示，工人用斜面向上、大小为500N的推力，将重800N的货物从A点匀速推至B点；再用100N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5s，到达C点。已知长3m，长1.2m，距地面高1.5m。试问： (1)利用斜面搬运货物主要是为了 ； (2)水平推力做功的功率为多少？ (3)斜面的机械效率为多少？ 20．如图所示，质量为60kg的小明将重800N的物体匀速提升2m。若不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率为80%。（g取） (1)请在图中画出合理的绕线； (2)该滑轮组的有用功是多少J； (3)绳端的拉力F为多少N； (4)使用该滑轮组的最大机械效率是多少? 21．如图所示，小明同学在做俯卧撑时可看做一根杠杆，O为支点，他的质量是60kg，P点为重心。 (1)画出图示俯卧撑中的动力臂、阻力臂 ； (2)小明每次将身体匀速撑起，肩部上升0.4m，则双手对地面的压力大小为 。 22．小明同学家住楼上，最近正在装修房子，需要搬运装修材料，但有些材料由于楼道过窄不方便搬运，于是小明利用所学的物理知识帮工人组装了如图甲所示的滑轮组，这样站在地上就可以把材料运上楼。若某次搬运的材料质量为，工人利用滑轮组在内将材料提升了，滑轮组的机械效率为（绳重及摩擦忽略不计，取）。 (1)工人利用滑轮组搬运材料 （选填“能”或“不能”）省功； (2)搬运质量为的材料时，求装修工人做的有用功； (3)搬运质量为的材料时，求装修工人作用在绳端的拉力； (4)装修过程中，小明看到工人使用了如图乙所示的“瓷砖定位器”，使用时用手压手柄，此时的手柄可视为一个杠杆，图丙是其简化示意图，图中O为支点，是使用“定位器”时点受到的阻力。请在图丙中画出作用在点的最小动力及其力臂。 23．生活中，许多工具可视为杠杆，学会使用给我们带来了方便。 (1)如图甲所示为一款手动榨汁机，使用时上方压杆可以视作杠杆，图乙是其示意图（O为其支点）请在图乙中画出下压时作用在A点的最小动力及力臂 (2)（不定项）如图所示，下列工具正常使用时，属于省力杠杆的有（　　） A． B． C． D． (3)（单选）如图所示，使用剪刀剪断较粗的麻绳时，可能存在一定的困难。这时我们可以采用的方法是（　　） A．将绳远离O点，增大动力臂 B．将绳远离O点，增大阻力臂 C．将绳靠近O点，减小动力臂 D．将绳靠近O点，减小阻力臂 24．如图甲所示的独轮车是生活中搬运泥土轻便工具，某次搬运泥土时，车体和泥土的总重G=1000N，运泥土时从A点提起独轮车把手。图乙为独轮车被抬起到某位置静止时的示意图，已知：AO=1.2m，C为OB连线上一点，OC=0.3m，OB=1m。 （1）独轮车可看作是一个 （选填“省力”或“费力”）杠杆。 （2）图乙所示位置时，手需要提供的最小拉力F为 N；若继续向上拉动，所需最小拉力将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 （3）为了更轻便，可以把车厢内泥土适当向 （选填“左”或“右”）移。 25．小勇同学利用星期天积极参加社会实践活动，到养老院当义工，在活动中要帮助老人将3壶相同的油从一楼搬到三楼。小勇第一趟将一壶油从一楼提到三楼，用时20s；第二趟将两壶油从一楼提到三楼，用时30s。已知每壶油的质量为5kg，小勇的质量为45kg，每层楼的楼高是3m。（g=10N/kg) （1）第一趟小勇做了多少有用功？小勇做功的总功率是多少？ （2）比较小勇两趟做功效率的高低，并说明理由。 26．随着城市汽车数量的快速增长，社区的停车难题日益凸显。图甲所示为一种新型的垂直循环式停车装置，它能够将车辆提升至空中，有效节约地面空间。存车时，驾驶员只需将汽车驶入位于地面的存架上，系统便自动启动，平稳地将汽车升至高处的泊位。 图乙是该停车装置升降机构的工作原理简化图。其中O为杠杆OB的固定转轴，B端通过钢索与存架A相连；BC为牵引钢丝绳，与电动机相连；装置中还使用了一个定滑轮。存车时，电动机转动，通过钢丝绳牵引OB杆绕O点转动，（设整个过程中，BC绳子始终垂直于OB杆），从而将存架及汽车提升至指定高度并锁定；取车时，OB杆反向转动，使存架平稳回落至地面。 某次，该停车装置将一辆总质量为1.5t的车辆在40s内从地面提升至图乙位置。此时B点到地面的垂直距离为3m，汽车被提升了2m，OB杆长度为5m。整个机械装置中存架和OB杆的重力可忽略，但存在机械摩擦。请结合以上信息完成对这次车辆停放过程的分析。 (1)图乙中定滑轮的作用是 (2)在汽车从地面被提升至图乙所示位置的过程中，钢丝绳BC的拉力会逐渐 ，理由是：提升过程中，汽车重力不变，动力臂 ，阻力臂 （以上均选填“变大”、“变小”或“不变”）。 (3)若该装置提升此汽车的机械效率为75%，则电动机在此过程中输出的总功为 J，电动机的输出功率为 W； (4)为了更节能高效地使用该停车设备，管理人员对其进行了研究。下列说法中，正确的是________ A．提高电动机转速，可以提升机械效率 B．钢丝绳在OB杆上的固定点靠近O点，BC绳上的拉力会减小 C．在汽车提升过程中，汽车增大的机械能小于电动机消耗的电能 D．提升更重的汽车时，钢丝绳BC的拉力不变 (5)杠杆的机械效益是指杠杆的阻力和动力的比值。该装置在图乙所示位置的机械效益为 ；机械效益越大反映了该装置越 （选填“省力”或“费力”）。 27．阅读短文，回答问题 综合实践活动——设计制作简易杆秤 【实践背景】如图甲是《墨经》记载的杆秤，文中将待称量的物体称为“重”、将秤砣称为“权”。称量时，先将“重”挂在挂钩上，然后将“权”拨到合适位置，直至秤杆水平平衡，此时根据“权”绳所对应的刻度就可以知道待称物体的质量。为此，跨学科实践小组准备结合《墨经》的记载和已学知识，尝试自制简易杆秤并进行相关探究。 【器材准备】木条（总长）、圆柱形小桶、细绳、钩码（、若干） 【制作杆秤】如图乙，将小桶用细线悬挂在木条C端，移动绳套到B点，秤杆恰好在水平位置平衡，量得。选取的钩码作为“秤砣”，在小桶中添加钩码（当物体），移动“秤砣”，直至再次在水平位置平衡，在“秤砣”对应的位置标注所测物体的质量。 【交流评价】各学习小组对自制的杆秤及实验过程中的现象进行了评价交流。 (1)如图甲，提纽所在位置相当于杠杆的 ，当“重”减小时，“权”要向 （选填“左”或“右”）移动使杆秤再次水平平衡。 (2)如图乙，该“杆秤”的零刻度线在提纽 （选填“B点”“B点左”或“B点右”），该杆秤最多可称量 的物体。 (3)交流中发现，某小组制作的杆秤比小明的精确程度高。可能的原因是______。 A．使用的小桶质量较大，秤砣质量较大 B．使用的小桶质量较大，秤砣质量相同 C．使用的小桶质量较小，秤砣质量相同 D．使用的小桶质量相同，秤砣质量较小 (4)小明发现可以将图乙中杆秤改装成测量液体密度的“密度计”，他在小桶中倒水至标记处，移动秤砣至使秤水平平衡（如图丙），此时秤砣悬挂处标为“1.0”（如图丁）。换装其他液体继续实验，待杆秤水平平衡时，在秤砣悬挂处标注液体的密度值。图丁标注的刻度线分布 （选填“均匀”或“不均匀”）的；若小桶内液体体积（液面在标记处），则AB中点密度应该标 。 (5)小聪提出也可以将液体密度标在透明小桶的桶壁上（如图戊），先在小桶中倒入适量的水，移动秤砣使秤水平平衡，水面处标上“1.0”，小桶内倒入其他液体继续实验，保持 不变，待杆秤水平平衡，桶壁液面处标注相应密度值，请你对小明和小聪制作的“密度计”的刻度特点进行对比评价 （写出一点即可）。 28．如图所示的验电器，也叫静电计，当带电体与金属球接触时，金属指针AB可发生偏转。左图的金属指针AB可等效成题图以O为支点的杠杆。 (1)以点为支点，在题图作出、的力臂、； (2)为了提高仪器的灵敏度，增大，可选择更 （选填“重力更大”、“重力更小”）的指针，理由是： 。 29．如图（a）所示，悬挂在墙壁上的书架，书架上放置着一本总页数为120页的书。 (1)估算书对书架的压强约为 Pa，表示的意思为 。 (2)此书架可以看作杠杆，如图（b）所示，试在图（b）中标出支点O，并画出动力臂。 30．如图是人举着哑铃的前臂骨骼、肌肉的情景，人的手臂相当于一个杠杆，支点为O，哑铃对手的压力为阻力F2，肱二头肌的张力是动力F1。 (1)请在图中画出阻力臂l2； (2)人的手臂相当于一个杠杆，支点为 （“肘关节、“膝关节”或“踝关节”），它其实是一个 （“省力”或“费力”）杠杆。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章 简单机械（综合题30道） 1．杠杆一种物理模型，生活中很多物体使用时都可看作是杠杆。如图甲为用手写字时的情形图，笔可以看做是杠杆，图乙为其简化图，其中O为支点，为阻力。 (1)请画出的力臂。 (2)此时笔是一个 杠杆，使用这类杠杆的优点是 。 【答案】(1) (2) 费力 省距离 【详解】（1）力臂指的是支点到力的作用线的垂直距离，反向延长力的作用线，从支点O作力的垂线，即为的力臂，如图所示： （2）[1]由图可知，此时动力臂小于阻力臂，笔相当于一个费力杠杆。 [2] 费力杠杆费力，但可以省距离。 2．2022年冬季奥林匹克运动会主办城市是北京，北京成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市。在某场馆建设中，有甲、乙、丙三种场景，回答下列问题： （1）在甲、乙两场景中，甲、乙两物体在F1、F2作用下匀速上升，若，不计摩擦及绳与滑轮的重，则G甲∶G乙= ； （2）在丙场景中，工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A在5s内匀速上升了lm。已知物体A重400N，动滑轮重为100N，不计摩擦及绳重，则拉力的功率为 瓦，滑轮组的机械效率为 。 【答案】 1∶2 100 80% 【详解】（1）[1]由图甲可知，图中的滑轮为定滑轮，因为不计摩擦及绳与滑轮的重时绳子自由端的拉力，所以甲物体的重力：，由图乙可知，图中的滑轮为动滑轮，，因为不计摩擦及绳与滑轮的重时，绳子自由端的拉力，所以乙物体的重力：，则甲、乙物体的重力之比 （2）[2][3]由图丙可知，，绳子自由端移动的距离 因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力 拉力做的总功 拉力做功的功率 因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率 3．（1）用滑轮组将重物G匀速提起1.8m，绳子的自由端要被拉长 m。 （2）请画出此滑轮组的动滑轮所受力的示意图。( ) 【答案】 3.6 【详解】（1）[1]根据滑轮组的结构可知此滑轮组的承重绳的段数为，滑轮组将重物匀速提起，故自由端移动的距离为 （2）[2]根据图分析，动滑轮受到自身的重力G动，下面重物的拉力G，以及上面2股绳子的拉力分别是F。如下图 4．杆秤是从我国古代沿用至今的称量工具，如图是小明制作的杆秤的示意图，使用时，将待称物体挂在秤钩上，用手提起B或C（相当于支点）处的秤纽，移动秤砣在秤杆上的位置D，使秤杆达到水平平衡时可读出待称物体的质量，此秤最大称量是5kg，秤砣最远可移至E点。秤杆和秤钩的质量忽略不计，AB、BC、BE的长度如图所示（g取）。 (1)提起 处（选填：B或C）的秤纽，此秤的称量最大； (2)秤砣质量为 ； (3)当提起C处秤纽称一袋质量为1.5kg的荔枝时，D与C之间的距离为 m。 【答案】(1)B (2)0.2kg (3)0.375 【详解】（1）根据杠杆平衡条件，当阻力（物体重力）和阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小，能称的物体质量越大。以B为支点时，动力臂为BE；以C为支点时，动力臂为CE，显然。所以提起B处的秤纽，此秤的称量最大。 （2）当提起B处秤纽，秤砣移到E点时，秤达到最大称量。根据杠杆平衡条件，此时有，即，可得秤砣质量为 （3）当提起处秤纽称荔枝且秤杆水平平衡时，有，即，可得D与C之间的距离 5．小明想用一把螺丝刀拔掉地面上的铁钉，如图所示，已知AB＝20cm，OB＝5cm，铁钉被拔掉时受到始终垂直于AB方向的阻力，阻力大小为240N。小明在A点要用最小的力拔掉铁钉，请你在图中画出最小力F的示意图，并求出最小力F＝ N。 【答案】（1）；（2）80 【详解】[1] 小明在A点要用最小的力拔掉铁钉，则动力臂要最长，所以应以OA作为动力臂，然后在A点垂直AB画出动力的作用线，在旁边标出力的符号F，如下图： [2]由图可知，动力臂为 阻力臂为L阻=OB＝5cm，根据杠杆的平衡条件可得 6．电梯的典型结构包括滑轮、轿厢、钢丝绳、配重、电动机、安全装置和信号操纵系统等。如图甲所示，是某种升降电梯工作原理图。电动机和配重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力，连接轿厢的两根钢丝绳非常靠近，轿厢与配重的运动方向始终相反。电动机通过切换转轴的转动方向，使轿厢升降自如。 （1）图甲中A滑轮是 （选填“定”或“动”）滑轮，B滑轮 （选填“能”或“不能”）省力； （2）电梯在匀速上升过程中，轿厢的动能 ，配重的重力势能 （选填“增大”“减小”或“不变”）； （3）上海中心大厦内的电梯是目前世界上最快的电梯，在载重一定的情况下，下列最能体现该电梯运行特点的是 ； A．做功多 B．安全可靠 C．功率大 D．机械效率高 （4）如图乙所示是某次电梯上升时的v-t图像，若配重的质量为500kg，电梯匀速运行阶段，配重的重力做功为 J。 【答案】 定 不能 不变 减小 C 6×104 【详解】（1）[1][2]图甲中A、B滑轮的轴心不随滑轮的转动而移动，即其轴心是固定不动的，所以A、B都是定滑轮，定滑动使用时不能省力，但能改变力的方向。 （2）[3][4]电梯匀速上升的过程中，轿厢的质量不变，速度不变，所以轿厢的动能不变；配重的质量不变，轿厢上升时配重高度下降，所以配重的重力势能减小。 （3）[5]上海中心大厦内的电梯是目前世界上最快的电梯，由此可知其速度最大，在载重一定的情况下，由功率公式 可知载重一定时，电梯的速度越大，功率越大，所以最能体现该电梯运行特点的是功率，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 （4）[6]若配重的质量为500kg，则配重所受的重力 G=mg=500kg×10N/kg=5000N 由图乙可知，电梯匀速运行阶段时的速度是2m/s，运行时间是6s，则此阶段上升的高度 h=vt=2m/s×6s=12m 滑轮组对配重的重力做功 W=Fs=Gh=5000N×12m=6×104J 7．小明在成长笔记中记录了如下错题，请你帮助他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。 错题记录 错题改正 习题：小明家的粮食喜获丰收了，他用如图所示的装置将一袋粮食从地面提到楼顶上晾晒。不计绳重和摩擦，小明把重为400N的一袋粮食匀速提高10m，所用的拉力为250N。求该装置的机械效率。解：有用功： 总功： 该装置的机械效率： 错误之处： ； 错因分析： ； 正确解答： 。 【答案】见解析 【详解】错误之处： 总功： 该装置的机械效率： 错因分析： 绳子自由端移动的距离s应为粮食上升高度的2倍。 正确解答： 解：有用功 动滑轮上有2股绳，总功 该装置的机械效率 8．程跃要提起重的物体，但是他的最大拉力只有，于是，他找来了一些滑轮，想利用滑轮组提起这个重物，已知每个滑轮重约，不计绳重及摩擦，程跃想站在地上向下拉绳，他最好选择图中 滑轮组来提起重物（选填“a”、“b”或“c”）。请在所选的图中画出正确的绕绳方法( )。如果程跃的实际拉力是，求出所选滑轮组的动滑轮的重力 。 【答案】 c 25N 【详解】[1][2]不计绳重及摩擦，拉力，所以使用滑轮组承担物重的绳子股数 要实现站在地上向下拉绳，三图滑轮组的绕法如图所示： 、图中，，图中，所以选择图来提升重物。 [3]如果程跃的实际拉力是，不计绳重及摩擦，拉力，所以可得 9．杆秤是前些年菜市场测量质量的工具，盐盐找来了一个杆秤进行观察，并准备完成老师布置的跨学科任务：制作一个杆秤。 (1)杆秤的本质是一个杠杆，平衡条件为 ，用图甲所示这个杆秤称量物体时，支点是 （选填“秤砣”、“提纽”或“秤钩”）所在的位置。这个杆秤有两个提纽，当盐盐使用提纽1时杆秤最大能称量5kg的物体，当他使用同一个秤砣，但改用提纽2时杆秤能称量物体的最大质量会 （选填“大于”、“小于”或“等于”）5kg。 (2)若某次称量时盐盐只使用了提纽1，称量了同一物体两次，当他第二次换用质量更大的秤砣时，第二次秤砣在杆秤上的位置会 （选填“靠近”或“远离”）提纽的位置。 (3)如图乙所示，盐盐用一根长35cm，质量忽略不计的轻质均匀细杆制作杆秤，过程如下： ①他在细杆最左端A点处挂一质量为20g的小盆作为秤盘，在A点右端5cm处钻一个小孔B，并穿了一根细绳作为提纽。再找来一个质量为50g的钩码挂在细绳上作为秤砣，可以在秤杆上移动。 ②当秤盘中不放任何物体时，调整秤砣的位置使杆秤平衡，在此时秤砣细线对应杆秤的位置上标为零刻度线，该位置离小孔B的距离为 cm；接着通过计算，盐盐在该杆秤的最右端写下了杆秤测量范围的最大值，该最大值为 g。 【答案】(1) 提纽 小于 (2)靠近 (3) 2 280 【详解】（1）[1]杆秤的本质是一个杠杆，杠杆平衡时动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积，即。 [2]用图甲所示这个杆秤称量物体时，杆秤绕着提纽所在的位置转动，支点是提纽所在的位置。 [3]这个杆秤有两个提纽，当盐盐使用提纽1时杆秤最大能称量5kg的物体，当他使用同一个秤砣，但改用提纽2时杆秤能称量物体，动力不变，阻力臂增大，最大动力臂减小，由杠杆平衡条件得，最大阻力变小，则杆秤测量的最大质量减小，会小于5kg。 （2）若某次称量时盐盐只使用了提纽1，称量了同一物体两次，当他第二次换用质量更大的秤砣时，阻力与阻力臂不变，动力变大，由杠杆平衡条件得，动力臂减小，则第二次秤砣在杆秤上的位置会靠近提纽的位置。 （3）[1]由杠杆平衡条件得，该位置离小孔B的距离为 [2]该杆秤测得的物体和秤盘最大总重为 杆秤测量最大值为 10．如图是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服．已知衣架上所挂衣服的总重力为45N，小燕同学用大小为15N的力拉动绳子自由端，在5s时间内使衣服匀速上移1m（不计绳重及摩擦）。求： （1）拉力做功的功率是多少W ？ （2）该装置的机械效率是多少 ？动滑轮、横梁和衣架的总重力是多少N ？ （3）请写出一条提高该装置机械效率的方法： 。 【答案】 12W 75% 15N 见解析 【详解】（1）[1]由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n=4，则拉力移动的距离为 拉力做的总功为 拉力的功率为 （2）[2]该过程中的有用功为 该装置的机械效率为 [3]不计绳重和摩擦时，根据可知，所以动滑轮、横梁和衣架的总重力为 （3）[4]提高该装置机械效率，可以通过增大提升衣服的重力来增大有用功，或者减小动滑轮、横梁和衣架的重力来减小额外功。 11．相传抛石机发明于周代，叫“抛车”；据《范蠡兵法》记载，“飞石重十二斤，为机发，行三百步”；抛石机的机架两支柱间有固定横轴，上有与轴垂直的杠杆，可绕轴自由转动；杠杆短臂上固定一个重物，长臂末端有弹袋（类似投石带的套子）用于装弹，当短臂重锤完全落下时，投射物从弹袋中沿约45度角飞出，30公斤的石弹射程约140﹣210米，100公斤的石弹射程约40-70米；抛石机的威力巨大，为冷兵器时代最佳的攻城利器； （1）请在简化示意图中作出动力臂L1、阻力臂L2； （2）抛石机属于 杠杆，其优点是 ； （3）请举一个此类杠杆在生活中的应用实例。 【答案】 费力 省距离 生活中镊子、筷子、钓鱼竿、食品夹都属于费力杠杆 【详解】（1）[1]支点为O，先反向延长画出F1的作用线，从支点画出F1的作用线的垂线，支点到垂足的距离为F1的力臂L1；正向延长画出F2的作用线，从支点画出F2的作用线的垂线，支点到垂足的距离为F2的力臂L2。如图所示： （2）[2][3]由图可知，动力臂L1＜L2，所以抛石机为费力杠杆，虽然费力，但省距离。 （3）[4]使用抛石机这样的费力杠杆，费力、但省距离，生活中镊子、筷子、钓鱼竿、食品夹都属于这类杠杆。 12．如图所示，长2米的质量不计杠杆OA可绕O点转动，上面放一个质量为2kg的小球，在绳AB的作用下保持水平平衡，已知绳AB能承受最大的拉力是15N。 (1)当小球从O点向A点做匀速运动，若绳子不被拉断，则小球运动到离A点最近的距离是多少？ (2)为了增加小球在杠杆上运动的时间，请写出你的合理建议。 【答案】(1)0.5m (2)减小球运动的速度；增大绳子AB能承受的最大拉力；减小球的重力等均可 【详解】（1）小球的重力 设球运动路程为s时，绳AB的拉力达到最大15N。 由杠杆平衡条件得 代入数据可得 解得，即离A点最近的距离为 （2）根据可知：影响小球在杠杆上运动的时间的因素是：路程和速度，而路程又由绳子AB能承受的最大拉力决定的，故增加小球在杠杆上运动的时间的方法有：减小球运动的速度；增大绳子AB能承受的最大拉力；减小球的重力等均可。 13．（1）杠杆是最简单的机械之一、阿基米德发现的杠杆原理即杠杆平衡条件为 （用公式表示）。 （2）在探究杠杆平衡条件的实验中，调节杠杆使其在水平位置平衡，好处是 。 （3）如图所示，杠杆左端悬挂重物G，右端施加竖直向下的动力F，使杠杆在此位置静止，画出图中动力F的力臂l。 （4）若将重物匀速提升一定高度，且动力方向始终竖直向下（忽略杠杆自身重力和摩擦的影响），则动力F大小将 。 【答案】 F1l1=F2l2 便于测量力臂的大小 不变 【详解】（1）[1]阿基米德发现的杠杆原理即杠杆平衡条件为：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即 F1l1=F2l2 （2）[2]杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，这样做的好处是便于在杠杆上读出力臂的大小。 （3）[3]从支点O做力F的作用线的垂线，该垂线段即为动力F的力臂l，如图所示 （4）[4]保持动力F始终竖直向下，将重物缓慢提升时，动力臂和阻力臂的比值始终不变，阻力G不变，由杠杆平衡的条件可知拉力F的大小不变。 14．小汪同学在公园散步时看到一健身器材。人坐在座板上，将把手用力向后拉至身体两侧即可健身，器材前端设有可调节的配重盘。器材的一部分可简化为以O为支点的杠杆，配重盘置于杠杆A点，如图乙所示，其中配重盘对杠杆的作用力视为阻力。 (1)请在图乙画出人施加的动力的力臂及阻力， 并判断此时该杠杆属于 （选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆； (2)如图乙所示，方向不变，若要增加训练强度，使增大，应将配重盘向 （选填“左”“右”）移动，理由是 。 【答案】(1) 省力 (2) 左 见解析 【详解】（1）[1]从支点O向力F1的作用线作垂线段l1，阻力是配重盘向下的压力，如图所示： 根据图中动力臂大于阻力臂，故是省力杠杆。 （2）[1][2]当阻力与动力臂一定，根据杠杆平衡条件，阻力臂越大动力越大，故使F1增大，应将配重盘向左移动。 15．小雯有两个质地均匀的实心物体M、N，它们的体积VM＜VN，为了比较哪个物体更重，哪个物体的密度更大，小雯进行了以下实验： ①取一根长筷子，已知A、E为筷子的两个端点，O为筷子的中心点； ②将细绳系在筷子上，移动悬挂点，直到筷子水平平衡，如图甲所示； ③将金属块M、N分别系在B、D点，筷子静止时如图乙所示。 请根据上述信息，回答以下问题： (1)筷子的重心在 点（选填“B”或“C”或“O”或“D”）； (2)请在图乙中画出筷子的D点受到的拉力及其力臂； (3)重力GM GN，密度ρM ρN（选填“＞”或“＝”或“＜”）。 【答案】(1)C (2) (3) > > 【详解】（1）甲图筷子静止时，受到拉力和重力，这两个力平衡，故拉力和重力作用在同一直线上，因而重心在C点。 （2）筷子的D点受到的拉力竖直向下，根据从支点到力的作用线的距离是力臂，画出该拉力的力臂，如图所示： （3）[1]由图可知D点所受力的力臂大于B点所受力的力臂，所以B点所受的力大于D点所受的力，又B点所受的力等于GM，D点所受的力等于GN，所以GM＞GN。 [2]GM＞GN，由G=mg可知，mM＞mN，又VM＜VN，由密度公式可知，ρM＞ρN。 16．如图甲是广泛应用于建筑的强夯机，使用时夯锤从高处下落撞击地面，从而起到夯实地基的作用。某起重机以24kW的恒定功率将质量为千克的夯锤，从静止开始竖直向上提升9s，夯锤上升过程中的速度v和时间t的关系图像如图所示。 求（g取10N/kg） (1)如图甲所示，a是 滑轮。夯锤被提高，是增加夯锤的 能。 (2)时夯锤所受的拉力。 (3)若夯锤上升的总高度为10m，则最后5s拉力的平均功率为多大。 【答案】(1) 动 重力势 (2) (3) 【详解】（1）[1]如图甲所示，a随夯锤上下移动，因此是动滑轮。 [2]夯锤的质量不变，将夯锤提升到高处，是为了增大夯锤的重力势能。 （2）在内，夯锤做匀速直线运动，拉力与重力二力平衡，时，夯锤所受的拉力 （3）起重机全程对夯锤所做的功 前9s拉力所做的功 最后5s拉力所做的功 最后5s拉力的平均功率 17．起重机能方便地将数吨的重物吊起，如图所示为一小型起重机。 (1)某次作业中，该起重机匀速吊起重为6×103N的物体，电动机的拉力为4×103N，使物体上升了5m，此过程中，有用功为 ，机械效率为 ； (2)在这个过程中，物体的机械能（　　） A．不变 B．变大 C．变小 【答案】(1) 3×104J 75% (2)B 【详解】（1）[1]有用功 [3]滑轮组绳子股数 绳端移动的距离 则拉力做的总功 该起重机的机械效率 （2）机械能包括动能和势能。物体质量不变，匀速上升，动能不变，重力势能增加，因此机械能变大。故AC不符合题意，B符合题意。 故选B。 18．如图所示，磁性物块A在磁力作用下紧贴在铁质墙壁上，已知A重480N，由于墙壁与A之间的摩擦，用竖直向上的拉力使A沿墙壁向上匀速运动时，的大小为600N。 (1)在的作用下，A沿墙壁向上匀速移动了一段距离s，已知此过程中做功600J，求s的大小 。 (2)①改用滑轮组拉动A，使之沿同一墙壁向上匀速移动相同的距离s，此过程中对滑轮组绳端的拉力恒为500N，使用此滑轮组 （选填“省力”、“费力”或“不省力也不费力”）。 ②求所做的功 。 (3)求滑轮组的机械效率 。 【答案】(1)1m (2) 省力 1500J (3)32% 【详解】（1）物块A移动的距离为 （2）[1]直接提起物块时用力为600N，用滑轮组提升时绳端的拉力为500N，使用此滑轮组可以省力。 [2]如图，由3段绳子吊着动滑轮，绳子自由端移动的距离为 所做的功为 （3）滑轮组的机械效率为 19．如图所示，工人用斜面向上、大小为500N的推力，将重800N的货物从A点匀速推至B点；再用100N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5s，到达C点。已知长3m，长1.2m，距地面高1.5m。试问： (1)利用斜面搬运货物主要是为了 ； (2)水平推力做功的功率为多少？ (3)斜面的机械效率为多少？ 【答案】(1)省力 (2)24W (3)80% 【详解】（1）使用斜面能够省力，但是费距离；利用斜面搬运货物主要是为了省力。 （2）水平推力做功的功为 功率为 （3）斜面的机械效率为 20．如图所示，质量为60kg的小明将重800N的物体匀速提升2m。若不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率为80%。（g取） (1)请在图中画出合理的绕线； (2)该滑轮组的有用功是多少J； (3)绳端的拉力F为多少N； (4)使用该滑轮组的最大机械效率是多少? 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）小明的重力为 所以滑轮组起到了省力作用，人站在地面拉动绳子，因此绳子的拉动方向应向下，则应以定滑轮挂钩为起点自内向外绕绳，最终有效绳子段数，作图如下： （2）该滑轮组的有用功为 （3）绳端的拉力F做功为 绳子自由端移动距离为 则绳端的拉力F为 （4）若不计摩擦和绳重，动滑轮重力为 小明的重力为600N，则当绳端的拉力最大为600N时，物体的重力最大，机械效率最高，物体的重力最大为 则使用该滑轮组的最大机械效率 21．如图所示，小明同学在做俯卧撑时可看做一根杠杆，O为支点，他的质量是60kg，P点为重心。 (1)画出图示俯卧撑中的动力臂、阻力臂 ； (2)小明每次将身体匀速撑起，肩部上升0.4m，则双手对地面的压力大小为 。 【答案】(1) (2)360N 【详解】（1） 以O为支点，O点到重力作用线的距离为阻力臂L2、O点到动力作用线的垂线段为动力臂L1，作图如下： （2） 此时人可以看成杠杆，由杠杆的平衡条件得，则 由于力的作用是相互的，则双手对地面的压力大小为360N。 22．小明同学家住楼上，最近正在装修房子，需要搬运装修材料，但有些材料由于楼道过窄不方便搬运，于是小明利用所学的物理知识帮工人组装了如图甲所示的滑轮组，这样站在地上就可以把材料运上楼。若某次搬运的材料质量为，工人利用滑轮组在内将材料提升了，滑轮组的机械效率为（绳重及摩擦忽略不计，取）。 (1)工人利用滑轮组搬运材料 （选填“能”或“不能”）省功； (2)搬运质量为的材料时，求装修工人做的有用功； (3)搬运质量为的材料时，求装修工人作用在绳端的拉力； (4)装修过程中，小明看到工人使用了如图乙所示的“瓷砖定位器”，使用时用手压手柄，此时的手柄可视为一个杠杆，图丙是其简化示意图，图中O为支点，是使用“定位器”时点受到的阻力。请在图丙中画出作用在点的最小动力及其力臂。 【答案】(1)不能 (2)6750J (3)500N (4) 【详解】（1）根据功的原理可知，使用任何机械都不能省功，只能改变力的大小、方向或做功距离，总功不会减少。 （2）质量为75kg的材料所受重力 装修工人做的有用功 （3）该滑轮组的机械效率，由可得工人做的总功 由图可知，滑轮组绳子的有效股数，绳子自由端移动的距离 由得拉力 （4）由杠杆平衡条件可知，当阻力和阻力臂不变时，动力臂最长则动力最小。支点为O，则最长力臂L1是支点O到动力作用点A的距离OA；过A点作垂直于OA向下的力，即为最小动力F1。如图所示： 23．生活中，许多工具可视为杠杆，学会使用给我们带来了方便。 (1)如图甲所示为一款手动榨汁机，使用时上方压杆可以视作杠杆，图乙是其示意图（O为其支点）请在图乙中画出下压时作用在A点的最小动力及力臂 (2)（不定项）如图所示，下列工具正常使用时，属于省力杠杆的有（　　） A． B． C． D． (3)（单选）如图所示，使用剪刀剪断较粗的麻绳时，可能存在一定的困难。这时我们可以采用的方法是（　　） A．将绳远离O点，增大动力臂 B．将绳远离O点，增大阻力臂 C．将绳靠近O点，减小动力臂 D．将绳靠近O点，减小阻力臂 【答案】(1) (2)ACD (3)D 【详解】（1）根据杠杆平衡条件，在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小。所以要找到作用在A点的最小动力，需先确定最长动力臂。由图可知，支点为O，连接OA，OA就是最长的动力臂。因为动力的作用是下压，所以动力F1的方向应垂直于OA向下，这样才能保证动力臂为OA，从而得到最小动力F1。阻力臂是从支点O到阻力F2作用线的垂直距离。过支点O作阻力F2作用线的垂线段，该垂线段就是阻力臂l2。图示如下 （2）A.核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，根据省力杠杆的定义（动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆），属于省力杠杆，故A符合题意； B．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，根据费力杠杆的定义（动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆），属于费力杠杆，故B不符合题意； C．钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C符合题意； D．行李车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故D符合题意。 故选ACD。 （3）A．将绳远离O点，是增大了阻力臂，根据杠杆平衡条件，阻力臂增大时，更难剪断麻绳，故A不符合题意； B．将绳远离O点，是增大阻力臂，不能省力，更难剪断麻绳，故B不符合题意； C．将绳靠近O点，是减小了阻力臂，而不是减小动力臂，故C不符合题意； D．将绳靠近O点，根据杠杆平衡条件，阻力臂减小，在动力和动力臂一定时，会更省力，从而容易剪断较粗的麻绳，故D符合题意。 故选D。 24．如图甲所示的独轮车是生活中搬运泥土轻便工具，某次搬运泥土时，车体和泥土的总重G=1000N，运泥土时从A点提起独轮车把手。图乙为独轮车被抬起到某位置静止时的示意图，已知：AO=1.2m，C为OB连线上一点，OC=0.3m，OB=1m。 （1）独轮车可看作是一个 （选填“省力”或“费力”）杠杆。 （2）图乙所示位置时，手需要提供的最小拉力F为 N；若继续向上拉动，所需最小拉力将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 （3）为了更轻便，可以把车厢内泥土适当向 （选填“左”或“右”）移。 【答案】 省力 250 变小 左 【详解】(1)[1]因为独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆。 (2)[2][3]根据杠杆的平衡条件，在阻力和阻力臂不变的情况下，当动力臂最长时，最省力，故当在A点垂直于OA的方向上用力，此时动力臂最长，最省力，可得 F×OA=G×OC 可得 若继续向上拉动，动力臂不变（等于OA），阻力臂（重力的力臂）减小，阻力G不变，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，所需最小拉力将变小。 (3)[4]为了更轻便，可以把车厢内泥土适当向左移动，减小阻力臂，在阻力和动力臂一定时，可以使动力减小，能达到省力的目的。 25．小勇同学利用星期天积极参加社会实践活动，到养老院当义工，在活动中要帮助老人将3壶相同的油从一楼搬到三楼。小勇第一趟将一壶油从一楼提到三楼，用时20s；第二趟将两壶油从一楼提到三楼，用时30s。已知每壶油的质量为5kg，小勇的质量为45kg，每层楼的楼高是3m。（g=10N/kg) （1）第一趟小勇做了多少有用功？小勇做功的总功率是多少？ （2）比较小勇两趟做功效率的高低，并说明理由。 【答案】（1）3000J；150W （2）见解析 【详解】（1）第一趟小勇做的有用功W有用=G油h=m油gh=5kg×10N/kg×6m=300J 第一趟小勇做的总功W总=G总h=（m油+m人）gh=（5kg+45kg）×10N/kg×6m=3000J 第一趟小勇做的总功率 （2）第二趟做功效率高。 理由：小勇两次克服自己体重做的额外功不变，第二趟提两壶油增大了有用功，从而增大有用功在总功中的比值，所以第二趟做功效率高。 26．随着城市汽车数量的快速增长，社区的停车难题日益凸显。图甲所示为一种新型的垂直循环式停车装置，它能够将车辆提升至空中，有效节约地面空间。存车时，驾驶员只需将汽车驶入位于地面的存架上，系统便自动启动，平稳地将汽车升至高处的泊位。 图乙是该停车装置升降机构的工作原理简化图。其中O为杠杆OB的固定转轴，B端通过钢索与存架A相连；BC为牵引钢丝绳，与电动机相连；装置中还使用了一个定滑轮。存车时，电动机转动，通过钢丝绳牵引OB杆绕O点转动，（设整个过程中，BC绳子始终垂直于OB杆），从而将存架及汽车提升至指定高度并锁定；取车时，OB杆反向转动，使存架平稳回落至地面。 某次，该停车装置将一辆总质量为1.5t的车辆在40s内从地面提升至图乙位置。此时B点到地面的垂直距离为3m，汽车被提升了2m，OB杆长度为5m。整个机械装置中存架和OB杆的重力可忽略，但存在机械摩擦。请结合以上信息完成对这次车辆停放过程的分析。 (1)图乙中定滑轮的作用是 (2)在汽车从地面被提升至图乙所示位置的过程中，钢丝绳BC的拉力会逐渐 ，理由是：提升过程中，汽车重力不变，动力臂 ，阻力臂 （以上均选填“变大”、“变小”或“不变”）。 (3)若该装置提升此汽车的机械效率为75%，则电动机在此过程中输出的总功为 J，电动机的输出功率为 W； (4)为了更节能高效地使用该停车设备，管理人员对其进行了研究。下列说法中，正确的是________ A．提高电动机转速，可以提升机械效率 B．钢丝绳在OB杆上的固定点靠近O点，BC绳上的拉力会减小 C．在汽车提升过程中，汽车增大的机械能小于电动机消耗的电能 D．提升更重的汽车时，钢丝绳BC的拉力不变 (5)杠杆的机械效益是指杠杆的阻力和动力的比值。该装置在图乙所示位置的机械效益为 ；机械效益越大反映了该装置越 （选填“省力”或“费力”）。 【答案】(1)改变作用力的方向 (2) 变小 不变 变小 (3) (4)C (5) 1.25 省力 【详解】（1）定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力的方向。 （2）[1][2][3]由题可知，整个过程中，BC绳子始终垂直于OB杆，所以动力臂（OB的长度）不变；汽车重力不变，即阻力不变，阻力臂是从O点到汽车重力作用线的垂直距离，由于汽车是被平稳提升，在提升过程中，阻力臂变小。根据杠杆平衡条件，因为F2、L1都不变，L2变小，所以钢丝绳BC的拉力F1变小。 （3）[1]汽车的质量 汽车重力 汽车被提升的高度，有用功 若该装置提升此汽车的机械效率为75%，则电动机在此过程中输出的总功为总功 [2]电动机输出功率 （4）A．机械效率与有用功和总功的比例有关，与转速无直接必然关系，故A错误； B．钢丝绳在OB杆上的固定点靠近O点，动力臂变小，阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件，BC绳上的拉力会变大，故B错误； C．因为存在机械摩擦，电动机消耗的电能一部分转化为汽车的机械能，一部分克服摩擦做功，所以汽车增大的机械能小于电动机消耗的电能，故C正确； D．提升更重的汽车时，阻力变大，阻力臂和动力臂不变，根据杠杆平衡条件，钢丝绳BC的拉力会变大，故D错误。 故选C。 （5）[1]此时阻力臂为 根据杠杆平衡条件，该装置在图乙所示位置的机械效益为 [2]机械效益越大，说明阻力与动力的比值越大，即动力臂与阻力臂的比值越大，装置越省力。 27．阅读短文，回答问题 综合实践活动——设计制作简易杆秤 【实践背景】如图甲是《墨经》记载的杆秤，文中将待称量的物体称为“重”、将秤砣称为“权”。称量时，先将“重”挂在挂钩上，然后将“权”拨到合适位置，直至秤杆水平平衡，此时根据“权”绳所对应的刻度就可以知道待称物体的质量。为此，跨学科实践小组准备结合《墨经》的记载和已学知识，尝试自制简易杆秤并进行相关探究。 【器材准备】木条（总长）、圆柱形小桶、细绳、钩码（、若干） 【制作杆秤】如图乙，将小桶用细线悬挂在木条C端，移动绳套到B点，秤杆恰好在水平位置平衡，量得。选取的钩码作为“秤砣”，在小桶中添加钩码（当物体），移动“秤砣”，直至再次在水平位置平衡，在“秤砣”对应的位置标注所测物体的质量。 【交流评价】各学习小组对自制的杆秤及实验过程中的现象进行了评价交流。 (1)如图甲，提纽所在位置相当于杠杆的 ，当“重”减小时，“权”要向 （选填“左”或“右”）移动使杆秤再次水平平衡。 (2)如图乙，该“杆秤”的零刻度线在提纽 （选填“B点”“B点左”或“B点右”），该杆秤最多可称量 的物体。 (3)交流中发现，某小组制作的杆秤比小明的精确程度高。可能的原因是______。 A．使用的小桶质量较大，秤砣质量较大 B．使用的小桶质量较大，秤砣质量相同 C．使用的小桶质量较小，秤砣质量相同 D．使用的小桶质量相同，秤砣质量较小 (4)小明发现可以将图乙中杆秤改装成测量液体密度的“密度计”，他在小桶中倒水至标记处，移动秤砣至使秤水平平衡（如图丙），此时秤砣悬挂处标为“1.0”（如图丁）。换装其他液体继续实验，待杆秤水平平衡时，在秤砣悬挂处标注液体的密度值。图丁标注的刻度线分布 （选填“均匀”或“不均匀”）的；若小桶内液体体积（液面在标记处），则AB中点密度应该标 。 (5)小聪提出也可以将液体密度标在透明小桶的桶壁上（如图戊），先在小桶中倒入适量的水，移动秤砣使秤水平平衡，水面处标上“1.0”，小桶内倒入其他液体继续实验，保持 不变，待杆秤水平平衡，桶壁液面处标注相应密度值，请你对小明和小聪制作的“密度计”的刻度特点进行对比评价 （写出一点即可）。 【答案】(1) 支点 右 (2) B点 150 (3)D (4) 均匀 1.5 (5) 秤砣位置 见解析 【详解】（1）[1]在杆秤使用过程中，杆秤围绕转动的位置就是提纽所在位置，所以，在图甲中，提纽所在位置相当于杠杆的支点。 [2]由杠杆平衡条件可知，结合杆秤的特点可得关系式： 根据杆秤的使用规律可知，秤砣的重量与阻力臂不变，故动力臂与成正比例关系，所以，当“重”减小时，即减小，也相应减小，即“权”要靠近提纽，要向右移动，使杆秤再次水平平衡。 （2）[1]由题意可知，在图乙中，小桶内不放重物时，移动绳套到B点，秤杆恰好在水平位置平衡，所以，该“杆秤”的零刻度线在提纽B点。 [2]已知秤砣的质量为，制作杆秤用的木条总长20cm，阻力臂，故动力臂最长为 根据化简杆秤关系式可得： 所以该杆秤最多可称量的物体质量为 （3）当用杆秤称量物体时，根据杠杆平衡条件可得 变形得 当所称物体质量变化时，得 可见，杆秤的精确程度与小桶质量无关，物体质量变化相同时，秤砣质量越小，秤砣移动距离越大，精确程度越高，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 （4）[1]将杆秤改装成测量液体密度的“密度计”时，小桶中倒水至标记处，控制液体体积相同，移动秤砣至使秤水平平衡（如图丙），在秤砣悬挂处标注液体的密度值； 由杠杆平衡条件可得，化简后的杆秤使用时的关系式为： 因为，所以推理可得： 可见，液体的密度与动力臂成正比例函数关系，故标注的刻度线分布是均匀的。 [2]因为AB中点处的动力臂的数值应为，所以，当小桶内液体体积（液面在标记处）时，则AB中点处的密度数值为 因此，AB中点处应该标1.5。 （5）[1][2]由题意可知，小聪是通过控制液体的质量相等，在液面所到达的位置标记液体密度而制作出密度计，所以当小桶内倒入不同液体实验时，要保持秤砣位置不变，待杆秤水平平衡，桶壁液面处标注相应密度值； 由杠杆平衡条件可得，化简后的杆秤使用时的关系式为： 因为小桶为柱形容器，所以 整理，可得： 可见，桶内液面的高度与液体的密度成反比例函数关系，故桶壁液面处标注相应密度值是不均匀的。 所以，从刻度特点上相比较，小聪制作的密度计刻度不均匀，刻度值从上到下越来越密，而小明制作的密度计刻度值均匀，使用起来更方便、准确。 28．如图所示的验电器，也叫静电计，当带电体与金属球接触时，金属指针AB可发生偏转。左图的金属指针AB可等效成题图以O为支点的杠杆。 (1)以点为支点，在题图作出、的力臂、； (2)为了提高仪器的灵敏度，增大，可选择更 （选填“重力更大”、“重力更小”）的指针，理由是： 。 【答案】(1) (2) 重力更小 见解析 【详解】（1）力臂是从支点到力的作用线的垂直距离，对于F1，过支点O作F1作用线的垂线段，此垂线段即为F1的力臂L1。 对于G，过支点O作重力G作用线的垂线段，此垂线段即为G的力臂L2。故如下图所示： （2）要提高仪器的灵敏度，增大∠BOC，根据杠杆平衡条件，当F1和L1不变时（刚开始时不变），重力更小的指针更合适。理由：当F1和L1不变时，指针重力G越小，根据杠杆平衡条件，重力的力臂L2就越大，指针就越容易转动，从而能增大∠BOC，提高仪器的灵敏度。 29．如图（a）所示，悬挂在墙壁上的书架，书架上放置着一本总页数为120页的书。 (1)估算书对书架的压强约为 Pa，表示的意思为 。 (2)此书架可以看作杠杆，如图（b）所示，试在图（b）中标出支点O，并画出动力臂。 【答案】(1) 100 每平方米的书架上受到书的压力为100N (2) 【详解】（1）[1]估算书对书架的压强时，可先对书的质量与书架的接触面积进行估算。一本书质量大约，根据（取），可得书的重力 书对书架的压力 一本书长约，宽约，其与书架的接触面积 根据压强公式，可得书对书架的压强 [2] 压强的物理意义是物体单位面积上受到的压力。100Pa表示的物理意义是每平方米的书架上受到书的压力为100N。 （2）杠杆绕着转动的点为支点，此书架绕着墙壁与书架的连接点转动，所以支点在墙壁与书架的连接点处。动力臂是支点到动力作用线的垂直距离，从支点向动力的作用线作垂线段，该垂线段就是动力臂。如图所示： 30．如图是人举着哑铃的前臂骨骼、肌肉的情景，人的手臂相当于一个杠杆，支点为O，哑铃对手的压力为阻力F2，肱二头肌的张力是动力F1。 (1)请在图中画出阻力臂l2； (2)人的手臂相当于一个杠杆，支点为 （“肘关节、“膝关节”或“踝关节”），它其实是一个 （“省力”或“费力”）杠杆。 【答案】(1) (2) 肘关节 费力杠杆 【详解】（1）阻力臂是从支点O到阻力作用线的垂直距离。所以，过支点O作阻力作用线的垂线，这条垂线的长度就是阻力臂。如图所示： （2）[1]人的手臂相当于杠杆时，支点为肘关节。因为手臂绕着肘关节转动，肘关节是杠杆的支点位置。 [2]观察可知，动力臂小于阻力臂，也就是图中的肱二头肌的张力的力臂小于哑铃对手的压力的力臂。根据杠杆的平衡条件，当时，，所以它其实是一个费力杠杆。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $