第十二章《简单机械》真题集训
一．选择题（共12小题）
1．（2020 莱芜区）如图所示衣架的挂钩两侧等距离安装着四个夹子，将三条相同的毛巾按如图所示的各种挂法晾晒在室外的铁丝上，能让衣架在水平方向上保持平衡的是（ ）
A． B．
C． D．
2．（2020 绵阳）绵阳一号桥是斜拉桥，斜拉桥比梁式桥的跨越能力大，我国已成为拥有斜拉桥最多的国家。如图是单塔双索斜拉大桥，索塔两侧对称的拉索承受了桥梁的重力，一辆载重汽车从桥梁左端按设计时速匀速驶向索塔的过程中，左侧拉索拉力大小（ ）
A．一直增大 B．一直减小
C．先减小后增大 D．先增大后减小
3．（2020 盘锦）工人利用滑轮组吊起重为2400N的路灯杆（质量分布均匀）。如图所示，这是路灯杆一端刚被匀速拉起的简图。路灯杆离地后被匀速提升1m，绳端拉力F＝1000N．下列说法正确的是（ ）
A．路灯杆一端刚被匀速拉起时，相当于费力杠杆
B．路灯杆离地后，受到的拉力小于2400N
C．路灯杆离地后，绳端拉力F做的功为1000J
D．路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为80%
4．（2020 广西）《墨经》最早记述了杆秤的杠杆原理，“标”“本”表示力臂，“权”“重”表示力，如图所示，杆秤在水平位置平衡，以下说法正确的是（ ）
A．“重”增大时，N端上扬 B．“权”增大时，M端上扬
C．“权”向右移时，N端下沉 D．提纽向右移时，M端上扬
5．（2020 烟台）我国古代劳动人民用智慧创造出很多实用工具，如图所示的四个场景中所用工具属于费力杠杆的是（ ）
A．推石磨转动
B．按压杠杆榨油
C．踩踏板舂米
D．拉木棒搬石
6．（2020 甘孜州）某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）在相同时间内把重物G提升相同高度。若F1和F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．力F1和F2做功的功率相同
B．力F1和F2做的总功相同
C．两个滑轮组机械效率一样大
D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
7．（2020 益阳）如图所示是指甲剪的示意图，F是剪指甲时施加的一个力，则关于指甲剪的下列说法正确的是（ ）
A．指甲剪只由一个杠杆组成
B．指甲剪由两个杠杆组成
C．对杠杆ABC，若以B为支点，则动力臂是L
D．对杠杆ABC，若以B为支点，则动力臂是BC
8．（2020 山西）如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是（ ）
A．甲方式可以省力
B．乙方式不能改变力的方向
C．甲、乙两种方式做的有用功相等
D．甲、乙两种方式的机械效率相等
9．（2020 广州）如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳长不变），测得拉力和物体M、N所受的重力如表所示，则（ ）
F甲 F乙 F丙 F丁 GM GN
5.5N 12N 5.5N 8N 5N 10N
A．甲的机械效率比丙的大
B．乙、丁的机械效率相同
C．使用丙提升物体M时省力
D．实验测得的数据无法算出机械效率
10．（2020 宜昌）生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中不正确的是（ ）
A．任何机械设备的效率总小于1
B．减小机械内部摩擦可以提高其效率
C．提高机械设备的效率可以节能减排
D．使用机械设备做功越快，其效率越高
11．（2020 咸宁）用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列分析正确的是（ ）
A．动滑轮的重力为5N
B．该滑轮组的机械效率可以达到100%
C．滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少
D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5J
12．（2020 巴中）如图所示，物重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力大小错误的是（ ）
A．F1＝G B．F2＝ C．F3＝ D．F4＝
二．填空题（共5小题）
13．（2020 鞍山）如图所示，小丽用滑轮组拉动重为600N的物体A．以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动10s。所施加的拉力F＝100N（忽略绳重和滑轮重）。若该滑轮组的机械效率为75%，则绳端移动的距离为 2 m，滑轮组做的有用功为 150 J，地面对物体A的摩擦力为 150 N。
14．（2020 西藏）在“探究杠杆的平衡条件”实验中，实验前杠杆静止时的位置如图（甲）所示，应将杠杆的平衡螺母向 右 （选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在水平位置平衡。在A点悬挂3个质量均为50g的钩码，在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置重新平衡，如图（乙）所示，弹簧测力计的拉力是 2 N．（g取10N/kg）
15．（2020 锦州）用如图所示的滑轮组将一个重为400N的物体沿竖直方向提升2m，所用的拉力F为250N，人所做的有用功是 800 J，该滑轮组的机械效率为 80% 。
16．（2020 西宁）人在绳子自由端用拉力F通过图甲所示的滑轮组，将重900N的物体匀速提升6m，用时15s，则所做的有用功为 5400 J，拉力做的功W随时间t变化的图象如图乙所示（忽略绳重和摩擦），滑轮组的机械效率是 90% 。
17．（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50N，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 1 m，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 20 N，才能将石球抬起。F2和F1的大小关系为F2 ＞ F1。
三．作图题（共2小题）
18．（2020 鄂尔多斯）如图是一种活塞式抽水机的示意图，其中手柄AOB是一个杠杆。请在图中画出手柄被扶起过程中作用在A点的最小动力F1及其力臂L1。
19．（2020 凉山州）如图所示，某人站立在地面上用滑轮组将物体A匀速向上拉起，请在图中用笔画线代替绳子画出所用滑轮组绳子绕法。
四．实验探究题（共2小题）
20．（2020 北海）在生活和生产中，简单机械有着十分重要的作用。
（1）为了探究“杠杆的平衡条件”，小明用图1的装置进行实验。实验前，杠杆左端下沉，应将右端的平衡螺母向 调节（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量 。
（2）小明用图2的实验装置探究滑轮组机械效率。实验中用同一滑轮组提升钩码，记录数据如下表。
实验次数 钩码的重力G/N 钩码提升的高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率
1 2 0.1 0.9 0.3 74.1%
2 4 0.1 0.3 83.3%
3 6 0.1 2.2 0.3
①由图2可知，第2次实验中弹簧测力计示数为 N；
②第3次实验中，滑轮组的机械效率为 %（结果保留一位小数）；
③分析实验数据可得：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。若提升同一物体时，减小动滑轮的重力，则滑轮组的机械效率 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（3）小明用图3的实验装置探究斜面的机械效率。发现斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用 的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。某次实验测得物重G＝4N、斜面长s＝1m、高h＝0.2m，若机械效率η＝80%，则物体在斜面上受到的摩擦力为 N。
21．（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 调节；
（2）使用弹簧测力计时，首先进行的操作是 ；
（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 向下方向拉动弹簧测力计，直至杠杆在 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分别为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 次实验与前一次改变的量相同，需要调整的实验步骤是 。
序号 F1/N L1/cm F2/N L2/cm
1 1.5 10.0 1.0 15.0
2 3.0 10.0 2.0 15.0
3 1.5 20.0 2.0 15.0
4 1.0 30.0 2.0 15.0
五．计算题（共3小题）
22．（2020 潍坊）疫情期间，大壮同学自制了如图所示的健身器材，坚持锻炼身体。用细绳系在轻杆的O点将轻杆悬挂起来，在杆的A端悬挂质量m1＝10kg的重物，在B端竖直向下缓慢拉动轻杆至水平位置。已知AO长1.5m，OB长0.5m，大壮质量m2＝56kg，g取10N/kg，求此时：
（1）大壮对杆的拉力大小；
（2）地面对大壮的支持力大小。
23．（2020 邵阳）如图所示，用一个滑轮组匀速提升重0.9N的物体，在物体匀速上升5cm的过程中，弹簧测力计的示数为0.4N．（不计摩擦及绳重）求：
（1）在此过程中拉力做的功。
（2）该滑轮组的机械效率。
（3）动滑轮受到的重力。
24．（2019 鄂尔多斯）举世瞩目的港珠澳大桥于2018年10月24日正式通车，是集桥、岛、隧道于一体的跨海桥梁。图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图，若使用柴油机和滑轮组将高h＝1m的实心长方体A从海底以0.1m/s的速度匀速吊出海面；图乙是物体A所受拉力F1随时间t变化的图象。（ρ海＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg，不计摩擦、水的阻力及绳重）。求：
（1）物体A的密度。
（2）当物体A在计时起点的位置时，上表面受到海水的压力。
（3）物体A露出水面前，柴油机对绳的拉力F做的功W随时间t的变化图象，如图丙，求此过程滑轮组的机械效率。第十二章《简单机械》真题集训
一．选择题（共12小题）
1．（2020 莱芜区）如图所示衣架的挂钩两侧等距离安装着四个夹子，将三条相同的毛巾按如图所示的各种挂法晾晒在室外的铁丝上，能让衣架在水平方向上保持平衡的是（ ）
A． B．
C． D．
【解答】解：设一条毛巾的重力为G，杠杆每一个小格的长度为L，
A、左边2G×2L，右边G×L，左边≠右边，故A不符合题意；
B、左边2G×L，右边G×2L，左边＝右边，故B符合题意；
C、左边2G×L，右边G×L，左边≠右边，故C不符合题意；
D、左边2G×2L，右边G×2L，左边≠右边，故D不符合题意
故选：B。
2．（2020 绵阳）绵阳一号桥是斜拉桥，斜拉桥比梁式桥的跨越能力大，我国已成为拥有斜拉桥最多的国家。如图是单塔双索斜拉大桥，索塔两侧对称的拉索承受了桥梁的重力，一辆载重汽车从桥梁左端按设计时速匀速驶向索塔的过程中，左侧拉索拉力大小（ ）
A．一直增大 B．一直减小
C．先减小后增大 D．先增大后减小
【解答】解：以索塔与桥面的交点为支点，左侧拉索的拉力为动力，汽车对桥的压力为阻力，当载重汽车从桥梁左端匀速驶向索塔的过程中，阻力臂逐渐减小，在阻力和动力臂不变时，根据杠杆的平衡条件知左侧拉索拉力大小一直减小，故B正确。
故选：B。
3．（2020 盘锦）工人利用滑轮组吊起重为2400N的路灯杆（质量分布均匀）。如图所示，这是路灯杆一端刚被匀速拉起的简图。路灯杆离地后被匀速提升1m，绳端拉力F＝1000N．下列说法正确的是（ ）
A．路灯杆一端刚被匀速拉起时，相当于费力杠杆
B．路灯杆离地后，受到的拉力小于2400N
C．路灯杆离地后，绳端拉力F做的功为1000J
D．路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为80%
【解答】解：
A、路灯杆一端刚被匀速拉起时，阻力为路灯杆的重力G，作用点在重心上，绳子对路灯杆的拉力是动力F，支点为路灯杆的左端，可见，动力臂大于阻力臂，所以路灯杆相当于省力杠杆，故A错误。
B、路灯杆离地后被匀速提升，杆受到的拉力与重力是一对平衡力，则拉力为：F拉＝G＝2400N，故B错误。
C、由图可知承担物重的绳子段数n＝3，路灯杆离地后被匀速提升1m，
则绳子自由端移动距离为：s＝3h＝3×1m＝3m，
绳端拉力F做的功为：W总＝Fs＝1000N×3m＝3000J，故C错误。
D、路灯杆离地后，所做有用功为：W有＝Gh＝2400N×1m＝2400J，
滑轮组的机械效率为：η＝＝×100%＝80%，故D正确。
故选：D。
4．（2020 广西）《墨经》最早记述了杆秤的杠杆原理，“标”“本”表示力臂，“权”“重”表示力，如图所示，杆秤在水平位置平衡，以下说法正确的是（ ）
A．“重”增大时，N端上扬 B．“权”增大时，M端上扬
C．“权”向右移时，N端下沉 D．提纽向右移时，M端上扬
【解答】解：
A．“重”增大时，左侧力与力臂的乘积小于右侧力与力臂的乘积N端下沉，故A错误；
B．“权”增大时，左侧力与力臂的乘积大于右侧力与力臂的乘积M端下沉，故B错误；
C．“权”向右移时，左侧力与力臂的乘积小于右侧力与力臂的乘积N端下沉，故C正确；
D．提纽向右移时，左侧力与力臂的乘积大于右侧力与力臂的乘积M端下沉，故D错误。
故选：C。
5．（2020 烟台）我国古代劳动人民用智慧创造出很多实用工具，如图所示的四个场景中所用工具属于费力杠杆的是（ ）
A．推石磨转动
B．按压杠杆榨油
C．踩踏板舂米
D．拉木棒搬石
【解答】解：
A、推石磨转动时，动力臂大于阻力臂，则该工具是省力杠杆，故A错误；
B、按压杠杆榨油时，动力臂大于阻力臂，则该工具是省力杠杆，故B错误；
C、由图知，踩踏板舂米时，支点在靠近踏板这一侧，动力臂小于阻力臂，则该工具为费力杠杆，故C正确；
D、拉木棒搬石时，动力臂大于阻力臂，则该工具是省力杠杆，故D错误。
故选：C。
6．（2020 甘孜州）某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）在相同时间内把重物G提升相同高度。若F1和F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．力F1和F2做功的功率相同
B．力F1和F2做的总功相同
C．两个滑轮组机械效率一样大
D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
【解答】解：
由图知，甲滑轮组中承担物重的绳子段数n＝3，乙滑轮组中承担物重的绳子段数n＝4。
AB、若重物上升高度为h，则两滑轮组中绳端移动的距离分别为：s甲＝3h，s乙＝4h；
甲滑轮组中拉力做的总功为W甲总＝F1 3h，乙滑轮组中拉力做的总功为W乙总＝F2 4h，
已知F1＝F2，所以W甲总＜W乙总，故B错误；
已知时间相同，由公式P＝知，P甲总＜P乙总．故A错误；
CD、甲、乙两滑轮组提升的物重G相同，设一个动滑轮的重为G动，
不计绳重及摩擦，则甲滑轮组的机械效率为：η甲＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%，
同理可得，乙滑轮组的机械效率为：η乙＝×100%，
所以η甲＞η乙，故C错误，D正确。
故选：D。
7．（2020 益阳）如图所示是指甲剪的示意图，F是剪指甲时施加的一个力，则关于指甲剪的下列说法正确的是（ ）
A．指甲剪只由一个杠杆组成
B．指甲剪由两个杠杆组成
C．对杠杆ABC，若以B为支点，则动力臂是L
D．对杠杆ABC，若以B为支点，则动力臂是BC
【解答】解：AB、由图可知，杠杆ABC的下面由两个杠杆组成，这两个杠杆的支点在最右侧，所以指甲剪有三个杠杆组成，故AB错误；
CD、对杠杆ABC，若以B为支点，动力臂为支点到动力的作用线的距离，所以L为动力臂，故C正确，D错误。
故选：C。
8．（2020 山西）如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是（ ）
A．甲方式可以省力
B．乙方式不能改变力的方向
C．甲、乙两种方式做的有用功相等
D．甲、乙两种方式的机械效率相等
【解答】解：A、由图可知，甲方式是两个定滑轮，定滑轮的本质是等臂杠杆，不能省力，故A错误；
B、乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，不仅可以省力，也可以改变力的方向，故B错误；
C、由题可知，甲乙两滑轮组均将相同物体提升相同高度，由W有＝Gh可知W甲有＝W乙有；故C正确；
D、由图可知，甲方式是两个定滑轮，乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，乙方式做的额外功大于甲方式，
有用功相同、总功不相同，根据η＝×100%可知，两个滑轮组的机械效率不相等，故D错误。
故选：C。
9．（2020 广州）如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳长不变），测得拉力和物体M、N所受的重力如表所示，则（ ）
F甲 F乙 F丙 F丁 GM GN
5.5N 12N 5.5N 8N 5N 10N
A．甲的机械效率比丙的大
B．乙、丁的机械效率相同
C．使用丙提升物体M时省力
D．实验测得的数据无法算出机械效率
【解答】解：
设承担物重的绳子股数为n，则拉力端移动的距离s＝nh，
拉力做的有用功W有用＝Gh，拉力做的总功W总＝Fs＝F×nh＝nFh，机械效率η＝＝＝。
甲图中，使用的是定滑轮，n甲＝1，机械效率η甲＝＝×100%≈90.9%；
乙图中，使用的是定滑轮，n乙＝1，机械效率η乙＝＝×100%≈83.3%；
丙图中，使用的是动滑轮，n丙＝2，机械效率η丙＝＝×100%≈45.5%；
丁图中，使用的是滑轮组，n丁＝2，机械效率η丁＝＝×100%＝62.5%。
A、由上面计算可知，η甲≈90.9%，η丙≈45.5%，所以甲的机械效率比丙的大，故A正确；
B、由上面计算可知，η乙≈83.3%，η丁＝62.5%，所以乙的机械效率比丁的大，故B错误；
C、使用丙提升物体M时，GM＝5N，F丙＝5.5N，F丙＞GM，是费力的，故C错误；
D、由上面计算可知，利用实验测得的数据可以算出机械效率，故D错误。
故选：A。
10．（2020 宜昌）生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中不正确的是（ ）
A．任何机械设备的效率总小于1
B．减小机械内部摩擦可以提高其效率
C．提高机械设备的效率可以节能减排
D．使用机械设备做功越快，其效率越高
【解答】解：
A、有用功和总功的比值叫做机械效率，只要使用机械，就必然会在机械上消耗一部分额外功，也就是说额外功总是存在的，所以有用功总是会小于总功，机械效率总是小于1，故A正确；
B、在有用功一定时，减小机械内部摩擦可以少做额外功，也就是减少总功，所以机械效率会提高，故B正确；
C、为了尽可能提高机械利用率，节约能源，往往要提高机械效率，达到机械利用的最佳效果，故C正确；
D、机械效率是有用功与总功的比值，机械效率的大小与做功快慢无关，故D不正确。
故选：D。
11．（2020 咸宁）用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列分析正确的是（ ）
A．动滑轮的重力为5N
B．该滑轮组的机械效率可以达到100%
C．滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少
D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5J
【解答】解：
A、由图乙可知，提升物重G＝10N时，滑轮组的机械效率η＝50%，
不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝＝50%，
解得动滑轮重力：
G动＝10N，故A错误；
B、使用滑轮组时，需要提升动滑轮做额外功，使得有用功小于总功，滑轮组的机械效率总小于100%，故B错误；
C、滑轮组的机械效率越高，说明有用功与总功的比值越大，拉力做功不一定少，故C错误；
D、由题知，利用滑轮组每次物体被提升的高度均为0.5m，提升动滑轮上升的高度也都是0.5m，则每次提升重物时，不计绳重和摩擦，滑轮组做的额外功都为：W额＝G动h＝10N×0.5m＝5J，故D正确。
故选：D。
12．（2020 巴中）如图所示，物重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力大小错误的是（ ）
A．F1＝G B．F2＝ C．F3＝ D．F4＝
【解答】解：不计机械自重和摩擦时：
A、第一个图是等臂杠杆，L1＝L2，由杠杆平衡条件可得F1＝G；故A正确；
B、第二个图是滑轮组，承担总重绳子的段数n＝3，F2＝G；故B正确；
C、第三个图是动滑轮，动力作用在轴上，F3＝2G；故C错误；
D、第四个图是斜面，使用的斜面＝sin30°＝，因为FL＝Gh，所以F4＝G；故D正确。
故选：C。
二．填空题（共5小题）
13．（2020 鞍山）如图所示，小丽用滑轮组拉动重为600N的物体A．以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动10s。所施加的拉力F＝100N（忽略绳重和滑轮重）。若该滑轮组的机械效率为75%，则绳端移动的距离为 2 m，滑轮组做的有用功为 150 J，地面对物体A的摩擦力为 150 N。
【解答】解：由图知，n＝2，则绳子自由端移动的距离：s绳＝2s物＝2v物t＝2×0.1m/s×10s＝2m，
拉力做的总功：W总＝Fs绳＝100N×2m＝200J，
由η＝可得有用功：W有用＝η×W总＝75%×200J＝150J；
有用功W有＝fs物，则地面对物体A的摩擦力：
f＝＝＝＝150N，
（方法二）有用功W有＝fs物，拉力做的总功W总＝Fs绳，
由η＝＝＝＝可得，地面对物体A的摩擦力：
f＝η×2F＝75%×2×100N＝150N。
故答案为：2；150；150。
14．（2020 西藏）在“探究杠杆的平衡条件”实验中，实验前杠杆静止时的位置如图（甲）所示，应将杠杆的平衡螺母向 右 （选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在水平位置平衡。在A点悬挂3个质量均为50g的钩码，在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置重新平衡，如图（乙）所示，弹簧测力计的拉力是 2 N．（g取10N/kg）
【解答】解：挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，开始实验前发现左端下沉，右端上翘，可将杠杆两端的平衡螺母向右端移动，直到杠杆在水平位置平衡；
由图可知，根据杠杆平衡条件得FA×LA＝FB×LB ， 3×0.5N×4L＝FB×3L，所以FB＝2N；
故答案为：（1）右；（2）2。
15．（2020 锦州）用如图所示的滑轮组将一个重为400N的物体沿竖直方向提升2m，所用的拉力F为250N，人所做的有用功是 800 J，该滑轮组的机械效率为 80% 。
【解答】解：
（1）人所做的有用功：
W有＝Gh＝400N×2m＝800J；
（2）由图可知，承担物重的绳子股数n＝2，
滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝80%。
故答案为：800；80%。
16．（2020 西宁）人在绳子自由端用拉力F通过图甲所示的滑轮组，将重900N的物体匀速提升6m，用时15s，则所做的有用功为 5400 J，拉力做的功W随时间t变化的图象如图乙所示（忽略绳重和摩擦），滑轮组的机械效率是 90% 。
【解答】解：
（1）将重900N的物体匀速提升6m，则所做的有用功：
W有＝Gh＝900N×6m＝5400J；
（2）据图乙可知，15s内拉力做的总功是6000J，
则滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝90%。
故答案为：5400；90%。
17．（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50N，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 1 m，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 20 N，才能将石球抬起。F2和F1的大小关系为F2 ＞ F1。
【解答】解：（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，OB＝1.4m﹣0.4m＝1m，
阻力臂为OA，OB＞OA，由杠杆平衡条件可得，F1 OB＝G OAcos∠AOD，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：
F2 OC＝G OD，
F2 OB cosθ＝G OA cosθ
F2 OB＝G OA
F2×1m＝50N×0.4m，
F2＝20N；
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F2＞F1。
故答案为：（1）1；省力；（2）20；＞。
三．作图题（共2小题）
18．（2020 鄂尔多斯）如图是一种活塞式抽水机的示意图，其中手柄AOB是一个杠杆。请在图中画出手柄被扶起过程中作用在A点的最小动力F1及其力臂L1。
【解答】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，动力作用在A点，因此OA作为动力臂L1时最长，此时动力最小；手柄被扶起过程中，动力的方向是向上的，过点A垂直于OA向上作出最小动力F1的示意图，如图所示：
19．（2020 凉山州）如图所示，某人站立在地面上用滑轮组将物体A匀速向上拉起，请在图中用笔画线代替绳子画出所用滑轮组绳子绕法。
【解答】解：因为是人站在地面上用滑轮组提升重物，所以由2段绳子承担物重，应从定滑轮开始绕线，绕过下面的动滑轮，再绕过上面的定滑轮；如图所示：
四．实验探究题（共2小题）
20．（2020 北海）在生活和生产中，简单机械有着十分重要的作用。
（1）为了探究“杠杆的平衡条件”，小明用图1的装置进行实验。实验前，杠杆左端下沉，应将右端的平衡螺母向 右 调节（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量 力臂的大小 。
（2）小明用图2的实验装置探究滑轮组机械效率。实验中用同一滑轮组提升钩码，记录数据如下表。
实验次数 钩码的重力G/N 钩码提升的高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率
1 2 0.1 0.9 0.3 74.1%
2 4 0.1 0.3 83.3%
3 6 0.1 2.2 0.3
①由图2可知，第2次实验中弹簧测力计示数为 1.6 N；
②第3次实验中，滑轮组的机械效率为 90.9 %（结果保留一位小数）；
③分析实验数据可得：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。若提升同一物体时，减小动滑轮的重力，则滑轮组的机械效率 变大 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（3）小明用图3的实验装置探究斜面的机械效率。发现斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用 减小接触面的粗糙程度 的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。某次实验测得物重G＝4N、斜面长s＝1m、高h＝0.2m，若机械效率η＝80%，则物体在斜面上受到的摩擦力为 0.2 N。
【解答】解：（1）杠杆静止时，杠杆左端下沉，右端偏高，平衡螺母需向右调节，直到杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量力臂的大小；
（2）①由图2知，测力计的分度值为0.2N，其示数为1.6N；
②由表格数据知，第3次实验中滑轮组的机械效率为：
η＝＝＝≈90.9%；
③由表中第3、4两次实验数据知，钩码重相同，塑料滑轮比铝制滑轮重力小，机械效率大，故提升同一物体时，减小动滑轮的重力，则滑轮组的机械效率变大；
（3）保持斜面倾斜程度不变，可以采用减小接触面的粗糙程度的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率；
利用斜面时，克服物体与斜面间的摩擦力做的功是额外功，
则η＝＝，
即：80%＝，
解得：f＝0.2N。
故答案为：（1）右；力臂的大小；（2）①1.6；②90.9；③变大；（3）减小接触面的粗糙程度；0.2。
21．（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分别为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/N L1/cm F2/N L2/cm
1 1.5 10.0 1.0 15.0
2 3.0 10.0 2.0 15.0
3 1.5 20.0 2.0 15.0
4 1.0 30.0 2.0 15.0
【解答】解：
（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，F2改变；由实验序号2、3可知，F2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次实验与前一次改变的量相同。
由于要分别改变F2、L1、L2中的一个量，所以还需要改变L2，具体步骤为：保持F2和L1不变，改变L2的大小。
故答案为：（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。
五．计算题（共3小题）
22．（2020 潍坊）疫情期间，大壮同学自制了如图所示的健身器材，坚持锻炼身体。用细绳系在轻杆的O点将轻杆悬挂起来，在杆的A端悬挂质量m1＝10kg的重物，在B端竖直向下缓慢拉动轻杆至水平位置。已知AO长1.5m，OB长0.5m，大壮质量m2＝56kg，g取10N/kg，求此时：
（1）大壮对杆的拉力大小；
（2）地面对大壮的支持力大小。
【解答】解：（1）杠杆在水平位置平衡，O是杠杆支点，AO是阻力臂，阻力FA大小等于重物G1大小，FA＝G1＝m1g＝10kg×10N/kg＝100N，
OB是动力臂，大壮对杠杆的拉力FB为动力，
根据杠杆平衡条件可得：
FA×OA＝FB×OB，
100N×1.5m＝FB×0.5m，
解得：
FB＝300N，
即大壮对杆的拉力为300N。
（2）大壮的重力：
G2＝m2g＝56kg×10N/kg＝560N，
大壮受三个力，竖直向下的重力G2、杆对大壮竖直向上的拉力F、地面对大壮竖直向上的支持力F支，这三个力平衡，杆对大壮的拉力与大壮对杆的拉力为相互作用力，大小相等，则地面对大壮的支持力：
F支＝G2﹣F＝560N﹣300N＝260N。
答：（1）大壮对杆的拉力大小为300N；（2）地面对大壮的支持力大小为260N。
23．（2020 邵阳）如图所示，用一个滑轮组匀速提升重0.9N的物体，在物体匀速上升5cm的过程中，弹簧测力计的示数为0.4N．（不计摩擦及绳重）求：
（1）在此过程中拉力做的功。
（2）该滑轮组的机械效率。
（3）动滑轮受到的重力。
【解答】解：（1）已知h＝5cm＝0.05m，则绳子移动的距离s＝3h＝3×0.05m＝0.15m；
在此过程中拉力做的功W总＝Fs＝0.4N×0.15m＝0.06J；
（2）有用功W有用＝Gh＝0.9N×0.05m＝0.045J，
该滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝75%；
（3）由F＝（G+G动）可得，
动滑轮受到的重力G动＝3F﹣G＝3×0.4N﹣0.9N＝0.3N。
答：（1）在此过程中拉力做的功为0.06J。
（2）该滑轮组的机械效率为75%。
（3）动滑轮受到的重力为0.3N。
24．（2019 鄂尔多斯）举世瞩目的港珠澳大桥于2018年10月24日正式通车，是集桥、岛、隧道于一体的跨海桥梁。图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图，若使用柴油机和滑轮组将高h＝1m的实心长方体A从海底以0.1m/s的速度匀速吊出海面；图乙是物体A所受拉力F1随时间t变化的图象。（ρ海＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg，不计摩擦、水的阻力及绳重）。求：
（1）物体A的密度。
（2）当物体A在计时起点的位置时，上表面受到海水的压力。
（3）物体A露出水面前，柴油机对绳的拉力F做的功W随时间t的变化图象，如图丙，求此过程滑轮组的机械效率。
【解答】解：
（1）根据图乙可知，物体完全露出水面后，拉力：F1＝3×105N，则物体的重力G＝F1＝3×105N，
由G＝mg可得，物体的质量：m＝＝＝3×104kg，
由图乙可知，物体全部浸没时，物体A所受的拉力：F1′＝2×105N，
则物体浸没时受到的浮力：F浮＝G﹣F1′＝3×105N﹣2×105N＝1×105N，
由F浮＝ρ水gV排可得物体的体积：V＝V排＝＝＝10m3，
物体A的密度：ρ＝＝＝3×103kg/m3；
（2）由v＝可得物体在80s内通过的距离：s＝vt＝0.1m/s×80s＝8m，即在计时起点时物体上表面在水中所处的深度h＝s＝8m，
物体上表面受到的压强：p＝ρ水gh＝1×103kg/m3×10N/kg×8m＝8×104Pa，
由V＝Sh可得，物体的底面积：S＝＝＝10m2，
则物体A上表面受到海水的压力：F＝pS＝8×104Pa×10m2＝8×105N；
（3）根据图丙读出物体运动80s，拉力做的功：W总＝2×106J，
而有用功：W有＝F1′s＝2×105N×8m＝1.6×106J，
滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%。
答：（1）物体A的密度为3×103kg/m3。
（2）当物体A在计时起点的位置时，上表面受到海水的压力为8×105N。
（3）滑轮组的机械效率为80%。
声明：试题解析著作
