第十章 机械与人 单元测试题（真题演练）

沪科版物理八年级（下）第十章 机械与人 单元测试题（真题演练）
一．选择题（共10小题，各2分，共20分）
1．如图所示的四种用具中，正常使用时属于省力杠杆的是（　　）
2．如图所示的四种情况中，人对物体做了功的是（　　）
A．如图甲，用力推木箱，木箱没有运动 B．如图乙，物体在绳子拉力的作用下升高
C．如图丙，用力搬石头，搬而未起 D．如图丁，提着滑板在水平路面上前行
3．如图所示，用不同的机械匀速提升同一物体时，最费力的是（不计机械自重和摩擦）（　　）
4．如图所示，小强乘坐自动扶梯匀速上升的过程中，他的（　　）
A．动能不变，重力势能增大，机械能增大
B．动能减小，重力势能增大，机械能不变
C．动能增大，重力势能减小，机械能不变
D．动能不变，重力势能减小，机械能减小
5．如图所示是工人提升重物的情景，若不计滑轮所受重力及摩擦力，其中最省力的是（　　）
6．如图所示装置，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（　　）
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
7．学校运动会上举行“双摇跳绳”比赛，“双摇跳绳”是指每次在双脚跳起后，绳连续绕身体两周的跳绳方法，比赛中，初三某同学1min内摇轻绳240圈，则他在整个跳绳过程中的功率最接近于（　　）
A．120W B．400W C．600W D．1000W
8．小明爸爸的质量为70kg、小明的质量为50kg。当父子俩一起从居住楼的一楼同时走上二楼。在此过程中以下判断正确的是（　　）
A．两个人做功的功率相等 B．爸爸做功的功率比小明的大
C．小明做功的功率比爸爸的大 D．无法比较做功的快慢
9．质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼。已知工人在1min内将货物匀速提高6m，作用在钢绳的拉力为400N，滑轮组的机械效率随货物重力的变化如图乙所示（机械中摩擦和绳重均不计）。下列说法正确的是（　　）
A．作用在钢绳上的拉力的功率为400W
B．动滑轮的重力为200N
C．人对绳子的最大拉力为1000N
D．该滑轮组的最大机械效率为83.3%
10．如图所示，在农业领域，一架普通无人机携带农药，一天可完成600亩农田农药喷洒任务，换作人工，则需要60人满负荷工作一整天，科技带来的优势非常明显。假定无人机每次装20kg农药，喷洒的过程中是在同一高度匀速飞行，下列说法正确的是（　　）
A．喷洒农药的过程中，无人机重力势能不变
B．喷洒农药的过程中，无人机动能不变
C．喷洒农药的过程中，无人机重力势能增大
D．喷洒农药的过程中，无人机机械能减小
二．多选题（共2小题，各4分，共8分）
11．2022年第24届冬奥会将在中国的北京市和张家口市联合举行。如图所示为我国运动员在往届冬奥会上参加不同比赛项目时顽强拼搏的英姿。下列说法中正确的是（　　）
A．甲图中：速度滑冰运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中，其机械能增加
B．乙图中：自由滑雪空中技巧运动员在空中下落的过程中，其重力势能逐渐减少
C．丙图中：越野滑雪运动员在斜坡雪面上匀速向下滑行的过程中，其机械能增加
D．丁图中：运动员将冰壶推出后，人不再对冰壶做功，冰壶的机械能逐渐减少
12．如图所示，重400N的物体在30N的水平拉力F的作用下，以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中，下列说法正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的距离为3m
B．有用功为400J
C．拉力F的功率为9W
D．物体与地面间的滑动摩擦力为72N
三．填空题（共6小题，每空1分，共15分）
13．用如图所示的滑轮组将重500N的物体在20s内匀速提升2m，所用的拉力为300N（不计绳重及摩擦），则动滑轮重为　 　N，拉力的功率为　 　W，若提升900N的物体时机械效率为　 　。
14．一段均匀铁管长为2m、重500N，当平放在水平地面上时，人抬起一端最少需要　 　N的力，而要把它立起来，人至少需做功　 　J；如果保持用力的方向与铁管垂直，则在扶起铁管的过程中，所需的力逐渐　 　（选填“增大”或“减小”）
15．如图所示，用方向始终垂直于杠杆的动力F将重物从A位置缓慢提升到B位置，在提升重物的过程中，动力F的大小变化情况是　 　；该杠杆属于　 　（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆。
16．如图所示，妈妈体重比小明大，跷跷板水平平衡时，妈妈比小明离转轴　 　（选填“远”或“近”）。若小明往转轴靠近一小段距离，为了保持跷跷板水平平衡，妈妈应适当　 　（选填“远离”或“靠近”）转轴。
17．小红同学用50N的力拉着一个重为80N的物体，在水平地面上做匀速直线运动，1分钟内使物体移动60m的距离，物体的运动速度是　 　m/s，此过程中小红拉力的功率是　 　W。
18．如图所示，物体重为20N，某人在5s内用4N的拉力匀速地将该物体在水平方向移动了1m，则绳子自由端移动的速度为　 　m/s，拉力做功为　 　J，此物体受到的摩擦力为　 　N．（不计滑轮重、绳重、滑轮与轴及滑轮与绳之间的摩擦）
四．作图题（共4小题，各2分，共8分）
19．如图甲是人们锻炼身体时常用的握力器，使用时左半部分可视为一个杠杆，其简化示意图如图乙，请在乙图中画出：（1）使杠杆平衡时作用在A点的最小动力F1及其力臂l1；
（2）阻力臂l2。
20．如图甲是一个“胀管器”，其手柄OBA在使用时是一个杠杆。图乙是其简化的示意图，图中O为支点，F2是使用“胀管器”时B点受到的阻力。请在图乙中画出：
（1）阻力臂l2； （2）作用在A点的最小动力F1及其力臂l1．
21．如图，O为轻质杠杆的支点，A点挂一重物，杠杆在图示位置平衡，作出阻力臂L2和最小动力F1的示意图。
22．如图所示，杠杆OA在动力F1作用下处于静止状态，请你画出阻力F2及阻力臂L2。
五．实验探究题（共3小题，，每空2分，共24分）
23．某同学为了探究动能大小与哪些因素有关，进行了下图中甲、乙两个实验。让小球从某高度沿光滑斜面滑下后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后停止运动，实验情景如图中甲、乙所示。
（1）图甲所示的对比实验探究的是物体的动能与　 　有关。
（2）图乙所示的对比实验探究的是物体的动能与　 　有关。
24．小华用图示装置探究滑轮组的机械效率，实验数据记录如下：
次数
物重G/N
物体上升高度h/m
拉力F/N
机械效率η
1
2
0.10
1.0
66.7%
2
3
0.10
1.4
71.4%
3
6
0.10
2.5
（1）实验中应竖直向上　 　拉动弹簧测力计，绳端移动距离为　 　m。
（2）第3次实验的机械效率为　 　%。
（3）分析数据可知，提高同一滑轮组的机械效率，可以采取的措施是　 　；小华所用动滑轮的重一定小于　 　N。
25．探究杠杆的平衡条件
（1）杠杆两端的螺母作用是　 　。
（2）小明用如图甲所示装置，进行实验并收集了下表中的数据，分析数据可知，杠杆的平衡条件是　 　。
（3）小明又用如图乙所示装置进行实验，请在图中画出拉F的力臂，弹簧测力计的读数应是　 　N．（一个钩码重0.5N）
（4）如图丙所示，小红实验时在一平衡杠杆的两端放上不同数量的相同硬币，杠杆仍在水平位置平衡。她用刻度尺测出L1和L2，则2L1　 　（选填“＞”“＜”或“＝”）3L2。
实验次数
动力/N
动力臂/m
阻力/N
阻力臂/m
1
0.5
0.2
1.0
0.1
2
1.0
0.15
1.5
0.1
3
3.0
0.1
2.0
0.15
【拓展】探究了杠杆的平衡条件后，小红对天平上游码的质量进行了计算，她用刻度尺测出L1和L2（如图丁所示），则游码的质量为　 　g。
六．解答题（共2小题，第26题3分，第27题2分，共5分）
26．把汤匙放在手指上，仔细调节使其在手指上平衡，如图所示，判断汤匙在手指上的左侧部分和右侧部分的质量大小关系，并说明理由。
27．图甲中小孩荡秋千的过程可简化为乙，分析他从A点荡到C点的能量转化（阻力忽略不计）。
七．计算题（共4小题，各5分，共20分）
28．如图甲所示，是某打捞船所用起重装置的示意图。在某次打捞作业中，物体在不可伸长的轻绳作用下，从水底以0.5m/s的速度竖直向上匀速运动至离开水面高度3m的位置，此打捞过程中物体受到轻绳的拉力F随时间t变化的图象如图乙所示，物体离开水面后匀速上升3m的过程中，与电动机连接的绳子所受的拉力为2×103N．已知水的密度为1.0×103kg/m2，取g＝10N/kg。不计水和空气的阻力。求
（1）物体的体积及浸没在水中所受的浮力。
（2）物体的质量和密度。
（3）水底的深度及水对水底的压强。
（4）物体离开水面后匀速上升3m的过程中，滑轮组的机械效率（结果保留一位小数）。
29．2017年12月24日，我国自主研制的最大水陆两栖飞机AG600在广东珠海首飞成功。AG600可以在地面或水上起飞和降落，20秒内可一次汲满水12吨，主要用于大型灭火和水上救援。已知飞机空载质量为41.5吨，最大巡航速度500千米/时。（g取10牛/千克）
（1）为了使飞机获得向上的升力，机翼的上侧做成凸圆形状，而下侧成平面形状，其科学原理是　 　。
（2）某次灭火演习中，AG600蓄满水后加速起飞，然后以最大巡航速度水平飞往演习火场的上空，将水箱中的水一次性全部注下。下列有关说法正确的是　 　。
A．用水灭火可以降低可燃物的着火点
B．加速起飞过程中，飞机的重力势能增加
C．飞机以最大巡航速度水平直线飞行时，飞机受到平衡力的作用
（3）在某次水面滑行测试中，蓄有8.5吨水的飞机，在水面上以36千米/时的速度匀速直线滑行1分钟，若滑行过程中所受阻力为总重的0.5倍，则飞机的牵引力做了多少功？此时飞机的实际功率为多少？
30．如图所示，建筑工人用滑轮组在20s的时间内将重为480N的物体匀速提升5m，所用的拉力为300N．求这个过程中：
（1）工人做的有用功；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
31．小熊在课外实践活动中，用如图甲所示的滑轮组匀速拉动放在树下一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从100N开始逐渐增加，每次物体被拉动的距离均为1m。根据测量结果画出了该滑轮组机械效率与物体受到摩擦力大小变化的关系图象，如图乙所示。若不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，求：
（1）由图乙可知，当物体受到的摩擦力为100N时，滑轮组机械效率是多大？
（2）当滑轮组的机械效率为75%，物体以0.1m/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率是多大？
（3）当物体与地面的摩擦力为1500N时，体重为500N的小熊竖直向下拉绳，还能用此滑轮组拉动物体吗？用计算结果说明。

沪科版物理八年级（下）第十章 机械与人 单元测试题（真题演练）
参考答案与试题解析
一．选择题（共10小题，各2分，共20分）
2．【分析】判断力做没做功的依据就是看在这个过程中，是否同时具备做功的两个必要因素：①作用在物体上的力，②物体在力的方向上通过了距离。
【解答】解：A、如图，用力推木箱，木箱没有运动，有力但没有距离，所以不做功；
B、物体在绳子拉力的作用下升高，有力作用在物体上，物体在力的方向上通过了距离，故做了功；
C、用力搬石头，搬而未起，有力但没有距离，所以不做功；
D、提着滑板在水平路面上匀速前行，此时力的方向竖直向上，与距离的方向垂直，故不做功。
故选：B。
【点评】明确三种情况不做功：一是有力无距离（例如：推而未动），二是有距离无力（靠惯性运动），三是力的方向与运动方向垂直。
3．【分析】图中分别使用动滑轮、斜面、杠杆，分别求出四个力，再确定最大的动力。
【解答】解：
设物体重力为G，不计机械自重和摩擦：
A、图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轴上，费一倍的力，则F1＝2G；
B、图中为斜面，在直角三角形中，30°角所对的直角边h为斜边s的一半，不计机械自重和摩擦，总功与有用功相等，则F2s＝Gh，所以F2＝G＝0.5G；
C、图中为动滑轮，动力作用在动滑轮的轮上，则F3＝G；
D、图中为杠杆，动力臂等于阻力臂，则F4＝G；
因此动力最大的是F1。
故选：A。
【点评】本题考查了各种简单机械省力情况，属于基础题目。
4．【分析】（1）动能大小的影响因素：质量和速度。质量越大，速度越大，动能越大。
（2）重力势能大小的影响因素：质量和高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
（3）机械能＝动能+势能，物体没有发生弹性形变，不考虑弹性势能，只考虑重力势能和动能。
【解答】解：小强乘超市的自动扶梯匀速上升的过程中，其质量不变，速度不变，动能不变；高度增大，则重力势能增大；
因机械能＝动能+重力势能，且动能不变，重力势能增大，所以机械能增大。
故选：A。
【点评】掌握动能、重力势能、弹性势能、机械能大小的影响因素。掌握各种形式能的变化。
5．【分析】分析各个选项与物重的大小关系，得出最省力的选项。
【解答】解：
由题知，不计滑轮所受重力及摩擦力。
A、图中直接用手提升物体，拉力F＝G；
B、图中使用的是滑轮组，n＝2，拉力F＝G；
C、图中使用的是定滑轮，拉力F＝G；
D、图中使用的是滑轮组，n＝3，拉力F＝G；
可见，D选项最省力，拉力F＝G。
故选：D。
【点评】本题考查了定滑轮、滑轮组的省力特点，属于基础题目。
6．【分析】该滑轮为动滑轮，拉力F的大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。
【解答】解：
AB、如图所示，n＝2，物体做匀速运动，f＝2F＝2×10N＝20N；故AB错误；
CD、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：
P＝＝＝20W；
故C正确，D错误。
故选：C。
【点评】本题所用滑轮组是水平的，计算过程要注意，拉力的大小是摩擦力的一半，拉力移动的路程是物体移动的路程的2倍（动滑轮由两股绳子拉着）。
7．【分析】首先估计出学生的质量，从而求出重力，再估计出腾空高度，根据W＝Gh计算出做的功；根据摇绳的次数和时间，结合P＝求出功率的大小。
【解答】解：中学生的质量约50kg，其重力为G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N；
跳跃过程中腾空高度约h＝0.12m；
因此一次做功W＝Gh＝500N×0.12m＝60J；
由于“双摇跳绳”是指每次在双脚跳起后，绳连续绕身体两周的跳绳方法，
所以1min内摇轻绳240圈，人起跳＝120次；
在1min内一共做功：W总＝60J×120＝7200J，
则功率P＝＝＝120W。
故选：A。
【点评】本题考查了功率的计算，关键是能够对学生质量和起跳高度有一个正确的估测，另外理解“双摇跳绳”的概念也是解题的关键。
8．【分析】已知质量关系，根据G＝mg可知重力关系；
上楼克服自身重力做功，根据W＝Gh可知做功关系；
做功时间相同，根据根据P＝＝比较功率的大小。
【解答】解：由G＝mg得，小明爸爸的质量比小明的质量大，所以小明爸爸重力大；
上楼过程克服自身重力做功，由W＝Gh可知，小明爸爸做功多；
由P＝，可知，相同时间内，小明爸爸功率大。
故选项ACD错误，选项B正确；
故选：B。
【点评】熟练运用重力公式、功和功率公式是解题关键，明确上楼过程中高度和时间是相同的。
9．【分析】（1）由图可知，n＝3，则绳端移动的距离s＝nh，利用W＝Fs求拉力做的功，再利用P＝求拉力的功率；
（2）由图乙可知，物重G＝300N时，滑轮组的机械效率η＝60%，利用η＝＝＝＝求拉力；因机械中摩擦力及绳重忽略不计，拉力F＝（G+G动），据此求动滑轮重力；
（3）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工人的重力；
（4）利用F＝（G+G动）求提升的最大物重，滑轮组的最大机械效率η大＝＝＝。
【解答】解：
（1）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总＝Fs＝400N×18m＝7200J，
拉力的功率：
P＝＝＝120W，故A错；
（2）由图乙可知，物重G＝300N时，滑轮组的机械效率η＝60%，
根据η＝＝＝＝可得：
拉力F＝＝＝≈167N，
因机械中摩擦力及绳重忽略不计，则F＝（G+G动），
所以，G动＝nF﹣G＝3×﹣300N＝200N，故B正确；
（3）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＝mg＝60kg×10N/kg＝600N，故C错；
（4）由F＝（G+G动）可得，提升的最大物重：
G大＝nF大﹣G动＝3×600N﹣200N＝1600N，
机械中摩擦和绳重均不计，则滑轮组的最大机械效率：
η大＝＝＝＝×100%≈88.9%，故D错。
故选：B。
【点评】本题考查了影响滑轮组机械效率的因素和做功公式、功率公式、机械效率公式、滑轮组绳子拉力公式的综合应用，要注意绳子的最大拉力和人的重力相等。
10．【分析】动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大；
【解答】解：一架无人机在农田上空的某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，飞机的速度和高度均不变，但质量变小，所以无人机的动能减小，重力势能减小，故无人机的机械能减小；
故选：D。
【点评】本题考查了影响动能和重力势能的因素，是一道较为简单的应用题。
二．多选题（共2小题，各4分，共8分）
11．【分析】（1）动能和势能合称机械能；动能与质量和速度有关；重力势能与质量和高度有关；机械能为动能和势能的和；
（2）做功包含两个必要因素：作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离。
【解答】解：
A、滑冰运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中，其质量不变，速度增大，所以动能增大；高度不变，重力势能不变，所以机械能增加，故A正确；
B、自由滑雪空中技巧运动员从空中下落的过程中，高度减小，重力势能减小，故B正确；
C、越野滑雪运动员在斜坡雪面上匀速向下滑行的过程中，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小，故机械能减小，故C错误；
D、运动员将冰壶推出后，手与冰壶不再接触，手对冰壶的作用力消失，冰壶靠惯性向前滑行，所以人不再对冰壶做功；冰壶滑行过程中，克服与冰面的摩擦做功，部分机械能转化为内能，所以冰壶的机械能会逐渐减小，故D正确。
故选：ABD。
【点评】此题以冬奥会项目为材料，考查了机械能的转化、做功包含的必要条件等知识点，体现了物理关注社会热点的特点。
12．【分析】（1）知道物体移动速度和时间，利用s＝vt求物体移动距离，由题知，n＝3，拉力端移动的距离等于物体移动距离的3倍；
（2）利用W＝Fs求拉力做的总功，利用机械效率公式计算有用功；
（3）利用功率公式求拉力做功功率；
（4）知道机械效率和拉力大小，利用η＝求摩擦力f。
【解答】解：
A、由图知，n＝3，则绳子自由端移动的距离：s绳＝3s物＝3v物t＝3×0.1m/s×10s＝3m，故A正确；
B、拉力做功为：W总＝Fs绳＝30N×3m＝90J，
有用功：W有＝ηW总＝80%×90J＝72J，故B错误；
C、拉力做功的功率：P＝＝＝9W，故C正确；
D、有用功W有＝fs物，拉力做的总功W总＝Fs绳，
由η＝＝＝＝得，物体与地面间的滑动摩擦力：
f＝η×3F＝80%×3×30N＝72N，故D正确。
故选：ACD。
【点评】水平使用滑轮组时注意：有用功等于摩擦力与物体移动的距离的乘积，这是本题的关键、易错点。
三．填空题（共6小题，每空1分，共15分）
13．【分析】（1）首先判断滑轮组绳子的有效股数，然后根据F＝（G+G动）计算动滑轮的重力。
（2）利用s＝nh求出绳子自由端移动的距离，再利用W＝Fs求出拉力做的功，再利用P＝求解拉力F的功率。
（3）不计绳重及摩擦，利用η＝＝＝可求出此时滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）由图可知n＝2，不计绳重及摩擦，
根据F＝（G+G动）可得动滑轮的重力：
G动＝2F﹣G＝2×300N﹣500N＝100N；
（2）绳子自由端移动的距离：s＝2h＝2×2m＝4m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝300N×4m＝1200J；
拉力的功率：P＝＝＝60W；
（3）不计绳重及摩擦，提升900N的物体时机械效率：
η＝＝＝＝×100%＝90%。
故答案为：100；60；90%。
【点评】此题考查滑轮组绳子拉力、功和功率、机械效率的计算，关键是滑轮组绳子的有效股数的判断和公式F＝（G+G动）的运用。
14．【分析】可以将铁棒看做一个杠杆，因为铁棒是均匀的，所以其重心在其几何中心，抬起铁棒的一端，即动力作用在一端，动力垂直于铁棒，动力臂最长、动力最小，利用杠杆的平衡条件来分析求解即可。
把它立起来时，铁棒重心上升的高度等于棒长的一半，人至少需做功等于克服铁棒重力做的功，据此求出功的大小；
如果保持用力的方向与铁管垂直，则动力臂不变，在扶起铁管的过程中，重力的力臂（阻力臂）逐渐变小，根据杠杆的平衡条件判断动力的变化。
【解答】解：
（1）由题意知，此时可以将铁棒看做是一个以铁棒没有离地端为支点的杠杆，阻力是铁棒的重力为500N，
由于铁棒是均匀的，所以阻力臂是棒长的一半，即L2＝L；当动力垂直于铁棒向上时，动力臂最大等于铁棒的长L，此时动力最小。
根据杠杆的平衡条件可得最小动力：F1＝＝＝250N。
（2）把它立起来时，铁棒重心上升的高度h＝L＝×2m＝1m；
人至少需做功等于克服铁棒重力做的功，即：
W＝Gh＝500N×1m＝500J；
（3）如果保持用力的方向与铁管垂直，则动力臂不变，在扶起铁管的过程中，重力的力臂（阻力臂）逐渐变小，根据杠杆的平衡条件可知，所需的动力逐渐减小。
故答案为：250；500；减小。
【点评】本题考查了杠杆平衡条件的应用，将铁管看做是一个杠杆是解决此题的关键。
15．【分析】从支点向力的作用线作垂线，垂线段的长度即力臂。
力F作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直，即动力臂不变；由位置A提升位置B，阻力不变，阻力力臂先变大，水平位置最大，后变小，根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2分析动力变化情况。
【解答】解：将重物从A位置缓慢提升到B位置，如图所示，
动力F方向始终垂直于杠杆，所以动力臂长度为杠杆的长且大小不变；
当杠杆在水平位置时，阻力的力臂最大、且阻力大小不变（等于物重），根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，此时动力最大，所以杠杆转动的过程中动力先变大、后变小。
由图知，杠杆的动力臂始终大于阻力臂，所以该杠杆属于省力杠杆。
故答案为：先变大后变小；省力。
【点评】本题考查学生对杠杆平衡条件的理解和灵活运用，确定杠杆由位置A拉到位置B阻力臂的变化情况是本题的关键。
16．【分析】跷跷板在水平位置平衡，知道妈妈体重和小明的体重关系，利用杠杆的平衡条件判断离支点的距离的大小；
根据杠杆的平衡条件分析解答。
【解答】解：跷跷板在水平位置平衡时，设小明的重力为G1，力臂为L1，妈妈的重力为G2，力臂为L2，
因为G1L1＝G2L2、G1＜G2，所以L1＞L2，即妈妈比小明离转轴近；
若小明往转轴靠近一小段距离，即力臂为L1减小，为了保持跷跷板水平平衡，由G1L1＝G2L2知，在G1和G2不变时，L1减小，L2也减小，妈妈应适当靠近转轴。
故答案为：近；靠近。
【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用，杠杆是否平衡取决于力和力臂的乘积是否相等，不能只看力或力臂的大小。
17．【分析】（1）知道物体运动的距离和时间，根据v＝求出物体的运动速度；
（2）根据P＝＝＝Fv求出此过程中小红拉力的功率。
【解答】解：物体运动的时间t＝1min＝60s，
则物体的运动速度：v＝＝＝1m/s。
此过程中小红拉力的功率：
P＝＝＝Fv＝50N×1m/s＝50W。
故答案为：1；50。
【点评】本题主要考查速度公式、功率公式的应用，因已知条件已给出，所以难度不大。
18．【分析】（1）已知移动的距离和所用的时间，根据公式v＝可求绳子自由端移动的速度；已知动滑轮绳子的段数和物体移动的距离，可求绳子自由端通过的距离；
（2）由W＝Fs计算拉力做的功；不计滑轮重、绳重、滑轮与轴及滑轮与绳之间的摩擦，由F＝f求出物体受到的摩擦力。
【解答】解：
由图知，动滑轮上绳子的段数为2，则绳子自由端移动的距离：s＝2s物＝2×1m＝2m；
绳子自由端移动的速度：v＝＝＝0.4m/s；
拉力做的功：W＝Fs＝4N×2m＝8J；
不计滑轮重、绳重、滑轮与轴及滑轮与绳之间的摩擦，
由F＝f可得，物体受到的摩擦力：f＝2F＝2×4N＝8N；
故答案为：0.4；8；8。
【点评】本题考查速度、拉力、功、摩擦力的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是对动滑轮上绳子段数的判断。
四．作图题（共4小题，各2分，共8分）
19．【分析】（1）根据杠杆的平衡条件，在阻力、阻力臂一定时，动力臂越长、越省力，首先确定出最长的力臂、动力作用点，再确定动力的方向，画出动力的示意图。
（2）过支点作阻力作用线的垂线，支点到垂足的距离为阻力臂。
【解答】解：（1）若动力作用在A点，以OA为动力臂是最长的力臂，此时力最小，则连接OA为最长力臂L1，再过A点做OA的垂线，即动力F1的作用线，以O为支点，F1、F2作用效果相反，F2使杠杆顺时针转动，则F1使杠杆逆时针转动，F1的方向向右。
（2）由题知，O点为支点，从O点作F2作用线的垂线，支点到垂足的距离为阻力臂L2，如图所示：
【点评】本题考查了力臂的画法和最小力的示意图的画法，要画出最小的力，关键是确定最长的力臂，即从支点到作用点的距离。
20．【分析】（1）力臂的概念：力臂是指从支点到力的作用线的距离；
（2）杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1 L1＝F2 L2），在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小。
【解答】解：（1）反向延长F2的作用线，然后过支点O做F2的作用线的垂线，即为阻力臂l2；
（2）由杠杆平衡条件F1 L1＝F2 L2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此OA作为动力臂L1最长；动力的方向应该向下，过点A垂直于OA向下作出最小动力F1的示意图。如下图所示：
【点评】题的解题关键是通过杠杆的平衡条件得出：在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小的结论。
21．【分析】从支点作力的作用线的垂线段，即可作出力的力臂；阻力与阻力臂一定时，由杠杆平衡条件可知，动力臂越大，动力越小，根据图示确定最大动力臂，然后作出最小的动力。
【解答】解：反向延长阻力F2的作用线，然后过支点O作力F2作用线的垂线段OC，即为阻力臂L2，如图所示；
由图可知，力F1作用在B点时，力臂L1最大，此时力F1最小，力F1示意图如图所示；
【点评】考查了作最小力示意图及作力臂问题，熟练应用杠杆平衡条件、由图示确定最大力臂是正确解题的关键。
22．【分析】重物对杠杆的力为阻力，阻力臂是由支点到阻力的作用线的距离，据此画图。
【解答】解：
杠杆受到的阻力F2为重物对杠杆的力，从支点向F2作用线引垂线段，可得阻力臂L2，如图所示：
【点评】力臂的画法：①首先根据杠杆的示意图，确定杠杆的支点。②确定力的作用点和力的方向，画出力的作用线。③从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是力臂。
五．实验探究题（共3小题，每空2分，共24分）
23．【分析】实验过程要采用控制变量法，当研究动能大小与速度的关系时，应选择同一铁球，这样可以保证小球的质量相同；要想研究物体动能与质量的关系，需要换用不同质量的小球从斜面相同的高度滑下。
【解答】解：（1）题图甲中相同质量的两个小球从光滑的斜面的不同高度处滑下，在斜面最低点获得的速度大小不同，故该实验研究的是物体的动能与速度是否有关；
（2）题图乙中让小球从光滑斜面的相同高度滑下，改变的是小球的质量，从而可以探究物体的动能与质量是否有关。
故答案为：（1）速度；（2）质量。
【点评】（1）掌握动能、重力势能、弹性势能的影响因素。
（2）掌握动能和重力势能的相互转化。
（3）掌握做功的两个必要因素，并能判断是否做功。
24．【分析】（1）只有匀速竖直向上拉动弹簧测力计，拉力大小不变，弹簧测力计的示数稳定；重物和动滑轮有三段绳子承担，绳子移动的距离物体升高距离的3倍；
（2）根据公式η＝＝可计算出机械效率；
（3）根据1、2、3次实验中使用同样的滑轮组，做的额外功相同；提起的物体越重，做的有用功越多，有用功占总功的比值越大，机械效率越大。
当物体越重时，对滑轮的压力越大，摩擦力越大，所以第一次实验受摩擦力的影响最小，根据G动＝nF﹣G物算出动滑轮的重力。
【解答】解：（1）实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定；
由图示可知，滑轮组承重绳子有效股数n＝3，弹簧测力计移动的距离s＝3h＝3×0.10m＝0.3m；
（2）第3次测量中，
有用功：W有用＝Gh＝6N×0.10m＝0.60J；
做功：W总＝Fs＝2.5N×0.30m＝0.75J；
机械效率为：
η3＝×100%＝×100%＝80%；
（3）由1、2、3次数据知，同一滑轮组，物体越重，机械效率越高，故增加物重可以提高同一滑轮组的机械效率；
当物体越重时，对滑轮的压力越大，摩擦力越大，所以第一次实验受摩擦力的影响最小，此时滑轮的重力为：G动＝nF﹣G物＝3×1N﹣2N＝1N。
故答案为：（1）匀速；0.3；（2）80；（3）增加物重；1。
【点评】滑轮组的机械效率跟提起的物重有关，跟物体升高的距离、移动的速度、绳子的绕法无关。通过增加提起的物重来提高机械效率。本题关键：一是知道改变机械效率的方法（增大提升重物的重、减少摩擦机械重），二是承担物重的绳子股数的确定。
25．【分析】（1）杠杆在使用时，要通过两端的平衡螺母来调节杠杆的平衡；
（2）先将数据中的各自的力与力臂相乘，然后分析实验数据，找出关系式；
（3）钩码在支点的左侧，要使杠杆平衡，根据杠杆的平衡条件：F1L1＝F2L2，将已知条件代入便可求出F1的大小；
（4）动力臂是从支点到动力作用线的垂直距离，阻力臂是从支点到阻力作用线的垂直距离，据此判断。
【解答】解：（1）杠杆两端的螺母的作用是调节杠杆在水平位置平衡；
（2）由表格中数据，
①0.5N×0.2m＝1.0N×0.1m＝0.1N?m；
②1.0N×0.15m＝1.5N×0.1m＝0.15N?m；
③3N×0.1m＝2.0N×0.15m＝0.3N?m；
可知杠杆的平衡条件为：F1l1＝F2l2；
（3）过支点O向力的作用线作垂线，垂足与支点的距离，就是力臂，如下图：
设一格的长度为L，杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的拉力的力臂为×6L，
由F1L1＝F2L2得，0.5N×3×4L＝F1×6L×，
解得，F1＝2N；
（4）根据杠杆的平衡条件，F1l1＝F2l2，
设每个硬币的重量为G，则由图可得，2G（r+L1）＝3G（r+L2），
2Gr+2GL1＝3Gr+3GL2，
2GL1＝Gr+3GL2，
所以2GL1＞3GL2，即2L1＞3L2，
拓展：以天平的刀口为杠杆的支点，天平的左盘和右盘的质量分别为m左和m右，游码的质量为m，当游码位于零刻度线时，由杠杆的平衡条件得m左g×L2+mg×L1＝m右g×L2①；
当游码位于最大值5克时，由杠杆的平衡条件得（m左+5）g×L2＝mg×L1+m右g×L2②；
由（2）﹣（1）得，5×L2＝mL1，
解得 m＝。
故答案为：（1）调节杠杆在水平位置平衡；（2）F1l1＝F2l2；（3）2；（4）＞；。
【点评】杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂，因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡。
六．解答题（共4小题，第26题3分，第27题2分，共5分）
26．【分析】根据杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂；汤匙粗细不均匀，重心就不在中心位置，粗的一段重心离支点近，力臂比较小，利用杠杆原理分析即可。
【解答】解：
设较粗端的重力为GA，力臂为LA，较细端的重力为GB，力臂为LB，根据杠杆平衡的条件GALA＝GBLB，因为A（右）端重力的力臂比B（左）端重力的力臂小，即LA＜LB，可得出GA＞GB；
由G＝mg得，mA＞mB，即A端的质量大于B端的质量，即汤匙在手指上的左侧部分小于右侧部分的质量。
答：汤匙在手指上的左侧部分小于右侧部分的质量，因为右端重力的力臂比左端重力的力臂小。
【点评】此题主要考查学生对于杠杆平衡条件的理解，解题的关键是理解力臂的概念，它是指从支点到力的作用线的距离。
27．【分析】物体从高处到低处时重力势能减小，速度增大，即动能变大，重力势能转化为动能；物体由低处向高处运动时，速度逐渐减小，则动能转化为重力势能。
【解答】解：从A点到B点的过程中，质量不变，高度减小，所以重力势能减小；速度增大，所以动能增大。此过程是重力势能转化为动能；
从B点到C点的过程中，质量不变，高度增加，所以重力势能增大；速度减小，所以动能减小。此过程是动能转化为重力势能。
答：A点至B点重力势能转化为动能；B点到C点动能转化为重力势能。
【点评】此题考查了动能和重力势能的相互转化，掌握各自影响因素是解答此类问题的基础。
七．计算题（共4小题，各5分，共20分）
28．【分析】（1）由图乙可知，第13s时物体全部露出水面，此时拉力等于物体重力；前10s内物体浸没水中，此时拉力等于重力减去浮力，据此可求物体浸没在水中所受的浮力，再利用阿基米德原理求排开水的体积，即物体的体积；
（2）利用G＝mg求物体的质量，再利用密度公式求物体的密度；
（3）物体从水底至完全露出水面的时间t＝13s，由速度公式v＝可得水底的深度，再利用液体压强公式求水对水底的压强；
（4）由图甲可知，承担动滑轮绳子的段数n＝3，绳子自由端移动的距离s是物体上升高度h的3倍，即s＝3h，利用W＝Fs求拉力做的功，利用W＝Gh求有用功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。
【解答】解：
（1）由图乙可知，第13s时物体全部露出水面，此时物体受到的拉力：
F2＝G＝5×103N，
前10s内物体浸没水中，此时物体受到的拉力：F1＝G﹣F浮＝3×103N。
则物体浸没在水中时所受的浮力：
F浮＝G﹣F1＝5×103N﹣3×103N＝2×103N，
由阿基米德原理可知物体的体积：
V＝V排═＝＝0.2m3；
（2）物体的质量：
m═＝＝500kg，
物体的密度：
ρ物═＝＝2.5×103kg/m3；
（3）物体从水底至完全露出水面的时间t＝13s，由v＝可得水底的深度：
h＝vt＝0.5m/s×13s＝6.5m，
则水对水底的压强：
p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×6.5m＝6.5×104Pa；
（4）由图甲可知，承担动滑轮绳子的段数n＝3，绳子自由端移动的距离s是物体上升高度h的3倍，即s＝3h＝3×3m＝9m
故绳子自由端拉力做的总功：
W总＝Fs＝2×103N×9m＝1.8×104J，
有用功：W有＝Gh＝5×103N×3m＝1.5×104J，
滑轮组的机械效率：
η═＝×100%≈83.3%。
答：（1）物体的体积为0.2m3，浸没在水中所受的浮力为2×103N；
（2）物体的质量为500kg，密度为2.5×103kg/m3；
（3）水底的深度为6.5m，水对水底的压强为6.5×104Pa；
（4）物体离开水面后匀速上升3m的过程中，滑轮组的机械效率为83.3%。
【点评】本题为力学综合题，考查了重力公式、密度公式、速度公式、阿基米德原理、功的公式、效率公式、液体压强公式的应用，要求认真审题、看图，从中得出有用信息，属于难题！
29．【分析】（1）流体流速越大，压强越小；流速越小，压强越大；
（2）灭火的原理：清除可燃物或使可燃物与其他物品隔离、隔绝氧气或空气、使温度降到可燃物的着火点以下；
重力势能大小的影响因素：质量和高度。质量越大，高度越高，重力势能越大；
物体静止或做匀速直线运动时处于平衡条件，否则为非平衡状态；
（3）根据飞机重力求出牵引力大小，利用W＝Fs计算牵引力做功；利用P＝计算功率。
【解答】解：
（1）机翼的上侧做成凸圆形状，而下侧成平面形状；空气通过机翼上表面的流速大，通过下表面的流速较小；因为机翼上方的空气流速大、压强较小，机翼下方的空气流速小、压强大，所以机翼受到一个向上的压强差，从而产生向上的升力。
（2）A、着火点是可燃物的属性，不能降低，故A错误；
B、飞机在加速起飞过程中，质量不变，速度增大，动能增大；高度不断增大，重力势能增大，故B正确；
C、飞机以最大巡航速度水平直线飞行时处于平衡状态，则飞机受到平衡力的作用，故C正确；
故选BC；
（3）飞机飞行过程中所受阻力：
f＝0.5G总＝0.5m总g＝0.5（m飞机+m水）g＝0.5×（41.5+8.5）×103kg×10N/kg＝2.5×105N，
因为匀速直线飞行，所以牵引力：F＝f＝2.5×105N，
飞机飞行的速度：v＝36km/h＝36×m/s＝10m/s，
由v＝得，飞机飞行的距离：s＝vt＝10m/s×60s＝600m，
牵引力做功：
W＝Fs＝2.5×105N×600m＝1.5×108J，
飞机的实际功率：
P＝＝＝2.5×106W。
故答案为：（1）气体的流速越大，压强越小；
（2）BC；
（3）飞机牵引力做功1.5×108J，功率是2.5×106W。
【点评】此题为力学综合题，涉及到重力、速度、功、功率公式的应用，二力平衡条件及其应用等知识，解题的关键是各种公式的熟练运用，此题难度虽然不是很大，但计算过程非常繁杂，稍一疏忽，就可能计算错误。
30．【分析】（1）已知物重和物体上升的高度，根据W＝Gh即可求出所做的有用功；
（2）由图知：有两段绳子与动滑轮相连，则物体上升的高度h和绳子自由移动的距离s之间的关系为：s＝2h，求出自由端绳子移动的距离，然后再根据W＝Fs即可求出所做的总功；根据P＝求拉力的功率；
（3）已求出有用功和总功，根据η＝×100%求出滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）将重为480N的物体匀速提升5m，做的有用功：
W有用＝Gh＝480N×5m＝2400J；
（2）绳子的有效段数为2，绳子自由端通过的距离：
s＝nh＝2×5m＝10m，
拉力做总功：
W总＝Fs＝300N×10m＝3000J；
拉力的功率：
P＝＝＝150W；
（3）滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%＝80%。
答：（1）工人做的有用功为2400J；
（2）拉力的功率为150W；
（3）滑轮组的机械效率为80%。
【点评】该题考查了功的公式和功率公式的运用及滑轮组机械效率的求法，解答此题的关键是找到s、h之间的关系。
31．【分析】（1）由图乙可知，当物体受到的摩擦力为100N时，滑轮组机械效率；
（2）当f1＝100N时，η1＝50%，通过滑轮组拉动水平面上的物体，有用功W有用＝fs；由题知，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，额外功W额外＝G动s，总功等于有用功加上额外功，滑轮组的机械效率η1＝＝＝，据此求动滑轮重；
当η2＝75%时，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，机械效率η2＝＝＝，据此求此时摩擦力；滑轮组的有用功率P有＝f2v；
（3）不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，拉力F＝（f+G动），和小熊的重力大小比较得出能否用此滑轮组拉动物体。
【解答】解：
（1）由图乙可知，当物体受到的摩擦力为100N时，滑轮组机械效率是50%；
（2）当f1＝100N时，η1＝50%，
通过滑轮组拉动水平面上的物体，则有用功：W有用1＝f1s，
由题知，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，则额外功：W额外＝G动s，
则总功：W总1＝W有用1+W额外＝f1s+G动s，
所以，η1＝＝＝＝＝50%，
解得动滑轮重：G动＝100N；
答：（1）由图乙可知，当物体受到的摩擦力为100N时，滑轮组机械效率是50%；
（2）当滑轮组的机械效率为75%，物体以0.1m/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率是30W；
（3）当物体与地面的摩擦力为1500N时，体重为500N的小熊竖直向下拉绳，不能用此滑轮组拉动物体。
【点评】本题是一道力学综合题，考查了滑轮组的特点、功率、机械效率的计算，考查角度新颖，利用好机械效率的推导公式η＝＝＝是关键，是一道创新题。