浙教版科学九年级上册第三章第四节 简单机械 同步训练
一、单选题
1．（2017·丽水）如图所示，使用时属于费力杠杆的是（ ）
A．镊子夹石块 B．起子开瓶盖
C．羊角锤拔铁钉 D．天平称物体质量
2．用滑轮组来匀速提升重物时，下列关于提高滑轮组机械效率的措施中不正确的是（ ）
A．增大重物的提升速度 B．减小滑轮的摩擦
C．减小动滑轮的重力 D．减小绳子的重力
3．（2016九上·浙江期中）如图所示，重为50N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动。已知滑轮组机械效率为80%，物体运动的速度为1m/s，下列分析计算正确的是（ ）
A．物体所受合力为5N
B．物体受到的摩擦力为12N
C．拉力F做功的功率为5W
D．在10s内机械所做的有用功为500J
4．如图，健身员向下摆动脚踝使细绳拉着物体缓慢提升时，图中的滑轮是
A．定滑轮，可省力 B．动滑轮，可省力
C．定滑轮，可改变力的方向 D．动滑轮，可改变力的方向
5．如图所示，一根粗细均匀的铁棒AB静止在水平地面上，现用力F将铁棒从水平地面拉至竖直立起。在这个过程中，力F作用在A端且始终与铁棒垂直，则用力F将（ ）
A．逐渐变小 B．逐渐变大
C．保持不变 D．先变小后变大
6．如图所示，要将一圆柱体重物推上台阶，最小的作用力应是（ ）
A．F1 B．F2 C．F3 D．F4
7．如图所示的剪刀中，要剪开较硬的物体，使用哪种最合适？（ ）
A． B．
C． D．
8． 小明用两个相同的滑轮，组成不同的滑轮组如图所示，分别将同一物体匀速提高到相同高度，绳子的自由端移动的距离为S1、S2，图中左、右滑轮组的机械效率分别为η1、η2，下列关系正确的是（忽略绳重及摩擦）（ ）
A．S1＞S2，η1=η2 B．S1＞S2，η1＞η2
C．S1＜S2，η1=η2 D．S1＜S2，η1＞η2
9．用同一滑轮组提起不同的重物（设摩擦力大小不变），则所提起的重物越重，机械效率就（ ）
A．越小 B．越大 C．一样大 D．无法确定
10．（2017·萧山模拟）如图为三种滑轮组装方法，每只滑轮的质量相等，绳子重力和体系内的摩擦忽略不计，用这三套滑轮组在相同的时间内把质量相同的重物提升到同一高度，则（ ）
A．动力大小：F甲＞F乙＞F丙
B．动力所做的功大小：W甲＜W乙＜W丙
C．动力做功的功率大小：P甲＞P乙＝P丙
D．机械效率大小：η甲＝η乙＝η丙
11．（2017·嘉兴）如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。下列有关说法正确的是（ ）
A．刀刃很薄可以增大压力
B．铡刀实质上是一种费力杠杆
C．甘蔗放在a点比b点更易被切断
D．手沿F1方向用力比沿F2方向更省力
12．（2017·温州）小明在按压式订书机的N点施加压力，将订书针钉入M点下方的纸张中，能正确表示他使用该订书机时的杠杆示意图是（ ）
A． B．
C． D．
13．（2017·宁波）如图所示，用同一个动滑轮先后提升同一物体，使物体以相同速度匀速上升相同的高度，所用的力分别是F甲和F乙，拉力做功的功率分别是Ｐ甲和P乙。若不计摩擦、动油轮重和绳重，则F甲与F乙、Ｐ甲与P乙之间的大小关系是（ ）
A．F甲
F乙 Ｐ甲>P乙
C．F甲>F乙 Ｐ甲=P乙 D．F甲二、填空题
14．（2017·金华模拟）普通洗衣机的脱水桶都安装了安全制动系统，如右图是脱水制动示意图，当用力F打开脱水桶盖时，制动钢丝产生的力使刹车带抱紧刹车盘，阻碍脱水桶运转，起到了制动作用，同时弹簧 (填“伸长”或“缩短”)。以弹簧的拉力为动力，则杠杆MN是 杠杆(填“省力”、“费力”或“等臂”)。
15．（2017·浙江模拟）如图所示，一根轻质杠杆的C端挂了一个质量为20kg的重物。在杠杆的B位置处，用一绳系在天花板上，绳与杠杆的夹角为30°，在A端放一个质量为40kg物体，其中OC、OB和BA的长度分别为0.5m、0.2m和0.6m，此时杠杆保持水平静止。用F=10N的水平拉力使物体向左匀速滑动。
（1）当物体未运动时，绳所承受的拉力为 。
（2）物体运动通过距离 m时，细绳的拉力恰好为零；此时力F所做的功 J。
16．（2017·浙江模拟）如图所示，用固定在墙上的三角支架ABC放置空调室外机。如果A处螺钉松脱，则支架会绕C点翻转，以C为支点，ABC是一个杠杆。AB长40cm，AC长30cm，室外机的重力为300N，处在AB中点处，则A处螺钉的水平拉力为 N（支架重力不计）。为了安全，室外机位置应 （选“靠近”或“远离”）墙壁。
17．（2017·金华）在对汽车的发动机做检修时需要引擎盖抬起，抬起过程应用了杠杆原理。图2为引擎盖的受力分析模式图：引擎盖可绕O点自由转动，A为引擎盖重心位置。由图2可知，该杠杆属于 杠杆。在引擎盖抬起过程中，重力G的力臂逐渐 。
18．（2017·杭州）小金将长为0.6米、质量可忽略不计的木棒搁在肩上，棒的后端A挂一个40牛的物体，肩上支点O离后端A为0.2米，他用手压住前端B使木棒保持水平平衡，如图所示。小金的质量为50千克，则此时手压木棒的力大小为 牛，肩对木棒的支持力大小为 牛，人对地面的压力大小为 牛（g=10牛/千克）。
三、探究题
19．（2017·浙江模拟）从地面上搬起重物我们的常见做法是弯腰（如图甲）或人下蹲弯曲膝盖（如图乙）把它搬起来，哪种方法好呢？下面就建立模型说明这个问题。把脊柱简化为杠杆如图丙所示，脊柱可绕骶骨（轴）O转动，腰背部复杂肌肉的等效拉力F1作用在A点，其实际作用方向与脊柱夹角为12°且保持不变，搬箱子拉力F2作用在肩关节B点，在B点挂一重物代替箱子。用测力计沿F1方向拉，使模型静止，可测出腰背部复杂肌肉拉力的大小。接着，改变脊柱与水平面的夹角即可改变杠杆与水平面的夹角α，多次实验得出结论。
（1）在丙图中画出F2力臂L2。
（2）当α角增大时， F1 （变大/不变/变小）。
（3）对比甲乙两种姿势所对应丙图中的两种状态，由以下分析可得， （甲/乙）图中的姿势比较正确。
四、解答题
20． 请你在图中画出最省力的绕绳方法
21．在学习探究滑轮组的机械效率时，有同学提出这样的猜想：在不考虑绳重和摩擦时，使用的动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越小．你认为他的猜想对吗．说出你的理由．
22．（2017·湖州）建筑工人利用如图所示装置，将质量为100千克的沙袋从地面匀速提到3米高的一楼楼面，用时30秒．已知动滑轮的质量为8千克，不计绳子重力和摩擦．
求：
（1）拉力的大小．
（2）这段时间内人拉绳子做功的功率．
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】杠杆的应用
【解析】【分析】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。结合生活经验，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。
【解答】A、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A符合题意；
B、瓶盖起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意；
C、羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；
D、天平称物体质量，动力臂等于阻力臂，为了称量重量，故D不符合题意。
故选A
2．【答案】A
【知识点】机械效率的计算
【解析】【分析】改变滑轮组机械效率的方法，有两种情况：一是减轻动滑轮质量、加润滑油减小摩擦，这些方法可以减少额外功，提高机械效率；二是增加提升物体的重，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率．据此分析．
【解答】解：（1）增大重物的提升速度，既不影响有用功，也不影响额外功，因此增大重物的提升速度不影响机械效率，故A错误；（2）在有用功不变的情况下，减小摩擦或动滑轮的重力或绳子的重力都可以减少额外功，从而增加有用功所占总功的比例，因此减小摩擦或减小动滑轮的重力或绳子的重力都可以提高滑轮组的效率，故BCD正确．
故选A．
3．【答案】B
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】根据物体运动状态求出物体受到的合力；根据效率公式求出摩擦力；由功率公式求出拉力的功率；由功的计算公式求出有用功．此题主要考查的是学生对机械效率计算公式及其变形公式的理解和掌握，知道克服物体摩擦力做的功为有用功是解决此题的关键．
【解答】解：A、物体做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件可知，物体所受合力为零，故A错误；
B、由图示可知，滑轮组承重绳子的有效股数：n=3，克服摩擦力做的功为有用功，效率： ，则f=nηF=3×80%×5N=12N，故B正确；
C、拉力的功率 ，故C错误；
D、在10s内机械所做的有用功W=fs=fvt=12N×1m/s×10s=120J，故D错误；
故选：B．
4．【答案】C
【知识点】定滑轮及其工作特点
【解析】【解答】由图知，图中用的是定滑轮，可以改变力的方向，但不省力．所以ABD错误，C正确．
故选C。
【分析】掌握定滑轮及其工作特点。
5．【答案】A
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【解析】【解答】如下图所示：
在抬起的过程中，阻力F2不变，F与铁棒始终垂直，以动力臂L1不变，由于铁棒的位置的变化，导致了阻力F2的阻力臂L2在变小，根据杠杆的平衡条件可得：FL1=F2L2可知，L1、F2都不变，L2变小，所以F也在变小；
故选A。
【分析】杠杆的平衡条件：F1L1=F2L2，在抬起的过程中，利用杠杆的平衡条件来分析F大小的变化。
6．【答案】C
【知识点】杠杆中最小力问题
【解析】【解答】如图，若在A端施力F，当F的方向与杠杆垂直时动力臂最大，此时最省力，即：最小的作用力为F3；
故选C。
【分析】找到动力作用点A到支点O的最长动力臂(动力的方向垂直于OA连线)是解决问题的关键。
7．【答案】D
【知识点】杠杆的分类
【解析】【解答】剪开较硬的物体，就需要一把省力的剪刀，因此需选用动力臂大于阻力臂的剪刀，即手柄比刀口长的剪刀，选项D最适合；
故选D。
【分析】剪刀是生活中一种特殊杠杆，要根据需要选择最合适的；手柄长的剪刀省力，刀口长的剪刀省距离。
8．【答案】C
【知识点】机械效率的计算
【解析】【解答】解：由于忽略绳重及摩擦，承担物重的绳子股数n1=2，n2=3，
则两图所用拉力：
F1=（G物+G轮），F2=（G物+G轮），
又由于滑轮相同，提升的物体重相同，
所以F1＞F2；
在两图将同一物体匀速提高相同的高度，
则做的有用功W有相同，
F1移动的距离s1=2h，F2移动的距离s2=3h
故s1＜s2
在忽略绳重及摩擦，所做的额外功W额=G轮h
可得额外功W额相同，
又W总=W有+W额，
所以总功相同，
η=，
故两图的机械效率η相同，即η1=η2．
故选C．
【分析】忽略绳重及摩擦，使用滑轮组时的拉力F=（G物+G轮），左图承担物重的绳子股数n=2，右图承担物重的绳子股数n=3，而动滑轮重相同、提升的物体重相同，据此判断拉力大小关系；
两图分别将同一物体匀速提高到相同高度，做的有用功相同；由题知，忽略绳重及摩擦，所做的额外功为提升动滑轮做的功，由W额=Gh可知额外功相同，又因为总功等于有用功加上额外功，所以总功相同，所以可以得出两图的机械效率相同．
9．【答案】B
【知识点】机械效率的计算
【解析】【分析】滑轮组的机械效率跟动滑轮的重、绳重、摩擦、提起物体的重有关，跟滑轮组的绕法、物体升高的距离等都没有关系；
同一滑轮组，提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高．
【解答】解：
对于同一滑轮组来讲，绳重、动滑轮重、摩擦不变时，物体升高一定高度时，额外功是相同的，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值越大，滑轮组的机械效率越高；所以，同一滑轮组，提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高．
故选B．
10．【答案】D
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】动滑轮拉力的大小与吊起动滑轮的股数有关；动力所做的功等于滑轮和重物提高的势能；根据可知由于时间相同，动力的功率大小与功的大小相同；机械效率=重物增加的势能÷总功，可以比较出来；
【解答】A、动滑轮拉力的大小与吊起动滑轮的股数有关，股数越多拉力越小，甲、乙、丙的股数分别为3、3、2，故动力大小为F甲=F乙＜F丙 ，A错误；
B、动力所做的功等于滑轮和重物提高的势能，因为滑轮和重物的质量以及提升的高度相同，因此做功相同，W甲=W乙=W丙，B错误；
C、根据，时间相和做的功相同时，功率也相同P甲=P乙＝P丙， C错误；
D、由于有用功重物提升的势能和动力总功相同，机械效率也相同，故η甲＝η乙＝η丙，D正确。
11．【答案】C
【知识点】杠杆的应用
【解析】【分析】杠杆可分为：省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆，可以从动力臂和阻力臂的大小关系进行判断，当动力臂大于阻力臂时，是省力杠杆；当动力臂等于阻力臂时，是等臂杠杆；当动力臂小于阻力臂时，是费力杠杆。
【解答】A、刀刃很薄是减小了受力面积，从而增大压强，故A错误；
B、铡刀当动力臂大于阻力臂时，是省力杠杆，故B错误；
C、甘蔗放在a点比b点阻力臂小，根据F1L1=F2L2，可知甘蔗放在a点比b点更易被切断，故C正确；
D、动力臂垂直于力的方向，可知F2动力臂大于F1，因此F2更省力，故D错误。
故选C
12．【答案】A
【知识点】杠杆的应用
【解析】【分析】掌握杠杆的五个要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。根据动力和阻力画出动力臂和阻力臂；注意力臂是一条线段，而非直线。（1）支点是杠杆绕着转动的固定点，动力和阻力都是外界作用在杠杆上的力，都是杠杆受到的力．力臂是支点到力的作用线的垂直距离。（2）画力臂的方法：首先确定支点；然后找到动力和阻力，并用虚线延长动力和阻力的作用线；然后由支点向力的作用线引垂线，支点到垂足的距离就是力臂。
【解答】支点是杠杆绕着转动的固定点，动力和阻力都是外界作用在杠杆上的力，都是杠杆受到的力，分析可知O是支点，动力F1作用N点，阻力F2作用在M点；N点向下施力，M点受力方向向上，
故选A
13．【答案】C
【知识点】动滑轮及其工作特点
【解析】【分析】不计摩擦、动滑轮重和绳重，对于动滑轮，F甲=2G，F乙= G；根据P=Fv比较甲乙的功率．
【解答】解：
由题知，两装置都不计摩擦、动滑轮重和绳重，提升物体的重相同，
甲图，拉力作用在动滑轮的轴上，费一倍的力，即F甲=2G；
乙图，拉力作用在绳子自由端，省一半的力，即F乙= G，故F甲＞F乙，AD错误；
物体上升的速度相同，则拉力端的速度分别为：v甲= v物，v乙=2v物，
甲图拉力的功率：P甲=F甲v甲=2G× v物=Gv物；
乙图拉力的功率：P乙=F乙v乙= G×2v物=Gv物，故P甲=P乙，C正确，B错误；
故选C．
14．【答案】缩短；省力
【知识点】杠杆的分类
【解析】【分析】本题考查学生运用所学知识分析解决实际问题的能力，对学生的要求较高，是中考重点考查的内容①根据刹车带的运动情况判断与它相连的弹簧的形变情况；②通过比较动力臂与阻力臂的大小关系来判断杠杆的类型。
【解答】当用力F打开脱水桶盖时，制动钢丝产生的力使刹车带向右运动抱紧刹车盘，所以会带动弹簧向右缩短。以弹簧的拉力为动力，则刹车盘对刹车带的摩擦力为阻力，制动时，动力臂大于阻力臂，所以杠杆MN是省力杠杆。
故答案为：缩短，省力
15．【答案】（1）2200N
（2）0.55m；5.5J
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【解析】【分析】本题悬绳固定的物体平衡问题，往往以结点为研究对象，正确分析受力，作出力图，即可由平衡条件求解。
【解答】（1）根据杆杠定律：GC×CO=GA×OA-Fsin30°OB
20kg×10N/kg×0.5m=40kg×10N/kg×0.8m-×0.2m
解得F=2200N；
（2）细绳的拉力恰好为零，设物体A距离O点的距离为y
根据杆杠定理：GC×CO=GA×y。
20kg×10N/kg×0.5m=40kg×10N/kg×y
解得y=0.25m；
此时物体运动的距离=0.8m-0.25m=0.55m；
根据功的计算公式：W=Fs=10N×0.55m=5.5J。
故答案为：（1）2200N；（2）0.55m，5.5J。
16．【答案】200；靠近
【知识点】杠杆的应用
【解析】【分析】此题考查力臂的画法、杠杆平衡条件及其应用，熟练应用杠杆平衡条件、掌握力臂的作法即可正确解题。（1）已知动力和阻力，根据力臂的画法，先确定支点，再过支点作动力作用线和阻力作用线的垂线段，即可画出动力臂和阻力臂；（2）根据杠杆平衡条件可知，在阻力与阻力臂一定的情况下，动力臂越大，动力越小，力越小，空调越牢固，据此根据图示情景分析答题。
【解答】由杠杆平衡条件可得：F×AC=G×AB；
代入数据可得：F×30cm=300N××40cm；
所以F=；
为了安全，应减小A处的拉力（若拉力过大，支架对螺钉拉力会使螺钉松动而造成危险）；
在动力臂L1和阻力G一定时，室外机的位置越靠近墙壁，阻力臂越小，根据杠杆平衡条件可知，A处的拉力将减小，以保证支架和室外机的安全。
故答案为：200；靠近。
17．【答案】省力；变短
【知识点】杠杆的应用
【解析】【分析】杠杆的分类是依据了其动力臂和阻力臂的大小关系，可分为省力、费力、等臂三种，据此来做出解答。（1）动力臂大于阻力臂的杠杆叫省力杠杆；动力臂小于阻力臂的杠杆叫费力杠杆；动力臂等于阻力臂的杠杆叫等臂杠杆；（2）力臂垂直于力的方向，据此判断逐渐抬高引擎盖的过程中力臂的变化。
【解答】（1）据图可知，动力臂OB大于阻力臂OA，因而此时引擎盖是省力杠杆；
（2）力臂垂直于力的方向，在逐渐抬高引擎盖的过程中，重力G的力臂逐渐变短。
故答案为：（1）省力；（2）变短。
18．【答案】20；60；540
【知识点】杠杆的应用
【解析】【分析】（1）根据杠杆平衡条件求出拉力的大小； （2）肩对木棒的支持力大小为F=FA+FB； （3）对人进行受力分析即可解答。
【解答】解： （1）由题根据杠杆的平衡条件有：F×OB=G×OA， 即：F×（0.6m﹣0.2m）=40N×0.2m， 所以：F=20N；即手压木棒的压力大小为20N；
（2） 肩对木棒的支持力大小为F′=F+G=20N+40N=60N；
（3）以人为整体，人处于静止状态，受到人、物体的重力和地面对人体的支持力是一对平衡力，大小相等，即F支=G人+G物=mg+G物=50kg×10N/kg+40N=540N。
又因为人对地面的压力大小和地面对人体的支持力是一对相互作用力，大小相等，即F压=F支=540N
故答案为：20；60；540。
19．【答案】（1）
（2）变小
（3）乙
【知识点】杠杆的应用
【解析】【分析】（1）力臂L2是指从支点到力F2的作用线的距离；（2）当α角增大时，由图分析得出力臂L2变化，根据杠杆平衡条件即可判断中F1的变化；（3）比较两种状态下力臂L1变化，利用杠杆平衡条件即可判断拉力的不同；根据拉力的大小变化可判断姿势的产生的后果。
【解答】（1）延长F2作用线，由支点作其作用线的垂线，L2是其力臂，如图：
（2）由图可知：当α角增大时，力臂L2变小；由于拉力F1的方向与脊柱夹角始终为12°，且OA这段距离不变，则O点到F1作用线的距离不变，即动力臂不变，阻力为箱子的重力不变，根据杠杆平衡条件可知，F1变小；
（3）比较甲、乙两种姿势可知：甲的支点太高，在搬起物体时，阻力臂减小得慢，则腰背部复杂肌肉的等效拉力F1要比较长时间的使用较大的力，所以甲姿势不正确，乙姿势比较正确。
故答案为：（1）如上图；（2）变小；（3）乙
20．【答案】解：滑轮组由3段绳子承担物重，F=G，所以从动滑轮绕起，承担物重的绳子的段数最多，用起来最省力．
【知识点】滑轮组的设计与组装
【解析】【分析】要解决此题，需要滑轮组的绕线方法．可以从定滑轮或动滑轮绕起．要知道从动滑轮绕起比从定滑轮绕起多中间一根绕线．
21．【答案】解：他的猜想对．设使用的动滑轮个数为N，承担物重的绳子股数为n，物体升高的高度为h，因为不考虑绳重和摩擦，则W额=NG动h，
∵W总=W有用+W额=G物h+NG动h，
∴η= = = ，
由上式可知使用的动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越小
【知识点】机械效率的计算
【解析】【分析】使用机械时，人们为完成某项任务必须做的功叫有用功，对完成任务没有用但不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功，有用功与总功之比为机械效率．
22．【答案】（1）解：物体的重力为：G=mg=100kg×10N/kg=1000N；
动滑轮的重力为：G轮=m轮g=8kg×10N/kg=80N；
则拉力为：F= （G+G轮）= ×（1000N+80N）=540N；
答：拉力的大小为540N；
（2）拉力移动的距离为s=2h=2×3m=6m；
拉力做的功为：W=Fs=540N×6m=3240J；
拉力的功率为：P= = =108W．
答：这段时间内人拉绳子做功的功率为108W．
【知识点】动滑轮及其工作特点
【解析】【分析】（1）根据公式F= （G+G轮）求出拉力；（2）根据功和功率的计算公式解答．
1 / 1浙教版科学九年级上册第三章第四节 简单机械 同步训练
一、单选题
1．（2017·丽水）如图所示，使用时属于费力杠杆的是（ ）
A．镊子夹石块 B．起子开瓶盖
C．羊角锤拔铁钉 D．天平称物体质量
【答案】A
【知识点】杠杆的应用
【解析】【分析】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。结合生活经验，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。
【解答】A、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A符合题意；
B、瓶盖起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意；
C、羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；
D、天平称物体质量，动力臂等于阻力臂，为了称量重量，故D不符合题意。
故选A
2．用滑轮组来匀速提升重物时，下列关于提高滑轮组机械效率的措施中不正确的是（ ）
A．增大重物的提升速度 B．减小滑轮的摩擦
C．减小动滑轮的重力 D．减小绳子的重力
【答案】A
【知识点】机械效率的计算
【解析】【分析】改变滑轮组机械效率的方法，有两种情况：一是减轻动滑轮质量、加润滑油减小摩擦，这些方法可以减少额外功，提高机械效率；二是增加提升物体的重，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率．据此分析．
【解答】解：（1）增大重物的提升速度，既不影响有用功，也不影响额外功，因此增大重物的提升速度不影响机械效率，故A错误；（2）在有用功不变的情况下，减小摩擦或动滑轮的重力或绳子的重力都可以减少额外功，从而增加有用功所占总功的比例，因此减小摩擦或减小动滑轮的重力或绳子的重力都可以提高滑轮组的效率，故BCD正确．
故选A．
3．（2016九上·浙江期中）如图所示，重为50N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动。已知滑轮组机械效率为80%，物体运动的速度为1m/s，下列分析计算正确的是（ ）
A．物体所受合力为5N
B．物体受到的摩擦力为12N
C．拉力F做功的功率为5W
D．在10s内机械所做的有用功为500J
【答案】B
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】根据物体运动状态求出物体受到的合力；根据效率公式求出摩擦力；由功率公式求出拉力的功率；由功的计算公式求出有用功．此题主要考查的是学生对机械效率计算公式及其变形公式的理解和掌握，知道克服物体摩擦力做的功为有用功是解决此题的关键．
【解答】解：A、物体做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件可知，物体所受合力为零，故A错误；
B、由图示可知，滑轮组承重绳子的有效股数：n=3，克服摩擦力做的功为有用功，效率： ，则f=nηF=3×80%×5N=12N，故B正确；
C、拉力的功率 ，故C错误；
D、在10s内机械所做的有用功W=fs=fvt=12N×1m/s×10s=120J，故D错误；
故选：B．
4．如图，健身员向下摆动脚踝使细绳拉着物体缓慢提升时，图中的滑轮是
A．定滑轮，可省力 B．动滑轮，可省力
C．定滑轮，可改变力的方向 D．动滑轮，可改变力的方向
【答案】C
【知识点】定滑轮及其工作特点
【解析】【解答】由图知，图中用的是定滑轮，可以改变力的方向，但不省力．所以ABD错误，C正确．
故选C。
【分析】掌握定滑轮及其工作特点。
5．如图所示，一根粗细均匀的铁棒AB静止在水平地面上，现用力F将铁棒从水平地面拉至竖直立起。在这个过程中，力F作用在A端且始终与铁棒垂直，则用力F将（ ）
A．逐渐变小 B．逐渐变大
C．保持不变 D．先变小后变大
【答案】A
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【解析】【解答】如下图所示：
在抬起的过程中，阻力F2不变，F与铁棒始终垂直，以动力臂L1不变，由于铁棒的位置的变化，导致了阻力F2的阻力臂L2在变小，根据杠杆的平衡条件可得：FL1=F2L2可知，L1、F2都不变，L2变小，所以F也在变小；
故选A。
【分析】杠杆的平衡条件：F1L1=F2L2，在抬起的过程中，利用杠杆的平衡条件来分析F大小的变化。
6．如图所示，要将一圆柱体重物推上台阶，最小的作用力应是（ ）
A．F1 B．F2 C．F3 D．F4
【答案】C
【知识点】杠杆中最小力问题
【解析】【解答】如图，若在A端施力F，当F的方向与杠杆垂直时动力臂最大，此时最省力，即：最小的作用力为F3；
故选C。
【分析】找到动力作用点A到支点O的最长动力臂(动力的方向垂直于OA连线)是解决问题的关键。
7．如图所示的剪刀中，要剪开较硬的物体，使用哪种最合适？（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】杠杆的分类
【解析】【解答】剪开较硬的物体，就需要一把省力的剪刀，因此需选用动力臂大于阻力臂的剪刀，即手柄比刀口长的剪刀，选项D最适合；
故选D。
【分析】剪刀是生活中一种特殊杠杆，要根据需要选择最合适的；手柄长的剪刀省力，刀口长的剪刀省距离。
8． 小明用两个相同的滑轮，组成不同的滑轮组如图所示，分别将同一物体匀速提高到相同高度，绳子的自由端移动的距离为S1、S2，图中左、右滑轮组的机械效率分别为η1、η2，下列关系正确的是（忽略绳重及摩擦）（ ）
A．S1＞S2，η1=η2 B．S1＞S2，η1＞η2
C．S1＜S2，η1=η2 D．S1＜S2，η1＞η2
【答案】C
【知识点】机械效率的计算
【解析】【解答】解：由于忽略绳重及摩擦，承担物重的绳子股数n1=2，n2=3，
则两图所用拉力：
F1=（G物+G轮），F2=（G物+G轮），
又由于滑轮相同，提升的物体重相同，
所以F1＞F2；
在两图将同一物体匀速提高相同的高度，
则做的有用功W有相同，
F1移动的距离s1=2h，F2移动的距离s2=3h
故s1＜s2
在忽略绳重及摩擦，所做的额外功W额=G轮h
可得额外功W额相同，
又W总=W有+W额，
所以总功相同，
η=，
故两图的机械效率η相同，即η1=η2．
故选C．
【分析】忽略绳重及摩擦，使用滑轮组时的拉力F=（G物+G轮），左图承担物重的绳子股数n=2，右图承担物重的绳子股数n=3，而动滑轮重相同、提升的物体重相同，据此判断拉力大小关系；
两图分别将同一物体匀速提高到相同高度，做的有用功相同；由题知，忽略绳重及摩擦，所做的额外功为提升动滑轮做的功，由W额=Gh可知额外功相同，又因为总功等于有用功加上额外功，所以总功相同，所以可以得出两图的机械效率相同．
9．用同一滑轮组提起不同的重物（设摩擦力大小不变），则所提起的重物越重，机械效率就（ ）
A．越小 B．越大 C．一样大 D．无法确定
【答案】B
【知识点】机械效率的计算
【解析】【分析】滑轮组的机械效率跟动滑轮的重、绳重、摩擦、提起物体的重有关，跟滑轮组的绕法、物体升高的距离等都没有关系；
同一滑轮组，提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高．
【解答】解：
对于同一滑轮组来讲，绳重、动滑轮重、摩擦不变时，物体升高一定高度时，额外功是相同的，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值越大，滑轮组的机械效率越高；所以，同一滑轮组，提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高．
故选B．
10．（2017·萧山模拟）如图为三种滑轮组装方法，每只滑轮的质量相等，绳子重力和体系内的摩擦忽略不计，用这三套滑轮组在相同的时间内把质量相同的重物提升到同一高度，则（ ）
A．动力大小：F甲＞F乙＞F丙
B．动力所做的功大小：W甲＜W乙＜W丙
C．动力做功的功率大小：P甲＞P乙＝P丙
D．机械效率大小：η甲＝η乙＝η丙
【答案】D
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】动滑轮拉力的大小与吊起动滑轮的股数有关；动力所做的功等于滑轮和重物提高的势能；根据可知由于时间相同，动力的功率大小与功的大小相同；机械效率=重物增加的势能÷总功，可以比较出来；
【解答】A、动滑轮拉力的大小与吊起动滑轮的股数有关，股数越多拉力越小，甲、乙、丙的股数分别为3、3、2，故动力大小为F甲=F乙＜F丙 ，A错误；
B、动力所做的功等于滑轮和重物提高的势能，因为滑轮和重物的质量以及提升的高度相同，因此做功相同，W甲=W乙=W丙，B错误；
C、根据，时间相和做的功相同时，功率也相同P甲=P乙＝P丙， C错误；
D、由于有用功重物提升的势能和动力总功相同，机械效率也相同，故η甲＝η乙＝η丙，D正确。
11．（2017·嘉兴）如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。下列有关说法正确的是（ ）
A．刀刃很薄可以增大压力
B．铡刀实质上是一种费力杠杆
C．甘蔗放在a点比b点更易被切断
D．手沿F1方向用力比沿F2方向更省力
【答案】C
【知识点】杠杆的应用
【解析】【分析】杠杆可分为：省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆，可以从动力臂和阻力臂的大小关系进行判断，当动力臂大于阻力臂时，是省力杠杆；当动力臂等于阻力臂时，是等臂杠杆；当动力臂小于阻力臂时，是费力杠杆。
【解答】A、刀刃很薄是减小了受力面积，从而增大压强，故A错误；
B、铡刀当动力臂大于阻力臂时，是省力杠杆，故B错误；
C、甘蔗放在a点比b点阻力臂小，根据F1L1=F2L2，可知甘蔗放在a点比b点更易被切断，故C正确；
D、动力臂垂直于力的方向，可知F2动力臂大于F1，因此F2更省力，故D错误。
故选C
12．（2017·温州）小明在按压式订书机的N点施加压力，将订书针钉入M点下方的纸张中，能正确表示他使用该订书机时的杠杆示意图是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】杠杆的应用
【解析】【分析】掌握杠杆的五个要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。根据动力和阻力画出动力臂和阻力臂；注意力臂是一条线段，而非直线。（1）支点是杠杆绕着转动的固定点，动力和阻力都是外界作用在杠杆上的力，都是杠杆受到的力．力臂是支点到力的作用线的垂直距离。（2）画力臂的方法：首先确定支点；然后找到动力和阻力，并用虚线延长动力和阻力的作用线；然后由支点向力的作用线引垂线，支点到垂足的距离就是力臂。
【解答】支点是杠杆绕着转动的固定点，动力和阻力都是外界作用在杠杆上的力，都是杠杆受到的力，分析可知O是支点，动力F1作用N点，阻力F2作用在M点；N点向下施力，M点受力方向向上，
故选A
13．（2017·宁波）如图所示，用同一个动滑轮先后提升同一物体，使物体以相同速度匀速上升相同的高度，所用的力分别是F甲和F乙，拉力做功的功率分别是Ｐ甲和P乙。若不计摩擦、动油轮重和绳重，则F甲与F乙、Ｐ甲与P乙之间的大小关系是（ ）
A．F甲F乙 Ｐ甲>P乙
C．F甲>F乙 Ｐ甲=P乙 D．F甲【答案】C
【知识点】动滑轮及其工作特点
【解析】【分析】不计摩擦、动滑轮重和绳重，对于动滑轮，F甲=2G，F乙= G；根据P=Fv比较甲乙的功率．
【解答】解：
由题知，两装置都不计摩擦、动滑轮重和绳重，提升物体的重相同，
甲图，拉力作用在动滑轮的轴上，费一倍的力，即F甲=2G；
乙图，拉力作用在绳子自由端，省一半的力，即F乙= G，故F甲＞F乙，AD错误；
物体上升的速度相同，则拉力端的速度分别为：v甲= v物，v乙=2v物，
甲图拉力的功率：P甲=F甲v甲=2G× v物=Gv物；
乙图拉力的功率：P乙=F乙v乙= G×2v物=Gv物，故P甲=P乙，C正确，B错误；
故选C．
二、填空题
14．（2017·金华模拟）普通洗衣机的脱水桶都安装了安全制动系统，如右图是脱水制动示意图，当用力F打开脱水桶盖时，制动钢丝产生的力使刹车带抱紧刹车盘，阻碍脱水桶运转，起到了制动作用，同时弹簧 (填“伸长”或“缩短”)。以弹簧的拉力为动力，则杠杆MN是 杠杆(填“省力”、“费力”或“等臂”)。
【答案】缩短；省力
【知识点】杠杆的分类
【解析】【分析】本题考查学生运用所学知识分析解决实际问题的能力，对学生的要求较高，是中考重点考查的内容①根据刹车带的运动情况判断与它相连的弹簧的形变情况；②通过比较动力臂与阻力臂的大小关系来判断杠杆的类型。
【解答】当用力F打开脱水桶盖时，制动钢丝产生的力使刹车带向右运动抱紧刹车盘，所以会带动弹簧向右缩短。以弹簧的拉力为动力，则刹车盘对刹车带的摩擦力为阻力，制动时，动力臂大于阻力臂，所以杠杆MN是省力杠杆。
故答案为：缩短，省力
15．（2017·浙江模拟）如图所示，一根轻质杠杆的C端挂了一个质量为20kg的重物。在杠杆的B位置处，用一绳系在天花板上，绳与杠杆的夹角为30°，在A端放一个质量为40kg物体，其中OC、OB和BA的长度分别为0.5m、0.2m和0.6m，此时杠杆保持水平静止。用F=10N的水平拉力使物体向左匀速滑动。
（1）当物体未运动时，绳所承受的拉力为 。
（2）物体运动通过距离 m时，细绳的拉力恰好为零；此时力F所做的功 J。
【答案】（1）2200N
（2）0.55m；5.5J
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【解析】【分析】本题悬绳固定的物体平衡问题，往往以结点为研究对象，正确分析受力，作出力图，即可由平衡条件求解。
【解答】（1）根据杆杠定律：GC×CO=GA×OA-Fsin30°OB
20kg×10N/kg×0.5m=40kg×10N/kg×0.8m-×0.2m
解得F=2200N；
（2）细绳的拉力恰好为零，设物体A距离O点的距离为y
根据杆杠定理：GC×CO=GA×y。
20kg×10N/kg×0.5m=40kg×10N/kg×y
解得y=0.25m；
此时物体运动的距离=0.8m-0.25m=0.55m；
根据功的计算公式：W=Fs=10N×0.55m=5.5J。
故答案为：（1）2200N；（2）0.55m，5.5J。
16．（2017·浙江模拟）如图所示，用固定在墙上的三角支架ABC放置空调室外机。如果A处螺钉松脱，则支架会绕C点翻转，以C为支点，ABC是一个杠杆。AB长40cm，AC长30cm，室外机的重力为300N，处在AB中点处，则A处螺钉的水平拉力为 N（支架重力不计）。为了安全，室外机位置应 （选“靠近”或“远离”）墙壁。
【答案】200；靠近
【知识点】杠杆的应用
【解析】【分析】此题考查力臂的画法、杠杆平衡条件及其应用，熟练应用杠杆平衡条件、掌握力臂的作法即可正确解题。（1）已知动力和阻力，根据力臂的画法，先确定支点，再过支点作动力作用线和阻力作用线的垂线段，即可画出动力臂和阻力臂；（2）根据杠杆平衡条件可知，在阻力与阻力臂一定的情况下，动力臂越大，动力越小，力越小，空调越牢固，据此根据图示情景分析答题。
【解答】由杠杆平衡条件可得：F×AC=G×AB；
代入数据可得：F×30cm=300N××40cm；
所以F=；
为了安全，应减小A处的拉力（若拉力过大，支架对螺钉拉力会使螺钉松动而造成危险）；
在动力臂L1和阻力G一定时，室外机的位置越靠近墙壁，阻力臂越小，根据杠杆平衡条件可知，A处的拉力将减小，以保证支架和室外机的安全。
故答案为：200；靠近。
17．（2017·金华）在对汽车的发动机做检修时需要引擎盖抬起，抬起过程应用了杠杆原理。图2为引擎盖的受力分析模式图：引擎盖可绕O点自由转动，A为引擎盖重心位置。由图2可知，该杠杆属于 杠杆。在引擎盖抬起过程中，重力G的力臂逐渐 。
【答案】省力；变短
【知识点】杠杆的应用
【解析】【分析】杠杆的分类是依据了其动力臂和阻力臂的大小关系，可分为省力、费力、等臂三种，据此来做出解答。（1）动力臂大于阻力臂的杠杆叫省力杠杆；动力臂小于阻力臂的杠杆叫费力杠杆；动力臂等于阻力臂的杠杆叫等臂杠杆；（2）力臂垂直于力的方向，据此判断逐渐抬高引擎盖的过程中力臂的变化。
【解答】（1）据图可知，动力臂OB大于阻力臂OA，因而此时引擎盖是省力杠杆；
（2）力臂垂直于力的方向，在逐渐抬高引擎盖的过程中，重力G的力臂逐渐变短。
故答案为：（1）省力；（2）变短。
18．（2017·杭州）小金将长为0.6米、质量可忽略不计的木棒搁在肩上，棒的后端A挂一个40牛的物体，肩上支点O离后端A为0.2米，他用手压住前端B使木棒保持水平平衡，如图所示。小金的质量为50千克，则此时手压木棒的力大小为 牛，肩对木棒的支持力大小为 牛，人对地面的压力大小为 牛（g=10牛/千克）。
【答案】20；60；540
【知识点】杠杆的应用
【解析】【分析】（1）根据杠杆平衡条件求出拉力的大小； （2）肩对木棒的支持力大小为F=FA+FB； （3）对人进行受力分析即可解答。
【解答】解： （1）由题根据杠杆的平衡条件有：F×OB=G×OA， 即：F×（0.6m﹣0.2m）=40N×0.2m， 所以：F=20N；即手压木棒的压力大小为20N；
（2） 肩对木棒的支持力大小为F′=F+G=20N+40N=60N；
（3）以人为整体，人处于静止状态，受到人、物体的重力和地面对人体的支持力是一对平衡力，大小相等，即F支=G人+G物=mg+G物=50kg×10N/kg+40N=540N。
又因为人对地面的压力大小和地面对人体的支持力是一对相互作用力，大小相等，即F压=F支=540N
故答案为：20；60；540。
三、探究题
19．（2017·浙江模拟）从地面上搬起重物我们的常见做法是弯腰（如图甲）或人下蹲弯曲膝盖（如图乙）把它搬起来，哪种方法好呢？下面就建立模型说明这个问题。把脊柱简化为杠杆如图丙所示，脊柱可绕骶骨（轴）O转动，腰背部复杂肌肉的等效拉力F1作用在A点，其实际作用方向与脊柱夹角为12°且保持不变，搬箱子拉力F2作用在肩关节B点，在B点挂一重物代替箱子。用测力计沿F1方向拉，使模型静止，可测出腰背部复杂肌肉拉力的大小。接着，改变脊柱与水平面的夹角即可改变杠杆与水平面的夹角α，多次实验得出结论。
（1）在丙图中画出F2力臂L2。
（2）当α角增大时， F1 （变大/不变/变小）。
（3）对比甲乙两种姿势所对应丙图中的两种状态，由以下分析可得， （甲/乙）图中的姿势比较正确。
【答案】（1）
（2）变小
（3）乙
【知识点】杠杆的应用
【解析】【分析】（1）力臂L2是指从支点到力F2的作用线的距离；（2）当α角增大时，由图分析得出力臂L2变化，根据杠杆平衡条件即可判断中F1的变化；（3）比较两种状态下力臂L1变化，利用杠杆平衡条件即可判断拉力的不同；根据拉力的大小变化可判断姿势的产生的后果。
【解答】（1）延长F2作用线，由支点作其作用线的垂线，L2是其力臂，如图：
（2）由图可知：当α角增大时，力臂L2变小；由于拉力F1的方向与脊柱夹角始终为12°，且OA这段距离不变，则O点到F1作用线的距离不变，即动力臂不变，阻力为箱子的重力不变，根据杠杆平衡条件可知，F1变小；
（3）比较甲、乙两种姿势可知：甲的支点太高，在搬起物体时，阻力臂减小得慢，则腰背部复杂肌肉的等效拉力F1要比较长时间的使用较大的力，所以甲姿势不正确，乙姿势比较正确。
故答案为：（1）如上图；（2）变小；（3）乙
四、解答题
20． 请你在图中画出最省力的绕绳方法
【答案】解：滑轮组由3段绳子承担物重，F=G，所以从动滑轮绕起，承担物重的绳子的段数最多，用起来最省力．
【知识点】滑轮组的设计与组装
【解析】【分析】要解决此题，需要滑轮组的绕线方法．可以从定滑轮或动滑轮绕起．要知道从动滑轮绕起比从定滑轮绕起多中间一根绕线．
21．在学习探究滑轮组的机械效率时，有同学提出这样的猜想：在不考虑绳重和摩擦时，使用的动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越小．你认为他的猜想对吗．说出你的理由．
【答案】解：他的猜想对．设使用的动滑轮个数为N，承担物重的绳子股数为n，物体升高的高度为h，因为不考虑绳重和摩擦，则W额=NG动h，
∵W总=W有用+W额=G物h+NG动h，
∴η= = = ，
由上式可知使用的动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越小
【知识点】机械效率的计算
【解析】【分析】使用机械时，人们为完成某项任务必须做的功叫有用功，对完成任务没有用但不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功，有用功与总功之比为机械效率．
22．（2017·湖州）建筑工人利用如图所示装置，将质量为100千克的沙袋从地面匀速提到3米高的一楼楼面，用时30秒．已知动滑轮的质量为8千克，不计绳子重力和摩擦．
求：
（1）拉力的大小．
（2）这段时间内人拉绳子做功的功率．
【答案】（1）解：物体的重力为：G=mg=100kg×10N/kg=1000N；
动滑轮的重力为：G轮=m轮g=8kg×10N/kg=80N；
则拉力为：F= （G+G轮）= ×（1000N+80N）=540N；
答：拉力的大小为540N；
（2）拉力移动的距离为s=2h=2×3m=6m；
拉力做的功为：W=Fs=540N×6m=3240J；
拉力的功率为：P= = =108W．
答：这段时间内人拉绳子做功的功率为108W．
【知识点】动滑轮及其工作特点
【解析】【分析】（1）根据公式F= （G+G轮）求出拉力；（2）根据功和功率的计算公式解答．
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