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第五部分
5.5杠杆 滑轮 机械效率
一、杠杆
1.什么是杠杆：在力的作用下能绕着 转动的硬棒，这根硬棒就叫 。
（1）“硬棒”泛指有一定长度的，在外力作用下 的物体。
（2）杠杆可以是直的，也可以是任何形状的。如图（1）所示。
2.杠杆的七要素（如图（2）所示）
（1）支点：杠杆绕着转动的固定点，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中间，在杠杆转动时，支点是相对 ；21*cnjy*com
（2）动力：使杠杆 的力叫动力，用“F1”表示；
（3）阻力： 杠杆转动的力叫阻力，用“F2”表示；
（4）动力作用点：动力在杠杆上的 ；
（5）阻力作用点：阻力在杠杆上的 ；
（6）动力臂：从支点到动力作用线的 ，用“”表示；
（7）阻力臂：从支点到阻力作用线的 ，用“”表示。
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图（1）杠杆 图（2）杠杆的七要素
注意：无论动力还是阻力，都是作用在杠杆上 ( http: / / www.21cnjy.com )的力，但这两个力的作用效果正好相反。一般情况下，把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做 ，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫 。
力臂是点到线的距离，而不是支点到力的 的距离。力的作用线通过支点的，其力臂为零，对杠杆的转动不起作用。
3.杠杆示意图的画法（如图（3）所示）：（1）根据题意先确定支点O；
（2）确定动力和阻力并用虚线将其作用线延长；
（3）从支点向力的作用线画垂线，并用l1和l2分别表示动力臂和阻力臂；
第一步：先确定支点，即杠杆绕着某点转动，用字母“O”表示。
第二步：确定动力和阻力。人的愿望是将石头翘 ( http: / / www.21cnjy.com )起，则人应向下用力，画出此力即为动力用“F1”表示。这个力F1作用效果是使杠杆逆时针转动。而阻力的作用效果恰好与动力作用效果相反，在阻力的作用下杠杆应朝着顺时针方向转动，则阻力是石头施加给杠杆的，方向向下,用“F2”表示如图乙所示。
第三步：画出动力臂和阻力臂，将力的作用线正 ( http: / / www.21cnjy.com )向或反向延长，由支点向力的作用线作垂线，并标明相应的“l1”“l2”， “l1”“l2”分别表示动力臂和阻力臂，如图丙所示。
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甲 乙 丙
图（3）杠杆的示意图
4.杠杆的平衡条件
（1）杠杆的平衡：当杠杆在动力和阻力的作用下 时，我们就说杠杆平衡了。
（2）杠杆的平衡条件实验
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图（4） 图（5）
1）首先调节杠杆两端的螺母 ( http: / / www.21cnjy.com )，使杠杆在水平位置平衡。如图（5）所示，当杠杆在水平位置平衡时，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂实物大小了，而图（4）杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有图（5）方便。由此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。
2）在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。
（3）杠杆的平衡条件： ×动力臂=阻力× ，或F1l1=F2l2。
5.杠杆的应用
（1）省力杠杆：动力臂l1 阻力臂l2，则平衡时F1 F2，这种杠杆使用时可省力（即用较小的动力就可以克服较大的阻力），但却费了距离（即动力作用点移动的距离大于阻力作用点移动的距离，并且比不使用杠杆，力直接作用在物体上移动的距离大）。
（2）费力杠杆：动力臂l1 阻力臂l2，则平衡时F1 F2，这种杠杆叫做费力杠杆。使用费力杠杆时虽然费了力（动力大于阻力），但却省距离（可使动力作用点比阻力作用点少移动距离）。
（3）等臂杠杆：动力臂l1=阻力臂l2，则平衡时F1=F2，这种杠杆叫做等臂杠杆。使用这种杠杆既不省力，也不费力，即不省距离也不费距离。
既省力又省距离的杠杆时不存在的。
二、滑轮
1、滑轮定义：周边有槽，中心有一转 ( http: / / www.21cnjy.com )动的轮子叫 。如图（6）所示。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。
根据使用情况不同，滑轮可分为定滑轮和动滑轮。
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图（6）滑轮 图（7）定滑轮 图（8）等臂杠杆 图（9）h=S
2.定滑轮
（1）定义：工作时，中间的轴 的滑轮叫定滑轮。如图（7）所示。
（2）实质：是个等臂杠杆。（如图（8）所示）。
轴心O点固定不动为支点，其动力臂和阻力臂都等于圆的半径r，根据杠杆的平衡条件可知，因为重物匀速上升时不省力。【出处：21教育名师】
（3）特点： ，但可改变力的 。
所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力（图中（8）中F1方向向下）能得到一个与该力方向不同的力（图中得到使重物G上升的力）。
（4）动力移动的距离与重物移动的距离相等。（如图（9）所示）
对于定滑轮来说，无论朝哪个方向用力，定滑轮都是一个等臂杠杆，所用拉力都等于物体的重力G。（不计绳重和摩擦）
3.动滑轮
（1）定义：工作时，轴随重物一起移动的滑轮叫 。（如图（10）所示）
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图（10）动滑轮 图（11）动力臂是阻力臂2倍 图（12）
（2）实质：是一个动力臂为阻力臂 的杠杆。如图（11）所示，图中O可看作是一个能运动的支点，其动力臂l1=2r ，阻力臂l2=r，根据杠杆平衡条件：F1l1=F2l2，即F1·2r=F2·r，得出，当重物竖直匀速向上时，F2=G，则。
（3）特点：省一半力，但不能改变力的 。
（4）动力移动的距离是重物移动距离的 倍，如图（12）所示。
对于动滑轮来说：1）动滑轮在移动的过程中，支 ( http: / / www.21cnjy.com )点也在不停地移动；2）动滑轮省一半力的条件是：动滑轮与重物一起匀速移动，动力F1的方向与并排绳子平行，不计动滑轮重、绳重和摩擦。
4.滑轮组
（1）定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。
（2）特点：可以 ，也可以改变力的方向。使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的 ，即（条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）。
注意：如果不忽略动滑轮的重量则：
（3）动力移动的距离S和重 ( http: / / www.21cnjy.com )物移动的距离h的关系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即S=nh。如下图（13）所示。（n表示承担物重绳子的段数）
（4）绳子端的速度与物体上升的速度关系：。
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n=2，s=2h n=3,s=3h n=3,s=3h n=4,s=4h n=4,s=4h n=5,s=5h
A B C D E F
图（13）滑轮组
(4)滑轮组的组装：1）根据的关系，求出动滑轮上绳子的段数n；2）确定动滑轮的个数；3）根据施力方向的要求，确定定滑轮个数。确定定滑轮个数的原则是：一个动滑轮应配置一个定滑轮，当动滑轮上为偶数段绳子时，可减少一个定滑轮，但若要求改变力的作用方向时，则应在增加一个定滑轮。在确定了动、定滑轮个数后，绳子的连接应遵循“奇拴动、偶拴定”的规则，由内向外缠绕滑轮。
三、轮轴
1.定义：由两个半径不同的轮子固定在同一 的装置叫做轮轴。半径较大的轮叫轮，半径较小的轮叫轴。
2.实质：轮轴可看作是杠杆的变形。如图（14）所示。
3.特点：当把动力施加在 ( http: / / www.21cnjy.com )轮上，阻力施加在轴上，则动力臂l1=R，阻力臂l2=r，根据杠杆的平衡条件：F1l1=F2l2，即F1R=F2r，∵R＞r，∴F1＜F2，即使用轮轴可以 ，也可以改变力的 ，但却费了距离。
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图（14）轮轴 图（15）斜面
四、斜面
1.如图（15）所示，斜面是一种可以省力的简单机械，但却费 。
2.当斜面高度h一定时，斜面L越长，越 ( http: / / www.21cnjy.com )省力（即F越小）；当斜面长L相同时，斜面高h越小，越省力（即F越小）；当斜面L越长，斜面高h越小时，越省力（即F越小）。
考点一：杠杆
（2017·深圳）下列图中的简单机械，不能省力但能省距离的是（ ）。
A．自行车的脚踏装置 B．盘山公路 C．划船用的船桨 D．动滑轮
【解析】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是否省力、省距离。
解答：A：自行车的脚踏装置，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，省力但费距离。
B：盘山公路实质是利用的斜面，省力但费距离。
C：用船桨划水时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，费力但省距离。
D：动滑轮实质是动力臂等于2倍阻力臂的杠杆，能省力但费距离。
故选C。
【答案】C。
【考点点评】考点：杠杆分类、简单机械。 ( http: / / www.21cnjy.com )本题考查的是杠杆的分类，主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。
变式跟进1：（2016·深圳）以下分析不合理的是（ ）。
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A．甲：a物质的密度大于b物质的密度
B．乙：在t1～t2时间内，物体做匀速直线运动
C．丙：比较a、b、c三点的液体压强：pa=pb=pc
D．丁：开瓶器是省力杠杆
考点二：滑轮
（2016·广东）如题图所示，由不同物质制成的甲和乙两种实心球的体积相等，此时杠杆平衡（杠杆自重、挂盘和细线的质量忽略不计）。则杠杆左右两边的力臂之比为 ，1个甲球和1个乙球的质量之比为 ，甲球和乙球的密度之比为 。【解析】图中，杠杆平衡，左侧杠杆力臂是右侧杠杆力臂的2倍，力臂之比是：2:1；如果甲物体质量用m甲、乙物体质量用m乙表示，那么可以得到：
即：，质量之比为1:3；由于甲乙两球体积相同，故其密度比也是1:3。
故，答案是：2:1、1:3、1:3。
【答案】答案是：2:1、1:3、1:3。
【考点点评】考点：杠杆及其应用、力臂、密度。
变式跟进2：（2017·深圳）如图 ( http: / / www.21cnjy.com )是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服，其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能的。已知晾衣架上所挂一幅质量为4kg，动滑轮、杆和晾衣架总质量为1kg。小燕同学用力F拉动绳子自由端，在5s时间内使衣服匀速上移0.5m（g=10N/kg，不计绳重和摩擦）求：
（1）绳子自由端拉力F的大小；
（2）拉力所做的功W；
（3）拉力的功率P；
（4）整个过程中机械效率η。
考点三：轮轴
（2017 烟台）往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，工人用3m长的斜面，把120kg的重物提高1m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为 ，若实际用力为500N，斜面的机械效率为 ，重物受到的摩擦力为 。（g取10N/kg）
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【解析】（1）人做的有用功是将物体沿斜面 ( http: / / www.21cnjy.com )推上小车，即将物体升高了h，故有用功为人克服重力做功，利用功的原理由W=mgh=FS，可求得施加的推力；（2）利用已求得的有用功和总功，由机械效率公式可求得斜面的机械效率；（3）人做的额外功就是因为人要克服摩擦力做功，则可先求得摩擦力的功再由功的公式求得摩擦力。
（1）斜面很光滑，故利用功的原理得，人做的有用功等于用斜面所做的功：
W有=Gh=mgh=120kg×10N/kg×1m=1200J；FS=mgh=1200J，解得：；
（2）人所做的总功：W总=FS=500N×3m=1500J，斜面的机械效率：；
（3）W总=W有+W额，即：FS=Gh+fS，所以；
答：（1）人做有用功为1200J；（2）斜面的机械效率为80%；（3）摩擦力为100N。
【答案】（1）人做有用功为1200J；（2）斜面的机械效率为80%；（3）摩擦力为100N。
【考点点评】考点：斜面的机械效率、轮轴及其他常见简单机械。
变式跟进3：（2017 德州）如图所 ( http: / / www.21cnjy.com )示的滑轮组中，动滑轮重1N，小强用6N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10N的物体，物体沿竖直方向上升0.4m．此过程中，额外功和机械效率分别是（ ）。21*cnjy*com
A．0.4J、83.3%；B．0.8J、91.7%；C．0.8J、83.3%；D．0.4J、91.7%
考点四：斜面
( http: / / www.21cnjy.com )（2017 滨州）（多选题）在斜面上将一个质量为5kg的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为40N，斜面长2m、高1m；把重物直接提升h所做的功作有用功（g取10N/kg）。下列说法正确的是（ ）。
A．物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用；
B．做的有用功是50J；
C．此斜面的机械效率为62.5%；
D．物体受到的摩擦力大小为10N
【解析】（1）对物体进行受力分析，受重力、支持力、摩擦力和拉力；（2）已知物体的重力和提升的高度（斜面高），根据公式W=Gh可求重力做功，即提升物体所做的有用功；（3）求出了有用功和总功，可利用公式计算出机械效率；（4）总功减去有用功即为克服摩擦力所做的额外功，根据W额=fS求出物体所受斜面的摩擦力。
A：沿斜面向上拉物体时，物体受重力、支持力、摩擦力和拉力四个力的作用，故A错误。
B：所做的有用功：W有用=Gh=mgh=5kg×10N/kg×1m=50J，故B 正确。
C：拉力F对物体做的总功：W总=Fs=40N×2m=80J；斜面的机械效率为：
，故C正确。
D：克服摩擦力所做的额外功：W额=W总﹣W有=80J﹣50J=30J，由W额=fs可得，物体受到的摩擦力：，故D错误。
故选B、C。
【答案】B、C。
【考点点评】考点：有用功和额外功、斜面的机械效率。
变式跟进4：（2017 宜昌）下列简单机械中属于省力机械的是（ ）。
A．斜面；B．赛艇的船桨；C．定滑轮；D．镊子
1.（2017 伊春）下图所示的简单机械一定省力的是（ ）。
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A．撬石头用的木棒 B．华赛艇用的船桨 C．理发用的剪刀 D．升旗用的定滑轮
2.（2017 伊春）分别使用定滑轮、 ( http: / / www.21cnjy.com )动滑轮、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为η定、η动、η组（不计绳重和摩擦，设每个滑轮质量相等），则下列选项中正确的是（ ）。
A．η组＜η动＜η定； B．η动＜η定＜η组；
C．η定＜η动＜η组； D．η定＜η组＜η动
3.（2017 烟台）踮脚是一 ( http: / / www.21cnjy.com )项很好的有氧运动（如图），它简单易学，不受场地的限制，深受广大群众的喜爱，踮脚运动的基本模型是杠杆，下列分析正确的是（ ）。21教育名师原创作品
A．脚后跟是支点，是省力杠杆；
B．脚后跟是支点，是费力杠杆；
C．脚掌与地面接触的地方是支点，是省力杠杆；
D．脚掌与地面接触的地方是支点，是费力杠杆
4．（2017 德州）如图所示的四种情景中，使用的工具属于费力杠杆的是（ ）。
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A．食品夹 B．裁纸刀 C．托盘天平 D．瓶盖起子
5.（2017 临沂）如图所示的简单机械，正常使用时费距离的是（ ）。
A.筷子 B.食品夹 C.定滑轮 D.动滑轮
6.（2017 菏泽）下列工具中，在使用时属于费力杠杆的是（ ）。
A B C D
7．（2017 丽水）如图所示，使用时属于费力杠杆的是（ ）。
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A．镊子夹石块 B．起子开瓶盖 C．羊角锤拔铁钉 D．天平称物体质量
8．（2017 黄石）下列关于简单机械在实际应用中的说法正确的是（ ）。
A．指甲剪是省力省功的机械；B．定滑轮不省力，但能改变力的方向；
C．滑轮组既省力，又省距离，还省功；D．斜面的机械效率可以达到100%
9．（2017 杭州）如图所示装置，在 ( http: / / www.21cnjy.com )水平拉力F的作用下，物体M沿水平地面做匀速直线运动，已知弹簧秤读数为10牛，物体M的运动速度为1米/秒（若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦），那么在此过程中（ ）。21cnjy.com
A．物体M与地面间的摩擦力为5牛；B．物体M与地面间的摩擦力为10牛；
C．水平拉力F做功的功率为20瓦；D．1秒内滑轮对物体M做功为10焦
10.（2017 岳阳）如图，用300N的力将重为500N的物体在10s内匀速提升2m，不计绳重和摩擦，在此过程中（ ）。21·cn·jy·com
A．绳子自由端移动的距离为6m；B．动滑轮重100N；
C．拉力做功的功率为100W；D．滑轮组的机械效率为60%
11.（2017 遵义）建筑工人用如图所示 ( http: / / www.21cnjy.com )的滑轮组，在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍．在此过程中下列说法正确的是（ ）。2-1-c-n-j-y
A．绳子自由端沿水平方向移动了6m；
B．物体受到的拉力为750N；
C．拉力F的功率为750W；
D．滑轮组的机械效率为80%
12.（2017 济宁）如图 ( http: / / www.21cnjy.com )是一个杠杆式简易起吊机，它上面装了一个定滑轮可以改变拉绳的方向，杠杆OBA可绕O点转动，重物通过绳子对杠杆的拉力为阻力。图中能够正确表示动力臂的是（ ）。21世纪教育网版权所有
A．l1； B．l2； C．l3； D．l4
13.（2017 泰安）如图所示的四种用具中，正常使用时属于省力杠杆的是（ ）。
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A．天平 B．裁纸刀 C．筷子 D．钓鱼竿
14.（2017 连云港）如图所示，在 ( http: / / www.21cnjy.com )均匀杠杆的A处挂3个钩码，B处挂2个钩码，杠杆恰好在水平位置平衡，已知每个钩码的质量均为50g，若在A，B两处各加1个钩码，那么杠杆（ ）。
A．右边向下倾斜；B．左边向下倾斜；
C．仍保持水平位置平衡；D．无法确定杠杆是否平衡
填空题
15.（2017 福建）如图所示，撬起瓶盖的起瓶器是属于 杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”），其支点是图中 点。
16.（2017 福建）如图所示，用相 ( http: / / www.21cnjy.com )同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用F1、F2匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦。若GA＞GB，则η甲 η乙；若FA=FB，则GA GB。（选填“＞”、“＜”或“=”）
17.（2017 天水）如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重为6N。
（1）实验时应竖直向上 拉动弹簧测力计，测得拉力大小为2.5N；
（2）若钩码上升的高度为10cm，该滑轮组的机械效率为 ；
（3）若仅增加钩码的质量，则该滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
18．（2017 济宁）小可在A端用如图 ( http: / / www.21cnjy.com )所示的动滑轮匀速提起200N的水桶，若不计绳重、滑轮重及摩擦，则人拉绳子A端的动力为 N；实际测量A端的拉力为110N，不计绳重及摩擦，则滑轮重为 N。
19.（2017 杭州）小金将长为0.6米、 ( http: / / www.21cnjy.com )质量可忽略不计的木棒搁在肩上，棒的后端A挂一个40牛的物体，肩上支点O离后端A为0.2米，他用手压住前端B使木棒保持水平平衡，如图所示，小金的质量为50千克，则此时手压木棒的压力大小为 牛，肩对木棒的支持力大小为 牛，人对地面的压力大小为 牛（g=10牛/千克）。
20．（2017 襄阳）小明利用刻度均匀的匀质杠杆做探究“杠杆的平衡条件”实验。
（1）实验前，将杠杆的中点置于支架上 ( http: / / www.21cnjy.com )，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉，这时应将平衡螺母向 （填“左”或“右”）端调节，直到杠杆在水平位置平衡。
（2）得出杠杆的平衡条件“动力×动力臂=阻力臂”后，小明又进一步探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系．实验过程中，保持阻力和阻力臂不变，在杠杆水平平衡时，测出多组动力F1和动力臂L1的数据，并绘制了F1与L1的关系图象，如图所示，请根据图象推算，当L1为0.1m时，F1为 N。
21.（2017 德阳）某建筑工地用如 ( http: / / www.21cnjy.com )图所示的滑轮组提升重物，工人对绳的拉力F为400N，并能用10s的时间将96kg的重物匀速提升2m，则拉力F的功率为 W，此时滑轮组的机械效率为 %。（不计绳重和摩擦，取g=10N/kg）
三、作图题
22.（2017 威海）如图所示，轻质杠 ( http: / / www.21cnjy.com )杆OA在路灯和轻绳AB的共同作用下，在水平方向处于静止状态，请画出轻绳AB对杠杆的动力F1的力臂L1和阻力F2的示意图。【来源：21·世纪·教育·网】
23.（2017 天水）如图所示，质地均匀的圆柱形细木棒放在地面上，另一端与支点O连接，在图中画出木棒所受重力的示意图、重力的力臂。
24.（2017 临沂）图丙中，O是杠杆OA的支点，请画出拉力F的力臂。
四、计算题
25.（2017 泰安）如图是工人 ( http: / / www.21cnjy.com )利用滑轮组提升重为810N物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s，工人拉力F的功率为90W，物体上升10s拉力F克服滑轮组的摩擦做的功是60J，不计绳重。求：www.21-cn-jy.com
（1）工人拉绳子的速度；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）滑轮组中的动滑轮的重力。
26.（2017 郴州）利用如图所示 ( http: / / www.21cnjy.com )的滑轮组，用F=1000N的力拉绳子自由端，货物A以0.1 m/s的速度匀速直线运动l0s，整个过程中，滑轮组的机械效率为75%．求：
（1）货物A在10 s内移动的距离；
（2）这个过程中拉力F的功率；
（3）水平地面对货物A的摩擦力大小。
27.（2017 襄阳）质量为60kg ( http: / / www.21cnjy.com )的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。（g=10N/kg）
（1）影响滑轮组机械效率的因素之一是 ；
（2）若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，求拉力的功率。
（3）求动滑轮受到的重力。
（4）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？
一、选择题
1.（2016·深圳市模拟）下列图中，属于等臂杠杆的是（ ）。
( http: / / www.21cnjy.com )
2.（2017·深圳市南山区模拟）如图所示情景中，与其对应的物理知识正确的是（ ）。
A．如果两侧各去掉一个钩码，杠杆左端会下沉 B．当地的大气压强为78cm高的水银柱所产生的压强 C．静止的木块对斜面的压力示意图 D．电冰箱的金属外壳要接地
3.（2016·深圳市模拟）下列机械或工具的使用，属于费力杠杆的是（ ）。
( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
羊角锤 B．筷子 C．起瓶器 D．独轮车
4.（2016·深圳市龙华区模拟）如图所示的四种机械装置中，不能省力的装置是（ ）。
A．自行车的脚踏板 B．旗杆顶部的定滑轮 C．水管上的水龙头 D．大门上的门把手
5.（2016·深圳市南山区模拟）如图所示的简单机械中，属于费力杠杆的是（ ）。
A．起子 B．镊子 C．钢丝钳 D．订书机
6.（2016·深圳市模拟）关于简单机械下列说法中正确的是（ ）。
A．定滑轮能改变力的大小，也能改变力的方向；
B．使用滑轮组不仅省力而且省功；
C．做功越多的机械，其机械效率就越高；
D．功率越大的机械，做功就越快
7.（2016·深圳市特训） ( http: / / www.21cnjy.com )如图，O为杠杆的支点，杠杆右端挂有重为G的物体，杠杆在力F1的作用下在水平位置处于平衡。如果用力F2代替力F1使杠杆仍在图中位置保持平衡，下面关系正确的是（ ）。2·1·c·n·j·y
A. F2< F1 F1>G； D. F1> F2>G
8.（2016·深圳市南山区模拟）如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中（ ）。21·世纪*教育网
A．甲图省力，机械效率甲图大；B．甲图省力，机械效率一样大；
C．乙图省力，机械效率乙图大；D．乙图省力，机械效率一样大
9.（2016·深圳市模拟）弹簧秤A和B及滑轮组均处于静止状态，F=10N，若不考虑秤重，滑轮重及摩擦，弹簧秤A和B的示数分别为：21教育网
A.30N和30N； B.30N和20N；
C.20N和20N； D.20N和30N
10.（2016·深圳市特 ( http: / / www.21cnjy.com )训）用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的重物匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）。www-2-1-cnjy-com
A．绳子受的拉力F1和F2大小相等，滑轮组的机械效率相同；
B．绳子受的拉力F1和F2大小不相等，滑轮组的机械效率不同；
C．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功相等；
D．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功不相等
11.（2016·深圳市模拟）题图中，要将一圆柱体重物推上台阶，最小的作用力应是（ ）。
A．F1； B．F2； C．F3 ； D．F4
12.（2016·深圳市罗湖区模拟）如图所示，下列器件中属于省力杠杆的是（ ）。
13.（2016·深圳市宝安区模拟）某次刮 ( http: / / www.21cnjy.com )大风时把一棵大树吹倒了，需要两个工人把它扶起，工人们想到了如图所示的四种方案，每个人所需拉力最小的方案是（ ）。
( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
A B C D
14.（2016·深圳市模拟）用如图所示的四种机械提起同一重物，不计机械自重和摩擦，最省力的是（ ）。
15.（2016·深圳市龙岗区模拟）如图所示 ( http: / / www.21cnjy.com )，小明用一可绕O点转动的轻质杠杆，将挂在杠杆下的重物提高，他用一个始终与杠杆垂直的力F，使杠杆由竖直位置缓慢转到水平位置，在这个过程中此杠杆（ ）。
A．一直是省力的； B．先是省力的，后是费力的；
C．一直是费力的； D．先是费力的，后是省力的；
16.（2016·深圳市龙华区模拟）下列机械或工具的使用，属于费力杠杆的是（ ）。
A.羊角锤 B．筷子 C．起瓶器 D．独轮车
17.（2016·深圳市龙华区模拟）如图所示 ( http: / / www.21cnjy.com )，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2。若不计绳重与摩擦，则（ ）。【来源：21cnj*y.co*m】
A．W1=W2，η1=η2； B．W1=W2，η1＜η2；
C．W1＜W2，η1＞η2； D．W1＞W2，η1＞η2
18.（2016·深圳市南山 ( http: / / www.21cnjy.com )区五校联考）“给我一个支点和一根足够长的棍，我就能翘起整个地球”下列生产和生活中的杠杆与阿基米德设想的杠杆属于同一类型的是（ ）。
( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
A．天平 B．铁锹 C．钓鱼竿 D．铡刀
19.（2016·深圳市盐田区模 ( http: / / www.21cnjy.com )拟）如图所示，一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动，在木杆的右端施加一个始终垂直于杆的作用力F，使杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中，力F的大小将（ ）。
A．一直是变大的；B．一直是变小的；
C．先变大，后变小；D．先变小，后变大
20.（2016·深圳市盐田区模拟）小明用 ( http: / / www.21cnjy.com )两个相同的滑轮组成不同的滑轮组（如图所示），分别将同一物体匀速提高到相同高度，滑轮组的机械效率分别为η1、η2。下列关系正确的是（忽略绳重及摩擦）（ ）。
A．F1＞F2，η1=η2；B．F1＞F2，η1＞η2；
C．F1＜F2，η1=η2；D．F1＜F2，η1＞η2
二、作图题
21.（2017·深圳市南山区模拟）如图所示的各图中，不正确的是（ ）。
A．光的反射 B．力F的力臂l
C．电灯的安装 D．通电螺线管的磁极
三、计算题
22.（2016·深圳市模拟）搬运煤气 ( http: / / www.21cnjy.com )罐的工人通常利用斜面装卸煤气罐。如图，煤气罐的质量为30kg，底面积300cm2。工人将煤气罐沿着长2m，高1m的斜面从底部匀速推上斜面的顶端，沿斜面所用的推力F为250N。（不计空气阻力，g取10N/kg）。求：【版权所有：21教育】
⑴煤气罐静止放置在水平地面上时对地面的压强。
⑵将煤气罐匀速拉上斜面顶端过程中，推力做了多少功？
⑶工人使用斜面做工的机械效率是多少？
⑷物体和斜面之间的摩擦力是多大？
23.（2016·深圳市龙岗区模拟 ( http: / / www.21cnjy.com )）我国是世界上第一个成功完成海底沉船整体打捞工作的国家，图甲是起重工程船将“南海1号”沉船打捞出水的情况。为分析打捞工作，我们可以将实际打捞过程简化为如图乙所示的滑轮组竖直向上提升水中的金属物。已知正方体实心金属物的体积V=2.0×10﹣2m3，密度ρ物=7.9×103kg/m3，ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg，绳子重力不计。请问：
（1）金属物浸没在水中受到多大的浮力？
（2）若不计摩擦和滑轮重，当金属物始终浸没在水中时，需要多大的竖直向上拉力作用于绳子自由端才能将金属物匀速提升？
（3）将金属物完全提出水面后继续 ( http: / / www.21cnjy.com )向上匀速提升的过程中，该滑轮组的机械效率为80%，问作用于绳子自由端竖直向上的拉力是多大？（计算结果保留整数）
( http: / / www.21cnjy.com )
A．坩埚钳
Ｂ．剪刀
Ｃ．筷子
Ｄ．镊子
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第五部分
5.5杠杆 滑轮 机械效率
一、杠杆
1.什么是杠杆：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒，这根硬棒就叫杠杆。
（1）“硬棒”泛指有一定长度的，在外力作用下不变形的物体。
（2）杠杆可以是直的，也可以是任何形状的。如图（1）所示。
2.杠杆的七要素（如图（2）所示）
（1）支点：杠杆绕着转动的固定点，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中间，在杠杆转动时，支点是相对固定；
（2）动力：使杠杆转动的力叫动力，用“F1”表示；
（3）阻力：阻碍杠杆转动的力叫阻力，用“F2”表示；
（4）动力作用点：动力在杠杆上的作用点；
（5）阻力作用点：阻力在杠杆上的作用点；
（6）动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离，用“”表示；
（7）阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离，用“”表示。
( http: / / www.21cnjy.com )
图（1）杠杆 图（2）杠杆的七要素
注意：无论动力还是阻力，都是作用在杠 ( http: / / www.21cnjy.com )杆上的力，但这两个力的作用效果正好相反。一般情况下，把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力。
力臂是点到线的距离，而不是支点到力的作用点的距离。力的作用线通过支点的，其力臂为零，对杠杆的转动不起作用。
3.杠杆示意图的画法（如图（3）所示）：（1）根据题意先确定支点O；
（2）确定动力和阻力并用虚线将其作用线延长；
（3）从支点向力的作用线画垂线，并用l1和l2分别表示动力臂和阻力臂；
第一步：先确定支点，即杠杆绕着某点转动，用字母“O”表示。
第二步：确定动力和阻力。人的愿望是将石 ( http: / / www.21cnjy.com )头翘起，则人应向下用力，画出此力即为动力用“F1”表示。这个力F1作用效果是使杠杆逆时针转动。而阻力的作用效果恰好与动力作用效果相反，在阻力的作用下杠杆应朝着顺时针方向转动，则阻力是石头施加给杠杆的，方向向下,用“F2”表示如图乙所示。
第三步：画出动力臂和阻力臂，将力的作用线 ( http: / / www.21cnjy.com )正向或反向延长，由支点向力的作用线作垂线，并标明相应的“l1”“l2”， “l1”“l2”分别表示动力臂和阻力臂，如图丙所示。
( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
甲 乙 丙
图（3）杠杆的示意图
4.杠杆的平衡条件
（1）杠杆的平衡：当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。
（2）杠杆的平衡条件实验
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图（4） 图（5）
a.首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水 ( http: / / www.21cnjy.com )平位置平衡。如图（5）所示，当杠杆在水平位置平衡时，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂实物大小了，而图（4）杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有图（5）方便。由此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。
b.在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。
（3）杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2。
5.杠杆的应用
（1）省力杠杆：动力臂l1＞阻力臂l2，则平 ( http: / / www.21cnjy.com )衡时F1＜F2，这种杠杆使用时可省力（即用较小的动力就可以克服较大的阻力），但却费了距离（即动力作用点移动的距离大于阻力作用点移动的距离，并且比不使用杠杆，力直接作用在物体上移动的距离大）。
（2）费力杠杆：动力臂l1＜阻 ( http: / / www.21cnjy.com )力臂l2，则平衡时F1＞F2，这种杠杆叫做费力杠杆。使用费力杠杆时虽然费了力（动力大于阻力），但却省距离（可使动力作用点比阻力作用点少移动距离）。【来源：21·世纪·教育·网】
（3）等臂杠杆：动力臂l1=阻力臂l2，则平衡时F1=F2，这种杠杆叫做等臂杠杆。使用这种杠杆既不省力，也不费力，即不省距离也不费距离。
既省力又省距离的杠杆时不存在的。
二、滑轮
1、滑轮定义：周边有槽，中心有一转 ( http: / / www.21cnjy.com )动的轮子叫滑轮。如图（6）所示。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。
根据使用情况不同，滑轮可分为定滑轮和动滑轮。
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图（6）滑轮 图（7）定滑轮 图（8）等臂杠杆 图（9）h=S
2.定滑轮
（1）定义：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。如图（7）所示。
（2）实质：是个等臂杠杆。（如图（8）所示）。
轴心O点固定不动为支点，其动力臂和阻力臂都等于圆的半径r，根据杠杆的平衡条件可知，因为重物匀速上升时不省力。【版权所有：21教育】
（3）特点：不省力，但可改变力的方向。
所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力（图中（8）中F1方向向下）能得到一个与该力方向不同的力（图中得到使重物G上升的力）。
（4）动力移动的距离与重物移动的距离相等。（如图（9）所示）
对于定滑轮来说，无论朝哪个方向用力，定滑轮都是一个等臂杠杆，所用拉力都等于物体的重力G。（不计绳重和摩擦）
3.动滑轮
（1）定义：工作时，轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。（如图（10）所示）
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图（10）动滑轮 图（11）动力臂是阻力臂2倍 图（12）
（2）实质：是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。如图（11）所示，图中O可看作是一个能运动的支点，其动力臂l1=2r ，阻力臂l2=r，根据杠杆平衡条件：F1l1=F2l2，即F1·2r=F2·r，得出，当重物竖直匀速向上时，F2=G，则。
（3）特点：省一半力，但不能改变力的方向。
（4）动力移动的距离是重物移动距离的2倍，如图（12）所示。
对于动滑轮来说：1）动滑轮在 ( http: / / www.21cnjy.com )移动的过程中，支点也在不停地移动；2）动滑轮省一半力的条件是：动滑轮与重物一起匀速移动，动力F1的方向与并排绳子平行，不计动滑轮重、绳重和摩擦。
4.滑轮组
（1）定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。
（2）特点：可以省力，也可以改变力的方向。使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即（条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）。
注意：如果不忽略动滑轮的重量则：
（3）动力移动的距离S和重物移动的距离h的关 ( http: / / www.21cnjy.com )系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即S=nh。如下图（13）所示。（n表示承担物重绳子的段数）
（4）绳子端的速度与物体上升的速度关系：。
( http: / / www.21cnjy.com )
n=2，s=2h n=3,s=3h n=3,s=3h n=4,s=4h n=4,s=4h n=5,s=5h
A B C D E F
图（13）滑轮组
(4)滑轮组的组装：1）根据的关系，求出动滑轮上绳子的段数n；2）确定动滑轮的个数；3）根据施力方向的要求，确定定滑轮个数。确定定滑轮个数的原则是：一个动滑轮应配置一个定滑轮，当动滑轮上为偶数段绳子时，可减少一个定滑轮，但若要求改变力的作用方向时，则应在增加一个定滑轮。在确定了动、定滑轮个数后，绳子的连接应遵循“奇拴动、偶拴定”的规则，由内向外缠绕滑轮。
三、轮轴
1.定义：由两个半径不同的轮子固定在同一转轴的装置叫做轮轴。半径较大的轮叫轮，半径较小的轮叫轴。
2.实质：轮轴可看作是杠杆的变形。如图（14）所示。
3.特点：当把动力施加在轮上，阻力施加在轴 ( http: / / www.21cnjy.com )上，则动力臂l1=R，阻力臂l2=r，根据杠杆的平衡条件：F1l1=F2l2，即F1R=F2r，∵R＞r，∴F1＜F2，即使用轮轴可以省力，也可以改变力的方向，但却费了距离。
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图（14）轮轴 图（15）斜面
四、斜面
1.如图（15）所示，斜面是一种可以省力的简单机械，但却费距离。
2.当斜面高度h一定时，斜面L越长，越省力（ ( http: / / www.21cnjy.com )即F越小）；当斜面长L相同时，斜面高h越小，越省力（即F越小）；当斜面L越长，斜面高h越小时，越省力（即F越小）。
考点一：杠杆
（2017·深圳）下列图中的简单机械，不能省力但能省距离的是（ ）。
A．自行车的脚踏装置 B．盘山公路 C．划船用的船桨 D．动滑轮
【解析】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是否省力、省距离。
解答：A：自行车的脚踏装置，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，省力但费距离。
B：盘山公路实质是利用的斜面，省力但费距离。
C：用船桨划水时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，费力但省距离。
D：动滑轮实质是动力臂等于2倍阻力臂的杠杆，能省力但费距离。
故选C。
【答案】C。
【考点点评】考点：杠杆分类、简 ( http: / / www.21cnjy.com )单机械。本题考查的是杠杆的分类，主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。www-2-1-cnjy-com
变式跟进1：（2016·深圳）以下分析不合理的是（ ）。
( http: / / www.21cnjy.com )
A．甲：a物质的密度大于b物质的密度
B．乙：在t1～t2时间内，物体做匀速直线运动
C．丙：比较a、b、c三点的液体压强：pa=pb=pc
D．丁：开瓶器是省力杠杆
【解析】A：由甲图象可知，，，故a物质的密度大于b物质的密度，故A正确。
B：由乙图象可知，在t1～t2时间内，路程不变，物体处于静止状态，故B错误。
C：由丙图可知，ha=hb=hc，根据液体压强公式，p=ρgh可得，pa=pb=pc，故C正确。
D：由丁图可知，以A为支点，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故D正确。
故选B。
【答案】B。
【考点点评】考点：密度、匀速直线运动、液体压强、杠杆。
考点二：滑轮
（2016·广东）如题图所示，由不同物质制成的甲和乙两种实心球的体积相等，此时杠杆平衡（杠杆自重、挂盘和细线的质量忽略不计）。则杠杆左右两边的力臂之比为 ，1个甲球和1个乙球的质量之比为 ，甲球和乙球的密度之比为 。【解析】图中，杠杆平衡，左侧杠杆力臂是右侧杠杆力臂的2倍，力臂之比是：2:1；如果甲物体质量用m甲、乙物体质量用m乙表示，那么可以得到：
即：，质量之比为1:3；由于甲乙两球体积相同，故其密度比也是1:3。
故，答案是：2:1、1:3、1:3。
【答案】答案是：2:1、1:3、1:3。
【考点点评】考点：杠杆及其应用、力臂、密度。
变式跟进2：（2017·深圳）如图是现代家庭 ( http: / / www.21cnjy.com )使用的升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服，其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能的。已知晾衣架上所挂一幅质量为4kg，动滑轮、杆和晾衣架总质量为1kg。小燕同学用力F拉动绳子自由端，在5s时间内使衣服匀速上移0.5m（g=10N/kg，不计绳重和摩擦）求：
（1）绳子自由端拉力F的大小；
（2）拉力所做的功W；
（3）拉力的功率P；
（4）整个过程中机械效率η。
【解析】（1）先利用G=mg求出衣服、动滑轮、杆和晾衣架的总重力，由图可知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n=4，不计绳重和摩擦，拉力；（2）利用S=4h求拉力端移动的距离，再利用W=FS求拉力做功；（3）利用求拉力做功功率；（4）对衣服做的功为有用功，利用W有用=Gh计算，再利用效率公式求整个过程中机械效率。
【答案】解答：（1）由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n=4，所承受的总重力：
G总=m总g=（4kg+1kg）×10N/kg=50N，
不计绳重和摩擦，拉力：；
（2）拉力端移动的距离S=4h=4×0.5m=2m，拉力做功：W总=FS=12.5N×2m=25J；
（3）拉力做功功率：；
（4）有用功：W有用=G衣h=m衣gh=4kg×10N/kg×0.5m=20J，整个过程中机械效率：
。
答：（1）绳子自由端拉力F的大小为12.5N；（2）拉力所做的功为25J；（3）拉力的功率为5W；（4）整个过程中机械效率为80%。
【考点点评】考点：滑轮组绳子拉力的计算、功的计算、滑轮（组）的机械效率、功率的计算。
考点三：轮轴
（2017 烟台）往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，工人用3m长的斜面，把120kg的重物提高1m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为 ，若实际用力为500N，斜面的机械效率为 ，重物受到的摩擦力为 。（g取10N/kg）
( http: / / www.21cnjy.com )
【解析】（1）人做的有用功 ( http: / / www.21cnjy.com )是将物体沿斜面推上小车，即将物体升高了h，故有用功为人克服重力做功，利用功的原理由W=mgh=FS，可求得施加的推力；（2）利用已求得的有用功和总功，由机械效率公式可求得斜面的机械效率；（3）人做的额外功就是因为人要克服摩擦力做功，则可先求得摩擦力的功再由功的公式求得摩擦力。
（1）斜面很光滑，故利用功的原理得，人做的有用功等于用斜面所做的功：
W有=Gh=mgh=120kg×10N/kg×1m=1200J；FS=mgh=1200J，解得：；
（2）人所做的总功：W总=FS=500N×3m=1500J，斜面的机械效率：；
（3）W总=W有+W额，即：FS=Gh+fS，所以；
答：（1）人做有用功为1200J；（2）斜面的机械效率为80%；（3）摩擦力为100N。
【答案】（1）人做有用功为1200J；（2）斜面的机械效率为80%；（3）摩擦力为100N。
【考点点评】考点：斜面的机械效率、轮轴及其他常见简单机械。
变式跟进3：（2017 德 ( http: / / www.21cnjy.com )州）如图所示的滑轮组中，动滑轮重1N，小强用6N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10N的物体，物体沿竖直方向上升0.4m．此过程中，额外功和机械效率分别是（ ）。21cnjy.com
A．0.4J、83.3%； B．0.8J、91.7%；
C．0.8J、83.3%； D．0.4J、91.7%
【解析】（1）题目没有指明不计摩擦和绳重，因此是需要计摩擦和绳重，此时额外功不能直接计算，需要用总功减去有用功得到，W总=Fs，W有用=Gh，W额=W总﹣W有用；（2）根据求出机械效率。
解答：（1）由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h=2×0.4m=0.8m，W总=FS=6N×0.8=4.8J，
W有用=Gh=10N×0.4m=4J，W额=W总﹣W有用=4.8J﹣4J=0.8J；
（2）滑轮组的机械效率：。
故选：C。
【答案】C。
【考点点评】考点：机械效率的计算、有用功和额外功。
考点四：斜面
( http: / / www.21cnjy.com )（2017 滨州）（多选题）在斜面上将一个质量为5kg的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为40N，斜面长2m、高1m；把重物直接提升h所做的功作有用功（g取10N/kg）。下列说法正确的是（ ）。21*cnjy*com
A．物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用；
B．做的有用功是50J；
C．此斜面的机械效率为62.5%；
D．物体受到的摩擦力大小为10N
【解析】（1）对物体进行受力分析，受重力、支持力、摩擦力和拉力；（2）已知物体的重力和提升的高度（斜面高），根据公式W=Gh可求重力做功，即提升物体所做的有用功；（3）求出了有用功和总功，可利用公式计算出机械效率；（4）总功减去有用功即为克服摩擦力所做的额外功，根据W额=fS求出物体所受斜面的摩擦力。
A：沿斜面向上拉物体时，物体受重力、支持力、摩擦力和拉力四个力的作用，故A错误。
B：所做的有用功：W有用=Gh=mgh=5kg×10N/kg×1m=50J，故B 正确。
C：拉力F对物体做的总功：W总=Fs=40N×2m=80J；斜面的机械效率为：
，故C正确。
D：克服摩擦力所做的额外功：W额=W总﹣W有=80J﹣50J=30J，由W额=fs可得，物体受到的摩擦力：，故D错误。
故选B、C。
【答案】B、C。
【考点点评】考点：有用功和额外功、斜面的机械效率。
变式跟进4：（2017 宜昌）下列简单机械中属于省力机械的是（ ）。
A．斜面； B．赛艇的船桨； C．定滑轮； D．镊子
【解析】知道杠杆的动力臂大于阻力臂时，杠杆为省力杠杆，杠杆的动力臂小于阻力臂时，杠杆为费力杠杆，结合各个选项逐一分析。
A：使用斜面可以省力，属于省力机械，故A正确。
B：赛艇的船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故B错误。
C：定滑轮是等臂杠杆，所以使用定滑轮不省力，故C错误。
D：镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故D错误。
故选A。
【答案】A。
【考点点评】考点：杠杆的分类。
1.（2017 伊春）下图所示的简单机械一定省力的是（ ）。
( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
A．撬石头用的木棒 B．华赛艇用的船桨 C．理发用的剪刀 D．升旗用的定滑轮
【解析】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是否省力。
A：用木棒撬石头时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
B：用船桨划水时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。
C：用图示剪刀理发时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。
D：定滑轮实质是一等臂杠杆，不能省力，但可以改变力的方向。
故选A。
【答案】A。
【考点点评】考点：杠杆的分类。
2.（2017 伊春）分别使用定滑轮 ( http: / / www.21cnjy.com )、动滑轮、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为η定、η动、η组（不计绳重和摩擦，设每个滑轮质量相等），则下列选项中正确的是（ ）。
A．η组＜η动＜η定； B．η动＜η定＜η组；
C．η定＜η动＜η组 ； D．η定＜η组＜η动
【解析】克服物体的重力所做的功是有用功， ( http: / / www.21cnjy.com )由题知匀速提升同一物体到同一高度处，可知做的有用功相同；不计绳子质量和摩擦，额外功W额=G轮h，知道使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为0、1、2，可以得出做的额外功的大小关系，由于W总=W有用+W额，可以得出所做的总功的大小关系，再利用效率公式比较三种情况下机械效率的高低。
匀速提升同一物体到同一高度处，由W有用=Gh可知，三种情况下做的有用功相同，大小都为W有用；不计绳子质量和摩擦，所做的额外功：W额=G动h，使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时，动滑轮的个数分别为0、1、2，使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时，做的额外功：W额定＜W额动＜W额组，由W总=W有用+W额可知三种情况下做的总功：W定＜W动＜W组，由可知，使用定滑轮、动滑轮，滑轮组的机械效率：η组＜η动＜η定。
故选A。
【答案】A。
【考点点评】考点：机械效率的大小比较。
3.（2017 烟台）踮脚是一项很 ( http: / / www.21cnjy.com )好的有氧运动（如图），它简单易学，不受场地的限制，深受广大群众的喜爱，踮脚运动的基本模型是杠杆，下列分析正确的是（ ）。
A．脚后跟是支点，是省力杠杆；
B．脚后跟是支点，是费力杠杆；
C．脚掌与地面接触的地方是支点，是省力杠杆；
D．脚掌与地面接触的地方是支点，是费力杠杆
【解析】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
如图所示，踮脚时，脚掌与地面接触的地方是支点，小腿肌肉对脚的拉力向上，从图中可知动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
故选C。
【答案】C。
【考点点评】考点：杠杆的应用、杠杆的分类。
4．（2017 德州）如图所示的四种情景中，使用的工具属于费力杠杆的是（ ）。
( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
A．食品夹 B．裁纸刀 C．托盘天平 D．瓶盖起子
【解析】根据杠杆的动力臂与阻力臂之间的关系，可将杠杆分为省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆；阻力臂大于动力臂的杠杆属于费力杠杆。【出处：21教育名师】
A：食品夹在使用时，阻力臂大于动力臂，属于费力杠杆；故A正确。
B：裁纸刀在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；故B错误。
C：天平在使用时，动力臂等于阻力臂，故属于等臂杠杆；故C错误。
D：瓶盖起子在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；故D错误。
【答案】A。
【考点点评】考点：杠杆的分类。
5.（2017 临沂）如图所示的简单机械，正常使用时费距离的是（ ）。
A.筷子 B.食品夹 C.定滑轮 D.动滑轮
【解析】筷子、食品夹使用时动力臂小 ( http: / / www.21cnjy.com )于阻力臂，是费力杠杆，省距离，A、B不符合题意；定滑轮相当于等臂杠杆，只能改变动力的方向，不省不费距离，C不符合题意；动滑轮能省一半力，但要费一倍的距离，D符合题意。21教育名师原创作品
【答案】D。
【考点点评】考点：简单机械。
6.（2017 菏泽）下列工具中，在使用时属于费力杠杆的是（ ）。
A B C D
【解析】天平使用时动力臂等于 ( http: / / www.21cnjy.com )阻力臂，是等臂杠杆，A不符合题意；镊子使用时动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，B符合题意；钢丝钳和起子使用时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，C、D不符合题意。
【答案】B。
【考点点评】考点：简单机械。
7．（2017 丽水）如图所示，使用时属于费力杠杆的是（ ）。
( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
A．镊子夹石块 B．起子开瓶盖 C．羊角锤拔铁钉 D．天平称物体质量
【解析】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
A：用镊子夹石块，在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A正确。
B：用瓶起子开瓶盖，在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B错误。
C：用羊角锤拔钉子，在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C错误。
D：天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故D错误。
故选A。
【答案】A。
【考点点评】考点：杠杆的应用、杠杆的分类。
8．（2017 黄石）下列关于简单机械在实际应用中的说法正确的是（ ）。
A．指甲剪是省力省功的机械；B．定滑轮不省力，但能改变力的方向；
C．滑轮组既省力，又省距离，还省功；D．斜面的机械效率可以达到100%
【解析】（1）根据指甲剪的结构和 ( http: / / www.21cnjy.com )功的原理分析；（2）定滑轮的实质是等臂杠杆；（3）根据滑轮组的特点和功的原理可做出判断；（4）机械效率永远小于1。
解答：A：指甲剪由三条杠杆组成，其中 ( http: / / www.21cnjy.com )既有省力杠杆也有费力杠杆，但其最终可以达到省力的目的，所以为省力机械，但使用任何机械都不省功，故A错误。
B：定滑轮的实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变力的方向，故B正确。
C：滑轮组可以省力，但费距离，且不可能省功，故C错误。
D：使用任何机械都要做额外功，所以机械效率不可能达到100%，故D错误。
故选B。
【答案】B。
【考点点评】考点：定滑轮及其工作特点、滑轮组及其工作特点、功的原理、机械效率。
9．（2017 杭州）如图所示装置， ( http: / / www.21cnjy.com )在水平拉力F的作用下，物体M沿水平地面做匀速直线运动，已知弹簧秤读数为10牛，物体M的运动速度为1米/秒（若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦），那么在此过程中（ ）。21·cn·jy·com
A．物体M与地面间的摩擦力为5牛；B．物体M与地面间的摩擦力为10牛；
C．水平拉力F做功的功率为20瓦；D．1秒内滑轮对物体M做功为10焦
【解析】该滑轮为动滑轮，拉力F的大 ( http: / / www.21cnjy.com )小和弹簧测力计的示数一样，因为物体做匀速运动，所以物体受到的力是平衡力，利用力的平衡可以计算摩擦力的大小；先求物体移动的路程，再计算拉力移动的距离，然后利用W=FS公式计算拉力做的功，再利用功率的公式计算拉力F的功率。【来源：21cnj*y.co*m】
A、B：如图所示，n=2，物体做匀速运动，f=2F=2×10N=20N；故A、B错误。
C、D：物体移动的路程S′=v物t，拉力移动的距离：S=2S′=2×v物t=2×1m/s×1s=2m，
拉力做功：W=FS=10N×2m=20J，拉力做功功率：；
故C正确，D错误。
故选C。
【答案】C。
【考点点评】考点：功率的计算、滑轮组绳子拉力的计算、功的计算。
10.（2017 岳阳）如图，用300N的力将重为500N的物体在10s内匀速提升2m，不计绳重和摩擦，在此过程中（ ）。www.21-cn-jy.com
A．绳子自由端移动的距离为6m；B．动滑轮重100N；
C．拉力做功的功率为100W；D．滑轮组的机械效率为60%
【解析】知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义；知道机械效率；了解提高机械效率的途径和意义。
解答：A．绳子自由端移动的距离为6m ，错误，绳子段数为2，移动距离为4m。
B．动滑轮重100N，正确，2F=G物+G动，代入，解之得。
C．拉力做功的功率为100W，错误，正确答案为120W。
D．滑轮组的机械效率为60%，错误，正确答案为83%。
故选B。
【答案】B。
【考点点评】考点：滑轮、机械能。
11.（2017 遵义）建筑工人用如 ( http: / / www.21cnjy.com )图所示的滑轮组，在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍．在此过程中下列说法正确的是（ ）。
A．绳子自由端沿水平方向移动了6m；
B．物体受到的拉力为750N；
C．拉力F的功率为750W；
D．滑轮组的机械效率为80%
【解析】（1）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据S=nSA求出绳子自由端沿水平方向移动；（2）物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，二力的大小相等，根据FA=f=0.4G求出物体受到的拉力；（3）根据W=FS求出拉力F做的功，根据求出拉力F的功率；（4）根据W有=FASA求出拉力做的有用功，根据求出滑轮组的机械效率。
A．由图可知，n=2，则绳子自由端沿水平方向移动的距离s=nSA=2×2m=4m，故A错误。
B．物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，
则物体受到的拉力FA=f=0.4G=0.4×1500N=600N，故B错误。
C．拉力F做的功W总=Fs=375N×4m=1500J，则拉力F的功率，故C错误。
D．有用功W有=FASA=600N×2m=1200J，则滑轮组的机械效率，故D正确。
故选D。
【答案】D。
【考点点评】考点：滑轮组绳子拉力的计算、滑轮（组）的机械效率、功率的计算。
12.（2017 济宁）如图是一个 ( http: / / www.21cnjy.com )杠杆式简易起吊机，它上面装了一个定滑轮可以改变拉绳的方向，杠杆OBA可绕O点转动，重物通过绳子对杠杆的拉力为阻力。图中能够正确表示动力臂的是（ ）。2-1-c-n-j-y
A．l1； B．l2； C．l3； D．l4
【解析】动力臂为支点到动力作用线的距离，据此判断。
由图可知，动力为拉动杠杆的力，动力作用在滑轮与杠杆之间的拉绳上，动力臂为支点到动力作用线的距离，故l2为动力臂。
故选：B。
【答案】B。
【考点点评】考点：力臂的画法。
13.（2017 泰安）如图所示的四种用具中，正常使用时属于省力杠杆的是（ ）。
( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
A．天平 B．裁纸刀 C．筷子 D．钓鱼竿
【解析】本题主要考查对杠 ( http: / / www.21cnjy.com )杆分类方法的了解，动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆，动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆，动力臂等于阻力臂的杠杆为等臂杠杆。
A：天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，故A错误。
B：裁纸刀在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B正确。
C：筷子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故C错误。
D：钓鱼竿在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D错误。
故选B。
【答案】B。
【考点点评】考点：杠杆的应用、杠杆的分类。
14.（2017 连云港） ( http: / / www.21cnjy.com )如图所示，在均匀杠杆的A处挂3个钩码，B处挂2个钩码，杠杆恰好在水平位置平衡，已知每个钩码的质量均为50g，若在A，B两处各加1个钩码，那么杠杆（ ）。
A．右边向下倾斜；B．左边向下倾斜；
C．仍保持水平位置平衡；D．无法确定杠杆是否平衡
【解析】（1）杠杆的平衡条件：动 ( http: / / www.21cnjy.com )力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1×L1=F2×L2；（2）在A、B两处再各加挂一个50g的钩码后，分析两边的力和力臂的乘积是否还相等，据此判断杠杆是否还平衡。
（1）如图所示，每个钩码的质量为5 ( http: / / www.21cnjy.com )0g，重力为G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N，杠杆上每小格的长度假设为1cm，则FA=0.5N×2=1N，LA=1cm×2=2cm，FB=0.5N，LB=1cm×4=4cm；
所以FA×LA=FB×LB；
（2）在A、B两处再各加挂一个50g ( http: / / www.21cnjy.com )的钩码后，FA′=0.5N×3=1.5N，FB′=0.5N×2=1N，LA和LB的长度都不变，则FA′×LA=1.5N×2cm=3N cm，FB′×LB=1N×4cm=4N cm
因为FA′×LA＜FB′×LB
所以杠杆右边下倾。故选A。
【答案】A。
【考点点评】考点：杠杆的平衡条件。
填空题
15.（2017 福建）如图所示，撬起瓶盖的起瓶器是属于 杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”），其支点是图中 点。
【解析】（1）根据杠杆绕着转动的固 ( http: / / www.21cnjy.com )定点叫支点，可判断杠杆的支点；（2）结合图片和生活经验，先判断起瓶器在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
根据起瓶器的使用可知，支点是A点，动力作用在手与起瓶器接触点，阻力作用在B点，所以，起瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。
故答案为：省力、A。
【答案】省力、A。
【考点点评】考点：杠杆的分类、杠杆及其七要素。
16.（2017 福建）如图所示，用相 ( http: / / www.21cnjy.com )同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用F1、F2匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦。若GA＞GB，则η甲 η乙；若FA=FB，则GA GB。（选填“＞”、“＜”或“=”）
【解析】（1）不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，根据结合GA＞GB比较两滑轮组的机械效率关系；（2）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据结合FA=FB得出提升物体的重力关系。
解答：（1）不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，则滑轮组的机械效率：
因物体的重力G越大，越小， ( http: / / www.21cnjy.com )越大，且动滑轮的重力相等，所以，GA＞GB时，η甲＞η乙；
（2）由图可知，n甲=2，n乙=3，由F= ( http: / / www.21cnjy.com )（G+G动）可得，提升物体的重力：G=nF﹣G动，
则FA=FB时，提升物体的重力关系为GA＜GB。
故答案为：＞、＜。
【答案】＞、＜。
【考点点评】考点：机械效率的大小比较、滑轮组绳子拉力的计算。
17.（2017 天水）如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重为6N。
（1）实验时应竖直向上 拉动弹簧测力计，测得拉力大小为2.5N；
（2）若钩码上升的高度为10cm，该滑轮组的机械效率为 ；
（3）若仅增加钩码的质量，则该滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
【解析】（1）实验时应匀速拉动测 ( http: / / www.21cnjy.com )力计；（2）根据实验数据，由效率公式求出滑轮组的效率；（3）使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，因此机械效率会变大。
（1）实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计。
（2）由图示滑轮组可知，滑轮组承重绳子的有效股数n=3，滑轮组的机械效率：
。
（3）使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，则有用功占总功的比例增大，也就是机械效率变大。
故答案为：（1）匀速；（2）80%；（3）增大。
【答案】（1）匀速；（2）80%；（3）增大。
【考点点评】考点：滑轮（组）机械效率的测量实验。
18．（2017 济宁） ( http: / / www.21cnjy.com )小可在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200N的水桶，若不计绳重、滑轮重及摩擦，则人拉绳子A端的动力为 N；实际测量A端的拉力为110N，不计绳重及摩擦，则滑轮重为 N。
【解析】（1）不计动滑轮重、绳重和摩擦，根据F= ( http: / / www.21cnjy.com )G求出拉力；（2）根据F= ( http: / / www.21cnjy.com )（G+G动）求出动滑轮重。
（1）因为动滑轮有两段绳子吊着物体，不计动滑轮重、绳重和摩擦，拉力F= ( http: / / www.21cnjy.com )G= ( http: / / www.21cnjy.com )×200N=100N；（2）若不计绳重及摩擦，实际测量A端的拉力为110N时，根据F= ( http: / / www.21cnjy.com )（G+G动）得G动=2F﹣G=2×110N﹣200N=20N。
故答案为：100、20。
【答案】100、20。
【考点点评】考点：滑轮组绳子拉力的计算。
19.（2017 杭州）小金将长为0.6 ( http: / / www.21cnjy.com )米、质量可忽略不计的木棒搁在肩上，棒的后端A挂一个40牛的物体，肩上支点O离后端A为0.2米，他用手压住前端B使木棒保持水平平衡，如图所示，小金的质量为50千克，则此时手压木棒的压力大小为 牛，肩对木棒的支持力大小为 牛，人对地面的压力大小为 牛（g=10牛/千克）。21*cnjy*com
【解析】（1）根据杠杆平衡条件求出拉力的大小；（2）肩对木棒的支持力大小为F=FA+FB；（3）对人进行受力分析即可解答。
（1）由题根据杠杆的平衡条件有：F×OB=G×OA，即：F×（0.6m﹣0.2m）=40N×0.2m，
所以：F=20N；即手压木棒的压 ( http: / / www.21cnjy.com )力大小为20N；肩对木棒的支持力大小为F′=F+G=20N+40N=60N；人对地面的压力大小为F″=G人+F′=mg+F′=50kg×10N/kg+60N=560N。
故答案为：20、60、560。
【答案】20、60、560。
【考点点评】考点：杠杆的应用。
20．（2017 襄阳）小明利用刻度均匀的匀质杠杆做探究“杠杆的平衡条件”实验。
（1）实验前，将杠杆的中点置于支 ( http: / / www.21cnjy.com )架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉，这时应将平衡螺母向 （填“左”或“右”）端调节，直到杠杆在水平位置平衡。
（2）得出杠杆的平衡条件“动力×动力臂=阻力臂”后，小明又进一步探究杠杆平衡时动力和动力臂的关系．实验过程中，保持阻力和阻力臂不变，在杠杆水平平衡时，测出多组动力F1和动力臂L1的数据，并绘制了F1与L1的关系图象，如图所示，请根据图象推算，当L1为0.1m时，F1为 N。
【解析】（1）杠杆右端下 ( http: / / www.21cnjy.com )沉，说明杠杆的重心在支点右侧，调节平衡螺母应使杠杆重心左移，这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响；（2）由于此题中的阻力和阻力臂不变，故据杠杆的平衡条件分析即可解决。
解答：（1）杠杆右端下沉，说明杠杆重心右移，应将平衡螺母（左端和右端的均可）向左调节，直到杠杆在水平位置平衡。
（2）由于此题中的阻力和阻力臂不变，据F1L1=F2L2可知，利用图象中任意一组数据都能得出，F2L2=F1L1=0.2m×3N=0.6N m；故若当L1为0.1m时，；
故答案为：（1）左；（2）6。
【答案】（1）左；（2）6。
【考点点评】考点：探究杠杆的平衡条件实验。
21.（2017 德阳）某建筑 ( http: / / www.21cnjy.com )工地用如图所示的滑轮组提升重物，工人对绳的拉力F为400N，并能用10s的时间将96kg的重物匀速提升2m，则拉力F的功率为 W，此时滑轮组的机械效率为 %。（不计绳重和摩擦，取g=10N/kg）
【解析】（1）知道拉力大小，由 ( http: / / www.21cnjy.com )滑轮组结构得出承担物重的绳子股数n=3，则s=3h，利用W总=FS求拉力做功，再利用功率公式求拉力做功功率；（2）知道物重G和提升的高度，利用W=Gh求有用功；再利用效率公式求滑轮组的机械效率。
（1）由图知，n=3，则绳端移动的距离：s=3h=3×2m=6m，拉力F做的功：W总=FS=400N×6m=2400J；
拉力F做功的功率：；
（2）重物的重力：G=mg=96kg×10N/kg=960N，
有用功：W有用=Gh=960N×2m=1920J；
滑轮组的机械效率：。
故答案为：240、80。
【答案】240、80。
【考点点评】考点：滑轮（组）的机械效率、功率的计算。
三、作图题
22.（2017 威海）如图所示， ( http: / / www.21cnjy.com )轻质杠杆OA在路灯和轻绳AB的共同作用下，在水平方向处于静止状态，请画出轻绳AB对杠杆的动力F1的力臂L1和阻力F2的示意图。
( http: / / www.21cnjy.com )
【解析】阻力F2的作用点在点A，方向向下，动力的力臂L1为支点O到动力的作用线的距离。
由图可知，杠杆的支点为O，过支点O向动力 ( http: / / www.21cnjy.com )F1作用线引垂线段，即为其力臂L1，阻力是灯对杠杆A点的拉力，过A点沿竖直向下的方向画一条有向线段，用F2表示，即为阻力的示意图；如图所示。
【答案】如图。
【考点点评】考点：力臂的画法。
23.（2017 天水）如图所示，质地均匀的圆柱形细木棒放在地面上，另一端与支点O连接，在图中画出木棒所受重力的示意图、重力的力臂。
( http: / / www.21cnjy.com )
【解析】重力G的作用点在重心（粗细均匀的木棒，中心在几何中心上），方向是竖直向下，重力的力臂是从支点O到重力作用线的垂直距离。
均匀木棒的中心为木棒的重心，从重 ( http: / / www.21cnjy.com )心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段，并标上符号G，即为重力的示意图；从支点O作重力作用线的垂线，垂线段的长即为重力的力臂L，如图所示。
【答案】
【考点点评】考点：重力示意图、力臂的画法。
24.（2017 临沂）图丙中，O是杠杆OA的支点，请画出拉力F的力臂。
( http: / / www.21cnjy.com )
【解析】力臂是从支点到力的作用线的距离，先找到支点O，在沿力的方向做出力的作用线，然后从支点到里的作用线作垂线段，标上力臂的符号；如下图。
【答案】如图。
【考点点评】考点：简单机械、示意图。
四、计算题
25.（2017 泰安）如图是工人利用 ( http: / / www.21cnjy.com )滑轮组提升重为810N物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s，工人拉力F的功率为90W，物体上升10s拉力F克服滑轮组的摩擦做的功是60J，不计绳重。求：
（1）工人拉绳子的速度；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）滑轮组中的动滑轮的重力。
【解析】（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数，根据v绳=nv物求出绳端移动的速度；（2）根据求出滑轮组自由端的拉力F；根据求出滑轮组的机械效率；（3）根据S=nh求出绳端移动的距离，根据W=FS求出总功，根据W=Gh求出有用功和克服动滑轮重力所做的额外功，总功减去有用功、减去克服滑轮组的摩擦做的功，就是克服动滑轮重力所做的额外功，利用W轮=G轮h可求动滑轮的重力。
（1）由图可知，n=3，绳端移动的速度：v绳=nv物=3×0.1m/s=0.3m/s；
（2）根据可得，工人的拉力：，
滑轮组的机械效率：；
（3）重物上升的高度：h=vt=0.1m/s×10s=1m，拉力做的有用功：W有用=Gh=810N×1m=810J，
拉力做的总功：W总=FS=Fnh=300N×3×1m=900J，
提升动滑轮做的额外功：W轮=W总﹣W有用﹣Wf=900J﹣810J﹣60J=30J，
由W轮=G轮h可得，动滑轮的重：G轮= ( http: / / www.21cnjy.com )= ( http: / / www.21cnjy.com )=30N。
答：（1）工人拉绳子的速度是0.3m/s；（2）滑轮组的机械效率是90%；（3）滑轮组中的动滑轮的重力是30N。21教育网
【答案】（1）工人拉绳子的速度是0.3m/s；（2）滑轮组的机械效率是90%；（3）滑轮组中的动滑轮的重力是30N。
【考点点评】考点：滑轮（组）的机械效率、速度公式及其应用、滑轮组绳子拉力的计算。
26.（2017 郴州）利用如图所示的滑 ( http: / / www.21cnjy.com )轮组，用F=1000N的力拉绳子自由端，货物A以0.1 m/s的速度匀速直线运动l0s，整个过程中，滑轮组的机械效率为75%．求：
（1）货物A在10 s内移动的距离；
（2）这个过程中拉力F的功率；
（3）水平地面对货物A的摩擦力大小。
【解析】（1）根据S=vt算出货物A在10s内移动的距离；（2）由图示可知，滑轮组承重绳子的有效股数：n=2，求出绳子自由端移动的距离；由功率公式P=Fv求出拉力的功率；（3）根据机械效率公式η= ( http: / / www.21cnjy.com )= ( http: / / www.21cnjy.com )= ( http: / / www.21cnjy.com )求出摩擦力。
【答案】解：（1）根据v= ( http: / / www.21cnjy.com )可知货物A在10 s内移动的距离：sA=vAt=0.1m/s×10s=1m；
（2）由图可知，动滑轮上绳子的有效股数：n=2，绳子自由端移动的速度：
v绳=nvA=2×0.1m/s=0.2m/s，
拉力的功率：；
（3）由η= ( http: / / www.21cnjy.com )= ( http: / / www.21cnjy.com )= ( http: / / www.21cnjy.com )得摩擦力：f=nηF=2×75%×1000N=1500N。
答：（1）货物A在10 s内移动的距离为1m；（2）这个过程中拉力F的功率200W；（3）水平地面对货物A的摩擦力大小1500N。
【考点点评】考点：机械效率计算。
27.（2017 襄阳）质量 ( http: / / www.21cnjy.com )为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。（g=10N/kg）
（1）影响滑轮组机械效率的因素之一是 ；
（2）若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，求拉力的功率。
（3）求动滑轮受到的重力。
（4）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？
【解析】（1）影响滑轮组机械效率高低的因素主要有动滑轮的重力、提升物体的重力和绳子间的摩擦；（2）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s=nh求出绳端移动的距离，根据W=FS求出拉力做的功，利用求出拉力的功率；（3）由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=60%，机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，根据求出动滑轮受到的重力；（4）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力等于人的重力，根据G=mg求出其大小，根据求出提升的最大物重，然后利用求出滑轮组的最大机械效率。
解答：（1）已知机械中摩擦力及绳重忽略不计，则影响滑轮组机械效率的因素有物重、动滑轮重；
（2）由图可知，n=3，则绳端移动的距离：s=nh=3×6m=18m，
拉力做的功：W=FS=400N×18m=7200J，
拉力的功率：P= ( http: / / www.21cnjy.com )= ( http: / / www.21cnjy.com )=120W；
（3）由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=60%，
因机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率：
η= ( http: / / www.21cnjy.com )= ( http: / / www.21cnjy.com )= ( http: / / www.21cnjy.com )= ( http: / / www.21cnjy.com )=60%，解得：G动=200N。
（4）已知工人的质量为6 ( http: / / www.21cnjy.com )0kg，则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力：F大=G人=m人g=60kg×10N/kg=600N，
由F= ( http: / / www.21cnjy.com )（G+G动）可得，提升的最大物重：G大=nF大﹣G动=3×600N﹣200N=1600N，
则滑轮组的最大机械效率：η大= ( http: / / www.21cnjy.com )×100%= ( http: / / www.21cnjy.com )×100%≈88.9%．
答：（1）物重（或动滑轮重）；（2）拉力 ( http: / / www.21cnjy.com )的功率为120W；（3）动滑轮受到的重力为200N；（4）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是88.9%。
【答案】（1）物重（或动滑轮重）；（2 ( http: / / www.21cnjy.com )）拉力的功率为120W；（3）动滑轮受到的重力为200N；（4）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是88.9%。
【考点点评】考点：滑轮（组）的机械效率、功率的计算。
一、选择题
1.（2016·深圳市模拟）下列图中，属于等臂杠杆的是（ ）。
( http: / / www.21cnjy.com )
【解析】羊角锤支点是锤子与木块接触点， ( http: / / www.21cnjy.com )阻力点在钉子位置，动力点在手的位置，故不是等臂杠杆；钳子的支点是转轴，阻力点在钳口，动力点在钳柄，故不是等臂杠杆；起子的支点在瓶盖中央，阻力点在瓶盖边沿，动力点在手握的位置，故不是等臂杠杆；天平的支点在横梁的中央支撑位置，阻力点在左盘，动力点在右盘，故事等臂杠杆。
正确答案是D。
【答案】D。
【考点点评】考点：杠杆的分类。
2.（2017·深圳市南山区模拟）如图所示情景中，与其对应的物理知识正确的是（ ）。
A．如果两侧各去掉一个钩码，杠杆左端会下沉 B．当地的大气压强为78cm高的水银柱所产生的压强 C．静止的木块对斜面的压力示意图 D．电冰箱的金属外壳要接地
【解析】（1）根据杠杆的平衡条件 ( http: / / www.21cnjy.com )判断杠杆的转动情况；（2）在托里拆利实验中，大气压所能支持的水银柱的高度是指玻璃管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度，据此读图可得出结论；（3）压力是垂直作用在物体表面上的力；（4）家用电器的金属外壳需与大地相连，防止外壳带电，发生触电事故。
A：如果两侧各去掉一个钩码，左侧=G×3L=3GL；右侧=2G×2L=4GL，右侧力和力臂的乘积大，右侧下沉，故A错误。
B：由图知，玻璃管内水银面 ( http: / / www.21cnjy.com )与玻璃管口的长度为78cm，当时的大气压强应等于玻璃管内水银面到水银槽中水银面的高度差，故当地的大气压强与78cm高的水银柱所产生的压强不相等，故B错误。
C：木块对斜面的压力应垂直于斜面，指向斜面，故C错误。
D：为防止触电事故，电冰箱的金属外壳应接地，故D正确。
故选D。
【答案】D。
【考点点评】考点：杠杆的平衡条件、压力及重力与压力的区别、大气压强、安全用电原则。
3.（2016·深圳市模拟）下列机械或工具的使用，属于费力杠杆的是（ ）。
( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
羊角锤 B．筷子 C．起瓶器 D．独轮车
【解析】羊角锤支点是锤子与木块接触 ( http: / / www.21cnjy.com )点，阻力点在钉子位置，动力点在手的位置，动力距大于阻力距，故是省力杠杆；筷子支点在筷子的上端，阻力点在筷子夹取食物位置，动力点在手的位置，阻力距大于动力距，故是费力杠杆；起瓶器的支点在瓶盖中央，阻力点在瓶盖边沿，动力点在手握的位置，故动力距大于阻力距，故是省力杠杆；独轮车支点是车轮与地面的接触位置，阻力点在车上货物的重心，动力点在手的位置，故动力距大于阻力距，属于省力杠杆。
正确答案是B。
【答案】B。
【考点点评】考点：杠杆分类。
4.（2016·深圳市龙华区模拟）如图所示的四种机械装置中，不能省力的装置是（ ）。
A．自行车的脚踏板 B．旗杆顶部的定滑轮 C．水管上的水龙头 D．大门上的门把手
【解析】（1）自行车的脚踏板 ( http: / / www.21cnjy.com )、水管上的水龙头、大门上的门把手都是轮轴，轮半径大于轴半径，即杠杆的动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；（2）定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力。
A：自行车的脚踏板是轮轴，轮半径大于轴半径，在使用时动力臂大于阻力臂，是省力机械，故A不符合题意。
B：旗杆顶的定滑轮是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，既不省力也不费力，故B符合题意。
C：水管上的水龙头是轮轴，轮半径大于轴半径，在使用时动力臂大于阻力臂，是省力机械，故C不符合题意。
D：大门上的门把手是轮轴，轮半径大于轴半径，在使用时动力臂小于阻力臂，是省力机械，故D不符合题意。
故选B。
【答案】B。
【考点点评】考点：杠杆分类。
5.（2016·深圳市南山区模拟）如图所示的简单机械中，属于费力杠杆的是（ ）。
A．起子 B．镊子 C．钢丝钳 D．订书机
【解析】结合生活经验，找出支点，判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
A：起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
B：在使用镊子时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。
C：钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
D：订书机在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
故选B。
【答案】B。
【考点点评】考点：杠杆的分类。
6.（2016·深圳市模拟）关于简单机械下列说法中正确的是（ ）。
A．定滑轮能改变力的大小，也能改变力的方向；
B．使用滑轮组不仅省力而且省功；
C．做功越多的机械，其机械效率就越高；
D．功率越大的机械，做功就越快
【解析】A．定滑轮能改变力的大小，也能改变力的方向；此说法错误。定滑轮可以改变力的方向但不能改变力的大小。
B．使用滑轮组不仅省力而且省功；此说法错误。使用滑轮组，可以省力，但不能省功。
C．做功越多的机械，其机械效率就越高；此说法错误，简单机械做功多，但不能说明其效率就高。
D．功率越大的机械，做功就越快；此说法正确。功率就是描述做功快慢的物理量，功率大，说明做功快。
正确答案是D。
【答案】D。
【考点点评】考点：滑轮及滑轮组的特点、功、功率。
7.（2016·深圳市特训）如图，O为 ( http: / / www.21cnjy.com )杠杆的支点，杠杆右端挂有重为G的物体，杠杆在力F1的作用下在水平位置处于平衡。如果用力F2代替力F1使杠杆仍在图中位置保持平衡，下面关系正确的是（ ）。21·世纪*教育网
A. F2< F1 F1>G； D. F1> F2>G
【解析】根据图中所示，可以看出阻力臂大于动力臂，故动力小于阻力G；F2与力臂垂直，要保持图中状态不变，故F2小于F1，所以正确答案是D。
【答案】D。
【考点点评】考点：杠杆的概念。
8.（2016·深圳市南山区模拟）如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中（ ）。
A．甲图省力，机械效率甲图大；B．甲图省力，机械效率一样大；
C．乙图省力，机械效率乙图大；D．乙图省力，机械效率一样大
【解析】（1）分析左图滑轮组的结构，得出承担物重的绳子股数n=3，则拉力端移动的距离S=3h，因摩擦力可以忽略不计，根据求拉力的大小；利用求机械效率大小；；（2）同理，求出右图的拉力和机械效率，通过比较得出答案。
分析左图可知，n=3，则s=3h，因为摩擦力可以忽略不计，所以，。
（2）分析右图可知，n=2，则s=2h，因为摩擦力可以忽略不计，所以，
，由此可知：F1＜F2，η1=η2，所以甲图省力，机械效率一样大。
故选B。
【答案】B。
【考点点评】考点：滑轮组绳子拉力的计算、机械效率的计算。
9.（2016·深圳市模拟）弹簧秤A和B及滑轮组均处于静止状态，F=10N，若不考虑秤重，滑轮重及摩擦，弹簧秤A和B的示数分别为：
A.30N和30N；B.30N和20N；
C.20N和20N；D.20N和30N
【解析】由图可知，A、B两个弹簧测力计所连 ( http: / / www.21cnjy.com )接的滑轮nA=3，nB=2；因为F=10N，故A弹簧测力计的示数为30N，B弹簧测力计的示数是20N。
正确答案是B。
【答案】B。
【考点点评】考点：滑轮组及其应用。
10.（2016·深圳市 ( http: / / www.21cnjy.com )特训）用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的重物匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）。
A．绳子受的拉力F1和F2大小相等，滑轮组的机械效率相同；
B．绳子受的拉力F1和F2大小不相等，滑轮组的机械效率不同；
C．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功相等；
D．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功不相等
【解析】由图可知，甲滑轮组n=2，乙滑轮组n=3，；货物重相同，故，；甲图中，绳子自由端移动的距离是物体升高h的2倍，乙图中，绳子自由端移动的距离是物体升高h的3倍，所以，两个力对物体做功相同（忽略绳重及摩擦）。
所以，正确答案是C。
【答案】C。
【考点点评】考点：滑轮组、功、机械效率。
11.（2016·深圳市模拟）题图中，要将一圆柱体重物推上台阶，最小的作用力应是（ ）。
A．F1；B．F2；C．F3；D．F4
【解析】由题图可知，支点在圆柱体与直角接触位 ( http: / / www.21cnjy.com )置，阻力点是圆柱体的重心，动力点是力的作用点，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；最省力的施力方向是与力臂垂直的方向，故F3最省力。
正确答案是C。
【答案】C。
【考点点评】考点：杠杆、力与力臂大小比较。
12.（2016·深圳市罗湖区模拟）如图所示，下列器件中属于省力杠杆的是（ ）。
【解析】坩埚钳支点在转轴，动力 ( http: / / www.21cnjy.com )距小于阻力距，属于费力杠杆；剪刀支点在转轴，动力距大于阻力距，属于省力杠杆；筷子支点在筷子后端，动力距小于阻力距，属于费力杠杆；镊子支点在后端，动力距小于阻力距，属于费力杠杆。
故，正确答案是B。
【答案】B。
【考点点评】考点：杠杆的分类。
13.（2016·深圳市宝安区模拟）某次 ( http: / / www.21cnjy.com )刮大风时把一棵大树吹倒了，需要两个工人把它扶起，工人们想到了如图所示的四种方案，每个人所需拉力最小的方案是（ ）。
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A B C D
【解析】A：由图可知，右边的树其 ( http: / / www.21cnjy.com )实就是一个动滑轮；则利用动滑轮可以省一半的力；但是，把绳子放到树的底部，则动力臂太短不省力；故A不符合题意。
B：由图可知，右边的树其实就是一个动滑轮；则利用动滑轮可以省一半的力；而且把绳子放到树的上部，动力臂较长，则动力较小；故B符合题意。
C：由图可知，右边的树其实就是一个定滑轮，则使用时，不会省力；而且，将绳子放到树的底部会更费力；故C不符合题意。
D：由图可知，右边的树其实 ( http: / / www.21cnjy.com )就是一个定滑轮；则使用时，不会省力；把绳子放到树的上部，动力臂较长，则动力较小，但是，较B选项，力还是较大的；故D不符合题意。
故选B。
【答案】B。
【考点点评】考点：简单机械、滑轮。
14.（2016·深圳市模拟）用如图所示的四种机械提起同一重物，不计机械自重和摩擦，最省力的是（ ）。
【解析】在不计机械自重和摩擦时，A图 ( http: / / www.21cnjy.com )是定滑轮，力与物重相同；B图，动力臂小于阻力臂，拉力F大于物重；C图，滑轮组n=2，拉力是物重的1/2；D图，滑轮组n=3，拉力是物重的1/3。故最省力的是D。
【答案】D。
【考点点评】考点：简单机械、滑轮组。
15.（2016·深圳市龙岗 ( http: / / www.21cnjy.com )区模拟）如图所示，小明用一可绕O点转动的轻质杠杆，将挂在杠杆下的重物提高，他用一个始终与杠杆垂直的力F，使杠杆由竖直位置缓慢转到水平位置，在这个过程中此杠杆（ ）。
A．一直是省力的；B．先是省力的，后是费力的；
C．一直是费力的；D．先是费力的，后是省力的；
【解析】（1）力臂的概念：从支点到力的作用线的距离叫做力臂；（2）运用杠杆的平衡条件F1l1=F2l2分析动力的大小变化。2·1·c·n·j·y
由图可知动力F1的力臂始终保持不变，物体的 ( http: / / www.21cnjy.com )重力G始终大小不变，在杠杆从竖直位置向水平位置转动的过程中，重力的力臂逐渐增大，在L2＜L1之前杠杆是省力杠杆，在L2＞L1之后，杠杆变为费力杠杆。
答案是B。
【答案】B。
【考点点评】考点：杠杆的动态平衡分析、杠杆的分类。
16.（2016·深圳市龙华区模拟）下列机械或工具的使用，属于费力杠杆的是（ ）。
A.羊角锤 B．筷子 C．起瓶器 D．独轮车
【解析】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
A：羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
B：筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。
C：起瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
D：独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
故选B。
【答案】B。
【考点点评】考点：杠杆的分类。
17.（2016·深圳市龙华 ( http: / / www.21cnjy.com )区模拟）如图所示，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2。若不计绳重与摩擦，则（ ）。
A．W1=W2，η1=η2；B．W1=W2，η1＜η2；
C．W1＜W2，η1＞η2；D．W1＞W2，η1＞η2
【解析】根据总功等于有用功加上额外功，由图可知甲是定滑轮，乙是动滑轮，所以利用乙滑轮做的额外功多，可以比较出两种情况的总功大小；再根据两种情况的有用功相同，利用即可比较出二者机械效率的大小。
因为小明分别用甲、乙两个滑轮把 ( http: / / www.21cnjy.com )同一袋沙子从地面提到二楼，所以两种情况的有用功相同；当有用功一定时，利用机械时做的额外功越少，则总功越少，机械效率越高；因为乙滑轮是动滑轮，所以利用乙滑轮做的额外功多，则总功越多，机械效率越低。
即W1＜W2，η1＞η2，所以C选项正确。
故选C。
【答案】C。
【考点点评】考点：功与机械效率的大小比较。
18.（2016·深圳市南山区五校联 ( http: / / www.21cnjy.com )考）“给我一个支点和一根足够长的棍，我就能翘起整个地球”下列生产和生活中的杠杆与阿基米德设想的杠杆属于同一类型的是（ ）。
( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
A．天平 B．铁锹 C．钓鱼竿 D．铡刀
【解析】结合生活经验分析动力臂和阻 ( http: / / www.21cnjy.com )力臂的大小关系，当动力臂大于阻力臂时，是省力杠杆；当动力臂小于阻力臂时，是费力杠杆，费力但省距离；当动力臂等于阻力臂时，是等臂杠杆。
解答：阿基米德的杠杆是在宇宙中找一点，就能翘起整个支点，属于省力杠杆。
A：天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆。
B：铁锹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。
C：钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。
D：铡刀在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
故选D。
【答案】D。
【考点点评】考点：杠杆的分类。
19.（2016·深圳市盐田区模拟）如图所 ( http: / / www.21cnjy.com )示，一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动，在木杆的右端施加一个始终垂直于杆的作用力F，使杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中，力F的大小将（ ）。
A．一直是变大的； B．一直是变小的；
C．先变大，后变小； D．先变小，后变大
【解析】从支点向力的作用线作垂线， ( http: / / www.21cnjy.com )垂线段的长度即力臂。根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析，力F作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直，即动力臂不变，然后分析阻力与阻力臂的关系，并得出正确结果。
根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析 ( http: / / www.21cnjy.com )，将杠杆缓慢地由最初位置拉到水平位置时，动力臂不变，阻力为杠杆的重力，也不变，阻力力臂变大，所以动力变大。当杠杆从水平位置拉到最终位置时，动力臂不变，阻力不变，阻力臂变小，所以动力变小。21世纪教育网版权所有
故F先变大后变小，选C。
【答案】C。
【考点点评】考点：杠杆的平衡分析及其应用。
20.（2016·深圳市盐田区模 ( http: / / www.21cnjy.com )拟）小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组（如图所示），分别将同一物体匀速提高到相同高度，滑轮组的机械效率分别为η1、η2。下列关系正确的是（忽略绳重及摩擦）（ ）。
A．F1＞F2，η1=η2； B．F1＞F2，η1＞η2；
C．F1＜F2，η1=η2； D．F1＜F2，η1＞η2
【解析】忽略绳重及摩擦，使用滑轮组时的拉力，左图承担物重的绳子股数n=2，右图承担物重的绳子股数n=3，而动滑轮重相同、提升的物体重相同，据此判断拉力大小关系；两图分别将同一物体匀速提高到相同高度，做的有用功相同；由题知，忽略绳重及摩擦，所做的额外功为提升动滑轮做的功，由W额=Gh可知额外功相同，又因为总功等于有用功加上额外功，所以总功相同，所以可以得出两图的机械效率相同。
解：因为忽略绳重及摩擦，承担物重的绳子股数n1=2，n2=3。所以，两图所用拉力：
，，因为滑轮相同，提升的物体重相同，
所以F1＞F2；因为两图将同一物体匀速提高相同的高度，所以做的有用功W有相同；
因为忽略绳重及摩擦，所做的额外功W额=G轮h，额外功W额相同，又因为W总=W有+W额，所以总功相同，由，所以两图的机械效率η相同，即η1=η2。故选A。
【答案】A。
【考点点评】考点：滑轮组绳子拉力的计算、滑轮（组）的机械效率。
二、作图题
21.（2017·深圳市南山区模拟）如图所示的各图中，不正确的是（ ）。
A．光的反射 B．力F的力臂l
C．电灯的安装 D．通电螺线管的磁极
【解析】A.光的反射现象中，反射角等 ( http: / / www.21cnjy.com )于入射角；B.力臂是过支点作动力作用线的垂线段；C.安全用电原则：开关接在火线上；D.根据安培定则分析。解答如下：
A：由图可知，入射角为90°-50°=40°，光的反射现象中，反射角等于入射角；反射角也为40°，故A正确。
B：力臂是过支点作动力作用线的垂线段；而图中表示的是力F作用线的一部分，不是力臂，故B错误。
C：安全用电原则：开关接在火线上，零线接在灯泡的螺旋套上，符合要求，故C正确。
D：右手握住螺线管，四指弯曲方向为电流的绕行方向，大拇指所指的方向为螺线管N极方向，故D正确。
故选B。
【答案】B。
【考点点评】考点：光的反射、力臂的画法、通电螺线管的磁场、家庭电路的连接。
三、计算题
22.（2016·深圳市模 ( http: / / www.21cnjy.com )拟）搬运煤气罐的工人通常利用斜面装卸煤气罐。如图，煤气罐的质量为30kg，底面积300cm2。工人将煤气罐沿着长2m，高1m的斜面从底部匀速推上斜面的顶端，沿斜面所用的推力F为250N。（不计空气阻力，g取10N/kg）。求：
⑴煤气罐静止放置在水平地面上时对地面的压强。
⑵将煤气罐匀速拉上斜面顶端过程中，推力做了多少功？
⑶工人使用斜面做工的机械效率是多少？
⑷物体和斜面之间的摩擦力是多大？
【解析】（1）由公式：，可求出煤气罐静止放在地面时，地面受到的压强；（2）由公式：可求出推力对煤气罐所做的功；（3）由公式：可求出工人做功的机械效率；（4）物体做匀速直线运动，在沿斜面方向上的推力和摩擦力是一对平衡力，故推力大于摩擦力。
解答如下：
【答案】（1）煤气罐受到的重力：，故煤气罐对地面的压强是：；
推力的功：；
（3）货物升高1m克服重力所做的功为：，故斜面的机械效率为：；
（4）物体做匀速直线运动，在沿斜面方向上的推力和摩擦力是一对平衡力，故推力等于摩擦力，大小为250N。
【考点点评】斜面、功、功率及其计算。
23.（2016·深圳市龙岗区模拟）我国是世 ( http: / / www.21cnjy.com )界上第一个成功完成海底沉船整体打捞工作的国家，图甲是起重工程船将“南海1号”沉船打捞出水的情况。为分析打捞工作，我们可以将实际打捞过程简化为如图乙所示的滑轮组竖直向上提升水中的金属物。已知正方体实心金属物的体积V=2.0×10﹣2m3，密度ρ物=7.9×103kg/m3，ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg，绳子重力不计。请问：
（1）金属物浸没在水中受到多大的浮力？
（2）若不计摩擦和滑轮重，当金属物始终浸没在水中时，需要多大的竖直向上拉力作用于绳子自由端才能将金属物匀速提升？
（3）将金属物完全提出水面后继续向上匀 ( http: / / www.21cnjy.com )速提升的过程中，该滑轮组的机械效率为80%，问作用于绳子自由端竖直向上的拉力是多大？（计算结果保留整数）
【解析】（1）金属物浸没在水中，排开水的体 ( http: / / www.21cnjy.com )积等于其自身体积，利用F浮=ρ水gV排求解浮力；（2）知道重物的体积和密度，利用密度公式和重力公式求金属块受到的重力；知道重物的体积（排开水的体积）和水的密度，利用阿基米德原理求金属块受到的浮力；再利用动滑轮的特点求出拉力大小；（3）把金属物提升做的功为有用功，拉力做的功为总功，利用η=求出自由端竖直向上的拉力。
解答：（1）金属物浸没在水中，则V排=V=2.0×10﹣2m3，
金属物受到的浮力为：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣2m3=200N；
（2）根据G=mg和ρ=可得金属物受到的重力：
G=ρ物V物g=7.9×103kg/m3×2.0×10﹣2m3×10N/kg=1580N，
金属物受到的浮力：F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1×103kg/m3×2×10﹣2m3×10N/kg=200N；
不计摩擦和动滑轮重，金属物受到的拉力： F=（G﹣F浮）=×（1580N﹣200N）=460N；
（3）由题意可知：，
所以绳子的自由端的拉力为：。
【答案】（1）金属物浸没在水中受到200N的 ( http: / / www.21cnjy.com )浮力；（2）若不计摩擦和滑轮重，当金属物始终浸没在水中时，需要460N的竖直向上拉力作用于绳子自由端才能将金属物匀速提升；（3）作用于绳子自由端竖直向上的拉力是658N。
【考点点评】考点：浮力大小的计算、滑轮（组）的机械效率。
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A．坩埚钳
Ｂ．剪刀
Ｃ．筷子
Ｄ．镊子
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