第12章：简单机械 期末试题选编（含解析）2021-2022学年湖北省人教版物理八年级下册

第12章：简单机械
一、单选题
1．（2022春·湖北荆州·八年级统考期末）如图所示的工具中属于费力杠杆的一组是（　　）
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
2．（2022春·湖北鄂州·八年级统考期末）晾晒三条相同的湿毛巾，下列做法最有可能让衣架保持水平的是
A． B．
C． D．
3．（2022春·湖北武汉·八年级统考期末）如图所示，一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动，在木杆的右端施加一个始终垂直于杆的作用力F，使杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中，力F的大小将（　　）
A．一直是变大的 B．一直是变小的
C．先变大，后变小 D．先变小，后变大
4．（2022春·湖北宜昌·八年级统考期末）如图所示，用滑轮或滑轮组将物体匀速拉起，不计绳重以及轮与轴间的摩擦。每个滑轮质量相等，物体重力相等，F1、F2、F3、F4中拉力最大的图是（　　）
A． B． C． D．
5．（2022春·湖北恩施·八年级统考期末）如图所示的装置，滑轮自重20N，其下端挂重280N的物体C，杠杆可绕轴O无摩擦地转动，绳和杠杆的重力不计，杠杆上刻度均匀。要使杠杆在图示水平位置平衡，在杠杆的A点所加的竖直向上的力F应是（　　）
A．150N B．200N C．300N D．400N
6．（2022春·湖北襄阳·八年级统考期末）下列有关起重机提升货物时机械效率的说法，正确的是（ ）
A．有用功越多，机械效率越高
B．同一起重机提起的货物越重，机械效率越高
C．额外功越少，机械效率越高
D．同一起重机提起同一货物越快，机械效率越高
7．（2022春·湖北武汉·八年级统考期末）如图甲所示，质量为40kg的小林同学站在高台上竖直向上匀速拉动绳子，脚与地面的总接触面积为0.04m2，现改变G物，计算并绘出机械效率η与G物的关系图象，如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
①此滑轮组动滑轮的重力为20N
②当G物＝150N时，小林对绳子的拉力为60N
③当G物′=120N时，若此时的拉力的功率为15W，则物体上升的速度为0.3m/s
④若水平高台能承受的最大压强为12500Pa，则该滑轮组所能提升物体的最大机械效率为90%
A．只有②④ B．只有② C．只有①③ D．只有①②
二、填空题
8．（2022春·湖北十堰·八年级统考期末）如图所示是小江在宾隆超市购物时推着装满各种货物的手推车的情景，当前轮遇到障碍物A时，小江向下压扶手，这时手推车可看作杠杆，支点是 _____点，当后轮遇到障碍物A时，他又向上提扶手，这时支点又是 _____点（以上两空均选填“A”“B”或“C”），此时手推车属于 _____杠杆。
9．（2022春·湖北恩施·八年级统考期末）如图所示，用固定在墙上的三角支架ABC放置空调室外机．如果A处螺钉松脱，则支架会绕________点倾翻．已知AB长40cm，AC长30cm，室外机的重力为300N，正好处在AB中点处，则A处螺钉的水平拉力为______N（支架重力不计）．为了安全，室外机应尽量______（填“靠近”或 “远离”）墙壁．
10．（2022春·湖北襄阳·八年级统考期末）如图所示，人在踮起脚时，人脚可以看成一个杠杆，其支点是______ （填“脚后跟”或“脚掌与地面接触的地方”），这是一______杠杆。
11．（2022春·湖北十堰·八年级统考期末）如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m，共用了10秒，若在此过程中（忽略绳重和摩擦），绳子自由端移动的距离是_____m，物体上升的速度是_____m/s，动滑轮的重是_____N，如果被提升的物体重800N，则工人需要用_____N的力能将物体提升。
12．（2022春·湖北咸宁·八年级统考期末）如图所示，质量为50千克的物体A置于粗糙的水平地面上，用两个滑轮按图连接，当水平拉力F为120牛时，物体A恰能匀速前进，若物体A前进0.5米所用的时间为10秒（绳和滑轮的质量及它们之间的摩擦都不计）。则物体A受到的摩擦力为______牛顿，拉力F的速度为______。
13．（2022春·湖北荆州·八年级统考期末）工人师傅常采用斜面把重物搬运到汽车上，如图所示。汽车车厢底板高度h =3m，斜面长度s=5m，现用力F沿着斜面把重力G=3000N的重物在50s内匀速拉到车上。若摩擦力f =700N，则拉力F的功率为___________W，该斜面的机械效率为___________。
14．（2022春·湖北武汉·八年级统考期末）如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为200N的物体，拉力F的大小为20N。若物体和地面之间的摩擦力大小为30N，则A处的拉力大小为______，滑轮组的机械效率为______。
三、作图题
15．（2022春·湖北鄂州·八年级统考期末）如图所示，轻质杠杆上挂一重物，为使杠杆在图中位置平衡，请在N端画出最小力的示意图。
16．（2022春·湖北宜昌·八年级统考期末）如图甲所示是自行车的刹车手柄，当人用力捏手柄时拉紧钢丝绳，从而使刹车皮和车轮钢圈上的压力增大。刹车手柄的部分（如图乙）可看作杠杆，其中O为支点，B为阻力作用点，F1为人施加的力。请在乙图中做出阻力F2及动力F1的力臂l1。
17．（2022春·湖北随州·八年级统考期末）广水市城区的应山河大桥采用双塔双索面斜拉桥造型，达到“一桥一景”的效果，如图甲所示。图乙为它的简化示意图，其中B点为桥体重心，O点为支点，AC为最长的一条斜拉索。请你画出斜拉索AC对大桥拉力的力臂l。
18．（2022春·湖北宜昌·八年级统考期末）如图所示，一辆汽车不慎陷入泥坑难以脱困，司机找来了两个滑轮和一根足够长的绳子，请你用笔代替绳子在图中画出最省力的绕法拉动车辆。
四、实验题
19．（2022春·湖北武汉·八年级统考期末）在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）如图甲所示，实验前，杠杆左端下沉，则应将右端的平衡螺母向________（选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在水平位置平衡；使杠杆在水平位置平衡的目的是_______________；
（2）如图乙所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂______个相同的钩码；
（3）如图丙所示，若不在B点挂钩码，改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，使杠杆仍在水平位置平衡，当测力计从a位置转到b位置时，弹簧测力计在B点拉力的力臂将________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（4）如图丁所示，已知每个钩码重1N，杠杆上每小格长度为4cm，当弹簧测力计在C点斜向上拉（与水平方向成角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计示数的大小为__________N。
20．（2022春·湖北武汉·八年级统考期末）如图所示是小明同学探究杠杆平衡条件的实验装置。
（1）小明先将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆的右端较高，此时的杠杆处于______（填“平衡”或“非平衡”）状态。接着小明调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持______，达到平衡状态；
（2）下表是小明同学记录的部分实验数据：
次数 F1/N l1/cm F2/N l2/cm
1 1.0 10 0.5 20
2 1.0 15 0.5 ①
3 2.0 15 ② 15
请将表格中两个空白处的数据补充完整：①______②______；
（3）在这3次实验中，第______次实验反映的是天平的原理；
（4）如图，轻质硬杆ABCD可以绕着转轴C点自由转动，AB与CD长度相等，A点悬挂着一个重物，画出使硬杆在如图所示位置静止时所用最小力F的示意图______。
21．（2022春·湖北鄂州·八年级统考期末）某实验小组在探究“滑轮组机械效率与哪些因素有关”的实验中，设计了如图所示的装置，下表是各次实验记录的数据
次数 钩码重（N） 动滑轮重（N） 拉力（N） 机械效率（%）
1 0.6 0.4 0.31 64.5
2 1 0.4 0.5
3 1 0.5 0.54 61.7
（1）实验中，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上______ ；
（2）第2次实验中，滑轮组的机械效率为______ %；
（3）通过分析1、2次实验的数据可得出结论：使用相同的滑轮组，物体越重，滑轮组的机械效率越______（选填“高”或者“低”）。
五、计算题
22．（2022春·湖北武汉·八年级统考期末）半潜式钻井平台由甲板模块和下船体两部分组成，整体安装时，利用“泰山吊”将甲板模块水平吊起，然后利用拖船将下船体水平拖至甲板模块正下方，再将甲板模块下放安装在下船体上，甲板模块和下船体整体合拢后，“泰山吊”脱离，如图甲所示的“泰山吊”设备采用平行双梁结构，在基座上端等长的前后横梁分别对甲板模块提供大小相等的竖直向上的拉力，前排横梁跨度AC为125m。现有一半潜式钻井平台要进行吊装合拢作业，其甲板模块质量是15000t。
（1）若“泰山吊”提升甲板模块的速度为0.2m/min，则1h可以将甲板模块提升多少米？
（2）若甲板模块被水平吊起后，其对前排横梁拉力的作用点可等效为B点，大小为甲板模块重力的一半。已知AB:BC＝12:13，则前排横梁对右侧基座的压力较吊起甲板模块前增大了多少？
（3）甲板模块水平吊起后，用拖船将钻井平台的下船体水平抛至甲板模块正下方，此时下船体的浮箱有露出水面（图乙）；再将甲板模块下方安装在下船体上，整体合拢后，“泰山吊”脱离，此时下船体的浮箱有露出水面（图丙），求下船体质量是多少吨？
23．（2022春·湖北十堰·八年级统考期末）如图所示，斜面长s=1.5m，高h=0.3m．建筑工人将重G=500N的货物箱，用绳子从地面匀速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力F=150N，忽略绳子重力。求：
（1）该过程拉力F做的功；
（2）该装置的机械效率；
（3）货物箱在斜面上受的摩擦力大小。
24．（2022春·湖北鄂州·八年级统考期末）如图所示，当某人自由站在水平地面上时，他对地面的压强p0=1.5×104Pa；当滑轮下未挂重物时，他用力匀速举起杠杆的A端，使杠杆在水平位置平衡时，他对地面的压强p1=1.875×104Pa；当滑轮下加挂重物G后，他用力匀速举起杠杆的 A端，使杠杆在水平位置平衡时，他对地面的压强p2=5.25×104Pa，假设这个人用的力和绳端B用的力始终沿竖直方向，加挂重物前后他对杠杆A端施加的举力分别为F1、F2，已知F2=1500N，（杠杆、绳重和机械间摩擦忽略不计，g取10N/kg）求：
（1）人与地面接触面积S的大小？
（2）当重物G被匀速提升过程中，滑轮组的机械效率η？
25．（2022春·湖北恩施·八年级统考期末）如图所示，用一动滑轮拉着重为40N物体A以0.1m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，物体A受到的摩擦力是物重的0.2倍，拉力F=5N。求：
（1）物体A所受到的摩擦力；
（2）拉力F的功率；
（3）此装置的机械效率。
26．（2022春·湖北恩施·八年级统考期末）建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为500 N的建材从地面匀速送到6 m高处，所用拉力为300 N，时间为20 s，不计摩擦和绳重，(g取10 N/kg)求：
(1)工人做的有用功．
(2)工人做功的功率．
(3)此过程中该装置的机械效率．
(4)如果用这个滑轮组匀速提起400 N的重物，需要用多大的拉力？
六、综合题
27．（2022春·湖北宜昌·八年级统考期末）桔槔（jié gāo）是中国古代的一种汲水工具，早在春秋战国时期就已经相当普遍。桔槔的结构相当于一个杠杆。横长杆的中间由竖木支撑起来，横杆的一端用一根直杆与水桶相连，另一端绑上一块石头。汲水时，人用力将直杆与水桶往下压。当水桶水装满后，就去拉石头那端的绳子把水桶拉起来。这样，汲水过程的主要用力方向是向下的，大大减少了人们提水的疲劳程度。
如图所示的桔槔模型，已知AO＝1.2m，BO＝0.8m；直杆与水桶的总质量为2kg，水桶容积为0.02m3；选用一块质量适当的石头绑于B端，使桶在水面以上且不装水时，横长杆恰好处于水平位置平衡。不考虑杠杆小角度转动带来的力臂变化，水桶侧壁厚度、横长杆和轻绳质量皆忽略不计。
（1）求B端的石头质量是多少？
（2）汲水时，手握住直杆竖直向下用力F，让空桶浸入水中，求F至少要多大才能成功汲水。
（3）参看文段中划波浪线的句子，与传统从井中提水方式相比，为什么使用桔槔会减少人们提水的疲劳程度？
28．（2022春·湖北武汉·八年级统考期末）2022年6月17日，我国第三艘航空母舰下水（如图甲）。我国第三艘航空母舰命名为“中国人民解放军海军福建舰”，福建舰是我国完全自主设计建造的弹射型航空母舰，采用平直通长飞行甲板，配置电磁弹射和阻拦装置，满载排水量8万余吨。
（1）现代的大型航母一般都采用分段建造，我国的模块化平板运输车可以运输长达上百米，宽达几十米，质量达数千吨的航母船体区段。该运输车的上千个车轮（如图乙）可以___________（填“增大”或“减小”）车对地面的压强；
（2）按照满载排水量8万吨计算，福建舰满载时受到的浮力为多大___________？
（3）龙门吊（如图丙）在船舶建造中作用巨大，我国的龙门吊技术世界领先。某造船厂龙门吊简化原理图如图丁，整机由支腿、水平均匀横梁AB、起重小车和滑轮组组成。起重小车安装在横梁上，通过电动机拉动滑轮组的钢丝绳提升货物。下表为该龙门吊的部分参数。
整机质量（t） 4228
起重小车和滑轮组质量（t） 360
满载重量（t） 900
横梁AB长度（m） 160
支腿高度（m） 76
满载提升重物的总功率（kW） 1000
提升速度（m/min） 0~5
①若该900t的船体区段以4.5m/min的速度匀速上升，求龙门吊此次提升重物的机械效率___________？
②起重小车对横梁AB力的作用点可近似取为C点。当起重小车在AC=40m处匀速提升质量为900t的船体区段时，A端对横梁的支持力比B端大多少___________？
参考答案：
1．D
【详解】①核桃夹在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠；
②船桨在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；
③手推车在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠；
④碗夹在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。
综上所述，省力杠杆的是①③；费力杠杆的是②④。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
2．B
【详解】设每条湿毛巾重力为G，每个小格的长度为L，
A、左侧力与力臂的乘积为2G×2L=4GL，右侧力与力臂的乘积为G×L=GL，左侧≠右侧，故A错误；
B、左侧力与力臂的乘积为2G×L=2GL，右侧力与力臂的乘积为G×2L=2GL，左侧=右侧，故B正确；
C、左侧力与力臂的乘积为2G×L=2GL，右侧力与力臂的乘积为G×L=GL，左侧≠右侧，故C错误；
D、左侧力与力臂的乘积为2G×2L=4GL，右侧力与力臂的乘积为G×2L=2GL，左侧≠右侧，故D错误；
3．C
【详解】根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析，将杠杆缓慢地由最初位置拉到水平位置时，动力臂不变，阻力为杠杆的重力，也不变，阻力力臂变大，所以动力变大．
当杠杆从水平位置拉到最终位置时，动力臂不变，阻力不变，阻力臂变小，所以动力变小．故F先变大后变小．
故选C．
4．B
【详解】定滑轮能改变力的方向，但不省力；动滑轮不能改变力的方向，但能够省力，而且动滑轮上有几股绳，绳上的力就是物重的几分之一。所以，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
5．B
【详解】因滑轮自重20N，提升物体需要的拉力
由于力的作用是相互的，所以杠杆左端受到的拉力
F′＝F拉＝150N
因
OA∶OB＝3∶4
由杠杆的平衡条件得
F′×OB＝F×OA
即
故选B。
6．B
【详解】机械效率是有用功与总功的比值，若只知道有用功越多，而总功的多少不确定，则无法判断有用功与总功比值的大小，即不能判断机械效率的高低，故A错误；起重机提起的货物做有用功变化时，所做的额外功基本不变，此时有用功在总功中所占的比重会变大，所以它的机械效率就越大，故B正确；机械效率越高，说明所做有用功占总功的比值大，额外功所占总功的比值小，而不是做的额外功越少，故C错误；使用滑轮组做功越快，说明功率越大，但机械效率与功率无关，故D错误，故选B．
点睛：本题考查的是对机械效率的理解，解题时特别要注意功率与机械效率的区别，它们是两个不同的物理量，它们之间没有任何关系，功率由功和时间共同决定，机械效率由有用功和总功共同决定．
7．A
【详解】①计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率
由图象可知当物体的重力为120N时，滑轮组的机械效率80%，即
解得动滑轮重力为
G动=30N
故①错误；
②图知绳子的有效段数n=3，不计绳重和摩擦，当G物=150N时，小林对绳子的拉力
故②正确；
③不计绳重和摩擦，当G物′=120N时，小林对绳子的拉力
根据
可知，绳子自由端移动的速度
则物体上升的速度
故③错误；
④人的重力
G人=m人g=40kg×10N/kg=400N
由压强公式可知，水平高台能承受的最大压力
F压=pS=12500Pa×0.04m2=500N
则人受到的最大支持力
F支=F压=500N
由力的平衡条件可知，绳子的最大拉力
F最大=F支-G人=500N-400N=100N
因为不计绳重和摩擦时，作用在绳子自由端的最大拉力为
则小林所能提升的最大物重
G最大=nF最大-G动=3×100N-30N=270N
根据①可知滑轮组的机械效率
因动滑轮的重力不变，当重物的重力最大时，机械效率最高，则该滑轮组所能提升物体的最大机械效率
故④正确。
综上所述：故A正确，BCD错误。
故选A。
8． C B 省力杠杆
【详解】[1]当前轮遇到障碍物A时，小江向下压扶手，手推车绕C点转动，C为支点；
[2]当后轮遇到障碍物A时，他又向上提扶手，手推车绕B点转动，B为支点；
[3]此时小江手向上提的力为动力，手推车的重力为阻力，动力臂大于阻力臂，小车是省力杠杆。
9． C 200 靠近
【详解】[1]由题图可知，如果A处螺钉松脱，则支架会绕C点倾翻．
[2]依题，这是一个以C点为支点的杠杆，根据杠杆平衡条件：
G空调×AB=F×AC
解得F=200N．
[3]空调室外机的重力一定，室外机离墙壁越近，力臂越小，作用在A点的拉力越小越安全，所以室外机应尽量靠近墙壁．
10． 脚掌与地面接触的地方 省力
【详解】[1][2]人在踮起脚时，脚掌和地面接触的位置为支点，此时克服的阻力是重力，在脚心的位置，动力在腿上的位置，动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，是省力杠杆。
11． 4 0.2 100 450
【详解】[1][2]由图可知，承担重物的绳子的股数n=2，所以将重400N的物体匀速提升2m，共用了10秒，在此过程中，绳子自由端移动距离是
s=2h=2×2m=4m
物体上升的速度
[3]忽略绳重和摩擦，由得动滑轮的重力
[4]如果被提升的物体重800N，则工人需要用力
12．
【详解】[1]由图知，滑轮组由两段绳子拉着物体，所以
则
[2]绕过动滑轮的绳子股数
绳子自由端移动的距离
所以拉力F的速度为
13． 250 72%
【详解】[1]由题意知当物体在F作用下从底部到达顶部，F做的功等于克服物体重力做功与克服摩擦力做功的和，故
[2]机械效率
14． 30N 75%
【详解】[1]用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上的物体，所以物体在二力平衡作用下匀速运动，拉力等于摩擦力，物体和地面之间的摩擦力大小为30N，故A处的拉力大小为30N。
[2]由图可知绳子承重段数n=2，则滑轮组的机械效率为
15．
【详解】由杠杆平衡条件可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，动力作用点在N点，当以ON作为动力臂时，动力臂最长，此时动力最小，为使杠杆在图示位置平衡，动力的方向应该垂直于ON向上，如下图所示：
16．
【详解】阻力F2的作用点在点，方向沿钢丝绳向上，据此作出阻力F2；从O点向动力F1的作用线作垂线段，支点到垂足的距离为动力F1的力臂l1，如下图所示：
17．
【详解】斜拉索AC对大桥拉力F方向沿AC向上，由O点作AC的垂线，垂线段为其力臂l。如图所示：
18．
【详解】只有一个动滑轮，要求最省力，绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，然后绕过左边的定滑轮，再绕过动滑轮，此时滑轮组上承担重量的绳子股数为n=3，如果将绳子先系在定滑轮的固定挂钩上，然后绕过右边的动滑轮，再绕过定滑轮，此时滑轮组上承担重量的绳子股数为n=2，更费力。所以最省力的绕法如图所示：
19． 右 方便测量力臂 6 变小 6
【详解】（1）[1][2]如图甲所示，实验前，杠杆左端下沉，则应将右端的平衡螺母向右调节，直到杠杆在水平位置平衡；使杠杆在水平位置平衡的目的是避免杠杆自身重力对实验的影响，便于测量力臂的长。
（2）[3]如图乙所示，杠杆上的刻度均匀，设杠杆上一格的长为l，一个钩码的重为G，在A点挂4个钩码，根据杠杆平衡条件
则
即应在B点挂6个钩码。
（3）[4]如图丙所示，若不在B点挂钩码，改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，使杠杆仍在水平位置平衡，由于阻力和阻力臂不变，当测力计从a位置转到b位置时，根据力臂的定义，其力臂变小。
（4）[5]当弹簧测力计在C点斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，此时动力臂等于
根据杠杆的平衡条件
得
20． 平衡 水平静止 30 2.0 3
【详解】（1）[1][2]杠杆静止时，受平衡力作用，处于平衡状态；当杠杆静止时，发现杠杆的右端较高，为了实验时方便读出力臂，应该向右调节平衡螺母，使杠杆处于水平静止状态。
（2）[3][4]根据杠杆平衡原理，对于第2次实验，阻力臂的长为
对于第3次实验，阻力大小为
（3）[5]由于天平是等臂杠杆，只有第3次实验动力臂和阻力臂相等。因此第3次实验反映的是天平的原理。
（4）[6]根据杠杆平衡条件，所用的动力最小，则对应的动力臂最长。由图可知CD为最长的动力臂，动力垂直于动力臂。如图所示：
21． 匀速直线拉动 66.7 高
【详解】（1）[1]实验中，应使重物匀速直线上升，弹簧测力计也应竖直向上匀速直线拉动。
（2）[2]第2次实验中，提升动滑轮的绳子段数为3段，滑轮组的机械效率为
（3）[3]通过分析1、2次实验的数据，使用相同的滑轮组，2次实验物重更大，机械效率更高，得结论，使用相同的滑轮组，物体越重，滑轮组的机械效率越高。
22．（1）12m；（2）3.6×107N；（3）2×104t
【详解】解：（1）“泰山吊”提升甲板模块的速度
则1h可以将甲板模块提升的高度
（2）由题意可知作用在B点的力
将前排横梁看作杠杆，设基座对前排横梁C点增加的支持力为FC，则根据F1l1=F2l2可得
FB·AB=FC·AC
可得
前排横梁对右侧基座的压力较吊起甲板模块前增大的压力大小等于基座对前排横梁增加的支持力，即压力增加了3.6×107N；
（3）甲板模块和下船体未合拢时，下船体的浮箱有露出水面，则下船体受到的浮力等于自身重力，即
F浮=G船体
根据阿基米德原理可得
①
甲板模块和下船体未合拢后，下船体的浮箱有露出水面，则甲板模块和下船体作为一个整体是漂浮状态，它们受到的浮力等于它们的总重力，即
F浮′=G船体+G甲板
根据阿基米德原理可得
②
由可得
化简得
解得
则下船体的质量
答：（1）1h可以将甲板模块提升12米；
（2）前排横梁对右侧基座的压力较吊起甲板模块前增大了3.6×107N；
（3）下船体质量是2×104吨。
23．（1）225J （2）66.7% （3）50N
【详解】（1）该过程拉力F做的功
W=Fs=150N×1.5m=225J
(2)有用功
W有用=Gh=mgh=500N×0.3m=150J，
该装置的机械效率
；
(3)额外功
W额=W-W有用=225J-150J=75J，
货物箱在斜面上受的摩擦力大小
；
24．（1）0.04m2；（2）90%
【详解】解：（1）人自由站在水平地面上，人的重力等于对于对地面的压力，由可得
G人=F=p0S
当滑轮下加挂重物G后，他用力匀速举起杠杆的A端，使杠杆在水平位置平衡时，人对杠杆的举力为F2，由可得
F2+G人=p2S
由此得出
F2 =p2S－p0S=(5.25×104Pa－1.5×104Pa)×S=3.75×104Pa×S=37500S
已知F2=1500N，即
37500S=1500N
解得
S=0.04m2
即人与地面接触面积0.04m2。
（2）当滑轮下未挂重物时，他用力匀速举起杠杆的A端，使杠杆在水平位置平衡时，人对杠杆的举力为F1，由可得
F1+G人=p1S
由此得出
F1=p1S－p0S=(1.875×104Pa－1.5×104Pa)×S=0.375×104Pa×S=3750S
当滑轮下未挂重物时，他用力匀速举起杠杆的A端，使杠杆在水平位置平衡时，假设人使杠杆A端上升高度h，则F做的功为
W1=F1h=3750Sh
这时，因没有提升任何物体，所的功为额外功。
当滑轮下加挂重物G后，他用力匀速举起杠杆的A端，使杠杆在水平位置平衡时，假设人使杠杆A端上升高度h，则F做的总功为
W2 =F2h=37500Sh
故滑轮组的机械效率
即滑轮组的机械效率为90%。
答：（1）人与地面接触面积为0.04m2；
（2）当重物G被匀速提升过程中，滑轮组的机械效率为90%。
25．（1）8N；（2）1W；（3）80%
【详解】解：（1）物体A所受到的摩擦力
（2）动滑轮绳子的有效股数n=2，则绳子自由端移动的速度
拉力的功率
（3）此装置的机械效率
答：（1）物体A所受到的摩擦力是8N；
（2）拉力F的功率是1W；
（3）此装置的机械效率是80%。
26．（1）3000J；（2）180W；（3）83.3%；（4）250N
【详解】（1）有用功为W有=Gh=3000J ；
（2）工人做的总功为W总=Fs=3600J，
所以工人做功的功率为P=W总/t=180W；
（3）该装置的机械效率为η=W有/W总=3000J/3600J=83．33%；
（4）提升动滑轮所做的额外功为W额=W总-W有=600J，所以可知，动滑轮重为100N，所以当提起400N的重物时，拉力为250N．
27．（1）3kg；（2）200N；（3）见解析
【详解】解：（1）根据
可得
代入数值得
解得。
（2）要克服的力即为水对空桶的浮力为
（3）传统方式从井中提水时用力方向向上，汲水时仅利用人的拉力将水提上来，使用桔槔汲水过程的主要用力方向是向下的，而且汲水时是在人的拉力和石头重力共同作用下将水提上来，所以与传统从井中提水方式相比，使用桔槔会减少人们提水的疲劳程度。
答：（1）B端的石头质量是3kg；
（2）F至少要200N才能成功汲水；
（3）传统方式从井中提水时用力方向向上，汲水时仅利用人的拉力将水提上来，使用桔槔汲水过程的主要用力方向是向下的，而且汲水时是在人的拉力和石头重力共同作用下将水提上来，所以与传统从井中提水方式相比，使用桔槔会减少人们提水的疲劳程度。
28． 减小 8×108N 67.5% 6.3×106N
【详解】（1）[1]该运输车的上千个车轮，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小对地面的压强。
（2）[2]满载的福建舰在江面上时受到的浮力
F浮=G排=m排g=80000×103kg×10N/kg=8×108N
（3）①[3]由图可知，使用的滑轮组承担物重的绳子股数n=4，拉力移动的速度
v=4v船=4×4.5m/min=18m/min=0.3m/s
提升重物的总功率是
P=1000kW=1000×103W=1×106W
由功率
得到拉力大小
重物的重力
G=mg=900×103kg×10N/kg=9×106N
提升重物的机械效率
②[4]起重小车与滑轮总质量是
360t=360×103kg=3.6×105kg
船体区段的质量是
900t=900×103kg=9×105kg
总重力为
G总=m总g=(3.6×105kg+9×105kg)×10N/kg=1.26×107N
设悬挂点为C，以B为支点，由杠杆平衡条件得到
FA×AB=G总×BC
FA×AB=G总×(AB-AC)
FA×160m=1.26×107N×(160m-40m)
FA=9.45×106N
以A为支点，由杠杆平衡条件得到
FB×AB=G总×AC
FB×160m=1.26×107N×40m
FB=3.15×106N
A端对横梁的支持力比B端大
ΔF=FA-FB=9.45×106N-3.15×106N=6.3×106N