浙教版科学 九年级上 第三章 第4节 简单机械
一、单选题
1．下列关于简单机械在实际应用中的说法正确的是（ ）
A．指甲剪是省力省功的机械
B．定滑轮不省力，但能改变力的方向
C．滑轮组既省力，又省距离，还省功
D．斜面的机械效率可以达到100%
【答案】B
【知识点】定滑轮及其工作特点；滑轮组及其工作特点；斜面及其工作特点
【解析】【分析】（1）根据功的原理判断；
（2）根据定滑轮的特点分析；
（3）根据功的原理分析；
（4）注意物体运动过程中要受到摩擦力。
【解答】A.根据功的原理可知，使用任何机械都不能省功，因此指甲剪只能省力不能省功，故A错误；
B.定滑轮不省力不费力，但是能改变力的方向，故B正确；
C.使用滑轮组不能省功，要么省力费距离，要么费力省距离，故C错误；
D.使用斜面肯定要克服摩擦做额外功，因此机械效率肯定小于100%，故D错误。
故选B。
2．如图所示的四种情景中，使用的工具属于费力杠杆的是（ ）
A．食品夹
B．裁纸刀
C．托盘天平
D．瓶盖起子
【答案】A
【知识点】杠杆的分类
【解析】【分析】如果动力臂小于阻力臂，为费力杠杆。
【解答】A.使用食品夹时，阻力作用在夹片顶端，而动力作用在夹片的中间，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故A符合题意；
B.使用裁纸刀时，转轴处为支点，阻力作用在中间，动力作用在手柄末端，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故B不合题意；
C.托盘天平的两个托盘到支点的距离相等，即动力臂等于阻力臂，为等臂杠杆，故C不合题意；
D.使用瓶盖起子时，起子与瓶盖上面接触的位置为支点，阻力作用在瓶盖边缘，而动力作用在手柄末端，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故D不合题意。
故选A。
3．如图所示的剪刀剪纸时的机械效率为80%，这表示（ ）
A．若作用在剪刀的动力是1N，则阻力是0.8N
B．若作用在剪刀的阻力是1N，则动力是0.8N
C．若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.2J的功用于剪纸
D．若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.8J的功用于剪纸
【答案】D
【知识点】机械效率
【解析】【分析】根据机械效率的定义分析。
【解答】机械所做的有用功与总功的比值叫做机械效率；在使用剪刀时，作用在手柄上的力做总功，对纸片做有用功。如果作用在剪刀上的动力做功1J，那么作用在纸片上的有用功为：，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
4．把质量相等的A、B两物体挂在如图所示的滑轮组下面，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，放手后（ ）
A．A上升 B．A下降 C．A、B均静止 D．无法判断
【答案】B
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】假设整个装置处于静止状态，首先根据A的重力和滑轮组的特点计算动滑轮上面两个拉力的大小，然后与物体B的重力大小进行比较，从而确定B的运动状态即可。
【解答】假设A处于静止状态，
根据二力平衡的知识可知，绳子上的拉力F=GA；
那么动滑轮受到的向上的两个绳子上的拉力之和F'=2GA，向下的拉力GB；
因为GA=GB；
所以F'>GB；
因此物体B不能处于静止状态，而是向上运动；
那么物体A就会向下运动。
故选B。
5．室内垃圾桶平时桶盖关闭，使垃圾散发的异味不会飘出，使用时用脚踩踏板，桶盖开启。根据室内垃圾桶的结构示意图可确定（ ）
A．桶中只有一个杠杆在起作用，且为省力杠杆
B．桶中只有一个杠杆在起作用，且为费力杠杆
C．桶中有两个杠杆在起作用，且都是省力杠杆
D．桶中有两个杠杆在起作用，一个是省力杠杆，一个是费力杠杆
【答案】D
【知识点】杠杆的分类
【解析】【分析】根据垃圾桶的工作过程分析杠杆的个数，如果动力臂大于阻力臂，那么为省力杠杆；如果动力臂小于阻力臂，那么为费力杠杆，据此分析即可。
【解答】垃圾桶由两个杠杆组成；
①杠杆CBA，支点为C，阻力为桶盖AB的重力，作用在它的重心上；CD对B点的支持力为动力。因为动力臂小于阻力臂，为费力杠杆；
②杠杆DEF，支点为E，CD对D点的压力为阻力，作用在F点的压力为动力。此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆。
故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
6．如图所示，杠杆处于平衡状态。如果杠杆两侧的钩码各减少一个，杠杆将（ ）
A．左端下降 B．右端下降 C．仍然平衡 D．无法判断
【答案】B
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【分析】比较支点两侧力和力臂的乘积大小，如果相等，那么杠杆平衡；否则，杠杆向乘积大的那端下沉。
【解答】设钩码的重力为G，每格的长度为L，
如果杠杆两侧的钩码各减少一个，
那么左边：G×3L=3GL；
右边：2G×2L=4GL；
因为4GL＞3GL；
所以杠杆右端下沉。
故选B。
7．如图所示，将有均匀刻度的直尺中部支起，两边挂上钩码，使杠杆平衡，那么下列情况中，哪种情况还能使刻度尺保持平衡（ ）
A．左右两边的钩码组各向内移动一格
B．左右两边的钩码组各减少一只钩码
C．左右两边的钩码组各减少一半
D．左右两边的钩码组各向外移动一格
【答案】C
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【分析】如果力和力臂的乘积相等，那么杠杆平衡；否则，杠杆不平衡。
【解答】设钩码的重力为G，每格的长度为L，
A.如果左右两边的钩码组各向内移动一格，那么左边：4G×L=4GL；右边：2G×3L=6GL，因此不平衡，故A错误；
B.如果左右两边的钩码组各减小一只钩码，那么左边：3G×2L=6GL；右边：G×4L=4GL，因此不平衡，故B错误；
C.如果左右两边的钩码组各减小一半，那么左边：2G×2L=4GL；右边：G×4L=4GL，因此平衡，故C正确；
D.如果左右两边的钩码组各向外移动一格，那么左边：4G×3L=12GL；右边：2G×5L=10GL，因此不平衡，故D错误。
故选C。
8．人体中的许多部位都具有杠杆的功能。如图是人用手托住物体时手臂的示意图，当人手托5kg的物体保持平衡时，肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小一定（ ）
A．大于5kg B．大于49N C．小于49N D．等于49N
【答案】B
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【分析】根据杠杆的平衡条件分析即可。
【解答】根据图片可知，当托起物体时，肘部为支点，物体的重力为阻力，肱二头肌提供的拉力为动力。如下图所示，
此时动力臂小于阻力臂，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，肱二头肌施加的力肯定大于物体的重力G=mg=9.8N/kg×5kg=49N，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
9．在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了（ ）
A．减小摩擦
B．使每组数据更准确
C．多次测量取平均值，以减小误差
D．获得多组数据，以归纳出物理规律
【答案】D
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【分析】在物理学中，多次测量的目的主要有两个：①求平均值减小误差；②获取多种数据，归纳出物理规律，据此分析判断即可。
【解答】在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为获得多组数据，以归纳出物理规律，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
10．（2020·上城模拟）在公园里的儿童乐园内，两个小孩坐在跷跷板上，恰好处于平衡，此时（ ）。
A．两个小孩的质量一定相等
B．两个小孩的重力和他们各自的力臂的乘积一定相等
C．两个小孩到支点的距离一定相等
D．两个小孩的重力一定相等
【答案】B
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【分析】根据杠杆的平衡条件判断。
【解答】跷跷板中间的轴就相当于杠杆的支点，两侧小孩的重力相当于杠杆的动力和阻力。根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，决定杠杆是否平衡的不是重力的大小，而是小孩的重力和对应力臂的乘积是否相等，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
二、填空题
11．用如图甲的装置探究滑轮组的机械效率η与动滑轮重G动的关系：
（1）实验时，应 向下拉动弹簧测力计。
（2）改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙的图像，分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 。
（3）分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为 N。(忽略绳重和摩擦)
【答案】（1）匀速
（2）低
（3）3
【知识点】机械效率的测量实验
【解析】【分析】（1）只有匀速拉动测力计，此时整个装置才处于平衡状态，那么此时测力计的示数才等于绳子上受到的拉力；
（2）根据乙图分析滑轮组的机械效率与动滑轮重力的关系；
（3）当使用滑轮组竖直提升重物时，可根据公式计算机械效率。
【解答】（1）实验时，应匀速向下拉动弹簧测力计。
（2）根据乙图可知，被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。
（3）根据乙图可知，当动滑轮重力为1N时，滑轮组的机械效率为75%；
根据公式得到：；
解得：G=3N。
12．（2020·温州模拟）如图所示，在力F的作用下，质量为4千克的物体Ｍ以0.5米/秒的速度沿水平面向右匀速前进了2米(滑轮和绳重及滑轮与绳之间的摩擦不计)，此时弹簧测力计的示数为2牛。
（1）在这一过程中，水平地面对物体Ｍ的摩擦力大小是 牛。
（2）拉力F的功率是 瓦。
【答案】（1）2
（2）1
【知识点】动滑轮及其工作特点
【解析】【分析】1、同一根绳子上的拉力是相等的。因为物体M匀速前进，对M进行受力分析后可确定物体M受到的摩擦力大小；
2、动滑轮中绳子自由端的拉力与滑轮端的G总的关系是：。此题中F相当于G总，物体M对绳子的拉力是作用在绳子自由端的力。动滑轮中绳子自由端通过的距离与滑轮端通过的距离关系是：s=2h，速度关系为v1=2v2。
3、功率计算公式为：。
【解答】（1）在这一过程中物体M匀速运动，物体M受到向右的力为绳子的拉力，向左的力为地面对物体M的摩擦力，由于匀速运动所以摩擦力与拉力是平衡力，所以摩擦力为2牛；
（2）由动滑的特点可知，F＝4N，滑轮运动的速度为：。
P＝Fv=4N×0.25m/s=1W。
故答案为：（1）2 （2）1
13．（2020·三门模拟）用如图甲所示的装置进行“测滑轮组机械效率”的实验（忽略绳重和摩擦）。实验中，向上匀速拉动弹簧测力计并读数。改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙所示的图象。分析可知：
（1）被提升的物体重力相同时，增加动滑轮的重力，滑轮组的机械效率将 。（填“不变”、“增大”或“减小”）
（2）分析乙图象中的A点可知，被提升的物体重力为 N。
【答案】（1）减小
（2）3
【知识点】机械效率的计算
【解析】【分析】（1）滑轮组的机械效率可知，滑轮组的机械效率与物体的重力和动滑轮的重力有关。物体的重力越大，动滑轮的重力越小，滑轮组的机械效率越高；
（2）将A点对应的机械效率和动滑轮重力代入公式，然后计算即可。
【解答】（1） 被提升的物体重力相同时，增加动滑轮的重力，滑轮组的机械效率将减小；
（2）根据图乙可知，A点时动滑轮重力为1N，滑轮组的机械效率为75%，
那么根据得到：；
解得：G=3N。
14．（2019九上·余杭期中）如图所示，杠杆AB放在钢制圆柱亭的正中央水平凹槽CD中，杠杆AB能以凹槽两端的C点或D点为支点在竖直平面内转动，长度AC=CD=DB，左端重物G=12N。（杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计）
（1）当作用在B点竖直向下的拉力F足够大时，杠杆容易绕 （选填“C”或“D”）点旋转。
（2）为使杠杆AB保持水平位置平衡，拉力最小值F1= N，最大值F2= N。
【答案】（1）D
（2）6；24
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【分析】（1）在B点施加向下的拉力F，那么杠杆的A端就会翘起，从而离开C点，这时杠杆与钢柱的接触点就是D点，因此它会绕D点旋转。
（2）当杠杆的支点为C点时，动力臂最长，此时拉力最小；当杠杆的支点为D点时，动力臂最短，此时动力最大，根据杠杆的平衡条件列式计算即可。
【解答】（1）当作用在B点竖直向下的拉力F足够大时，杠杆容易绕D点旋转；
（2）当支点为C时，阻力臂为AC，动力臂为CB，
那么：G×AC=F1×CB；
12N×1=F1×2；
解得：F1=6N；
当支点为D时，阻力臂为AD，动力臂为DB，
那么：G×AD=F2×DB；
12N×2=F2×1；
解得：F2=24N。
15．（2019九上·宁波月考）如图所示是搬运泥土的独轮车，独轮车属于 杠杆（选填“省力”或“费力”）。设车箱和泥土的总重G=1000N，运泥土时从A点提起独轮车把手的力是F，F的大小至少是 牛。
【答案】省力；250
【知识点】杠杆的平衡条件；杠杆的分类
【解析】【分析】（1）如果动力臂大于阻力臂，那么为省力杠杆；如果动力臂等于阻力臂，那么为等臂杠杆；如果动力臂小于阻力臂，那么为费力杠杆；
（2）根据杠杆的平衡条件列式计算即可。
【解答】（1）根据图片可知，阻力臂L2=0.4m，动力臂L1=1.6m，那么动力臂大于阻力臂，独轮车为省力杠杆；
（2）根据杠杆的平衡条件得到：G×L2=F×L1；
1000N×0.4m=F×1.6m；
解得：F=250N。
三、实验探究题
16．小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系如图所示。她首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小并多次测量，得表中所示的数据：
斜面倾斜角θ 小车重G/N 斜面高h/m 斜面长s/m 拉力F/N 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η
12° 5 0.2 1 2.1 _____ 2.1 48%
30° 5 0.5 1 3.6 2.5 __ 69%
45° 5 0.7 1 4.3 3.5 4.3 __
（1）请你替小芳在表格的空格中填上适当的数据。
（2）分析表中的数据，可以得出的探究结论：斜面倾斜角θ越 ，斜面越省力，斜面的机械效率越 。
（3）实验过程中拉力的方向应与斜面 。
（4）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持 不变，斜面的光滑程度不变，只改变 ，这种研究问题的方法我们称之为 法。
（5）在上述实验中，物重、斜面长度不变，若不考虑斜面摩擦，图中能正确表示拉力F与斜面高度h关系的是____(填字母)。
A． B．
C． D．
【答案】（1）1；3.6；81%
（2）小；低
（3）平行向上
（4）斜面倾斜角；小车重；控制变量
（5）B
【知识点】斜面及其工作特点
【解析】【分析】（1）根据W有=Gh计算有用功，根据W总=Fs计算总功，根据计算机械效率；
（2）斜面越省力，即拉力越小，根据表格中第5列和第1列数据进行比较即可；将表格中的三组数据从下向上看，分析第5列和第8列数据之间的关系即可。
（3）小车的重力在斜面上向下的分力和摩擦力都是沿斜面平行向下的，根据平衡力的知识可知，拉力的方向肯定与它们的方向相反，即与斜面平行向上。
（4）根据控制变量法的要求解答；
（5）如果不考虑斜面摩擦，那么有用功和总功相等，据此得到拉力F与斜面高度的关系式，从而对图像的形状进行分析即可。
【解答】（1）根据表格数据可知，有用功W有=Gh=5×0.2N=1J；
总功W总=Fs=3.6N×1m=3.6J；
机械效率：。
（2）将表格中的数据从下向上看，比较第5列和第1列数据可知，斜面倾斜角θ越小，斜面越省力；
将第5列与第8列比较可知，斜面越省力，斜面的机械效率越低。
（3）实验过程中拉力的方向应与斜面平行向上。
（4）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持斜面倾斜角不变，斜面的光滑程度不变，只改变小车重，这种研究问题的方法我们称之为控制变量法。
（5）如果不考虑斜面摩擦，那么有用功和总功相等，
那么Fs=Gh；
因此拉力；
因为重力G和s相同，所以拉力F与物体重力成正比，那么图像为一条通过坐标原点的斜线，
故选B。
四、解答题
17．如图所示，利用羊角锤撬起钉子，请你在羊角锤A点处画出所能施加最小动力F1，并画出阻力F2的阻力臂L2。
【答案】如答图所示。
【知识点】力臂的画法；杠杆中最小力问题
【解析】【分析】（1）力臂是从支点到力的作用线的垂线段；
（2）当以支点到力的作用点的线段为力臂时最长，此时动力最小。
【解答】（1）从支点O做F2力的作用线的垂线，从支点到垂足之间的距离就是阻力臂L2；
（2）将支点O与动力作用点A相连，OA就成最长的力臂。通过A点做OA的垂线，方向向左，这就是最小动力F1，如下图所示：
18．如图所示，用甲、乙两种滑轮组，分别匀速竖直向上提升同一重物，从相同位置开始提升至同一高度处，求：
（1）若不计绳重、滑轮重及摩擦，两次拉力F1和F2之比。
（2）若不计绳重及摩擦，重物质量为400g，动滑轮质量为100g，匀速拉动过程中甲、乙两装置的机械效率。(g取10N/kg)
【答案】（1）解：由图可知，甲图中，n1＝2；乙图中，n2＝3，若不计绳重、滑轮重及摩擦，则拉力F＝ G，两次拉力F1和F2之比F1∶F2＝ G∶ G＝ ∶ ＝3∶2。
（2）解：重物的重力G＝mg＝0.4kg×10N/kg＝4N，动滑轮的重力G轮＝m轮g＝0.1kg×10N/kg＝1N，不计绳重及摩擦时，滑轮组的机械效率η＝ ＝ ＝ ，由于两装置中物重和动滑轮重均相同，所以甲、乙两装置的机械效率η1＝η2＝ ＝ ×100%＝80%。
【知识点】滑轮组及其工作特点；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）根据图片，确定两个滑轮组中承担重力的绳子段数，然后根据分别计算出两个拉力，最后作比即可；
（2）两个装置中的物体重力和动滑轮重力相等，根据公式 可知，两个滑轮组的机械效率相同。首先根据G=mg分别计算出物体重力和动滑轮重力，再根据这个公式计算机械效率。
19．如图所示，质量不计的木板AB长1.6m，可绕固定点O转动，离O点0.4m的B端挂一重物G，板的A端用一根与水平地面成30°夹角的细绳拉住，木板在水平位置平衡时绳的拉力是8N，木板水平平衡。
（1）在图上作出绳对木板的拉力的力臂。
（2）求重物G的大小。
（3）之后在O点的正上方放一质量为0.5kg的小球，若小球以20cm/s的速度由O点沿木板向A端匀速运动，问小球至少运动多长时间细绳的拉力减小到零？(g取10N/kg，绳的重力不计)
【答案】（1）解：如答图所示。
（2）解：根据杠杆平衡条件得：F绳× AO＝G×BO，即8N× ×(1.6m－0.4m)＝G×0.4m，G＝12N。
（3）解：球的重力G球＝m球g＝0.5kg×10N/kg＝5N，当绳子拉力为0时，设球离O点距离为L球，则根据杠杆平衡条件得：G球×L球＝G×BO，即：5N×L球＝12N×0.4m，L球＝0.96m＝96cm。运动时间t＝ ＝ ＝4.8s。
【知识点】杠杆的平衡条件；力臂的画法
【解析】【分析】（1）力臂是从支点到力的作用点的垂线段的长度，据此作出拉力的力臂。
（2）首先根据“30°角所对的直角边等于斜边的一半”计算出动力臂的长度，然后根据杠杆的平衡条件计算出即可；
（3）当绳子的拉力为零时，球的重力与G使杠杆平衡，根据杠杆的平衡条件计算出此时球到支点O的距离，再根据速度公式计算小球的运动时间。
【解答】（1）首先将绳子沿反方向延长，然后通过支点O做它的垂线段，这条垂线段就是拉力的力臂，如下图所示：
（2）根据图片可知，动力臂L与30°角相对，
那么动力臂L等于AO长度的一半；
根据杠杆平衡条件得：F绳×AO＝G×BO，
即8N××(1.6m－0.4m)＝G×0.4m，
解得：G＝12N。
（3）球的重力G球＝m球g＝0.5kg×10N/kg＝5N，
当绳子拉力为0时，设球离O点距离为L球，
则根据杠杆平衡条件得：G球×L球＝G×BO，
即：5N×L球＝12N×0.4m，
解得：L球＝0.96m＝96cm。
运动时间。
20．如图所示，作出图中各杠杆的动力和阻力的力臂。
【答案】如答图所示。
【知识点】力臂的画法
【解析】【分析】力臂是从支点到力的作用点的垂线段的长度，据此完成力臂的作图。
【解答】（1）首先将F1的力的作用线反向延长，然后通过支点O作它的垂线段，这就是动力臂L1；同理，作出阻力臂L2，如下图所示：
（2）通过O点作动力F1力的作用线的垂线段，这就是动力臂L1；将阻力F2的作用线延长，通过支点O作它的垂线段，这就是阻力臂L2，如下图所示：
（3）通过O点作动力F1力的作用线的垂线段，这就是动力臂L1；通过O点作动力F2力的作用线的垂线段，这就是动力臂L2，如下图所示：
1 / 1浙教版科学 九年级上 第三章 第4节 简单机械
一、单选题
1．下列关于简单机械在实际应用中的说法正确的是（ ）
A．指甲剪是省力省功的机械
B．定滑轮不省力，但能改变力的方向
C．滑轮组既省力，又省距离，还省功
D．斜面的机械效率可以达到100%
2．如图所示的四种情景中，使用的工具属于费力杠杆的是（ ）
A．食品夹
B．裁纸刀
C．托盘天平
D．瓶盖起子
3．如图所示的剪刀剪纸时的机械效率为80%，这表示（ ）
A．若作用在剪刀的动力是1N，则阻力是0.8N
B．若作用在剪刀的阻力是1N，则动力是0.8N
C．若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.2J的功用于剪纸
D．若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.8J的功用于剪纸
4．把质量相等的A、B两物体挂在如图所示的滑轮组下面，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，放手后（ ）
A．A上升 B．A下降 C．A、B均静止 D．无法判断
5．室内垃圾桶平时桶盖关闭，使垃圾散发的异味不会飘出，使用时用脚踩踏板，桶盖开启。根据室内垃圾桶的结构示意图可确定（ ）
A．桶中只有一个杠杆在起作用，且为省力杠杆
B．桶中只有一个杠杆在起作用，且为费力杠杆
C．桶中有两个杠杆在起作用，且都是省力杠杆
D．桶中有两个杠杆在起作用，一个是省力杠杆，一个是费力杠杆
6．如图所示，杠杆处于平衡状态。如果杠杆两侧的钩码各减少一个，杠杆将（ ）
A．左端下降 B．右端下降 C．仍然平衡 D．无法判断
7．如图所示，将有均匀刻度的直尺中部支起，两边挂上钩码，使杠杆平衡，那么下列情况中，哪种情况还能使刻度尺保持平衡（ ）
A．左右两边的钩码组各向内移动一格
B．左右两边的钩码组各减少一只钩码
C．左右两边的钩码组各减少一半
D．左右两边的钩码组各向外移动一格
8．人体中的许多部位都具有杠杆的功能。如图是人用手托住物体时手臂的示意图，当人手托5kg的物体保持平衡时，肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小一定（ ）
A．大于5kg B．大于49N C．小于49N D．等于49N
9．在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了（ ）
A．减小摩擦
B．使每组数据更准确
C．多次测量取平均值，以减小误差
D．获得多组数据，以归纳出物理规律
10．（2020·上城模拟）在公园里的儿童乐园内，两个小孩坐在跷跷板上，恰好处于平衡，此时（ ）。
A．两个小孩的质量一定相等
B．两个小孩的重力和他们各自的力臂的乘积一定相等
C．两个小孩到支点的距离一定相等
D．两个小孩的重力一定相等
二、填空题
11．用如图甲的装置探究滑轮组的机械效率η与动滑轮重G动的关系：
（1）实验时，应 向下拉动弹簧测力计。
（2）改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙的图像，分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 。
（3）分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为 N。(忽略绳重和摩擦)
12．（2020·温州模拟）如图所示，在力F的作用下，质量为4千克的物体Ｍ以0.5米/秒的速度沿水平面向右匀速前进了2米(滑轮和绳重及滑轮与绳之间的摩擦不计)，此时弹簧测力计的示数为2牛。
（1）在这一过程中，水平地面对物体Ｍ的摩擦力大小是 牛。
（2）拉力F的功率是 瓦。
13．（2020·三门模拟）用如图甲所示的装置进行“测滑轮组机械效率”的实验（忽略绳重和摩擦）。实验中，向上匀速拉动弹簧测力计并读数。改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙所示的图象。分析可知：
（1）被提升的物体重力相同时，增加动滑轮的重力，滑轮组的机械效率将 。（填“不变”、“增大”或“减小”）
（2）分析乙图象中的A点可知，被提升的物体重力为 N。
14．（2019九上·余杭期中）如图所示，杠杆AB放在钢制圆柱亭的正中央水平凹槽CD中，杠杆AB能以凹槽两端的C点或D点为支点在竖直平面内转动，长度AC=CD=DB，左端重物G=12N。（杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计）
（1）当作用在B点竖直向下的拉力F足够大时，杠杆容易绕 （选填“C”或“D”）点旋转。
（2）为使杠杆AB保持水平位置平衡，拉力最小值F1= N，最大值F2= N。
15．（2019九上·宁波月考）如图所示是搬运泥土的独轮车，独轮车属于 杠杆（选填“省力”或“费力”）。设车箱和泥土的总重G=1000N，运泥土时从A点提起独轮车把手的力是F，F的大小至少是 牛。
三、实验探究题
16．小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系如图所示。她首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小并多次测量，得表中所示的数据：
斜面倾斜角θ 小车重G/N 斜面高h/m 斜面长s/m 拉力F/N 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η
12° 5 0.2 1 2.1 _____ 2.1 48%
30° 5 0.5 1 3.6 2.5 __ 69%
45° 5 0.7 1 4.3 3.5 4.3 __
（1）请你替小芳在表格的空格中填上适当的数据。
（2）分析表中的数据，可以得出的探究结论：斜面倾斜角θ越 ，斜面越省力，斜面的机械效率越 。
（3）实验过程中拉力的方向应与斜面 。
（4）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持 不变，斜面的光滑程度不变，只改变 ，这种研究问题的方法我们称之为 法。
（5）在上述实验中，物重、斜面长度不变，若不考虑斜面摩擦，图中能正确表示拉力F与斜面高度h关系的是____(填字母)。
A． B．
C． D．
四、解答题
17．如图所示，利用羊角锤撬起钉子，请你在羊角锤A点处画出所能施加最小动力F1，并画出阻力F2的阻力臂L2。
18．如图所示，用甲、乙两种滑轮组，分别匀速竖直向上提升同一重物，从相同位置开始提升至同一高度处，求：
（1）若不计绳重、滑轮重及摩擦，两次拉力F1和F2之比。
（2）若不计绳重及摩擦，重物质量为400g，动滑轮质量为100g，匀速拉动过程中甲、乙两装置的机械效率。(g取10N/kg)
19．如图所示，质量不计的木板AB长1.6m，可绕固定点O转动，离O点0.4m的B端挂一重物G，板的A端用一根与水平地面成30°夹角的细绳拉住，木板在水平位置平衡时绳的拉力是8N，木板水平平衡。
（1）在图上作出绳对木板的拉力的力臂。
（2）求重物G的大小。
（3）之后在O点的正上方放一质量为0.5kg的小球，若小球以20cm/s的速度由O点沿木板向A端匀速运动，问小球至少运动多长时间细绳的拉力减小到零？(g取10N/kg，绳的重力不计)
20．如图所示，作出图中各杠杆的动力和阻力的力臂。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】定滑轮及其工作特点；滑轮组及其工作特点；斜面及其工作特点
【解析】【分析】（1）根据功的原理判断；
（2）根据定滑轮的特点分析；
（3）根据功的原理分析；
（4）注意物体运动过程中要受到摩擦力。
【解答】A.根据功的原理可知，使用任何机械都不能省功，因此指甲剪只能省力不能省功，故A错误；
B.定滑轮不省力不费力，但是能改变力的方向，故B正确；
C.使用滑轮组不能省功，要么省力费距离，要么费力省距离，故C错误；
D.使用斜面肯定要克服摩擦做额外功，因此机械效率肯定小于100%，故D错误。
故选B。
2．【答案】A
【知识点】杠杆的分类
【解析】【分析】如果动力臂小于阻力臂，为费力杠杆。
【解答】A.使用食品夹时，阻力作用在夹片顶端，而动力作用在夹片的中间，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故A符合题意；
B.使用裁纸刀时，转轴处为支点，阻力作用在中间，动力作用在手柄末端，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故B不合题意；
C.托盘天平的两个托盘到支点的距离相等，即动力臂等于阻力臂，为等臂杠杆，故C不合题意；
D.使用瓶盖起子时，起子与瓶盖上面接触的位置为支点，阻力作用在瓶盖边缘，而动力作用在手柄末端，此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故D不合题意。
故选A。
3．【答案】D
【知识点】机械效率
【解析】【分析】根据机械效率的定义分析。
【解答】机械所做的有用功与总功的比值叫做机械效率；在使用剪刀时，作用在手柄上的力做总功，对纸片做有用功。如果作用在剪刀上的动力做功1J，那么作用在纸片上的有用功为：，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
4．【答案】B
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】假设整个装置处于静止状态，首先根据A的重力和滑轮组的特点计算动滑轮上面两个拉力的大小，然后与物体B的重力大小进行比较，从而确定B的运动状态即可。
【解答】假设A处于静止状态，
根据二力平衡的知识可知，绳子上的拉力F=GA；
那么动滑轮受到的向上的两个绳子上的拉力之和F'=2GA，向下的拉力GB；
因为GA=GB；
所以F'>GB；
因此物体B不能处于静止状态，而是向上运动；
那么物体A就会向下运动。
故选B。
5．【答案】D
【知识点】杠杆的分类
【解析】【分析】根据垃圾桶的工作过程分析杠杆的个数，如果动力臂大于阻力臂，那么为省力杠杆；如果动力臂小于阻力臂，那么为费力杠杆，据此分析即可。
【解答】垃圾桶由两个杠杆组成；
①杠杆CBA，支点为C，阻力为桶盖AB的重力，作用在它的重心上；CD对B点的支持力为动力。因为动力臂小于阻力臂，为费力杠杆；
②杠杆DEF，支点为E，CD对D点的压力为阻力，作用在F点的压力为动力。此时动力臂大于阻力臂，为省力杠杆。
故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
6．【答案】B
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【分析】比较支点两侧力和力臂的乘积大小，如果相等，那么杠杆平衡；否则，杠杆向乘积大的那端下沉。
【解答】设钩码的重力为G，每格的长度为L，
如果杠杆两侧的钩码各减少一个，
那么左边：G×3L=3GL；
右边：2G×2L=4GL；
因为4GL＞3GL；
所以杠杆右端下沉。
故选B。
7．【答案】C
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【分析】如果力和力臂的乘积相等，那么杠杆平衡；否则，杠杆不平衡。
【解答】设钩码的重力为G，每格的长度为L，
A.如果左右两边的钩码组各向内移动一格，那么左边：4G×L=4GL；右边：2G×3L=6GL，因此不平衡，故A错误；
B.如果左右两边的钩码组各减小一只钩码，那么左边：3G×2L=6GL；右边：G×4L=4GL，因此不平衡，故B错误；
C.如果左右两边的钩码组各减小一半，那么左边：2G×2L=4GL；右边：G×4L=4GL，因此平衡，故C正确；
D.如果左右两边的钩码组各向外移动一格，那么左边：4G×3L=12GL；右边：2G×5L=10GL，因此不平衡，故D错误。
故选C。
8．【答案】B
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【分析】根据杠杆的平衡条件分析即可。
【解答】根据图片可知，当托起物体时，肘部为支点，物体的重力为阻力，肱二头肌提供的拉力为动力。如下图所示，
此时动力臂小于阻力臂，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，肱二头肌施加的力肯定大于物体的重力G=mg=9.8N/kg×5kg=49N，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
9．【答案】D
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【分析】在物理学中，多次测量的目的主要有两个：①求平均值减小误差；②获取多种数据，归纳出物理规律，据此分析判断即可。
【解答】在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为获得多组数据，以归纳出物理规律，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
10．【答案】B
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【分析】根据杠杆的平衡条件判断。
【解答】跷跷板中间的轴就相当于杠杆的支点，两侧小孩的重力相当于杠杆的动力和阻力。根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，决定杠杆是否平衡的不是重力的大小，而是小孩的重力和对应力臂的乘积是否相等，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
11．【答案】（1）匀速
（2）低
（3）3
【知识点】机械效率的测量实验
【解析】【分析】（1）只有匀速拉动测力计，此时整个装置才处于平衡状态，那么此时测力计的示数才等于绳子上受到的拉力；
（2）根据乙图分析滑轮组的机械效率与动滑轮重力的关系；
（3）当使用滑轮组竖直提升重物时，可根据公式计算机械效率。
【解答】（1）实验时，应匀速向下拉动弹簧测力计。
（2）根据乙图可知，被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。
（3）根据乙图可知，当动滑轮重力为1N时，滑轮组的机械效率为75%；
根据公式得到：；
解得：G=3N。
12．【答案】（1）2
（2）1
【知识点】动滑轮及其工作特点
【解析】【分析】1、同一根绳子上的拉力是相等的。因为物体M匀速前进，对M进行受力分析后可确定物体M受到的摩擦力大小；
2、动滑轮中绳子自由端的拉力与滑轮端的G总的关系是：。此题中F相当于G总，物体M对绳子的拉力是作用在绳子自由端的力。动滑轮中绳子自由端通过的距离与滑轮端通过的距离关系是：s=2h，速度关系为v1=2v2。
3、功率计算公式为：。
【解答】（1）在这一过程中物体M匀速运动，物体M受到向右的力为绳子的拉力，向左的力为地面对物体M的摩擦力，由于匀速运动所以摩擦力与拉力是平衡力，所以摩擦力为2牛；
（2）由动滑的特点可知，F＝4N，滑轮运动的速度为：。
P＝Fv=4N×0.25m/s=1W。
故答案为：（1）2 （2）1
13．【答案】（1）减小
（2）3
【知识点】机械效率的计算
【解析】【分析】（1）滑轮组的机械效率可知，滑轮组的机械效率与物体的重力和动滑轮的重力有关。物体的重力越大，动滑轮的重力越小，滑轮组的机械效率越高；
（2）将A点对应的机械效率和动滑轮重力代入公式，然后计算即可。
【解答】（1） 被提升的物体重力相同时，增加动滑轮的重力，滑轮组的机械效率将减小；
（2）根据图乙可知，A点时动滑轮重力为1N，滑轮组的机械效率为75%，
那么根据得到：；
解得：G=3N。
14．【答案】（1）D
（2）6；24
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【分析】（1）在B点施加向下的拉力F，那么杠杆的A端就会翘起，从而离开C点，这时杠杆与钢柱的接触点就是D点，因此它会绕D点旋转。
（2）当杠杆的支点为C点时，动力臂最长，此时拉力最小；当杠杆的支点为D点时，动力臂最短，此时动力最大，根据杠杆的平衡条件列式计算即可。
【解答】（1）当作用在B点竖直向下的拉力F足够大时，杠杆容易绕D点旋转；
（2）当支点为C时，阻力臂为AC，动力臂为CB，
那么：G×AC=F1×CB；
12N×1=F1×2；
解得：F1=6N；
当支点为D时，阻力臂为AD，动力臂为DB，
那么：G×AD=F2×DB；
12N×2=F2×1；
解得：F2=24N。
15．【答案】省力；250
【知识点】杠杆的平衡条件；杠杆的分类
【解析】【分析】（1）如果动力臂大于阻力臂，那么为省力杠杆；如果动力臂等于阻力臂，那么为等臂杠杆；如果动力臂小于阻力臂，那么为费力杠杆；
（2）根据杠杆的平衡条件列式计算即可。
【解答】（1）根据图片可知，阻力臂L2=0.4m，动力臂L1=1.6m，那么动力臂大于阻力臂，独轮车为省力杠杆；
（2）根据杠杆的平衡条件得到：G×L2=F×L1；
1000N×0.4m=F×1.6m；
解得：F=250N。
16．【答案】（1）1；3.6；81%
（2）小；低
（3）平行向上
（4）斜面倾斜角；小车重；控制变量
（5）B
【知识点】斜面及其工作特点
【解析】【分析】（1）根据W有=Gh计算有用功，根据W总=Fs计算总功，根据计算机械效率；
（2）斜面越省力，即拉力越小，根据表格中第5列和第1列数据进行比较即可；将表格中的三组数据从下向上看，分析第5列和第8列数据之间的关系即可。
（3）小车的重力在斜面上向下的分力和摩擦力都是沿斜面平行向下的，根据平衡力的知识可知，拉力的方向肯定与它们的方向相反，即与斜面平行向上。
（4）根据控制变量法的要求解答；
（5）如果不考虑斜面摩擦，那么有用功和总功相等，据此得到拉力F与斜面高度的关系式，从而对图像的形状进行分析即可。
【解答】（1）根据表格数据可知，有用功W有=Gh=5×0.2N=1J；
总功W总=Fs=3.6N×1m=3.6J；
机械效率：。
（2）将表格中的数据从下向上看，比较第5列和第1列数据可知，斜面倾斜角θ越小，斜面越省力；
将第5列与第8列比较可知，斜面越省力，斜面的机械效率越低。
（3）实验过程中拉力的方向应与斜面平行向上。
（4）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持斜面倾斜角不变，斜面的光滑程度不变，只改变小车重，这种研究问题的方法我们称之为控制变量法。
（5）如果不考虑斜面摩擦，那么有用功和总功相等，
那么Fs=Gh；
因此拉力；
因为重力G和s相同，所以拉力F与物体重力成正比，那么图像为一条通过坐标原点的斜线，
故选B。
17．【答案】如答图所示。
【知识点】力臂的画法；杠杆中最小力问题
【解析】【分析】（1）力臂是从支点到力的作用线的垂线段；
（2）当以支点到力的作用点的线段为力臂时最长，此时动力最小。
【解答】（1）从支点O做F2力的作用线的垂线，从支点到垂足之间的距离就是阻力臂L2；
（2）将支点O与动力作用点A相连，OA就成最长的力臂。通过A点做OA的垂线，方向向左，这就是最小动力F1，如下图所示：
18．【答案】（1）解：由图可知，甲图中，n1＝2；乙图中，n2＝3，若不计绳重、滑轮重及摩擦，则拉力F＝ G，两次拉力F1和F2之比F1∶F2＝ G∶ G＝ ∶ ＝3∶2。
（2）解：重物的重力G＝mg＝0.4kg×10N/kg＝4N，动滑轮的重力G轮＝m轮g＝0.1kg×10N/kg＝1N，不计绳重及摩擦时，滑轮组的机械效率η＝ ＝ ＝ ，由于两装置中物重和动滑轮重均相同，所以甲、乙两装置的机械效率η1＝η2＝ ＝ ×100%＝80%。
【知识点】滑轮组及其工作特点；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）根据图片，确定两个滑轮组中承担重力的绳子段数，然后根据分别计算出两个拉力，最后作比即可；
（2）两个装置中的物体重力和动滑轮重力相等，根据公式 可知，两个滑轮组的机械效率相同。首先根据G=mg分别计算出物体重力和动滑轮重力，再根据这个公式计算机械效率。
19．【答案】（1）解：如答图所示。
（2）解：根据杠杆平衡条件得：F绳× AO＝G×BO，即8N× ×(1.6m－0.4m)＝G×0.4m，G＝12N。
（3）解：球的重力G球＝m球g＝0.5kg×10N/kg＝5N，当绳子拉力为0时，设球离O点距离为L球，则根据杠杆平衡条件得：G球×L球＝G×BO，即：5N×L球＝12N×0.4m，L球＝0.96m＝96cm。运动时间t＝ ＝ ＝4.8s。
【知识点】杠杆的平衡条件；力臂的画法
【解析】【分析】（1）力臂是从支点到力的作用点的垂线段的长度，据此作出拉力的力臂。
（2）首先根据“30°角所对的直角边等于斜边的一半”计算出动力臂的长度，然后根据杠杆的平衡条件计算出即可；
（3）当绳子的拉力为零时，球的重力与G使杠杆平衡，根据杠杆的平衡条件计算出此时球到支点O的距离，再根据速度公式计算小球的运动时间。
【解答】（1）首先将绳子沿反方向延长，然后通过支点O做它的垂线段，这条垂线段就是拉力的力臂，如下图所示：
（2）根据图片可知，动力臂L与30°角相对，
那么动力臂L等于AO长度的一半；
根据杠杆平衡条件得：F绳×AO＝G×BO，
即8N××(1.6m－0.4m)＝G×0.4m，
解得：G＝12N。
（3）球的重力G球＝m球g＝0.5kg×10N/kg＝5N，
当绳子拉力为0时，设球离O点距离为L球，
则根据杠杆平衡条件得：G球×L球＝G×BO，
即：5N×L球＝12N×0.4m，
解得：L球＝0.96m＝96cm。
运动时间。
20．【答案】如答图所示。
【知识点】力臂的画法
【解析】【分析】力臂是从支点到力的作用点的垂线段的长度，据此完成力臂的作图。
【解答】（1）首先将F1的力的作用线反向延长，然后通过支点O作它的垂线段，这就是动力臂L1；同理，作出阻力臂L2，如下图所示：
（2）通过O点作动力F1力的作用线的垂线段，这就是动力臂L1；将阻力F2的作用线延长，通过支点O作它的垂线段，这就是阻力臂L2，如下图所示：
（3）通过O点作动力F1力的作用线的垂线段，这就是动力臂L1；通过O点作动力F2力的作用线的垂线段，这就是动力臂L2，如下图所示：
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