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专题05 简单的机械相关问题
【课程标准】
1、杠杆
①指认杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂等
②绘制杠杆的动力臂和阻力臂图示
③概述杠杆的平衡条件
④应用杠杆平衡条件解决简单的问题
⑤指认人体中的杆杆
2、滑轮
①知道定滑轮和动滑轮的特点
②知道滑轮组的特点（限于两个滑轮的滑轮组）
③使用滑轮组（限于两个滑轮的滑轮组）解决简单的问题
【学业要求】
①绘制杠杆的动力臂和阻力臂图示。
②应用杠杆平衡条件解决简单的问题
③知道滑轮组的特点（限于两个滑轮的滑轮组）
④使用滑轮组（限于两个滑轮的滑轮组）解决简单的问题。
【命题重点】认识杠杆的五要素，平衡条件及解决简单的问题。知道滑轮组的特点(限于两个滑轮的滑轮组)及使用滑轮组(限于两个滑轮的滑轮组)解决简单的问题。题型较分散:选择、填空、实验、计算都会出现。
【方法要点】杠杆需要先寻找五要素，再利用杠杆平衡解题。滑轮要分析力与运动距离的大小，再结合功与功率解题。
考点1：人体中的杠杆
考点解读：人体中有很多的杠杆，例如①抬头时，可以在颈部找到杠杆，杠杆的支点在脊柱之顶，支点后的肌肉收缩提供动力，头颅的重量是阻力。这个杠杆几乎是个等臂杠杆②手臂拿物体时，肘关节是支点，肱二头肌肉所用的力是动力，手拿的重物的重力是阻力显然我们的前臂是一种费力力杠杆。虽然费力，但是可以省距离(少移动距离)，提高工作效率。③走路时的脚，脚掌前部是支点，人体的重力就是阻力，腿肚肌肉产生的拉力就是动力。这种杠杆可以克服较大的体重。
例1：俯卧撑是一项常见的健身项目，采用不同的方式做俯卧撑，健身效果通常不同。图1甲所示的是小京在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境，他的身体与地面平行，可抽象成如图1乙所示的杠杆模型，地面对脚的力作用在O点，对手的力作用在B点，小京的重心在A点。已知小京的体重为750N，OA长为1m，OB长为1.5m。
（1）图乙中，地面对手的力F1与身体垂直，求F1的大小。
（2）图2所示的是小京手扶栏杆做俯卧撑保持静止时的情景，此时他的身体姿态与图甲相同，只是身体与水平地面成一定角度，栏杆对手的力F2与他的身体垂直，且仍作用在B点，请列式说明F1与F2的大小关系。
【答案】（1）解：；
（2）解：依据杠杆的平衡条件，可得：，
由图可知：【解析】（1） 如图1所示，O为支点，重力的力臂为lA=OA，F1的力臂为lB=OB，由杠杆平衡条件F1lB=GlA，可得F1=GlA/lB，数据代入可计算出F1大小。
（2）小京手扶栏杆时的杠杆模型如图2所示， ，O为支点，重力的力臂为 lA′＜OA，F2的力臂为 lB′=OB，由杠杆平衡条件 F2 lB′ =G lA′ 可得：，因为 lA′ ＜lA， lB′=lB，所以F2＜F1。
考点2：杠杆中最小力和杠杆的动态平衡问题
考点解读：使杠杆绕着转动的点叫支点，作用在杠杆上使杠杆转动的力叫动力，作用在杠杆上阻碍杠杆转动的力叫阻力，从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂，从支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂。做此类题，必须先找准杠杆的动力、阻力、动力臂、阻力臂，以及各力臂的变化，从而分析出其他因素的变化。
例2：（2023九下·义乌模拟）小金推着购物车在超市购物，如图所示，购物车和货物的总重为120牛(整体重力示意图如图所示)，B、C点为车轮轴心。
（1）当购物车前轮遇到障碍物时，小金在A点对购物车施加了最小作用力，使车的前轮越过障碍物。在答卷上画出施力的示意图
（2）当该车静止在地面时(小金未接触车子)，求前轮轮所受的地面支持力Fc后轮所受的地面支持力FB
【答案】（1）
（2）解：以B为支点 G×0.2m=Fc×0.6mFc=40N
以C为支点G×0.4m=FB×0.6mFB=80N
【解析】（1）根据图片确定杠杆的支点，当以杠杆的支点到力的作用点之间的线段为动力臂时最长，此时最省力；
（2）根据图片可知，当该车静止在地面上时，以B点为支点，车和货物的总重力为阻力，地面对C点的支持力为动力，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列式计算即可；
以C点为支点，车和货物的总重力为阻力，地面对B点的支持力为动力，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列式计算即可。
【解答】（1）当购物车前轮遇到障碍物时，小金在A点对购物车施加了最小作用力，此时B点相当于支点，只需抬起前轮即可。将支点B和手柄上的A点连接起来作为最长的动力臂，然后通过A点做AB的垂线，在向下的方向上标上箭头即可，如下图所示：
考点3：探究杠杆的平衡条件
考点解读：在研究杠杆的平衡条件时，需要调节杠杆在水平位置平衡，其目的是便于直接从杠杆上读出力臂的大小。探究杠杆的平衡条件的实验，一般需测多组不同的数据，其目的是排除实验的偶然性，增加实验结论的可信度。
例3：（2024·湖州模拟）小德带了一个西瓜到学校与同学分享，在分享前同学们想测出它的重力，发现西瓜的重力超出了现有弹簧测力计的量程，但又找不到其它合适的测量工具，于是小德找来了一些细绳(不计重力)、一把米尺等物品按如图所示进行了改进实验：
步骤一：将细绳系在米尺50厘米刻度线处，米尺刚好能在水平位置平衡。
步骤二：将弹簧测力计在竖直方向调零(如图甲左)。
步骤三：如图甲所示，在米尺 45 厘米刻度线处挂上西瓜，用细绳把弹簧测力计的拉环系在 75厘米刻度线处，并竖直向下拉挂钩，使米尺在水平位置平衡。
（1）在步骤一中将细绳系在米尺中间，使米尺在水平位置平衡，是为了避免 对测量结果的影响。
（2）当小德在操作步骤三时，有同学指出弹簧测力计的使用存在问题，你认为小德这样使用弹簧测力计会使测量结果 (选填“偏大”或“偏小”)。
（3）小德分析后改用如图乙所示的正确方法操作：他将弹簧测力计倒置使挂钩朝上后，重新调零(如图乙左)，并重新测出拉力为5牛，最后计算出西瓜的重力为 牛。
（4）在测量过程中小德发现：如果斜向下拉弹簧测力计，且使杠杆在水平位置平衡(如图丙所示)， 弹簧测力计示数 5 牛(选填“>”“<”或“=”) 。
【答案】（1）重力
（2）偏大
（3）25
（4）>
【解析】使米尺在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂，力臂变化时，根据杠杆平衡的条件进行分析。
【解答】（1）探究杠杆平衡条件时，使米尺在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂，同时可以消除杠杆重力对实验的影响。
（2）图中所示，弹簧测力计的使用，力臂变小，弹簧测力计的示数会变大。
（3）根据杠杆平衡的条件可得解得G=25N。
（4）按斜向下拉弹簧测力计，此时动力臂变小，则动力变大，即弹簧测力计的示数会大于5N。
考点4：滑轮组的使用
考点解读：滑轮组既可省力，又可改变力的作用方向。在解题时要注意以下几点：①绳子的绕法：“奇动偶定”，即绳子为奇数段时，要以动滑轮的挂钩为起点开始绕；绳子为偶数段时，要以定滑轮的挂钩为起点开始绕。如图所示：②拉力F的大小：若不计动滑轮的重力及绳子的磨擦，则有F=G/n(n为承担阻力的绳子段数)；若考虑动滑轮的重力(不计磨擦)，则有F=(G+G动滑轮)/ n。2③绳子自由端移动的距离和速度：S=nh物 v=nv物
例4：如图所示的滑轮组，缠绕滑轮的绳子能承受的最大拉力为300牛，在保证绳子未断的情况下，计算并回答下列问题：(已知动滑轮重 80牛，摩擦及绳重不计)
（1）物体重为200N，在10s内被匀速拉升1m．求提升重物的过程中拉力做功的功率为多少？此时滑轮组的机械效率大小为多少？(精确到 0.1%)
（2）利用该滑轮组能提起物体的最大质量是多少？
【答案】（1）解：F=280N/2=140N s=2h=2×1m=2m
W=Fs=140N×2m=280J P=W/t=28W
=W有用/W总=200J/280J=71.4%
（2）解：G=2×300N-80N=520N， m=G/g=52kg
【解析】（1）根据图片可知，承担重力的绳子段数n=2，首先根据
计算出绳子上的拉力，再根据s=nh计算出绳子移动的距离，接下来根据W总=Fs计算出拉力所做的功，最后根据
计算出拉力做功的功率。
根据W有=Gh计算出滑轮组做的有用功，再根据公式
计算出滑轮组的机械效率。
（2）当提起物体的质量达到最大时，绳子上的拉力为300N，根据公式
计算出能够提起物体的最大重力，再根据
计算出提起物体的最大质量。
考点5：应用机械效率进行相关分析与计算
考点解读：测量斜面的机械效率：①光滑斜面：Fl＝Gh W额＝0 η＝100% ②有摩擦的斜面：η＝Gh/Fl ③斜面的机械效率与斜面的光滑程度和倾斜程度有关。测量滑轮组的机械效率：多数情况下仅考虑由于动滑轮自重所带来的额外功，而不考虑绳子的重力和摩擦。此时对于用滑轮组提升物体时有：η＝＝＝。测量杠杆的机械效率：η= =
例5：（2023·绍兴）如图所示，小宁用竖直向上的拉力F提升物体，使物体在2s内匀速上升了0.1m已知物体重为1N，动滑轮重为0.25N，不计绳重和摩擦，这一过程中，下列说法错误的是（ ）
A．绳子自由端移动速度为0.05m/s B．拉力F的大小为0.625N
C．拉力F做功为0.125J D．该滑轮的机械效率为80%
【答案】A
【解析】（1）根据图片确定承担重力的绳子段数n，然后根据s=nh计算绳子自由端移动的距离，再根据计算自由端移动的速度；
（2）根据计算拉力大小；
（3）根据W总=Fs计算拉力做功；
（4）根据计算滑轮组的机械效率。
【解答】根据图片可知，承担重力的绳子段数n=2，则自由端移动的距离s=nh=2×0.1m=0.2m。
那么自由端移动的速度，故A错误符合题意；
拉力为，故B正确不合题意；
拉力做的功：W总=Fs=0.625N×0.2m=0.125J，故C正确不合题意；
该滑轮的机械效率：，故D正确不合题意。
一、选择题
1．（2024·温州三模）小明将如图所示拔草器前端插入植株根部，对拔草器后端施力，可将植株连根拔起。若忽略拔草器自身重力，为了将同一植株拔起，施力最小的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【解析】明确拔草器拔草时杠杆的五要素，然后根据杠杆平衡条件（F1L1=F2L2），结合图示分析解答。
【解答】如图所示，拔草器相当于一个杠杆，拔草时支点在拐点，若拔同一植株，则草对拔草器的阻力一定，由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知，阻力臂越小，动力臂越大，动力越小。
AC图相比，动力臂相等，A图中的阻力臂更小，所以A图动力更小；B图与D图相比，动力臂相同，B的阻力臂小，B图的动力较小；A和B的阻力臂相同，A的动力臂大，所以A图动力更小，符合要求的只有A图。
故选：A。
2．（2023·台州）某同学研究滑轮的作用，用重为0.2牛的滑轮，把2牛的钩码匀速提升1米。在不计绳重和摩擦的情况下，拉力F做的功为（ ）
A．0焦 B．1.1焦 C．2.2焦 D．4.4焦
【答案】C
【解析】 动滑轮特点：使用动滑轮能省一半力，费距离。这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离是钩码升高的距离的2倍，即费距离，不能改变力的方向。
【解答】；
3.（2024·慈溪模拟）用圆形磁块将一长方形硬卡纸固定在黑板上，则松手后下列固定方式中硬卡纸最容易转动的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析判断。
【解答】当硬卡纸在黑板上处于平衡状态时，磁块所在的位置相当于支点，手施加动力，而卡纸的重力相当于阻力，如下图所示：
当松手后，硬卡片的重力不变，而D中的阻力臂L2最长，则G×L2的乘积最大，则D中的卡片纸最容易转动。故选D。
4.（2024·宁波模拟）如图所示，用10N的力F沿水平方向拉滑轮，可使物体A以0.2m/s的速度在水平面上匀速运动。弹簧测力计的示数恒为2N（不计滑轮、测力计、绳子的重力，滑轮的转轴光滑）。下列说法不正确的是（ ）
A．物体A受到地面水平向右3N的摩擦力
B．物体A受到B的摩擦力是2N
C．滑轮移动的速度是0.1m/s
D．拉力F做功功率为4W
【答案】D
【解析】（1）（2）首先以动滑轮为对象进行受力分析，根据二力平衡的知识计算出物体A受到绳子的拉力。然后以物体B为对象，根据二力平衡的知识计算出A和B之间摩擦力的大小和方向。最后以物体A为受力对象，再次根据二力平衡的原理分析地面对A的摩擦力的大小和方向；
（3）根据动滑轮的特点及A的移动速度判断滑轮的移动速度；
（4）根据公式P=Fv计算出拉力F的功率。
【解答】以动滑轮为研究对象，两段绳子向右的拉力与向左的拉力平衡，
所以2F拉=F，
则A物体对滑轮的拉力；
根据相互作用力原理可知，滑轮对A的拉力也为5N；
物体B始终处于静止状态，
则测力计对B向右的拉力与A对B向左的摩擦力平衡，
所以fA对B=F示=2N；
根据相互作用力原理可知，物体B对A的摩擦力为2N，方向向右，故B正确不合题意；
物体A向左匀速运动，由力的平衡条件F拉=fB对A+f地可知，
地面对物体A还有向右的摩擦力，
所以物体A受到地面的摩擦力：f地=F拉-fB对A=5N-2N=3N，故A正确不合题意；
由图知，拉力作用在动滑轮的轴上，
此时动滑轮费力但省一半的距离，
所以滑轮移动的速度：，故C正确不合题意；
水平拉力F的功率：P=Fv滑轮=10N×0.1m/s=1W，故D错误符合题意；。
故选D。
5．（2024九下·慈溪模拟）在实践活动基地，同学们体验使用劳动器具。如图所示，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为600N的物体匀速向上提起相同的高度。已知每个滑轮重为20N，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦。下列判断正确的是（ ）
A．甲方式中车对绳子的拉力为620N
B．乙方式中人对绳子的拉力为300N
C．使用甲、乙两种方式都不能省功
D．甲、乙两种方式的机械效率相等
【答案】C
【解析】（1）使用定滑轮不能省力，忽略绳重和摩擦，F＝G；
（2）由图乙知n＝2，忽略绳重和摩擦，拉力F＝（G+G动）；
（3）使用任何机械不能省功；
（4）忽略绳重和摩擦，在甲图中，额外功为0，在乙图中，需要克服动滑轮重力做额外功，再结合机械效率的定义来比较。
【解答】A、因为图甲中两个滑轮都是定滑轮，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦，绳子的拉力应该为600N，故A错误；
B、乙方式人对绳子的拉力
故B错误；
C、根据功的原理，使用任何机械都不省功，故C正确；
D、甲方式两个滑轮都是定滑轮，不计绳重和摩擦，不用做额外功，机械效率100%；乙方式有一个动滑轮，需要做额外功，机械效率小于100%，故D错误。
故答案为：C。
6.（2023·杭州模拟）如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，5s内使物体A匀速上升1.5m，提升过程中绳子自由端拉力F的功率为180W。已知物体A重540N，该工人重700N。不计绳重和摩擦，下列关于该过程的说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.3m/s
B．动滑轮重160N
C．该工人对地面的压力为400N
D．绳子自由端受到竖直向下的拉力为200N
【答案】C
【解析】（1）首先根据s=nh计算自由端移动的距离，再根据公式计算自由端的速度；
（2）（4）首先根据计算出自由端的拉力，再根据nF=G+G动计算动滑轮的重力；
（3）对人进行受力分析，根据二力平衡的知识计算出地面对工人的支持力，再根据力的作用的相互性计算工人对地面的压力。
【解答】绳子自由端移动的距离s=nh=1.5m×2=3m，
则自由端移动的速度：，故A错误；
绳子自由端的拉力；
根据nF=G+G动得到：2×300N=540N+G动；解得：G动=60N，故B、D错误；
根据二力平衡的知识可知，地面对工人的支持力FN=G人-F=700N-300N=400N。
根据相互作用力的原理可知，工人对地面的压力等于地面对工人的支持力，即压力为400N，故C正确。故选C。
7．（2023·慈溪模拟）轻质杠杆每小格的长度相等，O为支点．在杠杆左侧挂一物体甲，若在杠杆右侧挂一物体乙，并在物体乙的下方拴接一个弹簧，如图17所示，当杠杆在水平位置时，整个装置处于平衡状态．已知物体乙的重力为600N，弹簧对物体乙的作用力为300N．下列说法正确的是（ ）
A．物体甲的重力不可能为450N
B．物体甲的重力可能为300N
C．物体乙受到弹簧的一定处于压缩状态
D．物体乙受到绳子的拉力可能为900N或300N
【答案】D
【解析】物体乙所受所受弹簧的力有两种可能，即可能是乙受到弹簧对它向上的弹力，也可能是乙受到弹簧对它向下的弹力，结合杠杆的平衡条件分析计算即可判断。
【解答】若物体乙受到的弹簧的作用力方向向上，
则此时乙物体对杠杆拉力是F拉=G-F弹=600N-300N=300N；所以据杠杆的平衡条件知：G甲L甲=F拉L乙，
G甲×4L=300N×2L；解得：G甲=150N；
若物体乙受到的弹簧的作用力方向向下，
此时乙物体对杠杆拉力是F拉=G+F弹=600N+300N=900N，
故此时乙受到绳子的拉力是900N，即D正确；
物体乙受到的弹簧的作用力方向向下，根据杠杆平衡条件知：
G甲L甲=F拉L乙，
G甲×4L=900N×2L；
解得：G甲=450N；
故A、B错误；
乙受到的弹簧的作用力可能向上，也可能向下，所以弹簧可能处于拉伸也可能处于压缩状态，故C错误。故选D。
二、填空
8．（2024九下·余姚模拟）胡柚大丰收，小金需要帮爷爷奶奶把一箱质量为240kg的胡柚搬到2m高的车上，为了省力（如图）。搬运过程中，他用沿斜面向上1200N的力，此过程中斜面对重物做的有用功 ，简易斜面装置的机械效率为 %，斜面与箱子间的摩擦力为 。
【答案】4800J；80；240N
【解析】斜面题型中，有用功为克服重力所做的功；总功为拉力所做的功，额外功为克服摩擦所做的功。【解答】此过程中斜面对重物做的有用功
拉力做的总功
斜面的机械效率
额外功
根据可得，物体受到的摩擦力
9．（2024·滨江模拟）T型杠铃是一种健身器材，如图甲，小滨在水平地面将杠铃拉至水平静止，杠铃离开地面后，与水平地面平行，可抽象成图乙模型，杠铃的固定轴为O，手对杠铃的拉力作用在B点，杠铃(包括杆和配重)的重心在A点。已知杠铃的总重为600N， OA 长1.6m， OB 长1.2m。
（1）图乙中，小滨手对杠铃的拉力F1与杠铃垂直，求F1= N。
（2）图丙中，小滨手对杠铃拉力F2始终与杠铃垂直，且仍作用在 B点，他将杠铃从水平位置拉至图丙的过程中，拉力F2 (选填“一直变大”、“一直变小”、“始终不变”、“先变小后变大”)
【答案】（1）800
（2）一直变小
【解析】（1）根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2计算F1的大小；
（2）根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析F2的大小变化。
【解答】（1）杠铃离开地面后，小滨手对杠铃的拉力F1与杠铃垂直，动力臂等于OB长，而阻力臂等于OA长，根据杠杆平衡条件可得F1lB=GlA，代入数据可得：F1×1.2m=600N×1.6m，解得：F1=800N；
（2）小滨手对杠铃拉力F2始终与杠铃垂直，且仍作用在B点，转动过程中动力臂大小不变，阻力大小不变，阻力臂减小，根据杠杆的平衡条件可知，动力减小，即拉力F2一直变小。
10．（2023·丽水）“认真观察和仔细分析”是科学研究的基本要求。
（1）如图甲，在静止指向南北方向的小磁针上方平行地放一根直导线。闭合开关，原来静止的小磁针发生转动，原来静止的直导线仍然未动。
①小磁针发生转动，可以说明它一定受到力的作用，因为 。
②直导线仍然未动，此时偏转的小磁针对直导线 (填“有”或“没有")力的作用。
（2）如图乙是某饮水器水龙头的结构示意图，A是固定的出水口，B是一根手柄，C是一根连接在阀门上的杆，由弹簧将它拉紧，O1是连接B、C的一根销钉。可将手柄简化为一根杠杆，手柄与A的接触点O2为支点，下压手柄，C就上升，阀门打开水流出；放手后，C自动恢复原位，水龙头关闭。
①请在答题纸相应位置图中画出动力F1的力臂l1 。
②正常使用手柄取水时，手柄属于 杠杆。
【答案】（1）力是改变物体运动状态的原因；有
（2）；省力
【解析】（1）①根据力与运动的关系分析解答；
②根据物体间力的作用的相互性分析解答；
（2）①力臂是从杠杆的支点到力的作用线的垂线段的长度；
②比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类。
【解答】（1）①小磁针发生转动，可以说明它一定受到力的作用，因为力是改变物体运动状态的原因；
②物体间力的作用是相互的，虽然直导线未动，但此时偏转的小磁针对直导线有力的作用。
（2）①通过支点O2作F1的作用线的垂线，O2到垂足之间的距离就是动力臂L1，如下图所示：
②根据图片可知，在正常使用手柄取水时，动力臂大于阻力臂，则手柄属于省力杠杆。
三、解答
11.已知一根质量分布均匀的圆柱体木料质量为60kg，体积为0.1m3。问：
（1）此木料的密度为多少
（2）如图所示，甲、乙两人分别在A点和B点共同扛起此本料并恰好水平，其中AO=OB，O为木料的中点。求此时乙对木料的作用力大小。
（3）若在(2)中当乙作用点从B点向O点靠近时，请列式分析此过程中甲对木料作用力大小变化情况。
【答案】（1）解：ρ= =600 Kg/m3
（2）解：G=mg=60kg×10N/kg=600N
以A为支点，根据杠杆平衡条件F1×l1=F2×l2 得F乙×AB=G
即F乙= =0.5G=300N
（3）解：当乙的作用点向O点靠近时，此时作用点记为B’
以A为支点，根据杠杆平衡条件： F1×l1=F2×l2 得：F×AB’= G×AO
即F乙=G×AO /AB’
因为AB’减小，而G×AO不变，所以F乙变大 而F乙+F甲=G，所以F甲变小
【解析】（1）已知质量和体积，根据公式 计算木料的密度；
（2）首先根据G=mg计算出木料的重力，然后将A看做杠杆的支点，木料的重力看做阻力，阻力臂为AO，B点的支持力为动力，动力臂为AB，然后根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算乙对木料的作用力。
（3）当乙的作用点向O点靠近时，乙的动力臂逐渐减小，根据杠杆的平衡条件 F1×l1=F2×l2 分析乙对木料作用力的变化，最后根据二力平衡F乙+F甲=G判断甲对木料作用力的大小即可。
12．（2024九下·萧山模拟）随着旅游产业的发展，“露营热”持续高涨，帐篷、烧烤架、天幕、露营车等户外装备销量激增。如图是一辆户外便携式折叠露营小推车，露营车拉杆角度可以调节，自重为8千克。小金一家使用这辆车运载约20千克的物资，在户外游玩的时候他们遇到了几种情景，请你帮小金解决他的疑问。
（1）越过障碍物的推车可以视为杠杆，若把拉杆固定在竖直方向，当前轮遇到障碍时，需向上提把手，这时露营车可视为 杠杆；
（2）当后轮遇到障碍物时，小金用脚抵住前轮，然后用力向左拉拉杆，恰好能将后轮翘起，杠杆的支点是 （填“前轮”或“后轮”），小金想知道用水平向左的拉力为多少，于是画出了模型（a为前轮，b为后轮，c为拉手），并根据产品说明得到了相关数据，ab=100cm，ac=80cm，假设整车的重力集中在ab的中点d，请计算拉扶手的力F ；
（3）在第（2）小题中，如果拉杆向左倾斜，并固定在如右图位置。用脚抵住前轮，用水平力向左拉拉杆，恰好能将后轮翘起，分析拉力F将如何变化 。
【答案】省力；前轮；175N；变大
13.（2024·鹿城模拟）小实设计的“井盖丢失自动警示装置”如图所示，当井盖丢失时上方没了压力，弹簧的弹力将标志弹起，起到警示作用。已知标志牌的重力为20牛，重心在A点，OA长度为1米。(轻质杆和弹簧的质量忽略不计)
（1）装置中的弹簧将标志弹起至竖直位置，是将弹簧的弹性势能转化为标志牌的 能。
（2）若将标志牌从水平地面弹起至竖直位置，则克服标志牌重力做功 焦。
（3）将弹簧固定在B点，若产生的弹力始终竖直向上，OB长0.4米。现有三种最大弹力不同的弹簧，请你选择最合适的弹簧并说明理由 。
弹簧种类 A B C
最大弹力 10牛 30牛 60牛
【答案】（1）重力势能(机械能)
（2）20
（3）选择弹簧C，根据杠杆的平衡条件20牛×1米=F×0.4米，弹簧需要提供的最大弹力为50牛
【解析】（1）物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。
（2）根据W=Gh计算标志牌克服重力做的功；
（3）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列式，计算处弹簧需要产生的最大弹力即可。
【解答】（1）装置中的弹簧将标志牌弹起时，标志牌的高度增大，则将弹簧的弹性势能转化为标志牌的重力势能。
（2）克服标志牌重力做功：W=Gh=20N×1m=20J。
14.（2024·浙江）图1是某兴趣小组设计的一款“高空修枝”工具的示意图。使用时，一只手握紧杆子保持静止，另一只手用F1的力缓慢拉绳子，带动滑轮组工作，在A点产生的拉力为F2，从而使修剪刀绕O点转动，其刀口对树枝的力为F3。请回答：
（1）该工具可用于剪下高处的枝叶。其中，叶属于生物体结构层次中的____（填字母）。
A．细胞 B．组织 C．器官
（2）为了探究制作修剪刀的碳钢合金（含Fe、C两种元素）类型，兴趣小组取制作修剪刀的废料进行了实验检测：取样品1.00克与足量的稀硫酸充分反应后，收集到428毫升（按0.035克计）氢气。通过计算并结合下表判断修剪刀材质属于哪种合金类型？
合金类型 低碳钢 中碳钢 高碳钢
碳的质量分数 低于0.3% 0.3%～0.6% 高于0.6%
（3）某时刻，弹簧处于原长，若修剪刀的刀口对树枝施加的力F3为960牛，F3'是树枝对刀口的力（如图2），此时绳子端需施加的力F1为多大？（已知OB=8厘米，OC=2厘米，滑轮中各股绳子视为平行，工具自重和摩擦忽略不计。）
【答案】（1）C
（2）设铁Fe的质量为x
碳的质量为：；碳的质量分数为：，故属于高碳钢；
（3）由图2可知，O为支点，F3为阻力，OC为阻力臂，AB为动力臂，根据杆平衡条件F1l1=F2l2可得960N×2cm=F2×8cm，则F2=240N；工具自重和摩擦忽略不计，对上面定滑轮受力分析，F2=3F1，则F1=80N。
【解析】（1）植物的结构层次：细胞→组织→器官→植物个体；其中根、茎、叶属于营养器官；花、果实、种子属于生殖器官；
（2）碳钢合金中Fe能与稀硫酸反应产生氢气，根据质量守恒定律，由氢气的质量计算Fe的质量，从而计算碳的含量及质量分数，从而确定合金类型；
（3）根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可得F2，再对上面的动滑轮受力分析可计算F1的大小。
【解答】（1）叶在生物体结构层次中属于器官，故选：C。
15．（2024·浙江模拟） 近年来，各地接连发生多起抽屉柜倒塌压死/伤儿童事件，再一次警示人们家装安全的重要性。如图甲所示为一款家庭常用的抽屉柜，柜高 109cm，长60cm，宽40cm，空柜质量为20kg。
（1）若柜子中所装物品的总质量为6kg，求抽屉柜对地面的压强。(结果保留整数)
（2）如图乙所示为抽屉柜的侧视图，此时抽屉的拉开距离为30cm，点O为抽屉柜的重心所在位置，假设体重为18kg的小文将身体的全部重量均压在与抽屉相接触的作用点A 上，问此时抽屉柜是否会被拉动
（3）为避免抽屉柜倒塌意外的发生，请你提出一条合理的建议 。
【答案】（1）根据题意可知，柜子的底面积S=ab=0.6m×0.4m=0.24m2；
柜子对地面的压力F=G总=（20kg+6kg）×10N/kg=260N；
则柜子对地面的压强：。
（2）会被拉动
将柜子的右下角看作支点，柜子的重力看作阻力，阻力臂为0.2m；小文的重力看作动力，动力臂为0.3m，
则阻力和阻力臂的乘积：260N×0.2m=52Nm；
动力和动力臂的乘积：180N×0.3m=54Nm；
即动力和动力臂的乘积大于阻力和阻力臂的乘积；
因此抽屉柜会被拉动。
（3）增加可固定在墙体的装置
【解析】（1）根据S=ab计算柜子的底面积，根据F=G总计算柜子的压力，根据计算柜子对地面的压强；
（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析判断；
（3）从外面给柜子一个固定的拉力，可以保证柜子不会轻易被拉动。
【解答】（3）避免抽屉柜倒塌意外的发生，合理的建议：增加可固定在墙体的装置。
16．（2023·绍兴）如图所示为自动升降单杆晾衣架，顶盒中有牵引装置，甲、乙是连接牵引装置和水平晾杆的竖直钢丝绳，水平晾杆上有7个挂衣孔，相邻两孔间距相等，甲、乙钢丝绳悬挂晾杆的点分别与1号、7号孔中心对齐。现把重为30N的衣服（含衣架）挂在5号孔（不计晾杆和绳的重力，不计摩擦和空气阻力）。
（1）绳甲对晾杆的拉力为F甲，绳乙对晾杆的拉力为F乙，则F甲 F乙（选填“大于”“等于”或“小于”）。
（2）此时绳甲对晾杆的拉力F甲为多少？
（3）闭合开关，牵引装置工作，将晾杆保持水平状态匀速提升1.2m，用时10s，此过程该装置牵引钢丝绳做功的功率是多少？
【答案】（1）小于
（2）设两孔之间距离为l
根据杠杆平衡条件：F甲l甲=Gl乙
答：绳子甲对晾杆的拉力F甲为10N。
（3）
答：根据题设，装置牵引钢丝绳做功的功率等于装置拉衣服的功率是3.6W。
【解析】（1）将5号孔看做杠杆的支点，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2比较两个拉力大小；
（2）将乙看做支点O，此时阻力臂为2L，动力臂为6L，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算即可；
（3）根据W=Gh计算出克服衣服重力做功，再根据计算钢丝绳做功的功率。
【解答】（1）将5号孔看做杠杆的支点，则动力甲的力臂为4L，动力乙的力臂为2L，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：F甲×4L=F乙×2L，解得：F甲：F乙=1：2，那么F甲17.（2023·衢州）赛龙舟自古以来在我国广为流传，现已成为亚运会比赛项目。如图是运动员在室内进行划桨训练的两个场景，图甲是训练装置的结构示意图，绳子系在”船桨”的A端，运动员坐在位置上用力将”船桨”从位置“1”划到位置”2”，重物的位置也发生了相应的变化。若重物的质量为20千克，”划桨”一次拉过绳子的距离为60厘米。(船桨重、绳重与摩擦均不计)
（1）该装置中两个滑轮的作用是 。
（2）”划桨”一次，人至少做功 焦。
（3）图乙是某种耐力练习示意图，保持”船桨”与绳子垂直并静止。若OA为60厘米，OB为40厘米，当一只手握在O端，另一只手握在B点并施加垂直”船桨”的力F。求此时力F的大小。
【答案】（1）改变力的方向
（2）120
（3）FA×OA=F×OB
200牛×60厘米=F×40厘米
F=300牛
【解析】（1）定滑轮不省力不费力，只能改变用力方向；动滑轮不能改变用力方向，但是能最多省一半的力。
（2）根据W=Gh计算划桨一次做的功；
（3）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析计算。
【解答】（1）根据图片可知，两个滑轮都是固定不动的，都是定滑轮，作用是改变力的方向。
（2）当划桨一次拉动绳子的距离为60cm时，重物上升60cm，
则一次做功：W=Gh=20kg×10N/kg×0.6m=120J；
18．（2021·衢州）是某简易吊装机、其简化结构如图乙所示。
（1）吊装机工作时，顶端定滑轮的作用是 。
（2）吊装机总重为1500牛，其重力作用线通过A点。结合乙图数据计算，当吊装机匀速吊起重物时，为防止翻倒，最多能吊起多少牛的重物？
（3）吊装机在使用时，通常在一定位置压上配重防止翻倒。将同一配重分别放在图中D，E，F处时，能达到最佳防翻效果的是 。
（4）电动机的额定功率是1200瓦，正常工作时消耗的电能有75%转化为重物的机械能。当吊装机配重足够时，可在10秒内使重物匀速上升3米，求所吊重物受到的重力大小。
【答案】（1）改变力的方向
（2）设物体重为G，动力臂L1=1.25m，阻力为吊装机总重，F2=1500N，阻力臂L2=1.5-1.25=0.25m。
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：GL1=F2L2，
G×1.25m=1500×0.25m，
解得：G=300N。
（3）F
（4）电机工作产生的机械能全部用来使抬升物体，
所以W物=G物h=ηW电；
G物h=ηPt；
G物×3m=75%×1200W×10s；
代入数据即可解得：G物=3000N。
【解析】（1）根据定滑轮的特点解答；
（2）当所挂物体较重时，吊装机会向左绕B(C)点倾斜，此时可以把整个吊装机看做一根杠杆。B(C)点为支点，动力为所吊物体重，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列式计算即可。
（3）配重对杠杆施加阻力，且阻力和阻力臂的乘积越大，防翻效果越好，据此分析判断；
（4）根据W=ηPt计算出计算出电动机转化成的机械能，再根据W=Gh计算机械能，二者的大小相等，据此列出方程计算即可。
【解答】(1)吊装机工作时，顶端定滑轮的作用是改变力的方向。
(2)设物体重为G，动力臂L1=1.25m，阻力为吊装机总重，F2=1500N，阻力臂L2=1.5-1.25=0.25m。
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：GL1=F2L2，
G×1.25m=1500×0.25m，
解得：G=300N。
(3)根据杠杆平衡条件可知，所加配置为阻力，当阻力臂越大的时候，吊装机越不容易倾倒，故选F；
(4)电机工作产生的机械能全部用来使抬升物体，
所以W物=G物h=ηW电；
G物h=ηPt；
G物×3m=75%×1200W×10s；
代入数据即可解得：G物=3000N。
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专题05 简单的机械相关问题
【课程标准】
1、杠杆
①指认杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂等
②绘制杠杆的动力臂和阻力臂图示
③概述杠杆的平衡条件
④应用杠杆平衡条件解决简单的问题
⑤指认人体中的杆杆
2、滑轮
①知道定滑轮和动滑轮的特点
②知道滑轮组的特点（限于两个滑轮的滑轮组）
③使用滑轮组（限于两个滑轮的滑轮组）解决简单的问题
【学业要求】
①绘制杠杆的动力臂和阻力臂图示。
②应用杠杆平衡条件解决简单的问题
③知道滑轮组的特点（限于两个滑轮的滑轮组）
④使用滑轮组（限于两个滑轮的滑轮组）解决简单的问题。
【命题重点】认识杠杆的五要素，平衡条件及解决简单的问题。知道滑轮组的特点(限于两个滑轮的滑轮组)及使用滑轮组(限于两个滑轮的滑轮组)解决简单的问题。题型较分散:选择、填空、实验、计算都会出现。
【方法要点】杠杆需要先寻找五要素，再利用杠杆平衡解题。滑轮要分析力与运动距离的大小，再结合功与功率解题。
考点1：人体中的杠杆
考点解读：人体中有很多的杠杆，例如①抬头时，可以在颈部找到杠杆，杠杆的支点在脊柱之顶，支点后的肌肉收缩提供动力，头颅的重量是阻力。这个杠杆几乎是个等臂杠杆②手臂拿物体时，肘关节是支点，肱二头肌肉所用的力是动力，手拿的重物的重力是阻力显然我们的前臂是一种费力力杠杆。虽然费力，但是可以省距离(少移动距离)，提高工作效率。③走路时的脚，脚掌前部是支点，人体的重力就是阻力，腿肚肌肉产生的拉力就是动力。这种杠杆可以克服较大的体重。
例1：俯卧撑是一项常见的健身项目，采用不同的方式做俯卧撑，健身效果通常不同。图1甲所示的是小京在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境，他的身体与地面平行，可抽象成如图1乙所示的杠杆模型，地面对脚的力作用在O点，对手的力作用在B点，小京的重心在A点。已知小京的体重为750N，OA长为1m，OB长为1.5m。
（1）图乙中，地面对手的力F1与身体垂直，求F1的大小。
（2）图2所示的是小京手扶栏杆做俯卧撑保持静止时的情景，此时他的身体姿态与图甲相同，只是身体与水平地面成一定角度，栏杆对手的力F2与他的身体垂直，且仍作用在B点，请列式说明F1与F2的大小关系。
考点2：杠杆中最小力和杠杆的动态平衡问题
考点解读：使杠杆绕着转动的点叫支点，作用在杠杆上使杠杆转动的力叫动力，作用在杠杆上阻碍杠杆转动的力叫阻力，从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂，从支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂。做此类题，必须先找准杠杆的动力、阻力、动力臂、阻力臂，以及各力臂的变化，从而分析出其他因素的变化。
例2：（2023九下·义乌模拟）小金推着购物车在超市购物，如图所示，购物车和货物的总重为120牛(整体重力示意图如图所示)，B、C点为车轮轴心。
（1）当购物车前轮遇到障碍物时，小金在A点对购物车施加了最小作用力，使车的前轮越过障碍物。在答卷上画出施力的示意图
（2）当该车静止在地面时(小金未接触车子)，求前轮轮所受的地面支持力Fc后轮所受的地面支持力FB
考点3：探究杠杆的平衡条件
考点解读：在研究杠杆的平衡条件时，需要调节杠杆在水平位置平衡，其目的是便于直接从杠杆上读出力臂的大小。探究杠杆的平衡条件的实验，一般需测多组不同的数据，其目的是排除实验的偶然性，增加实验结论的可信度。
例3：（2024·湖州模拟）小德带了一个西瓜到学校与同学分享，在分享前同学们想测出它的重力，发现西瓜的重力超出了现有弹簧测力计的量程，但又找不到其它合适的测量工具，于是小德找来了一些细绳(不计重力)、一把米尺等物品按如图所示进行了改进实验：
步骤一：将细绳系在米尺50厘米刻度线处，米尺刚好能在水平位置平衡。
步骤二：将弹簧测力计在竖直方向调零(如图甲左)。
步骤三：如图甲所示，在米尺 45 厘米刻度线处挂上西瓜，用细绳把弹簧测力计的拉环系在 75厘米刻度线处，并竖直向下拉挂钩，使米尺在水平位置平衡。
（1）在步骤一中将细绳系在米尺中间，使米尺在水平位置平衡，是为了避免 对测量结果的影响。
（2）当小德在操作步骤三时，有同学指出弹簧测力计的使用存在问题，你认为小德这样使用弹簧测力计会使测量结果 (选填“偏大”或“偏小”)。
（3）小德分析后改用如图乙所示的正确方法操作：他将弹簧测力计倒置使挂钩朝上后，重新调零(如图乙左)，并重新测出拉力为5牛，最后计算出西瓜的重力为 牛。
（4）在测量过程中小德发现：如果斜向下拉弹簧测力计，且使杠杆在水平位置平衡(如图丙所示)， 弹簧测力计示数 5 牛(选填“>”“<”或“=”) 。
考点4：滑轮组的使用
考点解读：滑轮组既可省力，又可改变力的作用方向。在解题时要注意以下几点：①绳子的绕法：“奇动偶定”，即绳子为奇数段时，要以动滑轮的挂钩为起点开始绕；绳子为偶数段时，要以定滑轮的挂钩为起点开始绕。如图所示：②拉力F的大小：若不计动滑轮的重力及绳子的磨擦，则有F=G/n(n为承担阻力的绳子段数)；若考虑动滑轮的重力(不计磨擦)，则有F=(G+G动滑轮)/ n。2③绳子自由端移动的距离和速度：S=nh物 v=nv物
例4：如图所示的滑轮组，缠绕滑轮的绳子能承受的最大拉力为300牛，在保证绳子未断的情况下，计算并回答下列问题：(已知动滑轮重 80牛，摩擦及绳重不计)
（1）物体重为200N，在10s内被匀速拉升1m．求提升重物的过程中拉力做功的功率为多少？此时滑轮组的机械效率大小为多少？(精确到 0.1%)
（2）利用该滑轮组能提起物体的最大质量是多少？
考点5：应用机械效率进行相关分析与计算
考点解读：测量斜面的机械效率：①光滑斜面：Fl＝Gh W额＝0 η＝100% ②有摩擦的斜面：η＝Gh/Fl ③斜面的机械效率与斜面的光滑程度和倾斜程度有关。测量滑轮组的机械效率：多数情况下仅考虑由于动滑轮自重所带来的额外功，而不考虑绳子的重力和摩擦。此时对于用滑轮组提升物体时有：η＝＝＝。测量杠杆的机械效率：η= =
例5：（2023·绍兴）如图所示，小宁用竖直向上的拉力F提升物体，使物体在2s内匀速上升了0.1m已知物体重为1N，动滑轮重为0.25N，不计绳重和摩擦，这一过程中，下列说法错误的是（ ）
A．绳子自由端移动速度为0.05m/s B．拉力F的大小为0.625N
C．拉力F做功为0.125J D．该滑轮的机械效率为80%
一、选择题
1．（2024·温州三模）小明将如图所示拔草器前端插入植株根部，对拔草器后端施力，可将植株连根拔起。若忽略拔草器自身重力，为了将同一植株拔起，施力最小的是（ ）
A． B．
C． D．
2．（2023·台州）某同学研究滑轮的作用，用重为0.2牛的滑轮，把2牛的钩码匀速提升1米。在不计绳重和摩擦的情况下，拉力F做的功为（ ）
A．0焦 B．1.1焦 C．2.2焦 D．4.4焦
3.（2024·慈溪模拟）用圆形磁块将一长方形硬卡纸固定在黑板上，则松手后下列固定方式中硬卡纸最容易转动的是（ ）
A． B． C． D．
4.（2024·宁波模拟）如图所示，用10N的力F沿水平方向拉滑轮，可使物体A以0.2m/s的速度在水平面上匀速运动。弹簧测力计的示数恒为2N（不计滑轮、测力计、绳子的重力，滑轮的转轴光滑）。下列说法不正确的是（ ）
A．物体A受到地面水平向右3N的摩擦力
B．物体A受到B的摩擦力是2N
C．滑轮移动的速度是0.1m/s
D．拉力F做功功率为4W
5．（2024九下·慈溪模拟）在实践活动基地，同学们体验使用劳动器具。如图所示，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为600N的物体匀速向上提起相同的高度。已知每个滑轮重为20N，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦。下列判断正确的是（ ）
A．甲方式中车对绳子的拉力为620N
B．乙方式中人对绳子的拉力为300N
C．使用甲、乙两种方式都不能省功
D．甲、乙两种方式的机械效率相等
6.（2023·杭州模拟）如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，5s内使物体A匀速上升1.5m，提升过程中绳子自由端拉力F的功率为180W。已知物体A重540N，该工人重700N。不计绳重和摩擦，下列关于该过程的说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.3m/s
B．动滑轮重160N
C．该工人对地面的压力为400N
D．绳子自由端受到竖直向下的拉力为200N
7．（2023·慈溪模拟）轻质杠杆每小格的长度相等，O为支点．在杠杆左侧挂一物体甲，若在杠杆右侧挂一物体乙，并在物体乙的下方拴接一个弹簧，如图17所示，当杠杆在水平位置时，整个装置处于平衡状态．已知物体乙的重力为600N，弹簧对物体乙的作用力为300N．下列说法正确的是（ ）
A．物体甲的重力不可能为450N
B．物体甲的重力可能为300N
C．物体乙受到弹簧的一定处于压缩状态
D．物体乙受到绳子的拉力可能为900N或300N
二、填空
8．（2024九下·余姚模拟）胡柚大丰收，小金需要帮爷爷奶奶把一箱质量为240kg的胡柚搬到2m高的车上，为了省力（如图）。搬运过程中，他用沿斜面向上1200N的力，此过程中斜面对重物做的有用功 ，简易斜面装置的机械效率为 %，斜面与箱子间的摩擦力为 。
9．（2024·滨江模拟）T型杠铃是一种健身器材，如图甲，小滨在水平地面将杠铃拉至水平静止，杠铃离开地面后，与水平地面平行，可抽象成图乙模型，杠铃的固定轴为O，手对杠铃的拉力作用在B点，杠铃(包括杆和配重)的重心在A点。已知杠铃的总重为600N， OA 长1.6m， OB 长1.2m。
（1）图乙中，小滨手对杠铃的拉力F1与杠铃垂直，求F1= N。
（2）图丙中，小滨手对杠铃拉力F2始终与杠铃垂直，且仍作用在 B点，他将杠铃从水平位置拉至图丙的过程中，拉力F2 (选填“一直变大”、“一直变小”、“始终不变”、“先变小后变大”)
10．（2023·丽水）“认真观察和仔细分析”是科学研究的基本要求。
（1）如图甲，在静止指向南北方向的小磁针上方平行地放一根直导线。闭合开关，原来静止的小磁针发生转动，原来静止的直导线仍然未动。
①小磁针发生转动，可以说明它一定受到力的作用，因为 。
②直导线仍然未动，此时偏转的小磁针对直导线 (填“有”或“没有")力的作用。
（2）如图乙是某饮水器水龙头的结构示意图，A是固定的出水口，B是一根手柄，C是一根连接在阀门上的杆，由弹簧将它拉紧，O1是连接B、C的一根销钉。可将手柄简化为一根杠杆，手柄与A的接触点O2为支点，下压手柄，C就上升，阀门打开水流出；放手后，C自动恢复原位，水龙头关闭。
①请在答题纸相应位置图中画出动力F1的力臂l1 。
②正常使用手柄取水时，手柄属于 杠杆。
三、解答
11.已知一根质量分布均匀的圆柱体木料质量为60kg，体积为0.1m3。问：
（1）此木料的密度为多少
（2）如图所示，甲、乙两人分别在A点和B点共同扛起此本料并恰好水平，其中AO=OB，O为木料的中点。求此时乙对木料的作用力大小。
（3）若在(2)中当乙作用点从B点向O点靠近时，请列式分析此过程中甲对木料作用力大小变化情况。
12．（2024九下·萧山模拟）随着旅游产业的发展，“露营热”持续高涨，帐篷、烧烤架、天幕、露营车等户外装备销量激增。如图是一辆户外便携式折叠露营小推车，露营车拉杆角度可以调节，自重为8千克。小金一家使用这辆车运载约20千克的物资，在户外游玩的时候他们遇到了几种情景，请你帮小金解决他的疑问。
（1）越过障碍物的推车可以视为杠杆，若把拉杆固定在竖直方向，当前轮遇到障碍时，需向上提把手，这时露营车可视为 杠杆；
（2）当后轮遇到障碍物时，小金用脚抵住前轮，然后用力向左拉拉杆，恰好能将后轮翘起，杠杆的支点是 （填“前轮”或“后轮”），小金想知道用水平向左的拉力为多少，于是画出了模型（a为前轮，b为后轮，c为拉手），并根据产品说明得到了相关数据，ab=100cm，ac=80cm，假设整车的重力集中在ab的中点d，请计算拉扶手的力F ；
（3）在第（2）小题中，如果拉杆向左倾斜，并固定在如右图位置。用脚抵住前轮，用水平力向左拉拉杆，恰好能将后轮翘起，分析拉力F将如何变化 。
13.（2024·鹿城模拟）小实设计的“井盖丢失自动警示装置”如图所示，当井盖丢失时上方没了压力，弹簧的弹力将标志弹起，起到警示作用。已知标志牌的重力为20牛，重心在A点，OA长度为1米。(轻质杆和弹簧的质量忽略不计)
（1）装置中的弹簧将标志弹起至竖直位置，是将弹簧的弹性势能转化为标志牌的 能。
（2）若将标志牌从水平地面弹起至竖直位置，则克服标志牌重力做功 焦。
（3）将弹簧固定在B点，若产生的弹力始终竖直向上，OB长0.4米。现有三种最大弹力不同的弹簧，请你选择最合适的弹簧并说明理由 。
弹簧种类 A B C
最大弹力 10牛 30牛 60牛
14.（2024·浙江）图1是某兴趣小组设计的一款“高空修枝”工具的示意图。使用时，一只手握紧杆子保持静止，另一只手用F1的力缓慢拉绳子，带动滑轮组工作，在A点产生的拉力为F2，从而使修剪刀绕O点转动，其刀口对树枝的力为F3。请回答：
（1）该工具可用于剪下高处的枝叶。其中，叶属于生物体结构层次中的____（填字母）。
A．细胞 B．组织 C．器官
（2）为了探究制作修剪刀的碳钢合金（含Fe、C两种元素）类型，兴趣小组取制作修剪刀的废料进行了实验检测：取样品1.00克与足量的稀硫酸充分反应后，收集到428毫升（按0.035克计）氢气。通过计算并结合下表判断修剪刀材质属于哪种合金类型？
合金类型 低碳钢 中碳钢 高碳钢
碳的质量分数 低于0.3% 0.3%～0.6% 高于0.6%
（3）某时刻，弹簧处于原长，若修剪刀的刀口对树枝施加的力F3为960牛，F3'是树枝对刀口的力（如图2），此时绳子端需施加的力F1为多大？（已知OB=8厘米，OC=2厘米，滑轮中各股绳子视为平行，工具自重和摩擦忽略不计。）
15．（2024·浙江模拟） 近年来，各地接连发生多起抽屉柜倒塌压死/伤儿童事件，再一次警示人们家装安全的重要性。如图甲所示为一款家庭常用的抽屉柜，柜高 109cm，长60cm，宽40cm，空柜质量为20kg。
（1）若柜子中所装物品的总质量为6kg，求抽屉柜对地面的压强。(结果保留整数)
（2）如图乙所示为抽屉柜的侧视图，此时抽屉的拉开距离为30cm，点O为抽屉柜的重心所在位置，假设体重为18kg的小文将身体的全部重量均压在与抽屉相接触的作用点A 上，问此时抽屉柜是否会被拉动
（3）为避免抽屉柜倒塌意外的发生，请你提出一条合理的建议 。
16．（2023·绍兴）如图所示为自动升降单杆晾衣架，顶盒中有牵引装置，甲、乙是连接牵引装置和水平晾杆的竖直钢丝绳，水平晾杆上有7个挂衣孔，相邻两孔间距相等，甲、乙钢丝绳悬挂晾杆的点分别与1号、7号孔中心对齐。现把重为30N的衣服（含衣架）挂在5号孔（不计晾杆和绳的重力，不计摩擦和空气阻力）。
（1）绳甲对晾杆的拉力为F甲，绳乙对晾杆的拉力为F乙，则F甲 F乙（选填“大于”“等于”或“小于”）。
（2）此时绳甲对晾杆的拉力F甲为多少？
（3）闭合开关，牵引装置工作，将晾杆保持水平状态匀速提升1.2m，用时10s，此过程该装置牵引钢丝绳做功的功率是多少？
17.（2023·衢州）赛龙舟自古以来在我国广为流传，现已成为亚运会比赛项目。如图是运动员在室内进行划桨训练的两个场景，图甲是训练装置的结构示意图，绳子系在”船桨”的A端，运动员坐在位置上用力将”船桨”从位置“1”划到位置”2”，重物的位置也发生了相应的变化。若重物的质量为20千克，”划桨”一次拉过绳子的距离为60厘米。(船桨重、绳重与摩擦均不计)
（1）该装置中两个滑轮的作用是 。
（2）”划桨”一次，人至少做功 焦。
（3）图乙是某种耐力练习示意图，保持”船桨”与绳子垂直并静止。若OA为60厘米，OB为40厘米，当一只手握在O端，另一只手握在B点并施加垂直”船桨”的力F。求此时力F的大小。
18．（2021·衢州）是某简易吊装机、其简化结构如图乙所示。
（1）吊装机工作时，顶端定滑轮的作用是 。
（2）吊装机总重为1500牛，其重力作用线通过A点。结合乙图数据计算，当吊装机匀速吊起重物时，为防止翻倒，最多能吊起多少牛的重物？
（3）吊装机在使用时，通常在一定位置压上配重防止翻倒。将同一配重分别放在图中D，E，F处时，能达到最佳防翻效果的是 。
（4）电动机的额定功率是1200瓦，正常工作时消耗的电能有75%转化为重物的机械能。当吊装机配重足够时，可在10秒内使重物匀速上升3米，求所吊重物受到的重力大小。
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