《简单机械》一、单选题1.(2021·江苏省扬州市)有关蜡烛跷跷板的小制作，下列说法正确的是()A.选用越粗的蜡烛效果越好B.转轴位置离蜡烛重心越远越好C.为防止蜡烛摆动过大而翻转，可使转轴位置处于蜡烛重心上方D.为防止蜡烛摆动过大而翻转，可将蜡烛两端的下侧面削去一些2.(2021·浙江省温州市)停放自行车时，若要从如图四点中选择一点施加竖直向上的力，将后轮略微提起。其中最省力的点是()A.A点B.B点C.C点D.D点3.(2021·山东省临沂市)下列如图所示的工具，正常使用时省力的是()A.镊子B.羊角锤C.定滑轮D.筷子4.(2021·山东省枣庄市)如图所示，一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动，在木杆的右端施加一个始终垂直于木杆的作用力F，使木杆从OA位置匀速转1
到OB位置的过程中，力F的大小将()A.先变大，后变小B.先变小，后变大C.一直是变大的D.一直是变小的5.(2021·河南省)如图，工人师傅正在使用一根硬棒撬动石头，使用此硬棒()A.省力且省距离B.省力但费距离C.费力且费距离D.费力但省距离6.(2021·湖北省荆州市)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，采用如图所示的装置，滑轮组悬挂在水平支架上，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1m。已知物体A重400N，该工人重500N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为80%。关于该过程，下列说法正确的是()A.水平地面对工人的支持力为300NB.动滑轮重为50NC.人对绳子拉力的功率为120WD.支架受到滑轮组的拉力为850N7.(2021·湖南省怀化市)下列情境中的杠杆属于费力杠杆的是()
A.羊角锤拔钉子B.起子开瓶盖C.镊子夹物D.钳子剪导线8.(2021·湖南省常德市)如图所示的滑轮组将重10N的物体匀速提升1m，所用时间为2s，作用在绳子末端的拉力F为6N(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)，下列说法中正确的是()A.所的有用功为6JB.动滑轮自重4NC.拉力F做功的功率为5WD.该滑轮组的机械效率为83.3%9.(2021·广东省深圳市)如图，两个滑轮组，提升一个重为17N的物体A，(每个滑轮重相同)使物体A在2s内拉升了20cm，拉力如图所示，下列说法正确的是()A.甲中，绳端移动的距离为60cmB.乙中，拉力的功率为1.7WC.甲中，动滑轮由两根绳子吊着D.乙中，动滑轮的重力为2N10.(2021·广西壮族自治区贺州市)现有若干个规格相同的钩码，如图所示，为了使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆的A点挂()个钩码。3
A.1B.2C.3D.411.(2021·重庆市)如图所示，老师在课堂上用自制的滑轮组提升重物，将质量为36kg的重物在5s内匀速提升1m。他对绳的拉力F为200N。不计绳重和摩擦，下列判断正确的是()A.动滑轮的重力为20NB.拉力所做的功为200JC.拉力做功的功率为40WD.滑轮组的机械效率为90%二、多选题（本大题共2小题，共6.0分）12.(2021·天津市)利用如图所示的滑轮组先后匀速提升重为200N和150N的物体。已知提升200N的物体时，绳子自由端的拉力为125N，拉力的功率为125W。若两次物体上升的速度相同，不计摩擦和绳重，则提升重为150N的物体时()A.机械效率为80%B.机械效率为75%C.拉力的功率为50WD.拉力的功率为100W13.(2021·湖南省衡阳市)如图所示，一位同学用滑轮组拉着重450N的物体A，使它5s内在水平面上匀速前进1m，水平拉力F=75N，若与地面的摩擦力是物重的0.2倍，下列说法正确的是()A.他做的总功是150JB.他做的有用功是450JC.拉力做功的功率是15WD.该滑轮组的机械效率是60%三、填空题14.(2021·吉林省)如图所示，用125N的拉力F，把重力为300N的木箱匀速提升3m，滑轮组的机械效率为______；假如在上升过程中，拉木箱的绳子突然断了，木箱由于
______会继续向上运动一段距离。15.(2021·江苏省泰州市)如图，小明将一个重为30N的小车从斜面底端匀速拉到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为25N，小车沿斜面移动的距离s=1.6m，上升的高度h=0.6m。则小明对小车做的有用功是______J，斜面的机械效率是______。16.(2021·江苏省)小红利用杠杆制成一种多功能杆秤，使用前，杠杆左端低，右端高，她将平衡螺母向______调节，直至杠杆处于水平平衡，她取来质量均为100g的实心纯金属块a和b、合金块c(由a、b的材料组成)。她将a挂在A处，且浸没于水中，在B处挂上100g钩码，杠杆恰好处于水平平衡，如图所示，测得OA=50cm，OB=40cm，则a的密度为______g/cm3.接下来，她分别将b、c挂于A处并浸没于水中，当将钩码分别移至C、D处时，杠杆均水平平衡，测得OC=30cm，OD=34cm，则合金块c中所含金属a和金属b的质量之比为______。(ρ=1.0×103kg/m3)水17.(2021·浙江省绍兴市)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，“横木穿插碓头，硬嘴为铁，足踏其末面舂之”，如图甲所示。若碓头质量为20千克，不计横木的重力和摩擦。(1)图乙为脚用力向下踩舂时在某一位置的示意图，O点为支点，F2为阻力，请在图中作出阻力臂，此5
时舂属于______(选填“省力”、“等臂”或“费力”)杠杆。(2)若每次碓头上升的高度为0.6米，1分钟撞击臼中的谷粒20次，则人克服碓头重力做功的功率为______瓦。18.(2021·安徽省)如图，用滑轮组将一重物竖直向上匀速提升2m，所用拉力F=100N，若该过程中滑轮组的机械效率为80%，则滑轮组对重物做的有用功为______J。19.(2021·广东省)用如图甲的滑轮组提升重200N的物体，已知拉力F为80N，不计绳重和摩擦，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图线是______(选填“A”或“B”)，动滑轮重为______N，3s内对物体做的有用功为______J。20.(2021·海南省)如图所示，利用滑轮组把物体匀速提升一定高度，该滑轮组有______段绳子承担物重，在绳子承受范围内，不计绳重和摩擦，若增加所提升的物重，则滑轮组的机械效率将______(选填“变大”“变小”或“不变”)。21.(2021·陕西省)如图所示，工人师傅用沿斜面向上1000N的推力，将重为2000N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4m、高1.5m，则此过程中的有用功为______J，斜面的机械效率为______。使用斜面可以______(选填“省力”或“省功”)。22.(2021·黑龙江省齐齐哈尔市)杠杆是我们生活中一种常见的简单机械，如图所示，轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动，A点悬挂一个重为20N的物体，B点施加一个竖直向上的拉力F，使杠杆在水平位置平衡，且OB：AB=2：1。
则F=______N，此杠杆是______杠杆。四、作图题23.(2021·江苏省苏州市)图中利用羊角锤撬钉子，在锤柄上画出所施加的最小动力F和其力臂l。24.(2021·四川省成都市)由于土壤松动，一棵珍稀古树摇摇欲坠。园艺师用绳子将古树系住，通过山体固定，对古树展开救助。如图所示，把古树视为杠杆，O点为支点，A点为古树重心位置。请画出：①古树受到的重力G的示意图；②绳子拉力的力臂L。25.(2021·云南省)在图中，画出动力F的力臂L。26.(2021·青海省)在图中，画出杠杆平衡时施加在杠杆上的最小动力F1的作用点和方向，并画出所挂重物的绳子对杠杆拉力的力臂L2。7
五、实验探究题27.(2021·江苏省)一根长度为1.2m、重为5N的金属棒AB置于水平地面上，用弹簧测力计始终沿竖直方向拉棒的B端使其缓慢匀速拉起，直至离开地面，如图甲所示．(1)在此过程中，弹簧测力计对棒所做的功W与B端离开地面的高度h的关系，如图乙所示，其中最合理的是______．(2)在B端拉起的过程中，当h1=1m时，测力计的示数F1为3N；由此推断：金属棒的重心到A端的距离d=______m，当h2=2m时，拉力F1做的功W2=______J.(3)若通过弹簧测力计竖直地将置于水平地面上的金属棒AB的左端A缓慢匀速拉起，当h=0.6m时，测力计的示数F2=______N.28.(2021·浙江省湖州市)下列是某科学研究小组探究杠杆平衡条件的实验过程：(本实验均使用轻质杠杆)实验1：在直杠杆水平平衡时(如图甲所示)进行实验，记录多组数据。得出：F1×s1=F2×s2(注：s1和s2分别表示支点O到F1和F2的作用点的距离)。在直杠杆倾斜平衡时(如图乙所示)进行实验，也得到了同样的结论。
该结论适用于所有平衡时的杠杆吗？实验2：科学研究小组用一侧弯曲的杠杆进行如图丙所示的实验，移动钩码，改变钩码数量，记录数据如表，分析表格数据发现上述结论并不成立，但发现一个新的等量关系，即：______。实验次数F1/Ns1/cmF2/Ns2/cml2/cm11.010.00.521.320.121.520.01.031.729.832.030.02.525.524.0s和l(支点到力的作用线的距离)这两个量在研究杠杆平衡条件时，哪个量才是有价值的呢？研究小组的同学观察到：支点到F1的作用点的距离(s1)与支点到F1的作用线的距离(l1)是相等的。研究小组的同学又进行了实验。实验3：①移动钩码，使杠杆______，并使杠杆处于平衡状态。②记录F1、s1、l1和F2、s2、l2。③改变钩码数量，移动钩码，记录杠杆处于平衡时的多组F1、s1、l1和F2、s2、l2。④分析实验数据，得出弯杠杆的平衡条件。最后，通过科学思维，得出所有杠杆的平衡条件都是：F1×l1=F2×l2。杠杆的平衡条件可用于解释许多杠杆应用，如用图1方式提升物体比用图2方式省力，就可用杠杆的平衡条件作出合理解释。9
请回答：(1)在研究一侧弯曲的杠杆时，发现的一个新的等量关系是______。(2)将实验3中的①填写完整。(3)“支点到力的作用线的距离”在科学上被称为______。通过探究杠杆平衡条件的实验，使我们深深认识到建立这一科学量的价值。(4)用图1方式提升物体比用图2方式省力的原因是______。29.(2021·浙江省丽水市)杆秤(如图甲)是我国古老的衡量工具，现今人们仍然在使用。某兴趣小组在老师的指导下，动手制作量程为20克的杆秤(如图乙)。【制作步骤】①做秤杆：选取一根筷子，在筷子左端选择两点依次标上“A”、“B”；②挂秤盘：取一个小纸杯，剪去上部四分之三，系上细绳，固定在秤杆的“A”处；③系秤纽：在秤杆的“B”处系上绳子；④标零线：将5克的砝码系上细绳制成秤砣，挂到秤纽的右边，手提秤纽，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上“0”；⑤定刻度：……【交流评价】(1)杆秤是一种测量______的工具；(2)当在秤盘上放置物体称量时，秤砣应从“0”刻度向______侧移动；(3)步骤④标零线的目的是______；(4)根据杠杆平衡条件可知，杆秤的刻度是均匀的。定刻度时，小科和小思采用不同的方法，你认为______的方法更合理。
小科：先在秤盘上放1克物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上1；然后在秤盘上放2克物体……；按上述方法直到标出所有刻度。小思：在秤盘上放20克物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上20，0和20之间分为20等份，依次标上相应刻度。30.(2021·江西省)[探究名称】探究杠杆的平衡条件[猜想与假设】猜想一：动力×动力臂=阻力×阻力臂猜想二：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离【设计实验与进行实验】(1)如图甲所示，应将杠杆两端的螺母向______(选填“左”或“右”)调节，使杠杆在水平位置平衡。(2)如图乙所示，小明同学挂上钩码并调节钩码的位置，使杠杆水平平衡，记录的数据如表。(3)改变钩码的______和钩码的位置重复上述实验两次，记录的数据如表。实验次数动力F1/NOB间距离/cm阻力F2/NOA间距离/cm11.050.510小明21.5101.01531.0102.0540.8151.010小红和小明51.4151.010【分析与论证】根据小明同学的数据可验证猜想______(选填“一”、“二”或“一和二”)是正确的。而小红同学则认为小明同学每组数据中的力臂恰好都等于支点到力的作用点的距离，具有一定的特殊性，还应改变动力或阻力的______进行实验。11
于是，小红同学协助小明同学按图丙方式进行实验，获得表中后两组数据。综合分析表中数据可验证猜想______是错误的。若要验证另一种猜想是否正确，必须添加的测量工具是______。通过以上探究，小明同学真正理解了力臂是支点到______的距离。31.(2021·海南省)如图所示，根据杠杆的平衡条件测量某种液体的密度，所用器材：轻质杠杆(自身重力忽略不计)、容积为100mL的空桶、重为0.5N的物体M、刻度尺、细线。(1)如图甲所示，为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向______调节；调节杠杆在水平位置平衡的目的是______。(2)把空桶悬挂在A点，物体M悬挂在B点时，杠杆再次在水平位置平衡，测得OA的长度为10cm，OB的长度为20cm，则空桶重为______N。(3)若此时，往A点的空桶内注满某种液体，调节物体M到C点时，杠杆在水平位置重新平衡，测得OC的长度为42cm，则桶内液体的密度为______kg/m3。32.(2021·甘肃省武威市)学完大气压之后，老师布置了用带挂钩的塑料吸盘估测大气压的大小的实验，如图甲所示。小刚实验小组现有带挂钩的塑料吸盘、量程为5N的弹簧测力计、玻璃板。(I)他们设计了如下实验步骤：A.记录弹簧测力计的示数为F，这就是大气对吸盘的压力B.小刚将蘸水的塑料挂衣钩的吸盘放在光滑玻璃板上，用力挤压吸盘C.用弹簧测力计钩着挂钩缓慢向上拉，直至吸盘刚要离开玻璃板D.测量吸盘与玻璃板接融面的直径d，计算吸盘与玻璃板的接触面积S=1.0×10−4m2FE.根据P=，计算出大气压的大小PS你认为合理的实验步骤顺序应该是______(选填“①”或“②”)；
①：DBACE②：BDCAE(2)排好序后进行实验，弹簧测力计控至最大读数。吸盘仍未脱离玻璃板。若大气压按照约为1×105Pa计算，弹簧测力计量程至少要大于______N；(3)因为没有多余的大量程弹簧测力计，小刚运用其它器材结合所学物理知识设计了如图乙所示方案测量，保持轻杆水平，在吸盘刚要离开玻璃板时，弹簧秤读数是______N，可计算出大气压值为______Pa；(4)他们发现实验结果明显比真实气压值小，其中的原因可能是______。(答1条即可)六、计算题33.(2021·河北省)图甲是一辆起重车的图片，起重车的质量为9.6t。有四个支撑脚，每个支撑脚的面积为0.3m2，起重时汽车轮胎离开地面，图乙是起重机吊臂上的滑轮组在某次作业中将质量为1200kg的货物匀速提升，滑轮组上钢丝绳的拉力F为5000N，货物上升过程中的图象如图丙所示。(不考虑绳重，g取10N/kg)求：(1)提升货物过程中起重车对水平地面的压强；(2)拉力F的功率；(3)提升货物过程中滑轮组的机械效率。13
34.(2021·上海市)杠杆平衡时，动力F1大小为20N，动力臂l1为0.8m，阻力臂l2为0.4m，求阻力F2的大小。35.(2021·安徽省)研究物理问题时，常需要突出研究对象的主要因素，忽略次要因素，将其简化为物理模型。(1)如图甲，一质量分布均匀的杠杆，忽略厚度和宽度，长度不可忽略，用细线将它从中点悬起，能在水平位置平衡。将它绕悬点在竖直面内缓慢转过一定角度后(如图乙)释放，为研究其能否平衡，可将它看成等长的两部分，请在图乙中画出这两部分各自所受重力的示意图和力臂，并用杠杆平衡条件证明杠杆在该位置仍能平衡；(2)如图丙，一质量分布均匀的长方形木板，忽略厚度，长度和宽度不可忽略，用细线将它从AB边的中点悬起，能在水平位置平衡。将它绕悬点在竖直面内缓慢转过一定角度后(如图丁)释放，木板在该位置能否平衡？写出你的判断依据。
36.(2021·山东省菏泽市)如图所示是一个水位监测仪的简化模型。杠杆AB质量不计，A端悬挂着物体M，B端悬挂着物体N，支点为O，BO=4AO。物体M下面是一个压力传感器，物体N是一个质量分布均匀的实心圆柱体，放在水槽中，当水槽中无水时，物体N下端与水槽的底部恰好接触且压力为零，此时压力传感器的示数也为零。已知物体N的质量m2=4kg，高度H=1m，横截面积S=20cm2(g取10N/kg，ρ=1.0×103kg/m3)。求：水(1)物体N的密度ρ；(2)物体M的质量m1；(3)当压力传感器的示数F=40N时，求水槽内水的深度h。37.(2021·山东省枣庄市)如图所示，工人师傅用150N的拉力，使重为1000N的物体以0.2m/s的速度在地面上沿水平方向做匀速直线运动，已知物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2倍。不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦。求：(1)工人师傅拉力的功率；(2)动滑轮的重；(3)若物重增大到2000N，则滑轮组的机械效率是多少？15
38.(2021·山东省东营市)如图是某科技小组设计的打捞装置示意图，已知被打捞的合金块密度为4×103kg/m3，体积为0.01m3。每个滑轮重100N，绳重和摩擦=1.0×103kg/m3均忽略不计。(水的密度ρ水，g取10N/kg)(1)合金块下表面距水面5m时，求合金块下表面所受水的压强。(2)合金块未露出水面时，求合金块受到的浮力。(3)完全露出水面后，合金块在5s内匀速上升了2m，求人的拉力及其功率。
39.(2021·山东省泰安市)如图所示，甲工人用水平推力F甲推动重为750N的货物，在水平路面上匀速移动2m至仓库门口A处，用时10s，此过程中甲工人做功的功率P甲=30W；乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在同样的路面上匀速移动3m到达指定位置B，拉力F乙为80N。求：(1)甲工人做的功；(2)该滑轮组的机械效率。40.(2021·湖北省武汉市)如图甲所示，某款国产水陆两用挖掘机的机械臂可绕O点转动，这辆挖掘机有两条履带，每条履带内均有1个由合金材料制成的空心浮箱，每个浮箱(可视为长方体)宽为1.5m，高为2m，合金密度为8.0×103kg/m3。(1)某次测试中，质量为60kg的驾驶员驾驶挖掘机，从6m高的平台沿斜坡向下缓慢行驶20m，到达水平地面。①请在图乙中画出挖掘机沿斜坡向下缓慢行驶时，挖掘机对斜坡的压力的示意图。17
②在上述过程中，驾驶员的重力做了多少功？(2)如图甲所示，开始时机械臂伸直且静止，O、A、B三点在同一直线上，OA=10m，AB=0.5m，机械臂和斗铲整体的重心在A点；机械臂控制斗铲装取质量为1t的沙石后，机械臂、斗铲和伸缩杆缓慢运动到如图甲所示的位置时静止，这时机械臂、斗铲和沙石整体的重心在B点。已知伸缩杆先后两次对机械臂的支持力(支持力垂直于机械臂)之比为5：7，则机械臂和斗铲的总质量是多少？(3)已知制作每个浮箱时所用合金的体积V与浮箱长度L的关系如图丙所示，不计履带排开水的体积和驾驶员的质量，除2个完全相同的浮箱外，挖掘机其余部分的质量为33t。若挖掘机漂浮在水中，2个浮箱浸入水中的深度均不超过1.5m，则每个浮箱的长度至少是多少？41.(2021·湖南省郴州市)如图所示是小林同学组装的提升重物的装置，动滑轮重80N，不计绳重和摩擦。在拉力F的作用下，将重为320N的重物经过20s匀速提升了3m。求：(1)拉力F的大小；(2)拉力F做功的功率；(3)此过程动滑轮的机械效率。42.(2021·广东省)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10kg，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10N/kg)，求：(1)提起哪处的秤纽，此秤的称量最大？(2)秤砣质量为多少？(3)当提起C处秤纽称一袋质量为2kg的荔枝时，D与C之间的距离为多少？43.(2021·广东省深圳市)深圳地铁岗厦北综合交通枢纽工程工地上，一线施工人员正在紧张忙碌，进行架桥机钢梁吊装等施工作业。(g取10N/kg)(1)图2为图1中起重机的简图，请画出阻力F2的力臂l2(2)图3为架桥机的装置图，已知箱梁的质量为5×105kg，体积为200m3，架桥机滑轮组总拉力为4×105N，自由端移动距离为25m，将箱梁提升lm。求：①箱梁的密度；②架桥机在此过程中的有用功③架桥机在此过程中的机械效率。19
44.(2021·重庆市)小军发现一个质量为1.6kg、不吸水的新型圆台体建筑材料，他只有量程为5N的弹簧测力计，设计了如图所示装置进行实验。重为8N、底面积为100cm2的薄壁容器M内盛有2000cm3的水，容器M置于水平地面，当轻质杠杆在水平位置平衡时竖直向上的拉力F为1.5N，此时材料浸没在水中静止且未触底。求：(1)材料受到的重力；(2)材料未放入前容器对水平地面的压强；(3)材料的密度。45.(2021·四川省达州市)如图甲、乙所示，物体M先后浸没在水和浓盐水中(ρ盐水>ρ水)，用同一滑轮组从两种液体中将物体M匀速提出水面，拉力F和F'随时间t变化的图像如图丙所示。不计绳重、摩擦及水的阻力，物体M不吸水、不沾水，g=10N/kg。(1)图丙中______(选填“A”“B”)曲线表示拉力F随时间t变化的图像。(2)求物体M浸没在水中受到的浮力。(3)如果物体M浸没在水中滑轮组的机械效率为η1，完全拉出水面滑轮组的机械效率为η0，浸没在浓盐水中滑轮组的机械效率为η2，已知η0：η1=25：24，η0：η2=20：19，求物体M浸没在盐水中的浮力。
46.(2021·四川省遂宁市)创新科技小组用轻质杆设计制作了测量液体密度的工具--密度秤。其中经防腐处理的合金块重8N，体积100cm3，秤砣重2N，秤纽处O到A端长10cm。测量时手提着秤纽将密度秤的合金块浸没在待测液体中(不接触容器)，调节秤砣位置使秤杆水平平衡，秤砣悬挂处的刻度值为被测液体密度。请解答下列问题(g=10N/kg)：(1)在底面积为100cm2的烧杯内装入20cm深的待测液体，测量情况如图，测得OC长34cm。求秤杆A端受到绳子的拉力大小。(2)C点刻度表示的待测液体密度多大？(3)以上过程中合金块放入前后，待测液体对烧杯底部压强变化多少？(4)请列出秤砣悬挂位置到秤纽O点距离L与待测液体密度ρ的函数关系式，并说明制成的密度秤刻度是否均匀。21
七、综合题47.(2021·浙江省宁波市)反思是一种良好的学习品质。(1)一根轻质硬棒AB，在力的作用下能绕固定点O转动。现在硬棒AB上施加两个力F1和F2，O点到F1和F2的作用线的距离分别为d1和d2。小宁认为，只要满足F1×d1=F2×d2，则硬棒AB一定保持静止状态或匀速转动。你认为小宁的想法正确吗？请说出你的理由。(2)在“动滑轮”实验中，小宁通过如图所示装置进行实验，得到结论：使用动滑轮匀速提升物体，竖直向上的拉力F小于物重G。小宁思考后认为，即使不计摩擦和绳重，上述结论要成立，物重G和动滑轮重G动之间也必须满足一定条件。请你说出这一条件，并予以证明。48.(2021·湖南省张家界市)党的十九大报告提出，要建设生态宜居、生活富裕的新农村。某兴趣小组在社会实践中来到某乡村建筑工地，建筑工地工人们用如图甲所示的滑轮组来提升重物，不计绳重和摩擦。(1)一个工人质量为60kg，竖直向上匀速拉动700N的重物时，绳上拉力为400N，将重物提升2m用时20s，滑轮组的机械效率为多少？(2)在这20s的时间内拉力的功率为多少W？(3)该工人能够提升的最重的物体约为多少kg？(4)请你设计另一种最省力的绕线方式，并画于图乙中。(5)利用最省力的方式，提升800N的重物，求绳上拉力的大小？(6)利用最省力的方式，竖直向上以0.15m/s的速度匀速拉动绳子，求20s物体上升的距离？
答案和解析1.【答案】C【解析】解：A、制作蜡烛跷跷板时，选用较细的蜡烛能减小蜡烛的重力带来的影响，能使蜡烛在水平位置更加稳定，故A错误；B、转轴位置离蜡烛重心越远，根据杠杆的平衡条件可知，此时蜡烛容易发生翻转，故B错误；C、为防止蜡烛摆动过大而翻转，可使转轴位置处于蜡烛重心上方，蜡烛的重心变低了，稳度较高，故C正确；D、为防止蜡烛摆动过大而翻转，可将蜡烛两端的上侧面削去一些，这样能降低蜡烛的重心，增大稳度，故D错误。故选：C。(1)(2)根据杠杆的平衡条件分析；(3)(4)重心越低，稳度越高。本题考查了杠杆平衡条件的应用、提高稳度的方法，难度不大。2.【答案】D【解析】解：根据杠杆平衡的条件，F1×L1=F2×L2，在杠杆中的阻力、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．若要从如图四点中选择一点施加竖直向上的力，将后轮略微提起，是围绕前轮与地面的接触点转动，分别作出在ABCD四点施加竖直向上的力并延长，再支点作出垂线，即力臂，如图所示：由图可知最省力的点是D。故选：D。根据杠杆平衡的条件，F1×L1=F2×L2，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最省力，必须使动力臂最长．23
本题考查杠杆中最小力的问题，找到动力作用点到支点O的最长动力臂是解决问题的关键。3.【答案】B【解析】解：A、镊子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A错误；B、羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B正确；C、定滑轮实质是一等臂杠杆，不省力也不费力，故C错误；D、筷子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D错误。故选：B。结合图片和生活经验，判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。本题考查的是如何找出动力臂和阻力臂，并对杠杆分类，主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。4.【答案】A【解析】解：根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析，将杠杆缓慢地由最初位置拉到水平位置时，动力臂不变，阻力为杠杆的重力，也不变，阻力力臂变大，所以动力变大。当杠杆从水平位置拉到最终位置时，动力臂不变，阻力不变，阻力臂变小，所以动力变小。故F先变大后变小。故选：A。从支点向力的作用线作垂线，垂线段的长度即力臂。根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析，力F作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直，即动力臂不变，然后分析阻力与阻力臂的关系，并得出正确结果。本题是动态平衡问题，考查了学生对杠杆平衡条件的理解和灵活运用。能否正确分析重力的阻力臂与动力臂的大小关系是本题的解题关键。5.【答案】B【解析】解：由图可知，使用一根硬棒撬动石头时，动力臂大于阻力臂，由杠杆的平衡条件知道，此时动力小于阻力，即使用的是省力杠杆，由杠杆原理知道，使用任何机械都不省功，省力杠杆一定费距离，故B正确。故选：B。分析动力臂与阻力臂的长度关系，从而判断它属于哪种类型杠杆，进而判断其是否省力和是否省距离。该题考查杠杆的分类和特点，根据具体情况来判断，解决此类题的关键是判断动力臂与阻力臂的大小。
6.【答案】D【解析】解：W有GhGhG400NA、由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=2，则滑轮组的机械效率：η====×100%=×WFsF×nhnF2F总100%=80%解得：F=250N，由于人受到竖直向上的支持力、竖直向下的重力以及竖直向上的拉力，则地面对工人的支持力：F支持=G−F=500N−250N=250N，故A错误；1B、不计滑轮组的绳重和摩擦，由F=n(G+G动)可得，动滑轮的重力：G动=2F−G=2×250N−400N=100N，故B错误；C、绳子自由端移动的距离：s=2h=2×1m=2m，拉力做的功：W总=Fs=250N×2m=500J，W总500J绳子自由端拉力的功率：P===100W，故C错误；t5sD、由两个滑轮质量相等可知，定滑轮的重力G定=G动=100N，则支架受到滑轮组的拉力：F拉=3F+G定=3×250N+100N=850N，故D正确。故选：D。W有GhGhG(1)根据图示滑轮组可知绳子的有效股数，根据η====表示出滑轮组的机械效率即可求出绳WFsF×nhnF总子自由端受到的竖直向下的拉力，即工人受到的拉力，进一步求出水平地面对工人的支持力；1(2)不计滑轮组的绳重和摩擦，根据F=(G+G)求出动滑轮的重力；n动W(3)根据s=nh求出绳子自由端移动的距离，根据W=Fs求出拉力做的功，再利用P=求出绳子自由端拉t力的功率；(4)根据两个滑轮质量相等可知定滑轮的重力，支架受到滑轮组的拉力等于3股绳子的拉力加上定滑轮的重力。本题考查了滑轮组机械效率和功率公式、滑轮组绳子拉力公式的综合应用等，要注意支架受到滑轮组的拉力等于3股绳子的拉力加上定滑轮的重力。7.【答案】C25
【解析】解：A、羊角锤拔钉子时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；B、起子开瓶盖时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；C、镊子夹物时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；D、钳子剪导线时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。故选：C。结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。此题考查的是杠杆的分类主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。8.【答案】D【解析】解：A、有用功：W有用=Gh=10N×1m=10J，故A错误；1B、由图可知，n=2，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，拉力F=(G+G)，2动则动滑轮的重力：G动=2F−G=2×6N−10N=2N，故B错误；C、绳端移动的距离：s=2h=2×1m=2m，总功：W总=Fs=6N×2m=12J，W总12J拉力F做功的功率：P===6W，故C错误；t2sW有用10JD、滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%≈83.3%，故D正确。W12J总故选：D。(1)知道物体的重和提升的高度，根据W=Gh求出有用功；1(2)由图可知，动滑轮上绳子的有效股数n=2；不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，根据F=(G+G)求出动2动滑轮的重力；W(3)根据s=nh求出绳端移动的距离，W=Fs求出总功，利用P=求出拉力F做功的功率；t(4)滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。本题考查了功、功率、动滑轮重力、滑轮组机械效率的计算，是一道较为简单的计算题。9.【答案】A
【解析】解：由题意可知，不计绳重和摩擦。AC.由图甲可知，n1=3，则绳端移动的距离s1=n1h=3×20cm=60cm，故A正确，C错误；s22h22×0.2mB.由图乙可知，n2=2，绳自由端移动的速度：v2====0.2m/s，t2t22sWFs由公式P===Fv可知，拉力的功率为：P2=F2v2=9×0.2m/s=1.8W，故B错误；tt1D.在图乙中，由F=n(GA+G动)可知，动滑轮的重力：G动=2F2−GA=2×9N−17N=1N，故D错误。故选：A。(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s=nh可求出绳端移动的距离；WFs(2)由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据P===Fv可求出功率；tt1(3)由F=n(GA+G动)可求出动滑轮的重力。本题考查了使用滑轮组时动滑轮重力、绳子自由端移动的距离和速度、拉力功率的计算，根据题图确定n的大小是本题的突破口。10.【答案】C【解析】解：设每个钩码重为G，杠杆每格长度为L，由杠杆平衡条件得：2G×6L=nG×4L，则n=3。故选：C。由图示求出动力臂与阻力臂，然后由杠杆平衡条件求出钩码的个数。本题考查了杠杆平衡条件的应用，属于基础题。11.【答案】D【解析】解：A、物体的重力：G=mg=36kg×10N/kg=360N；1绳子的有效段数为n=2，不计绳重和摩擦，F=(G+G)，2动动滑轮的重力：G=2F−G=2×200N−360N=40N，故A错误；动B、绳子移动的距离为：s=2h=2×1m=2m，拉力在这5s内做的总功：W=Fs=200N×2m=400J，故B错误；总W总400JC、拉力的总功率：P===80W，故C错误；t5sD、用滑轮组提升重360N的物体，使它在5s内匀速上升1m，拉力在这5s内做的有用功：27
W=Gh=360N×1m=360J，有滑轮组的机械效率为：W有用360Jη=×100%=×100%=90%，故D正确。W400J总故选：D。1(1)根据G=mg得出物体的重力，确定绳子的有效段数，不计绳重和摩擦，由F=(G+G)得出动滑轮的n动重力；(2)根据s=2h得出绳子移动的距离，根据W总=Fs得出拉力在这5s内做的总功；W总(3)根据P=得出拉力F的功率；tW有用(4)根据η=×100%得出滑轮组的机械效率。W总本题考查了做功公式和功率公式、滑轮组机械效率公式的应用，明确有用功和总功是关键。12.【答案】BD【解析】解：(1)由图可知，n=2，绳子自由端移动的距离为物体移动距离的2倍，11不计摩擦和绳重，提升200N的物体时，则绳子自由端的拉力：F=(G+GL)，即125N=(200N+GL)，解22得：GL=50N，WFs拉力的功率：P===Fv，即125W=125N×v，解得：v=1m/s，tt11提升重为150N的物体时，绳子自由端的拉力：F'=(G'+GL)=(150N+50N)=100N，22拉力的功率：P'=F'v=100N×1m/s=100W，拉力所做的有用功：W'=G'h=150N×h，拉力做的总功：W=2F'h=2×100N×h=200N×h，滑轮组的机械效率：W'150N×hη=×100%=×100%=75%。W200N×h故选：BD。由图可知，n=2，绳子自由端移动的距离为物体移动距离的2倍，不计摩擦和绳重，绳子自由端的拉力：1F=(G+GL)，首先计算动滑轮的重力，进一步计算提升重为150N的物体时绳子自由端的拉力，根据功率2WFs公式的变形功率P===Fv计算物体移动的速度，进一步计算提升重为150N的物体时拉力的功率，根tt据做功公式W=Fs分别表示拉力做的有用功和总功，根据机械效率公式计算滑轮组的机械效率。
本题考查了有关滑轮组的特点、功和功率公式以及机械效率公式的应用，明确滑轮组上绳子的有效股数是关键。13.【答案】AD【解析】解：由图可知，n=2，则绳子自由端沿水平方向移动的距离s=nsA=2×1m=2m；由题知，物体受到的摩擦力f=0.2G=0.2×450N=90N；A、拉力F做的总功：W总=Fs=75N×2m=150J，故A正确；B、有用功为：W有=fsA=90N×1m=90J，故B错误；W总150JC、拉力做功的功率：P===30W，故C错误；t5sW有90JD、该滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=60%，故D正确。W150J总故选：AD。(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s=nsA求出绳子自由端沿水平方向移动的距离；根据W=Fs求W总出拉力F做的功，根据P=求出拉力F的功率t(2)由题意可知f=0.2G，据此求出物体受到的摩擦力；根据W=fsA求出克服摩擦力做的功即为有用功，W有根据η=×100%求出滑轮组的机械效率。W总本题考查了做功公式、功率公式、机械效率公式的应用，明确有用功和滑轮组绳子的有效股数是关键。14.【答案】80%惯性【解析】解：(1)木箱的重力是300N，木箱升高的距离是3m，滑轮组对木箱做的有用功W有用=Gh=300N×3m=900J，动滑轮由三段绳子承担，则绳子自由端移动的距离s=nh=3×3m=9m，绳子自由端拉力做功W总=Fs=125N×9m=1125J，W有用900J滑轮组的机械效率η===80%。W1125J总(2)滑轮组拉动木箱向上运动，拉木箱的绳子突然断了，木箱由于惯性会继续向上运动一段距离。故答案为：80%；惯性。(1)知道木箱的重力和木箱向上移动的距离，根据W=Gh求出有用功；知道承担动滑轮绳子的段数，根据s=nh求出绳子自由端移动的距离，知道绳子自由端的拉力，根据W=Fs求出总功，根据机械效率公式求出滑29
轮组的机械效率。(2)物体由于惯性保持原来的运动状态。本题通过提升木箱考查了有用功、总功、机械效率、惯性等，属于比较简单的习题。15.【答案】1845%【解析】解：(1)小明对小车做的有用功：W=Gh=30N×0.6m=18J；有(2)拉力做的总功：W=Fs=25N×1.6m=40J，总斜面的机械效率为：W有18Jη==×100%=45%。W40J总故答案为：18；45%。(1)利用W=Gh求出有用功；(2)利用W=Fs可求出拉力做的功，即总功；斜面的机械效率等于有用功与总功之比。本题考查了使用斜面时有用功、总功、机械效率的计算，属于基础题目。16.【答案】右52：3【解析】解：(1)使用前，杠杆左端低，右端高，要使杠杆处于水平平衡，她应将平衡螺母向上翘的右端调节；(2)将a挂在A处，且浸没于水中时，在B处挂上100g钩码，杠杆恰好处于水平平衡，由杠杆的平衡条件可得：m钩码g⋅OB=FA⋅OA，OB40cm则FA=OAm钩码g=50cm×0.1kg×10N/kg=0.8N，金属块a受到的浮力：F浮a=mag−FA=0.1kg×10N/kg−0.8N=0.2N，由F浮=ρgV排可得，金属块a的体积：F浮a0.2N−533Va=V排a=ρg=1.0×103kg/m3×10N/kg=2×10m=20cm，水ma100g3则a的密度：ρa==3=5g/cm；Va20cm将b挂于A处并浸没于水中，钩码移至C处时，杠杆水平平衡，由杠杆的平衡条件可得：m钩码g⋅OC=FA'⋅OA，
OC30cm则杠杆A点受到的拉力：FA'=OAm钩码g=50cm×0.1kg×10N/kg=0.6N，金属块b受到的浮力：F浮b=mbg−FA'=0.1kg×10N/kg−0.6N=0.4N，F浮b0.4N−533金属块b的体积：Vb=V排b=ρg=1.0×103kg/m3×10N/kg=4×10m=40cm，水mb100g3则b的密度：ρb==3=2.5g/cm；Vb40cm将c挂于A处并浸没于水中，钩码移至D处时，杠杆水平平衡，由杠杆的平衡条件可得：m钩码g⋅OD=FA″⋅OA，OD34cm则杠杆A点受到的拉力：FA″=OAm钩码g=50cm×0.1kg×10N/kg=0.68N，合金块c受到的浮力：F浮c=mcg−FA″=0.1kg×10N/kg−0.68N=0.32N，F浮c0.32N−533合金块c的体积：Vc=V排c=ρg=1.0×103kg/m3×10N/kg=3.2×10m=32cm，水已知合金块c由a、b的材料组成，设合金块c中所含金属a的质量为m，则金属b的质量为100g−m，m100g−m则合金块c的体积：Vc=+，ρaρb3m100g−m即32cm=3+3，5g/cm2.5g/cm解得：m=40g，所以，合金块c中所含金属a和金属b的质量之比为：m：(100g−m)=40g：(100g−40g)=2：3。故答案为：右；5；2：3。(1)在调节杠杆平衡时，哪端较高，平衡螺母向哪边调节；(2)将a挂在A处，且浸没于水中时，杠杆恰好处于水平平衡，根据杠杆的平衡条件求出A点受到的拉力，m根据称重法求出金属块a受到的浮力，根据F浮=ρgV排求出金属块a排开水的体积即为a的体积，利用ρ=V求出a的密度，同理求出b的密度和合金块c的体积；设合金块c中所含金属a的质量可知金属b的质量，m根据ρ=表示出合金块c的体积即可求出金属a的质量，进一步求出合金块c中所含金属a和金属b的V质量之比。本题考查了杠杆平衡的调节和杠杆平衡条件、称重法求浮力、阿基米德原理、密度公式的综合应用，涉及到的知识点较多，综合性强。17.【答案】费力4031
【解析】解：(1)由图可知，O是支点，从O点向阻力F2的作用线引垂线，可得阻力臂L2，如图所示：舂在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。(2)不计横木的重力和摩擦，1min内人克服碓头重力做功：W=nW=20×Gh=20×mgh=20×20kg×10N/kg×0.6m=2400J，总做功功率：W总2400JP===40W。t60s故答案为：(1)如图所示；费力；(2)40。(1)力臂是支点到力的作用线的距离，找到支点、力的作用线，再作支点到力的作用线的垂线段；判断杠杆的类型可结合生活经验和动力臂与阻力臂的大小关系来判断。W(2)利用W=Gh=mgh求人克服碓头重力做功的功，再利用P=求做功功率。t本题考查了力臂的画法、杠杆分类、功和功率的计算。注意画力臂的方法：一找点(支点)，二作线(力的作用线)，点向线作垂线。18.【答案】320【解析】解：由图知，承担物重的绳子有2段，即n=2，绳子自由端移动的距离s=2h=2×2m=4m，拉力F做的总功为：W=Fs=100N×4m=400J，总W有用由η=可得滑轮组对重物做的有用功为：W总W=ηW=80%×400J=320J；有总故答案为：320。由图知，承担物重的绳子有2段，已知物体上升的距离，可以得到绳子拉下的距离；根据W总=Fs计算拉力F做的总功，再根据机械效率的变形公式计算拉力F所做的有用功。此题考查了使用滑轮组时总功、有用功的计算，需熟知拉力做的功为总功。19.【答案】A40300
【解析】解：(1)由图甲可知，n=3，则拉力端移动距离s=3h，所以图乙中上面的倾斜直线A是绳子自由端运动的s−t图像，而下面的倾斜直线B是物体运动的s−t图像；1(2)不计绳重和摩擦，拉力F=(G+G)，则动滑轮重力：3动G=3F−G=3×80N−200N=40N；动(3)由图乙可知，t=3s时，物体运动的高度h=1.5m，拉力做的有用功：W有用=Gh=200N×1.5m=300J。故答案为：A；40；300。(1)由图甲可知，n=3，则拉力端移动距离s=3h，据此确定图乙中绳子自由端运动的s−t图像是A还是B；1(2)不计绳重和摩擦，拉力F=(G+G)，据此求动滑轮重力；3动(3)由图乙可知，t=3s时，物体运动的高度h=1.5m，利用W=Gh求拉力做的有用功。1本题考查了使用滑轮组时动滑轮重力、有用功的计算，要利用好关系式：不计绳重和摩擦，拉力F=(G+3G)。动20.【答案】2变大【解析】解：(1)由图知，从动滑轮上直接引出的绳子股数为2，则该滑轮组有2段绳子承担物重；(2)在绳子承受范围内，不计绳重和摩擦，若增加所提升的物重，拉力做的有用功变大，而额外功不变，有用功在总功中所占的比例变大，滑轮组的械效率变大。故答案为：2；变大。(1)使用滑轮组时，承担物重的绳子股数，是指从动滑轮上直接引出的绳子股数；(2)增大滑轮组机械效率的方法：一是增大提升的物重，二是减小摩擦、减小动滑轮重。本题考查了使用滑轮组时承担物重绳子股数的判断、提升物体重力对机械效率的影响，属于基础题目。21.【答案】300075%省力【解析】解：(1)此过程所做有用功为：W有=Gh=2000N×1.5m=3000J；所做总功为：W总=Fs=1000N×4m=4000J；W有3000J故机械效率为：η===75%；W4000J总33
(2)使用斜面能够省力，但不能省功。故答案为：3000；75%；省力。(1)根据功的计算公式W=Fs可求出推力做的功，即总功；再根据W=Gh求出有用功；然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率η。(2)使用斜面的好处是能够省力，使用任何机械都不省功。熟练运用计算功、机械效率的公式，明确斜面能够省力的特点，是解答此题的关键。22.【答案】30费力【解析】解：杠杆水平平衡时，A端受到的阻力大小FA=G物=20N，动力F的力臂为OB，阻力FA的力臂为OA，由杠杆平衡条件F1⋅L1=F2⋅L2可得：F⋅OB=FA⋅OA，因为OB<OA，所以F>FA，即杠杆为费力杠杆；因为OB=2AB，所以OA=OB+AB=3AB，即OB：OA=2：3，由F⋅OB=FFA⋅OAA⋅OA可得F的大小为：F==OB20N×3=30N。2故答案为：30；费力。杠杆水平平衡时，A端受到的阻力大小FA=G物，动力F的力臂为OB，阻力FA的力臂为OA，由杠杆平衡条件F1⋅L1=F2⋅L2可得：F⋅OB=FA⋅OA，由图可知OB<OA，则F>FA，即杠杆为费力杠杆；因为OB=2AB，所以OA=OB+AB=3AB，即OB：OA=2：3，由F⋅OB=FA⋅OA可求得F的大小。本题考查杠杆平衡条件的应用，难度不大。23.【答案】解：由杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂可知，在阻力与阻力臂一定时，要使动力最小，就需要动力臂最大。在如图所示的杠杆中，O为支点，钉子对锤头的力为阻力，所以动力F方向应向左，作用在锤柄上端；同时，要使动力臂最大，就要使支点与锤柄上端的连线作为F的力臂垂直动力的作用线，如图所示：【解析】由杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂可知，在阻力与阻力臂一定时，要使动力最小，就需要动力臂最大。本查考查学生应用杠杆平衡条件解决实际问题，难度一般。24.【答案】解：①重力的方向竖直向下，作用点在古树的重心上，据此画出古树受到的重力G的示意图；②绳子拉力的力臂为支点到拉力作用线的距离，故从支点O向拉力作用线作垂线即可画出绳子拉力的力臂L；图如下所示：
故答案为：如上图所示。【解析】①重力的方向竖直向下，作用点在古树的重心上，据此画出古树受到的重力G的示意图；②绳子拉力的力臂为支点到拉力作用线的距离，故从支点O向拉力作用线作垂线即可画出绳子拉力的力臂L。本题考查重力示意图和力臂的画法，属于基础知识，难度不大。25.【答案】解：杠杆能绕O点转动，即O为支点，过O点向动力F作用线作垂线段，即为其力臂L，如图所示：【解析】已知支点O和动力F，先画出动力的作用线，然后过支点向动力作用线作垂线段就得到动力臂L。本题考查了力臂的画法，注意力臂为支点到力的作用线的距离，为一垂线段，不是直线。26.【答案】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；图中支点在O点，因此OA作为动力臂最长，由图知动力的方向应该向上，过A点垂直于OA向上做出最小动力F1的示意图；绳子对杠杆拉力作用在杠杆上，方向与重力方向相同，从O点向拉力的作用线引垂线段，垂线段的长即为其力臂L2。如下图所示：35
【解析】(1)力臂的概念：力臂是指从支点到力的作用线的距离；(2)杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂(F1L1=F2L2)，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小。此题考查杠杆最小力的示意图、力臂的画法，常考题型，难度一般，解题关键是通过杠杆的平衡条件得出：在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小的结论。27.【答案】B0.727.62【解析】解：(1)①金属棒没离开地面时，金属棒是在拉力作用下绕着A端被缓慢匀速提起，此时金属棒是杠杆，支点为A，动力为测力计对金属棒的拉力，阻力为金属棒的重力，其中棒长L，设金属棒的重心离A端距离为d，如图1；L1LF1d根据杠杆的平衡条件可得F1L1=GL2，且由数学知识可得L=d，所以=，这一过程中测力计对金属棒的2GL拉力F1不变，且F1<G。金属棒没离开地面时，测力计对棒所做的功W=F1h，因F1不变，所以W和h成正比关系，②当金属棒AB离开地面后，因竖直匀速提起金属棒，所以由二力平衡条件可知拉力F1'=G=5N，测力计对棒所做的功W=F1'h，且此过程中F1'不变，故W和h也成正比关系，但F1'>F1，所以提升相同高度时拉力做功更多，即图线更陡；
综上，所以B图最能表现弹簧测力计对棒所做的功W与B端离开地面的高度h的关系，故应该选B。(2)①当h1=1m时，金属棒AB还没离开地面，假设金属棒与地面的夹角为α，如图2；根据杠杆平衡条件，有F1×Lcosα=G×dcosα，即3N×1.2m=5N×d，解得d=0.72m，即金属棒的重心到A端的距离d为0.72m。②当h2=2m时，金属棒AB已经离开地面，未离开地面时，弹簧测力计示数F1为3N且不变，弹簧测力计对棒做的功为：W未=F1L=3N×1.2m=3.6J，金属棒离开地面继续上升的高度为：h2=2m−1.2m=0.8m，离开地面后，弹簧测力计对棒所做的功为克服棒重力做的功：W后=Gh2=5N×0.8m=4J，故当h2=2m时，拉力F1做的功为：W2=W未+W后=3.6J+4J=7.6J；(3)由(2)可知金属棒的重心到A端的距离d为0.72m，则金属棒的重心到B端的距离为：d1=1.2m−0.72m=0.48m，若弹簧测力计竖直地将置于水平地面上的金属棒AB的左端A缓慢匀速拉起时，当h=0.6m时，金属棒AB未离开地面，设金属棒AB与地面的夹角为β，如图3，根据杠杆平衡条件，有F2×Lcosβ=G×d1cosβ，37
即F2×1.2m=5N×0.48m，解得F2=2N。故答案为：(1)B；(2)0.72；7.6；(3)2。(1)金属棒未离开地面时，弹簧测力计对棒所做的功为弹簧测力计对棒的拉力做的功，且B端高开地面的高度h与金属棒与地面的夹角有关，金属棒离开地面后，弹簧测力计对棒所做的功为克服棒重力做的功。(2)由h1=1m知金属棒未离开地面，根据杠杆的平衡条件可求得金属棒的重心到A端的距离d；由h2=2m知金属棒已经离开地面，此时拉力做的功等于金属棒未离开地面与金属棒已离开地面做功之和；金属棒未离开地面时，做的功为弹簧测力计对棒的拉力做的功W未=F1L，金属棒离开地面后，做的功为克服棒重力做的功W后=Gh2。(3)重心到A端的距离d已知，即可求得重心到B端的距离d1，由h=0.6m知金属棒未离开地面，根据杠杆的平衡条件可求得测力计的示数。此题综合考查了功的计算和杠杆的平衡条件，难度较大，解题时，要根据提供的条件，判断金属棒处于哪个状态：金属棒未离开地面(金属棒为杠杆，处于平衡状态)，金属棒已离开地面(拉力做功等于克服金属棒重力做的功)。28.【答案】F1×s1=F2×l2倾斜或转动F1×s1=F2×l2力臂图1中动力臂是阻力臂的2倍，图2中动力臂等于阻力臂【解析】解：根据表格数据知F1×s1=F2×l2；(1)根据表格数据知F1×s1=F2×l2；(2)本实验是研究支点到F1的作用点的距离(s1)与支点到F1的作用线的距离(l1)哪个更有价值，所以应该让着两者不相等，所以应该让杠杆倾斜或转动时，记录杠杆处于平衡时的多组F、s、l的关系；(3)科学上把支点到到力的作用线的距离称为力臂；(4)图1中是动滑轮，动力臂是阻力臂的2倍，而图2中是定滑轮，动力臂等于阻力臂，所以图1中的动力臂大于图2中的动力臂，所以用图1方式提升物体比用图2方式省力。故答案为：F1×s1=F2×l2；(1)F1×s1=F2×l2；(2)倾斜或转动；(3)力臂；(4)图1中动力臂是阻力臂的2倍，图2中动力臂等于阻力臂。根据表格数据分析解答；
(1)根据表格数据分析解答；(2)根据实验目的分析解答；(3)科学上把支点到到力的作用线的距离称为力臂；(4)分析两种滑轮的力臂关系得出结论。本实验探究杠杆的平衡条件，但不是常规的考法，有一定的难度。29.【答案】物体质量右避免杆秤自身重力对称量的干扰小思【解析】解：(1)杆秤是一种测量物体质量的工具；(2)当在秤盘上没有放置物体时，秤杆在水平位置平衡后，秤砣所挂的位置为“0”；当在秤盘上放置物体称量时，由杠杆的平衡条件(mg⋅AB=mg⋅BO)可知，在秤砣质量和AB不变的物秤砣情况下，要使秤杆在水平位置平衡，应增大BO的大小，即秤砣应从“0”刻度向右侧移动；(3)图乙中，B点是支点，当在秤盘上没有放置物体时，秤砣挂在“0”点与杆秤自重平衡，所以步骤④标零线的目的是避免杆秤自身重力对称量的干扰；(4)根据杠杆平衡条件可知，杆秤的刻度是均匀的，所以定刻度时，小科的方法比较麻烦，而小思的方法比较简单，更合理。故答案为：(1)物体质量；(2)右；(3)避免杆秤自身重力对称量的干扰；(4)小思。(1)杆秤利用的是杠杆的平衡条件，通过力臂的大小关系得出物体重和秤砣重之间的关系，进而得出物体的质量与秤砣的质量之间的关系，测量的是物体的质量；(2)当在秤盘上没有放置物体时，秤杆在水平位置平衡后，秤砣所挂的位置为“0”；当在秤盘上放置物体称量时，秤盘的总重力变大，而秤砣质量和AB不变，根据杠杆的平衡条件分析BO大小的变化，从而得出秤砣移动的方向；(3)秤杆自身重力的重心不是位于B点，所以杆秤需要标零线，即秤砣在“0”点时与杆秤的自重平衡；(4)根据杠杆平衡条件可知，杆秤的刻度是均匀的，据此进行解答。本题通过杆秤的制作过程为背景考查了学生对杆秤作用的了解、杠杆平衡条件的应用以及杆秤定刻度方法的评估，从制作步骤中获取有用的信息是关键。30.【答案】左数量一和二方向二直角三角板力的作用线【解析】解：【设计实验与进行实验】(1)当杠杆不在水平位置平衡时，我们需要通过调节杠杆两端的平衡螺母来调平。调平原则为：左高左调，右高右调。本题中，杠杆左端较高，所以需要向左调节平衡螺母，直至杠杆在水平位置平衡。(3)小明所做的实验中，阻力是由挂在O点左侧的钩码提供的，动力是由挂在O点右侧的钩码提供的，所39
以阻力=左侧钩码重，动力=右侧钩码重，动力与重力的方向均为竖直向下。分析表格中实验1、2、3中数据可知，动力与阻力的大小都在变化，这就说明左右两侧所挂钩码的数量均在变化。【分析与论证】小明所做的三次实验均是在杠杆在水平位置平衡时完成的，这就导致动力臂、阻力臂均在杠杆上，所以我们无法区分动力臂(阻力臂)与支点到动力(阻力)的距离，所以根据小明的数据，猜想一、二都可以得到验证。为了改变这种情况，我们就需要改变动力或阻力的方向，使动力臂(阻力臂)与杠杆有一定的角度，而不是重合在一起。分析实验4、5中的数据我们发现，动力×支点到动力作用点的距离≠阻力×支点到阻力作用点的距离，所以我们可以得出结论：猜想二是错误的。若要验证猜想一，我们就需要测出倾斜后的动力(或阻力)的力臂。为使实验数据易于处理，即易于求出支点到动力(或阻力)作用线的距离，我们应使动力(或阻力)与杠杆成30°、45°或60°。为此，我们需要使用半圆或直角三角板。若通过他们二人共同实验得出的数据可以验证猜想一，则说明动力臂(阻力臂)为支点到动力(阻力)作用线的距离。故答案为：【设计实验与进行实验】(1)左；(3)数量。【分析与论证】一和二；方向；二；直角三角板；力的作用线。(1)杠杆的力臂是指支点到动力或阻力作用线的距离。(2)力臂不一定在杠杆上。(3)若支点在杠杆的中心处，将杠杆调节到水平位置平衡可以消除杠杆自重对实验的影响。在探究杠杆平衡的实验探究题中，大部分杠杆的支点都在杠杆的中心处，这样我们在调节杠杆水平平衡后，就可以消除杠杆自重对实验的影响。但是在一些实验中，会将支点设计在杠杆的左侧或右侧，这时杠杆的自重将无法忽略。31.【答案】左便于测量力臂的大小11.1×103【解析】解：(1)甲图中杠杆向右偏，应将平衡螺母向左调，是杠杆在水平位置平衡，这样的目的是：便于测量力臂的大小；(2)根据杠杆平衡条件：F1l1=F2l2可得：G桶⋅OA=GM⋅OB，即G桶⋅10cm=0.5N⋅20cm，G桶=1N；(3)由杠杆平衡条件得：(G桶+G液)⋅OA=GM⋅OC，即(1N+G液))⋅10cm=0.5N⋅42cm，G液=1.1N；G1.1N33液体的密度：ρ=gV=−43=1.1×10kg/m。10N/kg×1×10m故答案为：(1)左；便于测量力臂的大小；(2)1；(3)1.1×103。
(1)探究杠杆平衡条件时，要使杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量力臂的大小；若不平衡应调节平衡螺母，调平原则：左边比右边低向右调，右边比左边低向左调。(2)根据杠杆平衡条件：F1l1=F2l2可计算得；G(3)根据杠杆平衡条件：F1l1=F2l2计算G液，再根据ρ=gV计算液体密度。本题考查杠杆平衡条件及液体密度的测量，分析清楚题目即可解答。32.【答案】(1)①；(2)10；(3)2.6；7.8×104；(4)吸盘内有空气；测量吸盘的直径d有误差等(合理即可)【解析】【分析】本题考查大气压强测量实验及压强的计算公式，属于常考实验。(1)用吸盘方法测量大气压强：①将吸盘吸在光滑玻璃板上，排尽吸盘内空气，为了密封，先将吸盘蘸水；②测量吸盘与玻璃板之间的接触面积；③用弹簧测力计拉动吸盘至吸盘刚好离开玻璃板，读出弹簧测力计F示数即为大气压力；④根据p=计算压强值；S(2)由F=pS计算压力；F(3)根据杠杆平衡原理计算吸盘受到的拉力，再根据p=计算大气压强；S(4)用吸盘法测大气压测的结果小于真实值可能的原因：吸盘内的空气无法全部排尽；测量过程中有误差等。【解答】F(1)根据p=可知，要测量大气压强，需要测量大气产生的压力和受力面积，故选用弹簧测力计测，刻度S尺测量长度，根据面积公式计算圆面积；故正确步骤应选①；(2)根据F=pS=1×105Pa×1.0×10−4m2=10N(3)弹簧测力计读数：最小刻度为0.2N，读数为2.6N；由杠杆平衡原理可得：吸盘所受拉力为：2.6N×3=7.8N，F7.8N4由p===7.8×10Pa；S1.0×10−4m2(4)用吸盘法测大气压测的结果小于真实值可能的原因：吸盘内的空气无法全部排尽；测量过程中有误差等。(合理即可)故答案为：(1)①；(2)10；(3)2.6；7.8×104；(4)吸盘内有空气；测量吸盘的直径d有误差等(合理即可)。41
33.【答案】解：(1)提升货物过程中起重车对水平地面的压力：F=G=(m+m)g=(9.6×103kg+1200kg)×10N/kg=1.08×105N，压总车货物受力面积：S=4×0.3m2=1.2m2，提升货物过程中起重车对水平地面的压强：F压1.08×105N4p===9×10Pa；S1.2m2(2)由图乙可知，滑轮组钢丝绳的有效股数n=3，由图丙可知，货物在t=10s内上升的高度h=2.5m，则钢丝绳移动的距离：s=nh=3×2.5m=7.5m，拉力F做的功：W=Fs=5000N×7.5m=3.75×104J，总拉力F的功率：W总3.75×104J3P===3.75×10W；t10s(3)拉力F在10s内所做的有用功：W=Gh=mgh=1200kg×10N/kg×2.5m=3×104J，有货物货物提升货物过程中滑轮组的机械效率：W有3×104Jη=×100%=×100%=80%。W3.75×104J总答：(1)提升货物过程中起重车对水平地面的压强为9×104Pa；(2)拉力F的功率为3.75×103W；(3)提升货物过程中滑轮组的机械效率为80%。【解析】(1)提升货物过程中起重车对水平地面的压力等于起重车和货物的重力之和，受力面积等于4个F支撑脚的面积之和，利用p=求出提升货物过程中起重车对水平地面的压强；S(2)根据图乙读出滑轮组钢丝绳的有效股数，根据图丙读出货物在t=10s内上升的高度，利用s=nh求出W钢丝绳移动的距离，利用W=Fs求出拉力F做的功，再利用P=求出拉力F的功率；tW有(3)根据W=Gh=mgh求出拉力F在10s内所做的有用功，利用η=×100%求出提升货物过程中滑轮组W总的机械效率。本题考查了重力公式和压强公式、做功公式、功率公式以及滑轮组机械效率公式的应用，要注意提升货物
过程中起重车对水平地面的压力等于总重力。34.【答案】解：由杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可得，阻力F2的大小：F1l120N×0.8mF2===40N。l20.4m答：阻力F2的大小为40N。【解析】知道动力、动力臂、阻力臂的大小，根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2求出阻力的大小。题考查了学生对杠杆平衡条件的掌握和运用，属于基础题目。35.【答案】解：(1)由题知，杠杆质量分布均匀，支点在中点，左右两部分重力G1=G2，且重心在这两部分的中点A、B，由A、B分别竖直向下画有向线段，即两部分重力示意图；由杠杆中点O(支点)画G1、G2作用线的垂线，垂线段分别为两部分重力的力臂，如图所示：图中，AO=BO，根据全等三角形知识可知，L1=L2，所以：G1L1=G2L2，说明杠杆绕悬点在竖直面内缓慢转过一定角度后仍能平衡；(2)长方形木板质量分布均匀，从中点将其分成两部分，两部分重力大小相等，找到左右两部分的几何中心，即两部分重心，作两部分的重力示意图，并作出它们的力臂，如图所示：由图知，L3<L4，则：G1L3<G2L4，43
所以木板在该位置不能平衡。【解析】(1)杠杆质量分布均匀，支点在中点，左右两部分重力相等。力臂是支点到力的作用线的距离，由此作图；再证明杠杆仍能平衡；(2)长方形木板质量分布均匀，从中点将其分成两部分，找到左右两部分的几何中心，即两部分重心，作两部分重力的力臂，由图判断两力臂的大小关系，判断木板能否平衡。本题考查了重力示意图、杠杆力臂的作图以及杠杆平衡条件的应用，正确找到杠杆转动后力臂的关系是解题的关键。36.【答案】解：(1)S=20cm2=0.002m2；m2m24kg33物体N的密度为：ρ====2×10kg/m；VSH0.002m2×1m(2)水槽中无水时，物体N下端与水槽的底部恰好接触且压力为零，此时压力传感器的示数也为零，此时杠杆处于平衡状态，根据杠杆的平衡条件可知：BOm1g×AO=m2g×BO，则：m1=m2×=4kg×4=16kg；OA(3)M的重力为：G1=m1g=16kg×10N/kg=160N；则A端受到的拉力为：FA=G1−F=160N−40N=120N；FA×AO1根据杠杆的平衡条件可知：FA×AO=FB×BO，则B端受到的拉力为：FB==120N×=30N；OB4N的重力为：G2=m2g=4kg×10N/kg=40N；N浸入水中，受到竖直向上的拉力和浮力、竖直向下的重力，则浮力为：F浮=G2−FB=40N−30N=10N；F浮10N−33根据阿基米德原理可知，N排开的水的体积为：V排=ρg=1×103kg/m3×10N/kg=10m；水V排10−3m3则N浸入水中的深度即水的深度为：h===0.5m。S0.002m2答：(1)物体N的密度ρ为2×103kg/m3；(2)物体M的质量m1为16kg；(3)当压力传感器的示数F=40N时，水槽内水的深度h为0.5m。【解析】(1)根据N的高度、横截面积可以求出N的体积，然后根据密度公式求出N的密度；(2)根据杠杆的平衡条件求出M的质量；(3)根据G=mg求出M的重力，根据压力传感器的示数求出M对A端的拉力；根据杠杆的平衡条件求出B端受到的拉力，根据拉力大小与N的重力求出浮力的大小，根据阿基米德原理求出深度。本题考查了阿基米德原理的应用、杠杆的平衡条件的应用、重力和密度的计算，考查的知识点较多，熟练
应用公式是解题的关键。37.【答案】解：(1)由图可知，有两段绳子拉着动滑轮，则绳子的自由端移动的速度为：v=2×0.2m/s=0.4m/s；WFs拉力的功率为：P===Fv=150N×0.4m/s=60W；tt(2)物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2倍，则物体受到的摩擦力为：f=0.2G=0.2×1000N=200N；物体在水平面上做匀速直线运动，受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，则拉动物体的力F'=f=200N；1不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦，根据F=n(F'+G动)可知，动滑轮的重力为：G动=2F−F'=2×150N−200N=100N；(3)若物重增大到2000N，则水平方向上拉动物体的力为：F大=0.2G'=0.2×2000N=400N；设物体在水平方向上移动的距离为l，则动滑轮上升的高度为l，滑轮组的机械效率为：W有F大lF大400Nη=====80%。WFl+GlF+G400N+100N总大动大动答：(1)工人师傅拉力的功率为60W；(2)动滑轮的重为100N；(3)若物重增大到2000N，则滑轮组的机械效率是80%。WFs【解析】(1)首先判定连接动滑轮绳子的段数，据此求出绳子的自由端的速度，根据P===Fv求出拉tt力的功率；1(2)根据摩擦力与物体重力的关系求出拉动物体的力F'的大小，根据F=(F'+G)求出动滑轮的重力；n动WFlF有大大(3)物重增大到2000N，据此求出拉动物体的力的大小；然后根据η===求出滑轮组的机WFl+GlF+G总大动大动械效率。本题考查了功率公式和机械效率的计算，明确拉力做的功为总功，克服摩擦力做的功为有用功是关键。gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa；38.【答案】解：(1)合金块下表面所受水的压强p=ρ水(2)因为金属块浸没水中，所以金属块排开水的体积：V=V=0.01m3排金；金属块所受的浮力：F=ρgV=1×103kg/m3×10N/kg×0.01m3=100N；浮水排45
m=ρV=4×103kg/m3×0.01m3=40kg，(3)由ρ=V可得，合金块的质量m金合金金G=mg=40kg×10N/kg=400N，金金11完全露出水面后，人所用拉力F=(G+G)=(400N+100N)=250N，n金动2绳子自由端移动的距离s=2h=2×2m=4m，人的拉力做功W=Fs=250N×4m=1000J，W1000J拉力的功率P===200W。t5s答：(1)合金块下表面所受水的压强为5×104Pa；(2)合金块受到的浮力为100N。(3)人的拉力为250N，其功率为200W。【解析】(1)由p=ρgh可求得合金块下表面所受水的压强；(2)由于金属块浸没水中，金属块排开水的体积等于金属块的体积，利用阿基米德原理求金属块所受的浮力；1(3)利用密度公式求解合金的质量，然后可求得其重力，完全露出水面后，人所用拉力F=(G+G)，已n动W知合金块上升高度h=2m，则绳子自由端移动的距离s=2h，由W=Fs可求得人的拉力做功，由P=可求t得人的拉力的功率。本题考查了密度公式、阿基米德原理、功的公式的应用，计算时注意：在金属块完全露出水面后，人的拉1力F=(G+G)。2金动W39.【答案】解：(1)由P=可得甲工人做的功：tW=Pt=30W×10s=300J；甲甲(2)由W=Fs可得甲工人的推力：W甲300JF===150N，甲s12m因为货物在水平路面上被匀速推动，所以货物受到的推力、摩擦力是一对平衡力，货物受到的摩擦力：f=F=150N；甲乙工人使用滑轮组将货物在同样的路面上匀速移动3m，由图知，n=3，拉力端移动距离s乙=3s2，
滑轮组的机械效率：W有用fs2fs2f150Nη=====×100%=62.5%。WFsF×3s23F3×80N总乙乙乙乙答：(1)甲工人做的功为300J；(2)该滑轮组的机械效率为62.5%。W【解析】(1)知道甲工人做功的功率，利用P=求甲工人做的功；t(2)利用W=Fs求甲工人的推力，由于货物在水平路面上被匀速推动，货物受到的推力、摩擦力是一对平衡力，大小相等，可求货物受到的摩擦力；乙工人使用滑轮组将货物在同样的路面上匀速移动3m，由图知，W有用fs2fs2fn=3，拉力端移动距离s乙=3s2，滑轮组的机械效率η=W=Fs=F×3s=3F。总乙乙乙2乙本题考查了功、机械效率的计算，注意：水平使用滑轮组时克服货物受到地面摩擦力做的功为有用功。40.【答案】解：(1)①挖掘机对斜坡压力作用在斜坡与挖掘机接触处，方向垂直斜坡，由此画出压力F的示意图如图所示：；②驾驶员重力G=mg=60kg×10N/kg=600N，驾驶员的重力做功W=Gh=600N×6m=3600J；(2)可将机械臂看成杠杆，O为支点，机械臂和斗铲整体的重心在A点，其重力当成动力(质量为m总)，伸缩杆对机械臂的支持力F看成阻力，其力臂为L，开始时机械臂伸直在图甲静止，由杠杆的平衡条件有：mg×OA=F×L------①总斗铲装取质量为1t的沙石后，械臂、斗铲和沙石整体的重心在B点，仍在图甲位置静止，由杠杆的平衡条件有：(m+m)g×OB=F'×L------②总沙m总×OAF①÷②可得：=，且OB=OA+AB，(m+m)×OBF'总沙m总×10m5所以：3=，(m+10kg)×(10m+0.5m)7总=3×103kg=3t；解得：m总(3)由每个浮箱时所用合金的体积V与浮箱长度L的关系图象知，V与L是一次函数关系，47
则：V=kL+b，当L=0时，V=b=0.05，当L=1时，0.12=k×1+0.05，解得：k=0.07，所以：V=0.07L+0.05，若挖掘机漂浮在水中，2个浮箱浸入水中的深度均不超过1.5m，则每个浮箱的长度至少为L，由漂浮条件有：F浮=G浮箱+G其它，ρgV=ρgV+mg，水排合金其它即：ρ水V排=ρ合金V+m其它，1.0×103kg/m3×2×1.5m×1.5m×L=8.0×103kg/m3×2×(0.07L+0.05)+33×103kg，解得：L=10m。答：(1)①见上图；②驾驶员的重力做功3600J；(2)机械臂和斗铲的总质量是3t；(3)每个浮箱的长度至少10m。【解析】(1)①压力是垂直压在物体表面的力，由此画出压力的示意图；②根据G=mg和W=Gh计算驾驶员的重力做的功；(2)将机械臂看成杠杆，斗铲装沙前面机械臂在甲位置静止，根据杠杆的平衡条件列式建立方程组，可计算出机械臂和斗铲的总质量；(3)先根据图丙表示出浮箱体积与长度关系式，由题目给出条件，挖掘机浮漂，根据阿基米德原理、重力公式和漂浮条件F浮=G建立方程，计算浮箱的长度。本题以水陆两用挖掘机为情景，考查了力的示意图的作图，重力、功、杠杆的平衡条件公式、浮沉条件的应用，要能根据图象得到浮箱体积与长度的关系式，体现了数理结合，考查知识点多，综合性，有一定难度。41.【答案】解：(1)图中动滑轮由2段绳子承担重物，不计摩擦和绳子重，11拉力F=(G+G)=(320N+80N)=200N，2动2(2)绳子自由端移动的距离s=2h=2×3m=6m：总功W总=Fs=200N×6m=1200J，绳子自由端拉力F的功率：
W总1200JP===60W；t20s(3)不计绳重和摩擦，动滑轮的机械效率：W有用GhG320Nη=×100%=×100%=×100%==80%。W(G+G)hG+G320N+80N总动动答：(1)拉力F的大小为200N；(2)拉力F做功的功率为60W；(3)此过程动滑轮的机械效率为80%。1【解析】(1)由图可知，绳子的有效股数为2，不计绳重和摩擦力，由F=(G+G)可求得拉力F的大小；2动W(2)根据s=2h求出绳子自由端移动的距离，利用W=Fs求出总功，然后利用P=求得拉力F的功率；tW有用GhG(3)不计绳重和摩擦，根据公式η=×100%=×100%=×100%求出动滑轮的机械效率。W(G+G)hG+G总动动本题考查了功率、绳子拉力、机械效率等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用。G⋅BE42.【答案】解：(1)根据杠杆的平衡条件可知：当提着B处秤纽、秤砣在E点时，A点所挂物体重为G秤砣；A=ABG⋅CE当提着C处秤纽、秤砣在E点时，A点所挂物体重为G秤砣。A'=AC因BE>CE、AB<AC，故可得：GA>GA'，即提B处秤纽时，此秤的称量最大。(2)由(1)可知，当提着B处秤纽、秤砣挂在E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，则可列式：GA⋅AB=G⋅BE。秤砣由G=mg可得：mA⋅AB=m⋅BE，秤砣则mmA⋅AB10kg×0.02m===0.4kg。秤砣BE0.5m(3)当提起C处秤纽称一袋质量为2kg的荔枝时，阻力臂为AC=AB+BC=0.02m+0.03m=0.05m，根据杠杆的平衡条件可列式：G⋅AC=G⋅CD。荔枝秤砣由G=mg可得：m⋅AC=m⋅CD，荔枝秤砣m荔枝⋅AC2kg×0.05m则CD===0.25m。m0.4kg秤砣故答案为：(1)提B处秤纽时，此秤的称量最大。(2)秤砣的质量为0.4kg。(3)D与C之间的距离为0.25m。49
【解析】(1)我们可以把杆秤抽象为杠杆，则B(C)为支点，A点为阻力作用点，阻力臂为AB(AC)；秤砣对杆秤的力为动力。当杆秤在水平位置平衡时，动力臂为B(C)到悬挂秤砣的位置D点的距离。(2)杠杆的平衡条件为F1l1=F2l2。(3)作用在A点的拉力等于所挂物体所受的重力。本题中，将杆秤抽象为杠杆是解题的关键。这种将具体事物抽象为物理模型的方法称之为模型法，是解答物理试题中常见的方法之一。43.【答案】解：(1)由支点O向F2的作用线引垂线，垂线段的长度即为其力臂l2；m5×105kg33(2)①箱梁的密度ρ===2.5×10kg/m，V200m3②箱梁重力G=mg=5×105kg×10N/kg=5×106N，将箱梁提升高度h=lm，=Gh=5×104N×1m=5×106J，架桥机在此过程中的有用功W有用③已知架桥机滑轮组总拉力F=4×105N，自由端移动距离s=25m，=Fs=F=4×105N×25m=1×107J，总功W总W有用5×106J架桥机在此过程中的机械效率η=×100%=7×100%=50%。W1×10J总答：(1)见上图；(2)①箱梁的密度为2.5×103kg/m3；②架桥机在此过程中的有用功为5×106J；③架桥机在此过程中的机械效率为50%。【解析】(1)根据力臂的概念，做出从支点到力的作用线的距离；(2)①已知箱梁的质量和体积，由密度公式可求得其密度；②已知箱梁的质量可求得其重力，由W=Gh可求得有用功；W5有用③已知架桥机滑轮组总拉力为4×10N，自由端移动距离，由W=Fs可求得总功，由η=×100%可求W总得架桥机在此过程中的机械效率。此题考查了力臂的画法，涉及到了密度的计算、有用功、总功、机械效率的计算等，是一道综合性较强的
题目。44.【答案】解：(1)材料受到的重力G=mg=1.6kg×10N/kg=16N；=ρV=1g/cm3×2000cm3=2000g=2kg，(2)水的质量m水水水水的重力G水=m水g=2kg×10N/kg=20N，材料未放入前容器对水平地面的压力F压=G水+G容=20N+8N=28N，F压28N材料未放入前容器对水平地面的压强p===2800Pa；S100×10−4m2(3)设绳子对圆台体建筑材料的拉力为F1，根据杠杆的平衡条件可知：Fl1=F1l2，即：1.5N×0.4m=F1×0.1m，得出F1=6N，圆台体建筑材料在水中受到竖直向下的重力，竖直向上的浮力和拉力F1，且处于平衡状态，则G=F浮+F1，得出F浮=G−F1=16N−6N=10N，F浮10N−33根据阿基米德原理可知，圆台体建筑材料的体积V=V排=ρg=103kg/m3×10N/kg=10m，水m1.6kg33材料的密度ρ===1.6×10kg/m。材料V10−3m3答：(1)材料受到的重力为16N；(2)材料未放入前容器对水平地面的压强为2800Pa；(3)材料的密度为1.6×103kg/m3。【解析】(1)根据G=mg得出材料受到的重力；(2)根据密度公式得出水的质量，根据重力公式得出水的重力，根据F压=G水+G容得出材料未放入前容器对F水平地面的压力，根据p=得出材料未放入前容器对水平地面的压强；S(3)设绳子对圆台体建筑材料的拉力为F1，根据杠杆的平衡条件可知：Fl1=F1l2，据此得出F1，圆台体建筑材料在水中受到竖直向下的重力，竖直向上的浮力和拉力F1，且处于平衡状态，则G=F浮+F1，据此得出得出材料所受浮力，根据阿基米德原理可得出圆台体建筑材料的体积，根据密度公式得出材料的密度。本题考查密度、重力、压强的计算，考查杠杆的平衡条件和阿基米德原理的应用，并考查受力分析和二力平衡的知识，综合性强，难度大。45.【答案】A51
【解析】解：(1)当物体M浸没在液体中时，由F浮=ρ液gV排可知，液体的密度越大，物体M受到浮力越大，因为ρ甲<ρ乙，所以M浸在两种液体受到的浮力F甲<F乙，而浸在液体中的物体受到的浮力F浮=G−FM，所以M在液体中受到的拉力FM甲>FM乙，1又因为绳自由端的拉力F=2(FM+G动)，所以拉力F>F'，则图丙中A曲线表示拉力F随时间t变化的图像；(2)由图丙可知物体M在完全离开水面时绳自由端的拉力F0=180N，1此时有：F0=2(G+G动)——①当物体M浸没在水中时绳自由端受到的拉力FA=150N，令此时物体M在水中受到的拉力为F1，1则有：FA=2(F1+G动)——②①−②有：G−F1=2(F0−FA)=2×(180N−150N)=60N所以物体M浸没在水中受到的浮力为：F浮=G−F1=60N；W有GhG(3)由于绳重和摩擦不计，则η===，WFs2F总F1G−F浮G−60NG−60N所以，物体离开水面前，滑轮组的机械效率：η1====，2FA2FA2×150N300NGGG物体离开水面后，滑轮组的机械效率：η0===，2F02×180N360Nη0G×300N25所以，==，η1360N×(G−60N)24解得：G=300N，则动滑轮的重力为：G动=2F0−G=2×180N−300N=60N，令物体M在浓盐水中受到的拉力为F2，浮力为F浮'，绳自由端受到的拉力为FB，物体离开浓盐水前，滑轮F2F2G−F浮'组的机械效率：η2===，2FBF2+G动G−F浮'+G动η0G(G−F浮'+G动)300N×(300N−F浮'+60N)20所以，===，η2360N×(G−F')360N×(300N−F')19浮浮解得：F浮'=72N。答：(1)A；(2)物体M浸没在水中受到的浮力为60N；(3)物体M浸没在盐水中的浮力72N。(1)当物体M浸没在液体中的物体时，由F浮=ρ液gV排可知，液体密度越大，物体M受到浮力越大，从而判
断出在两种液体中受到浮力大小的关系，由F浮=G−FM可判断动滑轮对M拉力的关系，从而确定绳自由端拉力的关系；1(2)由F=2(FM+G动)分别表示出物体离开水面前后绳自由端所受的拉力，再由F浮=G−FM可求出物体M浸没在水中受到的浮力；W有GhG(3)用η===分别表示出物体离开液面前(浸没在液体中)和物体离开液面后滑轮组的机械效率，再WFs2F总利用机械效率的比值求出物体M的重力，从而求出动滑轮的重力G动，再利用机械效率的比值求出物体M浸没在盐水中的浮力。本题是一道力学综合题，考查了滑轮组拉力、滑轮组机械效率以及浮力计算的综合应用，知识点多、综合性强，要求灵活运用所学知识。46.【答案】解：(1)由杠杆平衡条件：FA×OA=G砣×OC可得FA×10cm=2N×34cm，解得FA=6.8N；(2)F浮=G金−FA=8N−6.8N=1.2N，=V=100cm3=10−4m3因合金块浸没，V排金，由F浮=ρ液gV排可得：F浮1.2N33ρ液=gV=10N/kg×10−4m3=1.2×10kg/m；排(3)因容器成柱状，合金块放入液体后对容器底增大的压力：△F=F=1.2N，浮△F1.2N增大的压强△p===120Pa；S10−2m2(4)由杠杆平衡条件：(G金−F浮')×OA=G砣×L，(G−ρgV)×OA=G×L，金排砣(G−ρgV)OA(8N−ρ×10N/kg×10−4m3)×0.1m金排L==G2N砣解得：L=0.4−5×10−5ρ，因L与ρ成线性关系，所以密度秤刻度均匀。答：(1)秤杆A端受到绳子的拉力大小为6.8N；(2)C点刻度表示的待测液体密度为1.2×103kg/m3；53
(3)以上过程中合金块放入前后，待测液体对烧杯底部压强变化120Pa；(4)L与待测液体密度ρ的函数关系式，L=0.4−5×10−5ρ，密度秤刻度均匀。【解析】(1)由杠杆平衡条件FA×OA=G砣×OC可求得秤杆A端受到绳子的拉力大小；(2)F浮=G金−FA可求得合金块受到的浮力，由F浮=ρ液gV排可求得合金块排开液体的体积，因合金块浸没，V排=V金，由F浮=ρ液gV排公式变形可求得待测液体密度；F(3)因容器成柱状，合金块放入液体后对容器底增大的压力：△F=F浮，由p=可求得待测液体对烧杯底S部压强变化多少；(4)由杠杆平衡条件(G金−F浮')×OA=G砣×L可求得L与待测液体密度ρ的函数关系式，然后可知密度秤刻度是否均匀。本题考查了压强大小及其计算、浮力的计算和杠杆平衡条件的应用问题，此题有一定的难度。47.【答案】解：(1)F1与F2必须是一个为使杠杆绕支点转动的动力，另一个为阻碍杠杆转动的阻力，然后满足F1L1=F2L2的条件杠杆才平衡，则杠杆一定保持静止状态或匀速转动；硬棒AB上施加两个力F1和F2使杠杆绕支点转动的方向相同，那么即使满足F1×d1=F2×d2，则硬棒AB也不能保持静止状态或匀速转动；1(2)使用动滑轮匀速提升物体时，不计摩擦和绳重，拉力：F=(G+G)，2滑1若拉力F<G，即：(G+G)<G，2滑所以，G>G滑，即：使用动滑轮匀速提升物体，满足竖直向上的拉力F小于物重G的条件是：物重G大于动滑轮重G动。答：(1)小宁的想法不正确。若硬棒AB上施加两个力F1和F2使杠杆绕支点转动的方向相同，那么即使满足F1×d1=F2×d2，则硬棒AB也不能保持静止状态或匀速转动；(2)条件：物重G大于动滑轮重G动。1使用动滑轮匀速提升物体时，不计摩擦和绳重，拉力：F=(G+G)，2滑1若拉力F<G，即：2(G+G滑)<G，所以，G>G滑。【解析】(1)根据杠杆各要素的物理意义分析判断，知道F1是使杠杆绕支点转动的动力，F2是阻碍杠杆转动的阻力；当满足F1L1=F2L2的条件杠杆才平衡；
1(2)不计摩擦和绳重，则拉力F=(G+G)，据此分析即可。2物滑本题考查对杠杆平衡条件F1L1=F2L2的理解和探究动滑轮省力特点的实验，考查了对实验数据的分析，在分析时注意控制变量法的应用，并注意物理量的变化。48.【答案】解：(1)此过程所做的有用功：W有=Gh=700N×2m=1400J，图甲中有2段绳子承担重物，则绳子自由端移动的距离为：s=2h=2×2m=4m；所做的总功：W总=Fs=400N×4m=1600J，W有1400J滑轮组的机械效率为：η=×100%=×100%=87.5%；W1600J总W总1600J(2)在这20s的时间内拉力的功率P===80W；t20s1(3)由F=(G+G)可得，2动G=2F−G=2×400N−700N=100N，动因力的作用是相互的，所以为了防止工人被绳子拉上去，则人施加的最大拉力等于人的重力，即F最大=G人=m人g=60kg×10N/kg=600N，1由F=2(G+G动)可得，G'=2F最大−G动=2×600N−100N=1100N，G'1100N最重的物体质量m'===110kg；g10N/kg(4)图中滑轮组有两种绕线方法，一种是由两根绳子承担重物，一种是由三根绳子承担重物，要想最省力，应选用三根绳子承担的绕法，即从动滑轮开始缠绕，如图所示：11(5)利用最省力的方式，提升800N的重物，绳上拉力F'=(G″+G)=×(800N+100N)=300N，3动3s(6)由v=可得，20s物体上升的距离：th'=v't=0.15m/s×20s=3m。答：(1)滑轮组的机械效率为87.5%；(2)在这20s的时间内拉力的功率为80W；55
(3)该工人能够提升的最重的物体约为110kg；(4)见上图；(5)绳上拉力的大小为300N；(6)20s物体上升的距离为3m。【解析】(1)根据W有=Gh，求出有用功，明确承担重物的绳子段数，得出绳子移动的距离，由W=Fs可求W有得总功，根据η=可求出机械效率。W总W(2)由P=可求得拉力的功率；t1(3)首先由F=(G+G)可求得动滑轮的重力，因力的作用是相互的，所以为了防止工人被绳子拉上去，2动1则人施加的最大拉力等于人的重力，即F最大=G人，由F=2(G+G动)可求得工人能够提升的最重的物体；(4)滑轮组绳子的绕法，有两种：一是绳子先系在定滑轮的固定挂钩上，绕过下面的动滑轮，再绕过上面的定滑轮；二是绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过定滑轮，然后再绕过动滑轮；1(5)由F=(G+G)可求得绳上拉力的大小；3动(6)由速度公式变形可求得20s物体上升的距离。熟练掌握速度、功、功率、机械效率的计算公式，滑轮组的绕线方法、是解答此题的关键。
