北师大版初中物理八年级下册第九单元《机械和功》测试卷（困难）（含答案解析）

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北师大版初中物理八年级下册第九单元《机械和功》测试卷（困难）（含答案解析）
考试范围：第九单元  考试时间：90分钟；总分：80分，
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共12小题，共36.0分）
1. 如图所示，一根粗细均匀的钢棒放在水平地面上，钢棒左端拴绳，用力在左端竖直向上提绳，在右端离开水平地面前，力跟提升高度的关系的图象是下列的( )
A. B. C. D.
2. 生活中处处有物理，如图所示工具在使用时不能省力的是( )
A. 独轮车 B. 筷子
C. 斜面 D. 方向盘
3. 如图所示的四种机械装置中，不能省力的是( )
A. 旗杆顶的定滑轮
B. 电动起重机的动滑轮
C. 水龙头上的轮轴
D. 自行车手闸上的杠杆深色部分
4. 如图所示，国旗杆顶部装有一个滑轮，下列说法中正确的是( )
A. 它是定滑轮，用它可以省力
B. 它是定滑轮，用它可以改变力的方向
C. 它是动滑轮，用它可以省功
D. 它是动滑轮，用它可以省力
5. 两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，两次物体运动的图象如图所示，根据图象，下列判断错误的是( )
A. 两次物体运动的速度
B. 两次物体所受的拉力
C. 两次拉力对物体所做的功
D. 两次物体所受的摩擦力
6. 人工智能已进入千家万户，用无人机运送货物成为现实。如图所示是无人机送货时的情景，下列情况中无人机对货物做正功的是( )
A. 无人机吊着货物悬停在空中
B. 无人机吊着货物竖直加速下降
C. 无人机吊着货物竖直加速上升
D. 无人机吊着货物竖直匀速下降
7. 如图所示，水平桌面上的物体重，物体重，此时物体恰能匀速下降：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，若不计动滑轮和绳的重力，不计绳与滑轮及滑轮轴间的摩擦，则下列说法正确的是( )
A. 上升了 B. 拉力的功率为
C. 物体与桌面间的滑动摩擦力为 D. 吊着物体的绳子所做的功为
8. 如图所示，质量一定的木块放在粗糙程度不同的水平桌面上，，木块在水平恒力作用下从静止开始从运动到，过程中加速运动，过程中匀速运动，下列说法中正确的是( )
A. 木块在段所受的摩擦力等于在段所受的摩擦力
B. 水平拉力在段做的功大于在段做的功
C. 木块在段与桌面有摩擦，它的机械能逐渐减小
D. 水平拉力在段的功率小于在段的功率
9. 下列估测最接近实际的是( )
A. 物理课本的重力约为
B. 教室内大气压的数值约为
C. 机械经过技术改进后，效率约为
D. 中学生从一楼跑到三楼的过程中，克服重力做功大约
10. 如图所示，工人师傅要将重为的木箱拉到高的车厢里，他将一块长的木板搁在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用的拉力将物体从斜面底端匀速拉到车厢里，则下列说法中正确的是( )
A. 工人所做的总功为
B. 物体和斜面之间的摩擦力为
C. 斜面的机械效率为
D. 增大斜面的倾斜程度，斜面的机械效率不变
11. 小明用图示滑轮组提升重的物体，使其在内沿竖直方向匀速升高了。已知图示装置中滑轮重，滑轮重，不计绳重及摩擦，下列说法中正确的是( )
A. 滑轮的作用是改变力的方向
B. 绳子自由端受到的拉力的大小是
C. 提升过程中，滑轮组的机械效率为
D. 若使用该滑轮组提升更重的物体，滑轮组的机械效率会变大
12. 工人师傅用如图所示的滑轮组，将重为的重物缓慢匀速竖直提升，人对绳的拉力为。不计绳重和摩擦，则( )
A. 做的有用功为
B. 做的额外功为
C. 滑轮组的机械效率为
D. 当所提重物的质量增大时，滑轮组的机械效率将减小
第II卷（非选择题）
二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）
13. 俯卧撑是一项常见的体育健身活动，如图所示是同学们在锻炼课上做俯卧撑时的示意图，若该同学的质量为，小明的身体可视为杠杆，为重心，，，则脚尖点对地面的压力为 ，若该同学在的时间内做了个俯卧撑，每个俯卧撑重心上升，则他做俯卧撑的功率为 。
14. 如图所示，小华同学骑着一辆自行车在平直公路上匀速行驶，所用时间为，已知小华重，自行车重，自行车在行驶过程刚中受到的阻力为，在这段过程中，小华蹬车所产生的动力对自行车所做的功为______，其功率为______。
15. 如图所示，放在水平桌面上重为的木块，在的水平拉力作用下，内运动了，在这个过程中，重力对物体做的功为_____，拉力做功的功率为_____。
16. 工人借助如图所示的滑轮组，在时间内将重为的货物匀速提升了，已知他对绳子的拉力为。则工人拉绳时的功率为 ，滑轮组的机械效率为 。
三、作图题（本大题共2小题，共4.0分）
17. 如图所示，请用笔画线代替绳子，将两个滑轮连成滑轮组，要求使绳子自由端最省力。
18. 请在图中画出物体受到的重力和动力的力臂。
四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）
19. 在探究“滑轮组机械效率”时，王瑞利用两组滑轮组进行了次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测得前组数据，用两个动滑轮和两个定滑轮测得第组数据，如表：
实验次数 物重 动滑轮重 钩码上升的高度 动力 动力作用点移动的距离 滑轮组的机械效率
根据表中前次实验数据，画出甲图中滑轮组的绕绳方法；
在实验中，测量绳端拉力时，应尽量竖直匀速向上拉动弹簧测力计，读出第次实验时乙图中弹簧测力计的示数为 ，滑轮组的机械效率为 ；
由表中第 组数据可知，同一滑轮组的机械效率与物重有关；
由表中第、组数据可知，滑轮组的机械效率与摩擦和 有关；
小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法 选填“正确”或“不正确”。
20. 某物理学习小组在“探究二力平衡的条件”实验时。自制了一套如图所示的试验装置，将系于小卡片重力可忽略不计两对角的细线，分别跨过左右支架上的定滑轮。
本实验中的研究对象是______，定滑轮的作用是______。
在细线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向______选填“相同”或者“相反”，并通过调整钩码的数量来改变两端拉力的______。
当两端所挂钩码数量相同时，把小卡片转至如图所示位置，松手时小卡片将______选填“转动”或“静止”，说明不在同一直线上的两个力______选填“能”或“不能”平衡。
五、计算题（本大题共3小题，共20.0分）
21. 如图所示，塔式起重机的滑轮组在内将重为的重物匀速吊起，作用在绳端的拉力为。
求提升重物做的有用功和拉力的功率。
求滑轮组的机械效率。
22. 如图所示是小明家使用的升降衣架的结构示意图，它可以很方便地晾起洗好的衣服，它是通过一些简单机械的组合来实现此功能的。已知晾衣架上所挂衣服质量为，动滑轮、横梁和衣架总质量为。小明同学用力拉动绳子自由端，在时间内使衣服匀速上移了，不计绳重和摩擦。求：
小明所用拉力的大小；
拉力的功率；
升降衣架的机械效率。
23. 如图所示，物体重，动滑轮重，用力将物体以的速度匀速竖直提升，若不计绳重和摩擦，求：
拉力的大小
此装置的机械效率
拉力的功率。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：力将钢棒从水平地面拉至竖直立起，钢棒与地面的接触点为支点，力作用在左端点上，且力的方向始终竖直向上；
根据力臂的定义和三角形的知识可知，动力臂与阻力臂的比值是一个定值，阻力不变，根据杠杆的平衡条件可知，动力大小不变，故C正确。
故选：。
根据题意，确定支点、动力及动力臂和阻力与阻力臂，根据杠杆的平衡条件分析。
本题考查杠杆的平衡条件的运用，关键是正确确定杠杆的五要素。
2.【答案】
【解析】解：、独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，可以省力，故A不符合题意；
B、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，不能省力，故B符合题意；
C、使用斜面推小车时，能省力，但费距离，故C不符合题意；
D、方向盘是一个轮轴，力作用在轮上可以省力，所以实质是省力杠杆，故D不符合题意。
故选：。
结合生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
此题考查的是杠杆的分类，主要包括以下几种：省力杠杆，动力臂大于阻力臂；费力杠杆，动力臂小于阻力臂；等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。
3.【答案】
【解析】解：旗杆顶的定滑轮是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，既不省力也不费力，故A正确；
B.电动起重机的动滑轮，是动力臂为阻力臂两倍的杠杆，可以省力，故B不正确；
C.水管上的水龙头是轮轴，轮半径大于轴半径，在使用时动力臂大于阻力臂，是省力机械，故C不正确；
D.自行车手闸上的杠杆深色部分，动力臂大于阻力臂，可以省力，故D不正确。
故选：。
自行车的脚踏板、水管上的水龙头、大门上的门把手都是轮轴，轮半径大于轴半径，动力作用在轮上，即杠杆的动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
定滑轮是等臂杠杆，动滑轮是省力杠杆。
此类型题目的解决主要是依据生活经验和动力臂及阻力臂的大小关系进行判断。
4.【答案】
【解析】解：
旗杆上滑轮的轴固定不动，为定滑轮，使用定滑轮的优点是可以改变力的方向，但不能省力也不能省距离，使用定滑轮不能省功，故ACD错、B正确。
故选：。
轴的位置固定不动的滑轮为定滑轮，定滑轮实质是等臂杠杆，使用定滑轮不省力，但可以改变用力方向。
本题考查了定滑轮的特点和应用，属于基础题目。
5.【答案】
【解析】解：、从图像看出，在相同的时间内，物体的路程比物体更大，故它们的速度关系为，故A正确；
、匀速运动过程中，拉力与摩擦力为平衡力，两个相同的物体，在同一水平面上运动，对地面的压力和接触面的粗糙程度都相同，故受到的滑动摩擦力大小相等，与物体运动速度无关。两物受到的摩擦力大小相等，故拉力大小也相等，即：，故B错误、D正确；
C、拉力所做的功为，在相同的内，拉力大小相等，但物体的距离大于物体的距离，故有，故C正确。
故选：。
从图像看出，在相同的时间内，物体的路程比物体更大，据此可知它们的速度大小关系；
匀速运动过程中，拉力与摩擦力为平衡力，两个相同的物体，在同一水平面上运动，对地面的压力和接触面的粗糙程度都相同，故受到的滑动摩擦力大小相等，与物体运动速度无关，两物受到的摩擦力大小相等，据此得出拉力大小关系；
拉力所做的功为，在相同的内，已知拉力大小关系，但物体的距离大于物体的距离，据此得出两次拉力对物体所做的功的大小关系。
本题考查速度、拉力和摩擦力、功的大小比较，以及二力平衡的应用，关键是从图中得出有用信息。
6.【答案】
【解析】解：、货物受到无人机竖直向上的拉力，无人机吊着货物悬停在空中时，拉力的方向上没有移动距离，故拉力不做功，故A错误；
B、无人机吊着货物竖直加速下降，拉力向上，位移向下，二者方向相反，拉力做负功，故C错误；
C、无人机吊着货物竖直加速上升时，拉力向上，位移向上，二者方向相同，拉力做正功，故C正确；
D、无人机吊着货物竖直匀速下降时，拉力的方向向上，位移向下，故拉力做负功，故D错误。
故选：。
做功的两个必要条件是：一是物体受到力的作用；二是物体在这个力的方向上通过一定的距离。
明确功的性质，知道力的方向与位移方向为锐角时做正功；力的方向与位移方向成钝角时力做负功。
本题考查功的性质，要掌握根据力与位移夹角来判断做功正负的方法。
7.【答案】
【解析】解：
A、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A错误；
C、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C错误；
B、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：
，
拉力的功率为：，故B正确；
D、绳子拉力对物体所做的功为：，D错误。
故选：。
A、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；
C、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；
B、当向左做匀速直线运动，分析其力情况，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；
根据求出拉力的功率；
D、根据求出绳子拉力对物体所做的功。
本题考查动滑轮知识，力的平衡及功和功率的计算、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】解：、木块在段做加速运动，木块受力不平衡，则木块受到的摩擦力小于水平拉力的大小，即；
木块在段做匀速运动，此时木块受力平衡，则木块受到的摩擦力大小等于水平拉力的大小，即；
因水平拉力大小不变，所以木块在段受到的摩擦力小于木块在段的摩擦力，故A错误；
B、木块在段和段运动的距离相等，拉力是恒力，则根据可知，水平拉力在段做的功等于在段做的功，故B错误；
C、木块在段做加速运动，则木块的动能增大；木块的高度不变，质量不变，则木块的势能不变；因机械能等于动能与势能之和，所以木块在段的机械能逐渐增大，故C错误；
D、由题知，木块在段做加速运动，在段做匀速运动，整个过程中速度的变化是连续的即在段木块是以到达点时的速度做匀速运动，所以木块在段的平均速度小于段的速度；
拉力是恒力，则根据公式可知，水平拉力在段的功率小于在段的功率，故D正确。
故选：。
A、木块在段做加速运动，木块受力不平衡，则木块受到的摩擦力小于水平拉力的大小；木块在段做匀速运动，此时木块受力平衡，则木块受到的摩擦力大小等于水平拉力的大小，由此可得出结论；
B、木块在段和段运动的距离相等，拉力是恒力，根据可知做功的大小关系；
C、木块在段做加速运动，木块的动能增加，木块的势能不变，机械能等于动能与势能之和，由此可得出结论；
D、木块在段做加速运动，在段做匀速运动，整个过程中速度的变化是连续的即在段木块是以到达点时的速度做匀速运动，则木块在段的平均速度小于段的速度，根据功率公式可比较功率的大小关系。
本题主要考查了物体的受力分析、影响滑动摩擦力大小的因素、功和功率的大小比较以及机械能的变化，根据物体的运动情况分析物体的受力情况是解题的关键之一，属于中档题。
9.【答案】
【解析】解：一册物理课本的质量约，所受的重力为，故A不符合实际；
B.教室内大气压的数值约为，故B不符合实际；
C.机械效率不可能达到，故C不符合实际；
D.中学生上三楼克服重力做功约为：，故D符合实际。
故选：。
首先要对选项中涉及的几种物理量有个初步的了解，对于选项中的单位，可根据需要进行相应的换算或转换，排除与生活实际相差较远的选项，找出符合生活实际的答案。
此题考查对生活中常见物理量的估测，结合对生活的了解和对物理单位的认识，找出符合实际的选项即可。
10.【答案】
【解析】解：、工人所做的总功：，故A错误；
B、工人所做的有用功：，
工人所做额外功：，
由得物体和斜面之间的摩擦力：，故B错误；
C、斜面的机械效率：，故C正确。
D、增大斜面的倾斜程度时，物体对斜面的压力逐渐变小，接触面的粗糙程度不变，受到的滑动摩擦力变小，额外功变小，有用功占总功的比例变大，则斜面的机械效率变大，故D错误。
故选：。
利用求工人所做的总功；
利用求工人所做的有用功，工人所做额外功等于总功减去有用功，再利用求得物体和斜面之间的摩擦力；
斜面的机械效率等于有用功与总功之比；
当斜面的倾斜程度增大时，物体对斜面的压力变小，在接触面粗糙程度不变时，受到的滑动摩擦力变小，额外功变小，而有用功不变，据此分析。
本题考查了使用斜面时有用功、总功、额外功、机械效率的计算，要明确额外功是用来克服斜面的摩擦，这是解答此题的关键。
11.【答案】
【解析】解：、由图可知，滑轮随物体一起移动，因此滑轮为动滑轮，使用动滑轮时可以省力，但不能改变力的方向，故A错误；
B、由图可知，因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端受到的拉力：，故B错误；
C、因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率：
，故C错误；
D、提升更重的物体，由可知，有用功增大，由于不计绳重及摩擦，则额外功不变；
由可知，有用功增大，额外功不变时，机械效率增大，故D正确。
故选：。
根据滑轮是否随物体一起移动分析判断滑轮的类型，再根据动滑轮的特点分析滑轮的作用；
由图可知，利用不计绳重和摩擦时求绳子自由端受到的拉力；
利用不计绳重和摩擦时求滑轮组的机械效率；
根据分析有用功的变化，根据分析解答。
本题考查了动滑轮的特点、使用滑轮组时绳子的拉力公式和机械效率公式的应用，利用好不计绳重和摩擦时是关键。
12.【答案】
【解析】解：
A、重物做的有用功：，故A错误；
B、由图可知，，拉力端移动的距离，
拉力做的总功：，
拉力做的额外功：，故B错误；
C、滑轮组的机械效率：，故C正确；
D、不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率，所以用此滑轮组提升重物的质量重力增大时，滑轮组的机械效率增大，故D错误。
故选：。
知道重物重力、提升的高度，利用求对重物做的有用功；
由图知，，拉力端移动的距离，根据求拉力做的总功，拉力做的额外功等于总功减去有用功；
滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比；
不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率，据此分析增加被提升重物的质量时机械效率的变化。
本题考查了使用滑轮组时绳子有用功、总功、额外功和机械效率的计算，以及滑轮组机械效率的影响因素，要利用好关系式“不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率”。
13.【答案】
【解析】解：该同学的重力为：
，
将该同学的身体看作是以点为支点的杠杆，则作用在点的支持力的力臂为：
，
阻力臂为：，
根据杠杆的平衡条件，可得：
，
则作用在点的支持力为：
，
脚尖对地面的压力和地面对脚尖的支持力是一对相互作用力，其大小相等，故：
，
该同学每做一次俯卧撑克服重力做的功为：
，
做个俯卧撑克服重力做的功为：
，
他做这些功所用的时间为，则功率为：
。
故答案为：；。
根据算出该同学的重力，由图求出脚尖到点的距离即为动力臂，再根据杠杆平衡条件求出地面对脚尖的支持力，再根据相互作用力的关系求出脚尖点对地面的压力；
根据求出该同学每做一次俯卧撑克服重力做的功，再求出的时间内该同学做个俯卧撑克服重力做的总功，根据求出该同学做俯卧撑的功率。
本题主要考查的是杠杆平衡条件的应用及功和功率的计算，解答本题的关键是要知道杠杆平衡条件的表达式、功和功率的表达式。
14.【答案】
【解析】解：因为自行车匀速运动，
所以小华蹬车所产生的动力：
，
小华蹬车所产生的动力对自行车所做的功：
；
小华做功的功率：
；
故答案为：； 。
因为自行车做匀速直线运动，小华蹬车所产生的动力等于阻力，利用公式求小华蹬车所产生的动力对自行车所做的功；又已知自行车行驶，利用公式可以求出小华蹬车的功率。
本题考查了二力平衡条件的应用以及功和功率的计算，属于基础题目。
15.【答案】
【解析】
【分析】
做功的两个必要条件：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动一段距离，二者缺一不可；
根据求出拉力做的功，根据求出功率。
此题主要考查的是学生对功的两个必要因素、功和功率计算公式的理解和掌握，基础性题目。
【解答】
重力的方向是竖直向下的，而物体是在水平方向上移动一段距离，没有在竖直方向上移动距离，所以重力对物体不做功，即重力做功为；
拉力做的功；
拉力的功率。
故答案为：；。

16.【答案】
【解析】解：由图可知，绳子自由端移动的距离：，
工人拉绳时做的总功：，
工人拉绳时的功率：；
滑轮组的机械效率：。
故答案为：；。
由图可知，绳子自由端移动的距离，利用求工人拉绳时做的总功，利用求工人拉绳时的功率；
利用求滑轮组的机械效率。
本题考查了使用滑轮组时总功、功率和机械效率的计算，关键是从图中得出滑轮组绳子的有效股数。
17.【答案】解：图中滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，要求最省力，则由段绳子承担物重是最省力的绕绳方法；绳子先系在动滑轮的上挂钩上，绕过上面的定滑轮，再绕过动滑轮，如图所示：

【解析】图中滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，有两种绕线方法，承担重物的绳子的根数越多越省力。
滑轮组最省力的绕绳方法，其实就是寻找动滑轮上绳子的段数最多，明确了这一点，我们就应该做出一个初步的判断，那就是从动滑轮的上挂钩开始时，往往最省力。
18.【答案】解：物体受到的重力的作用点在重心，重力的方向总是竖直向下的；
由图可知支点是点，从点向动力的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是的力臂，如图所示：

【解析】重力的方向总是竖直向下、作用点要在物体的重心上，力臂是支点到力的作用线的距离；由支点向力的作用线作垂线，垂线段的长度即为力臂。
此题主要考查了有关示意图和力臂的画法，首先要掌握力臂的概念，找出支点和力的作用线，从而正确地画出力臂。
19.【答案】 、、 动滑轮重 不正确
【解析】解：由前组实验数据知，，所以滑轮组由段绳子承担物重，因此应从动滑轮上挂钩绕起，如图所示：
；
由图知，测力计的分度值为，所以其示数为；
第次实验时滑轮组的机械效率为：；
由表中第、、组数据可知，实验时使用的是相同的装置，物体的重力不同，机械效率不同，即同一滑轮组的机械效率与物重有关；
由表中第、组数据可知，物重相同，动滑轮重力不同，机械效率不同，由此可得，滑轮组的机械效率与摩擦和动滑轮重有关；
若弹簧测力计静止读数，因没有因为他没有考虑到线与滑轮和轴与滑轮间的摩擦对滑轮组机械效率的影响，所以他的想法不正确。
故答案为：见解析；；；、、；动滑轮重； 不正确。
根据与的关系结合表格中数据判断承担物重的绳子段数，然后绕线；
进行读数时，注意测力计的分度值；根据公式计算机械效率；
根据结论：同一滑轮组的机械效率与物重有关，找出实验数据即可；
由表中第、组数据可知，物重相同，动滑轮重力不同，机械效率不同；
若弹簧测力计静止读数，则不能测量出线与滑轮和轴与滑轮间的摩擦。
此题是“探究滑轮组的机械效率”实验，考查了滑轮组机械效率的计算，根据数据分析影响滑轮组效率的因素，同时考查了有关滑轮组的组装及测力计的读数问题，要细心分析每一个问题。
20.【答案】小卡片 改变力的方向 相反 大小 转动 不能
【解析】解：
实验中通过观察小卡片能否静止，确定其是否处于平衡状态，故研究对象是小卡片；小卡片受到的拉力是由钩码的重力产生的，重力的方向竖直向下，使用定滑轮可以改变钩码对物体的拉力的方向；
小卡片两端通过滑轮各挂一个钩码，两个钩码由于重力通过绳子对小卡片施加了两个向相反方向的拉力，拉力的大小等于钩码的重力，钩码的数量越多，拉力就越大；
小卡片转过一个角度，小卡片两端的拉力就不在一条直线上，纸片就会转动，说明了不在同一直线上的两个力不能平衡。
故答案为：小卡片；改变力的方向；相反；大小；转动；不能。
实验中通过改变小卡片的受力情况与其所处的状态来探究二力平衡条件的，以卡片为研究对象；定滑轮可以改变力的方向；
钩码由于重力的作用，会对小卡片施加一个拉力的作用，左端的钩码对小卡片施加一个向左的拉力，右端的钩码对小卡片施加了一个向右的拉力，拉力的大小等于钩码的重力；
小卡片转过一个角度，小卡片上受到的两个拉力就不在一条直线上，是验证不在同一直线上两个力是否平衡。
此题探究的是二力平衡的条件，注意从二力平衡的四个条件进行分析；二力平衡是初中物理力学中的难点，也是一个重点需要掌握。
21.【答案】解：有用功：；
由图可知，则绳端移动的距离：，
拉力做的总功：，
拉力的功率：；
滑轮组的机械效率：。
答：提升重物做的有用功为；拉力的功率为；
机械效率为。
【解析】根据求出有用功；根据求出拉力移动距离，根据求出拉力做的总功，根据求出功率；
根据求出机械效率。
此题主要考查的是学生对有用功、总功、机械效率、功率、额外功计算公式的理解和掌握，基础性题目。
22.【答案】解：晾衣架上所挂衣服的重力：
，
动滑轮、横梁和衣架总重力：
，
由图可知，，则不计绳重和摩擦时，小明所用拉力：
；
绳端移动的距离：
，
拉力做的总功：
，
拉力的功率：
；
克服衣服重力所做的有用功：
，
升降衣架的机械效率：
。
答：小明所用的拉力为；
拉力的功率为；
升降衣架的机械效率为。
【解析】根据求出晾衣架上所挂衣服的重力以及动滑轮、横梁和衣架总重力，由图可知升降衣架绳子的有效股数，不计绳重和摩擦，根据求出小明所用的拉力；
根据求出绳端移动的距离，利用求出拉力做的总功，再根据求出拉力的功率；
根据求出克服衣服重力所做的有用功，利用求出升降衣架的机械效率。
本题考查了重力公式和滑轮组拉力公式、功率公式、机械效率公式的应用等，明确滑轮组绳子的有效股数以及有用功、总功、额外功是关键。
23.【答案】解：不计绳重和摩擦，物体和动滑轮由段绳子承担，拉力：
；
物体和动滑轮由段绳子承担，
拉力移动的距离：，
此装置的机械效率：
；
物体以的速度匀速竖直提升，所以拉力移动速度，
拉力的功率：
。
答：拉力的大小为；
此装置的机械效率为；
拉力的功率为。
【解析】不计绳重和摩擦，利用求拉力大小；
知道承担物重的绳子股数，重物被提升，则拉力端移动的距离，知道物重和升高的高度求出有用功；知道拉力大小和拉力端移动的距离求出总功，根据机械效率的公式求滑轮组的机械效率；
知道物体移动的速度，求出拉力移动的速度，，再根据求拉力做功功率。
本题考查了使用动滑轮拉力的计算、机械效率的计算、功率的计算，利用好不计绳重和摩擦时拉力和物重的关系是本题的关键
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