2023-2024学年人教版八年级物理下册同步训练单元测试卷：第十二章 简单机械
一、选择题
1．（2023八下·青岛月考）如图所示，杠杆处于平衡状态。现将两边的钩码同时向里支点移动一格，则（ ）
A．杠杆仍保持平衡 B．杠杆左端下降
C．杠杆右端下降 D．无法判断
2．（2023八下·青岛月考）如图是用杠杆撬起石头的示意图．如在端施加不同方向的外力，则这些外力（ ）
A．最小 B．最小 C．最小 D．最小
3．（2023九上·江苏月考）如图为小柯在科技节中制作的“杠杆力臂演示仪”。（杠杆自身质量和摩擦忽略不计，固定装置未画出）O为支点，OA=OD=3OB=0.6米，CD=0.2米。在做背景的白纸上作有以O为圆心半径为0.2米的圆。在A点挂5N的重物G，使杠杆水平平衡，按图示方向分别施加FB、FC、FD三个力，则下列说法正确的是 （ ）
A．FC的力臂长为0.4米 B．三个力大小FD＞FC＞FB
C．作用在C点的力FC为15N D．力作用D点时杠杆为等臂杠杆
4．（2023九上·吴江月考）如图所示，不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦，用三种不同的方式分别拉同一物体在水平地面上做匀速直线运动，所用拉力分别为F1、F2、F3，它们的大小关系正确的是（ ）
A．F2C．F2< F3< F1 D．F35．（2023九上·昆山月考）如图所示，将细绳的一端固定在天花板上，细绳绕过滑轮后，手作用在细绳的B点，利用滑轮匀速提升物体。若不计摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．物体克服重力做的功是总功
B．物体和绳子上B点移动的距离相等
C．手对B点施加的拉力所做的功是有用功
D．绳子上A点和B点受到的拉力大小相同
6．（2023九上·苏州月考）将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组。使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G1、G2的两物体，升高相同的高度。绳自由端施加的拉力大小分别为F1和F2，物重G1＞G2，不计绳重和摩擦。则下列判断正确的是（ ）
A．拉力F1一定小于F2
B．甲滑轮组的机械效率较高
C．F1和F2做的功相同
D．甲的有用功与额外功的比值较小
7．（2023·新泰模拟）某同学探究“影响滑轮组的机械效率的因素”，他用质量相同的滑轮做了如图所示的实验，并测算了各次实验的机械效率（如图），下列相关说法中正确的是（ ）
①实验时，弹簧测力计应在竖直匀速拉动时读数
②根据甲、乙两次实验可知：滑轮组的机械效率与绳子的绕法有关
③根据乙、丙两次实验可知：同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高
④实验时，换用不同装置进行多次实验，目的是为了减小误差
A．只有①② B．只有②④ C．只有①③ D．只有③④
8．（2021八下·八步期末）以下关于功、功率、机械效率的说法正确的是（）
A．机械效率越高，则做功越多。
B．机械做功越快，机械效率就越高
C．功率大的机械比功率小的做功多
D．做功越快，功率越大
9．（2023九上·昆山月考）用如图装置提升物体，先将重为G的钩码挂在均匀铁质杠杆上的A点，弹簧测力计作用于C点，竖直向上匀速拉动测力计，使钩码上升h，杠杆的机械效率为η1；若仅将弹簧测力计改挂到B点，仍竖直向上匀速拉动测力计，使钩码上升h，杠杆的机械效率为η2，摩擦不计，则（ ）
A．η1＜η2 B．η1＝η2 C．η1＞η2 D．无法判断
10．（2023九上·江苏月考）如图所示，重为G的物体在平行于斜面的拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。已知斜面的长为s、高为h，物体从斜面底端匀速运动到顶端的过程中，关于该过程，下列判断正确的是（ ）
A．拉力做的有用功为fs
B．拉力做的总功为Gh
C．斜面对物体的摩擦力大小为
D．斜面的机械效率为
二、填空题
11．（2023九上·昆山月考）如图甲所示是剪高处树枝的剪刀，将其套在竹竿上，拉动绳子一端就可以剪下高处的树枝。这个剪刀上的滑轮是 选填“定滑轮”或“动滑轮”，它起到 的作用；
12．（2023·东莞期末）周末，小刚去湖边钓鱼，钓到鱼后他将鱼拉出水面，如图所示，鱼线对鱼的拉力和鱼对鱼线的拉力是一对 （选填“平衡力”或“相互作用力”；小刚使用钓鱼竿时，钓鱼竿是一个 （选填“省力”、“等臂”或“费力”杠杆；若鱼的质量是1.5kg，则鱼受到的重力是 N。（g取10N/kg）
13．（2022九上·句容期中）如图，台秤上放一只质量不计的三角支架，均匀细木棒OAB可绕O点自由转动，调整O点高度，使OAB水平静止，此时台秤示数如图，OA：AB＝2：3，其自重为 N。若使台秤示数为零，则OAB属于 （“省力杠杆”、“费力杠杆”），B端施加的最小力为 N。（g取10N/kg）
14．（2023九上·无锡月考）生活中的许多现象都与我们所学的物理知识有关，小华发现，如图甲所示的水龙头很难徒手拧开，但将如图乙所示的钥匙，安装并旋转后（如图丙所示），水龙头就能正常出水，则此钥匙相当于一个 （选填“斜面”、“滑轮”或“轮轴”），属于 （选填“省力”或“费力”）机械。
15．（2023·连云期末）利用如图所示的滑轮组，将重为150N的物体匀速向上提起2m，用了10s，作用在绳端的拉力F为100N，则有用功为 J，该滑轮组的机械效率是 ，拉力F的功率为 W，若变成使用一个动滑轮机械效率 选填“变大”“不变”或“变小”。不计绳重和摩擦
16．（2023九上·南海开学考） 如图所示，小华利用斜面拉一重50N的木块到0.3m高处，木块沿斜面向上移动1m，共耗时10s。已知拉力为20N，则小华做的有用功为 J，拉力的功率为 W。如果增大斜面的倾角，则斜面的机械效率 （填“增大”“减小”或“不变”）。
三、作图题
17．（2023·中山期末）如图所示，生活中的剪刀可看作杠杆，O为支点，要用剪刀将竹签剪断，画出图中动力的力臂，并在A点画出阻力的示意图。
18．（2019九上·沭阳月考）在图中用线代表绳子，将两个滑轮连成省力的滑轮组，要求人用力往下拉绳使重物升起．
四、实验探究题
19．（2023八下·昌平期中）小华做探究杠杆平衡条件实验时，使用的每个钩码的质量均为100g，轻质杠杆可以绕O点在竖直平面内自由转动，杠杆上相邻刻线间的距离相等。请按要求完成下列问题：
（1） 实验开始前，发现杠杆右端下沉，此时应将杠杆右侧的平衡螺母向 （选填 “左”或“右”）调，使杠杆在水平位置平衡；
（2） 将杠杆调节水平平衡后，在杠杆上的B点悬挂了 3个钩码，如图所示。为使杠杆保持水平平衡状态，应该在A点悬挂 个钩码；
（3）将杠杆调节水平平衡后，在杠杆上的B点悬挂了 3个钩码，如图所示。为使杠杆保持水平平衡状态，应该用弹簧测力计在杠杆 （选填“A”或“C”）处竖直向上拉，当杠杆水平平衡时，弹簧测力计的示数为 N。（g取10N/kg）
五、计算题
20．（2023九上·泰州期末）如图所示，沿斜面向上拉一个重为的物体到斜面顶端，斜面长， 高，拉力做功为，
求：（1）在这过程中做的有用功是多少？
（1）则这个斜面的机械效率是多少？
（2）物体受到斜面的摩擦力是多大？
21．（2023·墨玉模拟）如图所示的装置是用实验室中的滑轮组成的滑轮组。
（1）若用16N的拉力可使重31.2N的物体匀速上升，求滑轮组的机械效率。
（2）该滑轮组悬挂不同物重的物体时，拉力F满足10N≤F≤40N时，效率η满足50%≤n≤80%，除动滑轮外，摩擦和绳重等产生的额外功始终与总功的比值为k（定值）。求动滑轮的重力和k值。
六、综合题
22．（2023·海珠模拟）
（1）小芳把重10N的物体从水平地面竖直向上匀速提升2m．小芳对物体做的功为 .
（2）小明猜想：“图中斜面提升物体，接 面粗糙程度不变时，物体越轻，机械效率越高”.
设计一个实验，多次测量斜面的机械效率，检验其猜想.
①实验步骤（已准备图中的斜面、有凹槽的物体，若需要可补充器材）：
②写出测量第一次机械效率的表达式 .
③写出判断小明猜想是否正确的依据.
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【解析】【解答】动力*动力臂=阻力*阻力臂， 两边的钩码同时向里支点移动一格 所以左侧2F*2 右侧为1F*3，所以左端重， 杠杆左端下降，B正确，ACD错误。
【分析】根据动力*动力臂=阻力*阻力臂计算。
2．【答案】D
【知识点】杠杆中最小力的问题
【解析】【解答】动力*动力臂=阻力*阻力臂，动力最小则动力臂最大，D正确，ABC错误。
【分析】动力*动力臂=阻力*阻力臂，动力最小则动力臂最大。
3．【答案】C
【知识点】杠杆及其五要素；杠杆的平衡条件；力臂的画法；杠杆的动态平衡分析
【解析】【解答】A.由图可知 FB、FC、FD三个力的力臂为OB、OE、OF，且三个力的力臂均为圆的半径即力臂大小相等，又因为OA＝OD＝3OB＝0.6米 ，所以OB=OE=OF=0.2m，所以 FC的力臂长为0.2m，故A错误；
B.因为阻力和阻力臂不变，由杠杆平衡条件可知，F1L1=F2L2，G OA=FB OB，G OA=FC OC，G OA=FD OF，所以
FB OB=FC OE=FD OF，因为OB=OE=OF，所以三个力的大小关系为： FD=FC=FB，故B错误；
C.根据杠杆平衡条件可得：G×OA=FC×OC，则；
D.由图可知，力作用D点时，FD的力臂为圆的半径OF，而G的力臂为OA，所以两个力的力臂不相等，即此时杠杆不是等臂杠杆，故D错 误。
故选项为：C。
【分析】（1）根据题意确定力对应的力臂，由题中条件判断出力臂的大小；
（2）根据杠杆平衡条件：F1L1=F2L2，及力臂大小关系分析判断；
（3）将题中条件代入杠杆平衡条件可求得力的大小；
（4）杠杆平衡时，两个力的力臂相等时，动力等于阻力，是等臂杠杆，根据两个力的力臂确定。
4．【答案】A
【知识点】定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点
【解析】【解答】A图为定滑轮，不省力不费力，则拉力F1=f；
B图为动滑轮，可以省一半的力，即拉力F2=；
C图为动滑轮，而拉力作用在轴上，此时拉力F3=2f。
比较可知，拉力F2故选A。
【分析】根据图片确定承担拉力的绳子段数，根据定滑轮和动滑轮的特点计算对应的拉力，最后进行比较即可。
5．【答案】D
【知识点】动滑轮及其工作特点；动滑轮拉力的计算
【解析】【解答】A.对物体做的功是有用功，克服物体重力做的功是有用功，A不符合题意；
B.动滑轮有2股绳子，物体是绳子上B点移动的距离的一半，B不符合题意；
C.手对B点施加的拉力克服了物体的重力和动滑轮的重力，所做的功是总功，C不符合题意；
D.绳子上A点和B点是绳子两端的力，大小相同，D符合题意。
故答案为：D.
【分析】使用动滑轮时，绳子的拉力是总重力的一半，对物体做的功是有用功，绳子拉力做的功是总功。
6．【答案】B
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A.滑轮组的拉力为，甲中n=3，乙图n=2，由于不确定物体重力大小，无法判断拉力的大小关系，A不符合题意；
B.根据，物体重力越大，机械效率越大，由于G1>G2，甲滑轮组的机械效率大，B符合题意；
C.根据W总=W有+W额=Gh+G动h，由于甲中重力较大，做的有用功多，拉力做的总功大，C不符合题意；
D.甲乙的动滑轮相同，额外功相等，甲中物体重力大，有用功大，有用功和额外功的比值大，D不符合题意。
故答案为：B.
【分析】根据，分析滑轮组的拉力；动滑轮相同时，物体重力越大， 机械效率越大。
7．【答案】C
【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮组的设计与组装
【解析】【解答】根据二力平衡知识，弹簧测力计应竖直匀速拉动，故 ① 正确；
滑轮组的机械效率与 与绳子的绕法无关。与物重有关，与绳重及摩擦有关，故 ② 错误；
同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高， 故 ③ 正确；
换不同装置进行多次实验，目的是为了寻找普遍规律，不是为了减少误差，故 ④ 错误；
综上所述，只有 ①和③ 正确，故选C。
【分析】滑轮组的机械效率与物重有关系，与绳重及摩擦有关，与绳子的绕法是没有关系的。
8．【答案】D
【知识点】功率的概念；机械效率；功
【解析】【解答】（1）机械效率是指有用功与总功的比值，与做功的多少和功率的快慢无关，故ABC不正确；
（2）功率是表示做功快慢的物理量，做功越快的功率越大，故D正确．
故选D．
【分析】根据功、功率、机械效率的关系分析．功率是单位时间内做的功的多少，是表示做功快慢的物理量；机械效率是有用功与总功的比值．本题考查了学生对功、功率、机械效率概念的了解与掌握．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．
9．【答案】B
【知识点】杠杆的机械效率
【解析】【解答】根据图像，改变拉力的位置C点或B点，杠杆上的钩码在A点，上升高度相同，W=Gh，有用功一定，克服杠杆的重力做的额外功相同，则总功相等，根据，机械效率相等，B符合题意。
故答案为：B.
【分析】使用杠杆对物体的有用功相同，额外功相同时，机械效率相等。
10．【答案】C
【知识点】斜面的机械效率
【解析】【解答】A. 重为G的物体在平行于斜面的拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动 ，这个过程克服重力做的功为有用功，克服摩擦力做的功为额外功，拉力做的功为总功，所以有用功为：W有=Gh，故A错误；
B.拉力F做的功为总功，所以拉力做的总功为：W总=Fs，故B错误；
C.此过程做的额外功为：W额=fs，又因为W额=W总-W有=Fs-Gh，所以可得fs=Fs-Gh，所以摩擦力为：，故C正确；
D.斜面的机械效率为：，故D错误。
故选项为：C。
【分析】（1）沿斜面向上拉物体，克服物体重力做的功为有用功：W有=Gh；
（2）拉力F需要克服重力和摩擦力把物体拉上斜面，所以拉力做总功：W总=Fs；
（3）总功等于有用功和额外功之和，利用这个关系，额外功等于总功减去有用功：W额=W总-W有，额外功等于克服摩擦力做的功：W额=fs，利用额外功的两个表达式计算出摩擦力；
（4）斜面的机械效率为：。
11．【答案】动滑轮；省力
【知识点】动滑轮及其工作特点
【解析】【解答】根据剪树枝需要省力，所以该滑轮是动滑轮，动滑轮的作用是省力
【分析】要熟悉生活中应用的物理知识，用物理知识分析生活中一些问题，剪树枝我们要省力，故选择省力的简单机械，所以选择动滑轮，我们知道动滑轮可以省一半额力
12．【答案】相互作用力；费力；15
【知识点】力作用的相互性；重力及其大小的计算；杠杆的分类
【解析】【解答】鱼线对鱼的拉力跟鱼对鱼线的拉力是相互作用力，所以第一空选填相互作用力。
鱼竿支架为支点，支点到鱼线的部分为阻力臂，小刚的手到支点的距离为动力臂，动力臂小于阻力臂，所以为费力杠杆，故选填费力。
G=mg=，故第三空填15.
【分析】该题考查的是小知识点，但比较不容易区分，平衡力是一个物体受力，相互作用力是两个物体受力，分析省力杠杆与费力杠杆只比较动力臂与阻力臂，物体在任何情况下所受的重力相同，所以鱼在水中跟被钓上来所受重力一样。
13．【答案】2；省力杠杆；1
【知识点】杠杆的分类；杠杆的平衡分析法及其应用；杠杆中最小力的问题
【解析】【解答】根据图像，细木棒长度OB，重心在中点，重力的力臂为，电子秤示数为250g，受到的压力F=G=mg=0.25kg×10N/kg=2.5N，对细木棒的支持力F1=F=2.5N，力臂为，根据杠杆的平衡条件F1L1=GL2，细木棒的重力为；若在B点用力，最小的力为，此时是省力杠杆。
【分析】根据F=G=mg计算压力，结合相互作用力的关系，计算支持力；利用杠杆的平衡条件F1L1=GL2，结合已知条件，计算未知的力。
14．【答案】轮轴；省力
【知识点】轮轴及其他常见简单机械
【解析】【解答】钥匙在使用时绕中心轴转动，所以属于轮轴，轮轴是杠杆的一种变形；其轮半径和轴半径分别为动力臂和阻力臂，因为动力臂大于阻力臂，所以轮轴是一种省力杠杆。
【分析】 简单机械包括：杠杆、滑轮、轮轴、斜面等，从钥匙的使用情况判断，通过比较动力臂和阻力臂的大小关系判断省费力。
15．【答案】300；75%；40；不变
【知识点】滑轮（组）的机械效率
【解析】【解答】克服物体重力做的有用功：W有=Gh=150N×2m=300J，
由图知，承担重物绳子的段数n=2，由s=nh和W总=Fs可得，总功：W总=Fnh=100N×2×2m=400J，
滑轮组的机械效率：，
拉力F的功率：，
不计绳重和摩擦，克服物体重力做的有用功不变，变成使用一个动滑轮，克服动滑轮重力做的额外功不变，总功不变，所以机械效率不变。
【分析】（1）根据W有=Gh计算有用功；根据s=nh和W总=Fs计算总功，再根据计算滑轮组的机械效率；根据计算拉力的功率。
（2）不计绳重和摩擦，克服物体重力做的有用功不变，分析克服动滑轮重力做的额外功的变化，从而判断机械效率的变化。
16．【答案】15；2；增大
【知识点】斜面的机械效率；斜面机械效率的测量实验
【解析】【解答】（1）有用功等于不使用简单机械，直接对物体做的功，就是把50牛的木块举高0.3米所做的功，G有=Gh=50牛×0.3米=15焦耳
（2）利用拉力的功率P=Fv计算，先计算木块移动的速度，v==0.1m/s，而后可知P=Fv=20N×0.1m/s=2J
（3）增大斜面的倾角 ，减小额外功，有用功不变，总功减小，机械效率增大
【分析】（1）有用功等于不使用简单机械，直接对物体做的功，
（2）利用拉力的功率P=Fv计算，先计算木块移动的速度，拉力已知
（3）增大斜面的倾角 ，减小额外功，有用功不变，总功减小，机械效率增大
17．【答案】
【知识点】力臂的画法
【解析】【解答】 已知支点和动力的方向，过支点作垂直于动力作用线的垂线段，即动力臂。过支点O作动力F 1 作用线的垂线段，即动力臂L 1 ；阻力F2的作用点在A点，方向垂直刀口向下，如图所示：
【分析】本题考查了力的示意图和力臂的画法。
18．【答案】解：如下图所示
【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮组的设计与组装
【解析】【解答】解：人用力往下拉绳使重物升起，说明最后绕过的是定滑轮，按此反向绕线，绳子的起始端系在定滑轮上，如下图所示：
【分析】 人用力往下拉绳使重物升起，即最后一段绳子绕过定滑轮，依次连接动滑轮和挂钩即可。
19．【答案】（1）左
（2）2
（3）C；1.5
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【解答】（1）杠杆的右端下沉，那么右端重左端轻，因此平衡螺母应该向左调节。
（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：nG×3L=3G×2L，解得：n=2；
（3）①钩码产生的拉力竖直向下，而拉力向上，则二者都在杠杆的同一侧，即测力计作用在杠杆的C点；
②根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：（0.3kg×10N/kg）×2L=F×4L，解得：F=1.5N。
【分析】（1）平衡螺母总是向轻的那端调节；
（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析计算；
（3）①当支点在一侧时，动力和阻力的方向相反；当支点在中间时，动力和阻力的方向相同。
②根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析计算。
20．【答案】（1）功：，
斜面的效率：；
（2）额外功：，
因为，所以摩擦力大小：。
【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）计算拉力做的有用功W有=Gh=100N×4m=400J；
【分析】（1）根据W=Gh，计算有用功的大小；
（2）根据，计算机械效率；
（3）根据，计算摩擦力的大小。
21．【答案】（1）解： 由图可知n＝3，滑轮组的机械效率： ×100%＝65%；
答：滑轮组的机械效率为65%；
（2）解：由题意可知，摩擦和绳重等产生的额外功Wf＝kW总＝kFs，
滑轮组的机械效率： ＝ ……①
由题意可知，当F＝10N时，η＝50%，代入①式有： …②
当F＝40N时，η＝80%，代入①式有： ……③
由②③解得：G动＝12N，k＝0.1。
答：动滑轮的重力为12N，k的值为0.1。
【知识点】机械效率的计算；滑轮（组）的机械效率；滑轮（组）机械效率的测量实验
【解析】【分析】
（1）在滑轮组中，物体重力做功为有用功，拉力做功为总功。机械效率为有用功除以总功。
（2）滑轮组中滑轮和绳子重及摩擦做功为额外功。
22．【答案】（1）20
（2）①把物体挂在弹簧测力计下方，处于静止状态，测出物体的重力 ，记录数据； 测力计缓慢拉动物体，拉力方向平行于斜面，测出拉力 ，记录数据； 用刻度尺测量物体在拉力方向上移动的距离 ，记录数据； 用刻度尺测量物体对应上升的高度 ，记录数据； 在凹槽内逐次放入不同轻重的物体，用测力计测量其总重力 总，重复上述二、三、四的步骤.；②；③比较提升物体所受重力及滑轮组机械效率，若（总）重力越小，机械效率越大，则猜想正确；否则猜想不正确. 说明：可以不用刻度尺，用量角器测量斜面倾角 的方法也可。 相应的②，为：
【知识点】斜面机械效率的测量实验
【解析】【解答】（1）小芳对物体做的功为：W=Gh=10N×2m=20J；
（2）①由可知，实验过程中需要测量拉力、物重、物体移动的距离，物体上升的高度，所以需要弹簧测力计和刻度尺；又因为实验过程中需要钩码改变物重；
②设凹槽受到的重力为G凹槽，凹槽在斜面上运动的距离为s凹槽，
则测量第一次机械效率的表达式；
③比较提升物体所受重力及滑轮组机械效率，若（总）重力越小，机械效率越大，则猜想正确；否则猜想不正确，说明：可以不用刻度尺，用量角器测量斜面倾角 的方法也可。 相应的表达式为：。
【分析】（1）根据W=Gh，求出小芳对物体做的功；
（2）根据，补充实验步骤，求出机械效率表达式。
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一、选择题
1．（2023八下·青岛月考）如图所示，杠杆处于平衡状态。现将两边的钩码同时向里支点移动一格，则（ ）
A．杠杆仍保持平衡 B．杠杆左端下降
C．杠杆右端下降 D．无法判断
【答案】B
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【解析】【解答】动力*动力臂=阻力*阻力臂， 两边的钩码同时向里支点移动一格 所以左侧2F*2 右侧为1F*3，所以左端重， 杠杆左端下降，B正确，ACD错误。
【分析】根据动力*动力臂=阻力*阻力臂计算。
2．（2023八下·青岛月考）如图是用杠杆撬起石头的示意图．如在端施加不同方向的外力，则这些外力（ ）
A．最小 B．最小 C．最小 D．最小
【答案】D
【知识点】杠杆中最小力的问题
【解析】【解答】动力*动力臂=阻力*阻力臂，动力最小则动力臂最大，D正确，ABC错误。
【分析】动力*动力臂=阻力*阻力臂，动力最小则动力臂最大。
3．（2023九上·江苏月考）如图为小柯在科技节中制作的“杠杆力臂演示仪”。（杠杆自身质量和摩擦忽略不计，固定装置未画出）O为支点，OA=OD=3OB=0.6米，CD=0.2米。在做背景的白纸上作有以O为圆心半径为0.2米的圆。在A点挂5N的重物G，使杠杆水平平衡，按图示方向分别施加FB、FC、FD三个力，则下列说法正确的是 （ ）
A．FC的力臂长为0.4米 B．三个力大小FD＞FC＞FB
C．作用在C点的力FC为15N D．力作用D点时杠杆为等臂杠杆
【答案】C
【知识点】杠杆及其五要素；杠杆的平衡条件；力臂的画法；杠杆的动态平衡分析
【解析】【解答】A.由图可知 FB、FC、FD三个力的力臂为OB、OE、OF，且三个力的力臂均为圆的半径即力臂大小相等，又因为OA＝OD＝3OB＝0.6米 ，所以OB=OE=OF=0.2m，所以 FC的力臂长为0.2m，故A错误；
B.因为阻力和阻力臂不变，由杠杆平衡条件可知，F1L1=F2L2，G OA=FB OB，G OA=FC OC，G OA=FD OF，所以
FB OB=FC OE=FD OF，因为OB=OE=OF，所以三个力的大小关系为： FD=FC=FB，故B错误；
C.根据杠杆平衡条件可得：G×OA=FC×OC，则；
D.由图可知，力作用D点时，FD的力臂为圆的半径OF，而G的力臂为OA，所以两个力的力臂不相等，即此时杠杆不是等臂杠杆，故D错 误。
故选项为：C。
【分析】（1）根据题意确定力对应的力臂，由题中条件判断出力臂的大小；
（2）根据杠杆平衡条件：F1L1=F2L2，及力臂大小关系分析判断；
（3）将题中条件代入杠杆平衡条件可求得力的大小；
（4）杠杆平衡时，两个力的力臂相等时，动力等于阻力，是等臂杠杆，根据两个力的力臂确定。
4．（2023九上·吴江月考）如图所示，不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦，用三种不同的方式分别拉同一物体在水平地面上做匀速直线运动，所用拉力分别为F1、F2、F3，它们的大小关系正确的是（ ）
A．F2C．F2< F3< F1 D．F3【答案】A
【知识点】定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点
【解析】【解答】A图为定滑轮，不省力不费力，则拉力F1=f；
B图为动滑轮，可以省一半的力，即拉力F2=；
C图为动滑轮，而拉力作用在轴上，此时拉力F3=2f。
比较可知，拉力F2故选A。
【分析】根据图片确定承担拉力的绳子段数，根据定滑轮和动滑轮的特点计算对应的拉力，最后进行比较即可。
5．（2023九上·昆山月考）如图所示，将细绳的一端固定在天花板上，细绳绕过滑轮后，手作用在细绳的B点，利用滑轮匀速提升物体。若不计摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．物体克服重力做的功是总功
B．物体和绳子上B点移动的距离相等
C．手对B点施加的拉力所做的功是有用功
D．绳子上A点和B点受到的拉力大小相同
【答案】D
【知识点】动滑轮及其工作特点；动滑轮拉力的计算
【解析】【解答】A.对物体做的功是有用功，克服物体重力做的功是有用功，A不符合题意；
B.动滑轮有2股绳子，物体是绳子上B点移动的距离的一半，B不符合题意；
C.手对B点施加的拉力克服了物体的重力和动滑轮的重力，所做的功是总功，C不符合题意；
D.绳子上A点和B点是绳子两端的力，大小相同，D符合题意。
故答案为：D.
【分析】使用动滑轮时，绳子的拉力是总重力的一半，对物体做的功是有用功，绳子拉力做的功是总功。
6．（2023九上·苏州月考）将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组。使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G1、G2的两物体，升高相同的高度。绳自由端施加的拉力大小分别为F1和F2，物重G1＞G2，不计绳重和摩擦。则下列判断正确的是（ ）
A．拉力F1一定小于F2
B．甲滑轮组的机械效率较高
C．F1和F2做的功相同
D．甲的有用功与额外功的比值较小
【答案】B
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A.滑轮组的拉力为，甲中n=3，乙图n=2，由于不确定物体重力大小，无法判断拉力的大小关系，A不符合题意；
B.根据，物体重力越大，机械效率越大，由于G1>G2，甲滑轮组的机械效率大，B符合题意；
C.根据W总=W有+W额=Gh+G动h，由于甲中重力较大，做的有用功多，拉力做的总功大，C不符合题意；
D.甲乙的动滑轮相同，额外功相等，甲中物体重力大，有用功大，有用功和额外功的比值大，D不符合题意。
故答案为：B.
【分析】根据，分析滑轮组的拉力；动滑轮相同时，物体重力越大， 机械效率越大。
7．（2023·新泰模拟）某同学探究“影响滑轮组的机械效率的因素”，他用质量相同的滑轮做了如图所示的实验，并测算了各次实验的机械效率（如图），下列相关说法中正确的是（ ）
①实验时，弹簧测力计应在竖直匀速拉动时读数
②根据甲、乙两次实验可知：滑轮组的机械效率与绳子的绕法有关
③根据乙、丙两次实验可知：同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高
④实验时，换用不同装置进行多次实验，目的是为了减小误差
A．只有①② B．只有②④ C．只有①③ D．只有③④
【答案】C
【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮组的设计与组装
【解析】【解答】根据二力平衡知识，弹簧测力计应竖直匀速拉动，故 ① 正确；
滑轮组的机械效率与 与绳子的绕法无关。与物重有关，与绳重及摩擦有关，故 ② 错误；
同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高， 故 ③ 正确；
换不同装置进行多次实验，目的是为了寻找普遍规律，不是为了减少误差，故 ④ 错误；
综上所述，只有 ①和③ 正确，故选C。
【分析】滑轮组的机械效率与物重有关系，与绳重及摩擦有关，与绳子的绕法是没有关系的。
8．（2021八下·八步期末）以下关于功、功率、机械效率的说法正确的是（）
A．机械效率越高，则做功越多。
B．机械做功越快，机械效率就越高
C．功率大的机械比功率小的做功多
D．做功越快，功率越大
【答案】D
【知识点】功率的概念；机械效率；功
【解析】【解答】（1）机械效率是指有用功与总功的比值，与做功的多少和功率的快慢无关，故ABC不正确；
（2）功率是表示做功快慢的物理量，做功越快的功率越大，故D正确．
故选D．
【分析】根据功、功率、机械效率的关系分析．功率是单位时间内做的功的多少，是表示做功快慢的物理量；机械效率是有用功与总功的比值．本题考查了学生对功、功率、机械效率概念的了解与掌握．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．
9．（2023九上·昆山月考）用如图装置提升物体，先将重为G的钩码挂在均匀铁质杠杆上的A点，弹簧测力计作用于C点，竖直向上匀速拉动测力计，使钩码上升h，杠杆的机械效率为η1；若仅将弹簧测力计改挂到B点，仍竖直向上匀速拉动测力计，使钩码上升h，杠杆的机械效率为η2，摩擦不计，则（ ）
A．η1＜η2 B．η1＝η2 C．η1＞η2 D．无法判断
【答案】B
【知识点】杠杆的机械效率
【解析】【解答】根据图像，改变拉力的位置C点或B点，杠杆上的钩码在A点，上升高度相同，W=Gh，有用功一定，克服杠杆的重力做的额外功相同，则总功相等，根据，机械效率相等，B符合题意。
故答案为：B.
【分析】使用杠杆对物体的有用功相同，额外功相同时，机械效率相等。
10．（2023九上·江苏月考）如图所示，重为G的物体在平行于斜面的拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。已知斜面的长为s、高为h，物体从斜面底端匀速运动到顶端的过程中，关于该过程，下列判断正确的是（ ）
A．拉力做的有用功为fs
B．拉力做的总功为Gh
C．斜面对物体的摩擦力大小为
D．斜面的机械效率为
【答案】C
【知识点】斜面的机械效率
【解析】【解答】A. 重为G的物体在平行于斜面的拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动 ，这个过程克服重力做的功为有用功，克服摩擦力做的功为额外功，拉力做的功为总功，所以有用功为：W有=Gh，故A错误；
B.拉力F做的功为总功，所以拉力做的总功为：W总=Fs，故B错误；
C.此过程做的额外功为：W额=fs，又因为W额=W总-W有=Fs-Gh，所以可得fs=Fs-Gh，所以摩擦力为：，故C正确；
D.斜面的机械效率为：，故D错误。
故选项为：C。
【分析】（1）沿斜面向上拉物体，克服物体重力做的功为有用功：W有=Gh；
（2）拉力F需要克服重力和摩擦力把物体拉上斜面，所以拉力做总功：W总=Fs；
（3）总功等于有用功和额外功之和，利用这个关系，额外功等于总功减去有用功：W额=W总-W有，额外功等于克服摩擦力做的功：W额=fs，利用额外功的两个表达式计算出摩擦力；
（4）斜面的机械效率为：。
二、填空题
11．（2023九上·昆山月考）如图甲所示是剪高处树枝的剪刀，将其套在竹竿上，拉动绳子一端就可以剪下高处的树枝。这个剪刀上的滑轮是 选填“定滑轮”或“动滑轮”，它起到 的作用；
【答案】动滑轮；省力
【知识点】动滑轮及其工作特点
【解析】【解答】根据剪树枝需要省力，所以该滑轮是动滑轮，动滑轮的作用是省力
【分析】要熟悉生活中应用的物理知识，用物理知识分析生活中一些问题，剪树枝我们要省力，故选择省力的简单机械，所以选择动滑轮，我们知道动滑轮可以省一半额力
12．（2023·东莞期末）周末，小刚去湖边钓鱼，钓到鱼后他将鱼拉出水面，如图所示，鱼线对鱼的拉力和鱼对鱼线的拉力是一对 （选填“平衡力”或“相互作用力”；小刚使用钓鱼竿时，钓鱼竿是一个 （选填“省力”、“等臂”或“费力”杠杆；若鱼的质量是1.5kg，则鱼受到的重力是 N。（g取10N/kg）
【答案】相互作用力；费力；15
【知识点】力作用的相互性；重力及其大小的计算；杠杆的分类
【解析】【解答】鱼线对鱼的拉力跟鱼对鱼线的拉力是相互作用力，所以第一空选填相互作用力。
鱼竿支架为支点，支点到鱼线的部分为阻力臂，小刚的手到支点的距离为动力臂，动力臂小于阻力臂，所以为费力杠杆，故选填费力。
G=mg=，故第三空填15.
【分析】该题考查的是小知识点，但比较不容易区分，平衡力是一个物体受力，相互作用力是两个物体受力，分析省力杠杆与费力杠杆只比较动力臂与阻力臂，物体在任何情况下所受的重力相同，所以鱼在水中跟被钓上来所受重力一样。
13．（2022九上·句容期中）如图，台秤上放一只质量不计的三角支架，均匀细木棒OAB可绕O点自由转动，调整O点高度，使OAB水平静止，此时台秤示数如图，OA：AB＝2：3，其自重为 N。若使台秤示数为零，则OAB属于 （“省力杠杆”、“费力杠杆”），B端施加的最小力为 N。（g取10N/kg）
【答案】2；省力杠杆；1
【知识点】杠杆的分类；杠杆的平衡分析法及其应用；杠杆中最小力的问题
【解析】【解答】根据图像，细木棒长度OB，重心在中点，重力的力臂为，电子秤示数为250g，受到的压力F=G=mg=0.25kg×10N/kg=2.5N，对细木棒的支持力F1=F=2.5N，力臂为，根据杠杆的平衡条件F1L1=GL2，细木棒的重力为；若在B点用力，最小的力为，此时是省力杠杆。
【分析】根据F=G=mg计算压力，结合相互作用力的关系，计算支持力；利用杠杆的平衡条件F1L1=GL2，结合已知条件，计算未知的力。
14．（2023九上·无锡月考）生活中的许多现象都与我们所学的物理知识有关，小华发现，如图甲所示的水龙头很难徒手拧开，但将如图乙所示的钥匙，安装并旋转后（如图丙所示），水龙头就能正常出水，则此钥匙相当于一个 （选填“斜面”、“滑轮”或“轮轴”），属于 （选填“省力”或“费力”）机械。
【答案】轮轴；省力
【知识点】轮轴及其他常见简单机械
【解析】【解答】钥匙在使用时绕中心轴转动，所以属于轮轴，轮轴是杠杆的一种变形；其轮半径和轴半径分别为动力臂和阻力臂，因为动力臂大于阻力臂，所以轮轴是一种省力杠杆。
【分析】 简单机械包括：杠杆、滑轮、轮轴、斜面等，从钥匙的使用情况判断，通过比较动力臂和阻力臂的大小关系判断省费力。
15．（2023·连云期末）利用如图所示的滑轮组，将重为150N的物体匀速向上提起2m，用了10s，作用在绳端的拉力F为100N，则有用功为 J，该滑轮组的机械效率是 ，拉力F的功率为 W，若变成使用一个动滑轮机械效率 选填“变大”“不变”或“变小”。不计绳重和摩擦
【答案】300；75%；40；不变
【知识点】滑轮（组）的机械效率
【解析】【解答】克服物体重力做的有用功：W有=Gh=150N×2m=300J，
由图知，承担重物绳子的段数n=2，由s=nh和W总=Fs可得，总功：W总=Fnh=100N×2×2m=400J，
滑轮组的机械效率：，
拉力F的功率：，
不计绳重和摩擦，克服物体重力做的有用功不变，变成使用一个动滑轮，克服动滑轮重力做的额外功不变，总功不变，所以机械效率不变。
【分析】（1）根据W有=Gh计算有用功；根据s=nh和W总=Fs计算总功，再根据计算滑轮组的机械效率；根据计算拉力的功率。
（2）不计绳重和摩擦，克服物体重力做的有用功不变，分析克服动滑轮重力做的额外功的变化，从而判断机械效率的变化。
16．（2023九上·南海开学考） 如图所示，小华利用斜面拉一重50N的木块到0.3m高处，木块沿斜面向上移动1m，共耗时10s。已知拉力为20N，则小华做的有用功为 J，拉力的功率为 W。如果增大斜面的倾角，则斜面的机械效率 （填“增大”“减小”或“不变”）。
【答案】15；2；增大
【知识点】斜面的机械效率；斜面机械效率的测量实验
【解析】【解答】（1）有用功等于不使用简单机械，直接对物体做的功，就是把50牛的木块举高0.3米所做的功，G有=Gh=50牛×0.3米=15焦耳
（2）利用拉力的功率P=Fv计算，先计算木块移动的速度，v==0.1m/s，而后可知P=Fv=20N×0.1m/s=2J
（3）增大斜面的倾角 ，减小额外功，有用功不变，总功减小，机械效率增大
【分析】（1）有用功等于不使用简单机械，直接对物体做的功，
（2）利用拉力的功率P=Fv计算，先计算木块移动的速度，拉力已知
（3）增大斜面的倾角 ，减小额外功，有用功不变，总功减小，机械效率增大
三、作图题
17．（2023·中山期末）如图所示，生活中的剪刀可看作杠杆，O为支点，要用剪刀将竹签剪断，画出图中动力的力臂，并在A点画出阻力的示意图。
【答案】
【知识点】力臂的画法
【解析】【解答】 已知支点和动力的方向，过支点作垂直于动力作用线的垂线段，即动力臂。过支点O作动力F 1 作用线的垂线段，即动力臂L 1 ；阻力F2的作用点在A点，方向垂直刀口向下，如图所示：
【分析】本题考查了力的示意图和力臂的画法。
18．（2019九上·沭阳月考）在图中用线代表绳子，将两个滑轮连成省力的滑轮组，要求人用力往下拉绳使重物升起．
【答案】解：如下图所示
【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮组的设计与组装
【解析】【解答】解：人用力往下拉绳使重物升起，说明最后绕过的是定滑轮，按此反向绕线，绳子的起始端系在定滑轮上，如下图所示：
【分析】 人用力往下拉绳使重物升起，即最后一段绳子绕过定滑轮，依次连接动滑轮和挂钩即可。
四、实验探究题
19．（2023八下·昌平期中）小华做探究杠杆平衡条件实验时，使用的每个钩码的质量均为100g，轻质杠杆可以绕O点在竖直平面内自由转动，杠杆上相邻刻线间的距离相等。请按要求完成下列问题：
（1） 实验开始前，发现杠杆右端下沉，此时应将杠杆右侧的平衡螺母向 （选填 “左”或“右”）调，使杠杆在水平位置平衡；
（2） 将杠杆调节水平平衡后，在杠杆上的B点悬挂了 3个钩码，如图所示。为使杠杆保持水平平衡状态，应该在A点悬挂 个钩码；
（3）将杠杆调节水平平衡后，在杠杆上的B点悬挂了 3个钩码，如图所示。为使杠杆保持水平平衡状态，应该用弹簧测力计在杠杆 （选填“A”或“C”）处竖直向上拉，当杠杆水平平衡时，弹簧测力计的示数为 N。（g取10N/kg）
【答案】（1）左
（2）2
（3）C；1.5
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【解答】（1）杠杆的右端下沉，那么右端重左端轻，因此平衡螺母应该向左调节。
（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：nG×3L=3G×2L，解得：n=2；
（3）①钩码产生的拉力竖直向下，而拉力向上，则二者都在杠杆的同一侧，即测力计作用在杠杆的C点；
②根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：（0.3kg×10N/kg）×2L=F×4L，解得：F=1.5N。
【分析】（1）平衡螺母总是向轻的那端调节；
（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析计算；
（3）①当支点在一侧时，动力和阻力的方向相反；当支点在中间时，动力和阻力的方向相同。
②根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析计算。
五、计算题
20．（2023九上·泰州期末）如图所示，沿斜面向上拉一个重为的物体到斜面顶端，斜面长， 高，拉力做功为，
求：（1）在这过程中做的有用功是多少？
（1）则这个斜面的机械效率是多少？
（2）物体受到斜面的摩擦力是多大？
【答案】（1）功：，
斜面的效率：；
（2）额外功：，
因为，所以摩擦力大小：。
【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）计算拉力做的有用功W有=Gh=100N×4m=400J；
【分析】（1）根据W=Gh，计算有用功的大小；
（2）根据，计算机械效率；
（3）根据，计算摩擦力的大小。
21．（2023·墨玉模拟）如图所示的装置是用实验室中的滑轮组成的滑轮组。
（1）若用16N的拉力可使重31.2N的物体匀速上升，求滑轮组的机械效率。
（2）该滑轮组悬挂不同物重的物体时，拉力F满足10N≤F≤40N时，效率η满足50%≤n≤80%，除动滑轮外，摩擦和绳重等产生的额外功始终与总功的比值为k（定值）。求动滑轮的重力和k值。
【答案】（1）解： 由图可知n＝3，滑轮组的机械效率： ×100%＝65%；
答：滑轮组的机械效率为65%；
（2）解：由题意可知，摩擦和绳重等产生的额外功Wf＝kW总＝kFs，
滑轮组的机械效率： ＝ ……①
由题意可知，当F＝10N时，η＝50%，代入①式有： …②
当F＝40N时，η＝80%，代入①式有： ……③
由②③解得：G动＝12N，k＝0.1。
答：动滑轮的重力为12N，k的值为0.1。
【知识点】机械效率的计算；滑轮（组）的机械效率；滑轮（组）机械效率的测量实验
【解析】【分析】
（1）在滑轮组中，物体重力做功为有用功，拉力做功为总功。机械效率为有用功除以总功。
（2）滑轮组中滑轮和绳子重及摩擦做功为额外功。
六、综合题
22．（2023·海珠模拟）
（1）小芳把重10N的物体从水平地面竖直向上匀速提升2m．小芳对物体做的功为 .
（2）小明猜想：“图中斜面提升物体，接 面粗糙程度不变时，物体越轻，机械效率越高”.
设计一个实验，多次测量斜面的机械效率，检验其猜想.
①实验步骤（已准备图中的斜面、有凹槽的物体，若需要可补充器材）：
②写出测量第一次机械效率的表达式 .
③写出判断小明猜想是否正确的依据.
【答案】（1）20
（2）①把物体挂在弹簧测力计下方，处于静止状态，测出物体的重力 ，记录数据； 测力计缓慢拉动物体，拉力方向平行于斜面，测出拉力 ，记录数据； 用刻度尺测量物体在拉力方向上移动的距离 ，记录数据； 用刻度尺测量物体对应上升的高度 ，记录数据； 在凹槽内逐次放入不同轻重的物体，用测力计测量其总重力 总，重复上述二、三、四的步骤.；②；③比较提升物体所受重力及滑轮组机械效率，若（总）重力越小，机械效率越大，则猜想正确；否则猜想不正确. 说明：可以不用刻度尺，用量角器测量斜面倾角 的方法也可。 相应的②，为：
【知识点】斜面机械效率的测量实验
【解析】【解答】（1）小芳对物体做的功为：W=Gh=10N×2m=20J；
（2）①由可知，实验过程中需要测量拉力、物重、物体移动的距离，物体上升的高度，所以需要弹簧测力计和刻度尺；又因为实验过程中需要钩码改变物重；
②设凹槽受到的重力为G凹槽，凹槽在斜面上运动的距离为s凹槽，
则测量第一次机械效率的表达式；
③比较提升物体所受重力及滑轮组机械效率，若（总）重力越小，机械效率越大，则猜想正确；否则猜想不正确，说明：可以不用刻度尺，用量角器测量斜面倾角 的方法也可。 相应的表达式为：。
【分析】（1）根据W=Gh，求出小芳对物体做的功；
（2）根据，补充实验步骤，求出机械效率表达式。
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