1、专题12 简单机械一选择题1（2020宿迁）小华用图装置测量动滑轮的机械效率，下列说法正确的是（）A实验中为测量方便，让弹簧测力计在静止时读数B弹簧测力计对绳子的拉力与物体的重力是一对平衡力C增大物体被提升的高度，可以提高动滑轮的机械效率D增大物体重力与动滑轮重力的比值，可以提高动滑轮的机械效率（不计绳重和摩擦）【答案】D【解析】A、测量动滑轮的机械效率，需要匀速拉动弹簧测力计，不能在弹簧测力计静止时读数，故A错误；B、弹簧测力计对绳子的拉力，作用在绳子上；物体的重力，作用在提升的物体上，即二力作用在两个物体上，不是一对平衡力，故B错误；C、使用动滑轮。承担物重的绳子股数n2，滑轮组的机械效率
2、，增大物体被提升的高度，不能提高动滑轮的机械效率，故C错误；D、不计绳重和摩擦，动滑轮的机械效率，增大物体重力与动滑轮重力的比值，可以提高动滑轮的机械效率，故D正确。故选：D。2（2020南通）如图，裤架上的两个夹子分别夹住一条毛巾。以下方法能使裤架在水平位置平衡的是（）A右边夹子向左移动B左边夹子向左移动C右边毛巾的下角夹在左边夹子上D左边毛巾的下角夹在右边夹子上【答案】D【解析】A、右边夹子向左移动，右端的力不变，力臂变小，右端力和力臂的乘积更小，裤架会更向左倾斜，故A错误。B、左边夹子向左移动，左端的力不变，力臂变大，左端力和力臂乘积更大，裤架会更向左倾斜，故B错误。C、右边毛巾的下角夹
3、在左边夹子上，相当于右端减小了重力，左端增加了重力，导致左端力和力臂乘积更大，右端力和力臂的乘积更小，裤架会更向左倾斜，故C错误。D、左边毛巾的下角夹在右边夹子上，相当于左端减小了重力，右端增加了重力，导致右端力和力臂乘积变大，左端力和力臂的乘积变小，裤架会在水平位置平衡，故D正确。故选：D。3（2020盐城）如图所示，小明利用动滑轮匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是（）A适当增加木箱重力B增大木箱上升高度C增大提升木箱的速度D换用质量更大的动滑轮【答案】A【解析】A、动滑轮重力不变，所以额外功不变；如果增加木箱重力，有用功会增大，有用功在总功中所占的比例将增大，机械效率会增大，
4、故A符合题意；B、C、动滑轮机械效率的高低与木箱上升的高度和上升的速度无关，故B、C不符合题意；D、换用质量更大的动滑轮，额外功增加，有用功在总功中所占的比例将减小，机械效率降低，故D不符合题意。故选：A。4（2020苏州）如图所示的工具中，在使用时属于省力杠杆的是（）A镊子B开瓶器C船桨D钓鱼竿【答案】B【解析】镊子、船桨、钓鱼竿在使用时，动力臂小于阻力臂，为费力杠杆；开瓶器在使用时，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故B正确、ACD错误。故选：B。5（2019常州）如图所示，斜面高2m、长4m，小明用平行于斜面的拉力F，将重400N的物体从斜面底端拉到顶端，已知拉力F250N，对此过程，下列结
5、果中正确的是（）A有用功为1000JB总功为1600JC额外功为200JD机械效率为60%【答案】C【解析】A、小明对物体做的有用功：W有用Gh400N2m800J，故A错；B、拉力F做的总功：W总Fs250N4m1000J，故B错；C、额外功：W额W总W有用1000J800J200J，故C正确；D、斜面的机械效率：100%80%，故D错。故选：C。6（2019盐城）如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做（）A省力，不改变施力的方向B不省力，改变施力的方向C既省力，也改变施力的方向D既不省力，也不改变施力的方向【答案】A【解析】动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，使用动滑轮时能省力，但
6、不能改变施力的方向，故A正确、BCD错误。故选：A。7（2019扬州）下列工具属于省力杠杆的是（）A镊子B船桨C钓鱼杆D扳手【答案】D【解析】A、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A不合题意；B、船桨在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B不合题意；C、钓鱼杆在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C不合题意；D、扳手在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D符合题意。故选：D。8（2018常州）今年2月，我国台湾省发生地震，一个结构坚固的水塔因地基松软而倾斜。为阻止水塔继续倾斜，救援队借助山石用钢缆拉住水塔。下列方案中，钢缆对水塔拉力最小的是（）ABCD【答案】B【解
7、析】图中的水塔可看作一根杠杆，与地面的接触点为支点，阻力为水塔的重力，钢缆的拉力为动力；由下图可知，O为支点，作用在B点的拉力为动力，以OB为力臂时动力臂最长，由杠杆平衡条件可知此时动力最小，拉力的方向应垂直于杠杆斜向上。故选：B。9（2018苏州）如图的常见器具都应用了杠杆，其中属于省力杠杆的是（）A托盘天平B独轮车C筷子D船桨【答案】B【解析】A、托盘天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，不省力也不费力；B、独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；C、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；D、船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。故选：B。10（20
8、18宿迁）如图所示，工人师傅用动滑轮将箱子吊到阳台上，箱子重为500N，动滑轮重为10N在工人师傅竖直向上的拉力F作用下，箱子匀速上升了2m，不计绳重和摩擦，则在此过程中（）AF250NBF510NC绳自由端被收起的长度为4mD装置的机械效率100%【答案】C【解析】AB、使用动滑轮时，n2，不计绳重和摩擦，人对绳子的拉力：F（G+G轮）（500N+10N）255N；故AB错误；C、绳自由端被收起的长度：s2h22m4m；故C正确；D、动滑轮的机械效率：100%100%100%98%，故D错误。故选：C。11（2018连云港）如图所示，O为杠杆的支点，杠杆右端挂有重为G的物体，杠杆在力F1的作
9、用下在水平位置平衡。如果用力F2代替力F1使杠杆仍在水平位置保持平衡，下列关系中正确的是（）AF1F2BF1F2CF2GDF1G【答案】B【解析】AB、设动力臂为L2，杠杆长为L（即阻力臂为L）；由图可知，F2与杠杆垂直，因此其力臂为最长的动力臂，由杠杆平衡条件可知F2为最小的动力，则F1F2，故A错误，B正确；CD、用力F2使杠杆在水平位置保持平衡时，由杠杆平衡条件可得：F2L2GL，由图知L2L，所以F2G；故C错误；因为F1F2，F2G，所以F1F2G，故D错误。故选：B。二填空题12（2020徐州）如图所示，塔式起重机上的滑轮组既可以省力，又可以改变施力的方向，若用它将900N的物体匀
10、速吊起5m高，拉力为400N，则滑轮组的机械效率为75%。【答案】省力；方向；75%。【解析】（1）在图中的滑轮组中，使用下面的动滑轮可以省力，使用上面的定滑轮可以改变用力的方向，所以使用图中的滑轮组，即可以省力，也可以改变施力的方向；（2）拉力做的有用功：W有用Gh900N5m4500J；由图知，承担物重的绳子股数n3，拉力端移动的距离：s3h35m15m，拉力做的总功：W总Fs400N15m6000J，滑轮组的机械效率：100%75%。13（2020南京）如图是过去农村用的舂米工具的结构示意图。O为固定转轴，A处连接着石球，脚踏杆的B处可使石球升高，抬起脚，石球会落下去击打稻谷。石球重50
11、N，不计摩擦和杆重。（1）脚沿与杆垂直方向至少用力F1，才能将石球抬起。F1的力臂为1m，此时舂米工具是一个省力（选填“省力”或“费力”）杠杆。（2）脚竖直向下至少用力F2为20N，才能将石球抬起。F2和F1的大小关系为F2F1。【答案】（1）1；省力；（2）20；。【解析】（1）不计摩擦和杆重，图中O为支点，脚沿与杆垂直方向用力F1时，力臂OB最长，OB1.4m0.4m1m，阻力臂为OA，OBOA，由杠杆平衡条件可得，F1OBGOAcosAOD，杠杆为省力杠杆；（2）当脚竖直向下用力时，如图所示动力臂为OC，阻力臂为OD，如图所示：F2OCGOD，F2OBcosGOAcosF2OBGOAF2
12、1m50N0.4m，F220N；故脚竖直向下用力F2为至少为20N，脚竖直向下的动力臂小于脚沿与杆垂直方向时的动力臂，故F2F1。14（2020扬州）如图，“测动滑轮机械效率”时必须沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计。钩码重为1N，弹簧测力计的示数为0.6N，动滑轮的机械效率是83.3%。【答案】竖直；0.6；83.3%。【解析】（1）实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，这样才能准确测出拉力的值；（2）由图知，弹簧测力计的分度值为0.1N，其示数为0.6N；（3）动滑轮的机械效率：100%83.3%。15（2020连云港）用如图所示滑轮组在10s内将重为300N的物体匀速提升1m，拉力大小为1
13、20N，拉力做功的功率为36W，有用功为300J，滑轮组的机械效率为83.3%。【答案】36；300；83.3%。【解析】（1）由图知，n3，拉力端移动距离s3h31m3m，拉力做的总功：W总Fs120N3m360J；拉力做功的功率：P36W；（2）已知G300N，h1m，拉力做的有用功：W有用Gh300N1m300J；（3）滑轮组的机械效率：100%83.3%。16（2019淮安）小明在“探究杠杆平衡条件”的实验中：（1）实验前调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，目的之一是方便测量力臂；（2）如图甲所示。在杠杆左边A处挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，在杠杆B处挂3个钩码（实验中所用的钩码均
14、相同）；（3）小明又用弹簧测力计。在C处竖直向上拉。如图乙所示。当弹簧测力计逐渐向右倾时，使杠杆仍然在水平位置平衡。则弹簧测力计的示数将逐渐变大（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】（1）力臂；（2）3；（3）变大。【解析】（1）实验前调节平衡蜾母使杠杆在水平位置平衡，当杠杆在不挂钩码时处于水平平衡状态时，从支点到挂钩码处杠杆的长度即为力臂长度，目的之一是方便测量力臂；（2）设一个钩码的重力为G，杠杆一个小格代表L，图中，杠杆的左端：4G3L12GL，B处的力臂为4L，杠杆的右端：F24L12GL，解得F23G，即在B处挂3个同样的钩码；（3）弹簧测力计竖直向上拉杠杆时，拉力力臂为OC
15、，当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，拉力的力臂小于OC，拉力力臂变小，拉力变大，弹簧测力计示数变大。17（2018镇江）如图所示，轻质杠杆OB可绕O点转动，OAAB，物块G重30N，30，在B点作用一个竖直向上的拉力F使杠杆在水平位置平衡，F的大小为15N；保持杠杆在水平位置平衡，仅将拉力F沿顺时针方向转动，则在转至虚线所示位置的过程中，拉力大小将变大，在转至虚线所示位置时，拉力与物重的大小关系为FG。【答案】15；变大；。【解析】（1）由杠杆平衡条件得：FOBGOA，因为OB2OAF15N，（2）保持杠杆在水平位置平衡，将拉力F沿顺时针方向转动，在转至位置时，拉力的力臂变小，因为阻力与阻力臂不变，
16、由杠杆的平衡条件可知，拉力变大；（3）保持杠杆在水平位置平衡，将拉力F沿顺时针方向转动，在转至位置时，由三角函数可知，动力F的力臂为OBsinOBsin30OB，由杠杆平衡条件得：FOBGOA，FOBGOB，FG。18（2018徐州）如图所示，工人师傅用动滑轮匀速提升重物。使用动滑轮的好处是省力。若物体重450N，工人所用拉力为250N，则动滑轮的机械效率为90%；用该滑轮匀速提升重600N的物体，若不计绳重和摩擦，则工人所用的拉力为325N。【答案】省力；90%；325。【解析】（1）动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍个杠杆，使用动滑轮的好处是省一半力，但不能改变动力的方向；（2）不考虑绳重和
17、摩擦，因为F（G物+G轮），即：250N（450N+G轮），所以动滑轮重：G轮50N，90%；（3）F（G物+G轮）（600N+50N）325N。19（2018南京）用如图所示的滑轮组将重85N的物体匀速提升2m，拉力F为50N此过程中有用功为170J，总功为200J，滑轮组机械效率为85%，根据已知条件，以下四个物理量：动滑轮上升的高度、动滑轮的重力、额外功、拉力的功率，还能求出的有和（选填序号）【答案】170；200；85%；。【解析】（1）拉力做的有用功：W有Gh85N2m170J；（2）由图可知，n2，拉力端移动的距离：s2h22m4m，拉力做的总功：W总Fs50N4m200J；（3）
18、滑轮组的机械效率：100%85%；（4）因为动滑轮和物体一起运动，动滑轮上升的高度等于物体上升的高度，大小为2m；存在摩擦和绳重，无法求出动滑轮的重力；额外功等于总功减去有用功，W额W总W有用200J170J30J；因为不知道做功时间，所以无法计算拉力的功率。可见，还能求出的有、。故答案为：170；200；85%；。三作图题20（2020徐州）如图所示是蜡烛跷跷板，请画出蜡烛右半段所受重力G的力臂。【答案】【解析】支点为O，则过O作重力作用线的垂线即为重力G的力臂，如图所示：21（2020扬州）如图，在撬棒AD上作出撬起“石块1”的最小力F及对应的力臂l。【答案】【解析】由图示可知，当杠杆与地
19、面的接触点（A点）为支点时，作用在A点动力的力臂最大，所以此时动力最小，连接AD为动力臂l，过D点作垂直于动力臂向上的力，即为最小动力F的示意图。如图所示：22（2020苏州）图中，请画出FA的力臂l，并在B端画出使杠杆平衡的最小力FB。【答案】【解析】从支点O向FA的作用线作垂线，垂线段的长度为FA的力臂l；根据杠杆平衡条件，动力臂越长越省力，力的作用点确定，从支点到动力作用点的距离便为最长的力臂；图中O为支点，要使杠杆平衡且动力最小，就应该让力F作用在B点，OB最长的力臂，则力F应与OB垂直且向下。如图所示：23（2020泰州）如图所示，画出拉力F的力臂l和物体B所受重力G的示意图。（根据
20、要求完成下列作图）。【答案】【解析】（1）从支点O向力F的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是拉力F的力臂L。（2）重物的重心在物体的几何重心，重力的方向是竖直向下的，从重心起沿竖直向下的方向，画一条带箭头的线段；如图所示：24（2019南通）如图，O为轻质杠杆的支点，左端挂一重物，杠杆在图示位置平衡，请作出最小动力F1的示意图和阻力的力臂l2。【答案】【解析】重物对杠杆的拉力为阻力F2，从支点O作力F2作用线的垂线，可得阻力臂l2；由图可知，支点为O，杠杆上距离支点O最远的点为杠杆右端A点，OA为最长的动力臂，从A点垂直OA向下画出带箭头的线段可得动力F1的示意图，如图所示；25（2019常州
21、）杠杆OAB可绕O点自由转动，为使杠杆在如图所示位置保持平衡，请画出施加于B点的最小动力F（保留作图痕迹）。【答案】【解析】由杠杆平衡条件F1 L1F2 L2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OB作为动力臂最长，由图知动力的方向应该向上，如下图所示：26（2019淮安）在图中。画出使用滑轮组提升物体时最省力的绳子绕法。【答案】【解析】图中只有一个动滑轮和一个定滑轮，要求最省力，则由3段绳子承担物重，是最省力的绕绳方法；绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过上面的定滑轮，再绕过动滑轮，如图所示：27（2019泰州）在图中画出正确使用动滑轮提升重物的绕线方法。
22、【答案】【解析】要求图中滑轮作为动滑轮来提升物体，滑轮要随物体一起上升，所以绳子自由端要向上拉，绳子的另一端要固定，绕线方法如图所示：28（2019盐城）在图中画出力F的力臂。【答案】【解析】由图知，扳手拧螺丝时以O点为支点，由O点作F作用线的垂线段即为其力臂L，如图所示：29（2019连云港）如图所示，O为杠杆的支点，杠杆上挂有重为G的物体，请画出使杠杆在图中位置静止时最小力F的示意图。【答案】【解析】在阻力与阻力臂一定时，要使动力最小，则动力臂必须最长；由图可知，O为支点；当动力作用在杠杆的最右端，且支点O到杠杆最右端的距离作为动力臂时，动力臂最长，此时的动力最小；过杠杆的最右端作垂直于力
23、臂向上的力F，即为最小力F的示意图。如下图所示：30（2018南通）如图，O为轻质杠杆的支点，A点挂一重物，杠杆在图示位置平衡，作出阻力臂L2和最小动力F1的示意图。【答案】【解析】先作出阻力F2的示意图，并反向延长阻力F2的作用线，然后过支点O作力F2作用线的垂线段，即为阻力臂L2，如图所示；由图可知，支点为O，杠杆上距离支点O最远的点为杠杆右端B点，以OB为最长的动力臂，从B点垂直OB向上画出带箭头的线段可得最小动力F1的示意图，如图所示：31（2018淮安）画出图中动力F1的力臂L1。【答案】【解析】已知支点为O，过点O作力F1作用线的垂线段，即为F1的力臂L1，如图所示：32（2018
24、盐城）在图中画出施加在开关上力F的力臂L。【答案】【解析】由支点O向F的作用线做垂线，垂线段的长度即为F的力臂L如图所示：33（2018泰州）如图，用螺丝刀撬图钉，画出在A点所加最小力F1的示意图和阻力F2的力臂l2。【答案】【解析】由图知O是支点，F1作用在A点时，最长力臂是OA，所以F1的方向要与OA垂直，方向向下，这样才能保证其力臂是OA。过O点向力F2的作用线作垂线，即为阻力F2的力臂l2如图所示：四实验探究题34（2020盐城）小明做“探究杠杆平衡条件”实验：（1）实验前，杠杆静止时的位置如图甲所示。要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向右调节；（2）使用弹簧测力计时，首先进行的操作
25、是将指针调到零刻度线处；（3）如图乙所示，在杠杆左侧挂2个钩码，每个钩码的质量为50g，为了便于在杠杆上直接读出力臂的大小，在A点沿竖直向下方向拉动弹簧测力计，直至杠杆在水平位置平衡。并将第一次数据记录在表格中，表中F1大小为弹簧测力计示数，F2大小为钩码的重力，L1、L2分別为F1、F2对应的力臂；（4）接下来，小明又进行了三次实验，将数据填在表中，最后总结得出规律。每次实验总是在前一次基础上改变F2、L1、L2中的一个量。小华分析数据后发现，第4次实验与前一次改变的量相同，需要调整的实验步骤是保持F2和L1不变，改变L2的大小。序号F1/NL1/cmF2/NL2/cm11.510.01.0
26、15.023.010.02.015.031.520.02.015.041.030.02.015.0【答案】（1）右；（2）将指针调到零刻度线处；（3）竖直；水平；（4）4；保持F2和L1不变，改变L2的大小。【解析】（1）杠杆的右端上翘，要使它在水平位置平衡，平衡螺母向上翘的右端移动。（2）使用弹簧测力计时，需要先将指针调到零刻度线处。（3）由图可知，在杠杆左侧挂2个钩码，为了便于在杠杆上直接读出力臂的大小，由于力臂是支点到力的作用线的距离，所以在A点沿竖直向下方向拉动弹簧测力计，直至杠杆在水平位置平衡。（4）由实验序号1、2可知，L1和L2不变，F1、F2同时改变，由实验序号2、3可知，F2
27、和L2不变，L1增大10cm，由序号4、3可知，F2和L2不变，L1增大10cm，所以第4次次实验与前一次改变的量相同。由于改变F2、L1、L2中的一个量，所以需要保持F2和L1不变，改变L2的大小。35（2019镇江）小飞用图1装置来探究杠杆的平衡条件，设弹簧测力计和钩码对杠杆的拉力分别为动力F1和阻力F2，l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。他的实验思路是改变F2、l1和l2，测得杠杆平衡时所需的拉力F1，来寻找F1、F2、l1和l2四个物理量之间的关系。已知实验前已调节杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的量程为05N，杠杆上每一格长10cm。实验次数阻力F2/N阻力臂l2/cm动力臂l1/cm
28、动力F1/N1433304.42418302.4347.5301.0（1）为便于测量力臂，弹簧测力计应沿竖直方向拉杠杆，并使之在水平位置平衡；（2）小飞首先保持F2和l1不变而改变l2，所获得的实验数据如表格所示，第1次实验中弹簧测力计示数的放大图如图2所示，则F14.4N，此时杠杆的类型与筷子（选填“筷子”或“老虎钳”）相同；（3）为获得更多组数据，小飞继续进行（2）中实验，则为能顺利完成实验，在改变阻力臂l2时，l2应不超过37.5cm；完成上述实验后，小飞接下来还应进行的实验有保持l1和l2不变而改变F2；保持F2和l2不变而改变l1。【答案】（1）竖直；水平；（2）4.4；筷子；（3）
29、37.5；l1和l2。【解析】（1）力臂是支点到力的作用线的垂直距离。当弹簧测力计拉力方向与杠杆垂直时，拉力作用点到支点的距离就是其力臂，这样便于从杠杆上直接读出力臂，由图杠杆水平平衡时拉力方向应为竖直方向；（2）图中弹簧测力计的分度值是0.1N，指针指在4N下面第4个小格上，因此弹簧测力计读数为4N+0.1N44.4N；筷子是费力杠杆，动力臂小于阻力臂，目的是省距离，应用了实验中的第1次实验原理。（3）当F24N，动力臂l130cm，不变时，弹簧测力计的最大拉力为5N，根据杠杆平衡条件可得在改变阻力臂l2时，l2应不超过的数值：l237.5cm；根据控制变量法可知，探究F1与F2的关系必须保
30、持l1和l2不变。36（2019宿迁）以下为“探究杠杆平衡条件”实验：（1）如图甲，把杠杆放在支架上并置于水平桌面，静止时发现杠杆左低右高，为了使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向右调节。（2）如图乙，在已经调节好的杠杆左端A处挂4个钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，应在杠杆右边离支点4格的B处挂2个相同的砝码。（3）如图丙，在杠杆左边离支点4格的C处，用弹簧测力计与水平方向成30角斜向上拉，也可使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计示数为2N（每个钩码重0.5N）。【答案】（1）右；（2）2；（3）2。【解析】（1）把杠杆放在支架上并置于水平桌面后，发现杠杆左低右高，为了使杠杆在水平位置平衡
31、，应将右端平衡螺母向右调节；（2）设杠杆的一个小格为L，一个钩码的重为G，乙图，设在B处悬挂钩码的个数为n，由杠杆平衡条件得：4G2LnG4L，解得：n2，即应在杠杆右边B处挂2个钩码；（3）当弹簧测力计在C点斜向上拉（与水平方向成30角）杠杆，此时动力臂等于OC4L2L；根据杠杆的平衡条件F1L1F2L2可得，测力计的示数：F12N。37（2019苏州）利用杠杆开展相关实验探究：（1）安装好杠杆，将其放到水平位置后松手，发现杠杆沿顺时针方向转动，如图甲所示。则应将平衡螺母向左（选填“左”或“右”）调节，直到杠杄在水平位置平衡；（2）如图乙所示，在A点挂3个重力均为0.5N的钩码，在B点用弹簧
32、测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置平衡，弹簧测力计的示数为2.0N；若在第（1）小题所描述的情形中未调节平衡螺母而直接开展上述实验，弹簧测力计的示数会偏小（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；（3）始终竖直向下拉弹簧测力计，使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度，如图丙所示。此过程中，弹簧测力计拉力的力臂变小（选填“变大”、“变小”或“不变”，下同），拉力的大小不变。【答案】（1）左；（2）2.0；偏小；（3）变小；不变。【解析】利用杠杆开展相关实验探究：（1）安装好杠杆，将其放到水平位置后松手，发现杠杆沿顺时针方向转动，左端上翘，如图甲所示。则应将平衡螺母向左调节，直到杠杄在水平位置平衡；（2）
33、由图可知，根据杠杆平衡条件得：FALAFBLB，30.5N4LFB3L，所以FB2.0N；若在第（1）小题所描述的情形中未调节平衡螺母而直接开展上述实验，由于左侧已经存在杠杆的力与力臂的乘积，故弹簧测力计的示数会偏小；（3）图丙使杠杆由水平位置时，根据杠杆平衡条件F1L1F2L2得，G4LF23L，则F2G；当转动到图中位置时，设杠杆与水平位置的夹角为，物体的力臂、弹簧测力计拉力的力臂均变小；则根据杠杆平衡条件F1L1F2L2得，G4LcosF23Lcos，则：F2G；所以，在此过程中拉力F的大小不变。38（2019南京）如图所示为一拉杆旅行箱的示意图将其视为杠杆，O为支点，B为重心，BC为竖
34、直方向，A为拉杆端点已知箱重为250N，OA为120cm，OC为24cm。（1）图中在A点沿图示方向施加动力F，箱子静止则动力F的力臂为60cm，大小为100N。（2）使拉杆箱在图示位置静止的最小动力为50N。（3）生活中，常把箱内较重物品靠近O点摆放，这样使拉杆箱在图示位置静止的最小动力将变小（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】（1）60；100；（2）50；（3）变小。【解析】（1）如图，延长F画出力的作用线AM，然后过支点作力的作用线的垂线段ON，则F的力臂就是ON，在RtANO中，NAO30，所以ONAO120cm60cm；B为重心，BC为竖直方向，则图中OC为阻力臂，由杠杆
35、平衡条件可得：FONGOC，即F60cm250N24cm，解得F100N。（2）F如红色方向时，动力臂最长为OA，动力最小，由杠杆平衡条件可得：FOAGOC，即F120cm250N24cm，解得F50N；（3）常把箱内较重物品靠近O点摆放，这样阻力臂减小，阻力不变，动力臂不变，根据杠杆平衡条件可以判断，最小动力将变小。39（2018南通）小华用图示装置探究滑轮组的机械效率，实验数据记录如下：次数物重G/N物体上升高度h/m拉力F/N机械效率120.101.066.7%230.101.471.4%360.102.5（1）实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，绳端移动距离为0.3m。（2）第3次实验
36、的机械效率为80%。（3）分析数据可知，提高同一滑轮组的机械效率，可以采取的措施是增加物重；小华所用动滑轮的重一定小于1N。【答案】（1）匀速；0.3；（2）80；（3）增加物重；1。【解析】（1）实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定；由图示可知，滑轮组承重绳子有效股数n3，弹簧测力计移动的距离s3h30.10m0.3m；（2）第3次测量中，有用功：W有用Gh6N0.10m0.60J；做功：W总Fs2.5N0.30m0.75J；机械效率为：3100%100%80%；（3）由1、2、3次数据知，同一滑轮组，物体越重，机械效率越高，故增加物重可以提高同一滑轮组的机械效率；当物体
37、越重时，对滑轮的压力越大，摩擦力越大，所以第一次实验受摩擦力的影响最小，此时滑轮的重力为：G动nFG物31N2N1N。五计算题40（2020常州）为避免同学们用手按压宿舍楼大门的开门按钮造成交叉传染，小明用轻质木杆自制了“脚踏式杠杆”，借助杠杆按动按钮，如图所示，已知OB60cm、AB80cm。OC15cm，当小明在C点用脚给杠杆施加20N的压力F1时，按钮触发、大门打开，（1）请在图中作出动力F1的示意图。（2）该杠杆属于哪种类型？（直接回答）（3）求此时按钮对杠杆施加的水平阻力F2，有多大？【答案】答：（1）F1的示意图如上图。（2）该杠杆属于费力杠杆。（3）此时按钮对杠杆施加的水平阻力F
38、2是3.75N。【解析】（1）小明脚对木杆的压力F1垂直作用的木杆上，如图。（2）木杆是一个杠杆，O 为支点，小明的脚施加的力是动力F1，动力臂为OC，按钮对木杆的压力为阻力F2，阻力臂为OD，动力臂OC小于阻力臂OD，所以木杆是费力杠杆。（3）根据杠杆平衡条件得，F1OCF2OD，按钮对木杆的压力水平向左，所以ODAB，所以，20N15cmF280cm，解得，F23.75N。答：（1）F1的示意图如上图。（2）该杠杆属于费力杠杆。（3）此时按钮对杠杆施加的水平阻力F2是3.75N。41（2020南通）如图，塔式起重机土的滑轮组将重为1.2104N的重物匀速吊起2m时，滑轮组的机械效率为80%
39、，g取10N/kg。（1）求提升重物做的有用功；（2）求绳端的拉力；（3）若动滑轮的质量为40kg，求克服摩擦和钢绳重所做的功。【答案】答：（1）提升重物做的有用功为2.4104J；（2）绳端的拉力为5000N；（3）克服摩擦和钢绳重所做的功为5200J。【解析】（1）提升重物做的有用功：W有用Gh1.2104N2m2.4104J；（2）由80%可得拉力做的总功：W总3104J；由图可知，承担物重绳子股数n3，绳子自由端移动的距离：s3h32m6m；由W总Fs可得拉力：F5000N；（3）对动滑轮、克服摩擦和钢绳重所做的额外功：W额W总W有用3104J2.4104J6000J，提升动滑轮做的额
40、外功：W额1G动hm动gh40kg10N/kg2m800J，克服摩擦和钢绳重所做的额外功：W额2W额W额16000J800J5200J。答：（1）提升重物做的有用功为2.4104J；（2）绳端的拉力为5000N；（3）克服摩擦和钢绳重所做的功为5200J。42（2019镇江）如图1所示，装有0.01m3水的圆桶置于水平地面上，桶与地面间的接触面积为0.2m2。桶的质量忽略不计，g取10N/kg。（1）求桶中水的质量。（2）求这桶水对地面的压强。（3）某同学用图2所示的滑轮组将这桶水匀速提升2m的过程中，所用拉力为40N求该滑轮组的机械效率。【答案】答：（1）这桶水的质量为10kg。（2）这桶水
41、对地面的压强为500Pa。（3）滑轮组的机械效率为83.3%。【解析】（1）水的体积V0.01m3，由可得水的质量：mV1103kg/m30.01m310kg；（2）这桶水所受的重力：Gmg10kg10N/kg100N，桶的质量忽略不计、自重不计，则水桶对地面的压力：FG100N，这桶水对地面的压强：p500Pa；（3）由图知，承担物重的绳子股数n3，则滑轮组的机械效率：100%83.3%。答：（1）这桶水的质量为10kg。（2）这桶水对地面的压强为500Pa。（3）滑轮组的机械效率为83.3%。六解答题43（2020淮安）在“探究杠杆的平衡条件“实验中：（1）实验前杠杆的位置如图甲所示：若使
42、杠杆在水平位置平衡，则应将杠杆的平衡螺母向左调节。（2）杠杆调节平衡后，在如图乙所示A点悬挂3个钩码（每个钩码重力为0.5N），在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使杠杆在水平位置再次平衡，此时弹簧测力计示数F11N重复多次实验，进一步探究杠杆的平衡条件。（3）某小组的实验数据如下表所示，得到与其他组不一样的结论：动力与阻力F1成正比关系。你认为该结论可靠吗？不可靠。并说明理由：没有同时改变力与力臂的大小。实验序号动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm11151.510221531033154.510【答案】（1）左；（2）1；（3）不可靠；没有同时改变力与力臂的大小。【解析】
43、（1）为了便于测量力臂，应使杠杆在水平位置平衡，由图知，左端偏高，为使杠杆在水平位置平衡，需要将平衡螺母向左调节；（2）图中所示的弹簧测力计的分度值是0.1N，故示数为1N；（3）某小组的实验数据如下表所示，得到与其他组不一样的结论：动力与阻力F1成正比关系。该结论不可靠，理由：没有同时改变力与力臂的大小。44（2020淮安）向下拉绳将重物提升，画出图中滑轮组绕绳方法。【答案】【解析】向下拉绳将重物提升，从绳子自由端向上绕起，先绕过定滑轮，然后再绕过动滑轮，最后系在定滑轮下面的挂钩上，如图所示：45（2020苏州）科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置，小明观察后画出简图（如图）进行研究
44、。若爷爷质量m人60kg，奶奶用F240N的拉力将爷爷匀速拉升到顶端，该过程中奶奶手握住绳子向下拉动的总长度s6m。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：（1）奶奶所做的功；（2）动滑轮（含座椅）的质量；（3）该升降座椅装置的机械效率（保留一位小数）。【答案】答：（1）奶奶所做的功是1440J；（2）动滑轮（含座椅）的质量是12kg；（3）该升降座椅装置的机械效率是83.3%。【解析】（1）奶奶所做的功：WFs240N6m1440J；（2）爷爷的质量m人60kg，则爷爷的重力：Gmg60kg10N/kg600N，由图可知，n3，不计绳重和摩擦，由F（G+G动）可得动滑轮（含座椅）的重力：G动n
45、FG3240N600N120N，动滑轮（含座椅）的质量：m动12kg；（3）不计绳重和摩擦，该升降座椅装置的机械效率：100%83.3%。答：（1）奶奶所做的功是1440J；（2）动滑轮（含座椅）的质量是12kg；（3）该升降座椅装置的机械效率是83.3%。46（2018扬州）某制作小组所设计的电饭锅，其结构如图所示，控制系统中的感温磁体与受热面固定在一起，当温度低于103时，感温磁体具有磁性。煮饭时用手向下按动开关，通过轻质传动杆AOB使永久磁体和感温磁体吸合，触点闭合，电路接通，发热板开始发热。当温度达到103时，感温磁体失去磁性，永久磁体受重力及弹簧的弹力作用而落下，通过传动杆使触点分开
46、，发热板停止发热。（1）画出使触点分开时B点受到的力和力臂。（2）若用4N的力按下开关，B端受到的阻力为1N，则动力臂和阻力臂之比为1：4，如果手按下的距离为0.5cm，则永久磁体和感温磁体之间的距离至少是2cm。（3）用电饭锅烧水（在标准气压下），水沸腾时不能（能/不能）自动断电。【答案】（1）见上图；（2）1：4；2；（3）不能。【解析】（1）由题知，永久磁体受重力及弹簧的弹力作用而落下，则使触点分开时B点受到的力是竖直向下的，由此画出B点受到的力，再由支点O作这个力作用线的垂线段，即为其力臂L，如图所示：（2）若用4N的力按下开关，即动力FA4N，B端受到的阻力FB1N，由杠杆的平衡条件有：FALAFBLB，所以动力臂和阻力臂之比：；由题意和图示可知，手按下开关时，B端上升的升高应等于永久磁体和感温磁体之间的距离，由功的原理有：FAhAFBhB，所以永久磁体和感温磁体之间的距离：LhB2cm；（3）由题知，当温度达到103时，感温磁体失去磁性，永久磁体受重力及弹簧的弹力作用而落下，通过传动杆使触点分开，发热板停止发热，在标准大气压下水的沸点为100，则水沸腾时感温磁体不会失去磁性，故不能将触点分开而自动断电。
