【课时培优】浙教版科学九上 3.4简单机械

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九年级上册科学第3章 能量的转化与守恒
第4节 简单机械
一、基础达标
1．如图甲所示的水龙头，徒手很难拧开。用图乙所示的“钥匙”，安装并旋转“钥匙”就能正常出水（如图丙所示）。下列有关这把“钥匙”在使用过程中的分析，正确的是（　　）
A．减小阻力 B．减小阻力臂 C．增大动力 D．增大动力臂
2．如图是人在抬脖子，该过程与下列的四种情形中同属于一类杠杆的是（　　）
A．踞起脚尖 B．天平称量
C．羊角锤拔钉子 D．筷子夹菜
3．如图所示，轻质杠杆O为支点，OA＞OB，若把A端重物对杠杆的拉力当作阻力，现在B端施加一个动力使杠杆在图中位置平衡，这个杠杆属于（　　）
A．省力杠杆 B．费力杠杆
C．等臂杠杆 D．以上都有可能
4．如图AB为一可绕O点转动的杠杆，在A端通过绳子作用一个拉力，使杠杆平衡，保持重物不动，而使绳绕A点沿图中虚线缓慢逆时针转动，则F的力臂（　　）
A．先变大后变小 B．先变小后变大
C．不变 D．无法判断
5．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。下列船桨模型中最合理的是（　　）
A． B． C． D．
6．如图所示，下列滑轮使用过程中（不计摩擦、滑轮重力和绳重）可以省力的是（　　）
A． B． C． D．
7．在图中所示的简单机械中，忽略机械自重和摩擦，当提起相同重物时，最省力的是（　　）
A． B．
C． D．
8．“胜哥”用F＝10N水平拉力，使重100N的物体A，沿水平方向匀速直线运动了0.5m，若滑轮和绳子的质量及其摩擦均不计。图中作为动滑轮使用的是　 　（填写标号），物体受到地面的摩擦力为　 　N，绳子的自由端移动了　 　m。
9．有AB和AC两个高度相等、长度不等的斜面，两者粗糙程度完全相同。现将同一物体分别沿斜面AB和AC由底端匀速拉至顶端，此过程中，物体克服重力做的功WB　 　WC（选填“=”、“<”或“>”，下同），斜面的机械效率ηB　 　ηC
10．小科通过微信公众号“胜哥课程”观看了《胜哥舂米》科学视频，对古人的智慧佩服的五体投地。如图是过去农村用的舂米工具的结构示意图。O为固定转轴，A处连接着石球，脚踏杆的B处可使石球升高，抬起脚，石球会落下去击打稻谷。石球重50N，不计摩擦和杆重。
（1）脚沿与杆垂直方向至少用力F1，才能将石球抬起。F1的力臂为　 　m，此时舂米工具是一个　 　（选填“省力”或“费力”）杠杆。
（2）脚竖直向下至少用力F2才能将石球抬起，F2和F1的大小关系为F2　 　F1。（填“>”“<”或“=”）
二、巩固提升
11．如图所示的伸缩隔离柱常用来分流人群，其顶端的布带由内部弹性装置固定。当布带被向右拉出时，将隔离柱看作杠杆，则其支点及所受拉力的示意图正确的是（　　）
A． B． C． D．
12．为了便于驾驶员观察对应机动车道的信号灯指示状态，许多路口都安装了悬臂式红绿灯。下列悬臂式红绿灯设计中，螺钉对支架底座的压力最小的是
A． B．
C． D．
13．在野外用滑轮组拉越野车脱困时的情景如图所示，有关力的分析正确的是（　　）
A．车对地面的压力与车的重力是一对平衡力
B．车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是一对平衡力
C．脱困必需2400N的拉力时，绳索自由端的力F至少为1200N
D．脱困必需2400N的拉力时，绳索自由端的力F至少为800N
14．如图所示，用三种方法拉动同一物体以相同速度v匀速上升相同高度h。拉力F1、F2、F3的功率分别是P1、P2、P3。不计滑轮与绳及滑轮与转轴之间的摩擦，不计滑轮、绳的重力，则下列功率大小关系正确的是（　　）
A．P1>P2>P3 B．P1>P3>P2 C．P2>P3>P1 D．P1=P2=P3
15．《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具——“高转筒车”(如图)。使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中。下列说法正确的是（　　）
A．筒车向上运输的水越多，功率越大
B．转轮转速越快，筒车的机械效率越高
C．筒车匀速转动运水时，筒内水的机械能变大
D．上、下两个轮子分别相当于定滑轮和动滑轮
16．如图所示，两滑轮采取不同的绕绳方法，在粗糙程度相同的木板上，拉着同一重物（不计绳重、滑轮重和摩擦），沿水平方向匀速运动相同的距离。下列说法中正确的是（　　）
A．F1所做的额外功多 B．F1＜F2，F2移动距离多
C．两装置的机械效率相同 D．所拉重物越小，机械效率越高
17． 如图，“胜哥”用一轻质杠杆自制简易密度秤的过程中，在A端的空桶内分别注入密度已知的不同液体，改变物体M悬挂点B的位置，当杠杆在水平位置平衡时，在M悬挂点处标出相应液体的密度值。下列关于密度秤制作的说法中，错误的是（　　）
A．每次倒入空桶的液体体积相同
B．秤的刻度值向右越来越大
C．悬点O适当右移，秤的量程会增大
D．增大M的质量，秤的量程会增大
18．如图用一个长为1.2m的斜面将重为45N的物体沿斜面匀速拉到0.4m的高台上，斜面的机械效率为60%，则拉力F是　 　N，物体与斜面间的摩擦力是　 　N。
19．如图甲所示为一辆静止在水平地面上的电动三轮车，总质量为450kg。如图乙所示为其简化结构示意图，电动三轮车整车的重力集中于C点，前、后轮的中心分别为A和B，且AB连线恰好水平，D为重力作用线与AB的交点。已知AB长1.5m，BD长0.6m，若此时，每个车轮与水平地面的接触面积均为，两后轮对地面的压力相同。则电动三轮车的前、后轮对地面的压强各为多少？（取）
20．钓鱼是目前最受欢迎的户外休闲活动之一。如图甲是人坐在钓箱上垂钓时的情景。该钓箱长40cm、宽25cm、高30cm，空箱时，整箱质量仅5kg，轻便易携，还可以安装遮阳伞等配件。
（1）小明把空箱向上搬100cm后放到车上，向上搬100cm的过程中小明对钓箱做了多少功？
（2）空箱时，钓箱可以近似看作是一个质量分布均匀的长方体，如图乙，试计算把左侧底边稍微抬离地面需要施加的最小力是多少牛。
（3）如图丙，若风从左往右吹，安装遮阳伞后，钓箱容易发生翻倒。除遮阳伞外，钓箱（包括箱内的物品）重心可近似看做在钓箱的几何中心。遮阳伞（包括伞杆）的质量为4kg，重心在M点下方30cm处。已知某时刻遮阳伞承受的水平风压为20N/m2，遮阳伞承受该风压的等效垂直面积为1.5m2，风压的作用点可视为M点。为了使钓箱不翻倒，至少应该在钓箱内放多少kg的重物？（空气对遮阳伞的升力忽略不计）
21．如图甲是一个家用的抽水马桶，每次按压冲水旋钮出水后，水箱会自动流进一定量的水，水位上升到一定高度后，可以自动停止进水．项目化小组通过查阅资料学习了它的工作原理后，计划制作一个模型，具体设计如图乙：当水箱中的水位较低时，进水口进水，浮球随水箱水面上浮，达到设定水位后，金属杆（O为支点）带动针阀下降堵住进水口，从而稳定水箱水位．O点还可以调节松紧，以方便固定金属杆在不同角度．
（1）产品设计：已知针阀对进水阀门的压力达到6牛时，进水阀被关严而停止进水．小组同学计划用一个重2牛，体积为的浮球来装配模型，当厘米时，请计算出的最短长度．（摩檫力和金属杆的质量、针阀的质量均忽略不计，下同）
（2）产品测试：项目小组在实际测试过程中发现，每次水箱进水后，浮球未浸没，水箱中的水量比较少（这样影响冲水的实际效果），这时需要对浮球和金属杆做出改进的方案是　 ．（各写一点）
22．小科同学用如图滑轮组提起一个重物，已知重物重G，小科重600N，请回答以下问题：
（1）不计绳重、滑轮重及绳与滑轮之间的摩擦，小科可以提起的重物最大重力不超过 N。
（2）若小科斜向右下拉动绳子，所需的拉力将会　 　（填“增大”、“减小”或“不变’）。
23．“胜哥”利用刻度均匀、质地均匀的杠杆探究“杠杆平衡条件”，进行如下实验；
（1）图甲是利用弹簧测力计做实验的情景，某次实验在数据如下表所示上述实验数据不符合杠杆平衡条件，出现该现象的原因是　 　。
实验序号 动力Fl/N 动力臂Ll/m 阻力F2/N 阻力臂L2/m
1 3.8 0.15 3.0 0.10
（2）“胜哥”继续用如图乙所示的装置探究杠杆的机械效率，每个钩码的质量为m，0为支点
①“胜哥”将2只钩码悬挂在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hl、h2，则此次杠杆的机械效率η＝　 　（用物理量的符号表示）。
②“胜哥”将2只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度为h2，则此次弹簧测力计做的功将　 　第一次做的功（“大于”“小于”“等于”下同），此次杠杆的机械效率　 　第一次的机械效率。
24．为了研究斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系，“胜哥”利用长木板、刻度尺、弹簧测力计、木块、小车等器材设计了如图所示的实验装置，实验测量的数据如表
实验次数 斜面倾斜程度 小车重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长度s/m 机械效率
1 较缓 3 0.2 1.6 1 37.5%
2 较陡 3 0.3 1.8 1 　
3 最陡 3 0.4 2.0 1 60%
请你根据表中的数据解答下列问题：
（1）在第2次实验中，物体受到的摩擦力f＝　 　。
（2）斜面的机械效率与斜面倾斜程度间的关系是　 　。
（3）斜面的机械效率还可能与　 　有关。
25． 如图甲所示是脚踏式翻盖垃圾桶的实物图，翻盖的原理利用了杠杆，图乙所示是两个杠杆组合的示意图.桶盖的质量为500g，脚踏杆和其他连接杆的质量不计，已知 ， 桶盖DO2质量分布均匀，厚度不计，D为重心，桶盖闭合时，连接杆BC 处于竖直状态。
（1）由图乙可知， AO1B为　 　(选填“省力”或“费力”)杠杆。
（2）若要把桶盖翻开，脚对踏板A 处的压力至少为多大 (g取10N/kg)
（3）4月1日入汛以来，广东珠江流域多次发生特大洪水，给群众的生命安全造成巨大损失，有人建议把小区塑料垃圾箱改造为洪水应急救生器，平时塑料垃圾桶，洪水来了应急可以当救生器来救生。总质量为2千克总体积为42立方分米的密封完好的装有几个抓环的塑料垃圾桶(垃圾桶被清空所有垃圾)，可以让多少千克的人坐在垃圾桶上，垃圾桶刚好浸没水中而不下沉
26．如图所示，两个等高的托盘秤甲、乙放在同一水平地面上，两托盘上水平架着质量分布不均匀重为48N的长条状物体AB．A、B是物体的两端，托盘秤乙的示数为36N。求：
（1）图示情景时托盘秤甲的读数为 N
（2）C、E、D也是物体上的三个点，AC=CE=ED=DB=10cm。物体所受重力可看成作用在重心，其作用线经过D点。将托盘秤甲移至C点，计算此时乙托盘秤的示数是多少N？
27．如图是同学们利用实验室器材，组合成的监控水库水位的模拟装置，整个装置是由长方体A和B、滑轮组、轻质杠杆CD、台秤等组成。杠杆始终在水平位置平衡。
已知OC：OD=1：2，A的高度为50cm，底面积4400cm2，重为550N，动滑轮重50N，B重300N，不计绳重与摩擦。求：
（1）水位上涨到A的上表面时，A受到的浮力；
（2）在台秤的刻度盘上刻上反映水位的刻度，当水位下降时，台秤示数会　 　，请说明理由　 ；
（3）当柱体A有五分之二高度露出水面时，台秤处显示的压力为多大？
28． 如图甲所示，工人用推力F将重为1000N 的箱子沿斜面推至水平车厢中，斜面长3m、高1.5m，F始终与箱子运动方向相同。箱子运动路程随时间变化关系如图乙所示，推力F随时间变化关系如图丙所示。求：
（1）0~20s内工人对箱子做的功。
（2）斜面的机械效率。
（3）箱子在斜面上受到的摩擦力。
29．小科想把一个重400N的物体用比较省力的方法提升2m，并设计了以下两种方案。
【方案一】：如图甲，他用平行于斜面的推力P=240N，将物体从斜面底端匀速推到顶端，已知斜面高2m、长4m。
【方案二】：他利用如图乙所示滑轮组拉动绳子将同一重物匀速提高2m，滑轮组的机械效率为80%（不计绳重和摩擦）。请分析计算：
（1）方案一中物体受到的摩擦力。
（2）方案二中动滑轮的重力。
（3）小科利用上述哪种方案提升重物更省力？（写出分析计算过程）
30．在实际生活中，人们在抬较重的物体时，常用如图所示的三人共抬法。杠杆AB和CD质量不计，AB的中点为P，轻绳连接PC，在杠杆CD上的Q点连接轻绳悬挂重物，三人分别在A、B、D处用竖直向上的力抬杠杆。已知所抬物体重力为1500N，两根杠杆均处于水平位置静止，轻绳均竖直，AP＝BP＝DQ＝2m，CQ＝1m，根据以上信息回答下列问题。
（1）当杠杆AB与杠杆CD不垂直时A处作用力为F1，当杠杆AB与杠杆CD垂直时A处作用力为F2，则F1　 　F2（填“等于”或“不等于”）。
（2）抬该重物时，A、D两处人对杠杆竖直向上的作用力FA和FD分别是多少？
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【分析】根据杠杆的平衡条件判断。
【解答】水龙头其实是一个轮轴，也就是变形的杠杆。插入钥匙后，增大了动力臂，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，在阻力和阻力臂不变的情况下，此时可以省力，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
2．【答案】D
【知识点】杠杆的分类
【解析】【分析】 第一类杠杆：是省力的杠杆，即动力臂大于阻力臂。 例如，羊角锤、木工钳、独轮车、汽水扳子、铡刀等等。 第二类杠杆：是费力的杠杆，即动力臂小于阻力臂。 如镊子、钓鱼杆、理发用的剪刀。 第三类杠杆：不省力也不费力的杠杆，即平衡杠杆.即动力臂等于阻力臂。
【解答】如图中所示，阻力臂大于动力臂，所以阻力小于动力，所以属于费力杠杆；
A. 踞起脚尖属于省力杠杆；
B. 天平称量 属于等臂杠杆，既不省力也不费力；
C. 羊角锤拔钉子属于省力杠杆；
D.筷子夹菜属于费力杠杆；
故答案为：D
3．【答案】B
【知识点】杠杆的分类
【解析】【分析】比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类。
【解答】根据图片可知，阻力的力臂为OA，而动力的方向虽然不确定，但是动力臂最长为OB。因为OB故选B。
4．【答案】A
【知识点】力臂的画法
【解析】【分析】在杠杆上，当以杠杆支点到力的作用点之间的线段为动力臂时最长，此时动力最小，据此分析判断。
【解答】根据图片可知，动力F逆时针转动，当力的方向与OA垂直时，此时动力臂最长，即动力臂先变大后变小，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
5．【答案】B
【知识点】杠杆的应用
【解析】【分析】在分析时，注意确定杠杆的支点即杠杆围绕转动的点。当人向后划桨时，浆的上端为支点，人给浆的力向后，水给浆的力向前。
【解答】由题意可知，撑住浆柄的末端为支点，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。
6．【答案】B
【知识点】定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点
【解析】【分析】定滑轮和动滑轮都可以看成是变形的杠杆，由杠杆的平衡条件，将杠杆分为省力、费力和等臂三类杠杆。本题的关键在于判断这个滑轮是定滑轮还是动滑轮。
【解答】A.该滑轮为定滑轮，定滑轮相当于等臂杠杆，动力等于阻力，不能省力。故A不符合题意。
B.该滑轮为动滑轮，动滑轮相当于动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆，可以省力。故B符合题意。
C.该滑轮为定滑轮，定滑轮相当于等臂杠杆，动力等于阻力，不能省力。故C不符合题意。
D.该滑轮为定滑轮，定滑轮相当于等臂杠杆，动力等于阻力，不能省力。故D不符合题意。
故答案为：B
7．【答案】A
【知识点】杠杆的应用；定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点；滑轮组及其工作特点
【解析】【解答】
A、此图中，动力臂是阻力臂的3倍，所以动力F=G；
B、此图是定滑轮，由定滑轮及其工作特点可知，不省力，即F=G；
C、此图是动滑轮，由动滑轮及其工作特点可知，省一半的力，即F=G；
D、此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子由2股，则F=G．
由以上可知：忽略杠杆和滑轮的自重及它们与轴之间的摩擦，当提起相同重物时，最省力的是A．
故选A．
【分析】忽略杠杆和滑轮的自重及它们与轴之间的摩擦，当提起相同重物时，
①使用杠杆时，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一；
②定滑轮不能省力，拉力等于重力；
③动滑轮可以省一半力；
④使用滑轮组时，承担物重的绳子有几段，拉力就是物重的几分之一．
8．【答案】2；20；1
【知识点】二力平衡的条件及其应用；定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点
【解析】【分析】（1）跟随物体一起移动的滑轮叫动滑轮，而固体不动，不随物体一起移动的滑轮叫定滑轮；
（2）对定滑轮进行受力分析，根据二力平衡的知识计算出挂钩上受到的拉力，再根据二力平衡计算出A受到的摩擦力；
（3）根据s=ns物计算绳子自由端移动的距离。
【解答】（1）根据图片可知，滑轮1固定在墙壁上，为定滑轮；滑轮2与物体连接，跟随物体一起移动，为动滑轮。
（2）动滑轮受到水平向左的两个拉力F，水平向右物体A施加的拉力FA，根据二力平衡的知识得到：FA=2F=2×10N=20N。根据相互作用力的原理可知，物体A受到的拉力与滑轮2受到的拉力大小相等，即拉力为20N。物体A受到的摩擦力与拉力相互平衡，则物体A受到的摩擦力f=20N。
（3）绳子的自由端移动的距离：s=ns物=2×0.5m=1m。
9．【答案】=；>
【知识点】机械效率；斜面及其工作特点；机械效率的测量实验
【解析】【分析】机械效率的定义是：使用机械做功时，有用功W有跟总功W总的比值。用公式表示为η=W有/W总；W总功=W有用+W额外功
【解答】 现将同一物体分别沿斜面AB和AC由底端匀速拉至顶端， 有AB和AC两个高度相等 ，所以物体克服重力做功W=GH是相同 的， WB=WC，因为粗糙程度相同，但是斜面AC更长，说明做的无用功（额外功）更多，所以机械效率ηB＞ηC；
故答案为：=；＞
10．【答案】（1）1；省力
（2）>
【知识点】杠杆的动态平衡分析
【解析】【分析】动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆，省力杠杆可以省力，但是费距离，动力臂等于阻力臂的杠杆为等臂杠杆，动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆，费力杠杆可以省距离，但是费力；杠杆处于平衡状态，结合动力、动力臂、阻力、阻力臂，利用杠杆的平衡条件分析求解即可。
【解答】 (1)脚沿与杆垂直方向至少用力F1，才能将石球抬起。F1的力臂为 1.4m-0.4m=1m，
动力臂大于阻力臂，此时舂米工具是一个省力杠杆。
(2)脚竖直向下，动力臂减少，那么至少用力F2才能将石球抬起，F2和F1的大小关系为F2>F1 。
11．【答案】B
【知识点】杠杆及其五要素
【解析】【分析】根据杠杆的五要素的知识分析判断。
【解答】根据图片可知，当布带向右拉出时，隔离柱有向右倾倒的趋势，此时底座的右边缘固定 不动，相当于支点O。布带产生向右的拉力F，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
12．【答案】D
【知识点】杠杆的平衡条件；杠杆中最小力问题；杠杆的应用
【解析】【分析】图中没有螺钉会向左倒下而转动，故支点是底座左侧边缘，螺钉是动力，根据阻力和阻力臂的大小结合杠杆的平衡条件分析。
【解答】图中的支点是底座左侧边缘，假设螺钉是动力，则动力臂不变，而横杆的重力与只受到的重力是阻力，指示灯的重力大小不变，分散后重心靠近竖杆，阻力臂较小，图中横杆一端粗，重心靠近较粗的一端，因而粗端固定在竖杆上，阻力臂较小，故D图中的阻力臂较小，根据杠杆的平衡条件知，阻力和动力臂一定时，阻力臂越小，动力越小，故D图螺钉对支架底座的压力最小。
故答案为：D。
13．【答案】C
【知识点】二力平衡的条件及其应用；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】AB.平衡力的条件：大小相等、方向相反、作用在同一直线和同一物体上；
CD.根据图片确定动滑轮上承担拉力的绳子段数n，根据F=nF拉计算绳索的拉力。
【解答】A.车对地面的压力与车的重力，二者的方向都是竖直向下的，二者不是平衡力，故A错误；
B.车拉滑轮组的力作用在滑轮组上，而滑轮组对车的拉力作用在车上，二者没有作用在同一物体上，不是平衡力，故B错误；
CD.根据图片可知，滑轮组上承担拉力的绳子段数n=2，则绳子自由端的拉力为：，故C正确，D错误。
故选C。
14．【答案】D
【知识点】功率计算公式的应用；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】物体在竖直方向上做匀速直线运动，不计滑轮重、绳重及摩擦，根据定滑轮和动滑轮的工作特点，分别求出F1、F2、F3，根据动滑轮和定滑轮的特点分别求出拉力作用点移动的速度和物体移动速度的关系，根据P===Fv算出拉力的功率，再进行比较。
【解答】根据题意可知，用三种方法拉动同一物体以相等速度v匀速上升相同高度h，
甲图：滑轮为动滑轮，动滑轮能省一半的力，则此时拉力F1=G；
但是多费1倍的距离，则拉力作用点移动的速度v1=2v；
拉力的功率P1=F1v1=G×2v=Gv；
乙图：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F2=2G，拉力作用点移动的速度v2=v；
那么拉力移动的功率：P2=F2v2=2G×v=Gv；
丙图：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F3=G；拉力作用点移动的速度v3=v；
拉力的功率分别为：P3=F3v3=G×v=Gv，
所以拉力F1、F2、F3的功率P1=P2=P3，故A、B、C错误，而D正确。
故选D。
15．【答案】C
【知识点】功率；动能的影响因素；定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点；机械效率
【解析】【分析】 功率是指物体在单位时间内所做的功的多少，即功率是描述做功快慢的物理量。功的数量一定，时间越短，功率值就越大。求功率的公式为：功率=功/时间。功率表示做功快慢程度的物理量。单位时间内所作的功称为功率，用P表示。机械能=-动能+势能；动能和质量和速度有关，质量越大，速度越快，动能就越大；重力势能和质量和高度有关，质量越大，高度越高，重力势能越大；弹性势能和形变量有关，形变量越大，弹性势能越大；
【解答】A. 功率是表示做功快慢的物理量，筒车向上运输的水越多，所做的功越大，A错误；
B. 转轮转速越快，相同的时间内对水所作的功越多，根据P=w/t可知，功率越大。B错误；
C. 筒车匀速转动运水时，筒内水的机械能变大 ，因为动能不变，势能变大，所以机械能变大，C正确；
D. 上、下两个轮子都是固定不动的，都是定滑轮，D错误；
故答案为：C。
16．【答案】C
【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，则绳子自由端移动的距离s=nh，拉力；
把相同的重物沿水平方向匀速运动相同的距离，做的有用功相同；不计绳重及摩擦，利用相同的滑轮和绳子、沿水平方向匀速运动相同的距离，做的额外功相同；而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同，再根据机械效率公式判断两装置机械效率的大小关系。
【解答】由图可知，承担物重的绳子股数分别为：n1=2，n2=3；
绳子自由端移动的距离分别为：s1=n1h=2h，s2=n2h=3h，所以F2移动距离多；
不计绳重及摩擦，由可知绳子自由端受到的拉力分别为：，，
由此可知，F1＞F2；
由于不计绳重和摩擦，两图中的额外功都为零，
由于接触面的粗糙程度相同、物体的重力相同，物体对水平面的压力也相同，所以物体受到的摩擦力相同，由W有用=fh知利用两滑轮组做的有用功相同，总功也相同，由可知，两装置的机械效率相同；
故ABD错误，C正确。
故答案为：C。
17．【答案】C
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【分析】先分析杠杆两边力和力臂的变化，根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2对各个选项逐一分析即可。【解答】A.在液体体积相同时，液体的密度越大，质量越大，因此只有每次倒入空桶的液体体积相同，才能通过杠杆平衡条件得出液体质量的大小，从而判断液体密度的情况，故A正确不合题意；
B.当A端的空桶内的液体密度越大时，桶内液体的重力越大，根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2可知，M的悬挂点离支点越远（即M向右移动），所以秤的刻度值向右越来越大，故B正确不合题意；
C.设物体M悬挂点B到O点的距离为阻力臂，悬点O适当右移，阻力臂减小，而动力臂增大，根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2，可知所测液体的最大质量减小，所测液体的最大密度减小，秤的量程会减小，故C错误符合题意；
D.增大M的质量，根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2，所测液体的最大质量增大，所测液体的最大密度增大，秤的量程会增大，故D正确不合题意。
故选C。
18．【答案】25；10
【知识点】斜面及其工作特点
【解析】【分析】知道物体的重力和上升的高度，根据W=Gh求出有用功，根据斜面的机械效率求出总功，利用W=Fs求出拉力的大小，总功减去有用功等于额外功，利用W=fs求出摩擦力的大小。
【解答】把重物拉上高台时做的有用功：W有=Gh=45N×0.4m=18J，
由可得，总功：，
由W=Fs可得，拉力的大小：；
克服摩擦力所做的额外功：
W额外=W总-W有用=30J-18J=12J，
由W额外=fs可得，摩擦力：。
故答案为：25；10。
19．【答案】电动三轮车的重力：
以B为支点时，由杠杆平衡条件可得：
以A为支点时，由杠杆平衡条件可得：
，故
（或，故）
前轮对地压强为：
后轮对地压强为：
【知识点】杠杆的平衡条件；杠杆的动态平衡分析；杠杆的应用
【解析】【分析】压强，是指物体单位面积上受到的压力，符号为p。压强用来表示压力产生的效果，压强越大，压力的作用效果越明显。压强的计算公式是：p=F/S，压强的单位是帕斯卡（简称帕），符号是Pa。增大压强的方法有：在受力面积不变的情况下增加压力或在压力不变的情况下减小受力面积。减小压强的方法有：在受力面积不变的情况下减小压力或在压力不变的情况下增大受力面积。
20．【答案】（1）解：G=mg=5Kg×10N/Kg=50N；W=Gh=50N×1m=50J
（2）解：如图，
最大力臂L1=LAB=50cm；由杠杆平衡得，GL2=FL
50N×1/2×40cm=F×50cm；F=20N
（3）解：风力F1=1.5m2×20N/m2=30N；由杠杆平衡得，G0L0=F1L1
G0×1/2×40cm=30N×（105cm+30cm+5cm）；所以G0=210N；
则m=（G0-G）/g=（210N-50N）/10=16Kg
【知识点】重力的大小；杠杆的平衡条件；杠杆的动态平衡分析
【解析】【分析】（1）根据W=Gh求出所做的功；
（2）要想用最小的力让钓箱一边刚好离开地面，那么动力臂应该达到最大，根据杠杆平衡条件求出最小的力；
（3）首先计算风力的大小，根据杠杆平衡条件、重力公式计算当人离开钓箱后，为了使钓箱不翻倒，至少应该在钓箱内放多少kg的重物。
21．【答案】（1）浮球浸没时，
杠杆B点受到的力由杠杆平衡条件，由于，所以，当时，可得，（其它合理解法也可）
（2）方案一：适当增加浮球的重力（质量）或密度，不改变体积；方案二：适当减少浮球的体积，不改变重力（质量）；方案三：适当减少的长度（或向上调节）；方案四：适当增加的长度．（合理即可）
【知识点】杠杆的平衡条件；杠杆中最小力问题
【解析】【分析】（1）球浸没时，排开水的体积等于球的体积，进而可以求出浮力大小，在利用杠杆原理求出最短的长度。
（2）方案一：适当增加浮球的重力（质量）或密度，不改变体积。
方案二：适当减少浮球的体积，不改变重力（质量）。
方案三：适当减少的长度（或向上调节）；方案四：适当增加的长度。
【解答】（2） 方案一：适当增加浮球的重力（质量）或密度，不改变体积；方案二：适当减少浮球的体积，不改变重力（质量）；方案三：适当减少的长度（或向上调节）；方案四：适当增加的长度。
22．【答案】（1）1200
（2）不变
【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】不计绳子与滑轮之间的摩擦力，若不计滑轮重力，拉力F=G，而人的最大拉力等于自身重力，据此可求可以提起的重物最大重力；根据定滑轮的作用分析。
【解答】由图知，承担物重的绳子股数n=2。
（1）不计绳子与滑轮之间的摩擦力，若不计滑轮重力，拉力F=G，而人的最大拉力F最大=G人=600N，可以提起的重物最大重力G最大=2F最大=2×600N=1200N。
（2）若小科斜向右下拉动绳子，由于绳子直接与定滑轮相连，可以改变力的方向，不改变力的大小，故拉动的力大小不变。
故答案为：（1）1200；（2）不变。
23．【答案】（1）动力臂测量错误
（2）2mgh2/F1h1；小于；大于
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【分析】（1）)当弹簧测力计竖直动力臂等于动力点到 支点的距离，当弹簧测力计倾斜拉杠杆时，力 臂变小，此时动力臂不在杠杆上；
（2）①根据W有=G物h可求出有用功，有用功除以总功等于杠杆的效率；
②从图中可以看出，将2只钩码悬挂在C点时，重力的力臂大于在B点重力的力臂，而动力臂 不变，根据杠杆平衡的条件可知弹簧测力计的 示数的变化情况，再分析有用功和额外功的变 化，根据总功等于有用功和额外功之和得出弹 簧测力计做功的变化情况。
【解答】（1）弹簧测力计没有竖直向下拉，当弹簧测力计倾 斜拉杠杆时，力臂小于动力点到支点的距离， 动力臂变小，此时力臂不在杠杆上 ，动力臂测量错误 ；
（3）①有用功：W有=2mh2；总功：W总=F1h ，机械效率为：2mgh2/F1h1
②钩码的悬挂点在B点时，由杠杆的平衡条件得F1·OA=G·OB；悬挂点移至C点时，由杠杆的平衡条件得F2·OA=G·OC；从图中可以看 出，由OB到OC力臂变大，所以弹簧测力计的示数大于F1，有用功不变，但杠杆提升的高度减小，额外功减小， 此次杠杆的机械效率大第一次的机械效率， 于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。
24．【答案】（1）3N
（2）斜面倾斜程度越大，机械效率越高
（3）斜面的粗糙程度
【知识点】机械效率的测量实验
【解析】【分析】（1）克服木块重力所做的功是有用功，由W额=W总-W有可得克服摩擦所做的额外功，由W=Fs可得，物体受到的摩擦力；
（2）分析斜面在不同倾斜程度的情况下的机械效率的数值即可得出机械效率与斜面倾斜度的关系；
（3）在有用功相同的情况下，机械效率的大小与额外功的大小有关，且由于木块克服斜面的摩擦所做的功是额外功，故能判断出斜面的机械效率还可能与什么因素有关。
【解答】（1）在第二次试验中的有用功为：W有=Gh=3N×0.3m=0.9J，
总功为：W总=Fs=1.8N×1m=1.8J，
克服摩擦所做的额外功：W额=W总-W有=1.8J-0.9J=0.9，
由W=Fs可得，物体受到的摩擦力；
（2）分析题目中的三次试验不难看出，表格中斜面的倾斜程度变化，物重不变，同一斜面即粗糙程度不变，但是斜面的机械效率是不同的，故能看出的结论是：斜面倾斜程度越大，机械效率越高（斜面越陡，机械效率越高）；
（3）有用功相同的情况下，机械效率的大小与额外功的大小有关，且由于木块克服斜面的摩擦所做的功是额外功，故能判断出斜面的机械效率与斜面的粗糙程度（斜面材料）有关，故为了通过实验验证你的猜想，还需要补充粗糙程度不同的斜面（材料不同的长木板或斜面）这一器材。
故答案为：（1）3N；（2）斜面倾斜程度越大，机械效率越高；（3）斜面的粗糙程度。
25．【答案】（1）省力
（2）设脚对A点的作用力为F，顶杆对 B点的作用力为F1，顶杆对桶盖上C点的作用力为F2，根据杠杆平衡条件可得： 同一顶杆，对B、C两点的力大小相等，即： 桶盖的重为：G=mg=0.5kg×10N/kg=5N，且力臂DO2的大小为： 由 可得： 所以脚对踏板 A 处的压力至少为： 26.25N
（3）因为漂浮，所以
【知识点】阿基米德原理；物体的浮沉条件及其应用；杠杆的分类；杠杆中最小力问题
【解析】【分析】（1）根据动力臂与阻力臂的关系判断出杠杆的种类；
（2）分析图乙，有两个杠杆AO1B和O2CD，O1和O2分别为支点，知道各力臂大小，知道桶盖的质量，利用重力公式求桶盖的重，分别利用杠杆平衡条件列出方程求出脚对踏板A处的压力；
（3）根据阿基米德原理求垃圾桶刚好浸没水中时浮力大小，浮力大小等于人的重力加上桶的重力。
26．【答案】（1）根据题意可知，物体处于平衡状态，则它受到的重力，与甲和乙对物体的支持力相互平衡，即G=F甲+F乙，那么托盘秤的示数为：F甲=G-F乙=48N-36N=12N
（2）当托盘秤甲移动至C点时，将C点看做支点，此时阻力臂为CD，动力臂为CB，
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列式得到：48N×20cm=F乙'×30cm；
解得：F乙'=32N。
【知识点】二力平衡的条件及其应用；杠杆的平衡条件
【解析】【分析】（1）对物体进行受力分析，根据平衡力的知识计算托盘甲对物体的支持力即可；
（2）将C点看做支点，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列式计算即可。
27．【答案】（1）A的高度为50cm，底面积400cm2，
当水位上涨到A的上表面时，A浸没在水中，
所以V排=VA=Sh=50cm×400cm2=20000cm3=0.02m3，
所以A受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N；
（2）减小；水位下降，物体A受到的浮力减小，滑轮组对A的拉力增大，杠杆 C 点受绳子对它向下的拉力增大，杠杆D点对绳子向上的拉力也增大，即绳子对物体B向上的拉力增大， 因此B 对台秤的压力减小
（3）当A物体露出水面时，V排'=VA=VA=×0.02m3=0.012m3，
物体A此时受到的浮力：F浮'=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.012m3=120N，
物体A受到浮力和滑轮组的拉力与A的重力平衡，
所以物体A对滑轮组拉力F=GA-F浮'=550N-120N=430N，
根据力的作用的相互性可知，滑轮组绳子自由端对杠杆C端拉力与杠杆C端受到拉力大小相等，
不计绳重与摩擦，所以绳子对C端拉力FC=（F+G动）=×（430N+50N）=160N，
杠杆始终在水平位置平衡，O为支点，由杠杆平衡条件有：Fc OC=FD OD，
即：160N×OC=FD×OD，且OC：OD=1：2，
解得绳子对D端拉力：FD=80N，
所以B物体受到拉力为80N，
B物体受到的拉力、电子秤的支持力与B的重力平衡，
所以B受到的支持力F支=GB-F拉=300N-80N=220N，
所以电子秤受到B物体对它的压力大小等于220N。
【知识点】二力平衡的条件及其应用；阿基米德原理；杠杆的平衡条件；滑轮组及其工作特点
【解析】【分析】（1）由F浮=ρ液gV排计算水位上涨到A的上表面时，A受到的浮力；
（2）当水位下降时，分析浮力变化引起拉力变化，根据杠杆平衡条件分析D端绳子拉力变化得出台秤示数变化；
（3）先计算A物体露出水面时受到的浮力，从而计算A物体对滑轮组的拉力，由F=（G+G动）计算出滑轮组绳子自由端拉力，可得杠杆C端受到的拉力大小；由杠杆平衡条件计算杠杆D端对B物体的拉力，分析B物体受到的各力，得到B对电子秤压力。
28．【答案】（1）0～10s内推力做功：W1=F1S1=600N×3m=1800J；
10s～20s内推力做功：W2=F2S2=200N×（8-3）m=1000J；
0～20s内工人对箱子做的功 W=W1+W2=1800J+1000J=2800J；
（2）箱子运动3m，提升高度h=1.5m，
推力克服箱子重力做的有用功：W有用=Gh=1000N×1.5m=1500J，
斜面的机械效率：；
（3）斜面上克服摩擦力做功：W额=W1-W有=1800J-1500J=300J；
由W=Fs可得，木箱受到斜面的摩擦力大小：。
【知识点】功的计算公式的应用；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）由图乙可知，箱子在0～10s和 10s～20s内运动的路程；由图丙可知推力大小，利用W=Fs求推力做的功（总功）；
（2）箱子运动3m，提升高度h=1.5m，即箱子沿斜面从底端被推至顶端，利用W=Gh求推力克服箱子重力做的有用功，斜面的机械效率等于有用功与总功的比值；
（3）根据W额=W总-W有计算在斜面上克服摩擦做功。
29．【答案】（1）W有用功=Gh=400N×2m=800J ；
W总功=FS=240N×4m=960J ；
W额外功=W总功-W有用功=960J-800J=160J=fS
f= W额外功/S=160J /4m=40N ；
（2）W有用功=Gh=400N×2m=800J ；
W总功=W有用功/η=800J/80%=1000J
W额外功=1000J-800J=200J=G动滑轮h
G 动滑轮=200J/2m =100N ；
（3）方案一更省力
因为方案一中F=240N；方案二中F=1/2（G物+G动）=（100N+400N）/2=250N
所以方案一更省力；
【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮组绳子拉力的计算；滑轮组的设计与组装；斜面及其工作特点；机械效率的测量实验
【解析】【分析】机械效率是指机械在稳定运转时，机械的输出功（有用功量）与输入功（动力功量）的百分比。主要内容包括滑轮组，斜面效率，杠杆转动，常见效率，增大效率。动滑轮只改变力的大小，不改变力的方向；定滑轮不改变力的大小，但是可以改变力的方向。
我们把有用功和总功的比值叫做机械效率。用符号η表示，计算公式为η=W有/W总×100%。
30．【答案】（1）等于
（2）A、D两处人对杠杆竖直向上的作用力FA和FD的大小都是600N。
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【分析】结合杠杆平衡条件求解。
【解答】（1）C点对P点的拉力是竖直向下，当杠杆AB与杠杆CD垂直时，人对A的作用力方向是
竖直向上的，以P点作为支点，A处力的力臂为LAP=2m；当杠杆AB与杠杆CD不垂直时，人对A的作用力方向是竖直向上的，以P点作为支点，A处力的力臂与阻力臂比值不变，所以A处人的作用力大小不变：
（2）对杠杆CD，静止时可将C点作为支点，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得，FD×LCD=GxLCQ，即FD×（2m+1m）=1800N×1m，解得FD= 600N，同样，以D为支点则有：FC×LCD=G×LDQ，即Fc×（2m+1m）= 1800n×2m，Fc=1200N，对杠杆AB，静止时可将B作为支点，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得FA×LAB=FC×LBP，即FA×（2m+2m）=1200N×2m，解得FA = 600N。
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