4.9 简单机械 机械效率
一、杠杆及杠杆平衡条件
1．杠杆
(1)定义：在力的作用下能绕着________转动的硬棒叫杠杆。
①形状：可________可________，形状任意。
②在力的作用下不易发生形变。
(2)五要素(如图所示)
点(O)：杠杆绕着________。
力(F1)：使杠杆________。
力(F2)：________杠杆转动的力。
力臂(l1)：从支点到________的距离。
力臂(l2)：从支点到________的距离。
动力、阻力都是杠杆受到的力，所以作用点在杠杆上；它们使杠杆的转动的方向相反。
（3）画力臂方法：(1)找支点O；(2)画力的作用线(虚线)；(3)画力臂(实线，过支点垂直力的作用线作垂线)；(4)标力臂
2．研究杠杆的平衡条件
(1)杠杆平衡是指杠杆________或________。
(2)杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是动力×动力臂＝阻力×阻力臂。用公式表示是________。
3．杠杆的种类
A．省力杠杆：动力臂l1________阻力臂l2，优点是省力；
B．费力杠杆：l1________l2，优点是省距离；
C．等臂杠杆：l1________l2，不省力也不费力。
二、滑轮
4.三种不同滑轮的对比
定滑轮
动滑轮
滑轮组
示意图
定义
中间的轴________的滑轮
和重物________的滑轮
定滑轮、动滑轮________成滑轮组
实质
________杠杆
________倍的杠杆
________杠杆
特点
不能________但是能________动力的方向
能省________的力，但________改变动力的方向
既能________又能改变________的方向
动力与阻力及移动距离的关系
F1＝F2
s＝h
F1＝F2
s＝2h
n段绳子承担总重F＝G，S＝nh
三、斜面
5.定义：一个与水平面成一定夹角的________平面。
6.特点：________机械。
如图：用F表示力，s表示斜面长，h表示斜面高，物重为G。理想情况下，根据功的原理，得W＝Fs＝Gh，变形得F＝Gh/s，当h一定时，斜面越长越________；例盘山公路。
螺旋线可以看做是绕着圆柱上的斜面；例：饮料瓶瓶盖、螺旋千斤顶等。
四、机械效率
7.使用机械时，人们对机械做的功是________功，机械克服有用阻力做的功是________功，克服额外阻力做的功是________功，有用功和额外功之和，叫做________功。
8.机械效率：有用功与总功的________叫机械效率，公式________。它________单位，其大小总是________ (选填“大于”或“小于”)1。
9.提高机械效率的方法：影响机械效率的因素有________、________，提高机械效率的方法：①________机械自重使机械更合理轻巧；②经常保养润滑。
10.常见几种简单机械的机械效率
种类
杠杆
斜面
滑轮
图例
理想情况(不考虑机械自重及摩擦)
η＝1
Fs＝G物h
η＝1
Fs＝G物h
η＝1
Fs＝Gh
非理想情况(考虑机械自重及摩擦)
η＜1
η＝
η＜1
η＝
η＜1
η＝＝
11.机械效率具有可变性：由公式η＝＝可知，使用同一机械，在W额一定时，W有用越大，η也________。使用不同的机械，在W有一定时，W额越大，η________。
考点一：杠杆
例1 （2018?苏州）如图的常见器具都应用了杠杆，其中属于省力杠杆的是（ ）
A．托盘天平 B．独轮车 C．筷子 D．船桨
【解析】A、托盘天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，不省力也不费力；B、独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；C、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；D、船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。故选B。
【答案】B 【点评】此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】（2018?黑龙江）如图所示的简单机械中一定费力的是（ ）
A．起瓶器 B．撬棒 C．羊角锤 D．钓鱼竿
考点二：滑轮
例2（2018?宁波）如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。下列说法错误的是（ ）
A．F2的功率为0.6W B．弹簧测力计读数为9N
C．物体A和地面之间有摩擦力 D．如果增大F2，物体A可能向左运动
【解析】A、由图知，水平使用滑轮组，n=2，拉力端移动速度v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s，拉力做功功率P2=F2v=3N×0.2m/s=0.6W，故A正确；B、不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，弹簧测力计的示数F=3F2=3×3N=9N，故B正确；C、对于物体A，受到的力：B向左的摩擦力fB=2F2=2×3N=6N、向右的拉力F1=4N、因为A静止，所以地面向右的摩擦力f地=fB-F1=6N-4N=2N，所以物体A与地面之间有摩擦力，故C正确；D、如果增大F2，B将做加速运动，B对A的压力和接触面的粗糙程度不变，B与A之间的摩擦力不变，A受力不变，还是处于静止状态，故D错。故选D。
【答案】D。
【点评】本题考查了功率公式的应用、影响滑动摩擦力的因素、物体受力分析等知识点，要求认真审题，利用好水平使用滑轮组的特点是关键。m
【变式跟进2】（2018?凉山州）用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组来提升重物，请在图中画出最省力的绕法。
考点三：机械效率
例3（2018?福建）如图，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。与提升B相比，提升A的过程滑轮组的机械效率较大。若不计绳重与摩擦的影响，则提升A的过程（ ）
A．额外功较小 B．额外功较大 C．总功较小 D．总功较大
【解析】AB、由题知，提起两物体所用的滑轮组相同，将物体提升相同的高度，不计绳重和摩擦，克服动滑轮重力所做的功是额外功，由W额=G动h知，提升A和B所做额外功相同，故A、B错误；CD、不计绳重与摩擦的影响，滑轮组的机械效率：，额外功相同，提升A物体时滑轮组的机械效率较大，所以提升A物体所做的有用功较大，其总功较大，故C错误、D正确。故选D。
【答案】D。
【点评】本题考查对有用功、额外功和总功以及机械效率的认识和理解，注意同一滑轮组提升物体高度相同时额外功是相同的。
【变式跟进3】（2018?青岛）工人利用如图所示的滑轮组匀速提升重600N的货物，绳子自由端被竖直拉上6m，额外功为300J．求滑轮组的机械效率
一．选择题
1．（2018?乌鲁木齐）如图所示，轻质杆可绕O点转动。分别将质量相同的纯金块、纯银块、金银制作的王冠悬挂于杆的最左端并浸没水中，将质量与王冠相同的重物对应地悬挂在杆上的A、B、C处（图中未标出），杆恰好在水平位置平衡。测得A、C两点间的距离为7cm，B、C两点间的距离为3cm。则王冠中金和银的质量比为（ ）
A．3：7 B．7：3 C．2：5 D．5：2
2．（2018?宁夏）如图所示的机械中，使用时不能省力，但能省距离的是（ ）
A．动滑轮 B．订书机 C．定滑轮 D．镊子
3．（2018?广西）在探究“杠杆平衡条件“实验中，杠杆在力F作用下水平平衡，如图所示，现将弹簧测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中，杠杆始终保持水平平衡，则拉力F与其力臂的乘积变化情况是（ ）
A．一直变小 B．一直变大 C．一直不变 D．先变小后变大
4．（2018?乌鲁木齐）如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，G1=60N，G2=38N，甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止。则每个动滑轮的重力为（ ）
A．3N B．6N C．11N D．22N
5．（2018?邵阳）某校操场上正在举行升旗仪式，同学们看着国旗冉冉升起，暗暗立志要更加努力学习。在国旗上升的过程中，下列说法不正确的是（ ）
A．以地面为参照物，国旗是运动的 B．国旗由静止到运动是由于受到了力的作用
C．旗杆上端的滑轮是一个定滑轮 D．地面相对于国旗是静止的
6．（2018?广元）用如图所示的工具提升相同重物G，（不计摩擦，不计绳、滑轮和杠杆重）最省力的是（ ）
A． B． C． D．
7．（2017?桂林）某升降式晾衣架的结构如图所示，该晾衣架没有应用到的简单机械是（ ）
A．动滑轮 B．定滑轮 C．轮轴 D．斜面
8．（2018?东营）对物理概念的理解是学好物理的关键。关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．通过改进机械的性能可以使机械效率达到100% B．做功多的机械，功率一定大
C．功率大的机械，做功一定快 D．做功快的机械，机械效率一定高
二．填空题
9．（2018?德阳）如图所示，沿斜面把质量为12kg的一个物体匀速拉到最高处，沿斜面向上的拉力是F=100N，斜面长2m、高1m，则其机械效率是________%，物体所受摩擦力是________N．（取g=10N/kg）
10．（2018?巴中）如图所示，用滑轮组将30kg的物体匀速提高1m，拉力F为200N，则有用功为________J，滑轮组机械效率为________。若增加所提物体的重力，滑轮组机械效率________（选填“变小”、“变大”或“不变”）。（不计绳重和摩擦）
11．（2016?兰州）一个重为300N的物体Q，底面积400cm2，将其放在水平地面上，它对地面的压强是________Pa．如图所示，现将物体Q挂在杠杆的B端，在A端悬挂一个重为100N的物体P，使杠杆在水平位置平衡，忽略杠杆自重的影响，若OA：OB=2：5，那么地面对物体Q的支持力为________N。
12．（2018?曲靖）如图所示，体重为500N的小强站在水平地面上，竖直向下拉动绳子使600N的物体匀速上升2m，绳端向下移动的距离为________m；若不计绳重，滑轮重及摩擦，小强对地面的压力是________N。
三．作图题
13．（2018?锦州）如图甲所示的是一种核桃钳，向内握右端的手柄，凹槽就能将核桃夹碎。该核桃钳可看作由两个杠杆组成，图乙是其中一个杠杆OBA的简化图，请在图乙画出：在A点施加的最小动力F1及其动力臂L1
14．（2018?凉山州）用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组来提升重物，请在图中画出最省力的绕法。
四．实验探究题
15．（2018?铜仁市）如图所示，小刚做“测量滑轮组的机械效率”实验时，用20N的拉力将重为30N的物体匀速提升30cm。求：
①此滑轮组是由________段绳子承担动滑轮和物体的总重。
②滑轮组的机械效率是________%。
③测量滑轮组的机械效率时，下列因素中：a．动滑轮重力、b．绳子绕法、c．摩擦力、d．定滑轮重力、e．物体重力，对滑轮组机械效率有影响的是________。
A．acde B．bce C．ace D．abcde
16．（2018?黑龙江）小红和小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件。
（1）若实验前杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向________（填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡。
（2）在实验过程中，调节杠杆在水平位置平衡的目的是________。
（3）在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂，多次实验并把数据记录在表格中。
次数
F1/N
L1/cm
F2/N
L2/cm
1
1
10
2
5
2
2
10
1
20
3
2
15
3
10
多次实验的目的是________。
（4）小明根提以上数据得出杠杆平衡条件是________。
（5）杠杆调节平衡后，小红在杠杆上的A点处挂4个钩码，如图乙所示，为使杠杆重新平衡，应在B点挂________个钩码。
（6）如图丙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
五．计算题
17．（2018?梧州）如图所示，将质量为6kg，边长为0.1m的正方体合金块，用细线挂在轻质杠杆A点处，在B点施加与杠杆垂直的力F1时，杠杆在水平位置平衡，其中OB=3OA（g取10N/kg）求：
（1）合金块的重力；
（2）合金块的密度；
（3）拉力F1的大小。
18．（2018?青岛）工人利用如图所示的滑轮组匀速提升重600N的货物，绳子自由端被竖直拉上6m，额外功为300J．求滑轮组的机械效率
一．选择题
1．（2018?河东区一模）如图所示，小明在按压式订书机的N点施加压力，将订书针钉入M点下方的纸张中，下列图能正确表示他使用该订书机时的杠杆示意图是（ ）
A． B．
C． D．
2．（2018?福州模拟）如图所示的工具使用时属于费力杠杆的是（ ）
A．核桃夹 B．筷子 C．羊角锤 D．独轮车
3．（2018?利辛县一模）如图所示，重力不计的杠杆OA，O为支点，用力F提起重为30N的物体，恰在水平位置平衡。已知OA=80cm，AB=50cm，杠杆与转轴间摩擦忽略不计，下列说法中不正确的是（ ）
A．利用该机械提起重物时不能省功 B．拉力F的力臂为40cm
C．拉力F的大小为22.5N D．拉力F为作用在A点的最小动力
4．（2018?开福区校级一模）如图所示，吊篮的重力为400N，动滑轮总重力为100N，定滑轮总重力为50N，人的重力为600N，人在吊篮里拉着绳子不动时人需用力（ ）
A．218N B．220N C．210N D．236N
5．（2017?宝安区二模）如图所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为60N的物体。不计绳重及摩擦，则图中所用拉力F的可能值是（ ）
A．25N B．30N C．35N D．40N
6．（2018?秦淮区一模）小明用图中装置提升重为 400N 的物体，不计摩擦、绳重和滑轮自重，下列说法正确的是（ ）
A．物体匀速上升时，人对绳子的拉力为 200 牛
B．人将绳子拉过 1 米，物体也上升 1 米
C．两个滑轮均为定滑轮
D．使用该装置不但能省力，还能省距离
7．（2016?周村区一模）分别用如图所示的两个滑轮组，将同一物体提升到相同的高度，若物体受到的重力为100N，动滑轮重为20N，把物体匀速提升1m的过程中（不计绳重和摩擦），下列说法中正确的是（ ）
A．乙滑轮组的效率要高于甲滑轮组的效率
B．甲、乙滑轮组中绳自由端的拉力是相等的
C．甲、乙两个滑轮组所做的总功都是120J
D．甲滑轮组所做的有用功是200J，乙滑轮组所做的有用功是300J
8．（2018?连云港一模）用滑轮组竖直向上提升重物，不计绳重和摩檫，下列措施能提高滑轮组机械效率的是（ ）
A．增大重物上升的速度 B．增大重物上升的高度
C．减小定滑轮的重力 D．减小动滑轮的重力
二．填空题
9．（2018?西湖区模拟）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1200N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，则斜面的机械效率为________，推重物时，重物受到的摩擦力为________。
10．（2018?高安市三模）如图所示，在水平拉力F的作用下重200N的物体A沿水平桌面做匀速直线运动，弹簧秤B的示数为20N，则拉力F的大小为________N，物体A与水平桌面的摩擦力大小为________N。
11．（2018?宜春模拟）如图中的开瓶器，它属于________杠杆（填“省力”或“费力”），若沿竖直向上的方向用力开启瓶盖，在图中________点用力最小（填“A”、“B”、“C”或“D”）
12．（2018?金坛区模拟）如图是用滑轮组提升重物的装置示意图物重G=600N，动滑轮重120N，滑轮组的机械效率为80%，工人拉力F的功率为0.15kw，要把重物匀速提升1m，则总功为________J，拉力________N，所需时间为________s。
三．作图题
13．（2018?杭锦后旗校级模拟）某同学在修理课桌时，如图那样用羊角锤起钉子，力的作用点为A，请在图中作出最省力的力F1的示意图及动力臂L1。
14．（2018?汕头一模）如图画出滑轮组用最小力拖出陷入泥坑里的汽车的绕线方法。
四．实验探究题
15．（2018?亭湖区校级模拟）在“探究杠杆的平衡条件”实验中，每个钩码重力相等，轻质杠杆刻度均匀。
（1）平衡时，应该让杠杆静止在________位置，这样做的目的是________。
（2）小凡同学所在实验小组完成某次操作后，实验现象如图甲所示，他们记录的数据为：动力F1=1.5N，动力臂L1=0.1m，阻力F2=1N，则阻力臂L2=________m．根据这一次实验数据，小凡 立即分析得出杠杆的平衡条件，他这种做法的不足是________。
（3）下列四个因素中，不会带来实验误差的是________
A．铁架台自身的重力足够大
B．单个钩码的重力不完全相等
C．悬挂钩码的绳套重力偏大
D．杠杆与转轴之间的摩擦偏大
（4）小凡同学所在实验小组在完成规定实验后，他们进一步探究，如果杠杆受到F2、F3两个阻力，结果会怎样？通知实验，他们得到了图乙所示的结果。根据这个结果，可以初步得到，在这种情况下杠杆的平衡条件为：F1L1=________。（F1、F2、F3的力臂分别用L1、L2、L3表 示）
16．（2017?通州区校级模拟）如图甲所示，用一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组提升重物A．拉力F随时间t的变化关系如图乙所示，重物上升的速度v随时间t变化的关系哪图丙所示。不计一切摩擦和绳重，已知在1s～2s内，滑轮组的机械效率为80%。
（1）0～1s内，重物A受到了________（选填“平衡力”或“非平衡力”）的作用，若以动滑轮为参照物，重物A是________（选填“静止”或“运动”）的。
（2）动滑轮的重力为________N，若将重物A的重力改为900N，则提升重物匀速上升时，滑轮组的机械效率将变为________%。
五、计算题
17．（2018?虹口区二模）杠杆平衡时，动力F1的大小为10牛，动力臂l1为0.2米，阻力臂l2为0.5米。求阻力F2的大小。
18．（2018?江都区校级三模）如图所示，利用滑轮组将600N的物体匀速提起，绳子自由端的拉力为250N．（不计摩擦和绳重） 求： （1）滑轮组的机械效率； （2）动滑轮的重力； （3）用该滑轮组将900N的物体提高1m，拉力做的功。
4.9 简单机械 机械效率
一、杠杆及杠杆平衡条件
1．杠杆
(1)定义：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。
①形状：可直可曲，形状任意。
②在力的作用下不易发生形变。
(2)五要素(如图所示)
①支点(O)：杠杆绕着转动的点。
②动力(F1)：使杠杆转动的力。
③阻力(F2)：阻碍杠杆转动的力。
④动力臂(l1)：从支点到动力作用线的距离。
⑤阻力臂(l2)：从支点到阻力作用线的距离。
动力、阻力都是杠杆受到的力，所以作用点在杠杆上；它们使杠杆的转动的方向相反。
（3）画力臂方法：(1)找支点O；(2)画力的作用线(虚线)；(3)画力臂(实线，过支点垂直力的作用线作垂线)；(4)标力臂
2．研究杠杆的平衡条件
(1)杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动。
(2)杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是动力×动力臂＝阻力×阻力臂。用公式表示是F1l1＝F2l2。
3．杠杆的种类
A．省力杠杆：动力臂l1大于阻力臂l2，优点是省力；
B．费力杠杆：l1小于l2，优点是省距离；
C．等臂杠杆：l1等于l2，不省力也不费力。
二、滑轮
4.三种不同滑轮的对比
定滑轮
动滑轮
滑轮组
示意图
定义
中间的轴固定不动的滑轮
和重物一起移动的滑轮
定滑轮、动滑轮组合成滑轮组
实质
等臂杠杆
动力臂为阻力臂2倍的杠杆
省力杠杆
特点
不能省力但是能改变动力的方向
能省一半的力，但不能改变动力的方向
既能省力又能改变动力的方向
动力与阻力及移动距离的关系
F1＝F2
s＝h
F1＝F2
s＝2h
n段绳子承担总重F＝G，S＝nh
三、斜面
5.定义：一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。
6.特点：省力机械。
如图：用F表示力，s表示斜面长，h表示斜面高，物重为G。理想情况下，根据功的原理，得W＝Fs＝Gh，变形得F＝Gh/s，当h一定时，斜面越长越省力；例盘山公路。
螺旋线可以看做是绕着圆柱上的斜面；例：饮料瓶瓶盖、螺旋千斤顶等。
四、机械效率
7.使用机械时，人们对机械做的功是总功，机械克服有用阻力做的功是有用功，克服额外阻力做的功是额外功，有用功和额外功之和，叫做总功。
8.机械效率：有用功与总功的比值叫机械效率，公式η＝。它没有单位，其大小总是小于(选填“大于”或“小于”)1。
9.提高机械效率的方法：影响机械效率的因素有机械自重、摩擦，提高机械效率的方法：①减轻机械自重使机械更合理轻巧；②经常保养润滑。
10.常见几种简单机械的机械效率
种类
杠杆
斜面
滑轮
图例
理想情况(不考虑机械自重及摩擦)
η＝1
Fs＝G物h
η＝1
Fs＝G物h
η＝1
Fs＝Gh
非理想情况(考虑机械自重及摩擦)
η＜1
η＝
η＜1
η＝
η＜1
η＝＝
11.机械效率具有可变性：由公式η＝＝可知，使用同一机械，在W额一定时，W有用越大，η也越大。使用不同的机械，在W有一定时，W额越大，η越小。
考点一：杠杆
例1 （2018?苏州）如图的常见器具都应用了杠杆，其中属于省力杠杆的是（ ）
A．托盘天平 B．独轮车 C．筷子 D．船桨
【解析】A、托盘天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，不省力也不费力；B、独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；C、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；D、船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。故选B。
【答案】B 【点评】此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】（2018?黑龙江）如图所示的简单机械中一定费力的是（ ）
A．起瓶器 B．撬棒 C．羊角锤 D．钓鱼竿
【解析】A、起瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A错误；B．撬棒在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B错误；C、羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C错误；D、钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D正确。故选D。
【答案】D
【点评】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。
考点二：滑轮
例2（2018?宁波）如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。下列说法错误的是（ ）
A．F2的功率为0.6W B．弹簧测力计读数为9N
C．物体A和地面之间有摩擦力 D．如果增大F2，物体A可能向左运动
【解析】A、由图知，水平使用滑轮组，n=2，拉力端移动速度v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s，拉力做功功率P2=F2v=3N×0.2m/s=0.6W，故A正确；B、不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，弹簧测力计的示数F=3F2=3×3N=9N，故B正确；C、对于物体A，受到的力：B向左的摩擦力fB=2F2=2×3N=6N、向右的拉力F1=4N、因为A静止，所以地面向右的摩擦力f地=fB-F1=6N-4N=2N，所以物体A与地面之间有摩擦力，故C正确；D、如果增大F2，B将做加速运动，B对A的压力和接触面的粗糙程度不变，B与A之间的摩擦力不变，A受力不变，还是处于静止状态，故D错。故选D。
【答案】D。
【点评】本题考查了功率公式的应用、影响滑动摩擦力的因素、物体受力分析等知识点，要求认真审题，利用好水平使用滑轮组的特点是关键。m
【变式跟进2】（2018?凉山州）用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组来提升重物，请在图中画出最省力的绕法。
【解析】从动滑轮的挂钩开始依次绕绳子，最后有三段绳子承担物重，这就是最省力的绕法。如图所示：
。
【答案】见解析。
【点评】在滑轮组中，绕过动滑轮的绳子股数越多会越省力，即。
考点三：机械效率
例3（2018?福建）如图，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。与提升B相比，提升A的过程滑轮组的机械效率较大。若不计绳重与摩擦的影响，则提升A的过程（ ）
A．额外功较小 B．额外功较大 C．总功较小 D．总功较大
【解析】AB、由题知，提起两物体所用的滑轮组相同，将物体提升相同的高度，不计绳重和摩擦，克服动滑轮重力所做的功是额外功，由W额=G动h知，提升A和B所做额外功相同，故A、B错误；CD、不计绳重与摩擦的影响，滑轮组的机械效率：，额外功相同，提升A物体时滑轮组的机械效率较大，所以提升A物体所做的有用功较大，其总功较大，故C错误、D正确。故选D。
【答案】D。
【点评】本题考查对有用功、额外功和总功以及机械效率的认识和理解，注意同一滑轮组提升物体高度相同时额外功是相同的。
【变式跟进3】（2018?青岛）工人利用如图所示的滑轮组匀速提升重600N的货物，绳子自由端被竖直拉上6m，额外功为300J．求滑轮组的机械效率
【解析】由图知，n=3，由s=nh可得，货物提升的高度：， 则所做的有用功：W有用=Gh=600N×2m=1200J； 拉力所做的总功：W总=W有用+W额=1200J+300J=1500J； 则滑轮组的机械效率：。 【答案】滑轮组的机械效率为80%。
【点评】知道家庭电路中各用电器的连接方式为并联连接及并联电路的电流、电压、电阻的规律。
一．选择题
1．（2018?乌鲁木齐）如图所示，轻质杆可绕O点转动。分别将质量相同的纯金块、纯银块、金银制作的王冠悬挂于杆的最左端并浸没水中，将质量与王冠相同的重物对应地悬挂在杆上的A、B、C处（图中未标出），杆恰好在水平位置平衡。测得A、C两点间的距离为7cm，B、C两点间的距离为3cm。则王冠中金和银的质量比为（ ）
A．3：7 B．7：3 C．2：5 D．5：2
【解析】设纯金块、纯银块、金银制作的王冠以及重物的质量为m，纯金块、纯银块、金银制作的王冠的密度分别为ρ1、ρ2、ρ3，体积分别为V1、V2、V3，由于ρ1＞ρ3＞ρ2，根据V=可知，三者的体积关系：V1＜V3＜V2，浸没在水中时，三者排开水的体积与各自的体积相等，根据F浮=ρ水gV排可知，三者的浮力关系：F浮1＜F浮3＜F浮2，当质量相同（重力相同）的纯金块、纯银块、金银制作的王冠悬挂于杆的最左端并分别浸没水中时，杆的最左端受到的拉力：F拉=G﹣F浮，由于F浮1＜F浮3＜F浮2，则F拉1＞F拉3＞F拉2，且左边拉力的力臂相同，根据杠杆平衡条件可知，相同的重物对应地悬挂在杆上的A、B、C处，如下图所示：
根据阿基米德原理和杠杆平衡条件得，当纯金块悬挂于杆的最左端并浸没水中时有：（mg﹣ρ水gV1）LOD=mg（LOB+LBC+LAC）﹣①当纯银块悬挂于杆的最左端并浸没水中时有：（mg﹣ρ水gV2）LOD=mgLOB﹣②当金银制作的王冠悬挂于杆的最左端并浸没水中时有：（mg﹣ρ水gV3）LOD=mg（LOB+LBC）﹣③用①﹣②得，（ρ水gV2﹣ρ水gV1）LOD=mg（LBC+LAC）﹣④用③﹣②得，（ρ水gV2﹣ρ水gV3）LOD=mgLBC﹣⑤用④÷⑤得，===，化简整理得，10V3﹣3V1﹣7V2=0﹣⑥设王冠中金和银的质量分别为m1、m2，则王冠的体积：V3=+﹣⑦纯金块的体积：V1=﹣⑧纯银快的体积：V2=﹣⑨将⑦⑧⑨代入⑥整理得，+=0，由于ρ1＞ρ2＞0，所以，10m1﹣3m=0；10m2﹣7m=0；解得：m1=m；m2=m；则王冠中金和银的质量之比：m1：m2=m：m=3：7。故选A。
【答案】A
【点评】本题主要考查密度公式、阿基米德原理以及杠杆平衡条件的综合应用，解题思路比较简单，但是对于方程的处理难度较大，需要利用数学知识并要有很强的推理能力。
2．（2018?宁夏）如图所示的机械中，使用时不能省力，但能省距离的是（ ）
A．动滑轮 B．订书机 C．定滑轮 D．镊子
【解析】A、动滑轮实质是动力臂为阻力臂两倍的杠杆，能省力，但费距离；B、订书机在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，但费距离；C、定滑轮的实质是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，不省力，也不省距离；D、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，费力但省距离。故选D。
【答案】D
【点评】本题只要结合图片和生活经验，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，再根据杠杆的特点即可解答。
3．（2018?广西）在探究“杠杆平衡条件“实验中，杠杆在力F作用下水平平衡，如图所示，现将弹簧测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中，杠杆始终保持水平平衡，则拉力F与其力臂的乘积变化情况是（ ）
A．一直变小 B．一直变大 C．一直不变 D．先变小后变大
【解析】将测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中，钩码的重力不变，其力臂OA不变，即阻力与阻力臂的乘积不变；由于杠杆始终保持水平平衡，所以根据杠杆的平衡条件可知，拉力F与其力臂的乘积也是不变的。故选C。
【答案】C
【点评】本题考查了杠杆平衡条件的分析，属于基础知识。
4．（2018?乌鲁木齐）如图所示，每个滑轮的重力相等，不计绳重和摩擦力，G1=60N，G2=38N，甲乙两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止。则每个动滑轮的重力为（ ）
A．3N B．6N C．11N D．22N
【解析】由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数分别为：n1=3，n2=2，每个滑轮的重力相等，设动滑轮的重力为G轮，不计绳重和摩擦力，则拉力分别为：F1=（G1+G轮），F2=（G2+G轮），由题知F1=F2，所以（G1+G轮）=（G2+G轮），即：（60N+G轮）=（38N+G轮），解答动滑轮的重力：G轮=6N。故选B。
【答案】B
【点评】本题考查了使用滑轮组拉力的计算，利用好关系式：不计绳重和摩擦力，拉力F=（G+G轮）。
5．（2018?邵阳）某校操场上正在举行升旗仪式，同学们看着国旗冉冉升起，暗暗立志要更加努力学习。在国旗上升的过程中，下列说法不正确的是（ ）
A．以地面为参照物，国旗是运动的 B．国旗由静止到运动是由于受到了力的作用
C．旗杆上端的滑轮是一个定滑轮 D．地面相对于国旗是静止的
【解析】A、在国旗上升的过程中，以地面为参照物，国旗相对于地面是运动的，故A正确；B、力是改变物体运动状态的原因；国旗由静止到运动，其运动状态发生了变化，是由于国旗受到了力的作用，故B正确；C、旗杆上端的滑轮不随国旗一起运动，该滑轮能改变力的方向，所以旗杆上端的滑轮是一个定滑轮，故C正确；D、以国旗为参照物，地面的位置在发生改变，则地面是运动的，故D错误。故选D。
【答案】D
【点评】一个物体的运动状态的确定，关键取决于所选取的参照物。所选取的参照物不同，得到的结论也不一定相同。这就是运动和静止的相对性。
6．（2018?广元）用如图所示的工具提升相同重物G，（不计摩擦，不计绳、滑轮和杠杆重）最省力的是（ ）
A． B． C． D．
【解析】由题知，不计摩擦和动滑轮、杠杆重，A、使用的是动滑轮，F=G；B、使用的是滑轮组，n=3，F=G；C、使用的是定滑轮，F=G；D、设杠杆的长度为L，则动力臂为L，阻力臂为，则FL=G×，F=。故由以上计算可知B最省力。故选B。
【答案】B
【点评】本题考查了不计摩擦和动滑轮重时，使用滑轮组省力情况的计算，以及杠杆的平衡条件的应用，难度不大。
7．（2017?桂林）某升降式晾衣架的结构如图所示，该晾衣架没有应用到的简单机械是（ ）
A．动滑轮 B．定滑轮 C．轮轴 D．斜面
【解析】A、动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，连接在横梁上与晾衣架一起升降的滑轮为动滑轮，故A不符合题意；B、定滑轮可以改变力的方向，但不省力，固定在天花板上的滑轮为定滑轮，故B不符合题意；C、使用轮轴可以省力，也可改变力的方向，固定在墙上有摇臂的为轮轴，故C不符合题意；D、从晾衣架的结构图上看，没有用到斜面，故D符合题意。故选D。
【答案】D
【点评】此题考查了几种简单机械的特点，对于每种机械的使用要建立在它特点的基础上，属于基础知识的考查。在了解各类简单机械的工作特点的基础上，结合解决实际问题的需要选择。
8．（2018?东营）对物理概念的理解是学好物理的关键。关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．通过改进机械的性能可以使机械效率达到100% B．做功多的机械，功率一定大
C．功率大的机械，做功一定快 D．做功快的机械，机械效率一定高
【解析】A、使用任何机械都要做额外功，所以总功一定大于有用功，即有用功与总功的比值一定小于1，也就是机械效率小于100%．故A错误；B、功率是做功多少与所用时间的比值。做功多，时间不确定，功率大小不能确定。故B错误；C、功率反映做功的快慢，功率大则做功快，功率小，则做功慢。故C正确；D、机械效率与做功快慢没有关系。故D错误。故选C。
【答案】C
【点评】正确理解功率和机械效率的概念是解决此题的关键；还要充分考虑选项中的条件，必要时可运用公式分析。
二．填空题
9．（2018?德阳）如图所示，沿斜面把质量为12kg的一个物体匀速拉到最高处，沿斜面向上的拉力是F=100N，斜面长2m、高1m，则其机械效率是________%，物体所受摩擦力是________N．（取g=10N/kg）
【解析】（1）有用功：W有=Gh=mgh=12kg×10N/kg×1m=120J；拉力做的总功：W总=Fs=100N×2m=200J；斜面的机械效率：η==×100%=60%；（2）额外功：W额=W总﹣W有=200J﹣120J=80J，由W额=fs可得，物体所受的摩擦力：f===40N。
【答案】60；40。
【点评】本题考查了使用斜面时功、机械效率和摩擦力的计算等，关键是知道克服摩擦力做的功即为额外功。
10．（2018?巴中）如图所示，用滑轮组将30kg的物体匀速提高1m，拉力F为200N，则有用功为________J，滑轮组机械效率为________。若增加所提物体的重力，滑轮组机械效率________（选填“变小”、“变大”或“不变”）。（不计绳重和摩擦）
【解析】（1）有用功为：W有用=Gh=mgh=30kg×10N/kg×1m=300J；（2）由图可知，n=2，拉力端移动距离s=2h=2×1m=2m。拉力做的总功为：W总=Fs=200N×2m=400J，则滑轮组的机械效率：η==×100%=75%；（3）增加所提物体的重力时，有用功增大，不计绳重和摩擦，动滑轮重不变，额外功不变，这样有用功在总功中所占的比例增大，滑轮组的机械效率将变大。
【答案】300； 75%； 变大。
【点评】本题考查使用滑轮组有用功、总功、机械效率的计算以及增大机械效率的方法，关键是承担物重的绳子股数的确定（直接从动滑轮上引出的绳子股数）。
11．（2016?兰州）一个重为300N的物体Q，底面积400cm2，将其放在水平地面上，它对地面的压强是________Pa．如图所示，现将物体Q挂在杠杆的B端，在A端悬挂一个重为100N的物体P，使杠杆在水平位置平衡，忽略杠杆自重的影响，若OA：OB=2：5，那么地面对物体Q的支持力为________N。
【解析】（1）物体对地面的压强为p====7500Pa；（2）因为F1L1=F2L2，所以物体Q对杠杆的拉力为F2==100N×=40N，由于力的作用是相互的，所以杠杆对物体Q的拉力为F拉=F2=40N，对于物体Q，有GQ=F拉+F支持，所以地面对物体Q的支持力为F支持=GQ﹣F拉=300N﹣40N=260N。
【答案】7500；260。
【点评】此题考查了压强计算公式、杠杆平衡条件、力的作用相互性的应用，对物体进行受力分析，明确力的大小和方向，是解答第二空的关键。
12．（2018?曲靖）如图所示，体重为500N的小强站在水平地面上，竖直向下拉动绳子使600N的物体匀速上升2m，绳端向下移动的距离为________m；若不计绳重，滑轮重及摩擦，小强对地面的压力是________N。
【解析】由图知，有2段绳子承担物重，则绳端向下移动的距离：s=nh=2×2m=4m；若不计绳重，滑轮重及摩擦，则绳子的拉力：F=G=×600N=300N，人拉绳的力和绳子拉人的力是一对相互作用的力，大小相等，人受到绳子竖直向上的拉力、地面向上的支持力和向下的重力而静止，所以F支+F=G人，则F支=G人﹣F=500N﹣300N=200N，因支持力与压力是一对相互作用力，大小相等，所以，小强对地面的压力：F压=F支=200N。
【答案】4；200。
【点评】本题考查对滑轮组拉力的计算和平衡力的应用，用好不计绳重和摩擦，根据F=G是关键。
三．作图题
13．（2018?锦州）如图甲所示的是一种核桃钳，向内握右端的手柄，凹槽就能将核桃夹碎。该核桃钳可看作由两个杠杆组成，图乙是其中一个杠杆OBA的简化图，请在图乙画出：在A点施加的最小动力F1及其动力臂L1
【解析】要动力最小，则动力臂应最长，核桃对该杠杆的阻力方向向下，则手对该杠杆的动力方向应该向上；连接支点O与A点，则OA为最长的动力臂L1，过A点作垂直于OA向上的力，即为在A点施加的最小动力F1，如下图所示：
【答案】见解析
【点评】根据杠杆的平衡条件，要使杠杆上的力最小，必须使该力的力臂最大，而力臂最大时力的作用点一般离杠杆的支点最远，所以在杠杆上找到离杠杆支点最远的点即力的作用点，这两点的连线就是最长的力臂，过力的作用点作垂线就是最小的力。
14．（2018?凉山州）用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组来提升重物，请在图中画出最省力的绕法。
【解析】
从动滑轮的挂钩开始依次绕绳子，最后有三段绳子承担物重，这就是最省力的绕法。如图所示：
。
【答案】见解析
【点评】在滑轮组中，绕过动滑轮的绳子股数越多会越省力，即F=G。
四．实验探究题
15．（2018?铜仁市）如图所示，小刚做“测量滑轮组的机械效率”实验时，用20N的拉力将重为30N的物体匀速提升30cm。求：
①此滑轮组是由________段绳子承担动滑轮和物体的总重。
②滑轮组的机械效率是________%。
③测量滑轮组的机械效率时，下列因素中：a．动滑轮重力、b．绳子绕法、c．摩擦力、d．定滑轮重力、e．物体重力，对滑轮组机械效率有影响的是________。
A．acde B．bce C．ace D．abcde
【解析】①因为一个动滑轮提供两条绳子，而动滑轮中间的挂钩也提供一条，所以重物和动滑轮由3段绳子承担；②滑轮组的机械效率：η====×100%=50%；③总功等于有用功加额外功，减小动滑轮重力，可以减小额外功，从而减小总功，根据η=可知，可以提高滑轮组的机械效率，故a有影响；根据η===可知，改变绳子绕法、减小定滑轮重力，滑轮组的机械效率不变，不能提高滑轮组机械效率，故b、d无影响；总功等于有用功加额外功，减小绳子与滑轮之间的摩擦，额外功减小，总功减小，有用功不变，可以提高滑轮组的机械效率，故c有影响；根据η===可知，增大重物重力，可以提高滑轮组的机械效率，故e有影响；故选C。
【答案】①3；②50③C。
【点评】此题考查滑轮组的认识、提高机械效率的方法，是一道综合性较强的题目，考查非常全面，需要学生具备扎实的物理知识。
16．（2018?黑龙江）小红和小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件。
（1）若实验前杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向________（填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡。
（2）在实验过程中，调节杠杆在水平位置平衡的目的是________。
（3）在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂，多次实验并把数据记录在表格中。
次数
F1/N
L1/cm
F2/N
L2/cm
1
1
10
2
5
2
2
10
1
20
3
2
15
3
10
多次实验的目的是________。
（4）小明根提以上数据得出杠杆平衡条件是________。
（5）杠杆调节平衡后，小红在杠杆上的A点处挂4个钩码，如图乙所示，为使杠杆重新平衡，应在B点挂________个钩码。
（6）如图丙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
【解析】（1）若实验前杠杆如图甲所示，左端下沉，右端上翘，可将杠杆两端的平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡。（2）实验时让横杆AB在水平位置平衡，力臂在杠杆上便于测量力臂大小，杠杆的重心通过支点，可以消除杠杆重对杠杆平衡的影响；（3）探究杠杆平衡的条件时，多次改变力和力臂的大小主要是为了获取多组实验数据归纳出物理规律，使结论具有普遍性。（4）分析表格中的数据可得出杠杆平衡的条件是：F1L1=F2L2；（5）设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件：FALA=FBLB，即4G×3L=FB×2L，解得FB=6G，需挂6个钩码；（6）如果作用在杠杆上的力方向不与杠杆垂直则该力的力臂短了，就会使得拉力变大；
【答案】（1）右；（2）便于测量力臂；（3）使结论具有普遍性；（4）F1L1=F2L2；（5）6；（6）变大。
【点评】探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，便于测量力臂大小，杠杆的重心通过支点，消除杠杆重对杠杆平衡的影响，使实验简单化，便于探究。
五．计算题
17．（2018?梧州）如图所示，将质量为6kg，边长为0.1m的正方体合金块，用细线挂在轻质杠杆A点处，在B点施加与杠杆垂直的力F1时，杠杆在水平位置平衡，其中OB=3OA（g取10N/kg）求：
（1）合金块的重力；
（2）合金块的密度；
（3）拉力F1的大小。
【解析】（1）合金块的重力：G=mg=6kg×10N/kg=60N；
（2）正方体合金块的体积：V=L3=（0.1m）3=10﹣3m3；
合金块的密度：==6×103kg/m3；
（3）已知OB=3OA，F2=G=60N，根据杠杆的平衡条件可得：F1LOB=F2LOA，则拉力F1的大小：F1===×60N=20N。
【答案】（1）合金块的重力为60N；（2）合金块的密度为6×103kg/m3；（3）拉力F1的大小为20N。
【点评】此题考查了重力、体积的计算以及杠杆平衡条件的应用，是一道基础计算题。
18．（2018?青岛）工人利用如图所示的滑轮组匀速提升重600N的货物，绳子自由端被竖直拉上6m，额外功为300J．求滑轮组的机械效率
【解析】由图知，n=3，由s=nh可得，货物提升的高度：h===2m，
则所做的有用功：W有用=Gh=600N×2m=1200J；
拉力所做的总功：W总=W有用+W额=1200J+300J=1500J；
则滑轮组的机械效率：η==×100%=80%。
【答案】滑轮组的机械效率为80%。
【点评】本题考查了使用滑轮组有用功、总功、机械效率的计算，求出承担物重的绳子股数n是解题的突破口。
一．选择题
1．（2018?河东区一模）如图所示，小明在按压式订书机的N点施加压力，将订书针钉入M点下方的纸张中，下列图能正确表示他使用该订书机时的杠杆示意图是（ ）
A． B．
C． D．
【解析】据图可知，当按压订书机时，其会绕着订书机左边的固定点O转动，即O为支点；所按压的N点为动力F1作用点，F1的方向向下，支点O到动力F1作用线的距离为L1；而装订的物体对订书机有一个向上的阻力F2，M点就是阻力F2作用点，支点O到阻力作用线F2的距离为阻力臂L2。综上所述，A图正确。故选A。
【答案】A
【点评】支点杠杆的定义、动力、阻力，并能准确的判断出方向是解决该题的关键。
2．（2018?福州模拟）如图所示的工具使用时属于费力杠杆的是（ ）
A．核桃夹 B．筷子 C．羊角锤 D．独轮车
【解析】A、核桃夹在使用过程中，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、羊角锤在使用过程中，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
【点评】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。
3．（2018?利辛县一模）如图所示，重力不计的杠杆OA，O为支点，用力F提起重为30N的物体，恰在水平位置平衡。已知OA=80cm，AB=50cm，杠杆与转轴间摩擦忽略不计，下列说法中不正确的是（ ）
A．利用该机械提起重物时不能省功 B．拉力F的力臂为40cm
C．拉力F的大小为22.5N D．拉力F为作用在A点的最小动力
【解析】A、根据功的原理可知：使用任何机械都不省功；所以，利用该机械提起重物时不能省功，故A正确；B、如图，在△ACO中，知道∠CAO=30°，则拉力F的力臂L=OC=OA=×80cm=40cm，故B正确；C、重力的力臂为OB=OA﹣AB=80cm﹣50cm=30cm，G=30N，根据杠杆平衡条件得：F?OC=G?OB，∴F===22.5N，故C正确；D、在阻力×阻力臂一定的情况下，动力臂越大，动力将越小。由图示可知，当OA为动力臂时，作用在A点的动力最小，即力垂直于杠杆向上，故现在的拉力F不是最小作用力，故D错误。故选D。
【答案】D
【点评】本题考查了学生对杠杆平衡条件的掌握和利用，画出动力臂根据三角形的角边关系求出动力臂的大小是本题的突破口。
4．（2018?开福区校级一模）如图所示，吊篮的重力为400N，动滑轮总重力为100N，定滑轮总重力为50N，人的重力为600N，人在吊篮里拉着绳子不动时人需用力（ ）
A．218N B．220N C．210N D．236N
【解析】将人、吊篮、动滑轮看作一个整体，由于他们处于静止状态，受力平衡。
则人的拉力F=（G人+G轮+G吊篮）=（400N+100N+600N）=220N。故选B。
【答案】B
【点评】解答本题须采用整体思想，把动滑轮、人和吊篮作为一个整体进行分析，这是解答此题的关键。
5．（2017?宝安区二模）如图所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为60N的物体。不计绳重及摩擦，则图中所用拉力F的可能值是（ ）
A．25N B．30N C．35N D．40N
【解析】动滑轮之所以省一半的力，是因为其相当于杠杆的变形，轮的直径相当于动力臂，轮的半径相当于阻力臂，这样动力臂是阻力臂的二倍，自然就省一半的力了。而这一关系成立的前提是：必须竖直向上拉绳子。重物和动滑轮的总重由2段绳子承担，当沿竖直方向拉动时，则拉力F=（G物+G轮）=×70N=35N；图中斜向上拉绳子时，动力臂和阻力臂都会减小，但动力臂会小于阻力臂的二倍，并且逐渐接近阻力臂，而阻力不变，由杠杆平衡条件可知，动力就会增大，因此所用拉力变大，所以，拉力F的范围是F＞35N。故选D。
【答案】D
【点评】根据二力平衡平衡的知识，动滑轮以及物体的重力与拉力沿竖直方向的分力平衡，因此拉力大于此分力。
6．（2018?秦淮区一模）小明用图中装置提升重为 400N 的物体，不计摩擦、绳重和滑轮自重，下列说法正确的是（ ）
A．物体匀速上升时，人对绳子的拉力为 200 牛
B．人将绳子拉过 1 米，物体也上升 1 米
C．两个滑轮均为定滑轮
D．使用该装置不但能省力，还能省距离
【解析】A、不计摩擦和滑动自重，使用动滑轮能省一半的力，物体的重力为400N，则拉力为200N，故A正确；B、使用动滑轮时，物体上升1m，则绳子的自由端会通过2m，故B错误；C、由图可知，该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成，故C错误；D、使用动滑轮能省力但费距离，使用定滑轮能改变力的方向，故D错误。故选A。
【答案】A
【点评】本题考查了定滑轮和动滑轮的省力情况，属于基础知识的考查。
7．（2016?周村区一模）分别用如图所示的两个滑轮组，将同一物体提升到相同的高度，若物体受到的重力为100N，动滑轮重为20N，把物体匀速提升1m的过程中（不计绳重和摩擦），下列说法中正确的是（ ）
A．乙滑轮组的效率要高于甲滑轮组的效率
B．甲、乙滑轮组中绳自由端的拉力是相等的
C．甲、乙两个滑轮组所做的总功都是120J
D．甲滑轮组所做的有用功是200J，乙滑轮组所做的有用功是300J
【解析】（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n甲=2，n乙=3，因为动滑轮的个数、重力以及物体的重力相同，且不计绳重和摩擦，所以根据F=（G物+G动）可知，两滑轮组绳子自由端的拉力不相等，故B错；（2）甲乙两滑轮组所提的重物相同、上升的高度相同，根据W=Gh可知两滑轮组所做的有用功相同，W有=Gh=100N×1m=100J，故D错；（3）不计绳重和摩擦时，滑轮组的额外功是由克服动滑轮重力所做的功，根据W额=G轮h可知，动滑轮重和上升高度相同时，两者的额外功相等，W额=G轮h=20N×1m=20J，因为W总=W有+W额，所以两滑轮组的总功相同，W总=W有+W额=100J+20J=120J，故C正确；（4）有用功相同、总功相同，根据η=可知，两滑轮组的机械效率相等，故A错。故选C。
【答案】C
【点评】本题考查了使用滑轮组功和机械效率的计算，关键是会分析滑轮组额外功产生的原因和公式F=（G物+G动）的灵活运用。
8．（2018?连云港一模）用滑轮组竖直向上提升重物，不计绳重和摩檫，下列措施能提高滑轮组机械效率的是（ ）
A．增大重物上升的速度 B．增大重物上升的高度
C．减小定滑轮的重力 D．减小动滑轮的重力
【解析】用滑轮组竖直向上提升重物时，有用功：W有=G物h，不计绳重和摩檫，额外功：W额=G动h，总功：W总=W有+W额=G物h+G动h；则滑轮组的机械效率：η===；由此可知，滑轮组机械效率的高低与重物上升的速度、重物上升的高度、定滑轮的重力无关，故ABC错误；由上式可知，减小动滑轮的重力，可减小额外功，能提高滑轮组的机械效率，故D正确；故选D。
【答案】D
【点评】本题考查了影响滑轮组D机械效率的因素，不计绳重和摩檫时，滑轮组机械效率：η===，根据该公式进行分析，这是解答本题的关键。
二．填空题
9．（2018?西湖区模拟）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1200N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，则斜面的机械效率为________，推重物时，重物受到的摩擦力为________。
【解析】（1）斜面很光滑，则额外功为0，沿斜面推力做的功等于直接提升对物体做的功，所以此时推力做的功：W=Fs=Gh=1200N×1m=1200J，施加的推力：F===400N；（2）实际存在摩擦力，推力做的总功：W总=F′s=500N×3m=1500J；有用功：W有用=W=1200J，斜面的机械效率：η==×100%=80%；（3）因为W总=W有+W额，所以额外功：W额=W总﹣W有=1500J﹣1200J=300J，由W额=fs得摩擦力：f===100N；
【答案】400N；80%；100N。
【点评】此题考查的有关斜面机械效率的计算，解答此题的关键是我们要知道使用斜面时的有用功和总功的计算方法，要求能准确把握有用功、总功、额外功等的意义。
10．（2018?高安市三模）如图所示，在水平拉力F的作用下重200N的物体A沿水平桌面做匀速直线运动，弹簧秤B的示数为20N，则拉力F的大小为________N，物体A与水平桌面的摩擦力大小为________N。
【解析】如图所示，弹簧测力计B测出了动滑轮上的绳子上的拉力为20N；则物体A受到拉力为20N；又因物体A做匀速直线运动，则物体A与水平桌面的摩擦力与物体A受到拉力是一对平衡力，则摩擦力大小也是20N；拉力F=2f=2×20N=40N。
【答案】40；20。
【点评】本题通过动滑轮的工作特点，只要考查二力平衡的判断和应用，关键是判断动滑轮上绳子的段数。
11．（2018?宜春模拟）如图中的开瓶器，它属于________杠杆（填“省力”或“费力”），若沿竖直向上的方向用力开启瓶盖，在图中________点用力最小（填“A”、“B”、“C”或“D”）
【解析】（1）由图可知，竖直向上用力时，开瓶器绕A点转动，所以开瓶器的支点是A；由图知，使用开瓶器时，动力臂大于阻力臂，所以开瓶器属于省力杠杆。（2）在阻力、阻力臂一定时，由杠杆的平衡条件（F1L1=F2L2）可知，动力臂越大、越省力；沿竖直向上的方向用力开启瓶盖，在图中D点动力臂最大、最省力，用力最小。
【答案】省力；D。
【点评】本题考查了杠杆内类、杠杆平衡条件的应用，注意：在使用杠杆时，阻力、阻力臂一定，动力臂越大、越省力。
12．（2018?金坛区模拟）如图是用滑轮组提升重物的装置示意图物重G=600N，动滑轮重120N，滑轮组的机械效率为80%，工人拉力F的功率为0.15kw，要把重物匀速提升1m，则总功为________J，拉力________N，所需时间为________s。
【解析】（1）有用功：W有=Gh=600N×1m=600J，由η=可得总功：W总===750J；（2）由图可知n=3，则绳端移动的距离s=3h=3×1m=3m，由W=Fs可得需要的拉力：F===250N。（3）由P===Fv得绳端移动的速度：v===0.6m/s，绳端需移动3m，由v=可得所需时间：t===5s。或：t===5s。
【答案】750；250；5。
【点评】本题主要考查了有用功、总功的求法，机械效率、功率、速度的计算等，虽然也用到的都是基本的常见公式，但考查的角度较为特殊，尤其求提升物体的时间，有一定的新意，值得我们关注。
三．作图题
13．（2018?杭锦后旗校级模拟）某同学在修理课桌时，如图那样用羊角锤起钉子，力的作用点为A，请在图中作出最省力的力F1的示意图及动力臂L1。
【解析】由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，当动力臂最大时，动力最小，即最省力。连接支点和力的作用点A即是最大动力臂，当作用力与之垂直时，作用力最小。如下图所示：
【答案】见解析
【点评】求最小的力是常见的题型，关键是要找到离支点最远的点从而做出最长的力臂。
14．（2018?汕头一模）如图画出滑轮组用最小力拖出陷入泥坑里的汽车的绕线方法。
【解析】只有一个动滑轮，要求最省力，绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，然后绕过右边的定滑轮，再绕过动滑轮。如图所示：
【答案】见解析
【点评】最省力的滑轮组绕绳方法：绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过定滑轮，再绕过动滑轮。
四．实验探究题
15．（2018?亭湖区校级模拟）在“探究杠杆的平衡条件”实验中，每个钩码重力相等，轻质杠杆刻度均匀。
（1）平衡时，应该让杠杆静止在________位置，这样做的目的是________。
（2）小凡同学所在实验小组完成某次操作后，实验现象如图甲所示，他们记录的数据为：动力F1=1.5N，动力臂L1=0.1m，阻力F2=1N，则阻力臂L2=________m．根据这一次实验数据，小凡 立即分析得出杠杆的平衡条件，他这种做法的不足是________。
（3）下列四个因素中，不会带来实验误差的是________
A．铁架台自身的重力足够大
B．单个钩码的重力不完全相等
C．悬挂钩码的绳套重力偏大
D．杠杆与转轴之间的摩擦偏大
（4）小凡同学所在实验小组在完成规定实验后，他们进一步探究，如果杠杆受到F2、F3两个阻力，结果会怎样？通知实验，他们得到了图乙所示的结果。根据这个结果，可以初步得到，在这种情况下杠杆的平衡条件为：F1L1=________。（F1、F2、F3的力臂分别用L1、L2、L3表 示）
【解析】（1）为了便于从杠杆上直接读取力臂，在进行实验时应该使杠杆在水平位置静止，这样做的目的是便于测量力臂；（2）杠杆平衡条件为：F1l1=F2l2。由杠杆平衡条件得：1.5N×0.1m=1N×L2，得：l2=0.15m；通过一次实验就得出结论，具有偶然性，下一步应该多次改变力和力臂的大小，获取多组实验数据排除偶然性，寻找普遍规律。（3）A．铁架台自身的重力足够大目的使杠杆稳定，但对杠杆的平衡无影响，故A符合题意；B．单个钩码的重力不完全相等，则多个钩码总重力无法确定，对实验结果有影响，故B不符合题意；C．悬挂钩码的绳套重力偏大，会对力的真实值有影响，故C不符合题意；D．杠杆与转轴之间的摩擦偏大会影响杠杆的灵敏，对测量结果造成误差，故D不符合题意，故选A。（4）设一个钩码的重力为G，杠杆一个格的长度为L，根据杠杆平衡条件可知，杠杆右侧F2L2+F3L3=2G×L+2G×3L=8GL；杠杆左侧F1L1=4G×2L=8GL，故左侧等于右侧，即F2L2+F3L3=F1L1。
【答案】（1）水平；便于测量力臂；（2）0.15；实验次数少，具有偶然性；（3）A；（4）F2L2+F3L3。
【点评】本题主要考查了对“探究杠杆平衡条件”实验的理解，是一道中等题。
16．（2017?通州区校级模拟）如图甲所示，用一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组提升重物A．拉力F随时间t的变化关系如图乙所示，重物上升的速度v随时间t变化的关系哪图丙所示。不计一切摩擦和绳重，已知在1s～2s内，滑轮组的机械效率为80%。
（1）0～1s内，重物A受到了________（选填“平衡力”或“非平衡力”）的作用，若以动滑轮为参照物，重物A是________（选填“静止”或“运动”）的。
（2）动滑轮的重力为________N，若将重物A的重力改为900N，则提升重物匀速上升时，滑轮组的机械效率将变为________%。
【解析】（1）根据图丙可知，物体在0～1s内，物体做的是变速运动，所以运动状态在改变，由此可得出重物A受到了非平衡力的作用；若以动滑轮为参照物，重物A是静止的；
（2）由图可知：动滑轮上绳子的段数n=3，已知在1s～2s内，滑轮组的机械效率为80%，由乙图可知此时的拉力F=500N，
由η===可得物重：G物=nF?η=3Fη=3×500N×80%=1200N，
不计一切摩擦和绳重，由F=可得动滑轮的重力：G动=3F﹣G物=3×500N﹣1200N=300N；
若将重物A的重力减小为900N，此时的拉力F′===400N，
则此时滑轮组的机械效率：η′==×100%=75%。
【答案】（1）非平衡力；静止；（2）300；75。
【点评】此题考查学生对于滑轮组的做功和机械效率以及动滑轮重力的求解的理解和掌握，这是中考的重点和热点。
五、计算题
17．（2018?虹口区二模）杠杆平衡时，动力F1的大小为10牛，动力臂l1为0.2米，阻力臂l2为0.5米。求阻力F2的大小。
【解析】由题意可知，F1=10N，l1=0.2m，l2=0.5m， 由杠杆的平衡条件可得：F1l1=F2l2， 则。 【答案】阻力F2的大小为4N。
【点评】本题考查了杠杆平衡条件的应用，是一道基础题。
18．（2018?江都区校级三模）如图所示，利用滑轮组将600N的物体匀速提起，绳子自由端的拉力为250N．（不计摩擦和绳重） 求： （1）滑轮组的机械效率； （2）动滑轮的重力； （3）用该滑轮组将900N的物体提高1m，拉力做的功。
【解析】从图中看出，物体和动滑轮由3段绳子承担，绳子自由端移动的距离s=3h。 （1）有用功W有=Gh，总功为W总=Fs=F3h=3Fh，滑轮组的机械效率：； （2）在不计绳重和摩擦力的情况下，当提起600N物体时，拉力：， 所以动滑轮重力：G动=3F-G=3×250N-600N=150N， （3）当提起900N物体时，拉力：， 拉力端移动的距离s=3h=3×1m=3m， 拉力做功：W总′=F′s=350N×3m=1050J。
