【期末复习】人教版物理八年级高频考点精准练第十二章 简单机械（基础自测+易错分析+知识梳理+专项训练+答案解析））
文档属性
| 名称 | 【期末复习】人教版物理八年级高频考点精准练第十二章 简单机械（基础自测+易错分析+知识梳理+专项训练+答案解析）） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 3.8MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-06-21 09:56:02 | ||
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文档简介
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第十二章 简单机械
1. （2021 温州）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
2. （2021 盐城）旗杆顶端装有定滑轮，升旗时旗手向下拉绳子，国旗冉冉升起。下列说法正确的是（ ）
A．旗手对绳的拉力一定等于国旗重力
B．旗手对绳的拉力等于国旗重力的一半
C．国旗上升的距离等于被旗手拉下的绳端移动距离
D．国旗上升的距离等于被旗手拉下的绳端移动距离的一半
3. （2022 泸州）在劳动实践中，小孙在水平地面与车厢间用木板搭一斜面，并用平行于斜面的推力将重G=600N的货物匀速地从斜面底端推到顶端的车厢，如图所示。已知斜面长L=6m，斜面高h=1.5m，斜面的机械效率η=60%。下列叙述中正确的是（ ）
A．小孙推动货物所用推力大小为150N
B．货物受到斜面的摩擦力大小为100N
C．若增大推行速度，则货物受到的摩擦力将变大
D．若h不变、减小L，则斜面的机械效率将升高。
4. （2021 宜昌）下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是（ ）
A．效率越高的机械，功率越大 B．做功越多的机械，功率越大
C．做有用功越多的机械，效率越高 D．功率越大的机械，做功越快
参考答案：（1）D；2. C； 3. BD； 4. D.
易错点1 对于实际生活中的杠杆，对其支点、动力、阻力的分析错误。
典例1：（2020 常州模拟）如图所示，小华用苹果和橘子来玩跷跷板。她将苹果、橘子分别放在轻杆的左、右两端，放手后，轻杆马上转动起来。使轻杆逆时针转动的力是（ ）
A．苹果的重力 B．橘子的重力
C．轻杆对橘子的支持力 D．苹果对轻杆的压力
【错解】选A，理由：苹果的重力作用在杠杆上，使杠杆受到逆时针转动的力。
【析错】根据杠杆的五要素和杠杆的平衡条件进行分析。
【正解】选D，理由：苹果和桔子对杠杆的压力分别为动力和阻力，动力臂等于阻力臂，苹果对杠杆的压力大于桔子对杠杆的压力，因此使杠杆转动的力是苹果对杠杆的压力。故选：D。
易错点2 动态杠杆中的力与力臂变化的分析出错。
典例2：（2020 天津模拟）用如图所示的杠杆提升重物，如果作用在A端的力F始终垂直于杠杆，在将重物慢慢提升到一定高度的过程中（不超过水平位置），力F的大小将（ ）
A．逐渐变大 B．逐渐变小
C．保持不变 D．先变大，后变小
【错解】选B，理由：让棒缓慢转到图中虚线所示位置，阻力臂逐渐变小。
【析错】此过程中，重力不变；F始终垂直于杠杆，动力臂不变，由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可得，动力随阻力臂的增大而增大。
【正解】选A，理由：由题知，当慢慢提升重物时，重力（阻力）不变，阻力臂增大（水平时最大），动力臂不变即：G不变、L1不变，L2增大
∵FL1=GL2
∴力F逐渐变大；
故选：A。
典例3：（2020秋 沙坪坝区月考）如图所示，重力为G的均匀木棒竖直悬于O点。在其下端施加一个始终垂直于棒的拉力F，让棒缓慢转到图中虚线所示位置，在转动的过程中阻力臂 ，拉力F （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【错解】变小；变大，理由：让棒缓慢转到图中虚线所示位置，阻力臂逐渐变小，根据杠杆平衡原理，阻力臂变小，动力变大。
【析错】先确定阻力臂、动力臂的变化，然后根据杠杆平衡的条件（动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂）分析动力的变化。
【正解】变大；变大，理由：将木棒缓慢地由最初位置拉到水平位置的过程中，拉力F始终垂直于棒，则动力臂不变，阻力为杠杆的重力，其大小也不变；当木棒在竖直位置时，重力的力臂为0，转过一定角度后，重力的力臂（阻力臂）逐渐变大，因阻力（即重力）不变，阻力臂变大，动力臂不变，所以，由杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可知，动力F变大。故答案为：变大；变大。
易错点3 使用滑轮组，人站在吊篮里时绳子段数的判定出错。
典例4：（2021 锦江区自主招生）如图所示，吊篮的重力为400N，动滑轮总重力为50N，定滑轮总重力为40N，人的重力为600N，不计绳重与摩擦，人在吊篮里拉着绳子不动时需用力（ ）
A．218 N B．220 N C．210 N D．236 N
【错解】无答案，理由：将人、吊篮、动滑轮看作一个整体，由于他们处于静止状态，受力平衡．则人的拉力
．
【析错】此题可用整体法来进行分析，把动滑轮、人和吊篮作为一个整体，当吊篮不动时，整个系统处于平衡状态，那么5段绳子所承受的拉力正好是人、动滑轮和吊篮的重力和。可据此求解。
【正解】 C，理由：将人、吊篮、动滑轮看作一个整体，由于他们处于静止状态，受力平衡。则人的拉力。故选C。
易错点4 误认为做功多的机械功率一定大或效率就高。
典例4：（2021春 丰台区期末）关于功率和机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．机械做功越快，功率越大
B．机械做功越多，功率越大
C．机械做的有用功与总功的比值越大，机械效率越高
D．机械的功率越大，机械效率越高
【错解】选B，理由：机械做的有用功越多，有用功与总功的比值就越大，机械效率越高。
【析错】机械效率反映了机械的性能优劣，是有用功与总功的比值，机械做的有用功越多，额外功不一定不变，因此，有用功与总功的比值不一定就大，机械效率不一定高。
【正解】选AC，理由：A、功率是表示物体做功快慢的物理量，为单位时间内做的功。所以机械做功越快，功率越大，故A正确；B、功率的大小与功的多少和时间有关，故做功多，功率不一定大，故B错误；C、机械效率指的是机械做的有用功与总功的比值，比值越大，机械效率就越高，故C正确；D、机械效率是有用功与总功的比值，功率是物体在单位时间内做的功，机械效率与功率是两个不同的概念，机械效率大，功率不一定高，故D错误。故选：AC。
易错点5 误认为物体沿斜面匀速上升时，拉力与摩擦力大小相等。
典例5：（2021 凉山州）在斜面上将一个重4.5N的物体匀速拉到高处（如图所示），沿斜面向上的拉力为1.8N，斜面长1.2m，高0.3m。把重物直接提升h所做的有用功为 J，这个斜面的机械效率是 。
【错解】2.16；62.5%，理由：物体沿斜面匀速上升时，拉力大小等于摩擦力。
【析错】（1）已知物体的重力和提升的高度（斜面高），根据公式W=Gh可求重力做功，即提升物体所做的有用功；（2）已知拉力的大小和拉力移动的距离（斜面长），根据公式W=Fs可求拉力对物体做的总功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比；（3）额外功等于总功与有用功之差，利用W=fs求摩擦力。
【正解】拉力做的有用功： W有=Gh=4.5N×0.3m=1.35J，拉力做的总功： W总=Fs=1.8N×1.2m=2.16J，克服摩擦力所做的额外功： W额=W总-W有=2.16J-1.35J=0.81J，
（2）斜面的机械效率为：η=×100%=×100%=62.5%。故答案为：1.35；62.5%。
易错点6 误认为同一机械的机械效率始终不变。
典例6：（2021 海安市一模）如图，用四个完全相同的滑轮，组装成甲、乙两套滑轮组，用它们分别匀速提升物体G1、G2，已知G1＞G2，其拉力分别为所F1、F2，滑轮组的机械效率分别为η1、η2，不计绳重和摩擦，下列选项中正确的是（ ）
A．F1＞F2，η1=η2 B．F1＜F2，η1=η2
C．F1＜F2，η1＞η2 D．F1＞F2，η1＞η2
【错解】选A，理由：同一机械的机械效率始终不变。
【析错】同一滑轮组，物体越重，滑轮组的机械效率越高．
【正解】选D，理由：由图可知，n1=2，n2=3，由题意可知动滑轮重G动相同，
不计绳重及摩擦，拉力F=（G+G动），所以绳端受到的拉力分别为：
F1=（G1+G动），F2=（G2+G动），已知G1＞G2，可知F1＞F2；故BC错误；
设两物体上升的高度h相同，且G1＞G2。
根据W有=Gh可知，有用功的关系为：W有1＞W有2；两个滑轮组中动滑轮重相同，提升物体的高度相同，绳重和摩擦不计，由W额=G动h可知，额外功相同，根据W总=W有用+W额外可知，W总1＞W总2；
由η==可知，η1＞η2．故A错误，D正确。
知识点一：杠杆及杠杆平衡条件
1．杠杆
(1)定义：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。
①形状：可直可曲，形状任意。
②在力的作用下不易发生形变。
(2)五要素(如图所示)
①支点(O)：杠杆绕着转动的点。
②动力(F1)：使杠杆转动的力。
③阻力(F2)：阻碍杠杆转动的力。
④动力臂(l1)：从支点到动力作用线的距离。
⑤阻力臂(l2)：从支点到阻力作用线的距离。
动力、阻力都是杠杆受到的力，所以作用点在杠杆上；它们使杠杆的转动的方向相反。
（3）画力臂方法：(1)找支点O；(2)画力的作用线(虚线)；(3)画力臂(实线，过支点垂直力的作用线作垂线)；(4)标力臂
2．研究杠杆的平衡条件
(1)杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动。
(2)杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是动力×动力臂＝阻力×阻力臂。用公式表示是F1l1＝F2l2。
3．杠杆的种类
A．省力杠杆：动力臂l1大于阻力臂l2，优点是省力；
B．费力杠杆：l1小于l2，优点是省距离；
C．等臂杠杆：l1等于l2，不省力也不费力。
知识点二： 滑轮
1.三种不同滑轮的对比
定滑轮 动滑轮 滑轮组
示意图
定义 中间的轴固定不动的滑轮 和重物一起移动的滑轮 定滑轮、动滑轮组合成滑轮组
实质 等臂杠杆 动力臂为阻力臂2倍的 杠杆 省力杠杆
特点 不能省力但是能改变动力的方向 能省一半的力，但不能改变动力的方向 既能省力又能改变动力的方向
动力与阻力及移动距离的关系 F1＝F2 s＝h F1＝F2 s＝2h n段绳子承担总重F＝G， S＝nh
知识点三： 斜面
(1)定义：一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。
(2)特点：省力机械。
如图：用F表示力，s表示斜面长，h表示斜面高，物重为G。理想情况下，根据功的原理，得W＝Fs＝Gh，变形得F＝，当h一定时，斜面越长越省力；例盘山公路。
螺旋线可以看做是绕着圆柱上的斜面；例：饮料瓶瓶盖、螺旋千斤顶等。
知识点四：机械效率
1.使用机械时，人们对机械做的功是总功，机械克服有用阻力做的功是有用功，克服额外阻力做的功是额外功，有用功和额外功之和，叫做总功。
2.机械效率：有用功与总功的比值叫机械效率，公式η＝。它没有单位，其大小总是小于(选填“大于”或“小于”)1。
3.提高机械效率的方法：影响机械效率的因素有机械自重、摩擦，提高机械效率的方法：①减轻机械自重使机械更合理轻巧；②经常保养润滑。
4.常见几种简单机械的机械效率
种类 杠杆 斜面 滑轮
图例
理想情况(不考虑机械自重及摩擦) η＝1 Fs＝G物h η＝1 Fs＝G物h η＝1 Fs＝Gh
非理想情况(考虑机械自重及摩擦) η＜1 η＝ η＜1 η＝ η＜1 η＝＝
5.注意：
机械效率具有可变性：由公式η＝＝可知，使用同一机械，在W额一定时，W有用越大，η也越大。使用不同的机械，在W有一定时，W额越大，η越小。
知识点一：杠杆分类
典例1：（2021 吉林）如图是吉他的变音夹，两手柄绕O点转动，用力按压手柄时弹簧被压缩，说明力可以改变物体的 ，手柄OAB属于 杠杆。
【考查方向】杠杆的分类；力的作用效果．
【名师点睛】（1）力的作用效果有两个：①力可以改变物体的形状即使物体发生形变。②力可以改变物体的运动状态，包括物体的运动速度大小发生变化、运动方向发生变化。
（2）动力臂大于阻力臂的杠杆叫省力杠杆，动力臂等于阻力臂的杠杆叫等臂杠杆，动力臂小于阻力臂的杠杆叫费力杠杆。
【答案】形状；省力。
【解析】用力按压手柄时弹簧被压缩，说明力可以改变物体的形状。手柄OAB中的O点是支点，可以看出图中动力作用在B点附近，阻力作用在A点附近，杠杆的动力臂大于阻力臂，所以OAB属于省力杠杆。故答案为：形状；省力。
典例2：（2021 聊城）生活中处处有物理，下列说法错误的是（ ）
A．甲图钳子是省力杠杆
B．乙图破窗锤的敲击端做成锥状是利用减小受力面积来增大压强
C．丙图自行车刹车时用力捏车闸是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力
D．丁图在火车站站台候车时，人必须站在安全线以外，是为了避免列车驶过时空气流速增大压强减小造成的危险
【考查方向】杠杆的分类；增大压强的方法及其应用；流体压强与流速的关系；增大或减小摩擦的方法．
【名师点睛】（1）动力臂大于阻力臂的杠杆属于省力杠杆；（2）增大压强的方法：在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强；在受力面积一定时，通过增大压力来增大压强；
（3）增大摩擦的方法：增大压力，增大接触面的粗糙程度；（4）流体的压强跟流体的速度有关，流体流速越大的地方，压强越小。
【答案】C
【解析】A、钳子在使用时，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故A正确；B、破窗锤的敲击端做成锥状，是通过减小受力面积来增大压强，故B正确；C、骑共享单车刹车时用力捏车闸，是在接触面粗糙程度一定时，通过增大压力来增大摩擦力，故C错误；D、当列车驶进站台时，会带动人和车之间的空气流动速度加快，根据流体压强与流速的关系可知：安全线以内的地方空气流速增大，压强减小，而此时人外侧的空气流动速度慢，根据流体压强与流速的关系可知，人外侧空气流速慢压强大，而内侧流速快压强小，会产生一个向内侧的压强差，将人推向火车，易出现危险，故D正确。故选：C。
知识点二：杠杆力臂作图
典例3：（2022 成都）如图是小兰在练习“斜身引体”项目时的情景。把人体视为杠杆，O为支点，动力等效为F1。请画出F1的力臂L1。
【考查方向】力臂的画法．
【名师点睛】力臂是支点到力的作用线的距离，已知支点和动力F1及其方向，从支点做出力的作用线的垂线，支点到力的作用线的距离，即为所求作的力臂。
【答案】
【解析】将F1反向延长，从支点做反向延长线的垂线段，是力臂L1，如图所示：
典例4：（2021 通辽）如图所示是一种抽水马桶水箱自动上水装置的示意图。当水箱内的水达到一定高度时，浮标带动杠杆AOB压住入水口，停止上水。请在图中画出动力F1、阻力F2和动力臂L1。
【考查方向】力臂的画法．
【名师点睛】根据杠杆原理分析出杠杆所示动力的作用点和方向；力臂是支点到力的作用线的距离，支点为点O，分别作出支点到力的作用线的垂线段即可。
【答案】见试题解答内容
【解析】由图和题意可知，O为支点，水对浮标的向上作用力为动力，入水口对B端的向上作用力为阻力；过杠杆B点作竖直向上的力即为阻力F2；过浮标重心作竖直向上的力即为动力F1，过支点O作动力F1作用线的垂线段即为动力臂L1．如图所示：
知识点三：杠杆的动态平衡分析
典例5：（2021 镇江）如图所示，轻质杠杆OB可绕O点转动，OA=AB，用细线将重物悬挂在A点，在B点作用竖直向上的拉力F，则在保持杠杆水平静止的情况下（ ）
A．拉力F的大小为物重的2倍
B．当悬挂点左移时，F将减小
C．若F改为沿图中虚线方向施力，F将增大
D．若物重增加2N，F的大小也增加2N
【考查方向】杠杆的动态平衡分析．
【名师点睛】（1）根据杠杆的平衡条件求出拉力的大小；（2）根据力臂的变化，利用杠杆的平衡条件分析动力的变化；（3）力臂是指从支点到力的作用线的距离。将拉力F沿顺时针方向转动，在转至虚线位置时，拉力的力臂变小；（4）根据杠杆的平衡条件分析。
【答案】C
【解析】A、由图可知，OA=AB，阻力的力臂为动力力臂的一半，根据杠杆的平衡条件F×OB=G×OA可知，拉力F的大小为物重的二分之一，故A错误；B、当悬挂点左移时，动力臂、阻力不变，阻力臂变大，则动力F将变大，故B错误；C、保持杠杆在水平位置平衡，将拉力F转至虚线位置时，拉力的力臂变小，因为阻力与阻力臂不变，由杠杆的平衡条件可知，拉力变大，故C正确；D、若物重增加2N，根据杠杆的平衡条件可知，F的变化量为2N×=1N，故D错误。故选：C。
典例5：（2021 绵阳）在水平地面上，个子较高的甲同学和个子较矮的乙同学共同搬运一个质量分布均匀的木箱，两人一前一后，手都作用在木箱靠近自己一侧的下边缘上，施力方向都竖直向上。第一次，甲同学在前，对木箱施加的力大小为F甲，乙同学在后，对木箱施加的力大小为F乙；第二次，甲、乙同学互换位置，甲同学对木箱施加的力大小为F甲′，乙同学对木箱施加的力大小为F乙′。假设甲、乙同学身体和手臂都伸直，则（ ）
A．F甲＞F乙 B．F甲′=F乙′ C．F甲＞F甲′ D．F乙=F乙′
【考查方向】杠杆的动态平衡分析．
【名师点睛】找出两个人搬箱子时的支点和动力臂、阻力臂，然后根据杠杆的平衡条件来求解。
【答案】D。
【解析】如图，木箱质量均匀故其重心在几何中心，标为G，个子较高的甲同学抬箱子时，动力作用点在B处，支点在A点，动力臂为AC，阻力臂为AD，根据杠杆的平衡条件可得：F2×AC=G×AD①；个子较矮的乙同学抬箱子时，动力作用点在A点，支点在B点，动力臂为BF，阻力臂为HB；根据杠杆的平衡条件可得：F1×BF=G×HB ②；由图知：HB＞HF③，AC=BF④，AD=HF⑤，综合①②③④⑤可得：F1＞F2，即F甲＜F乙；当甲、乙同学互换位置后，由于物体的重心位置不变，力臂的长短不发生改变，则甲乙所用力的大小不会发生改变，即与第一次所用力的大小相同，故ABC错误；D正确。故选：D。
知识点四：探究杠杆的平衡条件
典例7：（2022 绍兴）小敏在做“研究杠杆平衡条件”的实验时，先后出现杠杆右端下降的现象。为使杠杆水平平衡，下列操作正确的是（ ）
A．图甲中平衡螺母向左调节；图乙中右侧钩码向左移动
B．图甲中平衡螺母向左调节；图乙中右侧钩码向右移动
C．图甲中平衡螺母向右调节；图乙中左侧钩码向左移动
D．图甲中平衡螺母向右调节；图乙中左侧钩码向右移动
【考查方向】探究杠杆的平衡条件实验．
【名师点睛】探究杠杆平衡条件时，探究之前调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，探究过程中移动钩码或调节钩码的个数时杠杆在水平位置平衡。
【答案】A。
【解析】由图甲可知，是在探究之前，因此应将平衡螺母向左调节，由图乙可知，是在探究过程中，应将钩码向左移动，故A正确。故选：A。
知识点五：测滑轮组的机械效率
典例8：（2021 遂宁）涪江六桥建筑工地上矗立的塔吊，是用电动机来带动滑轮组提升重物的设备。如何提高滑轮组机械效率，节约电能呢？为此同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图，实验数据记录如下表所示：
实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 2 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 2 0.2 1.2 0.6 55.6%
3 4 0.1 1.9 0.3 70.2%
4 4 0.1 1.3 0.5 61.5%
（1）实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。
（2）分析表中数据可知：第4次实验是用 图所示装置来完成的。
（3）通过比较1、2两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度无关。
（4）通过比较 两次实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高（填实验次数的序号）。
（5）通过比较3、4两次实验数据可得出：不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重机械效率越小。
（6）为提高滑轮组机械效率节约电能，根据以上结论和生活经验，你建议可采取的措施有（多选） 。
A.减轻动滑轮重
B.增加所提物体重
C.机械加润滑油
D.增加重物上升高度。
【考查方向】滑轮（组）机械效率的测量实验．
【名师点睛】（1）实验时应沿竖直方向匀速拉动物体；（2）由s=nh确定n的大小，据此第4次实验是用哪个图所示装置来完成的；（4）研究滑轮组机械效率与提升物体重力的关系，要使用同样的滑轮组，改变提升的物体重力，据此选择；（6）根据影响滑轮组效率高低的因素分析答题
【答案】（1）匀速；（2）丙；（4）1、3；（6）ABC。
【解析】（1）为了准确测出滑轮组的机械效率，应使弹簧测力计沿竖直方向做匀速直线运动；
（2）在第四次实验中，s=0.5m，h=0.1m，由s=nh可得n=5，即承担物重的绳子股数n=5，所以第4次实验是用丙图所示装置来完成的；
（4）1、3两次实验，s=0.3m，h=0.1m，由s=nh可得n=3，使用同样的滑轮组，即使用的甲、乙两图，通过得出的实验数据可知提升的物体重力越大，滑轮组的机械效率越高，得出结论：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高；
（6）要提高滑轮组的机械效率，可以：
A、减轻动滑轮重力，在提升相同重物、提升相同高度时，减小额外功，而有用功不变，总功减小，有用功与总功的比值增大，提高了滑轮组的机械效率；故A正确；
B、由实验得出的结论可知，增大提升的物体重力，可以提高滑轮组的机械效率，故B正确；
C、机械加润滑油，在提升相同重物、提升相同高度时，减小额外功，而有用功不变，总功减小，有用功与总功的比值增大，提高了滑轮组的机械效率；故C正确；
D、滑轮组的机械效率η= ，可见滑轮组的机械效率与提升物体的高度无关，所以，增加重物上升高度，不能提高滑轮组的机械效率；故D错误。故答案为：（1）匀速；（2）丙；（4）1、3；（6）ABC。
第十二章 简单机械 专项训练测试卷
一．选择题（共8小题，满分16分，每小题2分）
1．（2分）一辆汽车不小心陷进泥潭后，司机按图所示的方法安装滑轮将汽车从泥潭中匀速拉出。他安装的是（ ）
A．动滑轮，能省力
B．动滑轮，能改变力的方向
C．定滑轮，能省力
D．定滑轮，能改变力的方向
2．（2分）如图所示的滑轮组匀速提升20N的重物，绳子自由端的拉力是15N，不计绳重和轮与轴的摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．若物体升高0.5m，则绳子自由端移动1.5m
B．若绳子自由端的速度为0.2m/s，物体移动的速度为0.4m/s
C．动滑轮重5N
D．若使用该滑轮组匀速提升10N的重物，绳子自由端的拉力F为10N
3．（2分）如图所示，手用F1的力直接将物体A匀速提升h，F1做功为300J；若借助斜面用力F2把A匀速提升相同高度，斜面的机械效率是80%，下列说法正确的是（ ）
A．借助斜面可以省功
B．物体在斜面上只受重力、拉力、摩擦力三个力的作用
C．借助斜面做的额外功为80J
D．F2所做的功为375J
4．（2分）如图所示，某同学分别用甲、乙两套滑轮把同一桶沙子从一楼地面匀速提升到二楼。用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2。不计绳重和滑轮的摩擦，下列说法中正确的是（ ）
A．W1＜W2，η1＞η2 B．W1＜W2，η1＜η2
C．W1＝W2，η1＝η2 D．W1＝W2，η1＜η2
5．（2分）初中各学科之间有着密切的联系，化学、生物学中也有物理知识的广泛运用，下列描述或说法中错误的是（ ）
A．甲图中，蒸馏水的制备是利用水的汽化及水蒸气的液化
B．乙图中，向下排空气阀收集氢气是利用氢气的密度比空气的密度大的性质
C．丙图中，桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动，可视为一种杠杆模型
D．丁图中，鱼主要是利用了尾部和躯干部的摆动与水的相互作用在水中游泳
6．（2分）如图是某兴趣小组用轻质杆制作的杆秤，经测试发现量程偏小。下列操作能使杆秤量程变大的是（ ）
A．将a点向左移
B．将b点向右移
C．换一个质量较小的秤砣
D．将a、b点都向左移等长距离
7．（2分）如图所示，O为杠杆的支点，杠杆在重物G和力F的作用下处于水平位置并且平衡。如果用力F2代替力F1使杠杆仍在图中位置保持平衡，下列关系中正确的是（ ）
A．F1＜G B．F1＜F2 C．F1＝F2 D．F1＞F2
8．（2分）如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，物体B在匀速下降时，通过滑轮组拉着物体A使其在水平面上做匀速直线运动，此时物体A受到绳子水平向左的拉力为100N。当用一个水平向右的拉力拉动物体A时，物体A恰能向右做匀速直线运动。已知每个滑轮重均为20N，不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法中正确的是（ ）
A．物体A所受滑动摩擦力为300N
B．物体B所受重力为300N
C．支架受到滑轮组的拉力为220N
D．物体A受到水平向右的拉力为100N
二．多选题（共2小题，满分8分，每小题4分）
（多选）9．（4分）如图所示，工人分别沿AB、AC两个斜面，把重为900N的物体从斜面底部匀速拉到高h＝2m的斜面顶端，斜面AB长S1＝3m，表面光滑；斜面AC长S2＝4m，表面粗糙，工人沿斜面AC拉物体时，所用的拉力为500N，下列说法正确的是（ ）
A．无论沿斜面AB还是AC，工人所作有用功均为1800J
B．工人沿斜面AB拉物体时所用的拉力为450N
C．工人沿斜面AC拉物体时机械效率是90%
D．物体与斜面AC之间的摩擦力是500N
（多选）10．（4分）如图是抽水马桶水箱进水自动控制的结构原理图，AOB为一可绕固定点O转动的轻质杠杆（杠杆重力不计），已知OA：OB＝1：2，A端用细线挂一空心铝球，质量为2.7kg。当铝球一半体积浸在水中，在B端施加3.5N的竖直向下的拉力F时，杠杆恰好在水平位置平衡。下列结果正确的是（ρ铝＝2.7×103kg/m3，ρ水＝1×103kg/m3，g＝10N/kg）（ ）
A．杠杆A端受到竖直向下的拉力是7N
B．该铝球受到的浮力为5N
C．铝球空心的体积为3×10﹣3m3
D．若将A端的细线剪断，待铝球静止时，铝球受到的浮力为27N
三．填空题（共5小题，满分20分，每小题4分）
11．（4分）如图所示，甲、乙两套装置所用的每个滑轮质量都相等。用它们分别将相同质量的货物匀速竖直提升，在相等时间内绳端 A、B移动距离相等（忽略绳重和摩擦），在此过程中甲装置的拉力的功率P1 乙装置的拉力的功率P2；甲装置的提起该重物机械效率 乙装置的提起该重物机械效率
12．（4分）如题图所示，体积为10dm3，密度为7.9×103kg/m3的实心金属块G完全浸没在水中，始终未提出水面，重物G受到的浮力为 N，若缓慢将重物G提升2m，人所用拉力为400N，拉力做的功为 J，滑轮组的机械效率为 。（g＝10N/kg）
13．（4分）如图所示，在50N的水平拉力F作用下，重800N的物体A沿水平地面做匀速直线运动，则物体A与地面间滑动摩擦力为 N；若增大拉力F使物体A沿水平地面做加速直线运动，则物体A与地面间滑动摩擦力将 （不计滑轮自重及滑轮与绳间摩擦）。
14．（4分）“由物及理，思维建模”。如图所示，这是一种利用滚轴和绳子组装的特殊提升装置，该提升装置相当于 （填简单机械名称）模型；人们借助这种装置的主要目的是为 （选填“省力”、“省距离”或“省功”）；若某同学所用的拉力为300N，不计摩擦和装置的自重，则摩托车的质量为 kg。（g取10N/kg）
15．（4分）如图甲所示，使用指甲剪时，以F为动力的杠杆ABC是 （选填“省力”或“费力”）杠杆；如图乙所示，在处于水平平衡的杠杆上D点，挂上4个钩码，若使杠杆在水平位置保持平衡，在杠杆上E点应挂 个相同的钩码。
四．作图题（共3小题，满分6分，每小题2分）
16．（2分）请在图中画出重物所受重力的示意图，并在杠杆上的B点画出能使杠杆在图示位置保持平衡的最小动力F的示意图。
17．（2分）图中，轻质杠杆OA在力F1、F2的作用下处于静止状态，L2为力F2的力臂。在图中画出力F1的力臂L1、力F2的示意图。
18．（2分）如图是一种常见的晾衣夹，使用时O为支点，A为动力作用点，F2为弹性钢圈对夹子的阻力，请在图中画出作用在A点的最小动力F1及其力臂l1，并作出阻力臂l2。
五．实验探究题（共3小题，满分17分）
19．（6分）在测滑轮组的机械效率时，老师给小红和小明同样的滑轮，他们却连成了不同的滑轮组，如图所示，小红说：我的滑轮组绳子段数多，所以更省力，因此机械效率也更大。小明说：我不信，我们通过实验看看吧。他们实验的数据如下：
次数 钩码重/N 钩码上升的高度/cm 弹簧测力计的示数/N 弹簧测力计移动的距离/cm
小红 2 10 0.8 40
小明 2 10 1.0 30
（1）小红测得滑轮组的机械效率为 ，小明测得滑轮组的机械效率 （填“大于”、“小于”或“等于”）小红滑轮组的机械效率，比较小红和小明所测得的两个滑轮组的机械效率可知： 应该是影响滑轮组机械效率高低的主要因素。
（2）实验后小明想：对于同一个滑轮组，它的机械效率是否不变呢？思考后他认为：即使象图甲那样已绕好的滑轮组，机械效率也不是固定的，还应该与 有关，并用实验验证了自己的猜想是正确的。小明的实验方法是： 。
20．（6分）小明在“探究斜面的机械效率与哪些因素有关”的活动中，提出了以下猜想：
猜想A：斜面的机械效率可能与物体的重力有关；
猜想B：斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关；
猜想C：斜面的机械效率可能与斜面的粗糙程度有关；
猜想D：斜面的机械效率可能与物体运动的速度有关；
为了验证自己的猜想，小明用木板搭成了如图所示的装置进行探究，记录数据如下表所示。分析实验数据，回答下列问题：
实验次数 斜面材料 斜面倾角 物重 G/N 拉力 F/N 斜高 度h/m 斜面长 度s/m 物体速度 v/（m/s） 斜面的机 械效率η
1 木板 30° 5 4.2 0.6 1.2 0.2 60%
2 木板 30° 3 2.2 0.6 1.2 0.2
3 玻璃 30° 3 2.2 0.6 1.2 0.2 68%
4 木板 45° 3 2.8 0.8 1.2 0.2 71%
5 木板 30° 3 2.5 0.6 1.2 0.4 60%
（1）在实验过程中，应沿斜面向上 拉动木块；
（2）第2次实验中斜面的机械效率为 ；
（3）为了验证猜想C，可对比实验 ；对比实验1和2，可验证猜想 ；
（4）对比2和4两次实验数据，可初步得出的结论是： ；对比2和5，可初步得出得结论是： 。
（5）如果小明要提高此斜面的机械效率，可以采用的方法是： （说出一种即可）。
21．（6分）某同学在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）实验前，发现杠杆如图甲所示，则应将杠杆左端平衡螺母向 （选填“左”或“右”）端适当调节，使杠杆水平平衡；
（2）该同学通过如图乙所示实验得到相关数据如下表，由表中数据推测出杠杆的平衡条件是： （用F1、F2、l1、l2表示）；
序号 动力F1/N 阻力臂l1/cm 阻力F2/N 动力臂l2/cm
1 1.0 15.0 1.5 10.0
2 1.0 20.0 1.0 20.0
3 3.0 10.0 2.0 15.0
……
（3）若将乙图右侧钩码换成弹簧测力计，如图丙所示，保持杠杆水平平衡，弹簧测力计拉力方向由竖直方向a变为方向b后，弹簧测力计的示数将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（4）该同学在科技创新实验中将此装置改装成了一个杠杆液体密度计，该装置可测量小桶内液体的密度。如图丁所示，将容积为20mL的小桶挂在M点，调节平衡螺母使杠杆水平平衡，已知OM＝OA＝5cm，则杠杆密度计的“0刻度”线应在 （选填“O”或“A”）点，将待测液体倒满小桶，在杠杆右端挂上重物并调节至N点位置时，杠杆刚好水平平衡。重物质量10g，ON＝15cm，N点位置应标注的密度刻度值是 g/cm3，改装后杠杆右端的密度刻度线 （选填“是”或“不是”）均匀分布的。（g＝10N/kg）
六．综合能力题（共1小题，满分5分，每小题5分）
22．（7分）如图所示，在以O为支点质量忽略不计的杠杆上挂着两个质量不等的重物A和B，调整重物的位置，使杠杆处于水平平衡状态。小明将重物A往右移动，发现要使杠杆重新水平平衡，重物B必须往左移动。小明猜想：“保持杠杆水平平衡，重物A往右移动的距离与重物B往左移动的距离的比值可能是固定不变的。”请设计实验验证其猜想。
（1）请在图中画出杠杆左侧所受到的拉力F的力臂l；
（2）除了图所示的器材，你还需要的实验器材有 ；
（3）写出实验步骤（可用画图或文字表述）和判断小明猜想是否正确的依据。
七．应用解答题（共4小题，满分24分，每小题6分）
23．（6分）我国首台自主设计、自主集成的载人潜水器蛟龙号如图甲，在南太平洋携带两名操作手和科考仪器，在经过布放、下潜、上浮、回收等一系列操作后，顺利完成7000m级海试任务。（ρ矿石＝4×103kg/m3）
（1）总质量是36t蛟龙号下潜到7000m的海底，在这个过程中重力做了多少焦耳的功？在海底水平移动10m的过程中重力又做了多少焦耳的功？
（2）蛟龙号驾驶窗前端装有像人的手臂一样灵活、用高强度碳纤维抗压材料制成的机械臂，在深海中机械臂能自如地抓取一定质量的物体并回收。如图乙所示，机械臂抓住一块体积为50cm3的深海矿石，由可伸缩的液压杆CA顶至水平位置。若海水密度近似取水的密度，机械臂质量忽略不计：
①如果将机械臂看作杠杆，用力的示意图法在图中画出杠杆所受阻力。
②B为矿石的重心，OB＝50cm，OA＝10cm，O点到AC的距离为5cm。机械臂停在图中所示位置时，液压杆为机械臂提供的动力为多少？
24．（6分）如图所示用滑轮组把重为500N物体G匀速向上提升。（不计绳重和摩擦）求：
（1）画出绳子的绕线方法。
（2）若实际拉力是300N，则动滑轮重力是多少？
（3）物体被提升2m，则绳子自由端拉长多少？
25．（6分）某桥梁施工队用如图所示的滑轮组打捞沉在水底的工件。已知工件的体积是0.16m3，密度是3.5×103kg/m3，滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件时，人在绳子的自由端施加的拉力F＝1700N．（不考虑摩擦及水的阻力，g取10N/kg）求：
（1）工件的质量是多少？工件浸没在水中时，受到的浮力是多少？
（2）滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件时，机械效率是多大？
（3）工件从水里升到水面上的过程中，滑轮组的机械效率将如何变化，并分析原因。
26．（6分）某工地在冬季水利建设中设计了一个提起重物的机械，如图是这个机械一个组成部分的示意图。OA是个钢管，每米长受重力为30牛顿；0是转动轴；重物的质量m为150千克，挂在B处，0B＝1米；拉力F加在A点，竖直向上。取g＝10牛/千克。为维持平衡，钢管OA为多长时所用的拉力最小？这个最小拉力是多少？
第十二章 简单机械 专项训练测试卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共8小题，满分16分，每小题2分）
1．【解答】由图可知：司机使用动滑轮，使用动滑轮能省力，但不能改变力的方向。
故选：A。
2．【解答】A．吊起动滑轮的绳子段数为n＝2，则绳子自由端移动的距离为s＝nh＝2×0.5m＝1m，故A错误；
B．绳子自由端移动的速度与物体移动速度的关系为v绳＝nv物，若绳子自由端的速度为0.2m/s，则物体上升速度为v物＝v绳＝×0.2m/s＝0.1m/s，故B错误；
C．物体和动滑轮的总重力为G总＝nF＝2×15N＝30N，动滑轮的重力为G动＝G总﹣G物＝30N﹣20N＝10N，故C错误；
D．因为考虑动滑轮的重，而不考虑绳重和摩擦力，自由端拉力F＝（G物′+G动）＝×（10N+10N）＝10N，故D正确。
故选：D。
3．【解答】A、借助斜面可以省力，但不能省功，故A错误；
B、物体在斜面上受重力、拉力、摩擦力、支持力四个力的作用，故B错误；
CD、F1做功为300J，则使用斜面时拉力做的有用功为300J；斜面的机械效率是80%，所以总功为：W总＝＝＝375J；借助斜面做的额外功为：W额＝W总﹣W有＝375J﹣300J＝75J，故C错误，D正确。
故选：D。
4．【解答】由图可知甲是定滑轮，乙是动滑轮，
分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，因物重和提升高度都相同，则根据W＝Gh知所做的有用功相同；
不计绳重与摩擦，则使用定滑轮不做额外功，而使用动滑轮要克服动滑轮重力做额外功，由W总＝W有+W额可知，使用动滑轮做的总功多，即W1＜W2；
因有用功相同，使用动滑轮做的总功多，根据η＝×100%可知动滑轮的机械效率小，定滑轮的机械效率大，即η1＞η2。
结合选项可知，A正确，BCD错误；
故选：A。
5．【解答】A、甲图中，水变成水蒸气是汽化过程，水蒸气变成水是液化过程，故A说法正确；
B、乙图中，向下排空气阀收集氢气是利用氢气的密度比空气的密度小的性质，故B说法错误；
C、丙图中，桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动，可视为一种杠杆模型，故C说法正确；
D、丁图中，鱼主要是利用了尾部和躯干部的摆动与水的相互作用在水中游泳，故D说法正确。
故选：B。
6．【解答】A、将a点向左移，阻力臂增大，动力臂和动力不变，由杠杆平衡条件可知，阻力变小，称量的最大质量变小，量程变小，故A错误；
B、将b点向右移，阻力臂增大，动力不变，动力臂变小，由杠杆平衡条件可知，阻力变小，称量的最大质量变小，量程变小，故B错误；
C、换一个质量较小的秤砣，阻力臂不变，动力变小，动力臂不变，由杠杆平衡条件可知，阻力变小，称量的最大质量变小，量程变小，故C错误；
D、将a、b点都向左移等长距离，杠杆右边长度变大，阻力臂不变，动力臂变大，动力不变，由杠杆平衡条件可知，阻力变大，所称量物体的质量变大，量程变大，故D正确。
故选：D。
7．【解答】物体G对杠杆的拉力就是阻力，其力臂长应该就是阻力臂L2，也是杠杆的长；
力F1、F2都是动力，F1的力臂小于F2的力臂，由于阻力和阻力臂不变，根据杠杆的平衡条件可知，动力臂越长，动力就越小，即F1大于F2。
故选：D。
8．【解答】A．物体B在匀速下降时，A匀速向左运动，A处于平衡态，水平方向上受到了拉力和摩擦力，拉力的大小等于摩擦力的大小，故A受到的摩擦力的大小为100N，故A错误；
B．由图可知，图中n＝3，不计滑轮组的绳重和摩擦，F＝（G+G动），则物体B所受重力为：GB＝3F﹣G动＝3×100N﹣20N＝280N，故B错误；
C．支架受到滑轮组的拉力为：F′＝2F+G定＝2×100N+20N＝220N，故C正确；
D．当用一个水平向右的拉力拉动物体A时，物体A向右做匀速运动，其受到了向右的拉力和向左的摩擦力，还受到了绳子对其向左的拉力，其大小为100N，故一个水平向右的拉力为：F″＝F+f＝100N+100N＝200N，故D错误。
故选：C。
二．多选题（共2小题，满分8分，每小题4分）
9．【解答】A、根据W＝Gh可知，斜面AB、AC拉动物体时工人所作有用功均为：W有用＝Gh＝900N×2m＝1800J，故A正确；
B、斜面AB是光滑的，拉力做的额外功为0J，拉力做的功等于提升物体做的功，即：Fs1＝W有用，
则工人沿斜面AB所用的拉力：F＝＝＝600N，故B错误；
C、将物体从斜面AC提升拉力做的功：W总＝F′s2＝500N×4m＝2000J，
则斜面的机械效率：η＝×100%＝×100%＝90%，故C正确；
D、克服摩擦力做的额外功：W额＝W总﹣W有用＝2000J﹣1800J＝200J，
由W额＝fs可得，物体和斜面之间的摩擦力：f＝＝＝50N，故D错误。
故选：AC。
10．【解答】AB、铝球的重力为：G＝mg＝2.7kg×10N/kg＝27N，
由密度公式可知铝球实心部分的体积：V实心＝＝＝0.001m3，
由杠杆平衡的条件可得：（G﹣F浮）×OA＝FB×OB，（27N﹣F浮）×1＝3.5N×2；
解得：F浮＝20N，杠杆A端受到竖直向下的拉力是27N﹣20N＝7N，故A正确，B错误；
C、根据F浮＝ρ水gV排可得：V排＝＝＝0.002m3；
由于铝球一半体积浸在水中，则V球＝2V排＝2×0.002m3＝0.004m3＝4×10﹣3m3；
则空心部分的体积：V空心＝V球﹣V实心＝0.004m3﹣0.001m3＝0.003m3＝3×10﹣3m3，故C正确；
D、铝球的密度：ρ＝＝＝0.675×103kgm3＜1.0×103kg/m3，
若将A端的细线剪断，待铝球静止时，铝球处于漂浮状态，铝球受到的浮力等于自身重力，所以铝球受到的浮力为27N，故D正确。
故选：ACD。
三．填空题（共5小题，满分20分，每小题4分）
11．【解答】因忽略绳重和摩擦时，克服物体重力做的功为有用功，克服物体和动滑轮总重力做的功为总功，且两物体提升相同高度，所以，由W＝Gh可知，有用功和拉力做的总功均相等，
由η＝×100%可知，两装置的机械效率关系为η1＝η2；
因两物体提升相同高度时用的时间相等，
所以，由P＝可知，拉力做功的功率关系为P1＝P2。
故答案为：＝；＝。
12．【解答】（1）因为金属块浸没在水中，所以金属块排开水的体积：
V排＝V＝10dm3＝0.01m3，
重物G受到的浮力：
F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×0.01m3＝100N；
（2）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：
s＝nh＝3×2m＝6m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝400N×6m＝2400J；
（3）由ρ＝可知，金属块的质量：
m＝ρV＝7.9×103kg/m3×0.01m3＝79kg，
金属块的重力：
G＝mg＝79kg×10N/kg＝790N，
由图可知，金属块浸没在水中受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和拉力，由力的平衡条件可知，金属块受到的拉力：
F拉＝G﹣F浮＝790N﹣100N＝690N，
则使用滑轮组所做的有用功：
W有＝F拉h＝690N×2m＝1380J，
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝57.5%。
故答案为：100；2400；57.5%。
13．【解答】由图知，滑轮组由3段绳子拉着物体，所以F＝f，则f＝3F＝3×50N＝150N。
若增大拉力F使物体A沿水平地面做加速直线运动，物体A对地面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，故物体A与地面间滑动摩擦力将不变。
故答案为：150；不变。
14．【解答】提升物体时，上面的滚轴的轴固定不动，属于定滑轮；下面的滚轴和物体一起移动，属于动滑轮，所以把该装置看成由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组；
利用该装置既能省力，又能改变力的方向；
不计摩擦和装置的自重，人对绳的拉力：F＝G＝300N，所以G＝1500N，则m＝＝＝150kg。
故答案为：定滑轮和动滑轮组成的滑轮组；省力；150。
15．【解答】（1）如图，对于杠杆ABC，支点是B，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
（2）设杠杆的一个小格为L，一个钩码的重力为G，则OD＝3L，OE＝4L，
根据杠杆平衡条件可得：F1×OE＝F2×OD，
则F1＝＝＝3G，
所以应挂钩码的个数：n＝＝3（个）。
故答案为：省力；3。
四．作图题（共3小题，满分6分，每小题2分）
16．【解答】根据重力的作用点在重心，重力的方向竖直向下。作出重力G的示意图；
为使拉力最小，动力臂要最长，拉力F的方向应该垂直杠杆向上，动力臂为OB最长，如图所示：
。
17．【解答】过支点O作F1作用线的垂线段，即为动力臂L1；过力臂L2的下端作垂直于L2的直线，与杠杆的交点C为力F2的作用点，方向斜向左下方，如下所示：
18．【解答】（1）由支点O向F2作垂线，即为阻力臂l2。
（2）连接支点和力的作用点A即是最大动力臂，力臂越长越省力，最长的力臂即支点与作用点的连线，根据力臂的画法作出垂直于OA的作用力，方向向下。如图所示：
五．实验探究题（共3小题，满分17分）
19．【解答】（1）因为滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%，
所以小红测得滑轮组的机械效率：η1＝＝×100%＝62.5%，
小明测得滑轮组的机械效率：η2＝＝×100%≈66.7%，大于小红滑轮组的机械效率；
由甲、乙两图可知，甲、乙两图所做的有用功相同，乙动滑轮做的额外功多，机械效率小，说明动滑的总重越大，滑轮组的机械效率越低；
（2）对于同一滑轮组来讲，其机械效率还应该与提升重物的多少有关，因此，提升重物越多，所做的有用功会越多；可以用同一滑轮组分别提升不同的重物，测出机械效率进行比较来验证小明的想法。
故答案为：（1）62.5%；大于；动滑轮的总重；（2）提升的物体重；在小明的滑轮组上挂不同数量的钩码，分别测出滑轮组的机械效率并比较。
20．【解答】
（1）为了保证弹簧测力计的示数稳定，应沿斜面向上匀速拉动木块。
（2）第二次实验中斜面的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝×100%≈68.2%；
（3）要验证猜想C，应保持倾角相同，物重相同、物体速度相同，改变粗糙程度，实验2、3符合要求；
对比实验1、2数据发现，控制的是斜面的粗糙程度相同、物体速度相同、斜面的倾角相同，物重不同，因此可以验证猜想A；
（4）对比实验2、4数据发现，控制的是物体的重力、斜面的粗糙程度相同、物体速度相同，改变斜面的倾角，且倾角越大，斜面的机械效率越高，故可以得出在物体的重力、斜面的粗糙程度相同，倾角越大，斜面的机械效率越高；
对比实验2、5数据发现，控制的是物体的重力、斜面的粗糙程度相同、斜面的倾角相同，改变物体的速度，且物体速度越大，斜面的机械效率越低，故可以得出在物体的重力、斜面的粗糙程度相同、斜面的倾角相同，物体速度越小，斜面的机械效率越高；
（5）由（4）知，斜面的机械效率与斜面的倾角有关，且斜面倾角越大，机械效率越高，所以要提高此实验斜面的机械效率，可以增大斜面的倾角。
故答案为：（1）匀速；（2）68.2%；（3）2、3；A；（4）在物体的重力、斜面的粗糙程度相同，倾角越大，斜面的机械效率越高；在物体的重力、斜面的粗糙程度相同、斜面的倾角相同，物体速度越小，斜面的机械效率越高；（5）增大斜面的倾角。
21．【解答】（1）杠杆左端下沉，应将左端的平衡螺母向右调节；
（2）根据表格数据归纳可得：F1l1＝F2l2；
（3）弹簧测力计的拉力方向改变后，拉力的力臂会随之变小，根据杠杆平衡条件可知，要想使杠杆仍在水平位置保持平衡，应使拉力增大；
（4）小桶内没有液体时：根据杠杆平衡条件可知，当右侧挂上重物时杠杆不可能在水平位置平衡，只有重物在O点是杠杆才能在水平位置平衡，故密度计的“0刻度”在O点；
小桶内装入液体时：根据杠杆平衡条件可知，当杠杆处于水平平衡状态时，G液×lOM＝G物×lON，小桶内所装液态的重力为G液＝ρ液gV，整理可得，代入数据可得：ρ液＝1.5g/cm3。由于G物、gV和lOM都是定值，故ρ液与lON成正比，故改装后杠杆右端的密度刻度线是均匀分布的。
故答案为：（1）右；（2）F1l1＝F2l2；（3）增大；（4）O；1.5；是。
六．综合能力题（共1小题，满分7分，每小题7分）
22．【解答】（1）由题知O为支点，拉力作用在绳子与杠杆的接触点，拉力F的方向沿绳子向下，过支点O作垂直于拉力F作用线的垂线段即为F的力臂l，如图所示：
；
（2）由题意可知，测量力臂需要刻度尺；
（3）实验步骤：
第一步：将重物A挂在杠杆左端，再将移动重物B使杠杆平衡，记录此时左右两端的力臂分别为lA1和lB1；
第二步：将重物A向右移动一段距离，再将向左移动重物B使杠杆平衡，记录此时左右两端的力臂分别为lA2和lB2；
第三步，再把重物A向右移动一段距离，重物B向左移动一段距离，直到杠杆平衡，测出杠杆左右两端的力臂为lA3和lB3；
第四步，比较与是否相等，从而得出结论。
设重物A往右移动的距离为ΔlA，重物B往左移动的距离为ΔlB，
保持杠杆水平平衡，由杠杆平衡条件可知，重物移动前后分别有：
GA×lA1＝GB×lB1，GA×lA2＝GB×lB2，
则有：lA1＝×lB1，lA2＝×lB2，
则重物A往右移动的距离与重物B往左移动的距离的比值为：
＝＝＝，
所以保持杠杆水平平衡，重物A往右移动的距离与重物B往左移动的距离的比值固定不变的。
故答案为：（1）如上图；（2）刻度尺；（3）见解答过程。
七．应用解答题（共4小题，满分24分，每小题6分）
23．【解答】（1）蛟龙号下潜7000m的过程中，重力做功为：
W＝Gh＝mgh＝36000kg×10N/kg×7000m＝2.52×109J；
蛟龙号水平移动10m的过程中，沿重力方向移动0m，重力做功0J；
（2）①矿石在水中所受浮力：F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×50×10﹣6m3＝0.5N，
矿石的重力为：G＝m矿石g＝ρ矿石Vg＝4×103kg/m3×5×10﹣5m3×10 N/kg＝2N，
则杠杆所受阻力F阻＝G﹣F浮＝2N﹣0.5N＝1.5N，
矿石在水中受浮力，则对杠杆的阻力应为矿石重力与浮力的合力，力的示意图如下：
②根据杠杆平衡条件可知，F动l1＝F阻l2，
所以液压杆提供动力为：F动＝×F阻＝×1.5N＝15N。
答：（1）总质量是36t蛟龙号下潜到7000m的海底，在这个过程中重力做了2.52×109J的功，在海底水平移动10m的过程中重力又做了0焦耳的功；
（2）①见解答；
②机械臂停在图中所示位置时，液压杆为机械臂提供的动力为15N。
24．【解答】（1）由图知，由于人站在地面上，拉力方向向下，从绳子自由端向上绕起，依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮，最后固定在定滑轮的下挂钩上，如图所示：
（2）由图知，n＝2，不计绳重和摩擦，拉力F＝（G+G动），则动滑轮的重力：
G动＝nF﹣G＝2×300N﹣500N＝100N；
（3）绳子自由端移动距离：s＝nh＝2×2m＝4m。
答：（1）绳子的绕线方法如图所示；
（2）若实际拉力是300N，则动滑轮重力是100N；
（3）物体被提升2m，则绳子自由端拉长4m。
25．【解答】（1）工件的质量：
m＝ρV＝3.5×103kg/m3×0.16m3＝560kg，
工件浸没在水中时，受到的浮力：
F浮＝ρ液gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×0.16m3＝1600N；
（2）滑轮组对工件的拉力：
F′＝G﹣F浮＝mg﹣F浮＝560kg×10N/kg﹣1600N＝5600N﹣1600N＝4000N，
机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%≈78.43%；
（3）工件从刚露出水面到完全露出水面的过程中，工件排开水的体积减小，工件受到的浮力减小，滑轮受到的拉力增大，拉力做的有用功增大，额外功几乎不变，由此可知动滑轮的机械效率变大。
答：（1）工件的质量是560kg，工件浸没在水中时受到的浮力是1600N；
（2）滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件时，机械效率约为78.43%；
（3）滑轮组的机械效率将η将变大，因η＝×100%，W有用增大，而W额不变，所以η变大。
26．【解答】由题意可知，杠杆的动力为F，动力臂为OA，阻力分别是重物G物和钢管的重力G钢管，阻力臂分别是OB和OA，
重物的重力G物＝m物g＝150kg×10N/kg＝1500N，
钢管的重力G钢管＝30N×OA，
由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可得：F OA＝G物 OB+G钢管 OA，
则F OA＝1500N×1m+30N OA OA，
得：F OA＝1500+15 OA2，
移项得：15 OA2﹣F OA+1500＝0，
由于钢管的长度OA是确定的只有一个，所以该方程只能取一个解，
因为当b2﹣4ac＝0时，方程有两个相等的实数根，即有一个解，因此应该让根的判别式b2﹣4ac等于0，
则F2﹣4×15×1500＝0，
则F2﹣90000＝0，
得F＝300N，
将F＝300N代入方程15 OA2﹣F OA+1500＝0，
解得OA＝10m。
答：为维持平衡，钢管OA为10m长时所用的拉力最小，这个最小拉力是300N。
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第十二章 简单机械
1. （2021 温州）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
2. （2021 盐城）旗杆顶端装有定滑轮，升旗时旗手向下拉绳子，国旗冉冉升起。下列说法正确的是（ ）
A．旗手对绳的拉力一定等于国旗重力
B．旗手对绳的拉力等于国旗重力的一半
C．国旗上升的距离等于被旗手拉下的绳端移动距离
D．国旗上升的距离等于被旗手拉下的绳端移动距离的一半
3. （2022 泸州）在劳动实践中，小孙在水平地面与车厢间用木板搭一斜面，并用平行于斜面的推力将重G=600N的货物匀速地从斜面底端推到顶端的车厢，如图所示。已知斜面长L=6m，斜面高h=1.5m，斜面的机械效率η=60%。下列叙述中正确的是（ ）
A．小孙推动货物所用推力大小为150N
B．货物受到斜面的摩擦力大小为100N
C．若增大推行速度，则货物受到的摩擦力将变大
D．若h不变、减小L，则斜面的机械效率将升高。
4. （2021 宜昌）下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是（ ）
A．效率越高的机械，功率越大 B．做功越多的机械，功率越大
C．做有用功越多的机械，效率越高 D．功率越大的机械，做功越快
参考答案：（1）D；2. C； 3. BD； 4. D.
易错点1 对于实际生活中的杠杆，对其支点、动力、阻力的分析错误。
典例1：（2020 常州模拟）如图所示，小华用苹果和橘子来玩跷跷板。她将苹果、橘子分别放在轻杆的左、右两端，放手后，轻杆马上转动起来。使轻杆逆时针转动的力是（ ）
A．苹果的重力 B．橘子的重力
C．轻杆对橘子的支持力 D．苹果对轻杆的压力
【错解】选A，理由：苹果的重力作用在杠杆上，使杠杆受到逆时针转动的力。
【析错】根据杠杆的五要素和杠杆的平衡条件进行分析。
【正解】选D，理由：苹果和桔子对杠杆的压力分别为动力和阻力，动力臂等于阻力臂，苹果对杠杆的压力大于桔子对杠杆的压力，因此使杠杆转动的力是苹果对杠杆的压力。故选：D。
易错点2 动态杠杆中的力与力臂变化的分析出错。
典例2：（2020 天津模拟）用如图所示的杠杆提升重物，如果作用在A端的力F始终垂直于杠杆，在将重物慢慢提升到一定高度的过程中（不超过水平位置），力F的大小将（ ）
A．逐渐变大 B．逐渐变小
C．保持不变 D．先变大，后变小
【错解】选B，理由：让棒缓慢转到图中虚线所示位置，阻力臂逐渐变小。
【析错】此过程中，重力不变；F始终垂直于杠杆，动力臂不变，由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可得，动力随阻力臂的增大而增大。
【正解】选A，理由：由题知，当慢慢提升重物时，重力（阻力）不变，阻力臂增大（水平时最大），动力臂不变即：G不变、L1不变，L2增大
∵FL1=GL2
∴力F逐渐变大；
故选：A。
典例3：（2020秋 沙坪坝区月考）如图所示，重力为G的均匀木棒竖直悬于O点。在其下端施加一个始终垂直于棒的拉力F，让棒缓慢转到图中虚线所示位置，在转动的过程中阻力臂 ，拉力F （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【错解】变小；变大，理由：让棒缓慢转到图中虚线所示位置，阻力臂逐渐变小，根据杠杆平衡原理，阻力臂变小，动力变大。
【析错】先确定阻力臂、动力臂的变化，然后根据杠杆平衡的条件（动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂）分析动力的变化。
【正解】变大；变大，理由：将木棒缓慢地由最初位置拉到水平位置的过程中，拉力F始终垂直于棒，则动力臂不变，阻力为杠杆的重力，其大小也不变；当木棒在竖直位置时，重力的力臂为0，转过一定角度后，重力的力臂（阻力臂）逐渐变大，因阻力（即重力）不变，阻力臂变大，动力臂不变，所以，由杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可知，动力F变大。故答案为：变大；变大。
易错点3 使用滑轮组，人站在吊篮里时绳子段数的判定出错。
典例4：（2021 锦江区自主招生）如图所示，吊篮的重力为400N，动滑轮总重力为50N，定滑轮总重力为40N，人的重力为600N，不计绳重与摩擦，人在吊篮里拉着绳子不动时需用力（ ）
A．218 N B．220 N C．210 N D．236 N
【错解】无答案，理由：将人、吊篮、动滑轮看作一个整体，由于他们处于静止状态，受力平衡．则人的拉力
．
【析错】此题可用整体法来进行分析，把动滑轮、人和吊篮作为一个整体，当吊篮不动时，整个系统处于平衡状态，那么5段绳子所承受的拉力正好是人、动滑轮和吊篮的重力和。可据此求解。
【正解】 C，理由：将人、吊篮、动滑轮看作一个整体，由于他们处于静止状态，受力平衡。则人的拉力。故选C。
易错点4 误认为做功多的机械功率一定大或效率就高。
典例4：（2021春 丰台区期末）关于功率和机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．机械做功越快，功率越大
B．机械做功越多，功率越大
C．机械做的有用功与总功的比值越大，机械效率越高
D．机械的功率越大，机械效率越高
【错解】选B，理由：机械做的有用功越多，有用功与总功的比值就越大，机械效率越高。
【析错】机械效率反映了机械的性能优劣，是有用功与总功的比值，机械做的有用功越多，额外功不一定不变，因此，有用功与总功的比值不一定就大，机械效率不一定高。
【正解】选AC，理由：A、功率是表示物体做功快慢的物理量，为单位时间内做的功。所以机械做功越快，功率越大，故A正确；B、功率的大小与功的多少和时间有关，故做功多，功率不一定大，故B错误；C、机械效率指的是机械做的有用功与总功的比值，比值越大，机械效率就越高，故C正确；D、机械效率是有用功与总功的比值，功率是物体在单位时间内做的功，机械效率与功率是两个不同的概念，机械效率大，功率不一定高，故D错误。故选：AC。
易错点5 误认为物体沿斜面匀速上升时，拉力与摩擦力大小相等。
典例5：（2021 凉山州）在斜面上将一个重4.5N的物体匀速拉到高处（如图所示），沿斜面向上的拉力为1.8N，斜面长1.2m，高0.3m。把重物直接提升h所做的有用功为 J，这个斜面的机械效率是 。
【错解】2.16；62.5%，理由：物体沿斜面匀速上升时，拉力大小等于摩擦力。
【析错】（1）已知物体的重力和提升的高度（斜面高），根据公式W=Gh可求重力做功，即提升物体所做的有用功；（2）已知拉力的大小和拉力移动的距离（斜面长），根据公式W=Fs可求拉力对物体做的总功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比；（3）额外功等于总功与有用功之差，利用W=fs求摩擦力。
【正解】拉力做的有用功： W有=Gh=4.5N×0.3m=1.35J，拉力做的总功： W总=Fs=1.8N×1.2m=2.16J，克服摩擦力所做的额外功： W额=W总-W有=2.16J-1.35J=0.81J，
（2）斜面的机械效率为：η=×100%=×100%=62.5%。故答案为：1.35；62.5%。
易错点6 误认为同一机械的机械效率始终不变。
典例6：（2021 海安市一模）如图，用四个完全相同的滑轮，组装成甲、乙两套滑轮组，用它们分别匀速提升物体G1、G2，已知G1＞G2，其拉力分别为所F1、F2，滑轮组的机械效率分别为η1、η2，不计绳重和摩擦，下列选项中正确的是（ ）
A．F1＞F2，η1=η2 B．F1＜F2，η1=η2
C．F1＜F2，η1＞η2 D．F1＞F2，η1＞η2
【错解】选A，理由：同一机械的机械效率始终不变。
【析错】同一滑轮组，物体越重，滑轮组的机械效率越高．
【正解】选D，理由：由图可知，n1=2，n2=3，由题意可知动滑轮重G动相同，
不计绳重及摩擦，拉力F=（G+G动），所以绳端受到的拉力分别为：
F1=（G1+G动），F2=（G2+G动），已知G1＞G2，可知F1＞F2；故BC错误；
设两物体上升的高度h相同，且G1＞G2。
根据W有=Gh可知，有用功的关系为：W有1＞W有2；两个滑轮组中动滑轮重相同，提升物体的高度相同，绳重和摩擦不计，由W额=G动h可知，额外功相同，根据W总=W有用+W额外可知，W总1＞W总2；
由η==可知，η1＞η2．故A错误，D正确。
知识点一：杠杆及杠杆平衡条件
1．杠杆
(1)定义：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。
①形状：可直可曲，形状任意。
②在力的作用下不易发生形变。
(2)五要素(如图所示)
①支点(O)：杠杆绕着转动的点。
②动力(F1)：使杠杆转动的力。
③阻力(F2)：阻碍杠杆转动的力。
④动力臂(l1)：从支点到动力作用线的距离。
⑤阻力臂(l2)：从支点到阻力作用线的距离。
动力、阻力都是杠杆受到的力，所以作用点在杠杆上；它们使杠杆的转动的方向相反。
（3）画力臂方法：(1)找支点O；(2)画力的作用线(虚线)；(3)画力臂(实线，过支点垂直力的作用线作垂线)；(4)标力臂
2．研究杠杆的平衡条件
(1)杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动。
(2)杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是动力×动力臂＝阻力×阻力臂。用公式表示是F1l1＝F2l2。
3．杠杆的种类
A．省力杠杆：动力臂l1大于阻力臂l2，优点是省力；
B．费力杠杆：l1小于l2，优点是省距离；
C．等臂杠杆：l1等于l2，不省力也不费力。
知识点二： 滑轮
1.三种不同滑轮的对比
定滑轮 动滑轮 滑轮组
示意图
定义 中间的轴固定不动的滑轮 和重物一起移动的滑轮 定滑轮、动滑轮组合成滑轮组
实质 等臂杠杆 动力臂为阻力臂2倍的 杠杆 省力杠杆
特点 不能省力但是能改变动力的方向 能省一半的力，但不能改变动力的方向 既能省力又能改变动力的方向
动力与阻力及移动距离的关系 F1＝F2 s＝h F1＝F2 s＝2h n段绳子承担总重F＝G， S＝nh
知识点三： 斜面
(1)定义：一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。
(2)特点：省力机械。
如图：用F表示力，s表示斜面长，h表示斜面高，物重为G。理想情况下，根据功的原理，得W＝Fs＝Gh，变形得F＝，当h一定时，斜面越长越省力；例盘山公路。
螺旋线可以看做是绕着圆柱上的斜面；例：饮料瓶瓶盖、螺旋千斤顶等。
知识点四：机械效率
1.使用机械时，人们对机械做的功是总功，机械克服有用阻力做的功是有用功，克服额外阻力做的功是额外功，有用功和额外功之和，叫做总功。
2.机械效率：有用功与总功的比值叫机械效率，公式η＝。它没有单位，其大小总是小于(选填“大于”或“小于”)1。
3.提高机械效率的方法：影响机械效率的因素有机械自重、摩擦，提高机械效率的方法：①减轻机械自重使机械更合理轻巧；②经常保养润滑。
4.常见几种简单机械的机械效率
种类 杠杆 斜面 滑轮
图例
理想情况(不考虑机械自重及摩擦) η＝1 Fs＝G物h η＝1 Fs＝G物h η＝1 Fs＝Gh
非理想情况(考虑机械自重及摩擦) η＜1 η＝ η＜1 η＝ η＜1 η＝＝
5.注意：
机械效率具有可变性：由公式η＝＝可知，使用同一机械，在W额一定时，W有用越大，η也越大。使用不同的机械，在W有一定时，W额越大，η越小。
知识点一：杠杆分类
典例1：（2021 吉林）如图是吉他的变音夹，两手柄绕O点转动，用力按压手柄时弹簧被压缩，说明力可以改变物体的 ，手柄OAB属于 杠杆。
【考查方向】杠杆的分类；力的作用效果．
【名师点睛】（1）力的作用效果有两个：①力可以改变物体的形状即使物体发生形变。②力可以改变物体的运动状态，包括物体的运动速度大小发生变化、运动方向发生变化。
（2）动力臂大于阻力臂的杠杆叫省力杠杆，动力臂等于阻力臂的杠杆叫等臂杠杆，动力臂小于阻力臂的杠杆叫费力杠杆。
【答案】形状；省力。
【解析】用力按压手柄时弹簧被压缩，说明力可以改变物体的形状。手柄OAB中的O点是支点，可以看出图中动力作用在B点附近，阻力作用在A点附近，杠杆的动力臂大于阻力臂，所以OAB属于省力杠杆。故答案为：形状；省力。
典例2：（2021 聊城）生活中处处有物理，下列说法错误的是（ ）
A．甲图钳子是省力杠杆
B．乙图破窗锤的敲击端做成锥状是利用减小受力面积来增大压强
C．丙图自行车刹车时用力捏车闸是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力
D．丁图在火车站站台候车时，人必须站在安全线以外，是为了避免列车驶过时空气流速增大压强减小造成的危险
【考查方向】杠杆的分类；增大压强的方法及其应用；流体压强与流速的关系；增大或减小摩擦的方法．
【名师点睛】（1）动力臂大于阻力臂的杠杆属于省力杠杆；（2）增大压强的方法：在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强；在受力面积一定时，通过增大压力来增大压强；
（3）增大摩擦的方法：增大压力，增大接触面的粗糙程度；（4）流体的压强跟流体的速度有关，流体流速越大的地方，压强越小。
【答案】C
【解析】A、钳子在使用时，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故A正确；B、破窗锤的敲击端做成锥状，是通过减小受力面积来增大压强，故B正确；C、骑共享单车刹车时用力捏车闸，是在接触面粗糙程度一定时，通过增大压力来增大摩擦力，故C错误；D、当列车驶进站台时，会带动人和车之间的空气流动速度加快，根据流体压强与流速的关系可知：安全线以内的地方空气流速增大，压强减小，而此时人外侧的空气流动速度慢，根据流体压强与流速的关系可知，人外侧空气流速慢压强大，而内侧流速快压强小，会产生一个向内侧的压强差，将人推向火车，易出现危险，故D正确。故选：C。
知识点二：杠杆力臂作图
典例3：（2022 成都）如图是小兰在练习“斜身引体”项目时的情景。把人体视为杠杆，O为支点，动力等效为F1。请画出F1的力臂L1。
【考查方向】力臂的画法．
【名师点睛】力臂是支点到力的作用线的距离，已知支点和动力F1及其方向，从支点做出力的作用线的垂线，支点到力的作用线的距离，即为所求作的力臂。
【答案】
【解析】将F1反向延长，从支点做反向延长线的垂线段，是力臂L1，如图所示：
典例4：（2021 通辽）如图所示是一种抽水马桶水箱自动上水装置的示意图。当水箱内的水达到一定高度时，浮标带动杠杆AOB压住入水口，停止上水。请在图中画出动力F1、阻力F2和动力臂L1。
【考查方向】力臂的画法．
【名师点睛】根据杠杆原理分析出杠杆所示动力的作用点和方向；力臂是支点到力的作用线的距离，支点为点O，分别作出支点到力的作用线的垂线段即可。
【答案】见试题解答内容
【解析】由图和题意可知，O为支点，水对浮标的向上作用力为动力，入水口对B端的向上作用力为阻力；过杠杆B点作竖直向上的力即为阻力F2；过浮标重心作竖直向上的力即为动力F1，过支点O作动力F1作用线的垂线段即为动力臂L1．如图所示：
知识点三：杠杆的动态平衡分析
典例5：（2021 镇江）如图所示，轻质杠杆OB可绕O点转动，OA=AB，用细线将重物悬挂在A点，在B点作用竖直向上的拉力F，则在保持杠杆水平静止的情况下（ ）
A．拉力F的大小为物重的2倍
B．当悬挂点左移时，F将减小
C．若F改为沿图中虚线方向施力，F将增大
D．若物重增加2N，F的大小也增加2N
【考查方向】杠杆的动态平衡分析．
【名师点睛】（1）根据杠杆的平衡条件求出拉力的大小；（2）根据力臂的变化，利用杠杆的平衡条件分析动力的变化；（3）力臂是指从支点到力的作用线的距离。将拉力F沿顺时针方向转动，在转至虚线位置时，拉力的力臂变小；（4）根据杠杆的平衡条件分析。
【答案】C
【解析】A、由图可知，OA=AB，阻力的力臂为动力力臂的一半，根据杠杆的平衡条件F×OB=G×OA可知，拉力F的大小为物重的二分之一，故A错误；B、当悬挂点左移时，动力臂、阻力不变，阻力臂变大，则动力F将变大，故B错误；C、保持杠杆在水平位置平衡，将拉力F转至虚线位置时，拉力的力臂变小，因为阻力与阻力臂不变，由杠杆的平衡条件可知，拉力变大，故C正确；D、若物重增加2N，根据杠杆的平衡条件可知，F的变化量为2N×=1N，故D错误。故选：C。
典例5：（2021 绵阳）在水平地面上，个子较高的甲同学和个子较矮的乙同学共同搬运一个质量分布均匀的木箱，两人一前一后，手都作用在木箱靠近自己一侧的下边缘上，施力方向都竖直向上。第一次，甲同学在前，对木箱施加的力大小为F甲，乙同学在后，对木箱施加的力大小为F乙；第二次，甲、乙同学互换位置，甲同学对木箱施加的力大小为F甲′，乙同学对木箱施加的力大小为F乙′。假设甲、乙同学身体和手臂都伸直，则（ ）
A．F甲＞F乙 B．F甲′=F乙′ C．F甲＞F甲′ D．F乙=F乙′
【考查方向】杠杆的动态平衡分析．
【名师点睛】找出两个人搬箱子时的支点和动力臂、阻力臂，然后根据杠杆的平衡条件来求解。
【答案】D。
【解析】如图，木箱质量均匀故其重心在几何中心，标为G，个子较高的甲同学抬箱子时，动力作用点在B处，支点在A点，动力臂为AC，阻力臂为AD，根据杠杆的平衡条件可得：F2×AC=G×AD①；个子较矮的乙同学抬箱子时，动力作用点在A点，支点在B点，动力臂为BF，阻力臂为HB；根据杠杆的平衡条件可得：F1×BF=G×HB ②；由图知：HB＞HF③，AC=BF④，AD=HF⑤，综合①②③④⑤可得：F1＞F2，即F甲＜F乙；当甲、乙同学互换位置后，由于物体的重心位置不变，力臂的长短不发生改变，则甲乙所用力的大小不会发生改变，即与第一次所用力的大小相同，故ABC错误；D正确。故选：D。
知识点四：探究杠杆的平衡条件
典例7：（2022 绍兴）小敏在做“研究杠杆平衡条件”的实验时，先后出现杠杆右端下降的现象。为使杠杆水平平衡，下列操作正确的是（ ）
A．图甲中平衡螺母向左调节；图乙中右侧钩码向左移动
B．图甲中平衡螺母向左调节；图乙中右侧钩码向右移动
C．图甲中平衡螺母向右调节；图乙中左侧钩码向左移动
D．图甲中平衡螺母向右调节；图乙中左侧钩码向右移动
【考查方向】探究杠杆的平衡条件实验．
【名师点睛】探究杠杆平衡条件时，探究之前调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，探究过程中移动钩码或调节钩码的个数时杠杆在水平位置平衡。
【答案】A。
【解析】由图甲可知，是在探究之前，因此应将平衡螺母向左调节，由图乙可知，是在探究过程中，应将钩码向左移动，故A正确。故选：A。
知识点五：测滑轮组的机械效率
典例8：（2021 遂宁）涪江六桥建筑工地上矗立的塔吊，是用电动机来带动滑轮组提升重物的设备。如何提高滑轮组机械效率，节约电能呢？为此同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图，实验数据记录如下表所示：
实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 2 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 2 0.2 1.2 0.6 55.6%
3 4 0.1 1.9 0.3 70.2%
4 4 0.1 1.3 0.5 61.5%
（1）实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。
（2）分析表中数据可知：第4次实验是用 图所示装置来完成的。
（3）通过比较1、2两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度无关。
（4）通过比较 两次实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高（填实验次数的序号）。
（5）通过比较3、4两次实验数据可得出：不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重机械效率越小。
（6）为提高滑轮组机械效率节约电能，根据以上结论和生活经验，你建议可采取的措施有（多选） 。
A.减轻动滑轮重
B.增加所提物体重
C.机械加润滑油
D.增加重物上升高度。
【考查方向】滑轮（组）机械效率的测量实验．
【名师点睛】（1）实验时应沿竖直方向匀速拉动物体；（2）由s=nh确定n的大小，据此第4次实验是用哪个图所示装置来完成的；（4）研究滑轮组机械效率与提升物体重力的关系，要使用同样的滑轮组，改变提升的物体重力，据此选择；（6）根据影响滑轮组效率高低的因素分析答题
【答案】（1）匀速；（2）丙；（4）1、3；（6）ABC。
【解析】（1）为了准确测出滑轮组的机械效率，应使弹簧测力计沿竖直方向做匀速直线运动；
（2）在第四次实验中，s=0.5m，h=0.1m，由s=nh可得n=5，即承担物重的绳子股数n=5，所以第4次实验是用丙图所示装置来完成的；
（4）1、3两次实验，s=0.3m，h=0.1m，由s=nh可得n=3，使用同样的滑轮组，即使用的甲、乙两图，通过得出的实验数据可知提升的物体重力越大，滑轮组的机械效率越高，得出结论：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高；
（6）要提高滑轮组的机械效率，可以：
A、减轻动滑轮重力，在提升相同重物、提升相同高度时，减小额外功，而有用功不变，总功减小，有用功与总功的比值增大，提高了滑轮组的机械效率；故A正确；
B、由实验得出的结论可知，增大提升的物体重力，可以提高滑轮组的机械效率，故B正确；
C、机械加润滑油，在提升相同重物、提升相同高度时，减小额外功，而有用功不变，总功减小，有用功与总功的比值增大，提高了滑轮组的机械效率；故C正确；
D、滑轮组的机械效率η= ，可见滑轮组的机械效率与提升物体的高度无关，所以，增加重物上升高度，不能提高滑轮组的机械效率；故D错误。故答案为：（1）匀速；（2）丙；（4）1、3；（6）ABC。
第十二章 简单机械 专项训练测试卷
一．选择题（共8小题，满分16分，每小题2分）
1．（2分）一辆汽车不小心陷进泥潭后，司机按图所示的方法安装滑轮将汽车从泥潭中匀速拉出。他安装的是（ ）
A．动滑轮，能省力
B．动滑轮，能改变力的方向
C．定滑轮，能省力
D．定滑轮，能改变力的方向
2．（2分）如图所示的滑轮组匀速提升20N的重物，绳子自由端的拉力是15N，不计绳重和轮与轴的摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．若物体升高0.5m，则绳子自由端移动1.5m
B．若绳子自由端的速度为0.2m/s，物体移动的速度为0.4m/s
C．动滑轮重5N
D．若使用该滑轮组匀速提升10N的重物，绳子自由端的拉力F为10N
3．（2分）如图所示，手用F1的力直接将物体A匀速提升h，F1做功为300J；若借助斜面用力F2把A匀速提升相同高度，斜面的机械效率是80%，下列说法正确的是（ ）
A．借助斜面可以省功
B．物体在斜面上只受重力、拉力、摩擦力三个力的作用
C．借助斜面做的额外功为80J
D．F2所做的功为375J
4．（2分）如图所示，某同学分别用甲、乙两套滑轮把同一桶沙子从一楼地面匀速提升到二楼。用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2。不计绳重和滑轮的摩擦，下列说法中正确的是（ ）
A．W1＜W2，η1＞η2 B．W1＜W2，η1＜η2
C．W1＝W2，η1＝η2 D．W1＝W2，η1＜η2
5．（2分）初中各学科之间有着密切的联系，化学、生物学中也有物理知识的广泛运用，下列描述或说法中错误的是（ ）
A．甲图中，蒸馏水的制备是利用水的汽化及水蒸气的液化
B．乙图中，向下排空气阀收集氢气是利用氢气的密度比空气的密度大的性质
C．丙图中，桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动，可视为一种杠杆模型
D．丁图中，鱼主要是利用了尾部和躯干部的摆动与水的相互作用在水中游泳
6．（2分）如图是某兴趣小组用轻质杆制作的杆秤，经测试发现量程偏小。下列操作能使杆秤量程变大的是（ ）
A．将a点向左移
B．将b点向右移
C．换一个质量较小的秤砣
D．将a、b点都向左移等长距离
7．（2分）如图所示，O为杠杆的支点，杠杆在重物G和力F的作用下处于水平位置并且平衡。如果用力F2代替力F1使杠杆仍在图中位置保持平衡，下列关系中正确的是（ ）
A．F1＜G B．F1＜F2 C．F1＝F2 D．F1＞F2
8．（2分）如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，物体B在匀速下降时，通过滑轮组拉着物体A使其在水平面上做匀速直线运动，此时物体A受到绳子水平向左的拉力为100N。当用一个水平向右的拉力拉动物体A时，物体A恰能向右做匀速直线运动。已知每个滑轮重均为20N，不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法中正确的是（ ）
A．物体A所受滑动摩擦力为300N
B．物体B所受重力为300N
C．支架受到滑轮组的拉力为220N
D．物体A受到水平向右的拉力为100N
二．多选题（共2小题，满分8分，每小题4分）
（多选）9．（4分）如图所示，工人分别沿AB、AC两个斜面，把重为900N的物体从斜面底部匀速拉到高h＝2m的斜面顶端，斜面AB长S1＝3m，表面光滑；斜面AC长S2＝4m，表面粗糙，工人沿斜面AC拉物体时，所用的拉力为500N，下列说法正确的是（ ）
A．无论沿斜面AB还是AC，工人所作有用功均为1800J
B．工人沿斜面AB拉物体时所用的拉力为450N
C．工人沿斜面AC拉物体时机械效率是90%
D．物体与斜面AC之间的摩擦力是500N
（多选）10．（4分）如图是抽水马桶水箱进水自动控制的结构原理图，AOB为一可绕固定点O转动的轻质杠杆（杠杆重力不计），已知OA：OB＝1：2，A端用细线挂一空心铝球，质量为2.7kg。当铝球一半体积浸在水中，在B端施加3.5N的竖直向下的拉力F时，杠杆恰好在水平位置平衡。下列结果正确的是（ρ铝＝2.7×103kg/m3，ρ水＝1×103kg/m3，g＝10N/kg）（ ）
A．杠杆A端受到竖直向下的拉力是7N
B．该铝球受到的浮力为5N
C．铝球空心的体积为3×10﹣3m3
D．若将A端的细线剪断，待铝球静止时，铝球受到的浮力为27N
三．填空题（共5小题，满分20分，每小题4分）
11．（4分）如图所示，甲、乙两套装置所用的每个滑轮质量都相等。用它们分别将相同质量的货物匀速竖直提升，在相等时间内绳端 A、B移动距离相等（忽略绳重和摩擦），在此过程中甲装置的拉力的功率P1 乙装置的拉力的功率P2；甲装置的提起该重物机械效率 乙装置的提起该重物机械效率
12．（4分）如题图所示，体积为10dm3，密度为7.9×103kg/m3的实心金属块G完全浸没在水中，始终未提出水面，重物G受到的浮力为 N，若缓慢将重物G提升2m，人所用拉力为400N，拉力做的功为 J，滑轮组的机械效率为 。（g＝10N/kg）
13．（4分）如图所示，在50N的水平拉力F作用下，重800N的物体A沿水平地面做匀速直线运动，则物体A与地面间滑动摩擦力为 N；若增大拉力F使物体A沿水平地面做加速直线运动，则物体A与地面间滑动摩擦力将 （不计滑轮自重及滑轮与绳间摩擦）。
14．（4分）“由物及理，思维建模”。如图所示，这是一种利用滚轴和绳子组装的特殊提升装置，该提升装置相当于 （填简单机械名称）模型；人们借助这种装置的主要目的是为 （选填“省力”、“省距离”或“省功”）；若某同学所用的拉力为300N，不计摩擦和装置的自重，则摩托车的质量为 kg。（g取10N/kg）
15．（4分）如图甲所示，使用指甲剪时，以F为动力的杠杆ABC是 （选填“省力”或“费力”）杠杆；如图乙所示，在处于水平平衡的杠杆上D点，挂上4个钩码，若使杠杆在水平位置保持平衡，在杠杆上E点应挂 个相同的钩码。
四．作图题（共3小题，满分6分，每小题2分）
16．（2分）请在图中画出重物所受重力的示意图，并在杠杆上的B点画出能使杠杆在图示位置保持平衡的最小动力F的示意图。
17．（2分）图中，轻质杠杆OA在力F1、F2的作用下处于静止状态，L2为力F2的力臂。在图中画出力F1的力臂L1、力F2的示意图。
18．（2分）如图是一种常见的晾衣夹，使用时O为支点，A为动力作用点，F2为弹性钢圈对夹子的阻力，请在图中画出作用在A点的最小动力F1及其力臂l1，并作出阻力臂l2。
五．实验探究题（共3小题，满分17分）
19．（6分）在测滑轮组的机械效率时，老师给小红和小明同样的滑轮，他们却连成了不同的滑轮组，如图所示，小红说：我的滑轮组绳子段数多，所以更省力，因此机械效率也更大。小明说：我不信，我们通过实验看看吧。他们实验的数据如下：
次数 钩码重/N 钩码上升的高度/cm 弹簧测力计的示数/N 弹簧测力计移动的距离/cm
小红 2 10 0.8 40
小明 2 10 1.0 30
（1）小红测得滑轮组的机械效率为 ，小明测得滑轮组的机械效率 （填“大于”、“小于”或“等于”）小红滑轮组的机械效率，比较小红和小明所测得的两个滑轮组的机械效率可知： 应该是影响滑轮组机械效率高低的主要因素。
（2）实验后小明想：对于同一个滑轮组，它的机械效率是否不变呢？思考后他认为：即使象图甲那样已绕好的滑轮组，机械效率也不是固定的，还应该与 有关，并用实验验证了自己的猜想是正确的。小明的实验方法是： 。
20．（6分）小明在“探究斜面的机械效率与哪些因素有关”的活动中，提出了以下猜想：
猜想A：斜面的机械效率可能与物体的重力有关；
猜想B：斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关；
猜想C：斜面的机械效率可能与斜面的粗糙程度有关；
猜想D：斜面的机械效率可能与物体运动的速度有关；
为了验证自己的猜想，小明用木板搭成了如图所示的装置进行探究，记录数据如下表所示。分析实验数据，回答下列问题：
实验次数 斜面材料 斜面倾角 物重 G/N 拉力 F/N 斜高 度h/m 斜面长 度s/m 物体速度 v/（m/s） 斜面的机 械效率η
1 木板 30° 5 4.2 0.6 1.2 0.2 60%
2 木板 30° 3 2.2 0.6 1.2 0.2
3 玻璃 30° 3 2.2 0.6 1.2 0.2 68%
4 木板 45° 3 2.8 0.8 1.2 0.2 71%
5 木板 30° 3 2.5 0.6 1.2 0.4 60%
（1）在实验过程中，应沿斜面向上 拉动木块；
（2）第2次实验中斜面的机械效率为 ；
（3）为了验证猜想C，可对比实验 ；对比实验1和2，可验证猜想 ；
（4）对比2和4两次实验数据，可初步得出的结论是： ；对比2和5，可初步得出得结论是： 。
（5）如果小明要提高此斜面的机械效率，可以采用的方法是： （说出一种即可）。
21．（6分）某同学在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）实验前，发现杠杆如图甲所示，则应将杠杆左端平衡螺母向 （选填“左”或“右”）端适当调节，使杠杆水平平衡；
（2）该同学通过如图乙所示实验得到相关数据如下表，由表中数据推测出杠杆的平衡条件是： （用F1、F2、l1、l2表示）；
序号 动力F1/N 阻力臂l1/cm 阻力F2/N 动力臂l2/cm
1 1.0 15.0 1.5 10.0
2 1.0 20.0 1.0 20.0
3 3.0 10.0 2.0 15.0
……
（3）若将乙图右侧钩码换成弹簧测力计，如图丙所示，保持杠杆水平平衡，弹簧测力计拉力方向由竖直方向a变为方向b后，弹簧测力计的示数将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（4）该同学在科技创新实验中将此装置改装成了一个杠杆液体密度计，该装置可测量小桶内液体的密度。如图丁所示，将容积为20mL的小桶挂在M点，调节平衡螺母使杠杆水平平衡，已知OM＝OA＝5cm，则杠杆密度计的“0刻度”线应在 （选填“O”或“A”）点，将待测液体倒满小桶，在杠杆右端挂上重物并调节至N点位置时，杠杆刚好水平平衡。重物质量10g，ON＝15cm，N点位置应标注的密度刻度值是 g/cm3，改装后杠杆右端的密度刻度线 （选填“是”或“不是”）均匀分布的。（g＝10N/kg）
六．综合能力题（共1小题，满分5分，每小题5分）
22．（7分）如图所示，在以O为支点质量忽略不计的杠杆上挂着两个质量不等的重物A和B，调整重物的位置，使杠杆处于水平平衡状态。小明将重物A往右移动，发现要使杠杆重新水平平衡，重物B必须往左移动。小明猜想：“保持杠杆水平平衡，重物A往右移动的距离与重物B往左移动的距离的比值可能是固定不变的。”请设计实验验证其猜想。
（1）请在图中画出杠杆左侧所受到的拉力F的力臂l；
（2）除了图所示的器材，你还需要的实验器材有 ；
（3）写出实验步骤（可用画图或文字表述）和判断小明猜想是否正确的依据。
七．应用解答题（共4小题，满分24分，每小题6分）
23．（6分）我国首台自主设计、自主集成的载人潜水器蛟龙号如图甲，在南太平洋携带两名操作手和科考仪器，在经过布放、下潜、上浮、回收等一系列操作后，顺利完成7000m级海试任务。（ρ矿石＝4×103kg/m3）
（1）总质量是36t蛟龙号下潜到7000m的海底，在这个过程中重力做了多少焦耳的功？在海底水平移动10m的过程中重力又做了多少焦耳的功？
（2）蛟龙号驾驶窗前端装有像人的手臂一样灵活、用高强度碳纤维抗压材料制成的机械臂，在深海中机械臂能自如地抓取一定质量的物体并回收。如图乙所示，机械臂抓住一块体积为50cm3的深海矿石，由可伸缩的液压杆CA顶至水平位置。若海水密度近似取水的密度，机械臂质量忽略不计：
①如果将机械臂看作杠杆，用力的示意图法在图中画出杠杆所受阻力。
②B为矿石的重心，OB＝50cm，OA＝10cm，O点到AC的距离为5cm。机械臂停在图中所示位置时，液压杆为机械臂提供的动力为多少？
24．（6分）如图所示用滑轮组把重为500N物体G匀速向上提升。（不计绳重和摩擦）求：
（1）画出绳子的绕线方法。
（2）若实际拉力是300N，则动滑轮重力是多少？
（3）物体被提升2m，则绳子自由端拉长多少？
25．（6分）某桥梁施工队用如图所示的滑轮组打捞沉在水底的工件。已知工件的体积是0.16m3，密度是3.5×103kg/m3，滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件时，人在绳子的自由端施加的拉力F＝1700N．（不考虑摩擦及水的阻力，g取10N/kg）求：
（1）工件的质量是多少？工件浸没在水中时，受到的浮力是多少？
（2）滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件时，机械效率是多大？
（3）工件从水里升到水面上的过程中，滑轮组的机械效率将如何变化，并分析原因。
26．（6分）某工地在冬季水利建设中设计了一个提起重物的机械，如图是这个机械一个组成部分的示意图。OA是个钢管，每米长受重力为30牛顿；0是转动轴；重物的质量m为150千克，挂在B处，0B＝1米；拉力F加在A点，竖直向上。取g＝10牛/千克。为维持平衡，钢管OA为多长时所用的拉力最小？这个最小拉力是多少？
第十二章 简单机械 专项训练测试卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共8小题，满分16分，每小题2分）
1．【解答】由图可知：司机使用动滑轮，使用动滑轮能省力，但不能改变力的方向。
故选：A。
2．【解答】A．吊起动滑轮的绳子段数为n＝2，则绳子自由端移动的距离为s＝nh＝2×0.5m＝1m，故A错误；
B．绳子自由端移动的速度与物体移动速度的关系为v绳＝nv物，若绳子自由端的速度为0.2m/s，则物体上升速度为v物＝v绳＝×0.2m/s＝0.1m/s，故B错误；
C．物体和动滑轮的总重力为G总＝nF＝2×15N＝30N，动滑轮的重力为G动＝G总﹣G物＝30N﹣20N＝10N，故C错误；
D．因为考虑动滑轮的重，而不考虑绳重和摩擦力，自由端拉力F＝（G物′+G动）＝×（10N+10N）＝10N，故D正确。
故选：D。
3．【解答】A、借助斜面可以省力，但不能省功，故A错误；
B、物体在斜面上受重力、拉力、摩擦力、支持力四个力的作用，故B错误；
CD、F1做功为300J，则使用斜面时拉力做的有用功为300J；斜面的机械效率是80%，所以总功为：W总＝＝＝375J；借助斜面做的额外功为：W额＝W总﹣W有＝375J﹣300J＝75J，故C错误，D正确。
故选：D。
4．【解答】由图可知甲是定滑轮，乙是动滑轮，
分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，因物重和提升高度都相同，则根据W＝Gh知所做的有用功相同；
不计绳重与摩擦，则使用定滑轮不做额外功，而使用动滑轮要克服动滑轮重力做额外功，由W总＝W有+W额可知，使用动滑轮做的总功多，即W1＜W2；
因有用功相同，使用动滑轮做的总功多，根据η＝×100%可知动滑轮的机械效率小，定滑轮的机械效率大，即η1＞η2。
结合选项可知，A正确，BCD错误；
故选：A。
5．【解答】A、甲图中，水变成水蒸气是汽化过程，水蒸气变成水是液化过程，故A说法正确；
B、乙图中，向下排空气阀收集氢气是利用氢气的密度比空气的密度小的性质，故B说法错误；
C、丙图中，桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动，可视为一种杠杆模型，故C说法正确；
D、丁图中，鱼主要是利用了尾部和躯干部的摆动与水的相互作用在水中游泳，故D说法正确。
故选：B。
6．【解答】A、将a点向左移，阻力臂增大，动力臂和动力不变，由杠杆平衡条件可知，阻力变小，称量的最大质量变小，量程变小，故A错误；
B、将b点向右移，阻力臂增大，动力不变，动力臂变小，由杠杆平衡条件可知，阻力变小，称量的最大质量变小，量程变小，故B错误；
C、换一个质量较小的秤砣，阻力臂不变，动力变小，动力臂不变，由杠杆平衡条件可知，阻力变小，称量的最大质量变小，量程变小，故C错误；
D、将a、b点都向左移等长距离，杠杆右边长度变大，阻力臂不变，动力臂变大，动力不变，由杠杆平衡条件可知，阻力变大，所称量物体的质量变大，量程变大，故D正确。
故选：D。
7．【解答】物体G对杠杆的拉力就是阻力，其力臂长应该就是阻力臂L2，也是杠杆的长；
力F1、F2都是动力，F1的力臂小于F2的力臂，由于阻力和阻力臂不变，根据杠杆的平衡条件可知，动力臂越长，动力就越小，即F1大于F2。
故选：D。
8．【解答】A．物体B在匀速下降时，A匀速向左运动，A处于平衡态，水平方向上受到了拉力和摩擦力，拉力的大小等于摩擦力的大小，故A受到的摩擦力的大小为100N，故A错误；
B．由图可知，图中n＝3，不计滑轮组的绳重和摩擦，F＝（G+G动），则物体B所受重力为：GB＝3F﹣G动＝3×100N﹣20N＝280N，故B错误；
C．支架受到滑轮组的拉力为：F′＝2F+G定＝2×100N+20N＝220N，故C正确；
D．当用一个水平向右的拉力拉动物体A时，物体A向右做匀速运动，其受到了向右的拉力和向左的摩擦力，还受到了绳子对其向左的拉力，其大小为100N，故一个水平向右的拉力为：F″＝F+f＝100N+100N＝200N，故D错误。
故选：C。
二．多选题（共2小题，满分8分，每小题4分）
9．【解答】A、根据W＝Gh可知，斜面AB、AC拉动物体时工人所作有用功均为：W有用＝Gh＝900N×2m＝1800J，故A正确；
B、斜面AB是光滑的，拉力做的额外功为0J，拉力做的功等于提升物体做的功，即：Fs1＝W有用，
则工人沿斜面AB所用的拉力：F＝＝＝600N，故B错误；
C、将物体从斜面AC提升拉力做的功：W总＝F′s2＝500N×4m＝2000J，
则斜面的机械效率：η＝×100%＝×100%＝90%，故C正确；
D、克服摩擦力做的额外功：W额＝W总﹣W有用＝2000J﹣1800J＝200J，
由W额＝fs可得，物体和斜面之间的摩擦力：f＝＝＝50N，故D错误。
故选：AC。
10．【解答】AB、铝球的重力为：G＝mg＝2.7kg×10N/kg＝27N，
由密度公式可知铝球实心部分的体积：V实心＝＝＝0.001m3，
由杠杆平衡的条件可得：（G﹣F浮）×OA＝FB×OB，（27N﹣F浮）×1＝3.5N×2；
解得：F浮＝20N，杠杆A端受到竖直向下的拉力是27N﹣20N＝7N，故A正确，B错误；
C、根据F浮＝ρ水gV排可得：V排＝＝＝0.002m3；
由于铝球一半体积浸在水中，则V球＝2V排＝2×0.002m3＝0.004m3＝4×10﹣3m3；
则空心部分的体积：V空心＝V球﹣V实心＝0.004m3﹣0.001m3＝0.003m3＝3×10﹣3m3，故C正确；
D、铝球的密度：ρ＝＝＝0.675×103kgm3＜1.0×103kg/m3，
若将A端的细线剪断，待铝球静止时，铝球处于漂浮状态，铝球受到的浮力等于自身重力，所以铝球受到的浮力为27N，故D正确。
故选：ACD。
三．填空题（共5小题，满分20分，每小题4分）
11．【解答】因忽略绳重和摩擦时，克服物体重力做的功为有用功，克服物体和动滑轮总重力做的功为总功，且两物体提升相同高度，所以，由W＝Gh可知，有用功和拉力做的总功均相等，
由η＝×100%可知，两装置的机械效率关系为η1＝η2；
因两物体提升相同高度时用的时间相等，
所以，由P＝可知，拉力做功的功率关系为P1＝P2。
故答案为：＝；＝。
12．【解答】（1）因为金属块浸没在水中，所以金属块排开水的体积：
V排＝V＝10dm3＝0.01m3，
重物G受到的浮力：
F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×0.01m3＝100N；
（2）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：
s＝nh＝3×2m＝6m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝400N×6m＝2400J；
（3）由ρ＝可知，金属块的质量：
m＝ρV＝7.9×103kg/m3×0.01m3＝79kg，
金属块的重力：
G＝mg＝79kg×10N/kg＝790N，
由图可知，金属块浸没在水中受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和拉力，由力的平衡条件可知，金属块受到的拉力：
F拉＝G﹣F浮＝790N﹣100N＝690N，
则使用滑轮组所做的有用功：
W有＝F拉h＝690N×2m＝1380J，
滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝57.5%。
故答案为：100；2400；57.5%。
13．【解答】由图知，滑轮组由3段绳子拉着物体，所以F＝f，则f＝3F＝3×50N＝150N。
若增大拉力F使物体A沿水平地面做加速直线运动，物体A对地面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，故物体A与地面间滑动摩擦力将不变。
故答案为：150；不变。
14．【解答】提升物体时，上面的滚轴的轴固定不动，属于定滑轮；下面的滚轴和物体一起移动，属于动滑轮，所以把该装置看成由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组；
利用该装置既能省力，又能改变力的方向；
不计摩擦和装置的自重，人对绳的拉力：F＝G＝300N，所以G＝1500N，则m＝＝＝150kg。
故答案为：定滑轮和动滑轮组成的滑轮组；省力；150。
15．【解答】（1）如图，对于杠杆ABC，支点是B，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
（2）设杠杆的一个小格为L，一个钩码的重力为G，则OD＝3L，OE＝4L，
根据杠杆平衡条件可得：F1×OE＝F2×OD，
则F1＝＝＝3G，
所以应挂钩码的个数：n＝＝3（个）。
故答案为：省力；3。
四．作图题（共3小题，满分6分，每小题2分）
16．【解答】根据重力的作用点在重心，重力的方向竖直向下。作出重力G的示意图；
为使拉力最小，动力臂要最长，拉力F的方向应该垂直杠杆向上，动力臂为OB最长，如图所示：
。
17．【解答】过支点O作F1作用线的垂线段，即为动力臂L1；过力臂L2的下端作垂直于L2的直线，与杠杆的交点C为力F2的作用点，方向斜向左下方，如下所示：
18．【解答】（1）由支点O向F2作垂线，即为阻力臂l2。
（2）连接支点和力的作用点A即是最大动力臂，力臂越长越省力，最长的力臂即支点与作用点的连线，根据力臂的画法作出垂直于OA的作用力，方向向下。如图所示：
五．实验探究题（共3小题，满分17分）
19．【解答】（1）因为滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%，
所以小红测得滑轮组的机械效率：η1＝＝×100%＝62.5%，
小明测得滑轮组的机械效率：η2＝＝×100%≈66.7%，大于小红滑轮组的机械效率；
由甲、乙两图可知，甲、乙两图所做的有用功相同，乙动滑轮做的额外功多，机械效率小，说明动滑的总重越大，滑轮组的机械效率越低；
（2）对于同一滑轮组来讲，其机械效率还应该与提升重物的多少有关，因此，提升重物越多，所做的有用功会越多；可以用同一滑轮组分别提升不同的重物，测出机械效率进行比较来验证小明的想法。
故答案为：（1）62.5%；大于；动滑轮的总重；（2）提升的物体重；在小明的滑轮组上挂不同数量的钩码，分别测出滑轮组的机械效率并比较。
20．【解答】
（1）为了保证弹簧测力计的示数稳定，应沿斜面向上匀速拉动木块。
（2）第二次实验中斜面的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝×100%≈68.2%；
（3）要验证猜想C，应保持倾角相同，物重相同、物体速度相同，改变粗糙程度，实验2、3符合要求；
对比实验1、2数据发现，控制的是斜面的粗糙程度相同、物体速度相同、斜面的倾角相同，物重不同，因此可以验证猜想A；
（4）对比实验2、4数据发现，控制的是物体的重力、斜面的粗糙程度相同、物体速度相同，改变斜面的倾角，且倾角越大，斜面的机械效率越高，故可以得出在物体的重力、斜面的粗糙程度相同，倾角越大，斜面的机械效率越高；
对比实验2、5数据发现，控制的是物体的重力、斜面的粗糙程度相同、斜面的倾角相同，改变物体的速度，且物体速度越大，斜面的机械效率越低，故可以得出在物体的重力、斜面的粗糙程度相同、斜面的倾角相同，物体速度越小，斜面的机械效率越高；
（5）由（4）知，斜面的机械效率与斜面的倾角有关，且斜面倾角越大，机械效率越高，所以要提高此实验斜面的机械效率，可以增大斜面的倾角。
故答案为：（1）匀速；（2）68.2%；（3）2、3；A；（4）在物体的重力、斜面的粗糙程度相同，倾角越大，斜面的机械效率越高；在物体的重力、斜面的粗糙程度相同、斜面的倾角相同，物体速度越小，斜面的机械效率越高；（5）增大斜面的倾角。
21．【解答】（1）杠杆左端下沉，应将左端的平衡螺母向右调节；
（2）根据表格数据归纳可得：F1l1＝F2l2；
（3）弹簧测力计的拉力方向改变后，拉力的力臂会随之变小，根据杠杆平衡条件可知，要想使杠杆仍在水平位置保持平衡，应使拉力增大；
（4）小桶内没有液体时：根据杠杆平衡条件可知，当右侧挂上重物时杠杆不可能在水平位置平衡，只有重物在O点是杠杆才能在水平位置平衡，故密度计的“0刻度”在O点；
小桶内装入液体时：根据杠杆平衡条件可知，当杠杆处于水平平衡状态时，G液×lOM＝G物×lON，小桶内所装液态的重力为G液＝ρ液gV，整理可得，代入数据可得：ρ液＝1.5g/cm3。由于G物、gV和lOM都是定值，故ρ液与lON成正比，故改装后杠杆右端的密度刻度线是均匀分布的。
故答案为：（1）右；（2）F1l1＝F2l2；（3）增大；（4）O；1.5；是。
六．综合能力题（共1小题，满分7分，每小题7分）
22．【解答】（1）由题知O为支点，拉力作用在绳子与杠杆的接触点，拉力F的方向沿绳子向下，过支点O作垂直于拉力F作用线的垂线段即为F的力臂l，如图所示：
；
（2）由题意可知，测量力臂需要刻度尺；
（3）实验步骤：
第一步：将重物A挂在杠杆左端，再将移动重物B使杠杆平衡，记录此时左右两端的力臂分别为lA1和lB1；
第二步：将重物A向右移动一段距离，再将向左移动重物B使杠杆平衡，记录此时左右两端的力臂分别为lA2和lB2；
第三步，再把重物A向右移动一段距离，重物B向左移动一段距离，直到杠杆平衡，测出杠杆左右两端的力臂为lA3和lB3；
第四步，比较与是否相等，从而得出结论。
设重物A往右移动的距离为ΔlA，重物B往左移动的距离为ΔlB，
保持杠杆水平平衡，由杠杆平衡条件可知，重物移动前后分别有：
GA×lA1＝GB×lB1，GA×lA2＝GB×lB2，
则有：lA1＝×lB1，lA2＝×lB2，
则重物A往右移动的距离与重物B往左移动的距离的比值为：
＝＝＝，
所以保持杠杆水平平衡，重物A往右移动的距离与重物B往左移动的距离的比值固定不变的。
故答案为：（1）如上图；（2）刻度尺；（3）见解答过程。
七．应用解答题（共4小题，满分24分，每小题6分）
23．【解答】（1）蛟龙号下潜7000m的过程中，重力做功为：
W＝Gh＝mgh＝36000kg×10N/kg×7000m＝2.52×109J；
蛟龙号水平移动10m的过程中，沿重力方向移动0m，重力做功0J；
（2）①矿石在水中所受浮力：F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×50×10﹣6m3＝0.5N，
矿石的重力为：G＝m矿石g＝ρ矿石Vg＝4×103kg/m3×5×10﹣5m3×10 N/kg＝2N，
则杠杆所受阻力F阻＝G﹣F浮＝2N﹣0.5N＝1.5N，
矿石在水中受浮力，则对杠杆的阻力应为矿石重力与浮力的合力，力的示意图如下：
②根据杠杆平衡条件可知，F动l1＝F阻l2，
所以液压杆提供动力为：F动＝×F阻＝×1.5N＝15N。
答：（1）总质量是36t蛟龙号下潜到7000m的海底，在这个过程中重力做了2.52×109J的功，在海底水平移动10m的过程中重力又做了0焦耳的功；
（2）①见解答；
②机械臂停在图中所示位置时，液压杆为机械臂提供的动力为15N。
24．【解答】（1）由图知，由于人站在地面上，拉力方向向下，从绳子自由端向上绕起，依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮，最后固定在定滑轮的下挂钩上，如图所示：
（2）由图知，n＝2，不计绳重和摩擦，拉力F＝（G+G动），则动滑轮的重力：
G动＝nF﹣G＝2×300N﹣500N＝100N；
（3）绳子自由端移动距离：s＝nh＝2×2m＝4m。
答：（1）绳子的绕线方法如图所示；
（2）若实际拉力是300N，则动滑轮重力是100N；
（3）物体被提升2m，则绳子自由端拉长4m。
25．【解答】（1）工件的质量：
m＝ρV＝3.5×103kg/m3×0.16m3＝560kg，
工件浸没在水中时，受到的浮力：
F浮＝ρ液gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×0.16m3＝1600N；
（2）滑轮组对工件的拉力：
F′＝G﹣F浮＝mg﹣F浮＝560kg×10N/kg﹣1600N＝5600N﹣1600N＝4000N，
机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%≈78.43%；
（3）工件从刚露出水面到完全露出水面的过程中，工件排开水的体积减小，工件受到的浮力减小，滑轮受到的拉力增大，拉力做的有用功增大，额外功几乎不变，由此可知动滑轮的机械效率变大。
答：（1）工件的质量是560kg，工件浸没在水中时受到的浮力是1600N；
（2）滑轮组向上匀速拉动浸没在水中的工件时，机械效率约为78.43%；
（3）滑轮组的机械效率将η将变大，因η＝×100%，W有用增大，而W额不变，所以η变大。
26．【解答】由题意可知，杠杆的动力为F，动力臂为OA，阻力分别是重物G物和钢管的重力G钢管，阻力臂分别是OB和OA，
重物的重力G物＝m物g＝150kg×10N/kg＝1500N，
钢管的重力G钢管＝30N×OA，
由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可得：F OA＝G物 OB+G钢管 OA，
则F OA＝1500N×1m+30N OA OA，
得：F OA＝1500+15 OA2，
移项得：15 OA2﹣F OA+1500＝0，
由于钢管的长度OA是确定的只有一个，所以该方程只能取一个解，
因为当b2﹣4ac＝0时，方程有两个相等的实数根，即有一个解，因此应该让根的判别式b2﹣4ac等于0，
则F2﹣4×15×1500＝0，
则F2﹣90000＝0，
得F＝300N，
将F＝300N代入方程15 OA2﹣F OA+1500＝0，
解得OA＝10m。
答：为维持平衡，钢管OA为10m长时所用的拉力最小，这个最小拉力是300N。
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