【专项培优】第十一章简单机械能（含答案）
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【专项培优】第十一章简单机械能
一、单选题
1．如图所示，启瓶器开启瓶盖时，可看作是（ ）
A．以A为支点的费力杠杆 B．以A为支点的省力杠杆
C．以B为支点的费力杠杆 D．以B为支点的费力杠杆
2．如图所示，斜面长1m，高0.4m，用大小为5N，方向平行于斜面向上的拉力F，将重10N的铁块从底端匀速拉到顶端。下列说法正确的是（ ）
A．拉力做功10J B．有用功2J
C．物体受到的摩擦力为5N D．斜面的机械效率为80％
3．下列属于费力杠杆的是（ ）
A． 天平 B． 独轮车
C． 钉锤 D． 钓鱼竿
4．下列工具中，属于省力杠杆的是（ ）
A．筷子 B．钓鱼竿 C．瓶起子 D．天平
5．下列属于费力杠杆的是 （ ）
A．托盘天平 B．撬棒撬起石头
C．钓鱼竿钓鱼 D．钳子剪断钢丝
6．某机械的效率记录如下，可能正确的是：（ ）
A．100％ B．120％ C．60％ D．20％
7．在不计机械自重和摩擦的情况下，用10N的拉力不能刚好提起重20 N物体的简单机械是（ ）
A．一个动滑轮
B．一个定滑轮
C．杠杆
D．一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组
8．如图示，用一根绳子绕过定滑轮，一端拴在钩码上，手执另一端，分别用力F1、F2、F3匀速拉起钩码，忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是（ ）
A． 较大 B． 较大
C． 较大 D． 的大小相等
9．如图中杠杆省力的是（ ）
A．钓鱼竿 B．筷子
C．铡刀 D．定滑轮
10．如图，吊车在匀速吊起东西的过程可以等效的看成滑轮组匀速提升重物（右侧为等效简图），若所吊的重物的质量为300kg，吊车把重物提升6m所需的时间是10s，其工作期间的机械效率为60%，钢丝绳能承受的最大拉力为8000N（g＝10N/kg，不计绳重与摩擦），则下列说法正确的是（ ）
A．动滑轮的重力为200N
B．拉力的功率为1.5×103W
C．该吊车在这段时间里所做的额外功为1.2×104J
D．该吊车能吊起的最大重物的质量为400 kg
二、填空题
11．为了巩固我市的创文成果，向市民分发了“绿色低碳生活从垃圾分类开始”的宣传手册。如图是一种轮式垃圾桶拖动时它相当于一个 （选填¨省力¨或¨费力”）杠杆。垃圾桶底部的小轮子是为了 （选填“增大”或¨“减小”）摩擦力。若拖动时垃圾桶总重为120N，且动力臂为阻力臂的3倍，要保持垃圾桶平衡的拉力F为 N。
12．司马迁在《史记》中有壮丽辉煌的咸阳宫的描述。如图是我们的祖先在建造宫殿时利用木棒搬动巨大木料的情景。他们通过横杆、支架、石块等，将巨木的一端石块抬起，垫上圆木，以便将其移到其它地方。架在支架上的横杆属于 杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”）；如果他们无法将巨木抬起，可采用的改进方法是 。（写出一条即可）
13．如图所示，用200牛的力拉着物体A以3 m/s的速度在水平面上匀速前进，若不计滑轮的重力、绳的重力和物A与地面的摩擦，则物体B与地面间的滑动摩擦力为 N。
14．如图所示，用一个重为2N的动滑轮，把重10N的物体在2s内竖直匀速提升0.2m（不考虑绳子重力和摩擦），则自由端施加的拉力F= N，该动滑轮的机械效率为 ，为提高该动滑轮的机械效率可以采取的措施是 （写出一种即可）.
15．如图所示，一个斜面长5m，高2m，把重为1000N的物体匀速地拉到斜面项端，若斜面是光滑的，则拉力为 N；若斜面不光滑，机械效率为η1，现保持斜面倾斜程度不变，将斜面长度改为15m，仍以同样的方式将此木箱匀速拉到斜面项端，此时斜面的机械效率为η2，则η1 η2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
16． 小华用如图所示的滑轮匀速提起一水桶，所用的滑轮是动滑轮，它的作用是 。
17．如图所示，杠杆 重为 、长为 ，可以绕固定在竖直墙面上的 点转动，小磊同学用手在A端用一始终水平的拉力 把杠杆缓慢往水平位置拉，在这个过程中拉力将 （选填“变小”、“不变”或“变大”）。从杠杆平衡条件角度分析小磊 （选填“能”或“不能”）把杠杆拉至水平位置。
18．如图所示，将一薄木尺的 长度用多层报纸紧密地覆盖在水平桌面上（桌面与报纸之间几乎没有空气），已知报纸的上表面积为0.21m2．则大气对报纸上表面的压力为 N；在木尺右端快速施加竖直向下的力F，要将报纸掀开，则力F至少为 N（假设报纸不破损，报纸对木尺的压力全部作用在木尺最左端，大气压取1.0×105Pa，报纸和薄木尺的重力忽略不计）。
三、科普阅读题
19．阅读短文，回答问题。
变速自行车的奥秘
变速自行车的变速系统是通过改变链条和不同的前、后大小的齿轮盘的配合来改变车速快慢的。如图所示是变速自行车的驱动结构，它与普通自行车的区别在于，它的后齿轮由多个半径不同的齿轮共同组成（普通自行车的后齿轮只有一个）。选择不同的挡位时，自行车的链条会调整到相应挡位的后齿轮上。在爬坡时自行车受到的摩擦阻力较大，而在下坡时自行车受到的摩擦阻力较小，为了达到更好的骑行效果，变速自行车可以通过调节不同的“挡位”来应对不同的路面情况。
自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴型的杠杆结构，动力是人给脚踏板的蹬力，阻力是链条对前齿轮的拉力，动力臂是脚踏板到轴心的长度，阻力臂是前齿轮半径。自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴型的杠杆结构，动力是链条对后齿轮的拉力，阻力是地面给后车轮的摩擦力，动力臂是后齿轮半径，阻力臂是后车轮半径。
骑自行车时，人踩脚踏板一圈，前齿轮跟着转动一圈，带动链条转动的长度为前齿轮的周长。与此同时，链条带动后齿轮转动，由于后齿轮的半径小于前齿轮，为了保证链条转动的长度相同，后齿轮必须转过的圈数大于前齿轮。后齿轮的半径越小，它转过的圈数就越多。后齿轮同时带动后车轮转动，它们转动的圈数保持一致。因此，后齿轮越小，脚踩一圈，后车轮转动的圈数越多，即自行车前进的距离越长。
（1）自行车轮胎上的花纹是通过增大 来增大摩擦；刹车时是通过增大 来增大摩擦；
（2）后齿轮和后车轮组成一个 （选填“省力”、“费力”、“等臂”）杠杆；
（3）爬坡时，应将链条调整至半径较 （选填“大”或“小”）的后齿轮上，从而达到相对省力的目的；
（4）自行车在水平道路上行驶时，后车轮所受的摩擦阻力约为30N，一辆自行车后车轮的半径约为40cm，若它此时链条挂在中间挡位的后齿轮上，其半径为5cm，由于前齿轮与后齿轮由链条连接，所以前、后齿轮受到的链条的拉力相同，若前齿轮的半径为15cm，脚踏板到轴心的长度为25cm，则自行车匀速行驶时，人蹬车的力至少应为 N；若人蹬脚踏板每秒转1周，则自行车的前进速度为 km/h（）。
四、计算题
20．如图所示，轻质杠杆OP长2m，能绕O点转动，P端用细绳悬于N点。现有一质量为1kg的物体A通过滑环挂在M点（滑环和绳子的质量可忽略），OM的长度为0.2m，由于杆OP与水平方向成30°角倾斜，滑环刚好能由M向P端匀速滑动，滑动速度为0.02m/s，细强能承受的最大拉力为9N（g取10N/kg）。请计算：
（1）滑环从M点开始滑动，经过多少秒后细绳会断裂；
（2）从滑环自M点滑动到细绳PN断裂时，A在竖起方向上下落的高度为多少米，A所受重力做的功是多少焦。
21．如图是某科技小组设计的一个提升重物的装置，CD是一个以O点为转轴的水平杠杆，CO：OD=3：2。滑轮组固定在杠杆C点，通过固定在水平地面的电动机匀速提升重物，每个滑轮的质量均为m0。放置在水平地面上的配重E通过细绳竖直拉着杠杆D点，使杠杆CD始终保持水平平衡，配重E的质量mE为100kg。当电动机用拉力F1匀速提升重物A时，滑轮组的机械效率为η1，物体A匀速上升的速度为v1；当电动机用拉力F2匀速提升重物B时，滑轮组的机械效率为η2，物体B匀速上升的速度为v2。在匀速提升重物A、B的过程中，电动机的功率保持不变。已知F2-F1=50N，v1：v2=5：4，η2=90%。细绳和杠杆的质量、滑轮与轴的摩擦均忽略不计，g取10N/kg。求：
（1）拉力F1的大小；
（2）滑轮组的机械效率η1；
（3）当电动机用拉力F2匀速提升重物B时，配重E对地面的压力N2。
五、作图题
22．如图甲所示泡茶壶，壶盖可看做一个杠杆，请在图乙上画出开启壶盖时，B点的阻力F2和作用在A点最小的动力F1。
六、实验探究题
23．小明同学用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。
（1）实验中，小明竖直向上匀速拉动弹簧测力计，他这样做的目的是 。
（2）实验中，使用该杠杆提升钩码做功时，其额外功主要来源是 （写出一条即可）
（3）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，小明同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点。测量并计算得到下表所示的两组数据
根据表中数据，不能得出“杠杆的机械效率与所挂钩玛的重有关，钩码越重其效率越高”的实验结论。
请简要说明两条理由：① ；② 。
七、综合题
24．如图所示，小明用动滑轮把90N 的重物匀速提升2m，所用的拉力是60N，则：
（1）小明做的有用功是多少J？
（2）动滑轮的机械效率是多少？
25．如图所示，是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形．某次操作中，工人用400N的拉力F在1分钟内将总重为900N的泥土匀速提升5m．在这段时间内：
（1）拉力F所做的有用功是多少？
（2）拉力F做功的功率是多少？
（3）滑轮组的机械效率是多大？
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】杠杆的分类
2．【答案】D
【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用
3．【答案】D
【知识点】杠杆的分类
4．【答案】C
【知识点】杠杆的分类
5．【答案】C
【知识点】杠杆的分类
6．【答案】C
【知识点】机械效率
7．【答案】B
【知识点】定滑轮及其工作特点
8．【答案】D
【知识点】定滑轮及其工作特点
9．【答案】C
【知识点】杠杆的分类
10．【答案】C
【知识点】滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用
11．【答案】省力；减小；40
【知识点】增大或减小摩擦的方法；杠杆的分类；杠杆的平衡分析法及其应用
12．【答案】省力；远离支点，使动力臂增大
【知识点】杠杆的分类；杠杆的动态平衡分析
13．【答案】100
【知识点】动滑轮及其工作特点
14．【答案】6；83.3％；增大提升物体的重力
【知识点】机械效率的计算；滑轮（组）的机械效率
15．【答案】400；等于
【知识点】斜面的机械效率
16．【答案】可以省一半的力
【知识点】动滑轮及其工作特点
17．【答案】变大；不能
【知识点】杠杆的动态平衡分析
18．【答案】21000N；7000N
【知识点】压强的大小及其计算；杠杆的平衡条件
19．【答案】接触面的粗糙程度；压力；费力；大；144；25.92
【知识点】速度公式及其应用；增大或减小摩擦的方法；杠杆及其五要素；杠杆的平衡条件；杠杆的分类
20．【答案】（1）解：设绳子在经过时间t后断裂，此时绳子上的力达到最大Fmax=9N，由杠杆平衡条件可得GA(OM+vt)cos30°=FmaxOPcos30°
代入数据，得1kg×10N/kg×(0.2m+0.02m/s×t) cos30°=9N×2m×cos30°
解得，绳子断裂所需要经过的时间为t=80s
答：滑环从M点开始滑动，经过80s后细绳会断裂
（2）解：当细绳断裂时，滑环移动的距离s=vt=0.02m/s×80s=1.6m
A在竖直方向上下落的高度
A所受重力做的功为W=GAh=mAgh=1kg×10N/kg×0.8m=8J
答：从滑环自M点滑动到细绳PN断裂时，A在竖直方向上下落的高度0.8m，A所受重力做的功是8J。
【知识点】速度公式及其应用；杠杆的平衡分析法及其应用；功的计算及应用
21．【答案】解：（1）因为在匀速提升重物A、B的过程中，电动机的功率保持不变，所以：
P= F1×3v1= F2×3v2解得：F1：F2=v2：v1=4：5
又因为F2- F1=50N，所以F1=200N， F2=250N
（2）以动滑轮和重物A整体为研究对象，进行受力分析，如图所示。
3F1=G0 +GA①
同理有 3F2=G0 +GB②
当电动机用拉力F2匀速提升重物B时，滑轮组的机械效率为η2=90%
GB：G0=9：1③
由①②③联立得：GA=525N，GB=675N，G0=75N。
当电动机用拉力F1匀速提升重物A时，滑轮组的机械效率为η1
（3）当电动机用拉力F2匀速提升重物B时，设滑轮组对杠杆C点的拉力为FC2，配重E对杠杆D点的拉力为FD2，地面对配重E的支持力为N2。
以定滑轮为研究对象，进行受力分析，如图所示，
FC2=G0 +2 F2 =75N+2×250N=575N
以杠杆CD为研究对象进行受力分析，如图所示，
FC2×OC= FD2×OD
解得FD2 = FC2×OC/OD=575N×3/2=862.5N
以配重E为研究对象，进行受力分析，如图所示。
FD2+N2=GE
得：N2=GE -FD2=mEg -FD2=100kg×10N/kg-862.5N=137.5N。
【知识点】功率的计算；杠杆的平衡条件；滑轮（组）的机械效率
22．【答案】
【知识点】力臂的画法；杠杆中最小力的问题
23．【答案】（1）使弹簧测力计的示数和作用在杠杆上的拉力相等
（2）杠杆自重
（3）两次实验钩码没有挂在同一位置；一次对比实验所得结论是不可靠的
【知识点】杠杆机械效率的测量实验
24．【答案】（1）解：提起物体所做的有用功：W有用=Gh=90N×2m=180J；
（2）解：由图可知，动滑轮有两段绳子承担物体重，绳端移动的距离：s=2h=2×2m=4m，
提起物体所做的总功：W总=Fs=60N×4m=240J，
滑轮组的机械效率：
η= ×100%= ×100%=75%．
【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用
25．【答案】（1）解：拉力F所做的有用功为：
W有用=Gh=900N×5m=4500J；
（2）解：由图知n=3，拉力F移动的距离s为：s=3h=3×5m=15m；
拉力F所做的总功为：W总=Fs=400N×15m=6000J；
拉力F做功的功率P为：
用P= = =100W；
（3）解：滑轮组的机械效率为：
η= = ×100%=75%．
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；有用功和额外功
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【专项培优】第十一章简单机械能
一、单选题
1．如图所示，启瓶器开启瓶盖时，可看作是（ ）
A．以A为支点的费力杠杆 B．以A为支点的省力杠杆
C．以B为支点的费力杠杆 D．以B为支点的费力杠杆
2．如图所示，斜面长1m，高0.4m，用大小为5N，方向平行于斜面向上的拉力F，将重10N的铁块从底端匀速拉到顶端。下列说法正确的是（ ）
A．拉力做功10J B．有用功2J
C．物体受到的摩擦力为5N D．斜面的机械效率为80％
3．下列属于费力杠杆的是（ ）
A． 天平 B． 独轮车
C． 钉锤 D． 钓鱼竿
4．下列工具中，属于省力杠杆的是（ ）
A．筷子 B．钓鱼竿 C．瓶起子 D．天平
5．下列属于费力杠杆的是 （ ）
A．托盘天平 B．撬棒撬起石头
C．钓鱼竿钓鱼 D．钳子剪断钢丝
6．某机械的效率记录如下，可能正确的是：（ ）
A．100％ B．120％ C．60％ D．20％
7．在不计机械自重和摩擦的情况下，用10N的拉力不能刚好提起重20 N物体的简单机械是（ ）
A．一个动滑轮
B．一个定滑轮
C．杠杆
D．一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组
8．如图示，用一根绳子绕过定滑轮，一端拴在钩码上，手执另一端，分别用力F1、F2、F3匀速拉起钩码，忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是（ ）
A． 较大 B． 较大
C． 较大 D． 的大小相等
9．如图中杠杆省力的是（ ）
A．钓鱼竿 B．筷子
C．铡刀 D．定滑轮
10．如图，吊车在匀速吊起东西的过程可以等效的看成滑轮组匀速提升重物（右侧为等效简图），若所吊的重物的质量为300kg，吊车把重物提升6m所需的时间是10s，其工作期间的机械效率为60%，钢丝绳能承受的最大拉力为8000N（g＝10N/kg，不计绳重与摩擦），则下列说法正确的是（ ）
A．动滑轮的重力为200N
B．拉力的功率为1.5×103W
C．该吊车在这段时间里所做的额外功为1.2×104J
D．该吊车能吊起的最大重物的质量为400 kg
二、填空题
11．为了巩固我市的创文成果，向市民分发了“绿色低碳生活从垃圾分类开始”的宣传手册。如图是一种轮式垃圾桶拖动时它相当于一个 （选填¨省力¨或¨费力”）杠杆。垃圾桶底部的小轮子是为了 （选填“增大”或¨“减小”）摩擦力。若拖动时垃圾桶总重为120N，且动力臂为阻力臂的3倍，要保持垃圾桶平衡的拉力F为 N。
12．司马迁在《史记》中有壮丽辉煌的咸阳宫的描述。如图是我们的祖先在建造宫殿时利用木棒搬动巨大木料的情景。他们通过横杆、支架、石块等，将巨木的一端石块抬起，垫上圆木，以便将其移到其它地方。架在支架上的横杆属于 杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”）；如果他们无法将巨木抬起，可采用的改进方法是 。（写出一条即可）
13．如图所示，用200牛的力拉着物体A以3 m/s的速度在水平面上匀速前进，若不计滑轮的重力、绳的重力和物A与地面的摩擦，则物体B与地面间的滑动摩擦力为 N。
14．如图所示，用一个重为2N的动滑轮，把重10N的物体在2s内竖直匀速提升0.2m（不考虑绳子重力和摩擦），则自由端施加的拉力F= N，该动滑轮的机械效率为 ，为提高该动滑轮的机械效率可以采取的措施是 （写出一种即可）.
15．如图所示，一个斜面长5m，高2m，把重为1000N的物体匀速地拉到斜面项端，若斜面是光滑的，则拉力为 N；若斜面不光滑，机械效率为η1，现保持斜面倾斜程度不变，将斜面长度改为15m，仍以同样的方式将此木箱匀速拉到斜面项端，此时斜面的机械效率为η2，则η1 η2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
16． 小华用如图所示的滑轮匀速提起一水桶，所用的滑轮是动滑轮，它的作用是 。
17．如图所示，杠杆 重为 、长为 ，可以绕固定在竖直墙面上的 点转动，小磊同学用手在A端用一始终水平的拉力 把杠杆缓慢往水平位置拉，在这个过程中拉力将 （选填“变小”、“不变”或“变大”）。从杠杆平衡条件角度分析小磊 （选填“能”或“不能”）把杠杆拉至水平位置。
18．如图所示，将一薄木尺的 长度用多层报纸紧密地覆盖在水平桌面上（桌面与报纸之间几乎没有空气），已知报纸的上表面积为0.21m2．则大气对报纸上表面的压力为 N；在木尺右端快速施加竖直向下的力F，要将报纸掀开，则力F至少为 N（假设报纸不破损，报纸对木尺的压力全部作用在木尺最左端，大气压取1.0×105Pa，报纸和薄木尺的重力忽略不计）。
三、科普阅读题
19．阅读短文，回答问题。
变速自行车的奥秘
变速自行车的变速系统是通过改变链条和不同的前、后大小的齿轮盘的配合来改变车速快慢的。如图所示是变速自行车的驱动结构，它与普通自行车的区别在于，它的后齿轮由多个半径不同的齿轮共同组成（普通自行车的后齿轮只有一个）。选择不同的挡位时，自行车的链条会调整到相应挡位的后齿轮上。在爬坡时自行车受到的摩擦阻力较大，而在下坡时自行车受到的摩擦阻力较小，为了达到更好的骑行效果，变速自行车可以通过调节不同的“挡位”来应对不同的路面情况。
自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴型的杠杆结构，动力是人给脚踏板的蹬力，阻力是链条对前齿轮的拉力，动力臂是脚踏板到轴心的长度，阻力臂是前齿轮半径。自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴型的杠杆结构，动力是链条对后齿轮的拉力，阻力是地面给后车轮的摩擦力，动力臂是后齿轮半径，阻力臂是后车轮半径。
骑自行车时，人踩脚踏板一圈，前齿轮跟着转动一圈，带动链条转动的长度为前齿轮的周长。与此同时，链条带动后齿轮转动，由于后齿轮的半径小于前齿轮，为了保证链条转动的长度相同，后齿轮必须转过的圈数大于前齿轮。后齿轮的半径越小，它转过的圈数就越多。后齿轮同时带动后车轮转动，它们转动的圈数保持一致。因此，后齿轮越小，脚踩一圈，后车轮转动的圈数越多，即自行车前进的距离越长。
（1）自行车轮胎上的花纹是通过增大 来增大摩擦；刹车时是通过增大 来增大摩擦；
（2）后齿轮和后车轮组成一个 （选填“省力”、“费力”、“等臂”）杠杆；
（3）爬坡时，应将链条调整至半径较 （选填“大”或“小”）的后齿轮上，从而达到相对省力的目的；
（4）自行车在水平道路上行驶时，后车轮所受的摩擦阻力约为30N，一辆自行车后车轮的半径约为40cm，若它此时链条挂在中间挡位的后齿轮上，其半径为5cm，由于前齿轮与后齿轮由链条连接，所以前、后齿轮受到的链条的拉力相同，若前齿轮的半径为15cm，脚踏板到轴心的长度为25cm，则自行车匀速行驶时，人蹬车的力至少应为 N；若人蹬脚踏板每秒转1周，则自行车的前进速度为 km/h（）。
四、计算题
20．如图所示，轻质杠杆OP长2m，能绕O点转动，P端用细绳悬于N点。现有一质量为1kg的物体A通过滑环挂在M点（滑环和绳子的质量可忽略），OM的长度为0.2m，由于杆OP与水平方向成30°角倾斜，滑环刚好能由M向P端匀速滑动，滑动速度为0.02m/s，细强能承受的最大拉力为9N（g取10N/kg）。请计算：
（1）滑环从M点开始滑动，经过多少秒后细绳会断裂；
（2）从滑环自M点滑动到细绳PN断裂时，A在竖起方向上下落的高度为多少米，A所受重力做的功是多少焦。
21．如图是某科技小组设计的一个提升重物的装置，CD是一个以O点为转轴的水平杠杆，CO：OD=3：2。滑轮组固定在杠杆C点，通过固定在水平地面的电动机匀速提升重物，每个滑轮的质量均为m0。放置在水平地面上的配重E通过细绳竖直拉着杠杆D点，使杠杆CD始终保持水平平衡，配重E的质量mE为100kg。当电动机用拉力F1匀速提升重物A时，滑轮组的机械效率为η1，物体A匀速上升的速度为v1；当电动机用拉力F2匀速提升重物B时，滑轮组的机械效率为η2，物体B匀速上升的速度为v2。在匀速提升重物A、B的过程中，电动机的功率保持不变。已知F2-F1=50N，v1：v2=5：4，η2=90%。细绳和杠杆的质量、滑轮与轴的摩擦均忽略不计，g取10N/kg。求：
（1）拉力F1的大小；
（2）滑轮组的机械效率η1；
（3）当电动机用拉力F2匀速提升重物B时，配重E对地面的压力N2。
五、作图题
22．如图甲所示泡茶壶，壶盖可看做一个杠杆，请在图乙上画出开启壶盖时，B点的阻力F2和作用在A点最小的动力F1。
六、实验探究题
23．小明同学用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。
（1）实验中，小明竖直向上匀速拉动弹簧测力计，他这样做的目的是 。
（2）实验中，使用该杠杆提升钩码做功时，其额外功主要来源是 （写出一条即可）
（3）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，小明同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点。测量并计算得到下表所示的两组数据
根据表中数据，不能得出“杠杆的机械效率与所挂钩玛的重有关，钩码越重其效率越高”的实验结论。
请简要说明两条理由：① ；② 。
七、综合题
24．如图所示，小明用动滑轮把90N 的重物匀速提升2m，所用的拉力是60N，则：
（1）小明做的有用功是多少J？
（2）动滑轮的机械效率是多少？
25．如图所示，是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形．某次操作中，工人用400N的拉力F在1分钟内将总重为900N的泥土匀速提升5m．在这段时间内：
（1）拉力F所做的有用功是多少？
（2）拉力F做功的功率是多少？
（3）滑轮组的机械效率是多大？
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】杠杆的分类
2．【答案】D
【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用
3．【答案】D
【知识点】杠杆的分类
4．【答案】C
【知识点】杠杆的分类
5．【答案】C
【知识点】杠杆的分类
6．【答案】C
【知识点】机械效率
7．【答案】B
【知识点】定滑轮及其工作特点
8．【答案】D
【知识点】定滑轮及其工作特点
9．【答案】C
【知识点】杠杆的分类
10．【答案】C
【知识点】滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用
11．【答案】省力；减小；40
【知识点】增大或减小摩擦的方法；杠杆的分类；杠杆的平衡分析法及其应用
12．【答案】省力；远离支点，使动力臂增大
【知识点】杠杆的分类；杠杆的动态平衡分析
13．【答案】100
【知识点】动滑轮及其工作特点
14．【答案】6；83.3％；增大提升物体的重力
【知识点】机械效率的计算；滑轮（组）的机械效率
15．【答案】400；等于
【知识点】斜面的机械效率
16．【答案】可以省一半的力
【知识点】动滑轮及其工作特点
17．【答案】变大；不能
【知识点】杠杆的动态平衡分析
18．【答案】21000N；7000N
【知识点】压强的大小及其计算；杠杆的平衡条件
19．【答案】接触面的粗糙程度；压力；费力；大；144；25.92
【知识点】速度公式及其应用；增大或减小摩擦的方法；杠杆及其五要素；杠杆的平衡条件；杠杆的分类
20．【答案】（1）解：设绳子在经过时间t后断裂，此时绳子上的力达到最大Fmax=9N，由杠杆平衡条件可得GA(OM+vt)cos30°=FmaxOPcos30°
代入数据，得1kg×10N/kg×(0.2m+0.02m/s×t) cos30°=9N×2m×cos30°
解得，绳子断裂所需要经过的时间为t=80s
答：滑环从M点开始滑动，经过80s后细绳会断裂
（2）解：当细绳断裂时，滑环移动的距离s=vt=0.02m/s×80s=1.6m
A在竖直方向上下落的高度
A所受重力做的功为W=GAh=mAgh=1kg×10N/kg×0.8m=8J
答：从滑环自M点滑动到细绳PN断裂时，A在竖直方向上下落的高度0.8m，A所受重力做的功是8J。
【知识点】速度公式及其应用；杠杆的平衡分析法及其应用；功的计算及应用
21．【答案】解：（1）因为在匀速提升重物A、B的过程中，电动机的功率保持不变，所以：
P= F1×3v1= F2×3v2解得：F1：F2=v2：v1=4：5
又因为F2- F1=50N，所以F1=200N， F2=250N
（2）以动滑轮和重物A整体为研究对象，进行受力分析，如图所示。
3F1=G0 +GA①
同理有 3F2=G0 +GB②
当电动机用拉力F2匀速提升重物B时，滑轮组的机械效率为η2=90%
GB：G0=9：1③
由①②③联立得：GA=525N，GB=675N，G0=75N。
当电动机用拉力F1匀速提升重物A时，滑轮组的机械效率为η1
（3）当电动机用拉力F2匀速提升重物B时，设滑轮组对杠杆C点的拉力为FC2，配重E对杠杆D点的拉力为FD2，地面对配重E的支持力为N2。
以定滑轮为研究对象，进行受力分析，如图所示，
FC2=G0 +2 F2 =75N+2×250N=575N
以杠杆CD为研究对象进行受力分析，如图所示，
FC2×OC= FD2×OD
解得FD2 = FC2×OC/OD=575N×3/2=862.5N
以配重E为研究对象，进行受力分析，如图所示。
FD2+N2=GE
得：N2=GE -FD2=mEg -FD2=100kg×10N/kg-862.5N=137.5N。
【知识点】功率的计算；杠杆的平衡条件；滑轮（组）的机械效率
22．【答案】
【知识点】力臂的画法；杠杆中最小力的问题
23．【答案】（1）使弹簧测力计的示数和作用在杠杆上的拉力相等
（2）杠杆自重
（3）两次实验钩码没有挂在同一位置；一次对比实验所得结论是不可靠的
【知识点】杠杆机械效率的测量实验
24．【答案】（1）解：提起物体所做的有用功：W有用=Gh=90N×2m=180J；
（2）解：由图可知，动滑轮有两段绳子承担物体重，绳端移动的距离：s=2h=2×2m=4m，
提起物体所做的总功：W总=Fs=60N×4m=240J，
滑轮组的机械效率：
η= ×100%= ×100%=75%．
【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用
25．【答案】（1）解：拉力F所做的有用功为：
W有用=Gh=900N×5m=4500J；
（2）解：由图知n=3，拉力F移动的距离s为：s=3h=3×5m=15m；
拉力F所做的总功为：W总=Fs=400N×15m=6000J；
拉力F做功的功率P为：
用P= = =100W；
（3）解：滑轮组的机械效率为：
η= = ×100%=75%．
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；有用功和额外功
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