江苏省苏州市吴江区实验中学2022-2023学年九年级上学期阶段检测物理试题（含解析）

初三年级阶段性测试物理
姓名：__________班级：__________考号：__________
一、选择题（本大题共12小题，共24分）
1． 如图所示，使用起子向上用力打开瓶盖时，起子可视为杠杆，这时杠杆的支点是 （　　）
A． A点 B． B点 C． C点 D． D点
2． 用下列简单机械，使物重同为G的物体都处于静止状态，不计摩擦、机械自重及绳重，其中用力最小的是（　　）
A． B．
C． D．
3． 如图所示，质地均匀的圆柱体，在拉力F的作用下，由实线位置匀速转到虚线所示位置，整个过程中，拉力F始终作用于A点且与OA保持垂直（OA为圆柱体横截面的直径），圆柱体在转动过程中不打滑。则下列分析正确的是（　　）
A． 拉力F逐渐变小
B． 由于拉力F的力臂始终保持最长，拉力F始终保持最小值不变
C． 拉力F逐渐变大
D． 条件不足，无法判断
4． 一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（　　）
A． 有用功增加，总功增加 B． 有用功不变，总功增加
C． 有用功不变，总功不变 D． 有用功不变，总功减少
5． 如图所示的杠杆中，动力的力臂用l表示，图中所画力臂正确的是（ ）
A． B． C． D．
6． 用F1的拉力直接将重为G的物体A匀速提升h（如图甲）；换用斜面把物体A匀速提升相同的高度，拉力为F2，物体沿斜面运动的距离为L（如图乙），利用斜面工作过程中（　　）
A． 有用功为F2h B． 额外功为F2L－F1h C． 总功为（F1+F2）L D． 机械效率为
7． 如图所示是探究“杠杆平衡条件”的实验，下列说法中正确的是（　　）
A． 若实验前杠杆如图甲所示，则应该将杠杆上的平衡螺母向右调节，才能使杠杆水平平衡
B． 本实验要做多次，目的是求平均值减小误差
C． 乙图中保持杠杆水平位置平衡，B点弹簧测力计向虚线方向转动过程中，示数会变大
D． 乙图中保持杠杆水平位置平衡，B点弹簧测力计向虚线方向转动过程中，示数会变小
8． 如图所示，吊篮的重力为400N，动滑轮总重力为50N，定滑轮总重力为40N，人的重力为600N，不计绳重与摩擦，人在吊篮里拉着绳子不动时需用力（ ）
A． 218N B． 220N C． 210N D． 236N
9． 如图所示，用滑轮组提升重物时，重80N的物体在10s内匀速上升1m。已知拉绳子的力F为50N， 则提升重物的过程中（　　）
A． ．绳子自由端被拉下3m
B． 做的有用功是 80J
C． 拉力 F 的功率是 8W
D． 滑轮组的机械效率是 60%
10． 建筑工地上需要将6块相同的砖从地面运送到楼顶，工人师傅利用如图所示的装置分三次运送，第一次运1块，第二次运2块，第三次运3块。每次运送时，砖都以相同的速度匀速上升相同高度，绳重及摩擦均忽略不计。这三次拉力依次为F1、F2、F3，拉力做的功为W1、W2、W3，有用功率为P1、P2、P3，机械效率为η1、η2、η3，则（ ）
A． F1+F2=F3 B． W1+W2=W3 C． η1+η2=η3 D． P1+P2=P3
11． 在水平地面上的甲乙两个物体在水平牵引力F甲、F乙作用下都做匀速直线运动，它们运动的路程和所做的功随时间变化的图像分别如图所示，根据图像，可以判断牵引力F甲、F乙以及做功功率P甲、P乙大小关系（　　）
A． P甲＜P乙 F甲＜F乙 B． P甲＞P乙 F甲＞F乙
C P甲＜P乙 F甲＞F乙 D． P甲＞P乙 F甲＜F乙
12． 甲物体静止在水平地面上时，对地面的压强为6×105Pa．现将甲物体用细绳挂在轻质杠杆的A端，杠杆的B端悬挂乙物体，如图所示，当杠杆在水平位置平衡时，甲物体对地面的压强为2×105Pa，已知：乙物体的质量为2kg，AO：AB=1：4，g取10N/kg．要使甲物体恰好被细绳拉离地面，则下列判断中正确的是
A． 甲物体的底面积应小于2
B． 甲物体对地面的压力只需减少10N
C． 杠杆B端所挂物体的质量至少增加2kg
D． 可以移动支点O的位置，使OA：OB=2：9
二、填空题（本大题共10小题，共28分）
13． 有一把均匀的木尺，在上端转有一小孔，挂在钉子A上，如图所示，它可以在竖直平面内以A点为轴摆动。现从静止开始，在木尺的另一端点处施加一个水平向右的作用力F，使木尺缓慢地向右偏转，到图中虚线位置，在这一过程中，木尺的重力对A点的力臂逐渐变___________，水平力F的大小逐渐变___________。
14． 如图所示，重为50N物体在30N的拉力F的作用下匀速上升2m，不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为_____N，拉力F移动的距离为_____m，若物体的重力变为80N，则拉力F为_____N．
15． 当用镊子夹取物体时，镊子就相当于___________（选填“杠杆”、“滑轮”或“斜面”），它是一个___________（选填“省力”或“费力”）的机械。盘山公路相当于___________（选填“杠杆”、“滑轮”或“斜面”），它的优点是为了___________。
16． 小丽同学用如图所示的定滑轮匀速提升G=90N 的重物．若定滑轮重16N，机械效率为90%，则轻质弹簧测力计A与B的示数分别为_______N和_______N．
17． 如图为水平桌面上的圆形玻璃转盘（转盘半径为50cm），在水平力作用下能绕转盘中心O点自由转动，转动时可视为杠杆。甲在A点施加一个大小为20N的水平力FA，想让转盘转动，对面的乙在距O点40cm处的B点同时施加一个水平力，想让转盘反方向转动，乙应沿图中___（选填“F1”、“F2”、“F3”或“F4”）方向施加一个至少为____N的力，才可能达到目的（假设只有甲、乙两人对转盘施力，忽略其它力对转动的影响）。
18． 图甲所示的独轮车是生活中搬运泥土的轻便工具。某次搬运泥土时，车体和泥土的总重G=1000N，运泥土时从A点提起独轮车把手。图乙为独轮车被抬起到某位置静止时的示意图，已知：AO=1．2m，C为OB连线上一点，OC=0．3m，OB=1．0m。
（1）如图甲，独轮车可看作是一个_____（选填“省力”或“费力”）杠杆；
（2）在图乙所示位置时，若竖直向上拉动A点提升把手，需要的拉力为_____N；
（3）在图乙所示位置时，要使提升把手的拉力最小，施加在A点的拉力方向为_____；若继续向上拉动，所需最小拉力将_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（4）在图乙中，为了更轻便，可以把车厢内泥土适当向_____（选填“左”或“右”）移动。
19． 用如图所示装置按顺序依次做“探究滑轮组机械效率和哪些因素有关”的实验：（已知ρ塑料<ρ铝<ρ铁）
（1）实验时在三个装置上分别挂上相同的钩码，并且用力拉绳使钩码_________上升；
（2）实验时不考虑绳重及摩擦，塑料滑轮、铝制滑轮及铁制滑轮外形相同、材质不同，则拉力F1、F2、F3的大小关系是__________________；机械效率η1、η2、η3的大小关系是____________________；
（3）若每个钩码重5N，铝制滑轮的重力为2N，将钩码匀速提升20cm，不计绳重和摩擦，该铝制滑轮组的机械效率为_____________。
20． 如图所示，重力G=700N水平木板在滑轮组的作用下保持静止。三个滑轮等大、光滑，质量均忽略不计。所有细绳的重力均不计，与天花板间的固定点分别叫做A、B、C，与木板间的固定点分别叫做D、E；各条细绳中不与滑轮接触的部分均竖直。则B点处的细绳对天花板的拉力大小为___________。
21． 工人用图中甲、乙两种方法将圆柱形铁块推倒成丙图情况，则F1___________F2；工人用甲、乙两种方法时至少要做的功分别为W1和W2，则W1___________W2。
22． 小金用轻质木棒、小桶（容积100mL）等器材，制作了一个“密度秤”（如图所示）。已知，秤砣质量为100g，桶内不装任何液体时，移动秤砣到B处，秤杆恰好处于平衡状态，请回答下列问题：
（1）若，秤砣的质量 ________小桶的质量（填“”、“ ”或“” ；
（2）该秤的刻度是 ________（选填“均匀”或“不均匀”的；
（3）当小金向桶内装满某种液体后，需将秤砣向右移动8cm，秤杆再次达到平衡状态，则该液体的密度为 ________。
三、作图题（本大题共2小题，共4分）
23． 如图中已作出动力F1和阻力臂l2，请画出对应的动力臂l1和阻力F2。
24． 要站在地面上用一个滑轮组提升重物，请在图中作出最省力的绕线方法。
四、计算题（本大题共2小题，共18分）
25． 一辆汽车在平直公路上匀速行驶，发动机的牵引力为2000N，速度为72km/h。
（1）求牵引力在10min内所做的功；
（2）求汽车牵引力在这段时间内的功率。
26． 如图所示的滑轮组，李伟同学用了最省力的方式提升重为600N的物体，当物体匀速上升时，他用力F1为250N（不计绳重及摩擦）。
（1）请在图中画出滑轮组的绕线方式；
（2）动滑轮的重G动是多少？
（3）当物体上升0．5m时，绳子自由端移动的距离s是多少？
（4）若用该滑轮组匀速提起750N重的物体，需要的拉力F2是多大？
五、实验探究题（本大题共4小题，共21分）
27． 同学们共同研究滑轮的特点。
（1）他们研究定滑轮特点时，做的实验如图甲所示，据此可证明：使用定滑轮不省力，但可以改变___________。他们通过进一步分析还发现：使用定滑轮时，相当于一个___________杠杆；
（2）他们研究动滑轮特点时，用不同的动滑轮匀速缓慢竖直提升4N的重物，如图乙所示。记录的数据如下表。
实验序号 滑轮重力/N 重物重/N 弹簧测力计示数/N
1 1 4 ≈2．5
2 2 4 ≈3．0
3 3 4 ≈3．5
①通过观察和比较测量结果，可得初步结论：使用动滑轮可以省力，但不能改变___________；用动滑轮匀速竖直提起同一重物时，不考虑绳重、滑轮与绳子之间的摩擦力，弹簧测力计的示数等于提升重力的___________。在实验中测绳端拉力时，应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计，且在___________（选填“静止”或“拉动”）时读数；
②若还想继续研究用动滑轮匀速缓慢提起物体时，拉力方向对拉力的影响，则需要选择___________滑轮与___________重力的物体来进行实验对比（均选填“相同”或“不同”）。
28． “奋进”学习小组在“研究杠杆平衡条件”的实验中，使用的杠杆刻度均匀，每个钩码的质量都相等。
（1）实验开始时，杠杆如图甲处于静止状态，此时杠杆处于___________状态（选填“平衡”或“不平衡”）；为使杠杆在水平位置平衡，他应将右端的平衡螺母向___________（选填“左”或“右”）移动；使杠杆水平平衡的目的是：___________；
（2）调节杠杆水平平衡后，在杠杆上挂了如图乙两组钩码，放手后杠杆在水平位置是否平衡：___________（选填“平衡”或“不平衡”）。在实验中，小赵同学多次改变力和力臂的大小主要是为了___________；
A．减小摩擦 B．使每组数据更准确
C．多次测量取平均值减小误差 D．获取多组实验数据归纳出普遍规律
（3）当弹簧测力计由图丙的竖直地拉着变成倾斜地拉着，使杠杆在水平位置静止时，弹簧测力计的示数将___________（选填“变大”“不变”或“变小”）；
（4）用绳子拴住一根粗细不同的木头某处，静止后木头水平平衡，如图丁，现将木头从拴绳处沿竖直方向切成A、B两段，可判断GA___________GB（选填“>”、“=”或“<”）。
29． 如图甲，质量为m货物在拉力作用下，沿粗糙斜面向上运动（不考虑空气的阻力），斜面长L、高H。物块上升高度h与时间t关系图像如图乙，0至t1时间内的拉力为F1，t1至 t2时间内拉力为F2。已知H>4h0，t2=2t1，不计速度变化时的时间，斜面粗糙程度不变。
(1)0至t2时间内拉力做的有用功是 ______ ；
(2)0至时间内的拉力做功的功率为P1，t1至t2时间内的拉力 做功的功率为P2，则P1______P2。时斜面的机械效率为η1，F2时斜面的机械效率为η2，则 η1______η2。注：两空均填“”、“”或“。
30． 一根金属棒AB置于水平地面上，今通过弹簧测力计竖直地将棒的右端B缓慢拉起，如图甲所示。在此过程中，弹簧测力计对棒所做的功W与 B端离开地面的高度x 的关系如图乙所示，请根据图像解答下列问题：
(1)该金属棒的长度l=_______m；
(2)在B端拉起的过程中，当x1=0．6 m时，测力计的示数为F1=_______N；当 x2=1．6 m 时，测力计的示数为F2=_______N；
(3)求金属棒的重心到A 端的距离d。（ ）
31． 读短文，回答后面问题。
三峡升船机——全球最大的“超级电梯”三峡升船机是三峡工程重要通航设施之一，主要为客船、货船和特种船舶提供快速过坝通道，过船规模为3000吨级，提升总重量约15500吨，最大提升高度为113米，是目前世界上规模最大、技术难度最高的垂直升船机，如图1。
与电梯相似，升船机主要由塔柱、承船厢、滑轮组和平衡重组等构成，承船厢是3．5米标准水深、总重为15500吨的水厢。其工作原理是：船只由航道进入承船厢，关闭闸门后，由带动力的滑轮组和平衡重组将承船厢提升或下降，到达位置后开闸，船只离开承重厢驶出，如图2所示。
（1）一艘总重量为3000吨（船重+货重）的货轮驶入承船厢，关闭承船厢的闸门后，货轮和承船厢的总重是___________吨。因此，为了减少升船机的耗能，提升升船机的机械效率，三峡升船机的平衡重组设置重量应为___________吨；
（2）升船机将一艘总重量为3000吨的货轮，从下航道闸口以0．2m/s的速度匀速提升100米到上航道闸口。在提升过程中，为克服误载水深荷载、系统机械摩擦阻力和风阻力等，滑轮组驱动机构给予了承船厢400吨的驱动力，则在这次提升中滑轮组的驱动功率是___________W，滑轮组和平衡重组所做的总功为___________J，滑轮组和平衡重组提升承船厢的机械效率是___________%。（g取10N/kg）
参考答案
1． A
【解析】
【详解】在用启子开汽水瓶盖的过程中，受施力方向向上，启子绕启子与瓶盖的前接触点A转动，所以A点为支点，故BCD不符合题意，A符合题意。故选A。
2．A
【解析】
【详解】在不计摩擦、机械自重及绳的重量的理想状况下：
A．根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可知
B．定滑轮不省力，F2=G
C．动滑轮省一半的力
D．滑轮组由两段绳子承担
由此分析比较可知F1最小。故选A。
3． A
【解析】
【详解】由题意可知，拉力F始终与OA垂直，也就是动臂的大小是不变的；由图示可知，在转动过程中，阻力也就是重力的力臂是越来越小的，重力大小不变，所以阻力与阻力臂的乘积是越来越小的，根据杠杆的平衡条件可知，动力与动力臂的大小也应是越来越小的，而动力臂大小不变，所以动力会越来越小，故应选A。
4． D
【解析】
【详解】用滑轮组提升同一物体到同样高度，据W有=Gh知，提升物体所做的有用功不变，但改进后，滑轮组的机械效率提高了，是因为额外功减小了，所以是总功变小了，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
5． D
【解析】
【详解】力臂的画法：先找支点，然后作力的作用线，从支点向力的作用线作垂线，标上字母和括号．
6． B
【解析】
【详解】A．借助斜面做的有用功即为克服物体重力所做的功，则
W有GhF1h
故A错误；
BC．拉力所做的总功
W总F2L
额外功
W额W总W有F2LF1h
故B正确，C错误；
D．机械效率
故D错误。故选B。
7． D
【解析】
【详解】A．若实验前杠杆如图甲所示，杠杆向右偏，则应该将杠杆上的平衡螺母向左调节，才能使杠杆水平平衡，故A错误；
B．本实验要做多次，目的是得到普通规律，故B错误；
CD．乙图中保持杠杆水平位置平衡，B点弹簧测力计向虚线方向转动过程中，阻力和阻力臂不变，动力臂变大，根据杠杆平衡条件可知，动力变小，即弹簧测力计的示数会变小，故C错误，D正确。
故选D。
8． C
【解析】
【详解】将人、吊篮、动滑轮看作一个整体，由于他们处于静止状态，受力平衡．则人的拉力．故选C．
9． B
【解析】
【详解】A．由图像可知绳子段数为2段，绳子自由端移动的距离
s=nh=2×1m=2m
故A不符合题意；
B．物体的重力G=80N，提升的高度h=1m，有用功
W有=Gh=80N×1m=80J
故B符合题意；
C．拉力F=50N，时间t=10s，移动的距离s=2m，拉力做的总功
W总=Fs=50N×2m=100J
拉力的功率
故C不符合题意；
D．滑轮组的机械效率为
故D不符合题意。故选B。
10． D
【解析】
【分析】由图可知，作用在动滑轮上绳子为２股；绳重，摩擦不计时，用Ｆ＝ 分析F1,F2,F3之间关系；再依。通过计算特殊值，判断等式是否成立。
【详解】A．由题意得
F１＝；
F２＝；
F１＋F２＝
Ｆ３＝
因为
所以
故Ａ不符合题意；
Ｂ．由于物体升高均为h；
W１＋W２＝F１h＋F２h＝(F１+F２)h
W3=F3h；
因为(F１＋F２)F３
所以
故B不合符题意；
C． 依，说明滑轮组一定时，物重越大，机械效率越大，即 ，故C不合符题意；
D．由W有=Gh，P=可知
；
所以P1+P2=P3，故D符合题意。故选D。
【点睛】一个不加条件成立等式，可以用某种情况时不成立来判断它不成立。
11． A
【解析】
【详解】由s﹣t图像可知，在相同时间内，甲物体通过的路程大于乙物体通过的路程，根据 可知，甲物体的速度大于乙物体的速度，即
由W﹣t图像可知，在相同时间内，甲物体做的功小于乙物体做的功，根据 可知，甲物体做功的功率小于乙物体做功的功率，即
又因为
所以甲物体受到的拉力小于乙物体受到的拉力，即
综上分析可知，选项A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
12．D
【解析】
【详解】乙物体的重力G乙=m乙g=2kg×10N/kg=20N；根据杠杆平衡条件FAlOA=G乙lOB，细绳对A端的拉力：FA==20N×=60N，绳子拉力处处相等，细绳对甲的拉力也为60N，甲对地面的压力△F减少了60N，△F=F1-F2=p1S-p2S，数据代入：60N=6×105PaS-2×105PaS，解得：S=1．5×10-4m2，则甲的重力G甲=F1=p1S=6×105Pa×1．5×10-4m2=90N；甲物体恰好被细绳拉离地面时，甲对地面的压力为0，A端受到的拉力等于甲的重力：
A、增大或减小受力面积只能改变压强，不能改变物体甲对地面的压力，故A不符合题意；
B、甲对地面的压力为F甲=G甲-△F=90N-60N=30N，甲物体恰好被细绳拉离地面，压力还要减小30N，故B不符合题意；
C、根据杠杆平衡条件：G甲lOA=，==90N×=30N，杠杆B端所挂物体的质量至少增加△m===1kg，故C不符合题意；
D、根据杠杆平衡条件：G甲=G乙，则,D符合题意．
13．
①． 大 ②． 大
【解析】
【详解】[1]木尺是均匀的，则其重心在木块的中心上，重力的方向竖直向下，在水平向右的作用力F的作用下，木尺绕着A向右转动，那么木尺的重力对A点的力臂逐渐变大。
[2]水平力F的作用点及方向不变，则向右转动过程中，F对应的力臂变小，而木尺的重力大小不变，对应力臂变小，据杠杆平衡条件知，水平力F的大小逐渐变大。
14．①． 10 ②． 4 ③． 45
【解析】
【详解】[1]由图可知，n=2，不计绳重和摩擦，拉力F=（G+G轮），则动滑轮重力：
G轮=2F-G=2×30N-50N=10N；
[2]拉力端移动距离
s=2h=2×2m=4m；
[3]若物体的重力变为G′=80N，拉力
F′=（G′+G轮）=×（80N+10N）=45N．
15． ①． 杠杆 ②． 费力 ③． 斜面 ④． 省力
【解析】
【详解】[1][2]用镊子夹取物体时，固定两个镊片的位置相当支点，手的作用点为动力作用点，镊取物体对镊子的作用点为阻力作用点，则动力臂小于阻力臂，所以镊子在使用时，相当于费力杠杆。
[3][4]车沿着盘山公路行驶时，虽然费了距离，但是能省力，盘山公路相当于斜面。
16．①． 100 ②． 90
【解析】
【详解】[2] 由于使用定滑轮能改变力的方向，所以，使用定滑轮匀速提升G=90N的重物时，测力计B的示数为90N；
[1] 使用定滑轮提升物体时，绳端移动的距离等于物体上升的高度，即s=h，由知道，定滑轮的机械效率是：
所以，轻质弹簧测力计A的示数是：
．
17． ①． F2 ②． 25
【解析】
【详解】[1][2]把圆盘等效成杠杆，则杠杆在两个力的作用下平衡，则其中一个力使杠杆顺时针转动，另一个力则使杠杆逆时针转动，所以甲在A点施加一个力FA使转盘转动，乙在距O点40 cm处的B点同样施加一个水平力，想让转盘反方向转动，根据杠杆的平衡条件可知，要想得到一个最小的力，应使力臂达到最大，乙应沿图中F2的方向最省力，根据杠杆平衡原理可得
FA×OA=F2×OB
20N×50cm=F2×40cm
沿图中F2方向施加一个力的大小至少为
F2=25N
18．①． 省力 ②． 300 ③． 垂直于OA向上 ④． 变小 ⑤． 左
【解析】
【详解】（1）[1]因为独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆。
（2）[2]在图乙所示位置时，若竖直向上拉动A点提升把手，由杠杆平衡条件可得
F×OB=G×OC
即
F×1．0m=1000N×0．3m
解得，F=300N。
（3）[3]根据杠杆的平衡条件，在阻力和阻力臂不变的情况下，当动力臂最长时，最省力，故当在A点垂直于OA的方向上用力，此时动力臂最长，最省力。
[4]若继续向上拉动，动力臂不变（等于OA），阻力臂（重力的力臂）减小，阻力G不变，根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可知，所需最小拉力将变小。
（4）[5]为了更轻便，可以把车厢内泥土适当向左移动，减小了阻力臂，动力也会减小，能达到省力的目的。
19．①． 匀速 ②． F1η2>η3 ④． 83．3%
【解析】
【详解】（1）[1]并且用力拉绳使钩码匀速上升，只有处于钩码平衡态，才能够分析受力。
（2）[2][3]都是3段绳子分担动滑轮重，故拉力F1、F2、F3的大小关系是
根据ρ塑料<ρ铝<ρ铁可知，外形相同，即体积相同，则塑料滑轮的重力最小，铝滑轮的重力稍微大一点，而铁制滑轮重是最大的，故
机械效率η1、η2、η3的大小关系
塑料滑轮的重力最小，铝滑轮的重力稍微大一点，而铁制滑轮重是最大的，故机械效率的大小关系为
（3）[4]该铝制滑轮组的机械效率为
20． 140N
【解析】
【详解】由图示知，木板受到竖直向上的三根绳子的作用，即受到竖直向上的三个拉力及竖直向下的重力作用，处于静止。设作用在D点的拉力为F1，作用在最下面的滑轮上的两个拉力分别为F2、F3，不计滑轮的质量时，则有
F1+F2+F3=G=700N
因为同一根绳子上的力相等，所以作用在最下面的滑轮上的两个向上的力相等，即
F2=F3
固定在B的绳子分别绕过中间及最上面的滑轮，所以中间滑轮上的两根向上的绳子的拉力等于F1。且中间滑轮受到两个向上拉力及一个向下的拉力的作用处于静止，所以有
2F1=F2
结合以上三式得
F1=140N
所以B点处细绳对天花板的拉力大小为140N。
21． ①． < ②． =
【解析】
【详解】[1]将圆柱形铁块推倒的过程，是利用杠杆工作的过程，铁块的重力是阻力，图甲方法推倒时，支点为B点，动力F1对应的力臂为BD。图乙推倒铁块时，支点为C点，动力F2对应的力臂小于BD，而铁块的重力及力臂保持不变，据杠杆的平衡条件知
F1[2]两种方法将铁块推倒，所做的功都至少等于克服重力做功，两种方法使重力移动的距离相等，所以两种方法至少要作的功相等，即
W1=W2
22． ① ②． 均匀 ③．
【解析】
【详解】（1）[1]由杠杆的平衡条件可得
即
由于，所以
（2）[2]设桶内装满密度为的某种液体后，秤砣由点向右移动到点，秤杆再次达到平衡状态后，由杠杆的平衡条件可得
又
化简得
又，代入可得
由于、、是定值，所以与成正比，即该秤的刻度是均匀的。
（3）[3]液体的体积为
将数据代入
中可得
23．
【解析】
【分析】
【详解】过力臂l2的右端，作垂直于力臂l2的阻力作用线F2，F2与杠杆的交点即为阻力作用点，由于动力F1方向向下，为使杠杆平衡，因此力F2的方向应斜向下；过支点做力F1的垂线段，即为动力臂l1，如图所示：
24．
【解析】
【详解】滑轮组有效段数最多时，滑轮组最省力，滑轮组的绕线方法由图示知，要向下拉绳，即拉力向下把重物提升，则绳子应固定在定动滑轮上，逐一绕过各滑轮，作图如下：
25．（1）2．4×107J；（2）4×104W
【解析】
【详解】解：（1）10min内，汽车通过的路程
牵引力在10min内所做的功
W=Fs=2000N×12000m=2．4×107J
（2）汽车牵引力在这段时间内的功率
答：（1）牵引力在10min内所做的功为2．4×107J；
（2）汽车牵引力在这段时间内的功率为4×104W。
26．（1）
（2）150N；（3）1．5m；（4）300N
【解析】
【详解】解：（1）图示滑轮组中，用最省力的方式提升物体，应将绳子固定在动滑轮上，则承重绳子为3根，作图如下：
（2）据滑轮组的特点知，不计绳重及摩擦时，图示中滑轮组动滑轮的重力
G动=3F1-G1=3×250N-600N=150N
（3）物体上升0．5m，绳子自身上端移动的距离
s=3h=3×0．5m=1．5m
（4）不计绳重及摩擦时，提起物体的重力为750N时，绳端的拉力
答：（1）略；
（2）绳子自由端移动的距离s是1．5m；
（3）若用该滑轮组匀速提起750N重的物体，需要的拉力F2是300N。
27． ①． 力的方向 ②． 等臂 ③． 力的方向 ④． 一半 ⑤ 拉动 ⑥． 相同 ⑦． 相同
【解析】
【详解】（1）[1]由图甲知，向各个方向通过定滑轮拉动同一重物时，弹簧测力计的示数保持不变，且等于物重，所以使用定滑轮不省力，但能改变力的方向。
[2]定滑轮在使用时，动力臂与阻力臂都等于轮的半径，动力与阻力的大小相等，则定滑轮相当于等臂杠杆。
（2）①[3]图乙中，提升重物时，需要向上拉动绳子，即拉力向上来提升重物，所以使用动滑轮不能改变力的方向。
[4]由表格数据知，每组滑轮与重物的总重力与测力计示数的关系
1N+4N=2×2．5N
2N+4N=2×3．0N
3N+4N=2×3．5N
即，在不考虑绳重、滑轮与绳子之间的摩擦力时，用动滑轮匀速竖直提起同一重物，弹簧测力计的示数等于提升重力的一半。
[5]在实验中，要探究拉动时，拉力与提升物重的关系，应匀速拉动弹簧测力计，使整个装置处于平衡，且在拉动时，读出测力计的示数。
②[6][7]要探究拉力方向对拉力的影响，应用控制变量法，应选择相同的滑轮与相同重力的物体进行实验，操作过程中，只改变拉力的方向。
28．①． 平衡 ②． 左 ③． 避免杠杆自重对实验的影响 ④． 不平衡 ⑤． D ⑥． 变大 ⑦． >
【解析】
【详解】（1）[1]杠杆处于匀速转动或静止时，都是处于平衡状态。所以图甲中的杠杆处于平衡状态。
[2]为了使图甲中的杠杆在水平位置平衡，应向左调节平衡螺母，因为杠杆的右端下沉。
[3]杠杆在水平位置平衡，则杠杆的重心在支点处，可避免杠杆自重对实验的影响；另外，杠杆在水平位置平衡，力臂的大小直接可从杠杆上的刻度尺读出，方便力臂的测量。
（2）[4]设每个钩码的重力为G，杠杆每小格的长度为L，由图乙得
2G×4L<3G×3L
所以放手后，杠杆在水平位置不能保持平衡。
[5]在实验中，为了避免实验的偶然性，应改变力和力臂的大小，进行多次实验，以获得普遍规律。故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
（3）[6]保持杠杆在水平位置静止，则钩码对杠杆的作用力及对应力臂不变，而弹簧测力计由竖直位置变倾斜时，对应的力臂变小，据杠杆的平衡条件知，测力计的示数变大。
（4）[7]由图示知，拴绳子处为木头的重心，木头A段重心与拴绳子处的距离小于B段重心与拴绳子处的距离，即A段重力对应的力臂小于B段重力对应的力臂，据杠杆平衡条件知，左侧木头的重力大于右侧木头的重力，所以
GA>GB
29．①． ②． ③．
【解析】
【详解】[1]0至t2时间内拉力做的有用功
[2]由图乙知，物体在0至时间内和t1至t2时间内均做匀速直线运动，但速度不同，；因为物体一直做匀速直线运动，且斜面倾斜程度和滑动摩擦力不变，所以；根据可知，。
[3]拉力为时斜面的机械效率
拉力为F2时斜面的机械效率
由几何关系可知
又
故
30． ①． 1．2 ②． 2．5 ③． 5 ④． 0．6m
【解析】
【详解】(1)[1]由图乙知，当x=1．2m时，金属棒刚好离开地面，所以金属棒的长度
l=1．2m
(2)[2]由图乙知，在0~1．2m，弹簧测力计对棒所做功W与B端离开地面的高度x成正比，所以当x1=0．6m时，弹簧测力计所做的功
W1=
据W=Fs得，测力计的示数
[3]当B端离开地面距离大于1．2m，金属棒离开地面，那么当x2=1．6m，金属棒离开地面的距离
h=1．6m-1．2m=0．4m
此过程弹簧测力计所做的功
W=5J-3J=2J
弹簧测力计的示数
(3)[4]由以上分析知，金属棒的重力为5N。
当x=1．2m时，弹簧测力计的示数为2．5N，据杆杠的平衡条件有
5N d=2．5N×1．2m
解得
d=0．6m
31．① 15500 ②． 7750 ③． 8×105 ④． 1．59×1010 ⑤． 18．9
【解析】
【详解】（1）[1]由题意知，升船机提升的总重量约为15500吨，所以3000吨的货轮驶入承船厢，承船厢会放出3000吨的水，提升的总重量保持为15500吨。
[2]由图2知，提升承船厢的是定滑轮，用两根绳子来提升承船厢，所以每个平衡重组
（2）[3]承船厢的驱动力
F=400×103kg×10N/kg=4×106N
驱动功率
P=Fv=4×106N×0．2m/s=8×105W
[4]提升货舱所做的有用功
W有=Gh=m船gh=3000×103kg×10N/kg×100m=3×109J
滑轮组中驱动力和两个平衡重组所做的总功
W额=(G驱+G平衡)h=(m驱+m平衡)gh=(400×103kg+2×7750×103kg)×10N/kg×100m=1．59×1010J
[5]滑轮组和平衡重组提升承船厢的机械效率