第五章 功和简单机械 练习（含解析）
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第五章 功和简单机械
一．选择题
1．如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做匀速直线运动，两次拉动木块得到的s﹣t图象分别是图乙中的图线①、②．两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别是P1、P2，则（ ）
A．F1＝F2，P1＞P2 B．F1＞F2，P1＞P2
C．F1＜F2，P1＝P2 D．F1＞F2，P1＝P2
2．如图所示，40g的金属小球从导轨a处静止下滑，一次经过b处、c处，到达d处时恰好停下。下列说法错误的是（ ）
A．小球从a到b，重力做功0.24J B．小球到达c点时动能为0
C．从a到d，小球损耗的机械能为0.16J D．从b到c，小球的一部分动能转化为势能
3．网球落到水平地面后又会跳起来。如图是用频闪照相机拍摄的记录一只网球落地后运动过程的照片，照片中位置1和位置2高度相等，位置3高于位置1和2。则（ ）
A．该网球在位置1、2和3的机械能相等
B．该网球在位置1、2和3时，位置3的动能最小
C．该网球在位置1、2和3时，位置3的重力势能最小
D．该网球在位置1、2的机械能相等，在位置3的机械能最大
4．如图所示，在粗糙的水平台面上，一轻弹簧左端固定，右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。开始时通过小球压缩弹簧到A位置（已知AO＝OB），释放小球，研究小球的情况，正确的是（ ）
A．球从A运动到B的过程中，弹簧对球的力始终与球运动的方向一致
B．球从A运动到B的过程中，摩擦力大小和方向始终不变
C．小球最后停下来的位置一定是在O点
D．小球出现最大的动能是在O点
5．如图所示，拉力F大小为10牛，A物体受到的重力是500N，A物体在拉力F作用下以0.2m/s的速度在水平地面上向左做匀速直线运动。不考虑滑轮摩擦和滑轮、绳子受到的重力，则下列说法正确的是（ ）
A．拉力F的功率是4瓦
B．2s内绳子自由端移动的距离是0.4米
C．5s内拉力F所做功的大小是30焦
D．物体A受到水平地面的摩擦力大小是500牛
6．如图所示，物体A重120N，物体B的体积是1dm3，此时A恰能沿着水平桌面以0.2米/秒向右做匀速直线运动；若将B始终浸没在水中并以原速度匀速上升，需要对A施加100N水平向左的拉力，则下列选项正确的是（不计摩擦、绳重及滑轮重，g取10N/kg）（ ）
A．物体B匀速下降的速度是0.1米/秒
B．物体A向左做匀速直线运动与桌面之间的摩擦力为100N
C．物体B在水中匀速上升时，绳的拉力功率为2W
D．物体B密度是3×103千克/米3
7．如图所示，用拴在细线下的小球在竖直平面内来回摆动做实验A、C是小球能摆到的最高点，B点是最低点，不计空气阻力，下列分析正确的是（ ）
A．小球在运动过程中受到绳子的拉力对小球做功
B．小球在最高点C时受到平衡力的作用
C．如在B点把绳子剪断，小球至落地前的运动状态都将时刻在改变，机械能不变
D．如在D点绳子突然断了，小球可能落到E点
8．如图甲是某运动员正在做蹦极运动。如图乙所示，运动员从高处O点开始下落，OA段的长度是弹性绳的自由长度，在B点时他所受弹性绳弹力恰好等于其重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图丙所示（蹦极过程视为竖直方向的运动）。下列判断正确的是（ ）
A．t0时刻运动员正好在B点位置
B．运动员重力大小等于F0
C．从O点到B点过程中运动员动能增大
D．蹦极的整个过程，运动员的机械能保持不变
9．弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示，图乙是小科玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状态，针对此过程分析正确的是（ ）
A．在a状态时，弹簧的弹性势能最大
B．在b状态时，小科的动能达到最大
C．b→c，弹簧的弹性势能转化为小科的重力势能
D．a→b，小科的机械能保持不变
10．投掷实心球是中考体育项目之一。若不计空气阻力，如图实心球从离开手到落地前的过程中，下列关于能量大小随时间变化的曲线中，正确的是（ ）
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
11．如图所示，粗糙程度相同的斜面与水平面在a点相连，弹簧左端固定在竖直墙壁上，弹簧处于自由状态时右端在b点，小物块从斜面的c点由静止自由滑下，与弹簧碰撞后又返回到斜面上，最高到达d点。下列说法正确的是（ ）
A．弹簧被压缩到最短时，弹性势能最小
B．小物块从c向a运动的过程中，重力势能减小
C．小物块从b向a运动的过程中，动能增加
D．小物块在整个运动过程中，机械能守恒
12．公筷公勺是文明新“食尚”。当你用筷子夹菜时，你就在使用杠杆了。下列工具正常使用时与筷子是同类型杠杆的是（ ）
A．开瓶盖的起子 B．剪钢丝的钳子
C．掀泥土的铁锹 D．撬石块的木棒
13．下列杠杆在使用时为了省距离的是（ ）
A．起子 B．道钉撬
C．筷子 D．钢丝钳
14．建筑工人用独轮车搬运砖头，如图所示。推车时人手向上的作用力小于车厢和砖头的总重力，对此分析正确的是（ ）
A．以轮子轴心为支点，动力臂大于阻力臂
B．以轮子轴心为支点，动力臂小于阻力臂
C．以人手握车杆的点为支点，动力臂大于阻力臂
D．以人手握车杆的点为支点，动力臂小于阻力臂
15．如图所示的机械使用时能省力的是（ ）
A． 筷子 B． 开瓶器
C． 前臂 D． 旗杆顶部的滑轮
16．2021年1月30日，荆州沙市机场正式通航，为荆州640万人口出行带来极大便利。某游客来机场乘机，他所用的拉杆旅行箱示意图如图所示。装有物品的旅行箱整体可视为杠杆，O为支点，B为重心，A为拉杆的端点。在A点沿图示方向施加拉力F使旅行箱保持静止。下列说法中正确的是（ ）
A．旅行箱受到的重力与水平地面对它的支持力是一对平衡力
B．其它条件不变时，仅缩短拉杆的长度，拉力F减小
C．其它条件不变时，使拉力F的方向沿顺时针改变10°，拉力F增大
D．箱内物体下滑，重心位置由B变至B′，拉力F增大
17．如图中的皮划艇运动员一手支撑住桨柄的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看作是一个杠杆。下图中的船桨模型中最合理的是（ ）
A． B． C． D．
18．“美好的一天，从拉着行李箱返校学习开始”。图甲中的同学拉着行李箱健步行走在校园水平路面上，行李箱匀速前进并保持倾角不变。假如这一过程中行李箱（含箱内物体）受到的重力G如图乙所示，则该同学对行李箱施加的拉力有没有可能是图乙中的F1、F2？你的判断是（ ）
A．F1可能，F2不可能 B．F1不可能，F2可能
C．F1和F2都可能 D．F1和F2都不可能
19．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
二．填空题
20．如图所示，在A点分别作用的四个力中，不能使杠杆处于平衡状态的力是 ，能使杠杆处于平衡状态的最小力是 ，若作用力F始终沿竖直方向则将杠杆抬到水平位置的过程中拉力F将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
21．如图所示，AC、BC为同一水平面上的两个光滑斜面，AC＞BC，∠CAB＝30°，∠C＝90°。在相等时间内把重为80N的同一物体从斜面底端分别沿AC、BC以相同的速度匀速推至C点，物体的机械能 （选填“增大”“减少“不变”），若推力分别为F1、F2，斜面的机械效率分别为η1、η2，则F1 F2，η1 η2（选填“＞”“＜”或“＝”）。
22．如图是一款健身拉力器原理图。斜面的倾角为30°，重500N的物体与固定在斜面底端的弹簧相连。小衢通过定滑轮拉着物体沿斜面向上匀速运动1m的过程中（此过程弹簧一直处于被拉伸状态），小衢对绳的拉力所做的功为500J，克服弹簧拉力做功为150J，则克服物体重力做功为 J；物体与斜面之间摩擦力的大小为 N。（忽略绳重、滑轮与轴的摩擦）
23．如图，“测动滑轮机械效率”时必须沿如图中 方向匀速拉动弹簧测力计。已知物体重为5N，滑轮重为1N。不计绳重和摩擦，弹簧测力计的最小示数为 N。
24．如图所示，物体A在物体B的重力作用下做匀速直线运动。若在A上再施加一个水平向左、大小为100N的拉力F（图中未画出），则物体A向左做匀速直线运动，此时物体A与桌面之间的摩擦力 N。物体B的重力是 。（不计绳重，轮重和摩擦）
25．如图所示，F1＝4N，F2＝3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。
（1）F2的功率为 W。
（2）物体A和地面之间 （填“有”或“无”）摩擦力。
26．2022年冬季奥林匹克运动会主办城市是北京，北京成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市。在某场馆建设中，有甲、乙、丙三种场景，回答下列问题：
（1）在甲、乙两场景中，甲、乙两物体在F1、F2作用下匀速上升，若F1＝F2，不计摩擦及绳与滑轮的重，则G甲：G乙＝ 。
（2）在丙场景中，工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A在5s内匀速上升了lm。已知物体A重400N，动滑轮重为100N，不计摩擦及绳重，则拉力的功率为 瓦，滑轮组的机械效率为 。
27．滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U形滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处下滑，仅依靠滑行，滑到与A相同高度的滑台B处时静止。请回答下列问题：
（1）整个过程中动能最大的位置是 ，机械能最大的位置是 （选填“A”、“O”或“B”）。
（2）若想滑到C点，小金提出只要增加“用力竖直向上跳起一段高度”这个操作即可实现，则在 （选填“A”、“O”或“B”）点起跳有可能达到该目的。
28．在中考体育考试中，小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若不考虑空气阻力，则实心球从离开手后到达最高点的过程中，球受 个力的作用，球的机械能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；在最高点时，球的动能 （选填“大于”或“等于”）零；实心球下落时，越来越快是因为 能转化为 能。
29．风力是指风吹到物体上所表现出的力量的大小。小滨同学设计了如图所示的装置研究风力的大小，一根轻杆一端固定一个小球，另一端固定于O点，轻杆能够绕O点转动，用电风扇水平送风吹动小球时，轻杆将转过一定的角度，与竖直方向成一个夹角θ，小球的重力为3N，轻杆的长度为0.6m，忽略小球体积的影响，回答下列问题：
（1）当水平风力增大时，角θ将 。（填“变大”或“变小”）
（2）当θ角为45°时，水平风力大小为 N；
（3）当风力将小球从竖直位置吹至θ＝60°时，风力对小球至少做功 J。
30．小宏用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，杠杆的质量分布均匀，右端固定在O点，杠杆可绕O点在竖直平面内转动，且AC＝BC＝OB；
（1）该实验中杠杆所做的额外功主要是 。
（2）他将重为G的钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为＝ （用物理量的符号表示）；
（3）若保持弹簧测力计位置不变，将钩码挂在C点，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度（不计摩擦），则弹簧测力计的示数F2 F1，杠杆的机械效率η1 η2（均选填“＞“或”＜“或”＝“）。
31．如图所示为使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械重和摩擦），请回答：
（1）将物体提升相同高度，四种方式所做的功 。（填“相同”或“不同”）
（2）所需动力最小的是 （填“F1”、“F2”、“F3”或“F4”）。
32．如图所示，用平行于斜面的拉力F，将一个重为10牛的物体由粗糙斜面底端匀速拉到顶端，斜面高度h＝4米，长度L＝8米，则拉力所做的有用功是 焦；若在这个过程中物体受到的摩擦力为1.25牛，则拉力F的大小为 牛。
卡车的车厢高1.5m，工人师傅将一块5m长的木板搭在地面与车厢之间构成斜面（如图所示），在车上用400N的拉力将重为1000N的木箱匀速拉上车厢，则这个斜面的机械效率是 ，物体受到的摩擦力是 N，若增大该斜面的倾角，斜面的机械效率将 。（选填“变大”、“变小”、“不变”）
34．如图所示，不计滑轮重及摩擦，物体M为边长5cm、质量7.5千克的正方体，用三种不同方法拉动物体在相同的水平地面上做匀速直线运动，使物体以相等速度移动相同的距离。
（1）物体M放在水平地面上时对地面的压强为 帕；
（2）所用拉力分别是F1、F2、F3，则F1：F2：F3＝ ；
（3）拉力F1、F2、F3的功率分别为P1、P2、P3，则P1：P2：P3＝ 。
35．2021年，温州大力建设共同富裕示范区，如图是某旧小区加装电梯时，工人将90千克的水泥匀速提升到10米高的楼层，用时15秒。
（1）动滑轮自重3千克，不计起重机钢绳重和摩擦，电动机对绳子的拉力为 牛。
（2）电动机的输出功率恒定为800瓦。该装置的机械效率为 。
36．为节约能源。某型号汽车在关闭发动机后，通过小型发电机将减速运动时的部分动能转化为电能储存在蓄电池中。表中所示是该型号汽车的部分技术参数，其中储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率。耗油量是指汽车正常行驶100km消耗燃油的体积。测试中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭发电机两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v，计算出动能Ek，作出Ek﹣s图像，如图所示。
××型汽车
总质量（kg） 1200
储能效率（%） 60
耗油量（L/100km） 10
（1）发电机在发电过程中，动能除了转化为电能外，由于线圈有电阻，还有部分能量转化为 能。
（2）测试时，汽车在大小为800N的牵引力作用下，以25m/s的速度正常行驶1000m。此过程中，汽车 。
A．受到的阻力为1.2×104N B．行驶的时间为400s
C．牵引力做的功为8×105J D．牵引力的功率为80kW
（3）由图像可知，表示开启发电机进行测试的图线是 （填“①”或“②”）。
三．计算题
37．用如图所示的滑轮组提升货物，已知动滑轮重30N，货物重360N，上升速度是0.3m/s，拉力F的功率是180W（不计绳重）。求：
（1）绳子自由端施加的拉力F是多少。
（2）滑轮组的机械效率η
（3）货物上升3m过程中，克服摩擦力做的功。
38．如图甲所示的装置，A是重15N的空吊篮，绳子B（与A相连）和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦。
（1）动滑轮的重力为 N；
（2）第2s内拉力F的功率为 W；
（3）此装置最多能匀速运载多重的货物？
39．如图，杠杆在水平位置平衡，物体M1重为500N，OA：OB＝2：3，每个滑轮重为20N，滑轮组的机械效率为80%，在拉力F的作用下，物体M2以0.5m/s速度匀速上升了5m。（杠杆与绳的自重、摩擦均不计）
求：（1）物体M2的重力；
（2）拉力F的功率；
（3）物体M1对水平面的压力。
四．解答题
40．如图甲所示，放在水平地面上的物体A受到水平向右的力F的作用，力F的大小以及物体A的运动速度大小v随时间t的变化情况如图乙所示。
（1）当t＝7s时，物体A受到的摩擦力f的大小为 N，方向为 。
（2）若该物体持续受到大小为10N的水平向左的拉力F作用时，物体的运动状态是 。
（3）如图丙所示，在A的两侧分别挂上柱状重物B、C，且C的一部分浸入水中。两个圆形装置（滑轮）不能改变力的大小，但能改变力的方向。已知GB＝20N，GC＝50N，C的横截面积为30cm2，长度足够，水够深。则当物体A不受摩擦力作用时，C的下底面受到水的压强是多少？若物体A移动就会触发报警装置（图中未画出），当物体A不移动时，最高水位与最低水位的差是多少？
41．如图，小型牵引机通过滑轮组匀速打捞起井中的物体。已知物体质量为120kg，密度为1.6×103kg/m3．物体在被拉出水面前后，牵引车作用在绳子上的拉力之比为1：2．不计摩擦、绳重及水的阻力。
（1）物体的体积多大？
（2）物体浸没在水中时所受的浮力是多少？
（3）物体出水面前，滑轮组的机械效率是多少？
参考答案与试题解析
一．选择题（共19小题）
1．如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做匀速直线运动，两次拉动木块得到的s﹣t图象分别是图乙中的图线①、②．两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别是P1、P2，则（ ）
A．F1＝F2，P1＞P2 B．F1＞F2，P1＞P2
C．F1＜F2，P1＝P2 D．F1＞F2，P1＝P2
解：（1）由题意知，两次拉动木块的过程中，木块对水平面的压力相同，接触面的粗糙程度相同，则滑动摩擦力相等；木块两次都进行匀速直线运动，拉力等于滑动摩擦力，所以拉力F相等，即F1＝F2。
（2）从图象中可以判断出，第①次的运动速度v较大，根据公式P＝＝＝Fv，当拉力相等时，速度越大，拉力的功率越大，即P1＞P2。
故选：A。
2．如图所示，40g的金属小球从导轨a处静止下滑，一次经过b处、c处，到达d处时恰好停下。下列说法错误的是（ ）
A．小球从a到b，重力做功0.24J
B．小球到达c点时动能为0
C．从a到d，小球损耗的机械能为0.16J
D．从b到c，小球的一部分动能转化为势能
解：
A、由图知，从a处到b处下降的高度：h＝60cm＝0.6m，
小球的重力做功：W＝Gh＝mgh＝40×10﹣3kg×10N/kg×0.6m＝0.24J，故A正确；
B、小球在c点时还会继续向左运动，此时的速度不为零，故动能不为零，故B错误；
C、在a处小球静止，动能为0，重力势能Ea＝mgha＝40×10﹣3kg×10N/kg×0.6m＝0.24J；
由题知，在d处小球静止，动能为0，重力势能Ed＝mghd＝40×10﹣3kg×10N/kg×0.2m＝0.08J；
小球克服导轨摩擦损失的机械能：△E＝Ea﹣Ed＝0.24J﹣0.08J＝0.16J，故C正确；
D、从b到c的过程中，小球克服导轨的摩擦会损失一部分机械能；在上升过程中，小球的质量不变，高度增大、速度减小，重力势能增大、动能减小，则小球的一部分动能转化为势能，故D正确。
故选：B。
3．网球落到水平地面后又会跳起来。如图是用频闪照相机拍摄的记录一只网球落地后运动过程的照片，照片中位置1和位置2高度相等，位置3高于位置1和2。则（ ）
A．该网球在位置1、2和3的机械能相等
B．该网球在位置1、2和3时，位置3的动能最小
C．该网球在位置1、2和3时，位置3的重力势能最小
D．该网球在位置1、2的机械能相等，在位置3的机械能最大
解：
AD、由图可知，网球弹起的高度逐渐减小，说明网球在弹跳的过程中需要克服摩擦和空气阻力做功，有一部分机械能转化为其他形式的能，所以，从位置1、2到位置3，网球的机械能是逐渐减小的，故AD错误；
B、网球在位置1、2和3，机械能逐渐减小，而位置3的高度最大、重力势能最大，且机械能等于动能与势能之和，所以位置3的动能最小，故B正确；
C、该网球在位置1、2和3时，位置3的高度最大、重力势能最大，故C错误；
故选：B。
4．如图所示，在粗糙的水平台面上，一轻弹簧左端固定，右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。开始时通过小球压缩弹簧到A位置（已知AO＝OB），释放小球，研究小球的情况，正确的是（ ）
A．球从A运动到B的过程中，弹簧对球的力始终与球运动的方向一致
B．球从A运动到B的过程中，摩擦力大小和方向始终不变
C．小球最后停下来的位置一定是在O点
D．小球出现最大的动能是在O点
解：A、小球从A运动到O的过程中弹簧被压缩，弹力的方向向右，小球从O运动到B的过程中被拉伸，小球所受弹力方向向左，故A错误；
B、摩擦力的方向总是阻碍小球相对于水平面的运动，属于滑动摩擦力，小球从A运动到B的过程中所受摩擦力的方向始终向左，又因为小球对水平面的压力、接触面的粗糙程度没变，则滑动摩擦力的大小不变，故B正确；
C、小球在运动过程中受弹力和摩擦力作用，当二者平衡时，小球可能静止，小球运动到O点时，弹簧保持原长，没有发生弹性形变，小球不受到弹力作用，故C错误；
D、小球由A运动到B的过程中，先是弹力大于摩擦力，则小球先加速，后是弹力小于摩擦力，再减速；而后弹力变方向，小球继续减速，直到速度减为零，可见，小球动能最大的位置应该在弹力和摩擦力平衡的位置，不是O点，故D错误。
故选：B。
5．如图所示，拉力F大小为10牛，A物体受到的重力是500N，A物体在拉力F作用下以0.2m/s的速度在水平地面上向左做匀速直线运动。不考虑滑轮摩擦和滑轮、绳子受到的重力，则下列说法正确的是（ ）
A．拉力F的功率是4瓦
B．2s内绳子自由端移动的距离是0.4米
C．5s内拉力F所做功的大小是30焦
D．物体A受到水平地面的摩擦力大小是500牛
解：
A、由图可知，n＝3，绳子自由端移动的速度：v绳＝3v物＝3×0.2m/s＝0.6m/s；
拉力F的功率：P＝＝＝Fv绳＝10N×0.6m/s＝6W，故A错误；
B、根据v＝可得，2s内绳子自由端移动的距离：s绳＝v绳t＝0.6m/s×2s＝1.2m，故B错误；
C、由P＝可得，5s内拉力F所做的功：W＝Pt′＝6W×5s＝30J，故C正确；
D、不考虑滑轮摩擦和滑轮、绳子受到的重力，水平地面的摩擦力：f＝nF＝3×10N＝30N，故D错误。
故选：C。
6．如图所示，物体A重120N，物体B的体积是1dm3，此时A恰能沿着水平桌面以0.2米/秒向右做匀速直线运动；若将B始终浸没在水中并以原速度匀速上升，需要对A施加100N水平向左的拉力，则下列选项正确的是（不计摩擦、绳重及滑轮重，g取10N/kg）（ ）
A．物体B匀速下降的速度是0.1米/秒
B．物体A向左做匀速直线运动与桌面之间的摩擦力为100N
C．物体B在水中匀速上升时，绳的拉力功率为2W
D．物体B密度是3×103千克/米3
解：
A、B物体下滑的速度为vB＝2vA＝2×0.2m/s＝0.4m/s．此选项错误；
B、C、D、当物体A水平向右匀速运动时，分别对A、B物体受力分析如下图所示：
则根据力的平衡条件可得：f＝2F1，F1＝GB，
∵G＝mg，m＝ρV，∴f＝2GB＝2mBg＝2ρVg﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当A向左匀速直线运动时，分别对A、B物体受力分析如下图所示：
∵A物体对水平桌面的压力不变，接触面粗糙程度不变，∴f的大小不变，
则根据力的平衡条件可得：F＝f+F2，F2＝2（GB﹣F浮），∴F＝f+2（GB﹣F浮）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
∵B物体始终浸没在水中，∴V排＝V，∴F浮＝ρ水gV﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
由①②③式可得：
∴F＝4ρVg﹣2ρ水gV，
即：ρ＝＝＝3×103kg/m3。
物体A受到的摩擦力为f＝2GB＝2ρgV＝2×3×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3＝60N。
B物体的重力为GB＝30N，
B受到的浮力为F浮＝ρ水gVB＝1.0×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3＝10N，
物体B在水中匀速上升时，绳的拉力为F2＝GB﹣F浮＝30N﹣10N＝20N，
拉力的功率为P2＝F2vB＝20N×0.4m/s＝8W。
选项B、C错误，选项D正确。
故选：D。
7．如图所示，用拴在细线下的小球在竖直平面内来回摆动做实验A、C是小球能摆到的最高点，B点是最低点，不计空气阻力，下列分析正确的是（ ）
A．小球在运动过程中受到绳子的拉力对小球做功
B．小球在最高点C时受到平衡力的作用
C．如在B点把绳子剪断，小球至落地前的运动状态都将时刻在改变，机械能不变
D．如在D点绳子突然断了，小球可能落到E点
解：A、小球在运动过程中受到绳子的拉力始终与运动方向垂直，所以拉力对小球不做功。故A错误；
B、小球在C点时做圆周运动，处于非平衡状态，故受到的重力和拉力不是一对平衡力，故B错误；
C、如在B点把绳子剪断，小球由于惯性继续向前运动，由于受重力作用小球向下运动，小球进行曲线运动，小球的运动状态时刻在变，由于忽略空气阻力作用，小球的机械能不变，故C正确；
D、小球无论是上升还是下降，由于惯性小球保持原来的运动状态，不能落到绳子断开点的下方E点，故D错误。
故选：C。
8．如图甲是某运动员正在做蹦极运动。如图乙所示，运动员从高处O点开始下落，OA段的长度是弹性绳的自由长度，在B点时他所受弹性绳弹力恰好等于其重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图丙所示（蹦极过程视为竖直方向的运动）。下列判断正确的是（ ）
A．t0时刻运动员正好在B点位置
B．运动员重力大小等于F0
C．从O点到B点过程中运动员动能增大
D．蹦极的整个过程，运动员的机械能保持不变
解：A、由图可知，t0时刻的弹力最大，弹性绳形变程度最大，是C点位置，故A错误；
B、由图知，最后绳的弹性势能几乎不变，说明此时运动员已经静止下来，此时拉力与重力平衡，由图象知，弹力小于F0，则重力小于F0，故B错误；
C、运动员从O到A的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大；从A点到B点过程中，运动员受到的弹力小于重力，所以运动员向下做加速运动，速度变大，质量不变，动能变大，故C正确；
D、从O到A，运动员向下运动，弹性绳没有发生形变，运动员机械能不变；A到B的过程中，运动员的一部分机械能转化为弹性势能；最终静止时，人的一部分机械能转化为了弹性势能，所以整个过程中运动员的机械能是变化的，故D错误。
故选：C。
9．弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示，图乙是小科玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状态，针对此过程分析正确的是（ ）
A．在a状态时，弹簧的弹性势能最大
B．在b状态时，小科的动能达到最大
C．b→c，弹簧的弹性势能转化为小科的重力势能
D．a→b，小科的机械能保持不变
解：A、在a状态时，弹簧的形变程度最大，弹性势能最大，故A正确；
B、a→b的过程中，开始一段时间内，弹簧的形变量较大，向上的弹力大于向下的重力，小金做加速运动；随着弹簧形变量的减小，弹力减小，当弹力等于重力时，小科的速度达到最大，（此时动能动能最大）；继续向上运动时，弹力继续减小，向上的弹力小于向下的重力时，小科做减速运动，到达b点时，弹力为0；所以在b点，小科的动能不是最大的，故B错误；
C、b→c的过程中，即离开地面上升的过程，小科的质量不变，速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，所以该过程中是动能转化为人的重力势能，故C错误；
D、a→b的过程中，弹簧的弹性势能转化机械能，所以小科的机械能变大，故D错误。
故选：A。
10．投掷实心球是中考体育项目之一。若不计空气阻力，如图实心球从离开手到落地前的过程中，下列关于能量大小随时间变化的曲线中，正确的是（ ）
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
解：
（1）实心球在上升的过程中，速度越来越小，动能越来越小，当上升到最高点时，速度最小，动能最小，但不为0；在下落的过程中，速度越来越大，动能越来越大；
所以，实心球的动能先减小，上升到最高点时动能最小（但不为0），然后又增大，故图①错误，图②正确。
（2）实心球开始上升时，具有一定的高度，具有一定的重力势能；在上升的过程中，高度越来越大，重力势能越来越大，当上升到最高点时，高度最高，重力势能最大；在下落的过程中，高度越来越小，最后落地，则重力势能越来越小，直到为零；
所以，实心球的重力势能是先增大（最初的重力势能不为0），上升到最高点时重力势能最大，然后又减小，最后为零，故图③正确，④错误。
故选：D。
11．如图所示，粗糙程度相同的斜面与水平面在a点相连，弹簧左端固定在竖直墙壁上，弹簧处于自由状态时右端在b点，小物块从斜面的c点由静止自由滑下，与弹簧碰撞后又返回到斜面上，最高到达d点。下列说法正确的是（ ）
A．弹簧被压缩到最短时，弹性势能最小
B．小物块从c向a运动的过程中，重力势能减小
C．小物块从b向a运动的过程中，动能增加
D．小物块在整个运动过程中，机械能守恒
解：
A、弹簧被压缩到最短时，其形变程度最大，所以弹簧的弹性势能最大，故A错误；
B、小物块从c向a运动的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，故B正确；
C、小物块从b向a运动的过程中，物块不再受到弹力，由于受到摩擦力的作用，其速度会逐渐减小，所以其动能会减小，故C错误；
D、小物块在整个运动过程中，由于摩擦力的作用，其机械能总量会减少，即机械能不守恒，故D错误。
故选：B。
12．公筷公勺是文明新“食尚”。当你用筷子夹菜时，你就在使用杠杆了。下列工具正常使用时与筷子是同类型杠杆的是（ ）
A．开瓶盖的起子 B．剪钢丝的钳子
C．掀泥土的铁锹 D．撬石块的木棒
解：筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。
A、开瓶盖的起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；
B、剪钢丝的钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意；
C、掀泥土的铁锹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C符合题意；
D、撬石块的木棒在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。
故选：C。
13．下列杠杆在使用时为了省距离的是（ ）
A．起子 B．道钉撬
C．筷子 D．钢丝钳
解：
A、起子在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离，故A不符合题意；
B、道钉撬在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离，故B不符合题意；
C、筷子在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，费力但省距离，故C符合题意；
D、钢丝钳在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离，故D不符合题意；
故选：C。
14．建筑工人用独轮车搬运砖头，如图所示。推车时人手向上的作用力小于车厢和砖头的总重力，对此分析正确的是（ ）
A．以轮子轴心为支点，动力臂大于阻力臂
B．以轮子轴心为支点，动力臂小于阻力臂
C．以人手握车杆的点为支点，动力臂大于阻力臂
D．以人手握车杆的点为支点，动力臂小于阻力臂
解：
建筑工人用独轮车搬运砖头时，独轮车绕轮子轴心转动，则支点是轮子轴心，人手向上的作用力是动力，车厢和砖头的总重力是阻力；
已知推车时人手向上的作用力小于车厢和砖头的总重力，即动力小于阻力，所以根据杠杆平衡条件可知，动力臂大于阻力臂，故选项A正确、BCD错误。
故选：A。
15．如图所示的机械使用时能省力的是（ ）
A． 筷子 B． 开瓶器
C． 前臂 D． 旗杆顶部的滑轮
解：A、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A不符合题意；
B、开瓶器使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B符合题意；
C、前臂拿起物体过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C不符合题意；
D、旗杆顶部的滑轮是定滑轮。定滑轮使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故D不符合题意。
故选：B。
16．2021年1月30日，荆州沙市机场正式通航，为荆州640万人口出行带来极大便利。某游客来机场乘机，他所用的拉杆旅行箱示意图如图所示。装有物品的旅行箱整体可视为杠杆，O为支点，B为重心，A为拉杆的端点。在A点沿图示方向施加拉力F使旅行箱保持静止。下列说法中正确的是（ ）
A．旅行箱受到的重力与水平地面对它的支持力是一对平衡力
B．其它条件不变时，仅缩短拉杆的长度，拉力F减小
C．其它条件不变时，使拉力F的方向沿顺时针改变10°，拉力F增大
D．箱内物体下滑，重心位置由B变至B′，拉力F增大
解：
A、在A点沿图示方向施加拉力F使旅行箱保持静止，旅行箱受到的合力为0，旅行箱受到竖直向下的重力、竖直向上的地面施加的支持力、斜向上的拉力F的共同作用，所以重力和支持力的大小不同，不是一对平衡力，故A错误；
B、由图知，O为支点，反向延长力F的作用线，由O点做F作用线的垂线，垂线段长为其力臂L，如图所示：
；
其它条件不变时，仅缩短拉杆的长度，由图可知，动力臂会变小，在阻力、阻力臂不变时，动力臂变小，根据杠杆的平衡条件“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”可知，拉力F增大，故B错误；
C、其它条件不变时，使拉力F的方向沿顺时针改变10°，动力臂会变小，在阻力、阻力臂不变时，动力臂变小，根据杠杆的平衡条件可知，拉力F增大，故C正确；
D、箱内物体下滑，重心位置由B变至B′，阻力不变，阻力臂变小，动力臂不变，根据杠杆的平衡条件可知，拉力F减小，故D错误。
故选：C。
17．如图中的皮划艇运动员一手支撑住桨柄的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看作是一个杠杆。下图中的船桨模型中最合理的是（ ）
A． B．
C． D．
解：由题意可知，撑住桨柄的末端为支点，下面的手给浆向后的力，这时水给浆一个向前的力，所以船前进。
故选：B。
18．“美好的一天，从拉着行李箱返校学习开始”。图甲中的同学拉着行李箱健步行走在校园水平路面上，行李箱匀速前进并保持倾角不变。假如这一过程中行李箱（含箱内物体）受到的重力G如图乙所示，则该同学对行李箱施加的拉力有没有可能是图乙中的F1、F2？你的判断是（ ）
A．F1可能，F2不可能 B．F1不可能，F2可能
C．F1和F2都可能 D．F1和F2都不可能
解：图甲中的同学拉着行李箱健步行走在校园水平路面上，行李箱匀速前进，受力平衡，受到竖直向上的支持力、竖直向下的重力、水平向左的摩擦力和拉力的共同作用；F1的方向是竖直向上的，不会产生向右的动力；
F2的方向虽然斜向上，但该力的作用效果会使得箱子顺时针转动，无法使箱子保持平衡状态，箱子不能做匀速直线运动，所以F1、F2都不可能。
故选：D。
19．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
解：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、杆秤使用时，有G物Lab＝G砣L砣，将a、b点都向左移等长距离，Lab不变，L砣变大，G砣不变，可见G物变大，则所称量物体的质量变大，量程变大，故D正确。故选：D。
二．填空题（共17小题）
20．如图所示，在A点分别作用的四个力中，不能使杠杆处于平衡状态的力是 F1 ，能使杠杆处于平衡状态的最小力是 F3 ，若作用力F始终沿竖直方向则将杠杆抬到水平位置的过程中拉力F将 不变 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
解：（1）如图杠杆所受的阻力是物体作用在杠杆上的力，其使杠杆顺时针转动，则动力应使杠杆逆时针转动，
由图可知F1使杠杆顺时针转动，F2、F3、F4使杠杆逆时针转动，所以不能使杠杆处于平衡状态的力是F1；
（2）F2、F3、F4的力臂分别为OD、OB、OC，其中OB最长，
又∵阻力和阻力臂一定，根据杠杆的平衡条件FL＝GL′，∴F3最小。
（3）若作用力F始终沿竖直方向则将杠杆抬到水平位置的过程中，
阻力臂与动力臂的比值不变，阻力不变，由杠杆平衡条件可知，拉力F不变。
故答案为：F1；F3；不变。
21．如图所示，AC、BC为同一水平面上的两个光滑斜面，AC＞BC，∠CAB＝30°，∠C＝90°。在相等时间内把重为80N的同一物体从斜面底端分别沿AC、BC以相同的速度匀速推至C点，物体的机械能 增大 （选填“增大”“减少“不变”），若推力分别为F1、F2，斜面的机械效率分别为η1、η2，则F1 ＜ F2，η1 ＝ η2（选填“＞”“＜”或“＝”）。
解：物体匀速运动，物体的动能不变，物体的高度增加，物体的重力势能增大，机械能等于动能与势能的总和，则物体的机械能增大，AC＞BC，∠CAB＝30°，由图可知斜面AC倾斜角度小于BC的倾角，所以物体沿AC运动时推力较小，即F1＜F2；
由题知，AC和BC是两个光滑的斜面，额外功为0，根据W＝Gh可知推力在两斜面上做的有用功相同，根据η＝可知η1＝η2。
故答案为：增大；＜；＝。
22．如图是一款健身拉力器原理图。斜面的倾角为30°，重500N的物体与固定在斜面底端的弹簧相连。小衢通过定滑轮拉着物体沿斜面向上匀速运动1m的过程中（此过程弹簧一直处于被拉伸状态），小衢对绳的拉力所做的功为500J，克服弹簧拉力做功为150J，则克服物体重力做功为 250 J；物体与斜面之间摩擦力的大小为 100 N。（忽略绳重、滑轮与轴的摩擦）
解：已知斜面的倾角为30°，物块沿斜面向上匀速运动距离为s＝1m，
则竖直方向上运动的距离h＝sin30°×s＝×1m＝0.5m，
克服物块重力做的功W2＝Gh＝500N×0.5m＝250J；
忽略绳重、滑轮与轴的摩擦，所做的额外功W额＝W总﹣W1﹣W2＝500J﹣250J﹣150J＝100J，
由W额＝fs可得，物块与斜面之间摩擦力的大小f＝＝＝100N。
故答案为：250；100。
23．如图，“测动滑轮机械效率”时必须沿如图中 F4 方向匀速拉动弹簧测力计。已知物体重为5N，滑轮重为1N。不计绳重和摩擦，弹簧测力计的最小示数为 3 N。
解：使用动滑轮（变形的省力杠杆）时，拉力与竖直方向夹角不同时，拉力的大小不同，为了准确测出拉力的大小和绳子自由端移动的距离需竖直向上匀速拉动测力计，即沿F4方向；
由图可知n＝2，不计绳重和摩擦，则所用的拉力（弹簧测力计的示数）为：
F拉＝（G物+G轮）＝×（5N+1N）＝3N。
故答案为：F4；3。
24．如图所示，物体A在物体B的重力作用下做匀速直线运动。若在A上再施加一个水平向左、大小为100N的拉力F（图中未画出），则物体A向左做匀速直线运动，此时物体A与桌面之间的摩擦力 50 N。物体B的重力是 25 。（不计绳重，轮重和摩擦）
解：
物体A在物体B的重力作用下向右做匀速直线运动时，A受到的摩擦力等于动滑轮对A的拉力，即f＝F动；
当物体A向左做匀速直线运动时，受到向左的拉力F、向右的摩擦力f和F动，
即；F＝f+F动，
因f＝F动，所以F＝2f，即：100N＝2f，
解得f＝F动＝50N，且此时摩擦力方向水平向右。
动滑轮上有2段绳子承担拉力，滑轮与绳间摩擦、绳重和滑轮重均不计
那么动滑轮上受到的拉力和物体B的重力的关系为：F动＝2GB；
则：GB＝F动＝×50N＝25N，。
故答案为：50；25。
25．如图所示，F1＝4N，F2＝3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。
（1）F2的功率为 0.6 W。
（2）物体A和地面之间 有 （填“有”或“无”）摩擦力。
解：（1）由图知，平放置滑轮组的动滑轮端的绳子股数n＝2，拉力端移动速度v＝2vB＝2×0.1m/s＝0.2m/s，根据公式P＝＝＝Fv可得，拉力做功功率P＝F2v＝3N×0.2m/s＝0.6W；
（2）物体A处于静止状态，受到向右的拉力F1以及B对它的向左的滑动摩擦力fA，由B在物体A表面向左做匀速直线运动受力平衡可知，B受到A的滑动摩擦力fA'＝F拉＝2F2＝6N，由力的相互性可知A受到B向左的滑动摩擦力fA＝fA'＝6N又F1＝4N故fA＞F1，则物体A还应受到地面对其一个向右的大小为2N的静摩擦力，物体A与地面之间有摩擦力。
故答案为：（1）0.6；（2）有。
26．2022年冬季奥林匹克运动会主办城市是北京，北京成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市。在某场馆建设中，有甲、乙、丙三种场景，回答下列问题：
（1）在甲、乙两场景中，甲、乙两物体在F1、F2作用下匀速上升，若F1＝F2，不计摩擦及绳与滑轮的重，则G甲：G乙＝ 1：2 。
（2）在丙场景中，工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A在5s内匀速上升了lm。已知物体A重400N，动滑轮重为100N，不计摩擦及绳重，则拉力的功率为 100 瓦，滑轮组的机械效率为 80% 。
解：（1）由图甲可知，图中的滑轮为定滑轮，因为不计摩擦及绳与滑轮的重时绳子自由端的拉力F＝G，所以甲物体的重力：G甲＝F1，
由图乙可知，图中的滑轮为动滑轮，n＝2，因为不计摩擦及绳与滑轮的重时，绳子自由端的拉力F＝G，所以乙物体的重力：G乙＝2F2，
则甲、乙物体的重力之比：G甲：G乙＝F1：2F2＝1：2；
（2）由图丙可知，n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×1m＝2m，
因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力：F＝（G+G动）＝×（400N+100N）＝250N，
拉力做的总功：W总＝Fs＝250N×2m＝500J，
拉力做功的功率：P＝＝＝100W；
因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝＝80%。
故答案为：（1）1：2；（2）100；80%。
27．滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U形滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处下滑，仅依靠滑行，滑到与A相同高度的滑台B处时静止。请回答下列问题：
（1）整个过程中动能最大的位置是 O ，机械能最大的位置是 A （选填“A”、“O”或“B”）。
（2）若想滑到C点，小金提出只要增加“用力竖直向上跳起一段高度”这个操作即可实现，则在 A、O （选填“A”、“O”或“B”）点起跳有可能达到该目的。
解：（1）运动员在下滑的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能，在O点时的重力势能最小，动能最大；
运动员在运动的过程中，会克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，机械能会逐渐变小，人在B点时全蹲，重心降低了，B点的重力势能要小于A点的重力势能，所以机械能最大点在A处；
（2）运动员在B点时静止，用力竖直向上跳起一段高度，还会落在B点，不能到达C点；
运动员在A、O点时用力竖直向上跳起一段高度，此时运动员的机械能变大，到达B点后有一定的速度，能到达C点。
故答案为：（1）O；A；（2）A、O。
28．在中考体育考试中，小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若不考虑空气阻力，则实心球从离开手后到达最高点的过程中，球受 一 个力的作用，球的机械能 不变 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；在最高点时，球的动能 大于 （选填“大于”或“等于”）零；实心球下落时，越来越快是因为 重力势 能转化为 动 能。
解：
（1）不考虑空气阻力，实心球离开手后，手的作用力消失，实心球由于具有惯性会向前飞行，此过程中只受到竖直向下的重力；
（2）不考虑空气阻力，球的机械能总量保持不变；
（3）球在最高点时，仍有向前的速度，所以动能大于零。
（4）实心球下落时，质量不变，高度变小，重力势能变小，重力势能转化为动能，动能越来越大，速度越来越快。
故答案为：一；不变；大于；重力势；动。
29．风力是指风吹到物体上所表现出的力量的大小。小滨同学设计了如图所示的装置研究风力的大小，一根轻杆一端固定一个小球，另一端固定于O点，轻杆能够绕O点转动，用电风扇水平送风吹动小球时，轻杆将转过一定的角度，与竖直方向成一个夹角θ，小球的重力为3N，轻杆的长度为0.6m，忽略小球体积的影响，回答下列问题：
（1）当水平风力增大时，角θ将 变大 。（填“变大”或“变小”）
（2）当θ角为45°时，水平风力大小为 3 N；
（3）当风力将小球从竖直位置吹至θ＝60°时，风力对小球至少做功 0.9 J。
解：（1）已知用电风扇水平送风吹动小球时，轻杆将转过一定的角度，与竖直方向成一个夹角θ，由图可知，当水平风力增大时，角θ将变大；
（2）根据共点力平衡得，风对小球的作用力F＝Gtan45°＝3N×1＝3N；
（ 3）当风力将小球从竖直位置吹至θ＝60°时，如图所示：
；
此时小球上升的高度h＝l（1﹣cos60°）＝0.6m×（1﹣）＝0.3m；风力做功，转化为重力势能W＝mgh＝Gh＝3N×0.3m＝0.9J。
故答案为：（l）变大；（2）2；（3）0.9。
30．小宏用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，杠杆的质量分布均匀，右端固定在O点，杠杆可绕O点在竖直平面内转动，且AC＝BC＝OB；
（1）该实验中杠杆所做的额外功主要是 使用杠杆时需要克服杠杆自重、克服摩擦力等做功 。
（2）他将重为G的钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为＝ ×100% （用物理量的符号表示）；
（3）若保持弹簧测力计位置不变，将钩码挂在C点，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度（不计摩擦），则弹簧测力计的示数F2 ＞ F1，杠杆的机械效率η1 ＜ η2（均选填“＞“或”＜“或”＝“）。
解：（1）因为杠杆自身有重力，提升物体的同时也要提升杠杆，即克服杠杆自重做功、克服摩擦力等做功，就有了额外功；
（2）有用功：W有＝Gh2；总功：W总＝F1h1，则杠杆的机械效率为η＝×100%＝×100%；
（3）悬挂点移至C点，从图中可以看出，拉力的力臂不变，钩码的重力不变，钩码的重力的力臂变大，根据杠杆的平衡条件可知，弹簧测力计的示数变大，即F2＞F1；
悬挂点移至C点时，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度，有用功不变，但杠杆提升的高度减小，额外功减小，又因为总功等于额外功与有用功之和，因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功，根据η＝知机械效率变大，即η1＜η2。
故答案是：（1）使用杠杆时需要克服杠杆自重、克服摩擦力等做功；（2）×100%；（3）＞；＜。
31．如图所示为使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械重和摩擦），请回答：
（1）将物体提升相同高度，四种方式所做的功 相同 。（填“相同”或“不同”）
（2）所需动力最小的是 D （填“F1”、“F2”、“F3”或“F4”）。
解：（1）使用简单机械时，不计机械重和摩擦，那么就不做额外功，即有用功等于总功，所以根据W＝Gh可知，将物体提升相同高度，四种方式所做的功相同。
（2）不计机械重和摩擦，
A、由图知，F1×4m＝G×2m，所以F1＝；
B、由图知，滑轮组由三段绳子承担物重，所以F2＝；
C、由图知，是定滑轮，物体挂在自由端，所以F3＝G；
D、根据杠杆的平衡条件：F4×（l+3l）＝G×l，所以F4＝。
综合以上分析得D最省力。
故答案为：（1）相同；（2）D。
32．如图所示，用平行于斜面的拉力F，将一个重为10牛的物体由粗糙斜面底端匀速拉到顶端，斜面高度h＝4米，长度L＝8米，则拉力所做的有用功是 40 焦；若在这个过程中物体受到的摩擦力为1.25牛，则拉力F的大小为 6.25 牛。
解：拉力所做的有用功W有用＝Gh＝10N×4m＝40J，
拉力所做的额外功W额外＝fL＝1.25N×8m＝10J，
拉力所做的总功W总＝W有用+W额外＝40J+10J＝50J，
拉力F的大小F＝＝＝6.25N。
故答案为：40；6.25。
33．卡车的车厢高1.5m，工人师傅将一块5m长的木板搭在地面与车厢之间构成斜面（如图所示），在车上用400N的拉力将重为1000N的木箱匀速拉上车厢，则这个斜面的机械效率是 75% ，物体受到的摩擦力是 100 N，若增大该斜面的倾角，斜面的机械效率将 变大 。（选填“变大”、“变小”、“不变”）
解：工人所做的总功为：W总＝Fs＝400N×5m＝2000J，
工人所做的有用功为：W有＝Gh＝1000N×1.5m＝1500J，
斜面的机械效率为：η＝＝×100%＝75%；
工人所做额外功为：W额＝W总﹣W有＝2000J﹣1500J＝500J，
由W额＝fs可得物体受到的摩擦力为：f＝＝＝100N；
（2）当斜面的倾角变大时，物体对斜面的压力逐渐变小，在接触面粗糙程度不变时，压力变小，物体受到的滑动摩擦力变小，额外功变小，有用功不变，总功变小，由机械效率公式可知，斜面的机械效率变大。
故答案为：75%；100；变大。
34．如图所示，不计滑轮重及摩擦，物体M为边长5cm、质量7.5千克的正方体，用三种不同方法拉动物体在相同的水平地面上做匀速直线运动，使物体以相等速度移动相同的距离。
（1）物体M放在水平地面上时对地面的压强为 3×104 帕；
（2）所用拉力分别是F1、F2、F3，则F1：F2：F3＝ 2：1：4 ；
（3）拉力F1、F2、F3的功率分别为P1、P2、P3，则P1：P2：P3＝ 1：1：1 。
解：
（1）物体M放在水平地面上时对地面的压力：F＝G＝mg＝7.5kg×10N/kg＝75N，
受力面积：S＝5cm×5cm＝25cm2＝2.5×10﹣3m2；
物体M对地面的压强：p＝＝＝3×104Pa；
（2）（3）由题意可知，物体M对水平面的压力不变、接触面的粗糙程度也不变，则物体M受到的摩擦力相同，设物体与水平面的摩擦力为f，物体移动的速度为v0；
甲图：滑轮为定滑轮，定滑轮不能省力，且不计滑轮重及摩擦，则此时拉力F1＝f；拉力作用点移动的速度v1＝v0；
乙图：滑轮为动滑轮，动滑轮能省一半的力，则此时拉力F2＝f；但是多费1倍的距离，则拉力作用点移动的速度v2＝2v0；
丙图：滑轮为动滑轮，但拉力的作用点在动滑轮的轴上，因此是一个费力杠杆，多费1倍的力，省一半的距离，因此F3＝2f，拉力作用点移动的速度v3＝v0；
综上分析可知：
F1：F2：F3＝f：f：2f＝2：1：4；
v1：v2：v3＝v0：2v0：v0＝2：4：1；
根据P＝＝＝Fv知，拉力的功率之比为：
P1：P2：P3＝F1v1：F2v2：F3v3＝2×2：1×4：4×1＝1：1：1。
故答案为：（1）3×104；（2）2：1：4；（3）1：1：1。
35．2021年，温州大力建设共同富裕示范区，如图是某旧小区加装电梯时，工人将90千克的水泥匀速提升到10米高的楼层，用时15秒。
（1）动滑轮自重3千克，不计起重机钢绳重和摩擦，电动机对绳子的拉力为 310 牛。
（2）电动机的输出功率恒定为800瓦。该装置的机械效率为 75% 。
解：（1）水泥的重力：
G水泥＝m水泥g＝90kg×10N/kg＝900N，
动滑轮的重力：
G动＝m动g＝3kg×10N/kg＝30N，
由图可知n＝3，因为不计绳重和摩擦，所以电动机对绳子的拉力：
F＝（G水泥+G动）＝×（900N+30N）＝310N；
（2）由P＝可知，电动机做的总功：
W总＝Pt＝800W×15s＝12000J，
有用功：
W有＝Gh＝900N×10m＝9000J，
则该装置的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝75%。
故答案为：（1）310；（2）75%。
36．为节约能源。某型号汽车在关闭发动机后，通过小型发电机将减速运动时的部分动能转化为电能储存在蓄电池中。表中所示是该型号汽车的部分技术参数，其中储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率。耗油量是指汽车正常行驶100km消耗燃油的体积。测试中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭发电机两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v，计算出动能Ek，作出Ek﹣s图像，如图所示。
××型汽车
总质量（kg） 1200
储能效率（%） 60
耗油量（L/100km） 10
（1）发电机在发电过程中，动能除了转化为电能外，由于线圈有电阻，还有部分能量转化为 内 能。
（2）测试时，汽车在大小为800N的牵引力作用下，以25m/s的速度正常行驶1000m。此过程中，汽车 C 。
A．受到的阻力为1.2×104N
B．行驶的时间为400s
C．牵引力做的功为8×105J
D．牵引力的功率为80kW
（3）由图像可知，表示开启发电机进行测试的图线是 ② （填“①”或“②”）。
解：（1）发电机在发电过程中，动能除了转化为电能外，由于线圈有电阻，由焦耳定律可知，还有部分能量转化为内能。
（2）A、汽车匀速行驶，在水平方向上受到的牵引力与阻力是一对平衡力，由二力平衡条件可知阻力f＝F＝800N，故A错误；
B、行驶的时间为：t＝＝＝40s，故B错误；
C、牵引力做的功为：W＝Fs＝800N×1000m＝8×105J，故C正确；
D、牵引力的功率为：P＝＝＝20000W＝20kW，故D错误；
故选C。
（3）若开启发电机，则动能会有一部分转化为电能，一部分克服摩擦做功；而关闭发电机时，动能全部用于克服摩擦做功，因此开启发电机时动能减小得较快，且运动的路程会较短，动能与路程的图象是②。
故答案为：（1）内；（2）C；（3）②。
三．计算题（共3小题）
37．用如图所示的滑轮组提升货物，已知动滑轮重30N，货物重360N，上升速度是0.3m/s，拉力F的功率是180W（不计绳重）。求：
（1）绳子自由端施加的拉力F是多少。
（2）滑轮组的机械效率η
（3）货物上升3m过程中，克服摩擦力做的功。
解：
（1）手拉绳子的速度为v2＝3v1＝3×0.3m/s＝0.9m/s，
由P＝＝＝Fv得，
作用在绳子自由端的拉力：F＝＝＝200N；
（2）由η＝＝＝＝得，
滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝60%；
（2）绳子自由端拉下的长度为s＝3h＝3×3m＝9m，
拉力做的总功为W总＝Fs＝200N×9m＝1800J，
有用功：W有＝Gh＝360N×3m＝1080J，
额外功：W额＝W总﹣W有＝1800J﹣1080J＝720J
滑轮组克服动滑轮重做的功：W＝G动h＝30N×3m＝90J，
滑轮组克服摩擦力做的功为Wf＝W额﹣W动＝720J﹣90J＝630J。
答：（1）绳子自由端施加的拉力为200N；
（2）滑轮组的机械效率η为60%；
（3）货物上升3m过程中，克服摩擦力做的功为630J。
38．如图甲所示的装置，A是重15N的空吊篮，绳子B（与A相连）和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦。
（1）动滑轮的重力为 5 N；
（2）第2s内拉力F的功率为 40 W；
（3）此装置最多能匀速运载多重的货物？
解：
（1）由图丙可知，在1～2s内（第2s内）A被匀速提升，由图乙可知拉力F＝10N，
由图知，n＝2，忽略绳重及摩擦，拉力F＝（GA+G动），则动滑轮重力：
G动＝2F﹣GA＝2×10N﹣15N＝5N；
（2）由图丙可知，第2s内A上升的速度vA＝2m/s，拉力端移动速度v＝2vA＝2×2m/s＝4m/s，
第2s内拉力F的功率：
P＝＝＝Fv＝10N×4m/s＝40W；
（3）忽略绳重及摩擦，C处绳子拉力：FC＝（FB+G动）＝（FB+5N），
则当C处最大拉力为50N时，B处拉力为95N，小于绳子B能承受的最大拉力100N；
当B处最大拉力为100N时，C处拉力为52.5N，大于绳子C能承受的最大拉力50N；
所以要以C处最大拉力为准，此时B处的拉力：
FB＝GA+G货物＝95N，
此装置最多能匀速运载货物的重力：
G货物＝FB﹣GA＝95N﹣15N＝80N。
答：（1）动滑轮的重力为5N。
（2）第2s内拉力F的功率为40W。
（3）此装置最多能匀速运载80N的货物。
39．如图，杠杆在水平位置平衡，物体M1重为500N，OA：OB＝2：3，每个滑轮重为20N，滑轮组的机械效率为80%，在拉力F的作用下，物体M2以0.5m/s速度匀速上升了5m。（杠杆与绳的自重、摩擦均不计）
求：（1）物体M2的重力；
（2）拉力F的功率；
（3）物体M1对水平面的压力。
解：
（1）因杠杆与绳的自重、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：
η＝＝＝，
即：80%＝，
解得物体M2的重力：G＝80N；
（2）由图知，绳子的有效段数为2，绳的自重、摩擦均不计，则作用在绳子自由端的拉力：
F＝＝＝50N；
物体M2以0.5m/s速度匀速上升了h，绳子自由端移动的距离为：s＝2h，
由v＝可得绳子自由端的速度为：
v绳＝2v＝2×0.5m/s＝1m/s；
拉力F的功率：
P＝＝＝Fv绳＝50N×1m/s＝50W；
（3）由力的平衡条件可得，B端对定滑轮向上的拉力：
F′B＝3F+G定＝3×50N+20N＝170N，
根据力的作用是相互的，则定滑轮对杠杆B端的拉力为：FB＝F′B＝170N，
根据杠杆的平衡条件可得：FA×OA＝FB×OB，
故绳子对杠杆A端的拉力为：
FA＝×FB＝×170N＝255N，
力的作用是相互的，则绳子对M1向上的拉力为FA′＝FA＝255N，
根据力的平衡，地面对M1的支持力：
F支＝G1﹣FA′＝500N﹣255N＝245N；
由力的相互性可知，物体M1对水平面的压力：
F压＝F支＝245N。
答：（1）物体M2的重力为80N；
（2）拉力F的功率为50W；
（3）物体M1对水平面的压力为245N。
四．解答题（共2小题）
40．如图甲所示，放在水平地面上的物体A受到水平向右的力F的作用，力F的大小以及物体A的运动速度大小v随时间t的变化情况如图乙所示。
（1）当t＝7s时，物体A受到的摩擦力f的大小为 10 N，方向为 水平向左 。
（2）若该物体持续受到大小为10N的水平向左的拉力F作用时，物体的运动状态是 静止状态或匀速直线运动状态 。
（3）如图丙所示，在A的两侧分别挂上柱状重物B、C，且C的一部分浸入水中。两个圆形装置（滑轮）不能改变力的大小，但能改变力的方向。已知GB＝20N，GC＝50N，C的横截面积为30cm2，长度足够，水够深。则当物体A不受摩擦力作用时，C的下底面受到水的压强是多少？若物体A移动就会触发报警装置（图中未画出），当物体A不移动时，最高水位与最低水位的差是多少？
解：（1）由v随时间t的变化图象可知，当运动8s以后物体A做匀速直线运动，处于平衡状态，受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一对平衡力，由二力平衡条件可得：f＝F＝10N；
物体受到的摩擦力只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关，与运动的速度无关，
当t＝7s时，物体A匀变速直线运动，受到的摩擦力为10N，方向水平向左；
（2）该物体持续受到大小为10N的水平向左的拉力F作用时，由乙图可知，
0～6s间有一拉力F＝10N时的点，物体处于静止状态；
8s以后，拉力F10N时，物体A以5m/s做匀速直线运动；
（3）当物体A不受摩擦力时，物体C受到的浮力：
F浮＝GC﹣GB＝50N﹣20N＝30N，
根据浮力产生的原因F浮＝pS可得，C的下底面受到的水的压强：
p＝＝＝1×104Pa；
由题意可知，物体A静止时物体C所受浮力的最大变化量：
△F浮＝2×12N＝24N
△h＝＝＝＝0.8m。
故答案为：（1）10；水平向左；
（2）静止状态或匀速直线运动状态；
（3）当物体A不受摩擦力作用时，C的下底面受到的水的压强是1×104Pa；当物体A不移动时，最高水位与最低水位的差是0.8m。
41．如图，小型牵引机通过滑轮组匀速打捞起井中的物体。已知物体质量为120kg，密度为1.6×103kg/m3．物体在被拉出水面前后，牵引车作用在绳子上的拉力之比为1：2．不计摩擦、绳重及水的阻力。
（1）物体的体积多大？
（2）物体浸没在水中时所受的浮力是多少？
（3）物体出水面前，滑轮组的机械效率是多少？
解：（1）由ρ＝可得，物体的体积：
V＝＝＝0.075m3；
（2）物体在水中受到的浮力：
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.075m3＝750N，
（3）物体的重力：
G＝mg＝120kg×10N/kg＝1200N，
设物体在水中受到的拉力为F1，
因F1+F浮＝G，
所以，F1＝G﹣F浮＝1200N﹣750N＝450N，
设出水面前、后牵引力作用在绳端的拉力为F、F′，动滑轮的重力为G1，
因不计摩擦、绳重及水的阻力
所以，物体出水面前：
F＝＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
物体出水面后：
F′＝＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②两式相比可得：＝，
解得：G1＝300N
根据①式得：F＝＝＝250N，
物体出水面前的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝60%。
答：（1）物体的体积0.075m3；
（2）物体浸没在水中时所受的浮力是750N；
（3）物体出水面前，滑轮组的机械效率是60%
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第五章 功和简单机械
一．选择题
1．如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做匀速直线运动，两次拉动木块得到的s﹣t图象分别是图乙中的图线①、②．两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别是P1、P2，则（ ）
A．F1＝F2，P1＞P2 B．F1＞F2，P1＞P2
C．F1＜F2，P1＝P2 D．F1＞F2，P1＝P2
2．如图所示，40g的金属小球从导轨a处静止下滑，一次经过b处、c处，到达d处时恰好停下。下列说法错误的是（ ）
A．小球从a到b，重力做功0.24J B．小球到达c点时动能为0
C．从a到d，小球损耗的机械能为0.16J D．从b到c，小球的一部分动能转化为势能
3．网球落到水平地面后又会跳起来。如图是用频闪照相机拍摄的记录一只网球落地后运动过程的照片，照片中位置1和位置2高度相等，位置3高于位置1和2。则（ ）
A．该网球在位置1、2和3的机械能相等
B．该网球在位置1、2和3时，位置3的动能最小
C．该网球在位置1、2和3时，位置3的重力势能最小
D．该网球在位置1、2的机械能相等，在位置3的机械能最大
4．如图所示，在粗糙的水平台面上，一轻弹簧左端固定，右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。开始时通过小球压缩弹簧到A位置（已知AO＝OB），释放小球，研究小球的情况，正确的是（ ）
A．球从A运动到B的过程中，弹簧对球的力始终与球运动的方向一致
B．球从A运动到B的过程中，摩擦力大小和方向始终不变
C．小球最后停下来的位置一定是在O点
D．小球出现最大的动能是在O点
5．如图所示，拉力F大小为10牛，A物体受到的重力是500N，A物体在拉力F作用下以0.2m/s的速度在水平地面上向左做匀速直线运动。不考虑滑轮摩擦和滑轮、绳子受到的重力，则下列说法正确的是（ ）
A．拉力F的功率是4瓦
B．2s内绳子自由端移动的距离是0.4米
C．5s内拉力F所做功的大小是30焦
D．物体A受到水平地面的摩擦力大小是500牛
6．如图所示，物体A重120N，物体B的体积是1dm3，此时A恰能沿着水平桌面以0.2米/秒向右做匀速直线运动；若将B始终浸没在水中并以原速度匀速上升，需要对A施加100N水平向左的拉力，则下列选项正确的是（不计摩擦、绳重及滑轮重，g取10N/kg）（ ）
A．物体B匀速下降的速度是0.1米/秒
B．物体A向左做匀速直线运动与桌面之间的摩擦力为100N
C．物体B在水中匀速上升时，绳的拉力功率为2W
D．物体B密度是3×103千克/米3
7．如图所示，用拴在细线下的小球在竖直平面内来回摆动做实验A、C是小球能摆到的最高点，B点是最低点，不计空气阻力，下列分析正确的是（ ）
A．小球在运动过程中受到绳子的拉力对小球做功
B．小球在最高点C时受到平衡力的作用
C．如在B点把绳子剪断，小球至落地前的运动状态都将时刻在改变，机械能不变
D．如在D点绳子突然断了，小球可能落到E点
8．如图甲是某运动员正在做蹦极运动。如图乙所示，运动员从高处O点开始下落，OA段的长度是弹性绳的自由长度，在B点时他所受弹性绳弹力恰好等于其重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图丙所示（蹦极过程视为竖直方向的运动）。下列判断正确的是（ ）
A．t0时刻运动员正好在B点位置
B．运动员重力大小等于F0
C．从O点到B点过程中运动员动能增大
D．蹦极的整个过程，运动员的机械能保持不变
9．弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示，图乙是小科玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状态，针对此过程分析正确的是（ ）
A．在a状态时，弹簧的弹性势能最大
B．在b状态时，小科的动能达到最大
C．b→c，弹簧的弹性势能转化为小科的重力势能
D．a→b，小科的机械能保持不变
10．投掷实心球是中考体育项目之一。若不计空气阻力，如图实心球从离开手到落地前的过程中，下列关于能量大小随时间变化的曲线中，正确的是（ ）
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
11．如图所示，粗糙程度相同的斜面与水平面在a点相连，弹簧左端固定在竖直墙壁上，弹簧处于自由状态时右端在b点，小物块从斜面的c点由静止自由滑下，与弹簧碰撞后又返回到斜面上，最高到达d点。下列说法正确的是（ ）
A．弹簧被压缩到最短时，弹性势能最小
B．小物块从c向a运动的过程中，重力势能减小
C．小物块从b向a运动的过程中，动能增加
D．小物块在整个运动过程中，机械能守恒
12．公筷公勺是文明新“食尚”。当你用筷子夹菜时，你就在使用杠杆了。下列工具正常使用时与筷子是同类型杠杆的是（ ）
A．开瓶盖的起子 B．剪钢丝的钳子
C．掀泥土的铁锹 D．撬石块的木棒
13．下列杠杆在使用时为了省距离的是（ ）
A．起子 B．道钉撬
C．筷子 D．钢丝钳
14．建筑工人用独轮车搬运砖头，如图所示。推车时人手向上的作用力小于车厢和砖头的总重力，对此分析正确的是（ ）
A．以轮子轴心为支点，动力臂大于阻力臂
B．以轮子轴心为支点，动力臂小于阻力臂
C．以人手握车杆的点为支点，动力臂大于阻力臂
D．以人手握车杆的点为支点，动力臂小于阻力臂
15．如图所示的机械使用时能省力的是（ ）
A． 筷子 B． 开瓶器
C． 前臂 D． 旗杆顶部的滑轮
16．2021年1月30日，荆州沙市机场正式通航，为荆州640万人口出行带来极大便利。某游客来机场乘机，他所用的拉杆旅行箱示意图如图所示。装有物品的旅行箱整体可视为杠杆，O为支点，B为重心，A为拉杆的端点。在A点沿图示方向施加拉力F使旅行箱保持静止。下列说法中正确的是（ ）
A．旅行箱受到的重力与水平地面对它的支持力是一对平衡力
B．其它条件不变时，仅缩短拉杆的长度，拉力F减小
C．其它条件不变时，使拉力F的方向沿顺时针改变10°，拉力F增大
D．箱内物体下滑，重心位置由B变至B′，拉力F增大
17．如图中的皮划艇运动员一手支撑住桨柄的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看作是一个杠杆。下图中的船桨模型中最合理的是（ ）
A． B． C． D．
18．“美好的一天，从拉着行李箱返校学习开始”。图甲中的同学拉着行李箱健步行走在校园水平路面上，行李箱匀速前进并保持倾角不变。假如这一过程中行李箱（含箱内物体）受到的重力G如图乙所示，则该同学对行李箱施加的拉力有没有可能是图乙中的F1、F2？你的判断是（ ）
A．F1可能，F2不可能 B．F1不可能，F2可能
C．F1和F2都可能 D．F1和F2都不可能
19．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
二．填空题
20．如图所示，在A点分别作用的四个力中，不能使杠杆处于平衡状态的力是 ，能使杠杆处于平衡状态的最小力是 ，若作用力F始终沿竖直方向则将杠杆抬到水平位置的过程中拉力F将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
21．如图所示，AC、BC为同一水平面上的两个光滑斜面，AC＞BC，∠CAB＝30°，∠C＝90°。在相等时间内把重为80N的同一物体从斜面底端分别沿AC、BC以相同的速度匀速推至C点，物体的机械能 （选填“增大”“减少“不变”），若推力分别为F1、F2，斜面的机械效率分别为η1、η2，则F1 F2，η1 η2（选填“＞”“＜”或“＝”）。
22．如图是一款健身拉力器原理图。斜面的倾角为30°，重500N的物体与固定在斜面底端的弹簧相连。小衢通过定滑轮拉着物体沿斜面向上匀速运动1m的过程中（此过程弹簧一直处于被拉伸状态），小衢对绳的拉力所做的功为500J，克服弹簧拉力做功为150J，则克服物体重力做功为 J；物体与斜面之间摩擦力的大小为 N。（忽略绳重、滑轮与轴的摩擦）
23．如图，“测动滑轮机械效率”时必须沿如图中 方向匀速拉动弹簧测力计。已知物体重为5N，滑轮重为1N。不计绳重和摩擦，弹簧测力计的最小示数为 N。
24．如图所示，物体A在物体B的重力作用下做匀速直线运动。若在A上再施加一个水平向左、大小为100N的拉力F（图中未画出），则物体A向左做匀速直线运动，此时物体A与桌面之间的摩擦力 N。物体B的重力是 。（不计绳重，轮重和摩擦）
25．如图所示，F1＝4N，F2＝3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。
（1）F2的功率为 W。
（2）物体A和地面之间 （填“有”或“无”）摩擦力。
26．2022年冬季奥林匹克运动会主办城市是北京，北京成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市。在某场馆建设中，有甲、乙、丙三种场景，回答下列问题：
（1）在甲、乙两场景中，甲、乙两物体在F1、F2作用下匀速上升，若F1＝F2，不计摩擦及绳与滑轮的重，则G甲：G乙＝ 。
（2）在丙场景中，工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A在5s内匀速上升了lm。已知物体A重400N，动滑轮重为100N，不计摩擦及绳重，则拉力的功率为 瓦，滑轮组的机械效率为 。
27．滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U形滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处下滑，仅依靠滑行，滑到与A相同高度的滑台B处时静止。请回答下列问题：
（1）整个过程中动能最大的位置是 ，机械能最大的位置是 （选填“A”、“O”或“B”）。
（2）若想滑到C点，小金提出只要增加“用力竖直向上跳起一段高度”这个操作即可实现，则在 （选填“A”、“O”或“B”）点起跳有可能达到该目的。
28．在中考体育考试中，小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若不考虑空气阻力，则实心球从离开手后到达最高点的过程中，球受 个力的作用，球的机械能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；在最高点时，球的动能 （选填“大于”或“等于”）零；实心球下落时，越来越快是因为 能转化为 能。
29．风力是指风吹到物体上所表现出的力量的大小。小滨同学设计了如图所示的装置研究风力的大小，一根轻杆一端固定一个小球，另一端固定于O点，轻杆能够绕O点转动，用电风扇水平送风吹动小球时，轻杆将转过一定的角度，与竖直方向成一个夹角θ，小球的重力为3N，轻杆的长度为0.6m，忽略小球体积的影响，回答下列问题：
（1）当水平风力增大时，角θ将 。（填“变大”或“变小”）
（2）当θ角为45°时，水平风力大小为 N；
（3）当风力将小球从竖直位置吹至θ＝60°时，风力对小球至少做功 J。
30．小宏用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，杠杆的质量分布均匀，右端固定在O点，杠杆可绕O点在竖直平面内转动，且AC＝BC＝OB；
（1）该实验中杠杆所做的额外功主要是 。
（2）他将重为G的钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为＝ （用物理量的符号表示）；
（3）若保持弹簧测力计位置不变，将钩码挂在C点，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度（不计摩擦），则弹簧测力计的示数F2 F1，杠杆的机械效率η1 η2（均选填“＞“或”＜“或”＝“）。
31．如图所示为使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械重和摩擦），请回答：
（1）将物体提升相同高度，四种方式所做的功 。（填“相同”或“不同”）
（2）所需动力最小的是 （填“F1”、“F2”、“F3”或“F4”）。
32．如图所示，用平行于斜面的拉力F，将一个重为10牛的物体由粗糙斜面底端匀速拉到顶端，斜面高度h＝4米，长度L＝8米，则拉力所做的有用功是 焦；若在这个过程中物体受到的摩擦力为1.25牛，则拉力F的大小为 牛。
卡车的车厢高1.5m，工人师傅将一块5m长的木板搭在地面与车厢之间构成斜面（如图所示），在车上用400N的拉力将重为1000N的木箱匀速拉上车厢，则这个斜面的机械效率是 ，物体受到的摩擦力是 N，若增大该斜面的倾角，斜面的机械效率将 。（选填“变大”、“变小”、“不变”）
34．如图所示，不计滑轮重及摩擦，物体M为边长5cm、质量7.5千克的正方体，用三种不同方法拉动物体在相同的水平地面上做匀速直线运动，使物体以相等速度移动相同的距离。
（1）物体M放在水平地面上时对地面的压强为 帕；
（2）所用拉力分别是F1、F2、F3，则F1：F2：F3＝ ；
（3）拉力F1、F2、F3的功率分别为P1、P2、P3，则P1：P2：P3＝ 。
35．2021年，温州大力建设共同富裕示范区，如图是某旧小区加装电梯时，工人将90千克的水泥匀速提升到10米高的楼层，用时15秒。
（1）动滑轮自重3千克，不计起重机钢绳重和摩擦，电动机对绳子的拉力为 牛。
（2）电动机的输出功率恒定为800瓦。该装置的机械效率为 。
36．为节约能源。某型号汽车在关闭发动机后，通过小型发电机将减速运动时的部分动能转化为电能储存在蓄电池中。表中所示是该型号汽车的部分技术参数，其中储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率。耗油量是指汽车正常行驶100km消耗燃油的体积。测试中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭发电机两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v，计算出动能Ek，作出Ek﹣s图像，如图所示。
××型汽车
总质量（kg） 1200
储能效率（%） 60
耗油量（L/100km） 10
（1）发电机在发电过程中，动能除了转化为电能外，由于线圈有电阻，还有部分能量转化为 能。
（2）测试时，汽车在大小为800N的牵引力作用下，以25m/s的速度正常行驶1000m。此过程中，汽车 。
A．受到的阻力为1.2×104N B．行驶的时间为400s
C．牵引力做的功为8×105J D．牵引力的功率为80kW
（3）由图像可知，表示开启发电机进行测试的图线是 （填“①”或“②”）。
三．计算题
37．用如图所示的滑轮组提升货物，已知动滑轮重30N，货物重360N，上升速度是0.3m/s，拉力F的功率是180W（不计绳重）。求：
（1）绳子自由端施加的拉力F是多少。
（2）滑轮组的机械效率η
（3）货物上升3m过程中，克服摩擦力做的功。
38．如图甲所示的装置，A是重15N的空吊篮，绳子B（与A相连）和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦。
（1）动滑轮的重力为 N；
（2）第2s内拉力F的功率为 W；
（3）此装置最多能匀速运载多重的货物？
39．如图，杠杆在水平位置平衡，物体M1重为500N，OA：OB＝2：3，每个滑轮重为20N，滑轮组的机械效率为80%，在拉力F的作用下，物体M2以0.5m/s速度匀速上升了5m。（杠杆与绳的自重、摩擦均不计）
求：（1）物体M2的重力；
（2）拉力F的功率；
（3）物体M1对水平面的压力。
四．解答题
40．如图甲所示，放在水平地面上的物体A受到水平向右的力F的作用，力F的大小以及物体A的运动速度大小v随时间t的变化情况如图乙所示。
（1）当t＝7s时，物体A受到的摩擦力f的大小为 N，方向为 。
（2）若该物体持续受到大小为10N的水平向左的拉力F作用时，物体的运动状态是 。
（3）如图丙所示，在A的两侧分别挂上柱状重物B、C，且C的一部分浸入水中。两个圆形装置（滑轮）不能改变力的大小，但能改变力的方向。已知GB＝20N，GC＝50N，C的横截面积为30cm2，长度足够，水够深。则当物体A不受摩擦力作用时，C的下底面受到水的压强是多少？若物体A移动就会触发报警装置（图中未画出），当物体A不移动时，最高水位与最低水位的差是多少？
41．如图，小型牵引机通过滑轮组匀速打捞起井中的物体。已知物体质量为120kg，密度为1.6×103kg/m3．物体在被拉出水面前后，牵引车作用在绳子上的拉力之比为1：2．不计摩擦、绳重及水的阻力。
（1）物体的体积多大？
（2）物体浸没在水中时所受的浮力是多少？
（3）物体出水面前，滑轮组的机械效率是多少？
参考答案与试题解析
一．选择题（共19小题）
1．如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做匀速直线运动，两次拉动木块得到的s﹣t图象分别是图乙中的图线①、②．两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别是P1、P2，则（ ）
A．F1＝F2，P1＞P2 B．F1＞F2，P1＞P2
C．F1＜F2，P1＝P2 D．F1＞F2，P1＝P2
解：（1）由题意知，两次拉动木块的过程中，木块对水平面的压力相同，接触面的粗糙程度相同，则滑动摩擦力相等；木块两次都进行匀速直线运动，拉力等于滑动摩擦力，所以拉力F相等，即F1＝F2。
（2）从图象中可以判断出，第①次的运动速度v较大，根据公式P＝＝＝Fv，当拉力相等时，速度越大，拉力的功率越大，即P1＞P2。
故选：A。
2．如图所示，40g的金属小球从导轨a处静止下滑，一次经过b处、c处，到达d处时恰好停下。下列说法错误的是（ ）
A．小球从a到b，重力做功0.24J
B．小球到达c点时动能为0
C．从a到d，小球损耗的机械能为0.16J
D．从b到c，小球的一部分动能转化为势能
解：
A、由图知，从a处到b处下降的高度：h＝60cm＝0.6m，
小球的重力做功：W＝Gh＝mgh＝40×10﹣3kg×10N/kg×0.6m＝0.24J，故A正确；
B、小球在c点时还会继续向左运动，此时的速度不为零，故动能不为零，故B错误；
C、在a处小球静止，动能为0，重力势能Ea＝mgha＝40×10﹣3kg×10N/kg×0.6m＝0.24J；
由题知，在d处小球静止，动能为0，重力势能Ed＝mghd＝40×10﹣3kg×10N/kg×0.2m＝0.08J；
小球克服导轨摩擦损失的机械能：△E＝Ea﹣Ed＝0.24J﹣0.08J＝0.16J，故C正确；
D、从b到c的过程中，小球克服导轨的摩擦会损失一部分机械能；在上升过程中，小球的质量不变，高度增大、速度减小，重力势能增大、动能减小，则小球的一部分动能转化为势能，故D正确。
故选：B。
3．网球落到水平地面后又会跳起来。如图是用频闪照相机拍摄的记录一只网球落地后运动过程的照片，照片中位置1和位置2高度相等，位置3高于位置1和2。则（ ）
A．该网球在位置1、2和3的机械能相等
B．该网球在位置1、2和3时，位置3的动能最小
C．该网球在位置1、2和3时，位置3的重力势能最小
D．该网球在位置1、2的机械能相等，在位置3的机械能最大
解：
AD、由图可知，网球弹起的高度逐渐减小，说明网球在弹跳的过程中需要克服摩擦和空气阻力做功，有一部分机械能转化为其他形式的能，所以，从位置1、2到位置3，网球的机械能是逐渐减小的，故AD错误；
B、网球在位置1、2和3，机械能逐渐减小，而位置3的高度最大、重力势能最大，且机械能等于动能与势能之和，所以位置3的动能最小，故B正确；
C、该网球在位置1、2和3时，位置3的高度最大、重力势能最大，故C错误；
故选：B。
4．如图所示，在粗糙的水平台面上，一轻弹簧左端固定，右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。开始时通过小球压缩弹簧到A位置（已知AO＝OB），释放小球，研究小球的情况，正确的是（ ）
A．球从A运动到B的过程中，弹簧对球的力始终与球运动的方向一致
B．球从A运动到B的过程中，摩擦力大小和方向始终不变
C．小球最后停下来的位置一定是在O点
D．小球出现最大的动能是在O点
解：A、小球从A运动到O的过程中弹簧被压缩，弹力的方向向右，小球从O运动到B的过程中被拉伸，小球所受弹力方向向左，故A错误；
B、摩擦力的方向总是阻碍小球相对于水平面的运动，属于滑动摩擦力，小球从A运动到B的过程中所受摩擦力的方向始终向左，又因为小球对水平面的压力、接触面的粗糙程度没变，则滑动摩擦力的大小不变，故B正确；
C、小球在运动过程中受弹力和摩擦力作用，当二者平衡时，小球可能静止，小球运动到O点时，弹簧保持原长，没有发生弹性形变，小球不受到弹力作用，故C错误；
D、小球由A运动到B的过程中，先是弹力大于摩擦力，则小球先加速，后是弹力小于摩擦力，再减速；而后弹力变方向，小球继续减速，直到速度减为零，可见，小球动能最大的位置应该在弹力和摩擦力平衡的位置，不是O点，故D错误。
故选：B。
5．如图所示，拉力F大小为10牛，A物体受到的重力是500N，A物体在拉力F作用下以0.2m/s的速度在水平地面上向左做匀速直线运动。不考虑滑轮摩擦和滑轮、绳子受到的重力，则下列说法正确的是（ ）
A．拉力F的功率是4瓦
B．2s内绳子自由端移动的距离是0.4米
C．5s内拉力F所做功的大小是30焦
D．物体A受到水平地面的摩擦力大小是500牛
解：
A、由图可知，n＝3，绳子自由端移动的速度：v绳＝3v物＝3×0.2m/s＝0.6m/s；
拉力F的功率：P＝＝＝Fv绳＝10N×0.6m/s＝6W，故A错误；
B、根据v＝可得，2s内绳子自由端移动的距离：s绳＝v绳t＝0.6m/s×2s＝1.2m，故B错误；
C、由P＝可得，5s内拉力F所做的功：W＝Pt′＝6W×5s＝30J，故C正确；
D、不考虑滑轮摩擦和滑轮、绳子受到的重力，水平地面的摩擦力：f＝nF＝3×10N＝30N，故D错误。
故选：C。
6．如图所示，物体A重120N，物体B的体积是1dm3，此时A恰能沿着水平桌面以0.2米/秒向右做匀速直线运动；若将B始终浸没在水中并以原速度匀速上升，需要对A施加100N水平向左的拉力，则下列选项正确的是（不计摩擦、绳重及滑轮重，g取10N/kg）（ ）
A．物体B匀速下降的速度是0.1米/秒
B．物体A向左做匀速直线运动与桌面之间的摩擦力为100N
C．物体B在水中匀速上升时，绳的拉力功率为2W
D．物体B密度是3×103千克/米3
解：
A、B物体下滑的速度为vB＝2vA＝2×0.2m/s＝0.4m/s．此选项错误；
B、C、D、当物体A水平向右匀速运动时，分别对A、B物体受力分析如下图所示：
则根据力的平衡条件可得：f＝2F1，F1＝GB，
∵G＝mg，m＝ρV，∴f＝2GB＝2mBg＝2ρVg﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当A向左匀速直线运动时，分别对A、B物体受力分析如下图所示：
∵A物体对水平桌面的压力不变，接触面粗糙程度不变，∴f的大小不变，
则根据力的平衡条件可得：F＝f+F2，F2＝2（GB﹣F浮），∴F＝f+2（GB﹣F浮）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
∵B物体始终浸没在水中，∴V排＝V，∴F浮＝ρ水gV﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
由①②③式可得：
∴F＝4ρVg﹣2ρ水gV，
即：ρ＝＝＝3×103kg/m3。
物体A受到的摩擦力为f＝2GB＝2ρgV＝2×3×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3＝60N。
B物体的重力为GB＝30N，
B受到的浮力为F浮＝ρ水gVB＝1.0×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3＝10N，
物体B在水中匀速上升时，绳的拉力为F2＝GB﹣F浮＝30N﹣10N＝20N，
拉力的功率为P2＝F2vB＝20N×0.4m/s＝8W。
选项B、C错误，选项D正确。
故选：D。
7．如图所示，用拴在细线下的小球在竖直平面内来回摆动做实验A、C是小球能摆到的最高点，B点是最低点，不计空气阻力，下列分析正确的是（ ）
A．小球在运动过程中受到绳子的拉力对小球做功
B．小球在最高点C时受到平衡力的作用
C．如在B点把绳子剪断，小球至落地前的运动状态都将时刻在改变，机械能不变
D．如在D点绳子突然断了，小球可能落到E点
解：A、小球在运动过程中受到绳子的拉力始终与运动方向垂直，所以拉力对小球不做功。故A错误；
B、小球在C点时做圆周运动，处于非平衡状态，故受到的重力和拉力不是一对平衡力，故B错误；
C、如在B点把绳子剪断，小球由于惯性继续向前运动，由于受重力作用小球向下运动，小球进行曲线运动，小球的运动状态时刻在变，由于忽略空气阻力作用，小球的机械能不变，故C正确；
D、小球无论是上升还是下降，由于惯性小球保持原来的运动状态，不能落到绳子断开点的下方E点，故D错误。
故选：C。
8．如图甲是某运动员正在做蹦极运动。如图乙所示，运动员从高处O点开始下落，OA段的长度是弹性绳的自由长度，在B点时他所受弹性绳弹力恰好等于其重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图丙所示（蹦极过程视为竖直方向的运动）。下列判断正确的是（ ）
A．t0时刻运动员正好在B点位置
B．运动员重力大小等于F0
C．从O点到B点过程中运动员动能增大
D．蹦极的整个过程，运动员的机械能保持不变
解：A、由图可知，t0时刻的弹力最大，弹性绳形变程度最大，是C点位置，故A错误；
B、由图知，最后绳的弹性势能几乎不变，说明此时运动员已经静止下来，此时拉力与重力平衡，由图象知，弹力小于F0，则重力小于F0，故B错误；
C、运动员从O到A的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大；从A点到B点过程中，运动员受到的弹力小于重力，所以运动员向下做加速运动，速度变大，质量不变，动能变大，故C正确；
D、从O到A，运动员向下运动，弹性绳没有发生形变，运动员机械能不变；A到B的过程中，运动员的一部分机械能转化为弹性势能；最终静止时，人的一部分机械能转化为了弹性势能，所以整个过程中运动员的机械能是变化的，故D错误。
故选：C。
9．弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示，图乙是小科玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状态，针对此过程分析正确的是（ ）
A．在a状态时，弹簧的弹性势能最大
B．在b状态时，小科的动能达到最大
C．b→c，弹簧的弹性势能转化为小科的重力势能
D．a→b，小科的机械能保持不变
解：A、在a状态时，弹簧的形变程度最大，弹性势能最大，故A正确；
B、a→b的过程中，开始一段时间内，弹簧的形变量较大，向上的弹力大于向下的重力，小金做加速运动；随着弹簧形变量的减小，弹力减小，当弹力等于重力时，小科的速度达到最大，（此时动能动能最大）；继续向上运动时，弹力继续减小，向上的弹力小于向下的重力时，小科做减速运动，到达b点时，弹力为0；所以在b点，小科的动能不是最大的，故B错误；
C、b→c的过程中，即离开地面上升的过程，小科的质量不变，速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，所以该过程中是动能转化为人的重力势能，故C错误；
D、a→b的过程中，弹簧的弹性势能转化机械能，所以小科的机械能变大，故D错误。
故选：A。
10．投掷实心球是中考体育项目之一。若不计空气阻力，如图实心球从离开手到落地前的过程中，下列关于能量大小随时间变化的曲线中，正确的是（ ）
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
解：
（1）实心球在上升的过程中，速度越来越小，动能越来越小，当上升到最高点时，速度最小，动能最小，但不为0；在下落的过程中，速度越来越大，动能越来越大；
所以，实心球的动能先减小，上升到最高点时动能最小（但不为0），然后又增大，故图①错误，图②正确。
（2）实心球开始上升时，具有一定的高度，具有一定的重力势能；在上升的过程中，高度越来越大，重力势能越来越大，当上升到最高点时，高度最高，重力势能最大；在下落的过程中，高度越来越小，最后落地，则重力势能越来越小，直到为零；
所以，实心球的重力势能是先增大（最初的重力势能不为0），上升到最高点时重力势能最大，然后又减小，最后为零，故图③正确，④错误。
故选：D。
11．如图所示，粗糙程度相同的斜面与水平面在a点相连，弹簧左端固定在竖直墙壁上，弹簧处于自由状态时右端在b点，小物块从斜面的c点由静止自由滑下，与弹簧碰撞后又返回到斜面上，最高到达d点。下列说法正确的是（ ）
A．弹簧被压缩到最短时，弹性势能最小
B．小物块从c向a运动的过程中，重力势能减小
C．小物块从b向a运动的过程中，动能增加
D．小物块在整个运动过程中，机械能守恒
解：
A、弹簧被压缩到最短时，其形变程度最大，所以弹簧的弹性势能最大，故A错误；
B、小物块从c向a运动的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，故B正确；
C、小物块从b向a运动的过程中，物块不再受到弹力，由于受到摩擦力的作用，其速度会逐渐减小，所以其动能会减小，故C错误；
D、小物块在整个运动过程中，由于摩擦力的作用，其机械能总量会减少，即机械能不守恒，故D错误。
故选：B。
12．公筷公勺是文明新“食尚”。当你用筷子夹菜时，你就在使用杠杆了。下列工具正常使用时与筷子是同类型杠杆的是（ ）
A．开瓶盖的起子 B．剪钢丝的钳子
C．掀泥土的铁锹 D．撬石块的木棒
解：筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。
A、开瓶盖的起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；
B、剪钢丝的钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意；
C、掀泥土的铁锹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C符合题意；
D、撬石块的木棒在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。
故选：C。
13．下列杠杆在使用时为了省距离的是（ ）
A．起子 B．道钉撬
C．筷子 D．钢丝钳
解：
A、起子在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离，故A不符合题意；
B、道钉撬在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离，故B不符合题意；
C、筷子在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，费力但省距离，故C符合题意；
D、钢丝钳在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离，故D不符合题意；
故选：C。
14．建筑工人用独轮车搬运砖头，如图所示。推车时人手向上的作用力小于车厢和砖头的总重力，对此分析正确的是（ ）
A．以轮子轴心为支点，动力臂大于阻力臂
B．以轮子轴心为支点，动力臂小于阻力臂
C．以人手握车杆的点为支点，动力臂大于阻力臂
D．以人手握车杆的点为支点，动力臂小于阻力臂
解：
建筑工人用独轮车搬运砖头时，独轮车绕轮子轴心转动，则支点是轮子轴心，人手向上的作用力是动力，车厢和砖头的总重力是阻力；
已知推车时人手向上的作用力小于车厢和砖头的总重力，即动力小于阻力，所以根据杠杆平衡条件可知，动力臂大于阻力臂，故选项A正确、BCD错误。
故选：A。
15．如图所示的机械使用时能省力的是（ ）
A． 筷子 B． 开瓶器
C． 前臂 D． 旗杆顶部的滑轮
解：A、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A不符合题意；
B、开瓶器使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B符合题意；
C、前臂拿起物体过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C不符合题意；
D、旗杆顶部的滑轮是定滑轮。定滑轮使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故D不符合题意。
故选：B。
16．2021年1月30日，荆州沙市机场正式通航，为荆州640万人口出行带来极大便利。某游客来机场乘机，他所用的拉杆旅行箱示意图如图所示。装有物品的旅行箱整体可视为杠杆，O为支点，B为重心，A为拉杆的端点。在A点沿图示方向施加拉力F使旅行箱保持静止。下列说法中正确的是（ ）
A．旅行箱受到的重力与水平地面对它的支持力是一对平衡力
B．其它条件不变时，仅缩短拉杆的长度，拉力F减小
C．其它条件不变时，使拉力F的方向沿顺时针改变10°，拉力F增大
D．箱内物体下滑，重心位置由B变至B′，拉力F增大
解：
A、在A点沿图示方向施加拉力F使旅行箱保持静止，旅行箱受到的合力为0，旅行箱受到竖直向下的重力、竖直向上的地面施加的支持力、斜向上的拉力F的共同作用，所以重力和支持力的大小不同，不是一对平衡力，故A错误；
B、由图知，O为支点，反向延长力F的作用线，由O点做F作用线的垂线，垂线段长为其力臂L，如图所示：
；
其它条件不变时，仅缩短拉杆的长度，由图可知，动力臂会变小，在阻力、阻力臂不变时，动力臂变小，根据杠杆的平衡条件“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”可知，拉力F增大，故B错误；
C、其它条件不变时，使拉力F的方向沿顺时针改变10°，动力臂会变小，在阻力、阻力臂不变时，动力臂变小，根据杠杆的平衡条件可知，拉力F增大，故C正确；
D、箱内物体下滑，重心位置由B变至B′，阻力不变，阻力臂变小，动力臂不变，根据杠杆的平衡条件可知，拉力F减小，故D错误。
故选：C。
17．如图中的皮划艇运动员一手支撑住桨柄的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看作是一个杠杆。下图中的船桨模型中最合理的是（ ）
A． B．
C． D．
解：由题意可知，撑住桨柄的末端为支点，下面的手给浆向后的力，这时水给浆一个向前的力，所以船前进。
故选：B。
18．“美好的一天，从拉着行李箱返校学习开始”。图甲中的同学拉着行李箱健步行走在校园水平路面上，行李箱匀速前进并保持倾角不变。假如这一过程中行李箱（含箱内物体）受到的重力G如图乙所示，则该同学对行李箱施加的拉力有没有可能是图乙中的F1、F2？你的判断是（ ）
A．F1可能，F2不可能 B．F1不可能，F2可能
C．F1和F2都可能 D．F1和F2都不可能
解：图甲中的同学拉着行李箱健步行走在校园水平路面上，行李箱匀速前进，受力平衡，受到竖直向上的支持力、竖直向下的重力、水平向左的摩擦力和拉力的共同作用；F1的方向是竖直向上的，不会产生向右的动力；
F2的方向虽然斜向上，但该力的作用效果会使得箱子顺时针转动，无法使箱子保持平衡状态，箱子不能做匀速直线运动，所以F1、F2都不可能。
故选：D。
19．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
解：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、杆秤使用时，有G物Lab＝G砣L砣，将a、b点都向左移等长距离，Lab不变，L砣变大，G砣不变，可见G物变大，则所称量物体的质量变大，量程变大，故D正确。故选：D。
二．填空题（共17小题）
20．如图所示，在A点分别作用的四个力中，不能使杠杆处于平衡状态的力是 F1 ，能使杠杆处于平衡状态的最小力是 F3 ，若作用力F始终沿竖直方向则将杠杆抬到水平位置的过程中拉力F将 不变 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
解：（1）如图杠杆所受的阻力是物体作用在杠杆上的力，其使杠杆顺时针转动，则动力应使杠杆逆时针转动，
由图可知F1使杠杆顺时针转动，F2、F3、F4使杠杆逆时针转动，所以不能使杠杆处于平衡状态的力是F1；
（2）F2、F3、F4的力臂分别为OD、OB、OC，其中OB最长，
又∵阻力和阻力臂一定，根据杠杆的平衡条件FL＝GL′，∴F3最小。
（3）若作用力F始终沿竖直方向则将杠杆抬到水平位置的过程中，
阻力臂与动力臂的比值不变，阻力不变，由杠杆平衡条件可知，拉力F不变。
故答案为：F1；F3；不变。
21．如图所示，AC、BC为同一水平面上的两个光滑斜面，AC＞BC，∠CAB＝30°，∠C＝90°。在相等时间内把重为80N的同一物体从斜面底端分别沿AC、BC以相同的速度匀速推至C点，物体的机械能 增大 （选填“增大”“减少“不变”），若推力分别为F1、F2，斜面的机械效率分别为η1、η2，则F1 ＜ F2，η1 ＝ η2（选填“＞”“＜”或“＝”）。
解：物体匀速运动，物体的动能不变，物体的高度增加，物体的重力势能增大，机械能等于动能与势能的总和，则物体的机械能增大，AC＞BC，∠CAB＝30°，由图可知斜面AC倾斜角度小于BC的倾角，所以物体沿AC运动时推力较小，即F1＜F2；
由题知，AC和BC是两个光滑的斜面，额外功为0，根据W＝Gh可知推力在两斜面上做的有用功相同，根据η＝可知η1＝η2。
故答案为：增大；＜；＝。
22．如图是一款健身拉力器原理图。斜面的倾角为30°，重500N的物体与固定在斜面底端的弹簧相连。小衢通过定滑轮拉着物体沿斜面向上匀速运动1m的过程中（此过程弹簧一直处于被拉伸状态），小衢对绳的拉力所做的功为500J，克服弹簧拉力做功为150J，则克服物体重力做功为 250 J；物体与斜面之间摩擦力的大小为 100 N。（忽略绳重、滑轮与轴的摩擦）
解：已知斜面的倾角为30°，物块沿斜面向上匀速运动距离为s＝1m，
则竖直方向上运动的距离h＝sin30°×s＝×1m＝0.5m，
克服物块重力做的功W2＝Gh＝500N×0.5m＝250J；
忽略绳重、滑轮与轴的摩擦，所做的额外功W额＝W总﹣W1﹣W2＝500J﹣250J﹣150J＝100J，
由W额＝fs可得，物块与斜面之间摩擦力的大小f＝＝＝100N。
故答案为：250；100。
23．如图，“测动滑轮机械效率”时必须沿如图中 F4 方向匀速拉动弹簧测力计。已知物体重为5N，滑轮重为1N。不计绳重和摩擦，弹簧测力计的最小示数为 3 N。
解：使用动滑轮（变形的省力杠杆）时，拉力与竖直方向夹角不同时，拉力的大小不同，为了准确测出拉力的大小和绳子自由端移动的距离需竖直向上匀速拉动测力计，即沿F4方向；
由图可知n＝2，不计绳重和摩擦，则所用的拉力（弹簧测力计的示数）为：
F拉＝（G物+G轮）＝×（5N+1N）＝3N。
故答案为：F4；3。
24．如图所示，物体A在物体B的重力作用下做匀速直线运动。若在A上再施加一个水平向左、大小为100N的拉力F（图中未画出），则物体A向左做匀速直线运动，此时物体A与桌面之间的摩擦力 50 N。物体B的重力是 25 。（不计绳重，轮重和摩擦）
解：
物体A在物体B的重力作用下向右做匀速直线运动时，A受到的摩擦力等于动滑轮对A的拉力，即f＝F动；
当物体A向左做匀速直线运动时，受到向左的拉力F、向右的摩擦力f和F动，
即；F＝f+F动，
因f＝F动，所以F＝2f，即：100N＝2f，
解得f＝F动＝50N，且此时摩擦力方向水平向右。
动滑轮上有2段绳子承担拉力，滑轮与绳间摩擦、绳重和滑轮重均不计
那么动滑轮上受到的拉力和物体B的重力的关系为：F动＝2GB；
则：GB＝F动＝×50N＝25N，。
故答案为：50；25。
25．如图所示，F1＝4N，F2＝3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。
（1）F2的功率为 0.6 W。
（2）物体A和地面之间 有 （填“有”或“无”）摩擦力。
解：（1）由图知，平放置滑轮组的动滑轮端的绳子股数n＝2，拉力端移动速度v＝2vB＝2×0.1m/s＝0.2m/s，根据公式P＝＝＝Fv可得，拉力做功功率P＝F2v＝3N×0.2m/s＝0.6W；
（2）物体A处于静止状态，受到向右的拉力F1以及B对它的向左的滑动摩擦力fA，由B在物体A表面向左做匀速直线运动受力平衡可知，B受到A的滑动摩擦力fA'＝F拉＝2F2＝6N，由力的相互性可知A受到B向左的滑动摩擦力fA＝fA'＝6N又F1＝4N故fA＞F1，则物体A还应受到地面对其一个向右的大小为2N的静摩擦力，物体A与地面之间有摩擦力。
故答案为：（1）0.6；（2）有。
26．2022年冬季奥林匹克运动会主办城市是北京，北京成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市。在某场馆建设中，有甲、乙、丙三种场景，回答下列问题：
（1）在甲、乙两场景中，甲、乙两物体在F1、F2作用下匀速上升，若F1＝F2，不计摩擦及绳与滑轮的重，则G甲：G乙＝ 1：2 。
（2）在丙场景中，工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A在5s内匀速上升了lm。已知物体A重400N，动滑轮重为100N，不计摩擦及绳重，则拉力的功率为 100 瓦，滑轮组的机械效率为 80% 。
解：（1）由图甲可知，图中的滑轮为定滑轮，因为不计摩擦及绳与滑轮的重时绳子自由端的拉力F＝G，所以甲物体的重力：G甲＝F1，
由图乙可知，图中的滑轮为动滑轮，n＝2，因为不计摩擦及绳与滑轮的重时，绳子自由端的拉力F＝G，所以乙物体的重力：G乙＝2F2，
则甲、乙物体的重力之比：G甲：G乙＝F1：2F2＝1：2；
（2）由图丙可知，n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×1m＝2m，
因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力：F＝（G+G动）＝×（400N+100N）＝250N，
拉力做的总功：W总＝Fs＝250N×2m＝500J，
拉力做功的功率：P＝＝＝100W；
因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝＝80%。
故答案为：（1）1：2；（2）100；80%。
27．滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U形滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处下滑，仅依靠滑行，滑到与A相同高度的滑台B处时静止。请回答下列问题：
（1）整个过程中动能最大的位置是 O ，机械能最大的位置是 A （选填“A”、“O”或“B”）。
（2）若想滑到C点，小金提出只要增加“用力竖直向上跳起一段高度”这个操作即可实现，则在 A、O （选填“A”、“O”或“B”）点起跳有可能达到该目的。
解：（1）运动员在下滑的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能，在O点时的重力势能最小，动能最大；
运动员在运动的过程中，会克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，机械能会逐渐变小，人在B点时全蹲，重心降低了，B点的重力势能要小于A点的重力势能，所以机械能最大点在A处；
（2）运动员在B点时静止，用力竖直向上跳起一段高度，还会落在B点，不能到达C点；
运动员在A、O点时用力竖直向上跳起一段高度，此时运动员的机械能变大，到达B点后有一定的速度，能到达C点。
故答案为：（1）O；A；（2）A、O。
28．在中考体育考试中，小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若不考虑空气阻力，则实心球从离开手后到达最高点的过程中，球受 一 个力的作用，球的机械能 不变 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；在最高点时，球的动能 大于 （选填“大于”或“等于”）零；实心球下落时，越来越快是因为 重力势 能转化为 动 能。
解：
（1）不考虑空气阻力，实心球离开手后，手的作用力消失，实心球由于具有惯性会向前飞行，此过程中只受到竖直向下的重力；
（2）不考虑空气阻力，球的机械能总量保持不变；
（3）球在最高点时，仍有向前的速度，所以动能大于零。
（4）实心球下落时，质量不变，高度变小，重力势能变小，重力势能转化为动能，动能越来越大，速度越来越快。
故答案为：一；不变；大于；重力势；动。
29．风力是指风吹到物体上所表现出的力量的大小。小滨同学设计了如图所示的装置研究风力的大小，一根轻杆一端固定一个小球，另一端固定于O点，轻杆能够绕O点转动，用电风扇水平送风吹动小球时，轻杆将转过一定的角度，与竖直方向成一个夹角θ，小球的重力为3N，轻杆的长度为0.6m，忽略小球体积的影响，回答下列问题：
（1）当水平风力增大时，角θ将 变大 。（填“变大”或“变小”）
（2）当θ角为45°时，水平风力大小为 3 N；
（3）当风力将小球从竖直位置吹至θ＝60°时，风力对小球至少做功 0.9 J。
解：（1）已知用电风扇水平送风吹动小球时，轻杆将转过一定的角度，与竖直方向成一个夹角θ，由图可知，当水平风力增大时，角θ将变大；
（2）根据共点力平衡得，风对小球的作用力F＝Gtan45°＝3N×1＝3N；
（ 3）当风力将小球从竖直位置吹至θ＝60°时，如图所示：
；
此时小球上升的高度h＝l（1﹣cos60°）＝0.6m×（1﹣）＝0.3m；风力做功，转化为重力势能W＝mgh＝Gh＝3N×0.3m＝0.9J。
故答案为：（l）变大；（2）2；（3）0.9。
30．小宏用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，杠杆的质量分布均匀，右端固定在O点，杠杆可绕O点在竖直平面内转动，且AC＝BC＝OB；
（1）该实验中杠杆所做的额外功主要是 使用杠杆时需要克服杠杆自重、克服摩擦力等做功 。
（2）他将重为G的钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为＝ ×100% （用物理量的符号表示）；
（3）若保持弹簧测力计位置不变，将钩码挂在C点，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度（不计摩擦），则弹簧测力计的示数F2 ＞ F1，杠杆的机械效率η1 ＜ η2（均选填“＞“或”＜“或”＝“）。
解：（1）因为杠杆自身有重力，提升物体的同时也要提升杠杆，即克服杠杆自重做功、克服摩擦力等做功，就有了额外功；
（2）有用功：W有＝Gh2；总功：W总＝F1h1，则杠杆的机械效率为η＝×100%＝×100%；
（3）悬挂点移至C点，从图中可以看出，拉力的力臂不变，钩码的重力不变，钩码的重力的力臂变大，根据杠杆的平衡条件可知，弹簧测力计的示数变大，即F2＞F1；
悬挂点移至C点时，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度，有用功不变，但杠杆提升的高度减小，额外功减小，又因为总功等于额外功与有用功之和，因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功，根据η＝知机械效率变大，即η1＜η2。
故答案是：（1）使用杠杆时需要克服杠杆自重、克服摩擦力等做功；（2）×100%；（3）＞；＜。
31．如图所示为使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械重和摩擦），请回答：
（1）将物体提升相同高度，四种方式所做的功 相同 。（填“相同”或“不同”）
（2）所需动力最小的是 D （填“F1”、“F2”、“F3”或“F4”）。
解：（1）使用简单机械时，不计机械重和摩擦，那么就不做额外功，即有用功等于总功，所以根据W＝Gh可知，将物体提升相同高度，四种方式所做的功相同。
（2）不计机械重和摩擦，
A、由图知，F1×4m＝G×2m，所以F1＝；
B、由图知，滑轮组由三段绳子承担物重，所以F2＝；
C、由图知，是定滑轮，物体挂在自由端，所以F3＝G；
D、根据杠杆的平衡条件：F4×（l+3l）＝G×l，所以F4＝。
综合以上分析得D最省力。
故答案为：（1）相同；（2）D。
32．如图所示，用平行于斜面的拉力F，将一个重为10牛的物体由粗糙斜面底端匀速拉到顶端，斜面高度h＝4米，长度L＝8米，则拉力所做的有用功是 40 焦；若在这个过程中物体受到的摩擦力为1.25牛，则拉力F的大小为 6.25 牛。
解：拉力所做的有用功W有用＝Gh＝10N×4m＝40J，
拉力所做的额外功W额外＝fL＝1.25N×8m＝10J，
拉力所做的总功W总＝W有用+W额外＝40J+10J＝50J，
拉力F的大小F＝＝＝6.25N。
故答案为：40；6.25。
33．卡车的车厢高1.5m，工人师傅将一块5m长的木板搭在地面与车厢之间构成斜面（如图所示），在车上用400N的拉力将重为1000N的木箱匀速拉上车厢，则这个斜面的机械效率是 75% ，物体受到的摩擦力是 100 N，若增大该斜面的倾角，斜面的机械效率将 变大 。（选填“变大”、“变小”、“不变”）
解：工人所做的总功为：W总＝Fs＝400N×5m＝2000J，
工人所做的有用功为：W有＝Gh＝1000N×1.5m＝1500J，
斜面的机械效率为：η＝＝×100%＝75%；
工人所做额外功为：W额＝W总﹣W有＝2000J﹣1500J＝500J，
由W额＝fs可得物体受到的摩擦力为：f＝＝＝100N；
（2）当斜面的倾角变大时，物体对斜面的压力逐渐变小，在接触面粗糙程度不变时，压力变小，物体受到的滑动摩擦力变小，额外功变小，有用功不变，总功变小，由机械效率公式可知，斜面的机械效率变大。
故答案为：75%；100；变大。
34．如图所示，不计滑轮重及摩擦，物体M为边长5cm、质量7.5千克的正方体，用三种不同方法拉动物体在相同的水平地面上做匀速直线运动，使物体以相等速度移动相同的距离。
（1）物体M放在水平地面上时对地面的压强为 3×104 帕；
（2）所用拉力分别是F1、F2、F3，则F1：F2：F3＝ 2：1：4 ；
（3）拉力F1、F2、F3的功率分别为P1、P2、P3，则P1：P2：P3＝ 1：1：1 。
解：
（1）物体M放在水平地面上时对地面的压力：F＝G＝mg＝7.5kg×10N/kg＝75N，
受力面积：S＝5cm×5cm＝25cm2＝2.5×10﹣3m2；
物体M对地面的压强：p＝＝＝3×104Pa；
（2）（3）由题意可知，物体M对水平面的压力不变、接触面的粗糙程度也不变，则物体M受到的摩擦力相同，设物体与水平面的摩擦力为f，物体移动的速度为v0；
甲图：滑轮为定滑轮，定滑轮不能省力，且不计滑轮重及摩擦，则此时拉力F1＝f；拉力作用点移动的速度v1＝v0；
乙图：滑轮为动滑轮，动滑轮能省一半的力，则此时拉力F2＝f；但是多费1倍的距离，则拉力作用点移动的速度v2＝2v0；
丙图：滑轮为动滑轮，但拉力的作用点在动滑轮的轴上，因此是一个费力杠杆，多费1倍的力，省一半的距离，因此F3＝2f，拉力作用点移动的速度v3＝v0；
综上分析可知：
F1：F2：F3＝f：f：2f＝2：1：4；
v1：v2：v3＝v0：2v0：v0＝2：4：1；
根据P＝＝＝Fv知，拉力的功率之比为：
P1：P2：P3＝F1v1：F2v2：F3v3＝2×2：1×4：4×1＝1：1：1。
故答案为：（1）3×104；（2）2：1：4；（3）1：1：1。
35．2021年，温州大力建设共同富裕示范区，如图是某旧小区加装电梯时，工人将90千克的水泥匀速提升到10米高的楼层，用时15秒。
（1）动滑轮自重3千克，不计起重机钢绳重和摩擦，电动机对绳子的拉力为 310 牛。
（2）电动机的输出功率恒定为800瓦。该装置的机械效率为 75% 。
解：（1）水泥的重力：
G水泥＝m水泥g＝90kg×10N/kg＝900N，
动滑轮的重力：
G动＝m动g＝3kg×10N/kg＝30N，
由图可知n＝3，因为不计绳重和摩擦，所以电动机对绳子的拉力：
F＝（G水泥+G动）＝×（900N+30N）＝310N；
（2）由P＝可知，电动机做的总功：
W总＝Pt＝800W×15s＝12000J，
有用功：
W有＝Gh＝900N×10m＝9000J，
则该装置的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝75%。
故答案为：（1）310；（2）75%。
36．为节约能源。某型号汽车在关闭发动机后，通过小型发电机将减速运动时的部分动能转化为电能储存在蓄电池中。表中所示是该型号汽车的部分技术参数，其中储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率。耗油量是指汽车正常行驶100km消耗燃油的体积。测试中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭发电机两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v，计算出动能Ek，作出Ek﹣s图像，如图所示。
××型汽车
总质量（kg） 1200
储能效率（%） 60
耗油量（L/100km） 10
（1）发电机在发电过程中，动能除了转化为电能外，由于线圈有电阻，还有部分能量转化为 内 能。
（2）测试时，汽车在大小为800N的牵引力作用下，以25m/s的速度正常行驶1000m。此过程中，汽车 C 。
A．受到的阻力为1.2×104N
B．行驶的时间为400s
C．牵引力做的功为8×105J
D．牵引力的功率为80kW
（3）由图像可知，表示开启发电机进行测试的图线是 ② （填“①”或“②”）。
解：（1）发电机在发电过程中，动能除了转化为电能外，由于线圈有电阻，由焦耳定律可知，还有部分能量转化为内能。
（2）A、汽车匀速行驶，在水平方向上受到的牵引力与阻力是一对平衡力，由二力平衡条件可知阻力f＝F＝800N，故A错误；
B、行驶的时间为：t＝＝＝40s，故B错误；
C、牵引力做的功为：W＝Fs＝800N×1000m＝8×105J，故C正确；
D、牵引力的功率为：P＝＝＝20000W＝20kW，故D错误；
故选C。
（3）若开启发电机，则动能会有一部分转化为电能，一部分克服摩擦做功；而关闭发电机时，动能全部用于克服摩擦做功，因此开启发电机时动能减小得较快，且运动的路程会较短，动能与路程的图象是②。
故答案为：（1）内；（2）C；（3）②。
三．计算题（共3小题）
37．用如图所示的滑轮组提升货物，已知动滑轮重30N，货物重360N，上升速度是0.3m/s，拉力F的功率是180W（不计绳重）。求：
（1）绳子自由端施加的拉力F是多少。
（2）滑轮组的机械效率η
（3）货物上升3m过程中，克服摩擦力做的功。
解：
（1）手拉绳子的速度为v2＝3v1＝3×0.3m/s＝0.9m/s，
由P＝＝＝Fv得，
作用在绳子自由端的拉力：F＝＝＝200N；
（2）由η＝＝＝＝得，
滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝60%；
（2）绳子自由端拉下的长度为s＝3h＝3×3m＝9m，
拉力做的总功为W总＝Fs＝200N×9m＝1800J，
有用功：W有＝Gh＝360N×3m＝1080J，
额外功：W额＝W总﹣W有＝1800J﹣1080J＝720J
滑轮组克服动滑轮重做的功：W＝G动h＝30N×3m＝90J，
滑轮组克服摩擦力做的功为Wf＝W额﹣W动＝720J﹣90J＝630J。
答：（1）绳子自由端施加的拉力为200N；
（2）滑轮组的机械效率η为60%；
（3）货物上升3m过程中，克服摩擦力做的功为630J。
38．如图甲所示的装置，A是重15N的空吊篮，绳子B（与A相连）和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦。
（1）动滑轮的重力为 5 N；
（2）第2s内拉力F的功率为 40 W；
（3）此装置最多能匀速运载多重的货物？
解：
（1）由图丙可知，在1～2s内（第2s内）A被匀速提升，由图乙可知拉力F＝10N，
由图知，n＝2，忽略绳重及摩擦，拉力F＝（GA+G动），则动滑轮重力：
G动＝2F﹣GA＝2×10N﹣15N＝5N；
（2）由图丙可知，第2s内A上升的速度vA＝2m/s，拉力端移动速度v＝2vA＝2×2m/s＝4m/s，
第2s内拉力F的功率：
P＝＝＝Fv＝10N×4m/s＝40W；
（3）忽略绳重及摩擦，C处绳子拉力：FC＝（FB+G动）＝（FB+5N），
则当C处最大拉力为50N时，B处拉力为95N，小于绳子B能承受的最大拉力100N；
当B处最大拉力为100N时，C处拉力为52.5N，大于绳子C能承受的最大拉力50N；
所以要以C处最大拉力为准，此时B处的拉力：
FB＝GA+G货物＝95N，
此装置最多能匀速运载货物的重力：
G货物＝FB﹣GA＝95N﹣15N＝80N。
答：（1）动滑轮的重力为5N。
（2）第2s内拉力F的功率为40W。
（3）此装置最多能匀速运载80N的货物。
39．如图，杠杆在水平位置平衡，物体M1重为500N，OA：OB＝2：3，每个滑轮重为20N，滑轮组的机械效率为80%，在拉力F的作用下，物体M2以0.5m/s速度匀速上升了5m。（杠杆与绳的自重、摩擦均不计）
求：（1）物体M2的重力；
（2）拉力F的功率；
（3）物体M1对水平面的压力。
解：
（1）因杠杆与绳的自重、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：
η＝＝＝，
即：80%＝，
解得物体M2的重力：G＝80N；
（2）由图知，绳子的有效段数为2，绳的自重、摩擦均不计，则作用在绳子自由端的拉力：
F＝＝＝50N；
物体M2以0.5m/s速度匀速上升了h，绳子自由端移动的距离为：s＝2h，
由v＝可得绳子自由端的速度为：
v绳＝2v＝2×0.5m/s＝1m/s；
拉力F的功率：
P＝＝＝Fv绳＝50N×1m/s＝50W；
（3）由力的平衡条件可得，B端对定滑轮向上的拉力：
F′B＝3F+G定＝3×50N+20N＝170N，
根据力的作用是相互的，则定滑轮对杠杆B端的拉力为：FB＝F′B＝170N，
根据杠杆的平衡条件可得：FA×OA＝FB×OB，
故绳子对杠杆A端的拉力为：
FA＝×FB＝×170N＝255N，
力的作用是相互的，则绳子对M1向上的拉力为FA′＝FA＝255N，
根据力的平衡，地面对M1的支持力：
F支＝G1﹣FA′＝500N﹣255N＝245N；
由力的相互性可知，物体M1对水平面的压力：
F压＝F支＝245N。
答：（1）物体M2的重力为80N；
（2）拉力F的功率为50W；
（3）物体M1对水平面的压力为245N。
四．解答题（共2小题）
40．如图甲所示，放在水平地面上的物体A受到水平向右的力F的作用，力F的大小以及物体A的运动速度大小v随时间t的变化情况如图乙所示。
（1）当t＝7s时，物体A受到的摩擦力f的大小为 10 N，方向为 水平向左 。
（2）若该物体持续受到大小为10N的水平向左的拉力F作用时，物体的运动状态是 静止状态或匀速直线运动状态 。
（3）如图丙所示，在A的两侧分别挂上柱状重物B、C，且C的一部分浸入水中。两个圆形装置（滑轮）不能改变力的大小，但能改变力的方向。已知GB＝20N，GC＝50N，C的横截面积为30cm2，长度足够，水够深。则当物体A不受摩擦力作用时，C的下底面受到水的压强是多少？若物体A移动就会触发报警装置（图中未画出），当物体A不移动时，最高水位与最低水位的差是多少？
解：（1）由v随时间t的变化图象可知，当运动8s以后物体A做匀速直线运动，处于平衡状态，受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一对平衡力，由二力平衡条件可得：f＝F＝10N；
物体受到的摩擦力只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关，与运动的速度无关，
当t＝7s时，物体A匀变速直线运动，受到的摩擦力为10N，方向水平向左；
（2）该物体持续受到大小为10N的水平向左的拉力F作用时，由乙图可知，
0～6s间有一拉力F＝10N时的点，物体处于静止状态；
8s以后，拉力F10N时，物体A以5m/s做匀速直线运动；
（3）当物体A不受摩擦力时，物体C受到的浮力：
F浮＝GC﹣GB＝50N﹣20N＝30N，
根据浮力产生的原因F浮＝pS可得，C的下底面受到的水的压强：
p＝＝＝1×104Pa；
由题意可知，物体A静止时物体C所受浮力的最大变化量：
△F浮＝2×12N＝24N
△h＝＝＝＝0.8m。
故答案为：（1）10；水平向左；
（2）静止状态或匀速直线运动状态；
（3）当物体A不受摩擦力作用时，C的下底面受到的水的压强是1×104Pa；当物体A不移动时，最高水位与最低水位的差是0.8m。
41．如图，小型牵引机通过滑轮组匀速打捞起井中的物体。已知物体质量为120kg，密度为1.6×103kg/m3．物体在被拉出水面前后，牵引车作用在绳子上的拉力之比为1：2．不计摩擦、绳重及水的阻力。
（1）物体的体积多大？
（2）物体浸没在水中时所受的浮力是多少？
（3）物体出水面前，滑轮组的机械效率是多少？
解：（1）由ρ＝可得，物体的体积：
V＝＝＝0.075m3；
（2）物体在水中受到的浮力：
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.075m3＝750N，
（3）物体的重力：
G＝mg＝120kg×10N/kg＝1200N，
设物体在水中受到的拉力为F1，
因F1+F浮＝G，
所以，F1＝G﹣F浮＝1200N﹣750N＝450N，
设出水面前、后牵引力作用在绳端的拉力为F、F′，动滑轮的重力为G1，
因不计摩擦、绳重及水的阻力
所以，物体出水面前：
F＝＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
物体出水面后：
F′＝＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②两式相比可得：＝，
解得：G1＝300N
根据①式得：F＝＝＝250N，
物体出水面前的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝60%。
答：（1）物体的体积0.075m3；
（2）物体浸没在水中时所受的浮力是750N；
（3）物体出水面前，滑轮组的机械效率是60%
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