人教版初中物理八年级下册第十二章《简单机械》单元测试卷（困难）（含答案解析）

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人教版初中物理八年级下册第十二章《简单机械》单元测试卷
考试范围：第十二章；考试时间：75分钟；总分：80分
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共12小题，共24.0分）
古代护城河上安装的吊桥可以看成一个以为支点的杠杆，如图所示。一个人通过定滑轮用力将吊桥由图示位置缓慢拉至竖直位置，若用表示拉力的力臂，则关于此过程中的变化以及乘积的变化情况，下列说法中正确的是。( )
A. 始终在增加，始终在增加 B. 始终在增加，始终在减小
C. 先增加后减小，始终在减小 D. 先减小后增加，先减小后增加
一个重为的物体底面积，将其放在水平地面上，如图所示，现将物体挂在杠杆的端，在端悬挂一个重为的物体使杠杆在水平位置平衡，忽略杠杆自重的影响，若：：，那么( )
A. 绳子对物体的拉力为 B. 地面对物体的支持力为
C. 物体对地面的压强是 D. 物体对地面的压强是
如图所示，轻质杠杆可绕点转动，当物体浸没在水中时杠杆恰好水平静止，、两端的绳子均不可伸长且处于张紧状态。已知是体积为、重为的实心物体，是边长为、质量为的正方体，，圆柱形容器的底面积为取，则下列结果中不正确的是。( )
A. 物体的密度为
B. 杠杆端受到细线的拉力为
C. 物体对地面的压强为
D. 物体浸没在水中前后，水对容器底的压强增大了
如图所示，长度为的铁链挂在宽度为的桌面上，桌面与铁链之间的摩擦因数为，为保证铁链静止在桌面上，铁链左端距离桌面的最短距离为。( )
A.
B.
C.
D.
在如图所示的装置中，、是动滑轮，是定滑轮，是轮轴，的轮半径，轴半径，物重，每个动滑轮重。如果不计绳重和轴摩擦，各段绳的方向保持平行，为把重物提起，作用在轮上的动力至少要大于 ( )
A.
B.
C.
D.
用水平力拉动如图所示装置，使木板在粗糙水平面上向右匀速运动，物块在木板上表面相对地面静止，连接与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为不计滑轮重和绳重，滑轮轴光滑。则与的大小关系是( )
A. B. C. D.
如图所示，水平桌面上的物体重，物体重，物体恰好能匀速下降。用一水平向左的力拉动物体，在内匀速向左移动的过程中，不计动滑轮、绳自重，不计滑轮转轴的摩擦，下列说法正确的是( )
A. 的重力做功 B. 受到的动摩擦力为
C. 拉力做功 D. 物体上升
如图所示，实心物体漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动，使向下运动运动过程中始终未碰到定滑轮。已知的体积为，密度为动滑轮重为，电动机工作时拉绳子的功率为且保持不变，不计绳重、摩擦和水的阻力，，，下列说法中不正确的是( )
A. 物体向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值为
B. 物体浸没在水中时受到的浮力为
C. 物体向下运动过程中，电动机拉着绳子的力先变大，后不变
D. 物体向下运动的最小速度
如图所示，用完全相同的四个滑轮组成甲、乙两个滑轮组，在各自的自由端分别施加和的拉力，在相同的时间内将相同的物块提升相同的高度不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦下列说法正确的是
A. 拉力小于
B. 甲图中绳子自由端移动的速度大于乙图中绳子自由端移动的速度
C. 甲、乙滑轮组的机械效率相等
D. 甲、乙两滑轮组绳子自由端移动的距离相等
如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计。用它们分别将重力为和的重物匀速提升相同高度，若拉力均竖直向上，两装置中，相同的是( )
A. 拉力大小
B. 有用功
C. 额外功
D. 机械效率
为了将放置在水平地面上重为的物体提升一定高度，设置了图甲所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力拉绳时，物体的速度和物体上升的高度随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。不计绳重和绳与轮之间的摩擦。下列计算结果不正确的是( )
A. 内，地面对物体的支持力大于
B. 内，物体在做加速运动
C. 内，拉力的功率是
D. 内，滑轮组的机械效率是
如图所示，甲、乙分别为同一滑轮组的不同绕法，忽略绳重及一切阻力．用图甲绕法提升重为的物体时，机械效率为下列判断正确的是( )
A. 拉力的大小为
B. 用图乙绕法匀速提升重物时，机械效率为
C. 分别用两种绕法匀速提升相同重物时，图乙绕法机械效率大
D. 分别用两种绕法匀速提升相同重物升高相同高度，做功少
第II卷（非选择题）
二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）
用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重，每次运送的量不定。图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图象，则动滑轮重为______；当某次运送件货物时，绳子的拉力是______不考虑绳重和摩擦
如图所示，动滑轮的挂钩上挂一弹簧秤并用力竖直向下拉，使重为的物体匀速上升，在此过程中观察到弹簧秤示数为，则此过程中拉力做功为 ，滑轮组的机械效率为 。
有一个半径为、材质均匀厚度为的大圆盘上再黏上一个半径为材质均匀厚度为的小圆盘，如图所示，整个装置可以看成 ______模型，此时整体重心离大圆盘圆心的距离是 ______。
如图所示是王师傅搬运砖头的独轮车的有关尺寸。王师傅的独轮车是 ______选填“省力”“费力”或“等臂”杠杆；若运砖车和砖头总的重力为，推车时，则人手向上的力为 ______。
三、作图题（本大题共2小题，共4.0分）
如图所示是一个电热水壶的简易图，在图中画出它所受重力的示意图为重心；用力作用在壶盖上点时，可将壶盖打开，请在点画出所需最小力的示意图为支点。
如图所示为钓鱼竿钓鱼的示意图，为支点，表示手对钓鱼竿的作用力，在图中画出鱼线对钓鱼竿拉力的力臂。
四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）
小明根据杠杆平衡条件在家测量某液体的密度，其装置放在水平面上，如图所示。轻质杠杆和垂直固定在一起，压在电子秤上，为支点，且测量过程中点和点位置保持不变。
调节杠杆在水平位置平衡，其目的是___________________________________。
将一个质量不计的矿泉水瓶装满水，用细线将矿泉水瓶悬挂在、之间的点上，记录此时电子秤的示数，测量悬挂点到的距离。
取下装水的矿泉水瓶，将另一个完全相同的矿泉水瓶装满待测液体，用细线将矿泉水瓶悬挂在点。此时电子秤的示数小于，则待测液体的密度水的密度________选填“大于”“等于“或“小于”，向________选填“左”或“右”移动悬挂点的位置，直到电子秤的示数仍为，测量此时悬挂点到的距离。
待测液体密度的表达式为________水的密度用表示。
若考虑矿泉水瓶的质量，测量结果为则，________液选填“”“”或“”。
在影响机械效率的许多因素中，摩擦是一个重要因素，小丽将“探究摩擦力大小与什么因素有关”的实验与“探究斜面的机械效率”的实验相结合，进一步探究斜面机械效率与斜面粗糙程度的关系，实验装置如图所示。
请将下列实验步骤中的空白补充完整。
实验步骤：
用弹簧测力计测出木块的______。
用弹簧测力计______拉动木块沿斜面向上运动，读出弹簧测力计示数。
用______分别测出木块沿斜面移动的距离及上升的高度。
记录实验数据并填入表中。
保持斜面的______一定，将棉布铺在木板上，重复上述步骤。
斜面表面状况 木块重力 斜面高度 沿斜面拉力 斜面长 有用功 总功 机械效率
木板
棉布 ______
该实验中采用了______的研究方法。
计算斜面表面为棉布是的机械效率______。
分析实验数据可以得出实验结论：______。
五、计算题（本大题共4小题，共32.0分）
滑轮组在港口机械设备中有广泛的应用，机械设备在设计制造过程中需要进行静态模拟实验，某科研室用实心圆柱体进行静态模拟实验，如图所示。已知的体积为，质量为。整个模拟过程被匀速提升，完全浸没在水中时，滑轮组的机械效率为。忽略绳重及摩擦，不考虑水的阻力，求：取
完全浸没在水中时受到的浮力
完全离开水面后，绳子自由端的拉力
完全离开水面后，滑轮组的机械效率。精确到
如图所示，用滑轮组将重为的金属块打捞出水面，不计绳重、摩擦和水对金属块的阻力，作用在绳自由端拉力的功率始终保持，金属块浸没在水中时被匀速提起的速度为，金属块的密度为，取。求：
金属块未露出水面以前的机械效率；
金属块被提出水面后匀速上升的速度计算结果保留两位小数。
如图所示，小明把重物放在垫板上垫板重忽略不计，垫板放在水平面上，通过如图所示的滑轮组搬动重物。已知动滑轮重，小明重，双脚着地面积为，小明把重为的重物移动了，所用的拉力为，不计绳重和机械摩擦。
小明对地的压强；
小明做的有用功；
通过查资料知道摩擦力大小与压力成正比，小明利用这个装置最多可以搬多重的重物？
如图，杠杆在水平位置平衡，物体重为，，每个滑轮重为，滑轮组的机械效率为，在拉力的作用下，物体以速度匀速上升了。杠杆与绳的自重、滑轮的轴摩擦均不计求：
物体的重力；
拉力的功率；
物体对水平面的压力。
答案和解析
1.【答案】
【解析】略
2.【答案】
【解析】解：
杠杆在水平位置平衡，由杠杆平衡条件可得：，
则杠杆端受到的拉力：
，
因相互作用力大小相等，
所以，绳子对物体的拉力，故A错误；
因物体受到竖直向上绳子的拉力和地面的支持力、竖直向下重力的作用下处于平衡状态，
所以，由力的平衡条件可得：
，故B错误；
因地面对的支持力和物体对地面的压力是一对相互作用力，
所以，物体对地面的压力：
，
物体对地面的压强：
，故C正确、D错误。
故选：。
杠杆水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件求出杠杆端受到的拉力，再根据相互作用力大小相等可知绳子对物体的拉力，物体受到绳子的拉力和支持力以及重力的作用下处于平衡状态，根据平衡力的条件求出地面对物体的支持力，地面对的支持力和物体对地面的压力是一对相互作用力，二力大小相等，根据求出物体对地面的压强。
本题考查了杠杆的平衡条件和力的平衡条件、相互作用力的大小关系以及压强的计算，分清各力之间的关系是关键。
3.【答案】
【解析】解：
A、物体的质量：
；
物体的密度：
，
故A正确；
B、物体排开水的体积：
，
受到的浮力：
；
杠杆端受到的拉力：
，
故B正确；
C、由杠杆平衡条件 得：
，
则杠杆端受到细线的拉力：
，
由于力的作用是相互的，杠杆端对的拉力：
，
对地面的压力：
，
对地面的压强：
，
故C正确；
D、物体浸没在水中前后，水的深度变化：
，
水对容器底的压强增大值：
，
故D错。
故选：。
利用求物体的质量，再利用密度公式求物体的密度；
物体排开水的体积等于的体积，利用阿基米德原理求受到的浮力；杠杆端受到的拉力等于的重力减去浮力；
利用杠杆平衡条件 求杠杆端受到细线的拉力，
由于力的作用是相互的，可求杠杆端对的拉力，对地面的压力等于的重力减去拉力，
利用求对地面的压强；
物体浸没在水中前后，水的深度变化等于排开水的体积除以底面积，再利用求水对容器底的压强增大值。
本题为力学综合题，考查了重力公式、阿基米德原理、杠杆平衡条件、液体压强公式、压强定义式的应用，计算时注意单位统一。
4.【答案】
【解析】解：以桌面上的一段铁链为研究对象，设铁链单位长度的质量为，
根据平衡力的知识得，
，
所以。
故选：。
以桌面上的一段铁链为研究对象，设铁链单位长度的质量为，根据平衡力的知识解答即可。
本题考查了平衡力知识的应用，是一道较难的题目。
5.【答案】
【解析】如图所示，作用在滑轮组上绳子的拉力为，作用在轮轴的轴上的绳子拉力也是，作用在轮上的拉力是。由图知，重物被两个动滑轮吊着，与动滑轮相连的绳子段数，根据滑轮组的省力公式可得，作用在滑轮组绳子上的拉力；根据轮轴的省力公式可得，作用在轮上绳子的拉力。由上述可知，作用在绳子自由端的拉力不小于，而小于，、、都大于，相对较小，所以拉力至少要大于。故选B。
6.【答案】
【解析】解：由图知，
动滑轮在水平方向上受到三个力的作用：水平向右的拉力，墙壁对它水平向左的拉力，木板对它水平向左的拉力，
由于木板向右匀速运动，所以，
由于同一根绳子各处的拉力相等，所以，
由于力的作用是相互的，所以动滑轮对木板的拉力为----------；
物块在水平方向上受到两个力的作用：绳子对它向左的拉力，木板对它向右的摩擦力；由于物块保持静止，所以；
木板在水平方向上受到三个力的作用：动滑轮对木板向右的拉力，物体对木板向左的摩擦力，地面对木板向左的摩擦力，
由于木板向右匀速运动，所以-----------
由于力的作用是相互的，所以----------
由可得，
即，
也就是，
所以。
故选：。
在平衡力的作用下，物体保持静止或匀速直线运动状态。对动滑轮、物块和木板进行受力分析，明确各自受哪些力，方向如何，确定大小关系。
此题考查了运动和力的关系及力的作用相互性的应用，正确对物体进行受力分析，明确物体受力情况，是解答此题的关键。
7.【答案】
【解析】解：、物体重，重力方向竖着向下，在这个方向上物体没有移动距离，所以根据可知重力做功为，故A错误；
B、当向右做匀速直线运动，水平方向上受到水平向右的拉力和向左的摩擦力为一对平衡力，由动滑轮省一半的力，故，故B错误；
C、当向左做匀速直线运动，水平方向上受到水平向左的拉力、向右的摩擦力、对的拉力，由于滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关，因压力不变，接触面的粗糙程度不变，故摩擦力不变，所以向右的摩擦力为：。
向左做匀速直线运动，受到平衡力的作用，受到的水平向左的拉力为：，
拉力做功：，故C正确；
D、右下的滑轮为动滑轮，当用一水平向左的力拉动物体在内匀速向左移动的过程中，移动的距离为升高高度的倍，上升了，故D错误。
故选：。
A、根据计算的重力做功；
B、当向右做匀速直线运动，分析其受力情况，根据二力平衡和动滑轮省一半的力分析；
C、当向左做匀速直线运动，分析其受力情况，根据滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关可知摩擦力不变，根据力的平衡求出受到的水平向左的拉力；根据求出拉力做功；
D、右下的滑轮为动滑轮，根据动滑轮的特点，移动的距离为升高高度的倍。
本题考查动滑轮的使用，力的平衡及功的计算、影响摩擦力大小的因素，考查知识点较多，难点是求所受的摩擦力，关键是对物体进行受力分析。
8.【答案】
【解析】
【分析】
本题涉及到滑轮组绳子拉力的计算、浮力的计算、滑轮组的机械效率等，考查的知识点多，用到的公式多，难点是求最大拉力，明确滑轮组有段绳子承担，当完全浸没时绳子对物体拉力最大是关键。
利用求的质量，再利用求的重力；浸没在水中，利用阿基米德原理求浸没在水中受到的浮力；当完全浸没时绳子对物体拉力最大，电动机对绳子的拉力，利用求绳子自由端运动的最小速度；物体向下移动速度；
拉力，物体向下运动过程中，浮力先变大、后不变，电动机拉着绳子的力先变大，后不变；
当完全浸没时，滑轮组受到的拉力最大，滑轮组的机械效率最大，有用功，总功，滑轮组机械效率等于有用功与总功之比。
【解答】
解：
、由可得的质量：；
的重力：；
浸没在水中，
浸没在水中受到的浮力：；
当完全浸没时绳子对物体的拉力最大，电动机对绳子的拉力也最大，不计绳重、摩擦和水的阻力，则电动机对绳子的最大拉力：，
由可得，绳子自由端运动的最小速度：；
则物体向下运动的最小速度：；故B正确，D错误；
C、电动机对绳子的拉力，物体向下运动过程中，浮力先变大、后不变，所以电动机拉着绳子的力先变大，后不变，故C正确；
A、当完全浸没后，滑轮组受到的拉力最大，此时滑轮组的机械效率最大，有用功：，
总功：，
滑轮组机械效率的最大值：，故A正确。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查滑轮组中相关量的计算，不计摩擦和绳重时拉力的求法。
由图可知，两滑轮组的绳子的有效股数，不计绳重及摩擦，拉力比较两滑轮组拉力的大小关系；
由图可知，两滑轮组的绳子的有效股数，绳子自由端移动的速度等于物体升高速度的倍，据此比较甲、乙绳子自由端移动的速度关系；
不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦，滑轮组的机械效率，据此比较甲、乙滑轮组的机械效率；
由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数，则绳子自由端移动的距离；
【解答】
A.不计绳重及摩擦，因为拉力，，，
所以绳端的拉力：，，所以，故A错误；
B.由图知，，，甲滑轮组绳子自由端移动的速度，乙滑轮组绳子自由端移动的速度，所以甲绳子自由端移动速度小于乙绳的自由端移动的速度，故B错误；
C.不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦，滑轮组的机械效率，物体和动滑轮重力相等，所以甲、乙滑轮组的机械效率相等，故C正确；
D.因为绳子自由端移动的距离，，，提升物体的高度相同，所以，，则，故D错误；
10.【答案】
【解析】解：每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计，由图可知，甲图，而乙图，所以，。故A错误。
克服重力所做的功就是有用功，即，也就是重力乘以重物被举高的高度，，，不等于，故B错误。
绳重和摩擦不计，所以克服动滑轮所做的功就是额外功，，也就是动滑轮的重力乘以其上升的高度，由于每个滑轮的质量均相等且被提升相同高度，所以两装置中，额外功相同。故C正确。
，相同，而有用功不同，所以机械效率不同，故D错误。
故选：。
绳重和摩擦不计，拉力大小利用来计算；
克服重力所做的功就是有用功，即；
由题知，绳重和摩檫不计，使用滑轮组做的额外功等于提升动滑轮做的功，由于每个滑轮的质量相等，将重物匀速提升相同高度，做的额外功相等；
机械效率的大小利用来判断。
本题考查了关于滑轮组的拉力大小，有用功，额外功，机械效率的相关计算，是一道综合性很强的题。
11.【答案】
【解析】
【分析】
已知滑轮组绳子的段数和拉力，物体静止，设滑轮组对物体的拉力，其关系为；地面对物体的支持力等于物体对地面的压力，等于物体的重力减去整个滑轮组对物体的拉力；
由图丙确定出时物体的运动状态；
由图象得出在内的拉力，由图象得出重物上升的速度，求出拉力的作用点下降的速度，利用求拉力做功功率；
知道拉力和物重大小，以及与的关系，利用效率求滑轮组的机械效率。
本题是一道力学综合题，涉及到功率、机械效率的计算，能从题目提供的图中得出相关信息是解答本题的关键。
【解答】
A.由图乙可知，在内，拉力，取动滑轮和重物为研究对象，受到向下的重力和，向上的支持力，及三根绳子向上的拉力作用，处于静止状态，
地面对重物的支持力：，故A正确，不符合题意；
B.由图丙可知，在内物体速度在增加，做加速运动，故B正确，不符合题意
C.由图可知在内，重物做匀速运动，，拉力，
因为从动滑轮上直接引出的绳子股数承担物重的绳子股数，
所以拉力的作用点下降的速度，
拉力做功功率总功率：
，故C错误，符合题意；
D.时滑轮组的机械效率：
，故D正确，不符合题意。
故选C。

12.【答案】
【解析】
【分析】
忽略绳重及一切阻力，图甲的机械效率，可求拉力的大小；
根据可求动滑轮的重力；再根据可求用图乙绕法匀速提升重物时，机械效率的大小；
分别用两种绕法匀速提升相同重物时，有用功相同，忽略绳重及一切阻力，克服动滑轮做的功是额外功，额外功相同，总的总功相同，机械效率相同。
理解机械效率的含义，明确额外功的产生原因，能分析出额外功相同是正确解答本题的关键。
【解答】
解：、忽略绳重及一切阻力，用图甲绕法匀速提升重为的物体时，机械效率为，
图甲中，由可得拉力的大小：
，故A错误；
B、图甲中，根据可得动滑轮的重力：
；
忽略绳重及一切阻力，
滑轮组的机械效率，则用图乙绕法匀速提升重物时，其机械效率为：
，故B正确；
、分别用两种绕法匀速提升相同重物时，有用功相同，忽略绳重及一切阻力，克服动滑轮做的功是额外功，因同一滑轮组中动滑轮的重不变、提升高度相同，额外功相同，总功相同即和做功相同，机械效率也相同，故CD错误；
故选B。
13.【答案】
【解析】解：
由乙图可知，当提升货物重时，，
不考虑绳重和摩擦，滑轮组的机械效率，
即：，
解得动滑轮重：；
当运送件货物时，货物的总重，
由图甲可知，不考虑绳重和摩擦，此时绳子的拉力：
。
故答案为：；。
不计绳子重和摩擦，动滑轮不变，取物重，由图乙知道此时的机械效率为，利用求动滑轮重；
当运送件货物时，求出货物重，不考虑绳重和摩擦，此时拉力。
本题考查了使用滑轮组机械效率公式的应用和拉力的计算，能从图象中得出相关信息是本题的关键。
14.【答案】

【解析】注意分析题目所述的各物体运动距离的关系。
15.【答案】杠杆
【解析】解：
两圆盘材质都是均匀的，可把两个圆心的相连的线段看成杠杆；
所以整个装置可以看成杠杆模型。
大小圆盘的重力之比为：

由杠杆平衡的条件，：：，
则力臂：：；
且距点的距离为该线段的，而支点位置应在两个圆心相连的线段上，
所以整体重心离大圆盘圆心的距离是；
故答案为：杠杆；。
两圆盘材质都是均匀的，可把两个圆心的相连的线段看成杠杆，再利用杠杆平衡的条件，计算出整体重心的位置，从而判断整体重心离大圆盘圆心的距离。
此题考查的是杠杆模型，确定重心位置，且较难的题目，通常需要先找出各部分重心再确定整体的重心，难度较大。
16.【答案】省力
【解析】解：
独轮车在使用过程中，动力臂为，阻力臂为，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，费距离；
所以独轮车是省力杠杆。
由，即：；
解得；
由此人向上的力为。
故答案为：省力；。
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。独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，费距离；
知道阻力、阻力臂、动力臂，利用杠杆的平衡条件，求动力大小。
此题考查的是杠杆的分类和特点，主要包括以下几种：省力杠杆，动力臂大于阻力臂，省力但费距离；费力杠杆，动力臂小于阻力臂，费力但省距离；等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，既不省距离也不省力；以及杠杆平衡的条件的应用。
17.【答案】
【解析】
【分析】
根据重力的方向是竖直向下的，过重心做竖直向下的力即可。根据杠杆的平衡条件，力臂越长，作用力越小的思路，先确定最长的力臂，然后根据力与力臂垂直的关系确定杠杆的最小作用力。本题考查重力示意图的画法、杠杆中最小力的作图，画杠杆中最小作用力的关键是找出最长的力臂，一般以支点到动力作用点的距离作为动力臂最长。
【解答】
过电热水壶的重心，沿竖直向下的方向画一条有向线段，用表示，即为其所受重力示意图；连接就是最长的动力臂，根据杠杆平衡的条件，要使杠杆平衡，动力方向向上，据此可画出最小的动力；如图所示。

18.【答案】解：找到支点及的作用线，从支点开始向力的作用线作垂线，并标出力臂，如图所示：

【解析】力臂即点到线的距离。找到支点、力的作用线，再作支点到力的作用线的垂线段。
画力臂的方法是：一找点支点，二作线力的作用线，点向线作垂线。
19.【答案】便于测量力臂 小于 左
【解析】杠杆在水平位置平衡时，力臂与杠杆均水平，便于测量力臂；将装满水的矿泉水瓶悬挂在点时，对电子秤的压力，由杜杆平衡条件得，将装满待测液体的矿泉水瓶仍悬挂在点，对电子秤的压力，有，因，由得；为保持电子秤的示数不变，悬挂点应向左端移动；当电子秤的示数再次显示时，悬挂点到的距离为，有，由得，得；设瓶子质量为，瓶中装满水时有，瓶中装满被测液体时，有，由得，，，，，即。
20.【答案】重力 匀速直线 刻度尺 倾斜程度 控制变量 在斜面倾斜程度相同时，斜面越粗糙，机械效率越低
【解析】解：
实验步骤：
用弹簧测力计测出木块的重力；
用弹簧测力计匀速拉动木块沿斜面向上运动，读出弹簧测力计示数；
用刻度尺分别测出木块沿斜面移动的距离及上升的高度；
斜面的机械效率与斜面的粗糙程度和斜面的倾角有关，在改变斜面的粗糙程度变化时，应保持斜面的倾角不变；
该实验中采用了控制变量的研究方法探究斜面机械效率与斜面粗糙程度的关系；
斜面表面为棉布是的机械效率：
；
分析表格中的第一列和最后一列可知，斜面的倾角一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低。
故答案为：重力；匀速直线；刻度尺；倾斜程度；；控制变量；在斜面倾斜程度相同时，斜面越粗糙，机械效率越低。
弹簧测力计在测探究斜面的机械效率中的作用有：测物体的重力和测斜面拉力的大小；
实验过程应用弹簧测力计匀速直线拉动木块沿斜面向上运动；
实验中需要用刻度尺测量木块沿斜面移动的距离及上升的高度；
利用控制变量法分析对斜面坡度的要求；
斜面的机械效率与斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度有关，探究斜面机械效率与斜面的粗糙程度有关时应控制斜面的倾角不变；
由表格可知有用功和总功，利用求出斜面表面为棉布时的机械效率；
根据控制变量法分析表中的第一列和最后一列即可得出答案。
本题考查斜面的机械效率的实验，涉及到弹簧测力计的使用和斜面效率效率的计算，关键是会根据控制变量法设计实验和分析实验数据总结规律。
21.【答案】解：完全浸没在水中时受到的浮力：
所受重力：，完全浸没在水中时，，则：，，由得，，即，解得：，由图知，滑轮组由段绳子承担物重，完全离开水面后，忽略绳重及摩擦，钢绳拉力：
由得，完全离开水面后，滑轮组的机械效率：。

【解析】略
22.【答案】解：由图可知，连接动滑轮绳子的段数为，绳自由端移动速度为物体上升速度的三倍，绳自由端移动距离是物体上升高度的三倍。由公式可得，绳自由端拉力
由于该金属块重，故该物体的质量为
该金属块密度为，则该金属块的体积为
则该金属块未露出水面受到的浮力为
则金属块未露出水面以前的机械效率为
已知金属块未露出水面时，绳自由端拉力、金属块重力、金属块受到的浮力、连接动滑轮绳子段数，则可求得动滑轮重为
金属块离开水面后绳自由端拉力为
由公式可得，金属块离开水面后绳自由端的移动速度为
则物体被提出水面后的上升速度为
答：金属块未露出水面以前的机械效率为；
金属块被提出水面后匀速上升的速度为。

【解析】略
23.【答案】解：小明拉绳子时，受到重力、水平地面对他的支持力和绳子对他的拉力的共同作用，处于静止状态，受力平衡，由力的平衡条件可知，小明受到地面对他的支持力大小为
由力相互作用可知，小明对地面的压力大小等于地面对他的支持力，即
小明对地面的压强为
由图可知，提升动滑轮绳子段数为
则小明拉绳移动的距离为
小明做的总功为
不计绳重和机械摩擦，克服动滑轮重做的功为额外功，大小为
小明做的有用功为
由题意可知，克服重物受到的摩擦力做的功为有用功，则的重物受到摩擦力为
小明利用这个装置对绳子施加的最大拉力等于小明的重力，不计绳重和机械摩擦时，由
可得，重物与垫板之间的最大摩擦力为
物体对水平面的压力等于物体的重力大小，且摩擦力大小与压力成正比，由此可得最大物重为
答：小明对地的压强为；
小明做的有用功为；
小明利用这个装置最多可以搬的重物。

【解析】略
24.【答案】

【解析】因杠杆与绳的自重、滑轮的轴摩擦均不计，故克服动滑轮重力做的功为额外功，则滑轮组的机械效率，即，解得物体的重力。
由图知，绳子的有效段数为，绳的自重、滑轮的轴摩擦均不计，则作用在绳子自由端的拉力；物体以速度匀速上升了，绳子自由端移动的距离为，由可得绳子自由端的速度为；拉力的功率。
由力的平衡条件可得，端对定滑轮向上的拉力，力的作用是相互的，则定滑轮对杠杆端的拉力为，根据杠杆的平衡条件可得，故绳子对杠杆端的拉力为，由于力的作用是相互的，则绳子对向上的拉力为，根据力的平衡条件得，地面对的支持力；由力的相互性可知，物体对水平面的压力。
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